Принцип работы барабанного сканера кратко

Обновлено: 02.07.2024

Барабанный (drum) сканер - тип сканирующих устройств высокого класса и качества, в которых оригинал закрепляется на цилиндрический барабан, который в процессе сканирования начинает вращаться с высокой скоростью. Вдоль вращающегося барабана поступательно движется каретка с объективом, считывающая строку пикселов за строкой. Как правило, это очень дорогие сканеры, стоимостью от единиц до десятков тысяч долларов, позволяющие добиться сканирования высочайшего класса. Преимуществами сканера является то, что сканирующий элемент всего один (объектив, фокусирующий луч на фото-электрический умножитель), а не множество (как в линейке ПЗС у планшетных сканеров), что позволяет устранить нелинейность сканирования в различных местах оригинала. Кроме того, эти сканеры специально рассчитаны на высококлассные работы в области полиграфии, и позволяют работать с любыми типами оригиналов - прозрачными и непрозрачными, позитивными и негативными, а также с очень темными слайдами, не проводя ограничения в тенях, как это происходит при недостаточном динамическом диапазоне сканера, а также сканировать с огромными значениями разрешения и увеличения. Некоторые сканеры даже аппаратно проводят цветоделение (переход в CMYK), а не программно, как в большинстве других моделей. Единственным их недостатком является их цена, которая делает их недоступными для малых типографий и репроцентров, а также потребность в квалифицированном операторе - сканеровщике.

1. Барабанный сканер.
Лучшими сканерами считаются барабанные, имеющиеся в современных репро-центрах и сервис-бюро (оригинал устанавливается на внешней поверхности вращающегося цилиндра и датчик последовательно считывает оригинал). Они позволяют сканировать слайды и негативные плёнки, фотографии и растрированные оттиски.

Основными преимуществами барабанных сканеров перед плоскостными (планшетными) являются высокая скорость сканирования, высокое качество получаемого изображения, универсальность (сканирование изображений, изготовленных как на прозрачной, так и на непрозрачной основе). Основной недостаток аппаратов данного класса - их высокая стоимость.

Барабанный сканер обеспечивает глубокую проработку деталей в светах и тенях, и часто позволяет "вытянуть" слишком светлые или слишком тёмные оригиналы до необходимого качества. Даже сканирование классических (серебряных) чёрно-белых оригиналов осуществляется с полной проработкой в светах и тенях, что является трудоёмкой задачей для других типов сканеров.

Принцип работы барабанного сканера.

В каждый момент времени сканер считывает информацию с одной точки носителя. Поэтому для получения изображения необходимо взаимное перемещение сканирующего элемента и носителя по двум координатам. Это достигается за счёт вращения барабана с наклеенным на него носителем (слайдом) и линейного перемещения сканирующего элемента и источника света вдоль оси барабана.

Барабанные сканеры бывают разными, о чём свидетельствует диапазон цен - от 10.000 до 200.000 долларов и выше.

До появления и распространения настольных сканеров с приемлемым качеством эти устройства практически повсеместно использовались для ввода изображений при допечатной подготовке изданий. Барабанные сканеры и по сегодняшний день дороги и сложны в использовании, но они незаменимы там, где необходимо сканировать графику для высококачественной цветной печати.

В качестве светочувствительного элемента в барабанных сканерах используется фотоэлектронный умножитель. Он располагается внутри полого стеклянного цилиндра, на поверхность которого накладывается оригинал. В ходе процесса сканирования цилиндр вращается вокруг своей оси, что дает возможность вводить изображение точка за точкой. Сегодня барабанные сканеры обеспечивают самое высокое качество процесса сканирования. Их преимущество заключается в том, что фотоэлектронные умножители очень чувствительны к незначительным изменениям яркости и, следовательно, позволяют различать большее количество оттенков, особенно в области очень темных и, наоборот, очень светлых тонов. Но хотя цены на эти устройства в последнее время значительно снизились, они все равно остаются дорогими по сравнению с планшетными и, тем более, протяжными сканерами. Кроме этого помните, что на сегодняшний день характеристики лучших ПЗС не намного хуже, чем у ФЭУ, а следовательно, новые профессиональные планшетные сканеры обеспечивают практически такое же качество процесса сканирования, как и барабанные.

(7.17) Как заставить под W2k работать старые сканеры HP серий II, III, 4?

(7.17) Как заставить под W2k работать старые сканеры HP серий II, III, 4? Проблема состоит в том, что (по крайней мере, на момент написания этого материала) драйверов для ISA карт от Symbios Logic, которые поставлялись в комплектах с этими сканерами, не существует. Поэтому придется скачать с

Распределенные сканеры против централизованных

Распределенные сканеры против централизованных Структура лексического анализатора, которую я только что вам показал, весьма стандартна и примерно 99% всех компиляторов используют что-то очень близкое к ней. Это, однако, не единственно возможная структура, или даже не

Глава 14 XML

Глава 14 XML 14.0. Введение Язык XML играет важную роль во многих областях, в том числе при хранении и поиске информации, в издательском деле и при передаче данных по сетям; в данной главе мы научимся работать с XML в С++. Поскольку эта книга больше посвящена С++, чем XML, я полагаю, вы

Глава 2. Ручные сканеры

Глава 2. Ручные сканеры Эти устройства являются самыми простыми и дешевыми в своем классе. В их конструкции отсутствуют сложные прецизионные механизмы: пользователь сам двигает сканер по поверхности оригинала. Практически все ручные сканеры — небольшого размера, и

Глава 3. Листовые сканеры

Глава 3. Листовые сканеры По принципу действия эти устройства напоминают факс-аппараты. Считываемая страница с помощью специального механизма протягивается мимо головки. Протяжный сканер может оснащаться лотком для автоматической подачи листов, что существенно

Глава 4. Планшетные сканеры

Глава 5. Слайд-сканеры

Глава 5. Слайд-сканеры Для качественного считывания изображений со слайдов существуют специальные сканеры. Поскольку они работают с оригиналами небольшого размера, а полученные изображения в дальнейшем приходится многократно увеличивать, у этих устройств очень

Сканеры портов

Сканеры портов Специализация утилит для сканирования портов — предоставление пользователю сведений о том, какие порты и какой программой используются и какие из них желательно закрыть во избежание заражения компьютера вирусом, а также анализ портов и получение полной

Сканеры

Сканеры Сканер окажется незаменимым, когда вам понадобится перевести в цифровой вид какое-нибудь изображение. Например, фотографию для пересылки родственникам в Канаду. Или позарез нужный и очень длинный текст, который можно набрать, но проще и быстрее отсканировать, а

Кафедра Ваннаха: История и сканеры Ваннах Михаил

Сканеры

Сканеры Сканеры предназначены для ввода в компьютер информации с листа бумаги. Хотя, конечно, сканировать можно и любое двухмерное изображение. Например, стороны монет, панель мобильного телефона и т. д.Из всех существующих видов сканеров для пользователя, как правило,

Сканеры

ОПЫТЫ: Позитивный негатив: Годятся ли планшетные сканеры для пленки?

ОПЫТЫ: Позитивный негатив: Годятся ли планшетные сканеры для пленки? Авторы: Константин Курбатов, Олег ВолошинВ специализированных изданиях все чаще можно прочитать, что цифровая фототехника вовсю завоевывает мир, а пленка уже стоит на грани вымирания… Может, и стоит, да

Сканер, в котором оригинал закрепляется на вращающемся барабане. При этом сканируется точечная область изображения, а сканирующая головка движется вдоль барабана на очень маленьком расстоянии от оригинала. Барабанный сканер (drum scanner) — тип сканера, который работает со сгибаемыми, отражающими и прозрачными оригиналами. В качестве сканирующей системы используются фотоэлектронные умножители (ФЭУ). В настоящее время они обеспечивают наивысшее качество обработки любых оригиналов, однако это наиболее дорогие и крупногабаритные виды сканеров, а их стоимость на порядок выше стоимости планшетных сканеров самого высокого класса, включая и те, которые по своим характеристикам постепенно приближаются к ним.

проецирование оригинала на линейку считывающих элементов с одновременным взаимным перемещением считывающего узла и оригинала;
поточечное считывание единственным воспринимающим элементом с перемещением его относительно оригинала в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

В планшетных сканерах используется первый вариант организации считывания информации.

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.

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 электронную 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.

В матричных сканерах реализован первый способ, что 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.

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 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.

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.

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.

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 отсканированы 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 фирмпроизводителей 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.

Основными достоинствами барабанных сканеров являются:

возможность сканирования высокохудожественных работ. Барабанные сканеры, разрешающая способность которых достигает 4 000 dpi, а динамический диапазон более 4,0, наиболее предпочтительны для сканирования цветных высококачественных художественных оригиналов с максимально широким тоновым диапазоном;
возможность сканирования как отражающих, так и прозрачных оригиналов. Носителем изображения могут быть практически любые прозрачные и отражающие материалы, достаточно гибкие, чтобы их можно было прикрепить к барабану сканера;
развитые средства повышения производительности. К ним относятся: пакетное сканирование, автоматическая корректировка апертуры и освещенности в зависимости от плотности оригинала, автоматизированное управление заданиями, использование сменных барабанов и др.;
возможность изменения фокусного расстояния. Позволяет автоматически или вручную изменять разрешение сканирования в зависимости от требуемой степени детализации изображения.

К недостаткам барабанных сканеров следует отнести:

невозможность сканирования переплетенных оригиналов, например книг, журналов;
большие габариты и масса. Барабанный сканер - это, за редким исключением, тяжелый крупногабаритный аппарат;
невозможность сканирования оригиналов на жесткой основе. Поскольку оригиналы прижимаются к цилиндрической поверхности барабана, принимая ее форму, оригиналы на жесткой основе (стеклянные пластины, книги, слайды в рамке) закрепить на барабане не удается;
сложность загрузки оригинала. Оригинал закрепляется на барабане, который вращается с большой частотой. Чтобы не допустить смещения оригинала во время вращения, он должен быть жестко закреплен.

Выбор сканера.

При выборе сканера прежде всего необходимо иметь четкое представление о качестве продукции, которую вы собираетесь выпускать. Высокие требования к качеству печатной продукции, а также предполагаемый ее ассортимент во многом определит тип требуемого сканера и, безусловно, его стоимость.

В общем случае, прежде всего необходимо определиться с общими параметрами сканируемых оригиналов:

соответствует ли оригинал требованиям полиграфического воспроизведения;
в каком объеме потребуется цветокоррекция;
на какой подложке выполнен оригинал;
изображение оригинала имеет вид негатива или позитива (слайда).

Далее необходимо определить основные параметры системы, в условиях которой будет воспроизводиться сканируемый оригинал:

способ печати (офсетная, высокая, глубокая, флексографская, трафаретная или цифровая), так как каждый способ предъявляет свои специфические требования;
в каком цветовом пространстве (RGB или CMYK) предполагается использование многокрасочной печати;
останется ли изображение цифровым или будет использоваться для полиграфического воспроизведения.

Кроме того необходимо определиться по следующим моментам:

требованиям, предъявляемым к растровому процессору;
этап преобразования изображения RGB в CMYK;
момент передачи на верстку и необходимость применения OPI-систем;
выбор технологии цветопробы;
значения предельных значений уменьшения или увеличения изображения.

Главный параметр, который определяет качество сканирования, это битовая глубина сканера или разрядность. Битовая глубина определяет динамический диапазон, который называют плотностью, и она измеряет чувствительность сканера при распознавании деталей в самой светлой и самой темной зонах изображения. Динамический диапазон имеет большее влияние на качество сканирования, чем разрешение. Безусловно, уровень плотности сканера должен быть выше, чем у оригинала, иначе невозможно будет распознать многие детали изображения.

Сканер, имеющий битовую глубину 8 бит обеспечивает 256 оттенков каждого цвета, а динамический диапазон не будет превышать 2.4. Плотность же отпечатка на фотобумаге лежит в диапазоне от 2.0 до 2.8, а слайды имеют плотность 3.0. Таким образом сканер с глубиной бит не обеспечит высокого качества сканирования для многих оригиналов. Однако для оригиналов, не содержащих слишком темных или слишком светлых деталей, он сможет обеспечить хорошее качество. Стоимость такого сканера естественно ниже.
Сканеры с глубиной 10 бит (210) обеспечивают 1024 оттенков и у них динамический диапазон порядка 3.0. Эти сканеры позволяют обеспечить качественное воспроизведение темных и светлых участков, но стоимость их существенно выше, но профессиональное качество работы на должном уровне не обеспечивается.
Динамический диапазон сканера на уровне 3.6 — 4.2 обеспечивается битовой глубиной — 14 бит. Стоимость сканеров высока, но зато обеспечивается профессиональное качество работы.

Увеличение битовой глубины сканера позволяет увеличить точность передачи самых сложных участков изображения с одновременным увеличением количества передаваемых полутонов, т.е. улучшается общее качество сканирования. Качество сканирования существенно зависит от другого важного параметра сканера — его оптического разрешения. Этот параметр зависит от линиатуры печати, масштаба воспроизведения и коэффициента качества.

Для сканирования шрифтов необходимо разрешение порядка 600 dpi или больше. В случае сканирования черно-белого изображения минимальное разрешение должно быть порядка 800 dpi.
При сканировании фотографий необходимо иметь сканер с разрядностью не менее 12 бит и диапазоном оптических плотностей порядка 2.4 — 2.7 , а разрешение должно быть не ниже 600 dpi.

Для выпуска информационных бюллетеней, книг, брошюр с черно-белыми или двухцветными иллюстрациями небольшого формата можно применить планшетные сканеры среднего класса. В случае же выпуска многоцветных иллюстраций больших размеров (художественные каталоги, глянцевые журналы и др.) можно применить планшетные сканеры высокого класса или же барабанные сканеры.

Муар — видимый, периодически повторяющийся посторонний рисунок в виде сетки, возникающий при наложении двух или более растровых изображений. Муар может возникнуть при неправильном выборе поворота растра, при повторном репродуцировании растровых изображений (оттисков), при печати на материале с регулярной структурой на поверхности. Муар на оттиске присутствует всегда, но может быть как четко выраженным, так и мало заметным. В идеальном случае в четырехкрасочной печати муар превращается в малозаметную структуру, так называемую полиграфическую розетку. Большое значение имеет частота муара и в случае, если она высока, то муар будет практически не заметен. Если же частота муара низкая, то любая ошибка совмещения фотоформ при печати приведет к появлению муара низкой частоты. Наиболее сильно муар проявляется в области полутонов.

Частным случаем появления муара является сканирование с отпечатанного оттиска. В этом случае оригинал уже имеет отрастрированное изображение и повторное его растрирование равноценно наложению двух растровых структур друг на друга.

Поскольку полиграфические оттиски весьма часто применяются как оригиналы, то необходимо предусмотреть мероприятия, уменьшающие проявление муара. Для этого в сканере имеется функция дерастеризации, которая позволяет преобразовать растровый рисунок в изображение с непрерывными тонами. Применение этой функции позволяет заменить растры однородными цветами. Поскольку проблема появления муара при сканировании весьма актуальна, то алгоритм удаления муара изготовители часто включают в программное обеспечение сканера.

Дерастеризация влечет за собой потерю ряда важных деталей исходного изображения и поэтому ее лучше применять к отпечаткам, выполненным с высоким разрешением и на хорошей бумаге. К сожалению, универсального способа по устранению муара при сканировании нет, а есть ряд приемов, которые позволяют решить эту проблему более или менее успешно. Поэтому при выборе сканера необходимо учесть этот фактор и отдать предпочтения этой модели сканера, который имеет более надежную и проверенную опытом систему дерастеризации.

Избежать муара можно при помощи частотно-модулированного (стохастического) растрирования, это объясняется нерегулярным, случайным характером формируемого растра.

Читайте также: