Rodzaje skanerów - płaskie

Transkrypt

1 Parametry skanera

2 Parametry skanera Rodzaje skanerów Format dokumentów Interfejs skanerów Podłoże skanowania Układ światłoczuły Prędkość skanowania Rozdzielczość optyczna Rozdzielczość interpolowana Gęstość optyczna Głębia kolorów

3 Rodzaje skanerów - płaskie Płaskie Są to skanery najbardziej popularne, zwane również stołowymi. Po otwarciu klapy skanera, dokument Po otwarciu klapy skanera, dokument umieszcza się na szklanej tafli. Podczas skanowania zdjęcie lub tekst pozostają nieruchome. Przemieszcza się natomiast wzdłuż całego dokumentu źródło światła lampa w przypadku CCD lub diody LED razem z czujnikiem w przypadku technologii CIS.

4 Rodzaje skanerów - płaskie

5 Rodzaje skanerów - szczelinowe Szczelinowe Zwane również skanerami rolkowymi. Przypominają wyglądem drukarkę. Mogą być wyposażone w układ optyczny CCD lub CIS. Najczęściej są to urządzenia profesjonalne przystosowane do użytku biurowego, gdzie codziennie skanuje się dziesiątki, a nawet setki dokumentów.

6 Rodzaje skanerów - szczelinowe Takie skanery wyposażone są w podajnik i mogą skanować kilkanaście kartek formatu A4 na minutę. Mają jednak mniejszą rozdzielczość (najczęściej 600 dpi) aniżeli bardziej uniwersalne stosowane w domu skanery płaskie.

7 Rodzaje skanerów - szczelinowe

8 Rodzaje skanerów - filmowy Skaner filmowy. Służą tylko i wyłącznie do skanowania filmów i slajdów. Większość tego typu urządzeń może pracować samodzielnie, bez konieczności podłączenia do komputera. Skanery do filmów mają bardzo wysokie parametry zarówno dotyczące rozdzielczości (np x 7200 dpi) jak też gęstości optycznej (np. D = 4,0).

9 Rodzaje skanerów - filmowy

10 Rodzaje skanerów - ręczny Skaner ręczny, inaczej mobilny. Zasilany z akumulatorów, z własną kartą pamięci jest urządzeniem całkowicie niezależnym. Urządzenie wystarczy przyłożyć do kartki, i odpowiednią krawędzią równo poprowadzić od góry do dołu lub z jednego boku na drugi. Zeskanowany obraz może zostać przekazany do laptopa lub zapisany na karcie pamięci.

11 Rodzaje skanerów - ręczny

12 Rodzaje skanerów bębnowy (wielkoformatowy) Skanery bębnowe (wielkoformatowe). Stosowane są w profesjonalnych studiach graficznych ze względu na wysoką jakość uzyskiwanych obrazów. Charakteryzują się wysoką rozdzielczością (do kilku tysięcy dpi) oraz wysoką gęstością optyczną D.

13 Rodzaje skanerów bębnowy (wielkoformatowy)

14 Skaner ręczny: Format dokumentów do szerokości A4 Skaner filmowy: różne formaty klisz i przezroczy Skaner szczelinowy: Format A4 Skaner płaski: Format A4 Format A3 Skaner bębnowy (wielkoformatowy): do 44" (111.8 cm)

15 Interfejs skanerów USB - Universal Serial Bus, uniwersalna magistrala szeregowa rodzaj sprzętowego portu komunikacyjnego komputerów, zastępującego stare porty szeregowe i porty równoległe. Został opracowany przez firmy Microsoft, Intel, Compaq, IBM i DEC.

16 Interfejs skanerów Ethernet sieć komputerowa łącząca komputery na określonym obszarze takim jak blok, szkoła, laboratorium, czy też biuro. Połączenie kablowe (RJ45) lub bezprzewodowe (Wi-Fi).

17 Interfejs skanerów Bluetooth technologia bezprzewodowej komunikacji krótkiego zasięgu pomiędzy różnymi urządzeniami elektronicznymi, takimi jak klawiatura, komputer, laptop, palmtop, telefon komórkowy i wieloma innymi.

18 Interfejs skanerów FireWire to standard łącza szeregowego umożliwiającego szybką komunikację i synchroniczne usługi w czasie rzeczywistym. Opracowany w roku 1995 dla komputerów osobistych i cyfrowych urządzeń optycznych.

19 Interfejs skanerów SCSI (ang. Small Computer Systems Interface) równoległa magistrala danych przeznaczona do przesyłania danych między urządzeniami. System SCSI do niedawna był powszechnie wykorzystywany głównie w wysokiej klasy serwerach i stacjach roboczych. Obecnie jest on stopniowo wypierany.

20 Skanowanie refleksyjne Skanowanie refleksyjne. Jedną z cech skanera jest możliwość skanowania refleksyjnego, tzn. takiego, w którego przypadku na elementy fotoczułe pada światło odbite od powierzchni oryginału. W skanerach płaskich wyposażonych w CCD można skanować bryły, co jest wielka ich zaletą.

21 Skanowanie refleksyjne Elementy CCD cechuje pewna głębia ostrości. W zależności od modelu skanera może ona wynosić nawet do 15 cm. Można zatem skanować małe przedmioty lub niezbyt wysokie kompozycje ułożone na szybie.

22 Skanowanie transparentne Skanowanie transparentne. Część skanerów umożliwia skanowanie transparentne, tzn. skanowania z oryginałów wykonanych na materiałach przezroczystych. Skanowanie takie różni się od refleksyjnego tym, że oryginał jest umieszczony między źródłem światła a czujnikami światłoczułymi.

23 Skanowanie transparentne Przy skanowaniu transparentnym bardzo ważne jest płaskie rozłożenie oryginału na szybie, gdyż klisze mają tendencję do wyginania się. W skanerach płaskich zapewniają to specjalne uchwyty lub ramki mocujące. Niektóre skanery służą wyłącznie do skanowania transparentnego (nie mają szyby).

24 Układ światłoczuły - CCD Każdy skaner do przetworzenia obrazu z formy analogowej w cyfrową potrzebuje źródła światła. W urządzeniach CCD (Charge Coupled Device) rolę tą pełni lampa fluorescencyjna z zimną katodą. Elementem światłoczułym jest zaś matryca CCD, taka jakiej używa się przy budowie kamer cyfrowych. Całość dopełnia układ soczewki i luster.

25 Układ światłoczuły - CCD Lampa, zanim będzie gotowa do użycia, musi się nagrzać, zatem po uruchomieniu skanera trzeba chwilę odczekać zanim rozpocznie się pracę. W porównaniu do urządzeń korzystających z układów CIS, skanery CCD mają większy pobór energii. Układ ten ma głębsze odwzorowanie kolorów i bliższe rzeczywistości przejścia tonalne.

26 Układ światłoczuły - CIS CIS (Contact Image Sensor) - w tym wypadku źródłem światła są diody LED w podstawowych kolorach czerwonym, żółtym i zielonym. Owocuje to natychmiastową po uruchomieniu gotowością do pracy, niższym zużyciem energii (może pracować na zasilaniu z portu USB), mniejszymi gabarytami i dłuższą w stosunku do CCD żywotnością.

27 Układ światłoczuły - CIS Odbijany obraz przetwarzany jest bezpośrednio wychwytywany przez czujnik CIS co eliminuje konieczność zastosowania dodatkowych układów luster i soczewek. Emitowane przez diody LED światło jest stosunkowo słabe. Skanowany dokument musi więc ściśle przylegać do tafli. Słabsze światło oznacza również słabsze odwzorowanie kolorów, przejść tonalnych i kontrastu.

28 Prędkość skanowania Nie powinien to być parametr decydujący o zakupie skanera. Producenci bowiem podają najczęściej tzw. prędkość skanu poglądowego, która może wynosić od 10 do ponad 20 sekund. Nie uwzględniają jednak czasu, który potrzebny jest na przesłanie obrazu do komputera i jego zapis na dysku. A to zależne jest przede wszystkim od interfejsu USB, o czym w dalszej części tekstu.

29 Rozdzielczość skanera Rozdzielczość obrazu cyfrowego to łączna liczba pikseli tworzących obraz. Rozdzielczość należy rozpatrywać w odniesieniu do konkretnego urządzenia, np. ekranu monitora, na którym wyświetlany jest obraz. W odniesieniu do skanerów wyróżnia się dwie rozdzielczości: optyczną oraz interpolowaną.

30 Rozdzielczość optyczna skanera Na ten parametr mają wpływ dwie składowe: Rozdzielczość pozioma Rozdzielczość pionowa Rozdzielczości skanera podawana jest w jednostkach dpi tj. punktach analizowanego obrazu na cal (ang. dot per inch).

31 Rozdzielczość optyczna skanera Rozdzielczość pozioma uzależniona od ilości elementów światłoczułych w matrycy CCD przesuwanej nad materiałem skanowanym. Im większa ilość elementów światłoczułych z tym większą dokładnością zostanie odtworzony obraz, a tym samym elementarny fragment obrazu będzie się składał z większej ilości szczegółów (punktów).

32 Rozdzielczość optyczna skanera Do niedawna w płaskich skanerach do zastosowań amatorskich i półprofesjonalnych rozdzielczość ta wynosiła ok dpi. W chwili obecnej wartości te wynoszą 1200 a nawet 2400 dpi. W przypadku skanerów do skanowania materiałów fotograficznych wartość ta dochodzi do 4000 dpi.

33 Rozdzielczość optyczna skanera Kolejną składową jest rozdzielczość pionowa. Zazwyczaj jej wartość jest odmienna od rozdzielczości poziomej. Uzależniona jest od układu mechanicznego (kroku silnika przesuwającego listwą) i optycznego skanera.

34 Rozdzielczość optyczna skanera Listwa skanująca może poruszać się z dowolnie ustalaną szybkością i w zależności od tego praktycznie dowolnie można zdefiniować rozmiar pionowego obszaru odwzorowującego pojedynczy piksel obrazu. Im mniejsza jest odległość, o którą przesuwana jest listwa w pojedynczym kroku silnika tym wyższa może być rozdzielczość pionowa skanera.

35 Rozdzielczość optyczna skanera Jeżeli wybieramy rozdzielczość skanowania mniejszą od rozdzielczości optycznej skanera, należy wybierać rozdzielczości, które są całkowitym dzielnikiem rozdzielczości optycznej. Np. dla skanera o rozdzielczości 600 DPI prawidłowe rozdzielczości to 300 DPI, 150 DPI, 75 DPI.

36 Rozdzielczość optyczna skanera Dla rozdzielczości poniżej optycznej taki skaner wybiera co któryś element światłoczuły (dla 300 DPI co drugi), czyli odstępy pomiędzy punktami są takie same Dla rozdzielczości, przez które rozdzielczość optyczna nie dzieli się całkowicie, odstępy pomiędzy elementami CCD używanymi do skanowania nie będą równe, co obniży jakość skanu.

37 Rozdzielczość optyczna skanera W przypadku konieczności skanowania w rozdzielczości innej niż całkowity dzielnik lepiej jest wybrać rozdzielczość większą od wymaganej, a po zeskanowaniu rozdzielczość zmniejszyć w programie graficznym (np. Photoshop lub Corel Photopaint), co da znacznie lepsze wyniki niż ustawienie rozdzielczości niezgodnej z powyższą zasadą.

38 Rozdzielczość optyczna skanera Przykład obliczania rozdzielczości optycznej skanera Obliczymy rozdzielczość optyczną Ro skanera jednoobiektywowego, który w jednym rzędzie ma ułożonych 5000 elementów CCD, a szerokość obszaru skanowania wynosi 210 mm. Dane: liczba elementów fotoczułych l= 5000, szerokość skanowania s = 210 mm, 1 cal = 25,4 mm. Niewiadome: Ro

39 Rozdzielczość optyczna skanera Rozwiązanie. Ponieważ soczewki muszą zogniskować całą szerokość 210 mm na wszystkich elementach CCD, a każdy element CCD jest odpowiedzialny za wytworzenie jednego piksela w obrazie, więc Ro=l/s Podstawiając dane liczbowe Ro = (5000/210) * 25,4 = 600 ppi.

40 Rozdzielczość interpolowana skanera Producenci skanerów bardzo często podają dodatkową rozdzielczość tzw. interpolowaną. Interpolowanie obrazu sprowadza się do matematycznej obróbki uzyskanego obrazu cyfrowego. Dzięki zastosowaniu zaawansowanych algorytmów matematycznych możliwe jest znaczne zwiększenie rozdzielczości obrazu poprzez inteligentne dodanie dodatkowych linii.

41 Rozdzielczość interpolowana skanera

42 Rozdzielczość interpolowana skanera

43 Rozdzielczość interpolowana skanera Metoda ta, co prawda pozwala na zwiększenie uzyskiwanych rozdzielczości jednak nie zapewnia zwiększenia dokładności odwzorowania oryginalnego obrazu. Powstałe wskutek obróbki matematycznej szumy pogarszają jakość odwzorowania barw naturalnych.

44 Gęstość optyczna Gęstość optyczna skanera (zwana także zakresem gęstości lub zakresem dynamiki (dynamic range) to wielkość charakteryzująca proces rejestrowania światła przez elementy fotoczułe i oznaczająca zakres gęstości optycznej D, który z oryginału może zarejestrować skaner, czyli różnicę między największą gęstością optyczną D max na materiale fotograficznym a najmniejszą D min (D = D max - D min ).

45 Gęstość optyczna Im wartość D jest mniejsza, tym gorszej jakości czerń i zbliżone do niej barwy (ciemne granaty, brązy itp.) uzyskuje się na obrazie z najlepszego nawet oryginału, czyli tym gorsze zinterpretowanie cieni oryginału w obrazie cyfrowym.

46 Gęstość optyczna Efekt skanowania tego samego oryginału na skanerach o różnych gęstościach optycznych (różnica w cieniach)

47 Gęstość optyczna Wartości D zawierają się w umownym przedziale od 0 do 4, gdzie 0 oznacza przezroczystą błonę fotograficzną, a 4 błonę całkowicie zaczernioną. Gęstość jest mierzona w skali logarytmicznej o podstawie 10, czyli gęstość D = 2 jest 10-krotnie mniejsza niż D = 3.

48 Gęstość optyczna Skanery wysokiej klasy (większość bębnowych, niektóre płaskie) mają wyższe zakresy gęstości oraz wartości Dmin i Dmax. Wyższe wartości D mają znaczenie zwłaszcza przy obróbce materiałów transparentnych (np. klisz fotograficznych).

49 Gęstość optyczna Aby skaner miał dużą wartość parametru D-max, musi być zaopatrzony w wysokiej jakości przetworniki CCD o niskim poziomie szumów własnych, które niestety nie są tanie. 48 bitowy skaner za 400 zł nigdy nie będzie oferował takiej jakości kolorów, jak 36 bitowy skaner za 1500 zł.

50 Gęstość optyczna Materiał Gęstość optyczna druk 1,7 odbitki fotograficzne 2,0 negatyw 2,8 slajd 3,2

51 Głębia kolorów Głębia kolorów jest parametrem, który mówi o tym, ile kolorów potrafi teoretycznie rozpoznać elektronika skanera. Im większa liczba bitów na piksel, tym więcej kolorów potrafi skaner rozróżnić. Standardową głębią kolorów stosowaną w grafice komputerowej jest 24 bit/piksel. Oznacza to, że dla każdej ze składowych R, G i B przypada 8 bitów, co daje 256 wartości.

52 Głębia kolorów Zwiększenie ilości bitów na jedną składową o jeden powoduje dwukrotny wzrost liczby odcieni danej składowej koloru. Obecnie nawet tanie skanery potrafią skanować z głębią kolorów 36 lub nawet 48 bit/piksel. Wiąże się to z dosyć niskimi kosztami produkcji przetworników analogowo cyfrowych o dużych rozdzielczościach.

53 Głębia kolorów Duża głębia kolorów skanera wcale nie oznacza, że skaner potrafi rozpoznać tyle kolorów, ile wynikałoby z tego parametru. Oznacza to, że elektronika skanera byłaby w stanie przetworzyć taką ilość kolorów. Informacja o takiej rozdzielczości musi być najpierw dostarczona do skanera, a o tym decyduje gęstość optyczna skanera.

54 Głębia kolorów W rzeczywistości na rynku możemy spotkać skanery z 48 bitową głębią próbkowania. Przy 48 bitach skaner może odróżnić odcieni na kanał (3 kanały po 16 bitów). Można się więc tutaj zastanowić po co skanery mają tak dużą głębię bitową skoro i tak docelowo obrazy cyfrowe obrabiane są programowo w 24 bitach.

55 Głębia kolorów Otóż te nadmiarowe bity w całej digitalizacji odgrywają bardzo ważną rolę (oversampling): odszumiania obrazu - odfiltrowania kilku poziomów odcieni w celu usunięcia zakłóceń, kontrolowania krzywej odcieni - zwiększenia liczby odcieni w tych obszarach obrazu, w których muszą być zachowane istotne szczegóły, usuwania przesycenia - ustawienie skanera tak, aby odczytywał mniej przesyconego koloru.

56 Głębia kolorów Szczegóły w światłach

57 Głębia kolorów Szczegóły w cieniach

58 Głębia kolorów Usuwanie przesycenia

59 Głębia kolorów Obraz kolorowy W tym trybie skanowania każdy punkt (piksel) zeskanowanego obrazu wynikowego jest skanowany w postaci 24-bitowej (8 bitów na kanał R, G i B). W tym trybie można uzyskać ponad 16 milionów kolorów. Wybierając tryb True Color można uzyskać doskonałe odwzorowanie kolorów przez skaner, jednak wiąże się to z dużym rozmiarem plików wyjściowych.

60 Głębia kolorów Obraz w skali odcieni szarości - W tym trybie skanowania skaner tworzy obrazy zawierające odcienie szarości. W przypadku obrazu z odcieniami szarości każdy piksel ma zakodowane więcej bitów informacji, przez co można zapisać i wyświetlać więcej odcieni. Aby oddać 256 odcieni szarości w taki sam sposób, co na zdjęciach, w zeskanowanym wynikowym obrazie każdy piksel musi zostać zapisany w postaci 8-bitowej.

61 Głębia kolorów Obraz czarno-biały -W tym trybie skanowania skaner tworzy obrazy w postaci 1-bitowych konturów, przez co obraz jest odwzorowany tylko w czerni i bieli. Ten tryb doskonale nadaje się do skanowania wydrukowanego tekstu oraz rysunków tuszem. Każdy piksel jest zapisywane w postaci 1- bitowej.

62 Głębia kolorów Obraz czarno-biały (półtony) - W tym trybie skanowania obrazy tworzone przez skaner składają się z wzoru czarnych punktów, które symulują odcienie szarości. Przykłady takich obrazów to zdjęcia w gazetach. W przypadku takich obrazów każdy piksel jest zapisywany w postaci 1-bitowej dlatego też wyjściowy obraz jest mniejszy niż obraz z odcieniami szarości.

63 Znajdź w Internecie: skaner płaski w przedziale cenowej do 300 zł skaner płaski w przedziale cenowej od 301 zł do 1500 zł skaner płaski w przedziale cenowej powyżej 1501 zł skaner do przezroczy skaner wielkoformatowy skaner ręczny oraz dla każdego z nich wypisz parametry: producent, model, cena, rodzaj układu światłoczułego, rozdzielczość optyczną, gęstość optyczną, głębię kolorów

64 Dziękuję za uwagę!