Параметры сканирования Граничные условия I рода

Любое изображение характеризуется некоторым множеством или совокупностью параметров, соблюдение которых в ходе подготовки и печати издания обеспечивается

(по возможности с минимальными потерями) используемым при оцифровке оборудованием. Критериями выбора и граничными условиями I рода решаемой задачи при вводе графической информации являются, как правило, следующие параметры:

динамический диапазон оптической плотности (D), максимальное (Dmax) и

минимальное (Dmin) значения оптической плотности;

разрешение устройства ввода информации;

разрядность цвета (глубина цвета);

скорость обработки и ввода информации;

область отображения (сканирования);

цветовые модели;

форматы графических файлов;

основное и дополнительное программное обеспечение.

Корректность выбора граничных условий в рамках выбранного формата

полиграфических задач обеспечит выполнение основного требования для ввода графической информации, а именно минимальное вмешательство в отсканированное изображение. Идеалом является полное отсутствие такового, что легко объяснить: современные сканирующие устройства высокого класса при обработке цвета работают с расширенным цветовым пространством (12-16 бит/канал, 236-248 цветовых тонов) по сравнению с программами обработки изображений (8 бит/канал, 224-232 цветовых тонов).

Динамический диапазон оптической плотности, максимальное и минимальное значения оптической плотности. Возможности сканирующего аппарата во многом определяются светочувствительными элементами: приборами с зарядовой связью фотоэлектронными умножителями (ФЭУ в барабанных сканерах), а также аналого-цифровыми преобразователями (АЦП). По своим характеристикам аппараты разных конструкций стали сейчас довольно близкими, причем тенденция к сближению год от года усиливается.

Барабанные сканеры, традиционно применявшиеся в полиграфии, достигли динамического диапазона плотностей в интервале 3,9-4,2 D. Так, например, сканер фирмы Dainippon SCREEN(SG-8060P MARK II),) имеет диапазон оптических плотностей 3,9 (при Dmax=4,3D). При оценке и выборе устройства ввода такой параметр, как динамический диапазон оптических плотностей, является определяющим и наиболее важным. Он должен перекрывать значения диапазона оптических плотностей обрабатываемых исходных оригиналов. Согласно отраслевому стандарту ОСТ29.106-90, а также рекомендациям фирм Kodak и Agfa, динамический диапазон оптической плотности (Dорг) для полутонового оригинала на прозрачной основе должен иметь значение в интервале 3,1-3,9 D Если значение динамического диапазона оптической плотности оригинала больше плотностного диапазона сканирующего устройства (Dорг>Dscan), то сюжетные детали, не попавшие в диапазон оптических плотностей сканера, будут представлены в виде плашек в тенях или бликов в светах. В этих сюжетных частях изображения будет нарушена градационная характеристика, частично или полностью потеряна информация, в результате чего оцифрованное изображение будет нерезким из-за неразличимости границ переходов между областями. Характеризуя такие изображения на оттиске, обычно говорят, что в иллюстрации имеется «завал теней» или «провал светов», потерян цветовой контраст. Как правило, фирмы — производители оборудования в технических характеристиках приводят параметр D, опуская минимальное (Dmin) и максимальное (Dmax) значения оптической плотности, которые фактически отвечают за сюжетную проработку деталей в светах и тенях. Динамический диапазон характеризует плавность и насыщенность тонового воспроизведения, градационную характеристику оцифрованного сюжета, общий уровень детальной проработки. ОСТ 29.106-90 рекомендует иметь минимальное значение оптической плотности полутонового цветного оригинала на прозрачной основе — не ниже 0,35 D. Как правило, современные сканеры имеют Dmin в интервале значений 0,1-0,2 D. Динамический диапазон есть разность между максимальным и минимальным значениями оптических плотностей (D=Dmax– Dmin), и, зная одно из значений плотности (Dmax или Dmin), всегда можно получить крайние значения оптических плотностей. Очень часто параметры по динамическому диапазону оказываются несколько завышенными из-за разного подхода к оценке отношения «сигнал/шум». Подробнее оценку отношения «сигнал/шум» мы рассмотрим при разборе другого критерия — глубины цвета.

Разрешение устройства ввода информации

При рассмотрении такого важного критерия, как разрешение устройства ввода графической информации, заострять внимание необходимо только на оптическом разрешении. В барабанных сканерах на оптическое разрешение влияют следующие параметры: скорость вращения барабана, источник света (и связанные с ним проблемы охлаждения и время воздействия на оригинал), набор апертур объектива, характеристики шагового двигателя. Необходимая величина оптического разрешения — функция, зависящая от линиатуры растрированного изображения (одна из характеристик печатного процесса), выходного размера изображения (коэффициент масштабирования) и коэффициента качества (значение коэффициента обычно рекомендуют выбирать в интервале 1,5-2,0). Фирма Agfa рекомендует использовать для линиатуры, меньше или равной 133 lpi, Qsf=2, а для линиатуры свыше 133 lpi — Qsf=1,5. Стандартом на фирме Scitex принято значение Qsf=1,6. Дэн Маргулис рекомендует выбирать значение коэффициента качества на основании анализа динамического диапазона плотности оригинала (светлый, нормальный, темный), линиатуры печатного издания и запечатываемого материала. Согласно теории дискретизации значение коэффициента качества (аналог критерия Найквиста) должно быть больше или равно 2. Бесспорно, это оправданно при сканировании, когда на основе линиатуры и масштаба определяется размер сканирующего пятна, происходит выбор апертуры. При последующих операциях мы всегда имеем дело с условно постоянно изменяющимся сигналом, так как до этого он уже был дискретизирован. На практике значение 2 обычно используют для очень светлых сюжетов и оригиналов, содержащих большое количество деталей и штрихов, а также для изданий на высококачественной бумаге рекламного и художественного назначения. Чем больше запас по оптическому разрешению в аппаратах ввода и обработки графической информации, тем детальнее сюжетная проработка изображения и больше отношение «сигнал/шум» (меньше шумовое воздействие при вводе информации). Это особенно важно для случая большого увеличения выходного размера изображения при подготовке его к печати.

Разрядность цвета (глубина цвета)

Разрядность цвета, или глубина цвета, — важнейшая характеристика устройства ввода и обработки изображения. Этот параметр характеризует возможное число различных оттенков цвета или градаций серого по каждому цветовому каналу. Определяется этот критерий в степенях двойки (28, 212, 214, 216). Современные сканирующие аппараты имеют значение глубины цвета в интервале 12-16 бит/канал, что предполагает возможность работы в более расширенном цветовом пространстве. Несмотря на такое большое значение разрядности битового представления цвета, из-за наличия электрического шума в обработку цвета отбираются только 8 «чистых» бит на цвет. Такой подход гарантирует передачу более правильных сигналов и как следствие получение большего количества сюжетных деталей, а также расширяет диапазон оптических плотностей, сглаживает тоновые переходы между градациями. Динамический диапазон и глубина цвета взаимосвязаны и оказывают влияние друг на друга.

Скорость обработки и ввода информации

Скорость обработки информации имеет непосредственное отношение к увеличению производительности сканирующего комплекса, а следовательно, к снижению себестоимости выпускаемой продукции и увеличению экономической эффективности.

Поэтому при значительных объемах сканирования и высокой периодичности выхода изданий этот параметр имеет важное значение. Преобразованием аналоговых значений напряжений, которые считываются ФЭУ, занимаются аналого-цифровые преобразователи (АЦП). Использование специальных отдельных процессоров (DSP), обрабатывающих цифровые сигналы (так, в сканере SG 8060p фирмы Dainippon Screen используется 14 DSP-процессоров), не только увеличивает чувствительность АЦП, но и существенно повышает скорость сканирования, поскольку преобразование аналоговых сигналов в цифровые происходит параллельно с процессами считывания и обработки информации. Для того чтобы автоматизировать процесс сканирования, необходимо обращать внимание на наличие пакетного режима работы устройства, на возможность разбивать процесс оцифровывания оригиналов на этапы подготовки, обработки изображений на других графических станциях и этап окончательного сканирования на рабочей станции сканирования. Увеличить производительность системы можно также путем применения сменных устройств для монтирования оригиналов. Для барабанных сканеров — это сменные барабаны и станция для монтирования оригиналов. Использование дополнительного программного обеспечения, которое способно автоматизировать работу по анализу типа оригиналов, их динамических диапазонов, выполнять увеличение контраста перехода на границах областей, осуществлять в ходе сканирования преобразование из одной цветовой модели в другую, осуществлять нерезкое маскирование и выполнять дерастрирование, способствует увеличению скорости обработки и оцифровки изображений. Выбирая устройство для сканирования, необходимо обратить внимание на количественный состав светочувствительных приемников. Присутствие в барабанных сканерах четвертого ФЭУ позволяет уже в ходе сканирования производить увеличение качества изображения за счет нерезкого маскирования, балансировки цвета (UCR, Under Color Removal, GCR, Grey Component Replacement) и преобразования цветового пространства RGB (Red, Green, Blue — красный, зеленый, синий) в Lab или в CMYK (для этого используют истинные значения глубины цвета — аналоговые данные). Скорость обработки и ввода информации в полиграфии сильно зависит от профессиональной подготовки персонала, сервисного обслуживания устройств ввода.

Область отображения (сканирования)

Область отображения (сканирования) определяет наибольший размер оригинала,

оцифровываемого устройством ввода графической информации. С барабанными сканерами таких проблем никогда не было. Сейчас независимо от типа сканера для устройств высокого класса эффективная область сканирования определяется только областью монтирования оригиналов.

Проблему неровности сканируемого оригинала успешно решают барабанные сканеры, в которых при сканировании оригинал закрепляется на стеклянном барабане с помощью геля или специального скотча. Изгибаясь, жесткая пленка образует идеальную прямую на линии сканирования. Барабанные сканеры обеспечивают наиболее высокое качество сканирования и лучшие технические характеристики по разрешению и оптической плотности (до 4,2 D).

Описание и технические характеристики барабанного сканера SG-8060P MARK II.

В конструкции SG-8060P воплощены лучшие технологии сканирования, отработанные Dainippon SCREEN за многолетнюю работу в профессиональной полиграфии:

• барабанная конструкция с консольно-закрепленным сменным барабаном;

• считывающая система на базе трех фотоэлектронных умножителей;

• аппаратное цветоделение на базе 13 сигнальных процессоров (DSP); цифровое нерезкое маскирование;

• ксеноновая лампа в качестве источника света;

• плавно регулируемая диафрагма.

Результатом использования оптимальных решений является высочайшее качество сканирования:

• независимость максимального разрешения от размеров оригинала;

• динамический диапазон 3,9 D и прекрасная проработка деталей в тенях;

• низкий уровень шумов; четкое, резкое изображение с мягкими переходами цветов.

Обработка изображения, выполняемая 13 быстродействующими сигнальными процессорами с разрядностью 16 бит, обеспечивает сочетание высокой скорости работы с расширенным управлением резкостью и великолепным качеством цветоделения. Глубина цветообработки 16 бит на канал. Использование глубины цвета 16 бит на всех этапах преобразования информации обеспечивает:

• гладкую тонопередачу и прекрасный разбор деталей даже в глубоких тенях изображения;

• плавность цветовых переходов даже после значительной цветокоррекции.

Дополнительное повышение качества обеспечивается использованием в качестве источника света ксеноновой лампы мощностью 75 Вт. Ее достоинствами являются:

• низкий коэффициент собственных шумов.

• равномерный спектр излучения;

• увеличение светового потока на ФЭУ.

Благодаря специальному источнику света, отсканированные на SG-8060P изображения отличаются очень низким уровнем шумов, даже в тенях изображения и в желтом канале.

Мощное программное обеспечениеОсновой программного обеспечения SG-8060P является алгоритм искусственного интеллекта (AI). AI выполняет автоматическую настройку на каждый конкретный оригинал практически без вмешательства оператора. Что представляет собой искусственный интеллект?

• Основой AI является обобщение know-how операторов-профессионалов и многолетнего опыта фирмы Dainippon SCREEN по разработке высококачественной техники для цветоделения;

• работа AI базируется на частотном анализе оптических плотностей оригинала и обеспечивает автоматическую идентификацию недодержанных и передержанных оригиналов, автоматическую установку динамического диапазона сканирования по каналам, удаление паразитного оттенка и выбор базовой кривой тонопередачи;

• в дополнение к автоматической настройке на оригинал оператору предоставляется широкий спектр готовых таблиц цветокоррекции, отличающихся плотностью в полутонах и контрастностью градационной кривой;

• при настройке на конкретный оригинал пользователь может создать и запомнить собственные таблицы цветоделения.

Большой набор функций цветообработки. Программное обеспечение предоставляет оператору широкий спектр вспомогательных функций. Помимо широко распространенного ICR имеются режимы UCR/UCA (вычитание/добавление черного только для нейтральных теней) и HCC (вывод в блик светлых участков без изменения остальной части изображения). Улучшенная система управления резкостью Раздельное управление радиусом и амплитудой нерезкого маскирования, выбор интенсивности светлого и темного контуров, фильтр подавления зерна, независимое программирование нерезкого маскирования и возможность настройки весовых коэффициентов цветных каналов в формировании сигнала USM дают возможность сделать оптимальное подчеркивание резкости для любого оригинала.

Источник света	Ксеноновая лампа 75 Вт
Светочувствительный элемент	3 ФЭУ (фотоэлектронных умножителя)
Тип оригинала	Прозрачный, непрозрачный, позитивный, негативный
Максимальный размер оригинала	Для барабана В - типа 287x 255 мм
Тип барабана	В - типа (диаметр - 90 мм, длина - 287 мм)
Скорость вращения барабана	Максимально – 1.200 об/мин
Фокус	Устанавливается пользователем или автоматически
Диафрагма (апертура)	Плавно изменяющаяся
Диапазон увеличения (масштабирование)	10% – 3.000% (увеличение по 0,1%)
Оптическое разрешение	40 – 12.000 dpi
Максимальная оптическая плотность	4,3D
Количество оригиналов в режиме пакетного сканирования	Максимально 100 оригиналов
Выходная разрядность обработки цвета	RGB: 8/16 - bit/канал
	CMYK: 8 - bit/канал
	Gray: 8 - bit
Выходные форматы	RGB: TIFF, EPS, PICT, Scitex CT
	CMYK: TIFF, EPS, Scitex CT
	Gray: TIFF, EPS, PICT, Scitex CT
Интерфейс с управляющим компьютером	SCSI 2
Управляющий компьютер	Power Macintosh
Программное обеспечение	SG Scan8060P MarkII
Потребляемая мощность	0,48 кВт (200 – 230 В, 50 Гц, 2.5 A)
Габариты	2.310 мм ? 1.013 мм ? 805 мм
Масса	480 кг
Климатические условия	23 ± 2° C, влажность 50 – 70%

Основные критерии выбора данного типа сканера:

Высокая разрешающая способность, которая одинакова по всему полю изображения и не зависит от геометрии размещения информации.

Возможность обеспечения высокого динамического диапазона и, следовательно, глубины цвета. Это связано с тем, что в качестве фотоприемника используется фотоумножитель с каскадным усилением. Высокая степень усиления.

Удачная возможность придания различных дополнительных аппаратных функций.

Сама технология сканирования обычно предусматривает 3 этапа сканирования:

• на первом этапе осуществляется предварительный просмотр изображения всего оригиналодержателя и выбор интересующего объекта, его предварительное кадрирование

• на втором этапе осуществляется предварительное сканирование с низким разрешением (с экранным разрешением), при котором создается визуально контролируемое изображение, производятся некоторые предварительные установки: выбор разрешающей способности, масштаба изображения, динамического диапазона, базовой плотности, зеркальности изображения. По этому предварительному изображению можно осуществить настройки градационной коррекции, цветовой коррекции, частотной коррекции

• затем производится третий этап сканирования, при котором получают изображение с большей разрешающей способностью – полное сканирование, с рабочей разрешающей способностью и установками, которые были выбраны. Это изображение записывается в файл, который может использоваться по различному назначению, в том числе, для дальнейшей обработки в обрабатывающей станции

Объем информации, который получается при сканировании:

(байт)

a, b – линейные размеры ширины и высоты изображения

k – число каналов

n – число разрядов квантования в каждом канале

kn – глубина цвета

1 байт = 8 бит