Skanowanie Piotr Steć Wszystkie operacje na obrazie opisywane w niniejszym materiale wykonywane są za pomocą programu Photoshop. 1 Parametry skanerów 1.1 Rozdzielczość Rozdzielczość skanerów płaskich zależy od dwóch czynników: a) konstrukcji elementu światłoczułego (CCD Charge Coupled Device), b) precyzji układu mechanicznego przesuwającego element światłoczuły wzdłuż skanowanego materiału. Jest to tak zwana rozdzielczość optyczna i jest ona bardzo istotnym parametrem skanera. Natomiast mało istotnym, ale często podawanym przez producentów (i to dużymi literami) parametrem jest rozdzielczość interpolowana. Rozdzielczość interpolowana jest uzyskiwana przez programowe przeskalowanie materiału zeskanowanego z rozdzielczością optyczną do większych wymiarów. Im skaner ma większą rozdzielczość optyczną, tym drobniejsze szczegóły potrafi rozpoznać. Wartość rozdzielczości podawana jest w punktach na cal (DPI-Dot Per Inch). Na przykład rozdzielczość 600 DPI mówi, że na długości jednego cala skaner potrafi rozpoznać 600 pojedynczych punktów. 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. 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. W takim przypadku lepiej jest wybrać rozdzielczość większą od wymaganej, a po zeskanowaniu obraz zmniejszyć w programie graficznym (np. Photoshop lub Corel Photopaint), co da znacznie lepsze wyniki niż ustawienie rozdzielczości niezgodnej z powyższą zasadą. 1
1.2 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 8b, co daje 256 wartości. 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. 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, o czym mówi następny rozdział. 1.3 D-max Gęstość optyczna obrazu mówi o tym jak jasny jest obraz i jest mierzona za pomocą urządzeń zwanych densytometrami. Może przyjmować wartości od 0 do 4, gdzie 0 oznacza kolor biały, a 4 czarny. Skala gęstości optycznej jest skalą logarytmiczną, czyli gęstość 3 jest 10 razy większa od gęstości 2. Gęstość 4 nie jest maksimum teoretycznym, ale w praktyce żaden obraz nie przekroczy tej gęstości. Zakresem dynamicznym skanera nazywamy różnicę pomiędzy maksymalną a minimalną gęstością optyczną rozpoznawaną przez skaner. Parametr D-max mówi o tym, ile tonów obrazu, które jeszcze nie giną w elektronicznym szumie przetworników, potrafi skaner rozróżnić. Im większa wartość parametru D-max, tym więcej szczegółów skaner rozpoznaje w ciemnych partiach skanowanego materiału. 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. Materiał Zakres dynamiczny druk 1,7 odbitki fotograficzne 2,0 negatyw 2,8 slajd 3,2 Tabela 1: Zakresów dynamiczne niektórych skanowanych materiałów. 2
Tabela 1 pokazuje przybliżone wartości zakresów dynamicznych najpopularniejszych materiałów. Tanie skanery 1 mają parametr D-max do 2,5 co wystarczy do skanowania zdjęć; lepsze skanery płaskie mają D-max do 3,0, co wystarcza do skanowania negatywów; w najlepszych i najdroższych skanerach płaskich D-max osiąga 3,6, co pozwala na skanowanie slajdów.do teoretycznej wartości D-max 4 zbliżają się jedynie profesjonalne skanery bębnowe, w których elementem światłoczułym jest fotopowielacz. 2 Korekcja skanów 2.1 Przycinanie obrazu Aby obciąć niepotrzebne obszary pozostałe po skanowaniu, np. ramkę należy użyć narzędzia do przycinania (Crop), które można znaleźć po rozwinięciu przycisku z narzędziem do selekcji. Rysujemy ramkę, która oznacza część obrazu, która pozostanie po wykonaniu operacji przycięcia. Rysowana ramka posiada uchwyty w narożnikach i po bokach, które pozwalają na jej precyzyjne ustawienie. Po przesunięciu myszki poza narożnik, ramkę można obracać, co pozwala dopasować ją nawet do zdjęcia, które nie zostało zeskanowane prostopadle. Kiedy ramka zostanie dopasowana, należy wcisnąć klawisz Enter lub podwójnie kliknąć wewnątrz ramki, aby wykonać operację przycięcia. 2.2 Dopasowywanie poziomów Pierwszą czynnością, która może w znacznym stopniu poprawić jakość zeskanowanego materiału, jest dopasowanie poziomu kontrastu. Jednak narzędzia zmiany jasności i kontrastu nie mają w tym przypadku żadnej wartości, ponieważ ich użycie powoduje nieodwracalną utratę części informacji o obrazie. Dużo lepsze będzie narzędzie operujące na histogramie obrazu. Histogram jest wykresem przedstawiającym częstotliwość występowania w obrazie punktów o danej jasności. Jasność jest na osi poziomej wykresu, częstość występowania na pionowej (rys. 2). Do dopasowania poziomów obrazu należy użyć polecenia Image Adjust Levels (rys. 3). Histogram z okna Levels pokazuje, że wykres nie zaczyna się od wartości najciemniejszych i schodzi do zera dużo przed wartościami najjaśniejszymi. Oznacza to, że tych wartości w obrazie brakuje. Należy dokonać jak gdyby rozciągnięcia histogramu tak, żeby dokładnie wpasować go w dostępny zakres jasności. Można tego dokonać automatycznie przy pomocy przycisku Auto. Często daje to zadziwiająco dobre rezultaty i 1 W przypadku tanich skanerów parametr D-max jest prawie nigdy nie podawany. Jeśli w dokumentacji skanera nie ma mowy o tym parametrze, oznacza to, że jest on nie większy od 2,5. 3
Rysunek 1: Przykładowy zeskanowany obraz. Rysunek 2: Przykładowy histogram. jest całkowicie wystarczające. Rezultat takiej korekty pokazuje rysunek 4. Aby dokonać korekcji ręcznej, należy ustawić poziom dla czerni za pomocą czarnego trójkąta znajdującego się bezpośrednio pod histogramem w oknie Levels(rys. 3) w taki sposób, aby wskazywał na miejsce, w którym wykres zaczyna się wznosić. Analogicznie ustawiamy poziom bieli za pomocą białego trójkąta tak, aby wskazywał on na miejsce w którym wykres kończy opadać (rys. 5). Dodatkowo można dokonać korekty jasności obrazu przesuwając szary trójkąt znajdujący się pomiędzy czarnym a białym. Przesunięcie w lewo powoduje rozjaśnienie obrazu,przesunięcie w prawo powoduje ściemnienie obrazu. Photoshop umożliwia korektę poziomów dla każdego kanału kolorów oddzielnie (pole Channels rys. 3). Daje to bardzo duże możliwości, ale wymaga pewnego doświadczenia. Warto eksperymentować z ustawieniami, aby poznać to narzędzie. Nie ma idealnego przepisu na korektę obrazu. Każda korekta powinna być poddana wizualnej ocenie. Dobrym przyzwyczajeniem jest eksperymentowanie z ustawieniami. Niezależnie od 4
Rysunek 3: Dopasowywanie poziomów. zasad, właściwą korektą jest taka, która daje najlepsze wizualne rezultaty ocenianie w sposób subiektywny przez odbiorcę. 2.3 Usuwanie zafarabu Zafarbem nazywana jest dominata jednej barwy w obrazie. Czasem jest wadą skanera (lub rezultatem jego nieprawidłowego skalibrowania), ale najczęściej przyczyną jest błąd laboratorium fotograficznego, które wykonywało odbitkę lub zestarzenie się materiału fotograficznego. Rysunek 6 pokazuje zdjęcie z żółtym zafarbem. Zdjęcie z rysunku 6 jest dodatkowo przykładem zdjęcia, którego nie da się skorygować za pomocą automatycznego dopasowania poziomów. Przyczyną tego jest to, że w zdjęciu dominują dwa kolory: żółty i zielony, a brak jest np. koloru białego, czy niebieskiego. Jednak większość zdjęć krajobrazów, czy portretowych zawiera pełen zakres kolorów i daje się szybko skorygować w sposób automatyczny. Wiele programów do skanowania posiada narzędzia do usuwania zafarbu w postaci koła barw z uchwytem po środku. Aby dokonać korekty przesuwamy uchwyt w stronę barwy dominującej w obrazie. Im dalej uchwyt znajdzie się od środka koła, tym korekta jest wyraźniejsza. Narzędzie do korekty barw programu Photoshop jest bardziej skomplikowane, ale daje bardzo duże możliwości korekcyjne. Aby je uruchomić należy wybrać z menu Image Adjust Color Balance (rys. 7). Najpierw należy wybrać, czy korekcie będą poddawane cienie, partie obrazu o średniej jasności, czy części najjaśniejsze. Należy wybrać odpowiednio Shadows, Midtones lub Highlights w sekcji Tone Balance. Aby skorygować dominatę barwną, należy odsunąć suwaki w stronę przeciwną niż dominujące w obrazie kolory. Zdjęcie z rysunku 6 wykazuje dominatę koloru żółtego i czerwonego. Aby 5
Rysunek 4: Obraz po korekcji. skorygować kolor należy przesunąć suwak Cyan Red w lewo o 20% oraz suwak Yellow Blue w prawo o 20% najpierw dla tonów średnich (Midtones) a następnie dla cieni (Shadows). Wartości korekt podawane w tym rozdziale zostały dobrane eksperymentalnie dla zdjęcia z przykładu i nie są wartościami uniwersalnymi. W każdym przypadku należy dobierać je indywidualnie do korygowanego zdjęcia. Często te wartości zależą również od osobistych preferencji korygującego. Rysunek 8 przedstawia zdjęcie po korekcie koloru. Rysunek 5: Ręczne dopasowywanie poziomów. 6
Rysunek 6: Zdjęcie z żółtym zafarbem. 2.4 Wyostrzanie W większości przypadków po skanowaniu nawet najlepszym skanerem obraz jest delikatnie rozmyty, ponieważ rozdzielczość skanera jest dużo mniejsza niż rozdzielczość obiektywu fotograficznego. Zdjęcie po skanowaniu wymaga mniejszego lub większego wyostrzenia. Użycie prostych filtrów wyostrzających (typu Sharpen lub Sharpen More) nie jest najlepszym rozwiązaniem, ponieważ oprócz krawędzi obrazu, filtr uwidoczni również ziarno fotograficzne i szumy skanera. Najlepszym rozwiązaniem jest filtr Unsharp Mask, który wyostrza obraz w sposób bardziej inteligentny, wyostrzając tylko obszary krawędzi. Filtr znajduje się w menu Filter Sharpen Unsharp Mask (rys. 9). Filtr ma trzy parametry: siłę (Amount), promień (Radius) i próg (Threshold). Ich znaczenie jest następujące: Amount oznacza siłę z jaką wyróżniane są krawędzie. Im większa wartość tego parametru, tym na krawędziach pojawią się większe różnice pomiędzy jasnymi i ciemnymi obszarami. Zwykle używa się wartości z zakresu 80% 120%. 7
Rysunek 7: Korekta kolorów. Radius oznacza na jaką odległość od krawędzi filter będzie oddziaływał. Zwykle dobrym punktem wyjścia jest ustawienie wartości tego parametru na 1. Zwykle używa się wartości z zakresu 0,6 2. Ustawienie zbyt dużego promienia może spowodować powstawanie wokół krawędzi poświaty, która psuje efekt. Jednostkami tego parametru nie są piksele, dlatego możliwe są wartości ułamkowe. Aby uwidocznić niewielkie detale, należy użyć mniejszych wartości promienia. Przy skanach o dużej rozdzielczości przeznaczonych do druku, może być wymagane użycie większego promienia. Threshold oznacza minimalną różnicę w jasności sąsiednich pikseli, która ma być rozpoznana jako krawędź. Przykładowo wartość 10 oznacza, że jeżeli jasność sąsiednich punktów będzie mniejsza niż 10, filtr uzna, że nie są one krawędzią i nie będzie ich filtrował. Parametr może przyjmować wartość od 0 do 255, jednak użytecznym zakresem jest 0 5. 8
Rysunek 8: Zdjęcie po korekcie koloru. Rysunek 9: Parametry filtru Unsharp Mask 9