[ Pobierz całość w formacie PDF ]
M U agazyn dodatek do lektroniki miesięcznika żytkowej Poznać i zrozumi eć sprzęt To warto wiedzieć Skaner − oko komputera Skaner jest nad wyraz pożytecznym ele− mentem systemu komputerowego. Po− zwala w prosty sposób zamienić obrazy i rysunki na postać cyfrową. Umożliwia też obróbkę fotografii, ich późniejszy wydruk na kolorowej drukarce i uzy− skiwanie niesamowitych efektów nie− możliwych do otrzymania innymi spo− sobami. Skaner jest absolutnie nie− zbędny dla wszystkich, którzy próbują tworzyć strony www. Komputer ze skanerem i drukarką pełni rolę ksero− kopiarki i to kolorowej. Modem dodat− kowo pozwala pełnić funkcję faksu. Jeszcze kilka lat temu skaner był luksu− sem, na który pozwalali sobie nieliczni. Dziś prosty, ale przyzwoity skaner można kupić za mniej niż 400zł. Często użytkownik skanera wykorzystuje wyłącznie typowe procedury i przyciski, żeby np. od razu uzyskać zdjęcie do wydruku, 62 M E U Elektronika dla Wszystkich To warto wiedzieć gotowy plik na stronę internetową, załącznik do e−maila czy faks. Choć skanery stały się bardzo popularne, większość użytkowników nie potrafi wykorzystać ich możliwości, a przyczyną jest nieznajomość pewnych klu− czowych faktów oraz zasad obróbki obrazu. Tymczasem wystarczy troszkę zaingerować w obraz, a efekt będzie nieporównanie lepszy. Niniejszy artykuł przybliża temat skane− rów i skanowania. Pierwsza część zapoznaje z różnymi rodzajami skanerów. Pozwoli to wybrać skaner odpowiedni do potrzeb. Dalej podane są najważniejsze informacje dotyczą− ce obróbki zdjęć, co nie tylko zaspokoi cieka− wość, ale pozwoli uzyskać obrazy o optymal− nej jakości. Warto poznać te podstawy, żeby nie błądzić po omacku, tylko świadomie zde− cydować się na wybór skanera, a potem w pełni wykorzystać jego możliwości. Podstawowymi parametrami skanera są rozdzielczość , wskazująca na zdolność roz− różniania najmniejszych detali, oraz głębia koloru , wskazująca na dokładność odwzoro− wania barw. ne w użytkowaniu i nie zapewniające do− brych parametrów urządzenia ( fotografia 2 ) zupełnie straciły rację bytu. Rodzaje skanerów Skanery bębnowe . W takim skanerze, zgo− dnie z nazwą, ruchomym elementem jest bę− ben wykonany z przezroczystego tworzywa oraz fotoelement. Na ten bęben nakleja się skanowane materiały. Podczas skanowania bęben obraca się z dużą prędkością (nawet 2000obr/min), a obraz jest analizowany przez punktowy czujnik z trzema fotopowie− laczami, przesuwający się pomału wzdłuż osi bębna. W ten sposób obraz analizowany jest punkt po punkcie wzdłuż linii śrubowej. Skanery bębnowe mają znakomite para− metry. Mogą skanować materiały refleksyjne (klasyczne odbitki, wydruki, itp.) oraz przej− rzyste (transparentne, np. slajdy lub negaty− wy). Zapewniają znakomitą rozdzielczość oraz głębię kolorów, o wiele lepszą niż inne skanery. Ze względu na bardzo wysoką cenę znajdują zastosowanie tylko w profesjonal− nych studiach graficznych. Fotografia 1 po− kazuje skaner bębnowy Isomet 405H. Pre− zentowany skaner ma zawrotnie wielką roz− dzielczość (12000dpi), dobrą głębię kolorów i może skanować oryginały o rozmiarach do 350x300mm. Fot. 2 Bardzo rzadko wykorzystywane są także skanery przelotowe , zwane swojsko wyży− maczkami. Tu także wykorzystano linijkę fo− toelementów, odczytujących jednocześnie jedną linie obrazu, a elementem ruchomym jest... skanowany dokument. Takie małe ska− nery bywają wykorzystywane tylko do współpracy z komputerami przenośnymi w warunkach polowych. Istnieją też skanery przeznaczone tylko do slajdów i negatywów . Trzy przykłady można zobaczyć na fotografii 3 . Ze względu na wy− sokie ceny są bardzo rzadko wykorzystywa− ne przez hobbystów. Zasada działania Typowy skaner działa na zasadzie pomiaru światła odbitego od skanowanego dokumentu. Istnieją też skanery do skanowania materiałów przejrzystych (transparentnych), np. slajdów czy negatywów. W tym wypadku fotoelement mierzy światło przechodzące przez oryginał. Aby skanować materiały kolorowe, zwykle wykorzystuje się trzy foto− elementy, reagują− ce na podstawowe kolory RGB (Red – czer− wony, Green – zielony, Blue – niebieski). Dawniej stosowano zestaw ruchomych filtrów o tych kolorach, współpracujący z jednym fo− toelementem. Rysunek 1 pokazuje w naj− większym uproszczeniu zasadę skanowania materiałów refleksyjnych (odbijających świa− tło) i transparentnych (przejrzystych). W pierwszym przypadku element fotoelek− tryczny mierzy ilość światła odbitego od ma− teriału. W drugim fotoelement mierzy ilość światła przechodzącego przez przejrzysty ory− ginał. W licznych skanerach zamiast pojedyn− czego elementu fotoelektrycznego stosuje się linijkę zawierającą kilka tysięcy oddzielnych czujników. Dodatkowo zawsze co najmniej je− den z pokazanych elementów jest ruchomy, dzięki czemu możliwe jest skanowanie nie tyl− ko pojedynczego punktu czy pojedynczej linii, ale całej powierzchni dokumentu. Co ciekawe, w różnych typach skanerów ruchome są różne elementy. Fot. 3 Fot. 1 Niezmiernie rzadko spotyka się szybkie skanery fotograficzne, przeznaczone dla ce− lów profesjonalnych, na przykład do szybkie− go skanowania oryginałów w dużych biblio− tekach. Fotografia 4 pokazuje takie urządze− nie o symbolu PS7000 firmy Minolta. Na drugim biegunie są skanery ręczne . Zamiast jednego, punktowego elementu za− stosowana jest linijka czujników światła. Elementem ruchomym jest... cały skaner, który jest przesuwa− ny powoli po po− wierzchni doku− mentu. Szerokość skanowanego ob− szaru nie jest duża, zwykle 10...15cm, co też jest istotnym ograniczeniem. Przed laty tylko proste skanery ręcz− ne były w zasięgu zwykłego śmiertel− nika. Te niewygod− Fot. 4 Rys. 1 Elektronika dla Wszystkich M E U 63 To warto wiedzieć Szybki postęp w dziedzinie przetworni− ków optycznych zaowocował pojawieniem się cyfrowych aparatów fotograficznych, ka− mer wideo i kamer internetowych. W zasa− dzie mogą one zastąpić skaner i sfotografo− wać obiekt w ułamku sekundy, ale na razie jakość tak uzyskanego obrazu jest zdecydo− wanie gorsza, niż w obrazie z jakiegokolwiek skanera. Zdecydowanie najpopularniejsze wśród amatorów, a nawet wśród profesjonalistów są obecnie skanery płaskie (flatbed scanners), zwane też stacjonarnymi lub stołowymi. Na rynku można znaleźć wielkie mnóstwo skanerów płaskich, różniących się ceną i możliwościami. Typowy skaner pozwala pracować z arkuszami o wielkości A4 (ok. 210x300mm). Fotografia 5 pokazuje skaner płaski Plustek Optic Pro UT−24, dostarczony na potrzeby tego artykułu przez firmę MUL− TIMEDIA VISION z Warszawy. skanerów jest tak zwany czujnik CCD − linij− ka zawierająca dużą liczbę fotoelementów. Fotografia 6 pokazuje wnętrze popular− nego skanera Plustek Optic Pro P−12. Głowi− ca zawiera nie tylko lampę, ale też system lu− sterek i prosty obiektyw, które rzutują obraz o szerokości ponad 20 cm na przetwornik CCD, który ma tylko kilka centymetrów długości. Fotografia 7 pokazuje wygląd przetwornika CCD ze skanera Plustek Optic Pro P−12. Aktywna część przetwornika, za− wierająca w jednej linii około 5000 światło− czułych punktów, ma tu niecałe 4cm długości. Obraz uzyskiwany z elementu CCD, a właściwie napięcia z poszczególnych foto− elementów linijki są przesyłane do przetwor− ników elektronicznych i dalej do komputera W zależności od ilości światła padającego na dany fotoelement, sygnał analogowy (prąd lub napięcie) jest mniejszy lub większy. Potem ten sygnał analogowy jest zamieniany na liczby w przetworniku analogowo−cyfro− wym, a następnie w tej postaci przesyłany do komputera. Rys. 2 F o t . 7 Jeśliby chodziło o obrazy w skali szarości, wystarczyłoby mierzyć jasność. Aby uzyskać obraz kolorowy, trzeba uzyskać informację o zawartości trzech podstawowych kolorów RGB (czerwony, zielony, niebieski). Potrzeb− ne są do tego filtry o odpowiednich kolorach. Kiedyś produkowano tak zwane skanery wie− loprzebiegowe. Przy skanowaniu w kolorze głowica trzykrotnie musiała przemieścić się wzdłuż obszaru roboczego, za każdym razem uzyskując informacje o kolejnym kolorze podstawowym RGB. Dziś wszystkie skanery płaskie są jedno− przebiegowe, a informacje o podstawowych kolorach uzyskuje się jednocześnie, dzięki odpowiedniej budowie światłoczułego przetwornika. Fot. 5 Przystawka do slajdów Tylko nieliczne skanery płaskie wyposażone są w przystawkę do materiałów transparentnych (przezroczystych), umożliwiającą skanowanie Skaner płaski Najpopularniejsze skanery płaskie mogą ska− nować tylko materiały refleksyjne, czyli odbijające światło. Wynika to z zasady dzia− łania i budowy takiego skanera, pokazanej w uproszczonym przekroju na rysunku 2 . Szybki postęp techniczny sprawia, że nawet tanie skanery, umiejętnie wykorzystane, dają zadziwiająco dobre obrazy. Wewnątrz obudowy skanera umieszczona jest głowica skanująca, zawierająca linijkę fotoelementów oraz lampę, która w trakcie pracy przesuwa się, napędzana silnikiem krokowym za pośrednictwem paska zębate− go. Głowica pomału przesuwa się i linia po linii odczytuje obraz oryginału leżącego na szybie. Większość skanerów płaskich jako źródło światła wykorzystuje specjalną świetlówkę o precyzyjnie dobranej barwie białego świa− tła. Elementem światłoczułym w większości l a m p a p a s e k z ę b a t y s z y b a p r o w a d n i c a s i l n i k k r o k o w y g ł o w i c a p ł y t k a z p r z e t w o r n i k i e m C C D Fot. 6 u k ł a d y e l e k t r o n i c z n e 64 M E U Elektronika dla Wszystkich To warto wiedzieć slajdów i negatywów. W praktyce taka przy− stawka to dodatkowa lampa wbudowana w po− krywę skanera. W drogich profesjonalnych skanerach płaskich ta dodatkowa lampa poru− sza się wzdłuż dokumentu wraz z główną gło− wicą (dolna lampa w głowicy jest wtedy wyłą− czona). Takie rozwiązanie umożliwia skano− wanie materiałów przezroczystych o wielko− ści obszaru roboczego skanera. W tańszych skanerach domowych lampa w pokrywie jest nieruchoma. Lampa oświetla niewielką część obszaru roboczego i tylko tam można skano− wać materiały transparentne. Na przykład w skanerze UT−24 jest to obszar 4,5x9cm, co pozwala skanować jedynieslajdy małoobraz− kowe 36x24mm – patrz fotografia 8 . Od razu warto nadmienić, że skanowanie negatywów na tanich skanerach płaskich z kilku powodów nie daje dobrych rezulta− tów. Problemem jest nie tylko rozdzielczość, ale i fakt, że do uzyskania optymalnych wyni− ków nie wystarczy po prostu „odwrócić kolo− rów“. Oprogramowanie profesjonalnych ska− nerów zwykle zawiera dodatkowe sterowniki, pozwalające uwzględnić specyficzne cechy negatywów różnych producentów. Lepiej jest ze skanowaniem przezroczy (slajdów), ale i tu nie można uzyskać dużych powiększeń ze względu na ograniczoną rozdzielczość. Foto− grafia 9 to skan slajdu 36x24mm uzyskany za pomocą UT−24. Ogólnie biorąc, tanie, domo− we skanery dają bardzo dobre rezultaty tylko przy skanowaniu typowych materiałów odbi− jających światło (refleksyjnych), na przykład odbitek fotograficznych. CCD kontra CIS Większość skanerów płaskich zawiera świa− tłoczuły element zwany przetwornikiem CCD (Charge Coupled Device). Od pewnego czasu na rynku obecne są skanery z przetwornikiem CIS (Contact Image Sensor). System optycz− ny z lusterkami i obiektywem został wyelimi− nowany, a źródło światła i czujnik o szeroko− ści strony poruszają się tuż pod szybą. Dzięki prostszej budowie głowicy, skanery CIS są zdecydowanie bardziej płaskie, co skrzętnie wykorzystuje się w materiałach reklamo− wych. Rząd diod LED świecących w podsta− wowych kolorach zamiast świetlówki oraz in− nego rodzaju przetwornik pozwalają na F o t . 1 0 F o t . 9 Fot. 8 znaczną redukcję kosztów, jednak póki co, uzyskiwany obraz ma ja− kość gorszą niż obraz ze skanerów CCD. W skanerze z przetworni− kiem CIS można skanować tylko obiekty płaskie (kartka), natomiast skanery CCD pozwalają uzyskać przyzwoite „zdjęcia“ wielu obiek− tów trójwymiarowych, co w wielu przypadkach jest istotną zaletą. Fotografie 10 i 11 pokazują takie „zdjęcia“, uzyskane za pomocą skanera Plustek UT24 z przetwor− nikiem CCD. Skanery z czujni− kiem CIS nie nadają się do skano− wania obiektów trójwymiarowych, bo elementy choć trochę oddalone od szyby są bardzo ciemne. Fotografie 5 i 12 pokazują ska− nery płaskie UT−24 oraz P−12 oraz firmy Plustek, wyposażone w czuj− nik CCD. Skanery tej firmy cieszą się dużą popularnością. Ze wzglę− du na przystępną cenę i dobre wła− ściwości są chętnie wykorzystywa− ne zarówno w domach, jak i w biu− rach. Fotografie w tym artykule po− wstały z użyciem skanera UT−24, pokazanego na fotografiach 5 i 8. F o t . 1 1 Elektronika dla Wszystkich M E U 65 To warto wiedzieć Fot. 12 wzdłużna wynika z faktu, że głowica skanująca, napędzana silnikiem krokowym, może być przesuwa− na na dowolnie małą odległość. Z czasem upo− wszechniły się skane− ry dające obraz o roz− dzielczości optycznej 600x1200dpi i one są dziś standardem na− wet wśród tanich ska− nerów. Przykładem jest rodzina P−12 (fot. 10). Dziś za rozsądną cenę można kupić skanery o rozdzielczości optycznej 1200x2400dpi, na przykład UT−24. Rozdzielczość 2400dpi oznacza, że na dłu− gości jednego milimetra skaner rozróżnia aż 94 punktów. Podczas skanowania można oczywiście wybrać potrzebną rozdzielczość, bo czym większa rozdzielczość skanowania, tym większą objętość ma powstały plik. Szczegóły podane będą w dalszej części arty− kułu. Jako ciekawostkę można podać, że okładka EdW zeskanowana przy maksymal− nej rozdzielczości 2400dpi zajęłaby na dysku około 1,5GB. Należy wyraźnie podkreślić, że cały czas chodzi o tak zwaną rozdzielczość optyczną . W materiałach reklamowych podawana jest także tak zwana rozdzielczość interpolowa− na , uzyskiwana sztucznie, przez wyliczanie wartości pośrednich. Duża rozdzielczość in− terpolowana, sięgająca czasem 10000dpi i więcej, nie jest żadną zaletą – to tani chwyt reklamowy dla laików, podobnie jak niebo− tyczna moc PMPO w reklamach najtańszego sprzętu audio. W warunkach domowych całkowicie wy− starczy skaner o rozdzielczości 300x600dpi. Rozdzielczość 600x1200dpi, uzyskiwana w tanich współczesnych skanerach, jest cał− kowicie wystarczająca nawet w typowych za− stosowaniach profesjonalnych. Większa roz− dzielczość byłaby potrzebna tylko do skano− wania slajdów i negatywów. Testowany ska− ner UT−24 o maksymalnej rozdzielczości optycznej 1200x2400dpi rozróżnia naprawdę drobne detale – przykładem jest fotografia wstępna , pokazująca kompozycję kwiatową. „Zdjęcie“ powstało przez zeskanowanie z na− tury kwiatów położonych wprost na szybie skanera. Fotografia 13 na tej stronie zawiera u góry wąski wycinek fotografii wstępnej oraz powiększenia czterech maleńkich frag− mentów tego cieniutkiego paska. Powiększo− ne fragmenty zaznaczone są niebieskimi kwa− dracikami. Fotografia 14 pokazuje zeskano− wane „z natury“ fragment układu scalonego w małej obudowie SMD oraz... komara. Drugim, oprócz rozdzielczości optycznej, bardzo ważnym parametrem skanera jest głę− bia kolorów . Sygnał elektryczny z czujnika fotoelektrycznego jest zamieniany na liczbę Kluczowe parametry Jednym z dwóch najważniejszych parame− trów skanera jest uzyskiwana rozdzielczość optyczna . W zależności od liczby elementów w światłoczułej linijce, uzyskuje się różną rozdzielczość, czyli ogólnie biorąc, zdolność rozróżniania najdrobniejszych szczegółów. Dawniej typowy skaner amatorski miał rozdzielczość 300x600dpi (dots per inch), czy jak podają inni 300x600ppi (points per inch). Rozdzielczość 300dpi na szerokości strony A4 oznacza, że linijka czujnika CCD zawierała około 2500 punktów, a na odległo− ści jednego cala (inch) skaner rozróżniał 300 punktów (points, dots), czyli niecałe 12 punktów na milimetr. Większa rozdzielczość Fot. 13 F o t . 1 4 66 M E U Elektronika dla Wszystkich [ Pobierz całość w formacie PDF ] |