Cual es la resolucion del escaner. Parámetros técnicos básicos de los escáneres. Escaneo con luz reflejada

Anteriormente, expliqué por qué es incorrecto usar el término puntos por pulgada (dpi) para los escáneres. En los diversos tipos de dispositivos de entrada y salida que están conectados a las computadoras, la resolución se mide en diferentes unidades correspondiente a este tipo de dispositivo. La resolución de las impresoras y fotocomponedoras de computadora se mide en puntos por pulgada, que se consideran puntos reales, que estos dispositivos aplican al papel o la película. Estos puntos suelen ser ovalados o redondos y, en algunos dispositivos, su tamaño puede variar.

En impresoras especializadas, como las impresoras de transferencia térmica, incluso la intensidad de los puntos individuales puede variar. Debido a la naturaleza de los tintes utilizados, la cantidad de tinte a transferir puede variar de 0 (sin tinte) a 255 (a todo color). En todos los casos, independientemente de la variación, estos dispositivos representan puntos y su resolución se mide correctamente utilizando un criterio como el número de puntos por pulgada.

Las pantallas de las computadoras se miden en una unidad diferente, los píxeles. La resolución del monitor también puede ser confusa debido al término paso de punto (la distancia entre dos píxeles del mismo color en la pantalla). En relación con la pantalla de una computadora, también es fácil pensar en unidades como píxeles por pulgada (ppi), aunque es posible que su número no sea tan importante como podría pensar. Su computadora no sabe nada sobre la cantidad de píxeles por pulgada en un monitor de pantalla. Todo lo que le importa es cuántos píxeles de longitud y altura caben en la pantalla. El mismo monitor se puede configurar en 1024x768 píxeles, 1600x1200 píxeles o (como el mío) 1920x1440 píxeles. Una resolución más alta no hace que la imagen que ve sea más nítida. Simplemente hace que los elementos individuales sean más pequeños. Cuando aumenta la resolución de la pantalla, elementos como menús, Cuadros de diálogo y los cursores se vuelven más pequeños, liberando espacio adicional para otros elementos, como imágenes. Un cuadro de diálogo con un tamaño de, digamos, 400x400 píxeles con una resolución de monitor de 640x480 puede ocupar casi toda la pantalla. A una resolución más alta, 1920x1440, se mantendrá exactamente en 400x400 píxeles y no se volverá más nítido. Solo será tres veces más pequeño.

Como se mencionó anteriormente, muchas personas hacen cosas estúpidas usando configuraciones Sistema operativo Windows para cambiar la "resolución" del monitor a 72, 96 o 120 dpi. Estos ajustes no cambian nada en la pantalla, excepto los tamaños de fuente, lo que le permite variarlos para crear una apariencia cómoda. apariencia. Las imágenes que no sean fuentes se verán exactamente iguales en la pantalla en cualquiera de estas "resoluciones".

DPI O LÍNEAS POR PULGADA

Cuando trabaje con impresoras o fotocomponedoras de computadora, no se confunda si ve el término líneas (o líneas) por pulgada (lines-per-inch - l pi) aplicado a las fotografías. Como debe saber, las fotografías se imprimen utilizando pantallas de medios tonos. Dado que en muchos tipos de dispositivos de salida el tamaño de los puntos no puede variar lo suficiente para describir todos los diferentes tonos y colores presentes en una fotografía, los medios tonos se utilizan para crear un efecto óptico. Las áreas de la imagen en la pantalla se dividen en pequeños puntos de diferentes tamaños, que el ojo humano percibe juntos, dando como resultado blanco, negro, pastel y todos los demás colores de la imagen. Estos puntos se alinean con diferentes combinaciones de puntos de impresora utilizando puntos grandes como matrices. Por ejemplo, si uno de estos puntos grandes, llamados celdas, mide 8x8 puntos de impresora en cada lado, entonces contiene de 0 a 64 puntos. Cuando se imprime en una página, nuestro ojo puede ver cualquiera de los 64 tonos que describen estas combinaciones.

El tamaño de las celdas utilizadas determina la resolución de la pantalla de medios tonos, que se mide en líneas por pulgada. Supongamos que la impresora puede dar 1200 ppp. Si dividimos estos 1200 ppp en celdas de 8 puntos, obtenemos que el número máximo de líneas por pulgada que puede producir esta impresora es de 150 (1200 dividido por 8). El número de líneas por pulgada, o línea de trama, determina la resolución aparente de una fotografía, así como el número de tonos que se pueden reproducir. Por ejemplo, si usa una celda más grande de 1010 píxeles, dará 100 sombras, pero la resolución bajará a 120 líneas por pulgada. Si no trabaja mucho con los medios tonos, probablemente no necesite toda esta información, pero le ayudará a evitar confusiones con los puntos por pulgada y las líneas por pulgada de todos modos. En la fig. 3.2, por ejemplo, muestra 16 combinaciones de puntos posibles para una celda de impresora cuadrada con un lado de cuatro puntos.

Al comienzo de este capítulo, mencioné que la resolución del escáner se mide correctamente en muestras (no en puntos) por pulgada. Estas muestras se recopilan en una matriz de sensores, como se explicó anteriormente en este capítulo. La resolución del escáner en la dirección X (ancho del original) está determinada por el número de sensores individuales que leen cada línea. El número necesario de sensores es bastante fácil de calcular: un escáner de película de 35 mm puede leer una imagen de una diapositiva o negativo de aproximadamente una pulgada de ancho; por lo tanto, para un escáner con una resolución de 4000 muestras por pulgada, se necesitan exactamente 4000 elementos sensores individuales.

Para películas más grandes, aumenta el número requerido de sensores. Un escáner de película capaz de aceptar película de 6 cm (aproximadamente 2,25 pulgadas) de ancho requiere una fila de 9000 sensores para producir una imagen con una resolución de 4000 elementos por pulgada. Los escáneres planos suelen escanear originales reflectantes de hasta 8,5 pulgadas (21,5 cm) de ancho, por lo que se necesitan 27 200 sensores para lograr 3200 muestras por pulgada. Por supuesto, los escáneres planos que se utilizan para trabajar con películas también pueden aceptar transparencias y negativos que son mucho más pequeños que la propia plataforma de escaneo, desde 2,5 cm (1 pulgada) de ancho (película de 35 mm) hasta hojas de película de 10 x 13 cm (4 x 5 pulgadas). , por lo que no todos los sensores del escáner de superficie plana se utilizan al escanear películas. Como puede suponer, diseñar conjuntos de sensores con una cantidad tan grande de elementos individuales no es una tarea fácil.

La resolución en la segunda dirección Y (la longitud de la imagen escaneada) está determinada por la distancia que pasa el sensor entre las líneas. Se llama crecimiento gradual. Un escáner dado no podrá mover el sensor verticalmente lo suficientemente pequeño para que la resolución vertical coincida con la resolución horizontal. Esta es la razón por la que puede ver especificaciones de escáner como 2400 spi horizontal por 1200 spi vertical. En la mayoría de los casos, cuando ve tales especificaciones, puede decir que el vendedor es extremadamente honesto. Hay una tendencia entre los fabricantes a tratar de hacer coincidir la resolución vertical con la resolución horizontal, incluso si tienen que sesgar un poco los números para hacerlo.

Por ejemplo, un escáner que afirma tener una resolución vertical de 2400 spi puede que en realidad no produzca tantas líneas por pulgada. La matriz de sensores en sí es probablemente más ancha que 1/2400 de pulgada en esa dirección, por lo que la única forma de mover el sensor de manera ostensible esta pequeña distancia es hacer que las líneas se superpongan hasta cierto punto. Reflexionando sobre este tema, uno puede entender que los sensores CCD tienen otra ventaja potencial sobre los elementos CSI en la dirección Y. aumento de paso. Las dimensiones físicas de los elementos CSI, por otro lado, son más grandes, por lo que moverlos verticalmente en pequeños incrementos es mucho más difícil.

Entonces, para decirlo sin rodeos, la resolución horizontal y vertical del escáner puede no ser exactamente lo que dice. La resolución también se ve afectada por la óptica utilizada para enfocar la imagen, el tamaño del área escaneada y la forma del sensor.

Una medida más real de nitidez es la respuesta de contraste de frecuencia, que tiene en cuenta el simple hecho de que los sistemas ópticos (incluidos los integrados en los escáneres) enfocan todos los colores primarios del espectro en puntos separados. Los diseñadores de escáneres entienden esto y también saben que el ojo humano es más sensible a ciertos colores (como el verde) y menos sensible a otros (como el azul). Por lo tanto, la óptica y los sensores están diseñados para optimizar la nitidez del canal verde, en cierto sentido, a expensas del canal azul, porque en este caso la imagen general aparecerá "más nítida". De hecho, en los escáneres, hasta el 60% de la imagen forma una imagen del canal verde, el 30%, la imagen del canal rojo y solo el 10%, la imagen del canal azul. Todos estos factores contribuyen a la claridad de la imagen final, que no se puede relacionar en absoluto con el valor "en bruto" de resolución en muestras por pulgada (o puntos por pulgada) que los proveedores de escáneres son tan aficionados a ofrecer.

¡INFORMACIÓN PARA ESPECIALISTAS!

Si está realmente interesado en estas cosas, o si solo quiere ver todos los puntos que intervienen en el cálculo de la nitidez real de una imagen escaneada, busque en Google (www.google.com) las dos nuevas ISO (Organización Internacional de Normalización). ) especificaciones estandarización) desarrollado para escáneres. ISO16067-1 se trata de estándares para medir la resolución de escáneres diseñados para originales reflectantes, mientras que aquellos interesados ​​en escanear películas estarán más interesados ​​en ISO16067-2. Existe otra norma, la ISO 21550, que se ocupa del rango dinámico. Cabe señalar que cualquier estándar propuesto debe pasar por borradores de trabajo, borradores de comité y varias otras etapas antes de convertirse en estándares internacionales oficiales.

Escáner: un dispositivo para ingresar información de trama gráfica en una computadora. La lista de aplicaciones de escáner es casi interminable, hoy en día se han desarrollado y se están produciendo las siguientes variedades de estos dispositivos:

• escáneres de tambor de alta calidad capaces de procesar imágenes transparentes y opacas, desde películas de 35 mm hasta materiales de 16' x 20' con alta resolución (más de 10 000 ppp);
• escáneres de escritorio planos universales;
• escáneres de documentos compactos diseñados exclusivamente para la lectura óptica y el reconocimiento de documentos;
• escáneres fotográficos especiales que funcionan moviendo una foto sobre una fuente de luz fija;
• escáneres de diapositivas o negativos que trabajan con imágenes transparentes;
• escáneres de mano para usar en una mesa pequeña.

• a - plataforma escáner epson perfección 3490;
• b - escáner de documentos (escáner de paso) Kodak i30;
• c - escáner de película (escáner de película de 35 mm) Nikon Coolscan 5000 ED;
• g- escáner de mano Mustek.

El dispositivo y el funcionamiento de los escáneres.

Un escáner es un dispositivo que convierte una imagen visible en un flujo de señales binarias, en otras palabras, convierte datos analógicos ópticos en datos digitales eléctricos.

La imagen se coloca frente a un carro, que consta de una fuente de luz y una serie de sensores.

La luz del tubo ingresa a sensores que leen datos ópticos (como CCD), luego pasa prismas, lentes y otros componentes ópticos. Al igual que las gafas o las lupas, la calidad de estos artículos puede variar mucho. El escáner de alta calidad utiliza vidrio de precisión, óptica recubierta con filtros de corrección de color. Los modelos más baratos usan componentes de plástico para reducir costos.

La intensidad de la luz reflejada o transmitida a través de la imagen y recogida por el sensor se convierte en un voltaje proporcional a la intensidad de la luz.

Sensores de escáner

El sensor de imagen generalmente se implementa en una de tres tecnologías:

• tubo fotomultiplicador (PMT o tubo fotomultiplicador - RMT) - una tecnología heredada de los escáneres de tambor del pasado;
• un dispositivo de carga acoplada (CCD o dispositivo de carga acoplada - CCD): un sensor típico de los escáneres de escritorio;
• sensor de imagen de contacto (CIS) - más nueva tecnología, que integra características y permite escáneres más pequeños.

Tecnología fotomultiplicadora

PMT es una tecnología de sensor para escáneres de tambor en color de alto rendimiento, que generalmente se utilizan para preparar matrices de impresión en color. Caros y difíciles de mantener, eran los principales dispositivos de entrada de imágenes en las computadoras antes de la llegada de los escáneres de escritorio.

La imagen original aquí se fija cuidadosamente en un tambor cilíndrico, que comienza a girar a alta velocidad. El carro con sensores e iluminadores comienza a moverse a lo largo de la imagen. Puedes controlar la resolución o el tamaño de la imagen ajustando la velocidad del carro, la potencia óptica de las lentes y el radio del tambor.

Los escáneres PMT tienen dos fuentes de luz, una para escanear con luz reflejada y la otra para originales transparentes. La luz de iluminación se divide en tres haces que pasan a través de filtros (rojo, verde y azul) y luego ingresan al tubo fotomultiplicador, donde la energía de la luz se convierte en una señal eléctrica. Los escáneres PMT tienen una fotosensibilidad mucho mayor y más nivel bajo ruido que los escáneres CCD y, por lo tanto, capaces de una buena reproducción de tonos mientras que son menos susceptibles a errores en la refracción de la luz o el enfoque que sus contrapartes de tableta.

Sin embargo, los escáneres de tambor son más lentos y más caros que los escáneres CCD. Actualmente, se suelen utilizar solo en aplicaciones especializadas de alto rendimiento.

Dispositivo de carga acoplada (CCD)

La tecnología CCD que sustenta los escáneres de escritorio se utilizó anteriormente por mucho tiempo en dispositivos tales como máquinas de fax y cámaras digitales. CCD - estado sólido dispositivo electronico, que convierte la luz en carga eléctrica. Un sensor de escáner de escritorio normalmente tiene una matriz (línea) de miles de elementos CCD colocados en un carro móvil. La luz reflejada de la lámpara del escáner, que pasa a través de los filtros, se dirige a la matriz CCD a través de un sistema de espejos y lentes.

Sensor de contacto (CIS)

Esta es una tecnología de sensor relativamente nueva que comenzó a aparecer en el mercado de escáneres planos a fines de la década de 1990. Los escáneres de este sistema utilizan bancos compactos de LED rojos, verdes y azules en combinación con una línea de sensores CCD colocados muy cerca del original. imagen. El resultado es un escáner que es más pequeño, liviano, económico y económico que un dispositivo CCD tradicional, pero la tecnología está lejos de ser perfecta.

Métricas de rendimiento del escáner

El mecanismo del sensor no es el único factor que determina el rendimiento de un escáner. Las siguientes métricas son aspectos importantes de la especificación del dispositivo:

• resolución;
• profundidad de bits;
• gama dinámica.

Resolución del escáner

La resolución describe la precisión de un dispositivo y generalmente se mide en puntos por pulgada (dpi). La resolución típica de un escáner de escritorio económico a fines de la década de 1990 era de 300 x 300.

Típico escáner de superficie plana utiliza un elemento CCD para cada píxel, por lo que un escáner de escritorio con una resolución óptica horizontal de 600 ppp y un ancho máximo de documento de 8,5" requiere una matriz de 5100 (5100=600 x 8,5) elementos CCD en una unidad conocida como escáner cabeza.

La cabeza está montada en un carro que se mueve a lo largo de la imagen original. Aunque el movimiento parece ser continuo, el movimiento ocurre en pasos discretos (en fracciones de pulgada) y la información se lee en cada pausa. En el caso de un escáner de superficie plana, el cabezal es impulsado por un motor paso a paso, un dispositivo que gira el eje en un ángulo determinado (y no más) cada vez que se aplica un impulso eléctrico.

El número de elementos físicos en la matriz CCD determina el intervalo de muestreo de la dirección X, y el número de paradas por pulgada determina el muestreo de la dirección Y. Aunque estos se conocen comúnmente como la "resolución" del escáner, el término no es del todo exacto. La resolución (la capacidad del escáner para revelar todos los detalles de la imagen) está determinada por la calidad de la electrónica, la óptica, los filtros y el motor, así como por la frecuencia de muestreo (digitalización).

A fines de 1998, la densidad máxima de elementos CCD en la línea era de 600 por pulgada. Sin embargo, la resolución aparente se puede aumentar utilizando una técnica conocida como interpolación, que es un cálculo de software o hardware. valores intermedios señal y su inserción entre datos reales. Algunos escáneres hacen esto de manera más eficiente que otros. Naturalmente, al formular los requisitos para la resolución del escáner, no se debe olvidar su coordinación con los parámetros del dispositivo de salida de información.

Consideremos cómo podríamos estimar los requisitos de resolución de los escáneres según la calidad de la imagen de salida.

Impresión a color

Aquí, el equipo que reproduce diferentes niveles de color utiliza una técnica llamada procesamiento de medios tonos. Las máquinas tipográficas utilizadas en la impresión offset, tecnologías de impresión de revistas brillantes, son capaces de producir 133 líneas por pulgada. Como demuestra la experiencia, para obtener una impresión de alta calidad, la resolución del escáner debe ser 1,5 veces superior, es decir, unos 200 ppp.

impresora de chorro

Al escanear para la salida posterior a una impresora, la resolución del escáner debe coincidir lo más posible con la de la salida, teniendo en cuenta los tamaños relativos del original y la imagen de salida. Si son iguales, no se requiere ningún ajuste. Sin embargo, si la imagen de salida debe imprimirse en un tamaño diferente (más grande o más pequeño que el original), la resolución del escáner debe ajustarse en consecuencia.

Suponga que desea imprimir un sello postal escaneado de 1 x 1,5 en una impresora de inyección de tinta que tiene una resolución de impresión de 600 ppp, y la imagen debe ampliarse a un tamaño de 2 x 3. Si el sello se escaneara a 600 ppp, la imagen escaneada tendría 600 píxeles verticales (1" x 600) y 900 píxeles horizontales (1,5" x 600). Ampliar una imagen a un tamaño imprimible (2 x 3") reduce la resolución real a 300 ppp (900/3=300 ya que 900 píxeles horizontales estarían en 3"), y también en la dimensión vertical. Esta es solo la mitad de la resolución de la impresora y la calidad de salida será inferior a la óptima. Para mejor calidad imagen impresa que en realidad utiliza 600 ppp, el escaneado debe realizarse a 1200 ppp.

Salida de monitor

También se pueden realizar cálculos similares si el tamaño de la imagen de salida es más pequeño que el original. Suponga que desea escanear una foto de 4 x 5 que se mostrará en Página web en tamaño medio, 2 x 2,5. Los monitores de ordenador suelen tener una resolución de 72 o 90 ppp. Escanear una foto a 72 ppp produce una imagen de 288 x 360 píxeles. Reducir este tamaño por un factor de 2 daría una imagen con una resolución vertical de 144 dpi, que es el doble de lo que se necesita. En este ejemplo, la imagen original podría escanearse a 36 ppp sin pérdida de calidad en la imagen resultante.

Las proporciones utilizadas en estos ejemplos se describen mediante la siguiente fórmula:

SR=(DR x DW)/OW.

donde SR es la resolución ideal del escáner, tnd;

DR - resolución del dispositivo de salida, tnd;

DW es el ancho al que se imprimirá o mostrará la imagen, en pulgadas;

OW es el ancho del original que se escanea, en pulgadas.

Interpolación

Aunque las especificaciones del escáner pueden enumerar resoluciones de 2400,4800 y 9600, debe entenderse que en realidad no son capaces de distinguir este nivel de detalle. La resolución óptica real de los CCD en la mayoría de los escáneres modernos es de 600 x 1200 ppp como máximo, y las cifras superiores se basan en la interpolación.

Especificar una resolución no uniforme (por ejemplo, 600 x 1200 dpi) implica necesariamente una interpolación de hardware, ya que recibir datos a 600 dpi en un eje (X) y 1200 en el otro (Y) claramente no conducirá a una imagen "cuadrada". . A 600 x 600 ppp, un escáner de este tipo reducirá la resolución Y de 1200 ppp a 600 (normalmente se logra duplicando el paso del motor que mueve el cabezal) y a 1200 x 1200 interpolará la medida X. El escáner genera datos utilizando los puntos realmente capturados por el escáner y prediciendo el color y el brillo más probables de los píxeles intermedios.

Escáneres a color

Algunos cabezales de escáner en color contienen un solo tubo fluorescente con tres filtros de color CCD, mientras que otros tienen tres tubos de color y una sola unidad CCD. Los primeros producen una imagen a todo color en una sola pasada, mientras que los últimos producen una imagen a todo color en tres pasadas. Sin embargo, desde finales de la década de 1990, los dispositivos de un solo paso han constituido la mayoría de los escáneres a color.

Estos escáneres utilizan uno de dos métodos: división del haz o CCD con filtros de color. En el primer diseño, la luz que atraviesa el prisma se separa en tres colores primarios, cada uno de los cuales es leído por los respectivos CCD. Este método se considera el mejor para procesar la luz reflejada, pero para reducir costos, muchos fabricantes usan tres matrices CCD, cada una cubierta con una película de filtro para que solo capte uno de los colores primarios. Si bien técnicamente es menos preciso, este método generalmente produce resultados que son difíciles de distinguir de los de un escáner de haz dividido.

Profundidad de descarga

La profundidad de bit (bit, color) del escáner caracteriza la cantidad de información contenida en un píxel de la imagen de salida. El escáner más simple (un escáner en blanco y negro de 1 bit) usa un "1" o un "0" para representar cada píxel. Para reproducir medios tonos entre blanco y negro, el escáner debe tener al menos 4 bits (para 16 = 24 medios tonos) u 8 bits (para 256 = 28 medios tonos) por píxel.

Los escáneres de color más modernos admiten al menos 24 bits, lo que significa fijar 8 bits de información para cada uno de los colores primarios (rojo, azul, verde). Un dispositivo de 24 bits teóricamente puede capturar más de 16 millones de colores diferentes, aunque en la práctica este número es mucho menor. Casi calidad fotográfica y, por lo tanto, se suele denominar escaneo "a todo color" (escaneo "color verdadero").

EN Últimamente Una lista cada vez mayor de fabricantes ofrece escáneres con una profundidad de bits de 36 o 30 bits. Aunque pocos programas de aplicación Los procesadores gráficos son capaces de procesar imágenes de más de 24 bits, este exceso de resolución permite operaciones útiles de edición de gráficos tanto en controladores como en aplicaciones.

gama dinámica. El rango dinámico es inherentemente similar a la profundidad de bits, que describe el rango de color de un escáner y está determinado tanto por el rendimiento del ADC del escáner como por la pureza de la luz, la calidad de los filtros de color y el nivel de cualquier interferencia. en el sistema.

El rango dinámico se mide en una escala de 0,0 (blanco puro) a 4,0 (negro puro), y el número único dado para un escáner en particular indica cuántos tonos puede discernir el módulo. La mayoría de los escáneres planos en color tienen dificultades para captar las diferencias sutiles entre los colores oscuros y claros en cualquier extremo del rango y tienen un rango dinámico de alrededor de 2,4. Ciertamente no es mucho, pero suele ser suficiente para proyectos en los que el color ideal no es un fin en sí mismo. Para obtener un mayor rango dinámico, se debe utilizar un escáner plano en color de calidad superior con mayor profundidad de bits y óptica mejorada. Estos módulos de alto rendimiento suelen proporcionar un rango dinámico de entre 2,8 y 3,2 y son adecuados para la mayoría de las aplicaciones de color de alta calidad (como la impresión offset). Los escáneres de batería se acercan más al límite del rango dinámico, a menudo proporcionando valores de 3,0 a 3,8.

En teoría, un escáner de 24 bits ofrece un rango de 8 bits (256 niveles) para cada color primario, y la diferencia entre dos de los 256 niveles generalmente no es perceptible para el ojo humano. Desafortunadamente, los bits menos significativos se pierden en el ruido, mientras que cualquier corrección tonal posterior al escaneo reduce aún más el rango. Esta es la razón por la que es mejor preinstalar las correcciones de brillo y color en el nivel del controlador del escáner antes del escaneo final. Los escáneres de 30 o 36 bits más costosos tienen un rango mucho más amplio, ofrecen tonos más detallados y permiten al usuario realizar correcciones tonales que terminan en una imagen decente de 24 bits. Un escáner de 30 bits toma 10 bits de datos por color, mientras que los escáneres de 36 bits toman 12 bits. El controlador del escáner permite al usuario elegir qué 24 bits de los 30 o 36 bits originales conservar y cuáles no. Este ajuste se realiza cambiando la "Curva gamma" y está disponible accediendo al control de Ajuste tonal del controlador TWAIN.

Modos de escaneo

Entre la variedad general de métodos para representar una imagen en una computadora, los más comunes son:

• arte lineal (arte lineal);
• imagen en escala de grises (escala de grises);
• imagen en color (color).

arte lineal- el formato más simple. Dado que solo se almacena información en blanco y negro (en una computadora, el negro se representa como "1" y el blanco como "0"), solo se requiere 1 bit de datos para almacenar cada punto de la imagen visualizada. El arte lineal es más adecuado cuando se escanean dibujos o texto.

imagen de medios tonos. Si bien las computadoras pueden almacenar y generar imágenes en medios tonos, la mayoría de las impresoras no pueden imprimir varios tonos de gris. Usan una técnica llamada procesamiento de semitonos, utilizando un patrón de puntos que imita la información de semitonos.

Las imágenes en escala de grises son la forma más fácil de guardar gráficos en una computadora. Un ser humano no puede distinguir más de 255 tonos diferentes de gris, lo que requiere un solo byte de datos con un valor entre 0 y 255. Este tipo la imagen es el equivalente de una fotografía en blanco y negro.

Imágenes a todo color- las más voluminosas y complejas, almacenadas y procesadas en computadora personal, use 24 bits (8 para cada uno de los colores primarios) para representar el espectro de colores completo.

Diseños de escáner

Según las áreas de aplicación, se distinguen los escáneres personales e industriales, y según la implementación técnica: dispositivos manuales, de superficie plana y de proyección.

Resolución

La resolución, o resolución, es uno de los parámetros más importantes que caracterizan las capacidades de un escáner. La unidad más común para medir la resolución de los escáneres es número de píxeles por pulgada (píxeles por pulgada, ppp). Ppi no debe identificarse con una unidad más conocida ppp (puntos por pulgada- el número de puntos por pulgada), que se utiliza para medir la resolución de los dispositivos de impresión de trama y tiene un significado ligeramente diferente.

Distinguir óptico Y interpolado permiso. El valor de la resolución óptica se puede calcular dividiendo el número de elementos fotosensibles en la barra de escaneo por el ancho de la placa. Es fácil calcular que la cantidad de elementos sensibles a la luz en los escáneres que estamos considerando, que tienen una resolución óptica de 1200 ppi y un formato de tableta Legal (es decir, un ancho de 8,5 pulgadas o 216 mm), debe ser por lo menos 11 mil.

Hablando de un escáner como un dispositivo digital abstracto, debe comprender que la resolución óptica es frecuencia de muestreo, solo que en este caso, la cuenta regresiva no es en el tiempo, sino en la distancia.

En mesa. 1 muestra los valores de resolución requeridos para resolver las tareas más comunes. Como puede ver, al escanear con luz reflejada, una resolución de 300 ppi es suficiente en la mayoría de los casos, y se requieren valores más altos ya sea para escalar el original a un tamaño mayor, o para trabajar con originales transparentes, en transparencias y negativos de 35 mm en particular.

Tabla 1. Valores de resolución para resolver los problemas más comunes

Solicitud	Resolución requerida, ppp
Escaneo con luz reflejada
Ilustraciones para paginas web
Reconocimiento de texto
Line art para imprimir en una impresora monocromática
Fotografía en blanco y negro para imprimir en una impresora monocromática
Fotografía en color para imprimir en una impresora de inyección de tinta
Texto y gráficos para enviar por fax
Fotografía en color para impresión offset
Escaneo en luz transmitida
Película de 35 mm, foto para páginas web.
Película de 35 mm, foto imprimible con inyección de tinta
película de 60 mm, foto para páginas web
Película de 60 mm, foto imprimible con inyección de tinta

Muchos fabricantes, en un esfuerzo por atraer clientes, indican en la documentación y en las cajas de sus productos el valor de la resolución óptica de 1200 * 2400 ppi. Sin embargo, el doble del número para el eje vertical no significa nada más que escanear con la mitad del paso vertical y más interpolación de software, por lo que en este caso la resolución óptica de estos modelos permanece igual al primer dígito.

La resolución interpolada es el aumento en el número de píxeles en una imagen escaneada a través del procesamiento de software. El valor de la resolución interpolada puede ser muchas veces mayor que el valor de la resolución óptica, sin embargo, debe recordarse que la cantidad de información obtenida del original será la misma que al escanear a resolución óptica. En otras palabras, no podrá mejorar los detalles de la imagen cuando escanee a una resolución superior a la óptica.

Profundidad de bits

La profundidad de bits, o profundidad de color, determina el número máximo de valores que puede tomar el color de un píxel. En otras palabras, cuanto mayor sea la profundidad de bits durante el escaneo, mayor será el número de sombras que puede contener la imagen resultante. Por ejemplo, al escanear una imagen en blanco y negro con una profundidad de bits de 8 bits, podemos obtener 256 niveles de gris (2 8 = 256), y usando 10 bits, ya 1024 gradaciones (2 10 = 1024). Para las imágenes en color, hay dos opciones para la profundidad de bits especificada: la cantidad de bits para cada uno de los colores básicos o la cantidad total de bits. El estándar actual para almacenar y transmitir imágenes a todo color (como fotografías) es color de 24 bits. Dado que al escanear originales en color, la imagen se forma según el principio aditivo a partir de tres colores básicos, cada uno de ellos tiene 8 bits, y el número de tonos posibles es un poco más de 16,7 millones (2 24 = 16 777 216). Muchos escáneres utilizan una gran profundidad de bits: 12, 14 o 16 bits por color (la profundidad de bits total es de 36, 42 o 48 bits, respectivamente); sin embargo, para grabar y procesar imágenes, esta función debe ser compatible con el software utilizado. ; de lo contrario, la imagen resultante se escribirá en un archivo de 24 bits.

Cabe señalar que una mayor profundidad de bits no siempre significa más alta calidad Imágenes. Cuando se especifica una profundidad de color de 36 o 48 bits en la documentación o los materiales promocionales, los fabricantes suelen guardar silencio sobre el hecho de que algunos de los bits se utilizan para almacenar información de servicio.

Rango dinámico (densidad óptica máxima)

Como sabes, las áreas más oscuras de la imagen absorben más luz que las claras. El valor de la densidad óptica indica qué tan oscura es un área determinada de la imagen y, por lo tanto, cuánta luz se absorbe y cuánta se refleja (o se transmite en el caso de un original transparente). La densidad generalmente se mide para alguna fuente de luz estándar que tiene un espectro predeterminado. El valor de la densidad se calcula mediante la fórmula:

donde D es el valor de la densidad, R es la reflectancia (es decir, la proporción de luz reflejada o transmitida).

Por ejemplo, para una zona del original que refleja (transmite) el 15% de la luz que incide sobre ella, el valor de la densidad será log(1/0,15) = 0,8239.

Cuanto mayor sea la densidad máxima percibida, más gama dinámica este dispositivo. Teóricamente, el rango dinámico está limitado por la profundidad de bits utilizada. Así, una imagen monocromática de ocho bits puede tener hasta 256 gradaciones, es decir, la tonalidad mínima reproducida será 1/256 (0,39%), por lo que el rango dinámico será igual a log (256) = 2,4. Para una imagen de 10 bits, ya será un poco más de 3, y para una imagen de 12 bits, será de 3,61.

En efecto, esto significa que un escáner con un rango dinámico más alto puede reproducir mejor las partes oscuras de las imágenes o simplemente imágenes oscuras (como fotografías sobreexpuestas). Cabe señalar que en condiciones reales el rango dinámico es inferior a los valores anteriores debido a la influencia del ruido y la diafonía.

En la mayoría de los casos, la densidad de los originales opacos escaneados en busca de reflexión no supera 2,0 (que corresponde a un área con un 1 % de reflexión), mientras que un valor típico para originales impresos de alta calidad es 1,6. Las diapositivas y los negativos pueden tener áreas con una densidad superior a 2,0.

Fuente de luz

La fuente de luz utilizada en el diseño de un escáner en particular afecta en gran medida la calidad de la imagen resultante. Actualmente se utilizan cuatro tipos de fuentes de luz:

1. Lámparas de descarga de xenón. Se distinguen por un tiempo de encendido extremadamente corto, alta estabilidad de radiación, talla pequeña y larga vida útil. Pero no son muy eficientes en términos de la relación entre la cantidad de energía consumida y la intensidad del flujo luminoso, tienen un espectro no ideal (que puede causar una violación de la precisión del color) y requieren alto voltaje (alrededor de 2 kV ).
2. Lámparas fluorescentes cátodo caliente. Estas lámparas tienen la mayor eficiencia, un espectro muy uniforme (que, además, se puede controlar dentro de ciertos límites) y un tiempo de calentamiento corto (alrededor de 3-5 s). Los aspectos negativos incluyen características poco estables, dimensiones bastante grandes, una vida útil relativamente corta (alrededor de 1000 horas) y la necesidad de mantener la lámpara encendida constantemente durante la operación del escáner.
3. Lámparas fluorescentes de cátodo frío. Tales lámparas tienen una vida útil muy larga (de 5 a 10 mil horas), baja Temperatura de funcionamiento, incluso espectro (cabe señalar que el diseño de algunos modelos de estas lámparas está optimizado para aumentar la intensidad del flujo de luz, lo que afecta negativamente a las características espectrales). Estas ventajas tienen el costo de un tiempo de calentamiento bastante largo (de 30 s a varios minutos) y un mayor consumo de energía que las lámparas de cátodo caliente.
4. Diodos emisores de luz (LED). Se utilizan, por regla general, en escáneres CIS. Los diodos de color tienen dimensiones muy pequeñas, bajo consumo de energía y no requieren tiempo de calentamiento. En muchos casos se utilizan LED de tres colores, que cambian el color de la luz emitida a alta frecuencia. Sin embargo, los LED tienen una intensidad de luz bastante baja (en comparación con las lámparas), lo que reduce la velocidad de escaneo y aumenta el ruido de la imagen. Un espectro de emisión muy desigual y limitado conlleva inevitablemente un deterioro en la reproducción del color.

Ruido

Como se mencionó anteriormente, un escáner de 24 bits es teóricamente capaz de reproducir incluso originales bastante oscuros. Sin embargo, en la práctica, esto se ve obstaculizado por algunos factores debido a la tecnología de imagen utilizada y, en primer lugar, regular Y ruido aleatorio. Echemos un vistazo más de cerca a estos ruidos.

Fragmentos ampliados del original (derecha) y su imagen escaneada (izquierda). El ruido aleatorio se nota en el fragmento izquierdo.

Fragmentos ampliados del original (derecha) y su imagen escaneada (izquierda). El fragmento de la izquierda muestra manifestaciones de ruido regular en forma de franjas verticales.

El ruido aleatorio aparece como "nieve", granularidad o puntos extraños ubicados aleatoriamente en la imagen y se produce como resultado de la inestabilidad dispositivos semiconductores(con cambios de temperatura y con el tiempo) y como resultado de las distorsiones introducidas por los componentes electrónicos. Dicho ruido es más notable en las áreas oscuras de la imagen, ya que con un nivel de ruido absoluto igual, la relación señal-ruido en ellas será mucho menor que en las áreas brillantes. Para minimizar el ruido aleatorio, se realiza un procedimiento de calibración antes del escaneo, durante el cual se miden los valores de umbral y la compensación de voltaje base para cada elemento fotosensible.

El ruido regular ocurre debido a la diafonía (inducida por elementos fotosensibles adyacentes), cambios a corto plazo en el voltaje base en el CCD, exposición a campos eléctricos de alta frecuencia, cambios en el brillo de la fuente de luz, etc. El ruido regular, a diferencia del ruido aleatorio, es muy perceptible, ya que aparece como rayas horizontales, verticales o diagonales.

El escáner, como se indicó anteriormente, tiene una resolución determinada por su caracteristicas de diseño. Puede ser hardware (óptico) o interpolación (reconstruido medios de computación). La resolución es la característica máxima determinada por las características técnicas del escáner. Sin embargo, al escanear una imagen, puede elegir arbitrariamente a qué resolución se debe hacer en este caso particular. La resolución de escaneo establecida puede ser inferior o igual a la resolución del hardware (óptico) del escáner, pero también puede excederla. En este último caso, solo podemos hablar de resolución de interpolación. Cuando se establece la resolución de escaneo de interpolación, se involucran transformaciones de software además del propio hardware. Esto último puede ser bueno o malo: todo depende del algoritmo de conversión y de la imagen original.

La calidad de la imagen resultante, la cantidad de memoria que ocupa y la velocidad de escaneado dependen de la elección de la resolución de escaneado. La calidad de la imagen es, ante todo, su claridad, la suavidad de las transiciones de color. En otras palabras, un buen resultado de escaneo no debería verse notablemente peor que el original.

Cuanto menor sea la resolución, menor será el volumen y el tiempo dedicado al escaneo, y viceversa. Sin embargo, con la calidad del resultado, la situación se complica más. Esto sugiere una analogía con la elección de una red de pesca. Qué red elegir, con celdas pequeñas o grandes, depende del tamaño del pez que desee capturar. Un escáner es un dispositivo que extrae la información contenida en una imagen. No puede obtener más información de la que había en el original, pero su descripción puede resultar redundante. Descripciones redundantes informacion grafica suelen expresarse en volúmenes excesivamente grandes de los correspondientes ficheros. Idealmente, queremos configurar el escáner para extraer la mayor cantidad posible de información gráfica del original, o al menos no menos de la necesaria.

La capacidad de elegir la resolución de escaneo adecuada viene con la experiencia. Sin embargo, los experimentos se pueden simplificar para que la experiencia sea más rápida. Para simplificar, las imágenes se pueden dividir en dos tipos principales: fotografías y dibujos. Las imágenes como las fotografías (fotografías, pinturas, etc.) se caracterizan por una gran cantidad de matices y la suavidad de sus transiciones, mientras que los dibujos (carteles, dibujos, grabados, etc.) se caracterizan por un número relativamente pequeño de matices, la presencia de contornos y mayor contraste. Por lo tanto, no solo las fotografías pertenecen a la clase de fotografías, sino que no solo las imágenes creadas con lápiz, pincel o bolígrafo pertenecen a la clase de gráficos dibujados a mano. A veces hay imágenes que son difíciles de atribuir con certeza a un tipo u otro. En este caso, prueba esto y aquello. A continuación, tome algunas fotografías de cada tipo y escanéelas a diferentes resoluciones. Comience con un valor mínimo de 72 ppp, aumentándolo en incrementos hasta la resolución óptica del escáner. Durante el experimento, es necesario fijar dos valores de resolución:

• a partir del cual la calidad de la imagen se vuelve aceptable;
• a partir del cual la calidad de la imagen prácticamente no cambia.

Al promediar los datos obtenidos para cada tipo de imagen, obtendrá el valor de resolución que debe establecerse la primera vez que intente escanear. Al escanear, la situación es casi la misma que cuando usa una cámara profesional, cuando necesita configurar manualmente la velocidad de obturación, la apertura y el longitud focal(nitidez). Un fotógrafo experimentado evalúa rápidamente el sujeto y establece los parámetros deseados de su cámara. Sin embargo, un profesional tomará varias fotos del mismo sujeto con configuraciones de cámara ligeramente diferentes. Del mismo modo, el escaneo a menudo requiere múltiples intentos.

Al configurar la resolución de escaneo, también debe considerar si la imagen se ampliará cuando se muestre en la pantalla de un monitor o cuando se imprima. Con un aumento de tamaño (es decir, con estiramiento), la calidad de la imagen, en términos generales, puede deteriorarse. En este caso, se crea una imagen con un cierto margen de resolución. Entonces, si se supone que debe aumentar la imagen dos veces, entonces la resolución debe ser el doble de la que era suficiente para las dimensiones originales. Por otro lado, si tiene la intención de mostrar una imagen reducida en un monitor o imprimir, entonces quizás la resolución deba reducirse en consecuencia. Las imágenes pequeñas deben tener una resolución pequeña. Esta situación a menudo surge en el diseño web, donde la misma imagen se presenta a menudo en dos versiones: pequeña (miniatura, miniatura) - baja resolución y grande - alta resolución.

Si su computadora tiene una memoria lo suficientemente grande y el tiempo dedicado a escanear no es crítico para usted, entonces puede recomendar configurar la resolución igual a la resolución del hardware (óptico) del escáner. Luego, si es necesario, la resolución de la imagen resultante se puede reducir por medio de editor gráfico. En Photoshop, esto se hace usando el comando Imagen> Tamaño de imagen (Imagen> Tamaño de imagen). Sin embargo, aumentar la resolución con un editor de gráficos no mejora la calidad de la imagen. Downsample elimina píxeles de una imagen y, por lo tanto, reduce la cantidad de información gráfica. Cuando se aumenta la resolución, el editor de gráficos agrega píxeles, utilizando algún algoritmo de interpolación (teniendo en cuenta los valores de los píxeles vecinos) para calcular sus valores.

Arroz. 123. La ventana para configurar el tamaño y la resolución de la imagen en Photoshop.

En términos generales, es mejor optimizar la imagen final utilizando un potente editor de imágenes como Photoshop. Trabajar con gráficos desde el punto de vista de un diseñador (artista) por lo general tiene lugar en el espacio de un editor gráfico, y no en el espacio software escáner. Pero eso no significa que software el escáner (interfaz TWAIN) debe olvidarse para siempre. Aunque fueron creados principalmente para que el usuario pueda trabajar con el escáner, independientemente del paquete que tenga programas gráficos, a veces se pueden aplicar con eficacia incluso antes de que Photoshop haya mostrado todo su poder.

La siguiente tabla muestra el costo de memoria de escanear una imagen de 4x4 pulgadas (11x11 cm) como ejemplo. varios modos y en varias resoluciones.

Tipo de imagen	Volumen de imagen en varias resoluciones
	100 ppp	150 ppp	300 ppp	600 ppp
color	469KB	1 MB	4,12 MB	16,5 MB
Gris	156 KB	352 KB	1,37 MB	5,5 MB
Linea de arte	19,5 KB	44 KB	175 KB	703KB

Como conclusión de la conversación sobre la resolución de escaneado, recordemos las circunstancias que deben tenerse en cuenta adicionalmente al elegir una resolución. Primero, si la imagen escaneada está destinada a imprimirse con una impresora láser o de inyección de tinta, entonces la resolución que establezca puede ser 3 o 4 veces menor que la resolución de la impresora. Esto es cierto principalmente para imágenes en color o en escala de grises (escala de grises). Para imágenes Artline o Halftone, la resolución de escaneado debe elegirse lo más igual posible a la resolución de la impresora. Por ejemplo, si usted tiene un normal impresora de chorro con una resolución de 300 ppi, pues. intente escanear la imagen a 75 ppp primero. Si el resultado no es satisfactorio, duplique la resolución de escaneo. En segundo lugar, a menudo es necesario cambiar la resolución cuando se escanean imágenes de impresiones de alta calidad. La razón de esto es el llamado muaré, el efecto de la interacción de varias estructuras periódicas (en este caso, estructuras de escaneo discretas y una trama impresa). A menudo, este efecto secundario óptico se elimina eligiendo una resolución de escaneo más alta. La supresión de muaré se discutirá con más detalle a continuación. En tercer lugar, al elegir los valores iniciales y, si es necesario, posteriores de la resolución de escaneo, uno debe esforzarse por asegurarse de que la resolución seleccionada sea un múltiplo de la resolución óptica del escáner, dividido por una potencia entera de dos:

Establecer resolución = Resolución óptica: 2 i , donde i = 0, 1.2, 3,...

Por ejemplo, si la resolución óptica del escáner es de 600 ppp, entonces la resolución de escaneo que se debe configurar debe ser lo más cercana posible a 600, 300, 150, 75 ppp. Esta elección contribuye a lograr la mayor claridad del resultado del escaneo.

Debido a que la visibilidad (para el escáner) de los colores y tonos en el papel está determinada por el color de la luz, el color blanco de la lámpara parece neutral y genérico (permitiéndole ver puntos de cualquier color). Sin embargo, las lámparas blancas pierden rápidamente su brillo y los escáneres diseñados para un escaneo intensivo continuo utilizan lámparas de fósforo verde. El escáner tiende a suprimir los verdes y azules claros de la página. Este efecto a veces incluso se usa en el procesamiento de formularios (los formularios reconocibles se imprimen en formularios de color azul claro o verde). Pero históricamente, muchos papeles en las industrias de seguros y salud se hacían en papel rosa o rojo, por lo que las lámparas rojas se usaban mucho para suprimir el fondo correspondiente. Actualmente, todos los fabricantes de escáneres de producción permiten pedir un dispositivo con una lámpara del color requerido, o pedir una (varias) lámparas de color (o filtros) adicionales para mejorar el escaneo en circunstancias específicas.

Principales parámetros técnicos de los escáneres.

Resolución

La resolución, o resolución, es uno de los parámetros más importantes que caracterizan las capacidades de un escáner. La unidad más común para medir la resolución de los escáneres es número de píxeles por pulgada(píxeles por pulgada, abreviado ppp). ppi no debe confundirse con la abreviatura más común ppp(puntos por pulgada, puntos por pulgada). La última unidad se utiliza para medir la resolución de las impresoras de trama y tiene un significado ligeramente diferente.

Distinguir óptico Y interpolado permiso. El valor de la resolución óptica se puede calcular dividiendo el número de elementos fotosensibles en la barra de escaneo por el ancho de la placa. Es fácil calcular que la cantidad de elementos fotosensibles en un escáner con una resolución óptica de 600 ppi y formato de tableta Legal (es decir, un ancho de 8,5 pulgadas o 216 mm) debe ser al menos 5100, y con una resolución de 1200 ppp - 11.000! Hablando de un escáner como un dispositivo digital abstracto, es importante entender que la resolución óptica es frecuencia de muestreo, solo que en este caso, la cuenta regresiva no es en el tiempo, sino en la distancia.

EN pestaña. 1 se dan los valores de resolución requeridos para las tareas más comunes. Como puede ver, al escanear con luz reflejada, 300 ppp es más que suficiente en la mayoría de los casos, y se requieren valores más altos principalmente para originales transparentes, en particular, transparencias y negativos de 35 mm.

Muchos fabricantes, en un esfuerzo por atraer compradores, indican en la documentación y en las cajas de sus productos el valor de la resolución óptica de 600x1200 ppi (o 1200x2400, respectivamente). Sin embargo, el doble del número para el eje vertical no significa nada más que escanear con la mitad del paso vertical y más interpolación de software, por lo que en este caso la resolución óptica de estos modelos permanece igual al primer dígito.

La resolución interpolada es un aumento en la cantidad de píxeles en una imagen escaneada a través del procesamiento de software. El valor de la resolución interpolada puede ser muchas veces mayor que el valor de la resolución óptica, sin embargo, debe recordarse que la cantidad de información obtenida del original será la misma que al escanear a resolución óptica. En otras palabras, no será posible aumentar el detalle de la imagen al escanear a una resolución superior a la óptica.