Московский государственный университет печати

А.В. Грибков , Ю.Н. Ткачук


         

Техника полиграфического производства. Часть 2. Допечатное оборудование

Конспект лекций


А.В. Грибков , Ю.Н. Ткачук
Техника полиграфического производства. Часть 2. Допечатное оборудование
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление
1.

Общие сведения

2.

Особенности компьютерной технологии

2.1.

Исходные положения

2.1.1.

Набор и корректура

2.1.2.

Ввод изобразительной информации

2.1.3.

Градационная коррекция

2.1.4.

Цветовая коррекция

2.1.5.

Резкостная коррекция

2.1.6.

Техническая и художественная ретушь

2.1.7.

Верстка

2.1.8.

Распечатка корректурного отпечатка

2.1.9.

Растрирование

2.1.10.

Вывод на фотоматериал и фотохимическая обработка

3.

Компьютерные издательские системы

3.1.

Этапы развития

3.2.

Достоинства «открытой» системы

3.3.

Программное и аппаратное обеспечение «открытых» систем

3.3.1.

Программные средства

3.3.2.

Программные средства набора

3.3.3.

Программные средства верстки

3.3.4.

Программные средства дизайнеров и художников

3.3.5.

Специализированные полиграфические программы

3.3.6.

Программы общего назначения

3.3.7.

Аппаратные средства

4.

Сканеры и их технологические возможности

4.1.

Общие сведения

4.2.

Принципы построения сканирующих устройств

4.3.

Классы сканеров

4.3.1.

Настольные планшетные сканеры

4.3.2.

Простые модели

4.3.3.

Планшетные сканеры промежуточного класса

4.3.4.

Планшетные сканеры высокого класса

4.3.5.

Барабанные сканеры

4.3.6.

Высококачественные барабанные сканеры

4.3.7.

Настольные мини-барабанные сканеры

4.4.

Принципиальные схемы работы планшетного и барабанного сканеров

4.5.

Технологические характеристики

4.5.1.

Разрешающая способность

4.5.2.

Глубина цвета

4.5.3.

Диапазон оптических плотностей

5.

Фотовыводные устройства

5.1.

Общие сведения и особенности электронного растрирования

5.2.

Основные типы ФВУ

5.2.1.

Плоскостные экспонирующие устройства типа capstan

5.2.2.

Системы с «внутренним барабаном»

5.2.3.

Система с «внешним барабаном»

5.3.

Основные технические характеристики ФВУ

5.4.

Основные технические характеристики ФВУ

5.5.

Фотовыводные устройства фирмы Linotype-Hell

5.6.

Фотовыводные устройства фирмы Heidelberg Prepress

5.7.

Фотовыводные устройства серии Herkules

6.

системы компьютер-печатная форма

6.1.

Общие сведения о системах CtP

6.2.

Основные типы рекордеров

6.3.

Система экспонирования форм Gutenberg

6.4.

Системы «компьютер-печатная форма» фирм Heidelberg и Сгео

6.4.1.

Технология записи термопластин

6.4.2.

Принцип работы рекордера

6.5.

Семейство рекордеров Trendsetter

6.5.1.

Рекордер Platesettcr 3244

7.

Оборудование для обработки экспонированных фото­материалов и офсетных форм

7.1.

Оборудование для обработки экспонированных фотоматериалов

7.2.

Копировальные рамы

7.3.

Процессоры для проявления офсетных форм

8.

Системы электромеханического гравирования форм глубокой печати

9.

Цветопроба и пробная печать

9.1.

Экранная цветопроба (видеопроба)

9.2.

Струйные принтеры

9.3.

Сублимационные принтеры

9.4.

Лазерные выводные экспонирующие устройства

9.5.

Аналоговая цветопроба

9.6.

Пробная печать

9.7.

Назначение цветопробы и пробной печати

Указатели
36   указатель иллюстраций
Схема устройства с механической разверткой на внешней поверхности цилиндра Схема устройства с механической разверткой на внутренней поверхности цилиндра Построчная прямолинейная развертка Схема оптического тракта однопроходного планшетного сканера при сканировании в проходящем свете: 1 - источник света; 2 - оригинал; 3 - линейки ПЗС; 4 - RGB - светофильтры; 5 - фокусирующий объектив; 6 - полупрозрачные 'расщепляющие' зеркала Схема оптического тракта однопроходного барабанного сканера при сканировании в проходящем свете: 1 - прозрачный барабан; 2 - оригинал; 3 - точечный источник света; 4 - фокусирующий объектив; 5 - диафрагма; 6 - фотоэлектронные умножители; 7 - расщепляющая призма; 8 - RGB - светофильтры

Сканирование - процесс поэлементного анализа и записи (синтеза) на материальном носителе изображения по заданной траектории. Процессы при сканировании разделены в пространстве, а иногда и во времени.

Сканер - устройство для оцифровывания и ввода двухмерных штриховых и растровых изображений в ЭВМ издательской системы при подготовке издания к печати. Различают ручные, планшетные, барабанные, проекционные сканеры (слайд-сканеры).

Сканер - один из определяющих качество изображения элементов компьютерной издательской системы. От возможностей и качества его работы во многом зависит качество воспроизведения иллюстраций в будущем издании.

В полиграфических допечатных процессах сканирование светового луча производят в двух целях:

    - для считывания информации об оптической плотности иллюстрационных оригиналов;

    - для записи на светочувствительном материале (фотопленке) изображения оригинала, откорректированного с учетом требований полиграфического печатного процесса (особенностей полиграфи­ческого синтеза изображения).

Для достижения указанных целей световой луч должен после­довательно пройти через все участки оригинала и светочувстви­тельного материала.

Перемещение светового луча осуществляют двумя способами: механическим и оптико-механическим. Способы сканирования принято также называть способами развертки изображения: механическая развертка (МР) и оптико-механическая развертка (ОМР). Отличительной особенностью ОМР является перемещение светового луча с помощью подвижных оптических зеркальных элементов.

В зависимости от траектории перемещения пятна светового луча по поверхности оригинала или светочувствительного материала различают виды сканирования или развертки.

В полиграфическом оборудовании наиболее распространены два вида сканирования: по винтовой линии и по прямой линии. При сканировании по винтовой линии оригинал или светочувствительный материал помещают на внешней поверхности цилиндра. В этом случае используется МР изображения.

Схема устройства с МР на внешней поверхности цилиндра представлена на рис. 4.1 Схема устройства с механической разверткой на внешней поверхности цилиндра. Вращение цилиндра 1 осуществляется приводом 2, включающим электродвигатель и ременную передачу. Перемещение считывающей или записывающей фотоголовки 3 с соответствующими источниками света вдоль образующей цилиндра 1 осуществляется приводом 6 (электродвигатель и редуктор) с помощью ходового винта 4 и гайки 5.

На рис. 4.2 Схема устройства с механической разверткой на внутренней поверхности цилиндра показана схема устройства с ОМР по винтовой линии на внутренней поверхности неподвижного цилиндра 1. Источник света 2 неподвижен, а развертка осуществляется с помощью плоского зеркала 3, которое получает вращательное движение от электродвигателя 4. Одновременно через передачу винт 5 - гайка 6 с помощью электродвигателя и редуктора 7 зеркало 3 перемещается вдоль цилиндра 1.

Второй вид сканирования - это перемещение светового луча по прямым линиям. Для этого вида сканирования характерно применение ОМР изображения. На рис. 4.3 представлены схемы устройств с ОМР соответственно на плоскости и на внешней поверхности цилиндра. В этих условиях перемещение светового пятна по строке 4 производится за счет вращения призмы 1, грани которой представляют собой плоские зеркальные поверхности 2. В таких устройствах развертка по строке может осуществляться и с помощью плоского зеркала, совершающего колебательные движения. Для перехода от одной строки к другой используется перемещение оригинала или фотоматериала 5. При этом если используется схема развертки на плоскости (рис. 4.3), то материал 5 перемещается параллельно оси вращения призмы или качания зеркала.

Требования к развертке

В зависимости от линиатуры синтеза и масштаба репродуцирования развертке подвергается N элементов оригинала. Развертка должна производиться с минимальной потерей времени на холостые ходы.

Увеличение этого времени приводит к потере четкости воспроизводимого изображения. Скорость развертки должна быть постоянной, так как в противном случае возможны искажения изображения. Развертка при анализе и синтезе должна производиться по одинаковому закону, но при этом значения линейных скоростей могут существенно различаться между собой в зависимости от масштаба репродуцирования.

Развертка определяет последовательность во времени процессов анализа и синтеза изображений. Эти процессы должны быть синхронными. Однако прежде чем рассмотреть вопросы синхронизации разверток, целесообразно проанализировать особенности построчной развертки, применяемой в электронных установках (системах) переработки изображений.

Пусть анализируемое изображение вписывается в прямоугольную рамку с размерами В и Н (рис 4.4. Построчная прямолинейная развертка). Размеры развертывающего элемента соответственно <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, и в начале цикла развертки он находится, например, в верхнем левом углу.

Совокупность элементов изображения, пройденных РЭ (развертывающим элементом) в направлении оси х, называется строкой. По достижении правой границы изображения РЭ возвращается к левому краю и одновременно смещается вниз по оси у на величину <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, называемую шагом развертки. Шаг развертки <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- это расстояние между центрами двух соседних строк в направлении оси у. После смещения на шаг <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
производится развертка следующей строки и т.д. Если строки плотно прилегают друг к другу, то <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
=<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Как правило, форма РЭ принимается квадратной и тогда <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
= <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
= <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
. Это обеспечивает одинаковую четкость в направлении осей х и у.

Самый недорогой и доступный тип сканеров, пользующийся заслуженной популярностью у пользователей. Принцип действия основан на поэтапном передвижении каретки с объективом под поверхностью освещенного оригинала и последовательном сканировании изображения. Оптическое разрешение такого рода устройств лежит в диапазоне от 600x300 до 1000x2000 dpi. Глубина цвета - 8-12 bit. Диапазон оптических плотностей - от 2,8 до 3D. Скорость сканирования, не включая время на настройку специальных параметров, от 30 с до 2 мин на оригинал. К достоинствам планшетных сканеров стоит отнести помимо цены простоту использования. Не требуется расклеивать оригиналы на оригиналодержатели. Глубина резкости объектива позволяет сканировать объемное изображение. Область применения - газетная и журнальная продукция, не требующая высокого качества изображения. Могут сканировать оригиналы как в проходящем, так и в отраженном свете.

Слайд-сканеры являются улучшенной моделью планшетных сканеров. Слайд-сканеры относятся к более дорогому классу и позволяют получать изображения отличного качества. Этот тип устройств предоставляет пользователю возможность сканирования оригиналов только в проходящем свете. Устройство их напоминает по принципу действия планшетный сканер, но есть и ряд отличий. Разрешение в диапазоне от 1000 до 6000 dpi, диапазон оптических плотностей до 4,2 D. Формат сканируемых оригиналов от 24x36 до 128x128 мм. Несомненным достоинством этого класса сканеров является относительная доступность при отличных характеристиках и простоте использования. Недостаток - ограниченная производительность из-за:

    1) длительности подготовительных операций;

    2) невысокой скорости сканирования.

Область применения - высококачественная рекламная и изобразительная продукция.

Целесообразно разделить класс планшетных сканеров на подклассы сравнительно простых, промежуточных и высококачественных инструментов.

Планшетные сканеры простых моделей полезны для деловых коммуникаций, оптического распознавания символов, относительно дешевых публикаций с черно-белыми или цветными иллюстрациями и ввода изображений для сред, где высокое разрешение не столь существенно. В настоящее время даже самые простые модели планшетных сканеров позволяют вводить изображения с 256 градациями серого, а большинство может оцифровывать изображения в 24-битовом цвете (хотя не без потерь деталей в теневых участках); некоторые даже могут оцифровывать прозрачные оригиналы. В этой категории стандартное оптическое разрешение - от 300 до 600 dpi.

Сканеры промежуточного класса имеют стоимость 2000-18000 долларов, оптическое разрешение 600-1800 dpi, глубину цвета 10-12 бит на канал, улучшенный динамический диапазон, большие области отображения, а также могут оцифровывать слайды, диапозитивы, в некоторых случаях негативы, как и образовывать оригиналы, т.е. все возможности, которые делают их более приемлемыми для издательского дела коммерческого качества. Некоторые из этих сканеров включают программное обеспечение, позволяющее на основании предварительного сканирования корректировать аналоговые данные и избегать потерь качества, неизбежно связанных с последующей обработкой. Программное обеспечение некоторых моделей промежуточного класса поддерживает режим пакетного сканирования, позволяющий оцифровывать несколько оригиналов в ходе одной операции сканирования, выполнять отдельные корректировки предварительного сканирования для каждого оригинала и сохраняют каждое оцифрованное изображение в отдельный файл.

Среди планшетных сканеров высокого класса имеются инструменты, у которых динамический диапазон, глубина цвета, автоматизированная непрерывная предварительная обработка, средства повышения производительности и аппаратные возможности пакетного сканирования конкурируют с соответствующими параметрами барабанных сканеров. Как и барабанные сканеры, эти модели лучше всего подходят для рабочих сред типа сервисных бюро, агентств, издателей журналов, где важно сканирование большего объема изображений и быстрый производственный цикл.

Самые дорогостоящие устройства в ряду сканеров для НИС обеспечивают максимальные возможности для пользователя. Принципы сканирования у них отличаются от планшетных и слайд-сканеров. Барабанные сканеры состоят из прозрачного цилиндра - 'барабана', на который с помощью специализированной клейкой ленты монтируются оригиналы. Барабан приводится во вращение и последовательно движется вдоль считывающей головки. За определенный момент времени считывается лишь одна точка. Очень большой диапазон оптических плотностей - от 3,8 до 4,2D - достигается за счет того, что источник света узконаправленный, а в качестве считывающего элемента используется фотоумножитель. Барабанные сканеры обычно производят выборку от 10 до 16 бит цвета на канал (что соответствует 30-48-битовому цвету). Диапазон разрешения от 4000 до 11000 и даже 20000 dpi. Для профессиональных барабанных сканеров поставляется специализированное программное обеспечение, которое позволяет производить дополнительные операции: цветоделение, пакетное сканирование, селективную цветокоррекцию. При очевидных преимуществах использование сканеров этого класса возможно при наличии специализированных помещений, освещения, микроклимата и высококвалифицированного персонала, а также требует больших капиталовложений.

В барабанных сканерах высокого класса и настольных моделях используются сходные технологии: вращающийся барабан, считывание изображения с помощью ФЭУ и широкий динамический диапазон. Однако эти классы инструментов отличаются не только ценой, но и рядом других характеристик.

Высококачественные барабанные сканеры предлагают несколько возможностей, отличающих их от настольных и делающих их удобными инструментами для рабочей среды с большим объемом цветного сканирования.

Встроенный компьютер. Барабанные сканеры высокого класса могут обладать большой производительностью, так как обработка производится встроенным компьютером сканера, без обращения к ресурсам главного компьютера, как у настольных моделей.

Специализированное программное обеспечение. Автономные пакеты программ, поставляемые с высококачественными барабанными сканерами, предлагают много автоматизированных функций повышения качества изображения и предварительных установок - набор операций обработки изображения, которые могут применяться автоматически при сканировании однотипных изображений.

Разрешение, размер барабана, частота вращения. Высококачест­венные сканеры обладают разрешением 8000 dpi и выше, барабанами, позволяющими обрабатывать оригиналы в диапазоне 20x25 дюймов, и максимальной частотой вращения 1200 оборотов в минуту и выше.

Новое поколение мини-барабанных сканеров особенно привлекательно для универсальных издательских фирм. Birmy Graphics Corporation, DuPont Crosfield, Howtek, Itek, Optronics, ScanVien и Dainippon Screen теперь производят барабанные сканеры для обработки относительно небольших оригиналов, и список изготовителей постоянно расширяется.

Простые модели имеют оптическое разрешение 2500 dpi, динамический диапазон 3,6 (что все же превышает соответствующие параметры большинства планшетных сканеров) и сравнительно скромные средства автоматизации. В настольных моделях используются барабаны меньших размеров, чем у высококачественных. Практика показывает, что для большинства художественных оригиналов площадь сканирования 11x15 дюймов является достаточной. Эти работы могут быть выполнены с помощью мини-барабанных сканеров.

Примечательные особенности настольных барабанных сканеров:

    1. Пакетное сканирование. Все настольные модели могут обрабатывать отражающие и прозрачные оригиналы различной плотности на одном барабане, а некоторые из моделей могут автоматически корректировать апертуру и освещенность в соответствии с плотностью каждого оригинала. Для многих моделей поставляется факультативное программное обеспечение, позволяющее вводить отдельные параметры установки для каждого оригинала на барабане.

    2. Факультативное программное обеспечение. Если с высокока­чественными барабанными сканерами поставляется автономное программное обеспечение, то большинство настольных моделей обычно включает только расширения для Photoshop версии Macintosh или Windows.

    3. Сменные барабаны. Использование сменных барабанов для всех настольных моделей (кроме самых простых) увеличивает производительность. Для экономии времени можно устанавливать второй набор оригиналов на запасной барабан, пока производится сканирование оригиналов с первого.

Для получения информации об изображении в пригодной для компьютерной обработки форме оригинал разбивается на микроэлементы, расположенные в вершинах прямоугольной сетки, и информация о цвете каждого микроэлемента кодируется для передачи в компьютер. Для «наложения» сетки отсчетов на оригинал существуют три способа. Рассмотрим два из них:

    1) проецирование оригинала на линейку считывающих элементов с одновременным взаимным перемещением считывающего узла и оригинала;

    2) поточечное считывание единственным воспринимающим элементом с перемещением его относительно оригинала в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

В планшетных сканерах используется первый вариант организации считывания информации. Структура считывающей системы показана на рис. 4.5 Схема оптического тракта однопроходного планшетного сканера при сканировании в проходящем свете: 1 - источник света; 2 - оригинал; 3 - линейки ПЗС; 4 - RGB - светофильтры; 5 - фокусирующий объектив; 6 - полупрозрачные 'расщепляющие' зеркала.

Световой поток от источника со стабильным спектром излучения, близким к дневному свету (как правило, специальная люминесцентная лампа с цветовой температурой 5000 или 5500 К), проходит через размещенный на прозрачной поверхности (обычно на стекле) оригинал и диафрагму в виде узкой щели, параллельной источнику света (на рисунке не показана). Диафрагма позволяет ограничить размер элемента изображения, считываемый каждым элементом ПЗС-линейки. При сканировании в отраженном свете оригинал освещается «снизу» (при расположении системы считывания в соответствии с рис. 4.5), а специальная ширма препятствует попаданию прямого света от источника в оптический тракт.

«Полоса» света, прошедшая через диафрагму, фокусируется объективом и пропускается через систему полупрозрачных зеркал, распределяющих световой поток на три части, приблизительно равные по интенсивности. Каждый из трех световых пучков пропускается через один из трех светофильтров, соответствующих трем составляющим в аддитивной модели смешения цветов (красный, синий, зеленый).

Некоторые фирмы вместо зеркал используют специальные призмы, обеспечивающие разделение светового потока на три части, а в отдельных моделях эти призмы реализуют и функции светофильтров, направляя разные части видимого спектра в разные стороны.

В барабанных сканерах используется второй способ считывания, для которого требуется обеспечить взаимное перемещение единственного считывающего элемента и оригинала в двух взаимно перпендикулярных направлениях движения - отсюда идея «спиральной развертки». Оригинал (рис. 4.6 Схема оптического тракта однопроходного барабанного сканера при сканировании в проходящем свете: 1 - прозрачный барабан; 2 - оригинал; 3 - точечный источник света;  4 - фокусирующий объектив; 5 - диафрагма; 6 - фотоэлектронные умножители; 7 - расщепляющая призма; 8 - RGB - светофильтры) монтируется на поверхности вращающегося цилиндра, а считывающий узел поступательно движется вдоль его оси, разворачивая спираль на поверхности барабана.

Световой поток от источника света с эталонным спектром (так как здесь источник точечный, обычно используются галогеновые лампы мощностью 30-50 Вт) проходит через оригинал, фокусирующий объектив и отверстие диафрагмы, затем сфокусированный луч попадает на расщепленную систему (призму или блок зеркал) и через три светофильтра попадает на светочувствительные элементы - фотоэлектронные умножители (ФЭУ) или фотодиоды, где происходит процесс, известный как оптическое усиление. Возникающее при этом усиление позволяет преобразовывать свет в электрические сигналы. Далее эти сигналы идут в электрическую схему, где они оцифровываются. Как правило, считывающий узел расположен снаружи цилиндра, а источник для сканирования прозрачных оригиналов - внутри. При сканировании в отраженном свете освещение обеспечивается со стороны объектива.

Первый способ реализован в матричных сканерах и требует применения матрицы однотипных светочувствительных элементов, в качестве которых сегодня используются матрицы приборов с зарядовой связью (ПЗС, в англоязычной литературе - ССД). Так как для сколько-нибудь качественного считывания такая матрица должна включать несколько миллионов элементов, суммарная надежность оказывается весьма низкой. Практическое применение такая схема считывания нашла лишь в цифровых камерах для оперативной съемки. Изображение проецируется на матрицу ПЗС одновременно, затем поэлементно считывается и запоминается для последующей обработки.

Прошедший фильтр пучок света попадает на линейку элементов с зарядовой связью, расположенных в фокальной плоскости объектива. Таким образом, в каждый момент времени для считывания доступна информация об одной «строке» изображения. Перемещение оригинала относительно тракта «источник света - линейка ПЗС» обеспечивает второе направление развертки изображения.

Принципиально необходимым для правильной работы планшетного сканера является параллельность источника света, оригинала, диафрагмы и линейки ПЗС. Кроме того, все три линейки ПЗС должны одновременно попадать в фокальную плоскость.

Для планшетного сканера фундаментальной характеристикой является число элементов в линейке ПЗС. Вне зависимости от записанного в технических данных максимального разрешения это число определяет максимальное количество пикселов (точек, англ. pix­els), которое может быть физически считано с изображения - естественно, в направлении, параллельном линейке ПЗС. Так, если сканер имеет максимальный размер оригинала вдоль оси, перпендикулярной движению считывающего узла, «ширину» 10 дюймов, а линейка ПЗС состоит из 6000 элементов, эти 6000 элементов и являются верхним пределом количества считанных точек. Разделив 6000 на 10, получим оптическое разрешение сканера для максимального формата - 600 точек/дюйм. Если сканер предлагает вам больше, дополнительные точки получаются путем интерполяции.

Для сканера с фиксированным фокусным расстоянием это разрешение также фиксировано - вне зависимости от размеров оригинала вся ширина рабочего пространства проецируется на всю длину линейки ПЗС. Возможность изменить фокусное расстояние позволяет проецировать на считывающий элемент не всю рабочую область, а только ее часть, содержащую оригинал. При этом разрешение, естественно, повышается, но за счет сокращения рабочей области.

Использование щелевой диафрагмы, рассчитанной на максимальное разрешение, для меньших разрешений приведет к потере информации - часть изображения, находящаяся «между» слишком тонких строк, в поле зрения прибора просто не попадает. Усреднение информации при физическом считывании с разрешением больше требуемого возможно, но приводит к потере времени - ожидаемого ускорения считывания при снижении разрешения не происходит.

Преимуществом плоских сканеров является возможность работы с негибкими оригиналами. Некоторые модели позволяют сканировать достаточно толстые журналы и книги, не разрезая их. При этом нужно обеспечить плотное прилегание оригинала к стеклу - глубина резкости у большинства сканеров не слишком велика. Исключение составляют сканеры с большим разрешением и соответственно узкой щелью диафрагмы.

На отдельных моделях допустимо даже сканирование объемных предметов - медалей, мелких украшений и т.д. Естественно, рассчитывать на получение перспективы и объемности в таких условиях не приходится.

Еще одно преимущество многих плоских сканеров - удобство работы. Не требуется никаких вспомогательных операций для того, чтобы зарядить оригинал для сканирования в отраженном свете, да и монтаж слайдов существенно легче (исключение составляют работы с очень высоким разрешением, когда требуется использование монтажного геля и особо тщательная очистка - здесь преимущество плоского расположения оригинала заметно меньше). Разумеется, для сканеров с размещением оригиналов в специальных кассетах монтаж оригиналов ненамного легче, чем на барабанном сканере.

Существенным параметром конструкции сканера является наличие автоматической фокусировки и ее способ. Сканеры без автоматической фокусировки (а ручная здесь не используется в принципе), т. е. имеющие фиксированную настройку фокусного расстояния, более критичны к нарушению заводских регулировок, вызванных вибрациями при транспортировке и другими подобными причинами. Модели, имеющие автоматическую фокусировку, используют для нее специальную разметку, наносимую на стеклооригиналодержатель или на специальные кадрирующие маски для прозрачных оригиналов. Поскольку автофокусировка осуществляется путем нахождения максимума разности между сигналами на выходах смежных ячеек ПЗС-линейки, принципиально является возможной автофокусировка по оригиналу, однако использующие ее модели на рынке практически не представлены.

В барабанных сканерах считывающий элемент имеет достаточно малые линейные размеры, требования к точности изготовления узла с ФЭУ не такие строгие, как для планшетного сканера, - нет требований к параллельности элементов. Вместе с тем значительно повышается роль диафрагмы - если для планшетного сканера малый размер элемента линейки ПЗС в принципе позволяет ограничиться точной фокусировкой, то для вполне макроскопических размеров активной зоны фотодиода, а тем более ФЭУ, ограничение «видимой» площади микроэлемента изображения с помощью диафрагмы приобретает принципиальный характер.

Поскольку именно диафрагма (иногда ее еще называют апертурой) в барабанном сканере определяет размер микроэлемента изображения, или пиксела, каждому разрешению сканирования в идеальном случае должна соответствовать своя диафрагма. Если диафрагма слишком велика, соседние микроэлементы перекрываются, что ведет к снижению резкости изображения, а при малой диафрагме между соседними пикселами образуется зазор, что приводит к потере части информации при считывании и одновременно увеличивает шумовую составляющую.

В реальности, разумеется, количество апертур сканирования ограничено. При необходимости сканировать с разрешением, для которого нет точно соответствующей ему апертуры, выбирается ближайшая - важно лишь, чтобы эта ближайшая диафрагма была не слишком далеко от требуемого в действительности значения. Иначе говоря, апертур сканирования должно быть достаточно много, чтобы перекрыть весь диапазон рабочих разрешений, а разумное количество разных диафрагм - 8-10 вариантов для каждого из режимов сканирования (т. е. отдельно для проходящего и отраженного света).

У барабанных сканеров практически нет препятствий к регулированию разрешения - оно достигается лишь изменением шага перемещения считывающей системы (вдоль одной оси) и частоты опроса светочувствительных элементов (вдоль другой). Если быстродействия электроники не хватает для обработки считанной информации, для больших разрешений снижается частота вращения барабана.

Реальное ограничение на диапазон изменения разрешений накладывается набором апертур сканирования и (в значительно меньшей степени) качеством изготовления оптики и механизма перемещения считывающего узла. Весьма существенно, что для любых барабанных сканеров максимальное разрешение никоим образом не зависит от размеров оригинала - и 35-миллиметровый слайд, и изображение размером во весь цилиндр могут быть отсканированны с одним и тем же разрешением.

Поскольку непрозрачные оригиналы в подавляющем большинстве случаев монтируются тыльной стороной к цилиндру, фокусировка по специальным рискам, нанесенным на сам барабан, практически не используется (а в тех сканерах, где используется такой режим автофокусировки, крайне сложно говорить о качественном сканировании в отраженном свете). Для наводки на резкость в сложных моделях используется режим автофокусировки по оригиналу, когда под правильным понимается положение объектива, дающее максимальное значение высокочастотной составляющей сигнала на выходе считывающего элемента. В более простых системах, а также в качестве вспомогательного в сканерах с автофокусировкой используется режим ручной наводки на резкость.

Очевидным недостатком барабанных сканеров является необходимость монтажа оригиналов на поверхность цилиндра, представляющего собой работу кропотливую и малопроизводительную. Для повышения суммарной производительности оборудования большинство фирм-производителей комплектует свои барабанные сканеры специальными монтажными столами и дополнительными цилиндрами, что позволяет разместить оригиналы на цилиндре, не занимая время самого сканера.

Еще одним существенным ограничением является требование к гибкости и массе оригиналов, исключающее сканирование объемных оригиналов.

Таким образом, планшетные сканеры удобнее в работе, но обладают меньшей свободой в выборе разрешения при сканировании, чем барабанные.

Основные характеристики сканера, определяющие область его применения:

Влияет на возможность увеличения изображения после сканирования без потери качества. Существует выведенная практическим путем формула, которая позволяет определить максимально возможное увеличение отсканированного изображения. Для простоты запоминания мы ее представим следующим образом:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

где

dpi - разрешающая способность сканера, которая обычно измеряется в количестве точек на дюйм ;

lpi - линиатура растра при выводе фотоформ для офсетной печати, которая обычно задается в программе в линиях на дюйм ;

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
- коэффициент увеличения изображения.

Из этой формулы легко определить максимальное увеличение, которое без потери качества может обеспечить сканер. Допустим' наш сканер имеет максимальную разрешающую способность 600 точек на дюйм, а выводить фотоформы и соответственно печатать мы будем с линиатурой растра 60 линий на сантиметр, или 150 линий на дюйм. Такая линиатура растра в нашей полиграфической промышленности является обычной при печати цветных журналов, проспектов и другой подобной литературы. Подставив эти значения в формулу, мы получим

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Мы видим, что, пользуясь таким сканером, мы можем только в два раза увеличить наше отсканированное изображение. Здесь следует заметить, что в технических характеристиках на сканер даются, как правило, два значения разрешающей способности - оптической и интерполированной. Интерполированная разрешающая способность является производной от оптической и обеспечивается поставляемым со сканером программным обеспечением. Она, как правило, в два, а иногда и больше раз выше оптической. При определенных оригиналах интерполяция может вносить геометрические искажения, поэтому не рекомендуется без крайней необходимости ее использовать.

Глубина цвета отражает разрядность аналого-цифрового преобразователя, т.е. передает, насколько воспроизводится каждая цветовая составляющая. Глубина цвета выражается в степенях двойки максимального числа цветов или градаций серого, которые может считывать сканирующее устройство.

Глубине цвета в 1 bit соответствует черно-белый режим работы сканера, где каждая точка может быть только черной или белой (<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
=2 уровня).

В сером режиме глубина цвета составляет обычно 8 bit. Этому (соответствует 256 градаций серого (<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
). Именно такое количество оттенков возможно для каждой точки.

Цветное сканирование - не что иное, как сканирование в сером режиме с разными фильтрами (красным, синим, зеленым). 256 оттенков по каждой компоненте 256x256x256 дают 16,7 млн. возможных комбинаций, т. е. цветов (24-битовое изображение). 24-битовый цвет формата RGB стал стандартом для сканирования и редактирования изображений потому, что число 256 соответствует максимальному числу градаций яркости на цветовой канал, который может воспроизводить PostScript - цифровой издательский стандарт для печати. Казалось бы, этого достаточно для точной печати любого оттенка, однако при дальнейшей корректировке гаммы, яркости или контрастности размер палитры значительно уменьшается, особенно по краям спектра, и часть данных теряется. Именно по этой причине ведущие производители уже выпускают модели с глубиной цвета 30 bit, передающие более одного миллиарда цветов, и даже 36-битовые устройства.

Если разрядность битового представления определяет общее число исходных градаций цвета или серого, которые может обнаружить сканирующее устройство, то динамический диапазон определяет интервал воспроизводимых градаций оригинала. Любой сканер может производить сканирование в определенном диапазоне плотности оригиналов. Это значит, что всегда есть предел, за которым апертура перестает «отличать» градации изображения вследствие того, что оригинал слишком темный или светлый.

Применительно к оригиналу диапазон плотности имеет значение от 0 до 4 и оценивает непрозрачность прозрачных оригиналов или поглощательную способность отражающих оригиналов.

Применительно к оцифровывающим устройствам динамический диапазон оценивает способность устройства воспроизводить тонкие тоновые изменения и выражает различие между самыми светлыми (<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
) и самыми темными (<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
) тонами, которые может считывать данный инструмент. В принципе следует различать максимальную различаемую оптическую плотность и динамический диапазон сканера. Хотя в большинстве моделей эти две величины совпадают, для некоторых сканеров с ПЗС предусмотрена возможность 'сдвига' рабочего диапазона в область больших плотностей. Характеристики чувствительности (диапазона оптических плотностей) являются едва ли не вспомогательными характеристиками для профессионального полиграфического сканера.

С ростом динамического диапазона сканера или оригинала расширяется диапазон градации яркости, который сканер может считывать, а оригинал задерживать или поглощать. Чем шире динамический диапазон устройства, тем больше видимых деталей изображения он может вводить. Это особенно справедливо для теней, где труднее всего точно считать детали изображения из-за ограниченного количества световой энергии, передающей теневые детали в рамках пропускания или отражения.

Как сканирующие устройства, так и оригиналы, которые они оцифровывают, характеризуются типичными значениями плотности, приведенными в табл. 1. В идеале диапазон чувствительности сканера должен перекрывать динамический диапазон оригинала. Из табл. 1 следует, что барабанные сканеры обладают большим динамическим диапазоном и значением <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
и прозрачные оригиналы (пленки, слайды и диапозитивы) имеют более широкий динамический диапазон и более высокое значение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>
, чем отражающие оригиналы (фотоснимки и изображения, отпечатанные на бумаге). Наиболее распространенными характеристиками динамического диапазона для профессиональных сканеров в настоящее время являются 3,9-4,2 ед. оптической плотности.

Существует также ряд дополнительных возможностей, которые необходимо учитывать при выборе сканера:

  • - использование прозрачных и непрозрачных оригиналов;
  • - скорость сканирования;
  • - производительность работы;
  • - возможность получения цветного изображения за один проход сканера;
  • - наличие специализированной программы для проведения пакетного сканирования;
  • -возможности проведения всех видов коррекции;
  • - устранение растра при сканировании растрированных ори­гиналов;
  • - автоматическая фокусировка;
  • - возможности программирования параметров настройки и коррекции и записи собственной прогрессии.

Скорость сканирования определяется двумя факторами - скоростью считывания информации, пропорциональной скорости перемещения оптической системы и обратно пропорциональной разрешению сканирования, и скоростью обработки (и передачи информации), обратно пропорциональной квадрату разрешения. Естественно, определяющей является меньшая из двух скоростей -первая при меньших увеличениях, вторая - при больших. Скорость обработки может дополнительно зависеть от возможностей управляющей программы - если именно она занимается преобразованиями информации о цвете.

Таблица 1. Типичные диапазоны плотности сканирующих устройств и оригиналов

Устройство/среда Типичный динамический диапазон, или диапазон плотности
Устройство ввода изображения

Цветовые планшетные сканеры, более старые модели и сравнительно простые инструменты

Цветовые планшетные сканеры промежуточного класса

Цветовые планшетные сканеры модели высокого класса

Барабанные сканеры, настольные

Барабанные сканеры высокого класса

2,5 - 2,5

2,8 - 3,2

3,4 - 3,9

3,4 - 4,0

3,6 - 4,0

Оригиналы

Оригинал на газетной бумаге

Оригинал на мелованной бумаге

Фотоснимки

Негативные пленки

Цветные слайды коммерческого качества

Высококачественные диапозитивы, пленочные слайды и двойные слайды

0,9

1,5 - 1,9

2,3

2,8

2,7 - 3,0

3,0 - 4,0

© Центр дистанционного образования МГУП