Введение к модулю 5
Цели изучения модуля
изучение устройства, принципов работы и порядка использования оптических устройств оцифровки и ввода данных при решении типовых задач;
ознакомление с современными технологиями сканирования и цифровой фотографии;
формирование практических навыков управления сканером и цифровой фотокамерой и диагностики неисправностей.
развитие мышления, памяти, самостоятельности студентов;
формирование научного мировоззрения, навыков индивидуальной самостоятельной работы с учебным материалом.
В результате изучения раздела студент должен
знать
основные характеристики планшетного сканера,
основные характеристики цифровой фотокамеры,
устройство графического планшета;
уметь
выявлять достоинства и недостатки сканеров в зависимости от используемых в них аппаратных средств и конструкции,
оценивать качество фотокамеры по заявленным производителем характеристикам,
оценивать качество графического планшета по его характеристикам.
Перед изучением материала данного модуля следует обратиться к "Представление мультимедийных данных", где рассмотрены теоретические аспекты оцифровки графических изображений. Знание этого материала позволит глубже понять устройство и принципы работы оптических устройств ввода графических данных.
Тема 5.1. Классификация сканеров
Наиболее распространенными периферийными устройствами, предназначенными для считывания и оцифровки изображений, до сегодняшнего дня остаются сканеры.
Сканер – это устройство оптического ввода, предназначенное для ввода и оцифровки в ПК черно-белых или цветных изображений, а также для считывания текста с бумажного носителя для последующей обработки.
Существует два принципиально отличающихся способа сканирования:
перемещение носителя с оцифровываемым оригиналом относительно неподвижного оптико-электронного считывающего устройства;
перемещение оптико-электронного считывающего устройства при неподвижном носителе с оцифровываемым оригиналом.
В зависимости от этого сканеры подразделяются на планшетные, ручные, барабанные.
В планшетных сканерах оригинал помещается на стекло, под которым перемещается оптико-электронное считывающее устройство.
В барабанных сканерах оригинал протягивается барабаном относительно неподвижного считывающего устройства, при этом барабанные сканеры не позволяют сканировать книги, переплетенные брошюры и т.п.
Ручной сканер плавно перемещается вручную по поверхности оригинала.
Главной деталью любого периферийного устройства, а не только сканера, позволяющего оцифровывать изображения, является светочувствительный сенсор, который также называется оптико-электронным преобразователем. Под воздействием света в его ячейках генерируется электрический ток, сила которого пропорциональна величине светового потока. Снимаемое с контактов такого фотодатчика напряжение переводится в цифровой вид с помощью аналого-цифровых преобразователей (АЦП). В дальнейшем из полученных данных формируется цифровое изображение.
В барабанных сканерах, обладающих наиболее высокими характеристиками, для преобразования света в электрический ток применяются вакуумные приборы типа РМТ (photomultiplier tube – фотоэлектронный умножитель, ФЭУ), которые имеют достаточно большие размеры и не могут быть собраны в матрицу и кроме этого достаточно дорогие. Поэтому в барабанных сканерах изображение считывается последовательно пиксель за пикселем. Оригинал в таких сканерах крепится на поверхность быстро вращающегося прозрачного барабана. Внутри него расположена оптическая система, фокусирующая проходящий через оригинал тонкий луч, на выделяющую базовые цвета модели RGB призму, за которой находятся три датчика РМТ, по одному на каждый базовый цвет. Все это определяет ряд преимуществ барабанного сканера:
Большая глубина цвета (от 10 до 16 бит цвета на канал, что соответствует 30–48-битному цвету) и широкий динамический диапазон (от 3.6 до 4.0 D при максимальных значениях этого параметра 3.7–4.0 D). Это позволяет им вводить чрезвычайно широкий диапазон тонов и сохранять детали даже в затененных зонах.
Высокая частота вращения барабанных механизмов позволяет фокусировать на исходном изображении чрезвычайно сильный источник света без риска повредить оригинал. Яркость этого источника света, а также возможность регулирования фокуса и поэлементная методика выборки обеспечивают высокое отношение сигнал/шум, что, в свою очередь, позволяет производить точную выборку всех тонов изображения без перекрестных помех от соседних пикселей.
Высокое разрешение и возможность увеличения изображений, что определяется размером барабана и размером минимальной апертуры. Поэтому для барабанных сканеров характерны высокие оптические разрешения (до 8000 ppi и более). Столь высокие разрешения позволяют во много раз увеличивать небольшие оригиналы (слайды и диапозитивы) без потерь качества или деталей изображения.
Возможность обработки различных оригиналов, таких как слайды, диапозитивы, негативные пленки (в некоторых случаях), печатные издания, рисованные от руки оригиналы – фактически любой тип прозрачных или отражающих материалов, достаточно гибких, чтобы их можно было прикрепить к барабану.
