WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

ным считывающим элементом любого сканера являются фо- За счет своей конструкции ФЭУ способен регистриротоприёмники. Сегодня наиболее часто используются фото- вать очень слабые световые сигналы (вплоть до единичных приёмники двух видов: фотоэлектронные умножители ФЭУ и фотонов) и, следовательно, имеет весьма широкий динамичеприборы с зарядовой связью ПЗС или CCD Charge Coupled ский диапазон (определяемый соотношением максимального Device. и минимального сигналов). Спектральный диапазон ФЭУ для полиграфических целей подходит идеально, так как перекрывает видимый спектр. Однако сегодня ФЭУ используются в качестве светочувствительных приборов только в барабанных сканерах. Дело в том, что к стабильности работы ФЭУ предъявляются жесткие требования и по источнику питающего напряжения, и по другим электрическим параметрам, поэтому сегодня самыми распространенными фотоприемниками в большинстве сканеров являются ПЗС.

Прибор с зарядовой связью (ПЗС) -это твердотельный электронный прибор, выполненный по технологии МОП (металл-оксид - полупроводник), состоящий из множества крошечных светочувствительных элементов, которые формируют заряд, пропорциональный интенсивности падающего на них света.

Для создания прибора с зарядовой связью на поверхность полупроводникового кристалла (как правило, кремния) Рис. 2.1. Обработка сканированного изображения наносят прозрачную оксидную плёнку, служащую диэлектриком в микроскопических конденсаторах, обкладками которых одновременно выводить не одну строчку изображения, а цеявляются поверхность самого кристалла и нанесенные на ди- лый блок (кадр).

электрик металлизированные электроды. Толщина электродов В последние годы сканеры с технологией ПЗС пополсоставляет доли микрона (0,1-0,6 мкм). К электродам в опре- нились еще одной разновидностью - КДИ модификация скаделенной последовательности подается низкое напряжение нера. КДИ - это контактный датчик изображения (CIS, Contact (5-10 В), под электродами образуются так называемые потен- Image Sensor). Принципиального различия (с точки зрения циальные ямы (скопления электронов). Свободные электроны МОП технологии) между КДИ и ПЗС матрицами нет. КДИ появляются в результате внутреннего фотоэффекта под воз- сканеры отличаются от ПЗС сканеров тем, что в них матрица действием света. Чем выше интенсивность светового потока, растянута на всю ширину рабочей области, поэтому полнопадающего на чувствительную площадку данного электрода, стью отсутствует оптическая система. Второе отличие заклютем больше электронов скапливается под ним, образуя заря- чается в том, что в КДИ модификациях сканеров источник осдовый пакет. В ПЗС линейке зарядовые пакеты передаются вещения заменяется светодиодами. При этом для цветного из одной потенциальной ямы в другую, добираясь, таким об- сканирования возникает необходимость в трех светодиодах разом, до последней ячейки, с которой поступают на предуси- на пиксел. Зеркала и объектив в КДИ сканерах не использулитель. ются. КДИ сканеры имеют меньшие габариты, меньшую поВ одной ПЗС линейке может быть от нескольких сотен требляемую мощность и меньшую стоимость, что достигается до нескольких тысяч фоточувствительных ячеек. От размера за счет отсутствия объектива, зеркал, призмы, применения элементарной ячейки ПЗС зависит не только разрешающая светодиодов вместо лампы с холодным катодом, так как при способность сканера, но и максимальная величина удержи- нагретой лампе появились бы искажения (шумы) при сканиваемого заряда, а следовательно, и динамический диапазон. В ровании.

сканере отдельные ПЗС монтируются в фотопринимающие матрицы (ПЗС матрицы или КДИ матрицы), которые могут быть выполнены как в виде ПЗС линеек, так и в виде прямоугольной матрицы. В цветных сканерах при линейном способе считывания информации микродатчики ПЗС размещаются на кристалле в одну линейку (для трёхпроходного сканирования - по одному на каждый исходный цвет) или в три линейки (для однопроходного сканирования). ПЗС линейка позволяет производить сканирование всей ширины исходного изображения и фиксировать его построчно. Данный способ формирования изображения (рис. 2.2) обычно используется в план- шетных, роликовых и проекционных сканерах. В слайдовых сканерах, цифровых фото- и видеокамерах ПЗС датчики обычно имеют форму прямоугольной матрицы, что позволяет Рис. 2.2. Оптическая схема сканера на ПЗС За счёт отсутствия оптики и лампы КДИ сканеры менее сканера в первую очередь зависит от числа светочувствителькапризны в эксплуатации и могут работать в экстремальных ных сенсоров на линейке ПЗС:

условиях. Однако, если сравнивать основные характеристики, N ПЗС = 2,54, (2.1) результат оказывается явно в пользу ПЗС технологий, поэто- R опт b му профессиональные модели сканеров всегда основаны на где - количество сенсоров ПЗС на линейке сканиN пзс технологии ПЗС с использованием различного класса оптики.

рующего элемента;

В КДИ сканерах ввиду отсутствия оптики качество сканироb- ширина сканера, см.

вания абсолютно равномерно. У ПЗС сканеров качество скаДля формата А4 это 21 см.

нирования может существенно отличаться в центре рабочей 2,54- отношение дюйма к см.

области и по краям вследствие недостатков фокусировки опВместе с тем отражённые лучи попадают на линейку тической системы (этот эффект неизбежен для любых прибочерез объектив. Таким образом, оптическое разрешение нахоров, в которых используется объектив). И тем не менее техдится в прямой зависимости от светотехнических характеринические параметры ПЗС сканеров существенно выше.



стик применяемой оптики. Оно может быть ухудшено за счёт Качество сканирования определяется следующими хавысокого уровня шумов в АЦП.

рактеристиками устройства:

Аппаратное разрешение Разрешающая способность сканера Аппаратное разрешение сканера, или вертикальное Разрешающая способность (разрешение) сканироваразрешение (по оси Y). Каретка со считывающей головкой ния - это совокупность параметров, характеризующих минисканирования перемещается в планшете вдоль оригинала. Тамальный размер деталей изображения, который сканер в сокое перемещение реализуется посредством шагового двигатестоянии считать. Разрешение сканера, в свою очередь, состоля, работа которого основана на повороте ротора на опредеит из трех параметров: оптическое разрешение, аппаратное и лённый угол при воздействии импульсов синхронизации. Коинтерполяционное. Разрешение определяет, сколько пикселов личество остановок шагового двигателя в пределах одного изображения может вводить сканер на единицу площади оридюйма определяет аппаратное разрешение сканера. Оно опрегинала. Измеряется в пикселах на дюйм ppi (pixels per inch).

деляется точностью механики сканера и задаётся минимальС увеличением разрешения возрастает чёткость получаемого ными перемещениями оптической системы. Аппаратное разизображения.

решение может вдвое превышать оптическое.

Оптическое разрешение Интерполяционное разрешение Оптическое разрешение или горизонтальное разрешеФактическое разрешение для офисного планшетного ние (по оси X). Описывает объём реальной информации, косканера на ПЗС составляет максимум 1200 ppi. Тем не менее, торый может ввести оптическая система сканера. Факторы, в руководстве пользователя пишут о 4800 или даже 9600 ppi.

определяющие оптическое разрешение, зависят от характериВсе эти чрезмерно высокие значения базируются на методе, стик и типа светочувствительных оптико-электронных преобназываемом интерполяцией. Это увеличенное с помощью маразователей. Оптическое разрешение (ppi) планшетного R опт тематических методов разрешение. Этот параметр чисто программный и к оптическому разрешению никакого отношения же 24 бита.

не имеет. Просто программа, входящая в комплект поставки Рассмотрим основные факторы, влияющие на глубину сканера, доводит изображение до более высокого разрешения цвета.

путем недостающих точек, присваивая им усредненные зна- 1.Сенсоры ПЗС чувствительны к фоновому электричечения цвета соседних, реально считанных пикселов. Несмотря скому шуму, искажающему достоверность информации о цвена то, что алгоритмы интерполяции не добавляют деталей в тах. В связи с этим приходится повышать соотношение «сигизображение, во многих случаях применение интерполяции нал/шум».

позволяет несколько улучшить изображение: сглаживаются 2. Между разрешением сканера и светочувствительнограницы растровых объектов и четче прорабатываются мел- стью ПЗС существует противоречие. Для получения более выкие детали. сокого оптического разрешения ячейки ПЗС должны быть как Глубина цвета можно, меньших размеров. Однако чем меньше их размеры, Глубина цвета, или разрядность битового представле- тем уже диапазон градаций яркости, который может разлиния - означает, сколько бит используется сканером для пред- чить каждый из них.

ставления цвета одной точки изображения, выражается в ин- 3. Восприятие элементов ПЗС перекрёстных помех.

формационных единицах - два в степени максимального чис- Перекрёстная помеха появляется в том случае, если свет нала цветов или градаций серого, которые может считывать сыщает не только свои, но и соседние сенсоры плотно упакосканер для каждого вводимого пиксела. Различают разряд- ванных линеек ПЗС считывающей головки, искажая чистоту ность внешнюю и внутреннюю. Внутренняя разрядность - это сигналов. В результате в приграничных пикселах оцифрованколичество бит информации о цвете для внутренних операций ного изображения возникает взаимное цветовое искажение.

сканера до прохождения сигнала через АЦП и преобразова- 4. Существенные помехи в достоверность информации ния в цифровой код. Внешняя разрядность определяет бит- вносит также АЦП. Неточность оцифровки данных АЦП приность цвета после прохождения сигнала через АЦП. Челове- водит к тому, что «недостоверные биты» сенсоров ПЗС не ческий глаз способен воспринимать порядка 17 млн оттенков позволяют сформировать гладкие переходы между смежными цвета или 256 градаций серого. Это соответствует 24-битному градациями яркости. Эта причина не даёт возможности реалипредставлению цвета или 8-битному для изображения в гра- зовать заявленную номинальную разрядность битового преддациях серого. Внешняя разрядность для цветных сканеров ставления. Поэтому в сканерах применяют компоненты, реаобычно составляет 24 бита (по 8 бит на составляющую каждо- лизующие высокое значение глубины цвета,- 10, 12, 14 или разрядов на цветовой канал. При этом «недостоверные биты» го цвета, R 28 хG 28 хB 28 =256х256х256= 224 итого 16,77 млн могут быть сдвинуты достаточно далеко, что позволит в коцветов). Внутренняя разрядность обычно больше или равна нечном оцифрованном изображении довести число чистых внешней. У большинства сканеров она составляет 30-36 бит.

тонов на канал цвета до 256 и более.

Дополнительные биты во внутренней разрядности используются для улучшения точности цветопередачи и снижения Динамический диапазон влияния искажений на цвет, а в компьютер передаются все те Основной характеристикой любого оригинала является его оптическая плотность, определяющаяся способностью 2.1.2. Форматы файлов оригинала отражать или пропускать свет. Оптическая плот- Формат файла - это способ сохранения данных. Кажность лежит в пределах от 0, что соответствует белому цвету, дому из существующих форматов соответствует уникальный до 4, что соответствует чёрному цвету. способ представления информации или алгоритм архивации Динамический диапазон определяется как разница ме- графики. Изображения занимают намного больше места в пажду самым светлым и самым тёмным участками оригинала, мяти, чем текст. Так, иллюстрация размером 500800 точек которые сканер в состоянии обработать. С увеличением дизанимает 1,2 Мб - столько же, сколько книга из 400 страниц.





намического диапазона сканера возрастает количество вводиЭта особенность изображений определяет актуальность алгомых градаций яркости и, следовательно, плавность переходов ритмов архивации графики. Второй особенностью изобрав смежных тонах изображения. Недостаточный динамический жений является то, что человеческое зрение при анализе изодиапазон сканера может привести к искажениям цветопередабражения оперирует контурами, общим переходом цветов и чи при сканировании изображений, содержащих плавные сравнительно нечувствительно к малым изменениям в изотоновые переходы (переходы яркости), наподобие бражении. Таким образом, можно создать эффективные алгофотоснимков голубого неба, заката, или к потере деталей в ритмы архивации изображений, в которых декомпрессионное снимках светлых и темных предметов.

изображение не будет совпадать с оригиналом, однако челоТипичные значения оптической плотности оригинавек этого не заметит. Данная особенность человеческого зрелов: 0,9 для газетной печати, 1,5 – 1,9 для типографской печания позволила создать специальные алгоритмы сжатия, орити на мелованной бумаге, 2,3 для фотографий, 2,8 для негаентированные только на изображения. В отличие от текста тивных пленок, 2,7-3,0 для любительских слайдов и 3,0 – 4,изображения обладают избыточностью в 2 измерениях. То для высококачественных профессиональных диапозитивов и есть, как правило, соседние точки как по горизонтали, так и слайдов двойного формата. Разрядность обработки цвета и по вертикали в изображении близки по цвету. Кроме того, динамический диапазон находятся в прямой связи друг с друможно использовать подобие между цветовыми плоскостями, гом. Динамический диапазон возрастает с увеличением разчто даёт возможность создать ещё более эффективные алгорядности цвета.

ритмы. Таким образом, при создании алгоритма компрессии Интерфейс передачи данных графики используются особенности структуры изображения.

Интерфейс служит для подключения сканера к комСуществуют алгоритмы сжатия без потерь информации и с пьютеру и непосредственной передачи в него отсканированпотерями информации.

ного изображения. В настоящее время в качестве интерфейса В графических форматах файлов наиболее распростраиспользуют вход USB 2.0.

нёнными являются два алгоритма без потерь: RLE и LZW Процесс сканирования включает в себя два этапа. ПерАлгоритм группового кодирования или кодирования вый этап - это установка разрешающей способности и типа переменной длины (RLE - run-length encoding),– это простейвыходного изображения, а также сам процесс сканирования.

ший метод сжатия, рассчитан на изображения с большими Второй этап состоит в сохранении и редактировании полуобластями повторяющегося цвета. Основан на выделении ченного цифрового изображения.

специального кода-маркера, указывающего, сколько раз по- осуществляется за счет одинаковых цепочек байт. LZW реавторять следующий байт. Алгоритм группового кодирования лизован в форматах GIF, TIFF и PDF, он очень популярен, т.к.

выглядит следующим образом (рис. 2.3.): группа одинаковых он простой и очень эффективный. Является однопроходным, байтов заменяется двумя: байтом-повторителем и повторяе- то есть при кодировании и декодировании изображения не мым байтом. Сжатие выполняется для каждой строки пиксе- требуется предварительного анализа информации. Алгоритм лов отдельно. В байте-повторителе два старших разряда все- основан на том, что второе и последующие вхождения некогда единицы. Младшие шесть разрядов содержат число по- торой строки символов в сообщении заменяются ссылками на вторений, таким образом, максимальная длина повторяемой её первое вхождение. В процессе кодирования строится кодоцепочки - 63 байта. Если же байт уникален (не повторяется), вая книга «Словарь», содержащая кодируемые символы исто он записывается так: если два старших разряда - нули, байт точника. Кодер последовательно анализирует значения пикзаписывается без изменений; в противном случае значение селов источника, и при появлении отсутствующей в словаре байта пишется с байтом-повторителем, у которого количество серии, она помещается в следующую свободную позицию повторений равно единице. словаря. Если входящая серия пикселов уже есть в словаре, записывается лишь ссылка на соответствующую ячейку словаря.

BMP (Windows Device Independent Bitmap) Формат ВМР является оригинальным форматом Windows, он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под ее управлением. Применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в Windows. Возможно применение сжатия по принципу RLE, но делать это не рекомендуется, так как очень многие программы такие файлы не понимают. Содержит информацию о каждом пикселе, что приводит к большим размерам файлов.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.