Технические средства анализа и ввода изображения в систему допечатной обработки

В системе допечатной подготовки изданий для оцифровки изобразительной информации, т.е. представления изображений в цифровом виде, и ввода в нее используются специальные устройства: сканеры и цифровые фотоаппараты.

Сканер – это устройство, предназначенное для считывания и отцифровывания изображения. Считывание – это преобразование сигнала изображения из оптической (световой) формы в электрический сигнал. Отцифровывание – представление аналогового электрического сигнала в цифровой форме. В качестве изображения в сканере используются изобразительные материалы (аналоговые). В качестве аналоговых материалов могут быть пленки, рисунки, тексты, не очень объемные предметы. Полутоновые оригиналы – это изображения, тональность которых меняется непрерывным образом. Штриховые оригиналы – оригиналы, в которых тональность имеет два уровня: белый и черный (гравюры).

Оригиналы могут быть цветные: монохромные (с одной краской) и полноцветные.

Оригиналы могут быть выполнены на прозрачной и непрозрачной основе.

Сканер дискретизирует изображение, измеряя оптическую плотность путем преобразования оптического сигнала в электрический. Затем сканер преобразует электрический сигнал в цифровую форму и передает информацию в компьютер.

Считывание осуществляется методом сканирования, т.е. считыванием элементов по определенной траектории, называемой линией сканирования.

Чтобы измерить величину оптической плотности, сканер должен осветить пиксели (направить световые сигналы), преобразовать прошедший световой поток в электрический с помощью электронно-оптических преобразователей (фотоэлементов), перейти к следующему пикселю (выполнить функцию сканирования) с помощью механических элементов.

Основные параметры сканеров:

1) Разрешение (разрешающая способность) – количество считываемых элементов изображения, приходящихся на единицу длины. Обычно размерность этой величины указывают в точках на дюйм. Оптическое разрешение – количество считываемых элементов на единицу длины вдоль линии сканирования. Механическое разрешение – количество считываемых элементов на единицу длины поперек линии сканирования.

Интерполяционное разрешение: в промежутках считываемых сигналов берется среднее значение оптической плотности.

2) Глубина цвета (K) – количество двоичных разрядов, отводимых на обозначение оптической плотности.

3) Динамический диапазон (диапазон оптической плотности) характеризует способность сканера различать переходы между смежными тонами на изображении.

На практике динамический диапазон сканера определяется как разность самых темных и самых светлых тонов, которые он может реально различать. Максимальная (минимальная) оптическая плотность оригинала характеризует наиболее темную (светлую) область оригинала, распознаваемую сканером, более темные (светлые) области воспринимаются сканером как абсолютно черные (белые).

Чем шире динамический диапазон сканера, тем больше градаций яркости он сможет распознать и соответственно зафиксировать больше деталей изображения.

4) Область сканирования определяет максимальный размер оригинала в дюймах или миллиметрах, который может быть сканирован устройством. Иногда используется также термин максимальный формат.

5) Коэффициент увеличения показывает (обычно в процентах), во сколько раз можно увеличить изображение оригинала в процессе сканирования.

Существует математическая зависимость разрешающей способности R в точках на дюйм (dpi), с учетом которой необходимо сканировать оригинал для получения заданного качества: ,

где L – линиатура полиграфического растра, с которым будет производиться дальнейшая печать (lpi); M – коэффициент масштаба увеличения изображения; K – так называемый коэффициент качества, лежащий в пределах от 1,5 до 2.

Сканеры бывают трех типов: Плоскостные (планшетные); барабанные; проекционные.

Планшетный сканер: Оригинал размещается на плоскости. Они могут работать с непрозрачными и прозрачными оригиналами. Могут сканировать твердые оригиналы (на металле, дереве), небольшие объемные оригиналы, оригиналы, форматы которых больше оригиналодержателя.

Недостатки: по сравнению с барабанными сканерами меньше разрешение и глубина цвета.

Барабанные сканеры: Оригиналодержатель выполнен в виде прозрачного барабана. Нельзя отсканировать твердые, объемные изображения. Обладают высоким разрешением и глубиной цвета.

Проекционные сканеры: Выпускаются для работы с прозрачными оригиналами. Оригинал располагается на подставке под сканирующей головкой изображением вверх. На подставке сканера имеются специальные направляющие, которые можно использовать для точного позиционирования оригинала. Проекционные сканеры занимают на рабочем столе чуть больше места, чем сканируемый объект. Сложно сканировать переплетенные оригиналы.

Цифровая фотокамера – устройство, являющееся разновидностью фотокамер, в котором светочувствительным материалом выступает матрица или несколько матриц, состоящая из отдельных пикселей, сигнал с которых представляется, обрабатывается и хранится в самом аппарате в цифровом виде.

Несмотря на функциональное сходство, цифровые видеоустройства самого разного назначения, такие как камеры видеонаблюдения и веб-камеры, фотокамерами обычно не называются, если не позволяют сохранить снимки в самом устройстве или на вставленном в устройство носителе информации.

Основные элементы цифровой фотокамеры: матрица, объектив, затвор, видоискатели, процессор, карта памяти, разъемы и интерфейсы.

Основной элемент любой цифровой фотокамеры – матрица, от которой в наибольшей степени зависит качество получаемого изображения.

Матрица – специализированная аналоговая или цифро-аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных элементов – фотодиодов. Матрица предназначена для преобразования спроецированного на нее оптического изображения в аналоговый электрический сигнал или в поток цифровых данных.

Объектив – оптическое устройство, проецирующее изображение на плоскость. Обычно объектив состоит из набора линз (в некоторых объективах – и зеркал), рассчитанных для взаимной компенсации аберраций и собранных в единую систему внутри оправы.

Объектив цифровой фотокамеры не претерпел кардинальных изменений по сравнению с объективами обычных фотокамер. Из-за меньших размеров сенсора объективы цифровых камер (за исключением зеркальных камер, использующих те же объективы) имеют меньшие геометрические размеры.

Фотографический затвор – устройство, используемое для перекрытия светового потока, проецируемого объективом на фотоматериал (фотоматрицу). Путем открытия затвора на определенное время выдержки дозируется количество света, попадающего на чувствительную поверхность, и тем самым регулируется экспозиция.

Цифровые фотокамеры оснащены электронным эквивалентом затвора, который встроен в матрицу и выполняет работу, аналогичную механическому. В более дорогих камерах вмонтированы два затвора, и механический служит для предотвращения попадания на сенсор света после окончания времени выдержки, что позволяет избежать артефактов ореола (проявляется засветкой изображения, расположенного рядом с яркими областями снимка), частично блюминга (эффекта растекания избыточного заряда от пересвеченных областей фотоэлектронного устройства на соседние участки) и смазывания.

Видоискатель – элемент фотоаппарата, показывающий границы будущего снимка и в некоторых случаях резкость и параметры съемки.

Процессоры в цифровых фотокамерах выполняют следующие функции:

ü управление работой затвора;

ü управление объективом в автоматическом и ручном режимах съемки;

ü выбор баланса белого, измерение освещенности объекта, определение экспопары, выбор цветовой температуры;

ü управление работы вспышки;

ü управление брекетингом – возможностью серийной съемки (обычно сериями по 3 и 10 кадров);

ü управление специальными эффектами из имеющегося набора (черно-бела съемка, устранение эффекта красных глаз и т.д.);

ü формирование и выдача на дисплей информации о выбранных режимах съемки, настройках, самого изображения и т.д.

Карта памяти (флеш-память) – носитель информации, который обеспечивает длительное хранение данных большого объема, в том числе изображений, получаемых цифровой фотокамерой.

Флеш-память применяется в цифровых фотокамерах благодаря своей компактности, дешевизне и низкой потребности в электроэнергии.