Что такое оптическое разрешение. Сканеры

22.03.2019

Конечно же, при покупке сканера вам придется обратить внимание на основные характеристики, указанные в руководстве пользователя и паспорте на приобретаемое устройство.

Оптическое разрешение

Именно этот параметр является решающим при покупке сканера. Обращайте основное внимание на величину оптического разрешения. При величине оптического разрешения, скажем 8000 ppi, можно получить информацию только о структуре зерна, а вовсе не лучшую детализацию изображения. Для негативов этот порог еще меньше - около 1200 ppi. Сканирование качественных цветных фотографий с разрешением более 600 ppi также не представляется целесообразным.

Следует различать разрешение оптическое и интерполяционное (программное). Величина интерполяционного разрешения может многократно превышать величину оптического. При интерполяции число пикселей повышается за счет программной обработки алгоритма в программе сканирования. Несмотря на всю интеллектуальность алгоритма интерполяции, повысить детальность изображения при сканировании с разрешением, превышающим оптическое, невозможно. В последнее время в маркетинговых целях многие производители указывают величину оптического разрешения по вертикали вдвое большую, чем по горизонтали. Однако завышенная величина говорит только об улучшенной механике устройства. У сканера «600?1200» реальное оптическое разрешение составляет только 600 точек, а все, что выше, - это интерполяция.

В цифровых изображениях для дальнейшего использования в Интернет достаточно разрешения 72 ppi (стандартное разрешение монитора). Для использования в полиграфии достаточно разрешения 300 ppi. To есть при сканировании с разрешением 600 ppi изображение для печати можно увеличить в 2 раза, а для Web - в 8 раз.

Разреше́ние - способность оптического прибора воспроизводить изображение близко расположенных объектов.

Угловое разрешение

Угловое разрешение - минимальный угол между объектами, который может различить оптическая система .

Способность оптической системы различать точки изображаемой поверхности например:

Угловое разрешение: 1′ (одна угловая минута, около 0,02°) соответствует площадке размером 29 см, различимой с расстояния в 1 км или одной печатной точке текста на расстоянии 1 м.

Линейное разрешение

Линейное разрешение - минимальное расстояние между различимыми объектами в микроскопии .

Общие сведения

Разрешение оптических приборов принципиально ограничено дифракцией на объективе : видимые точки являются ничем иным, как дифракционными пятнами. Две соседние точки разрешаются, если минимум интенсивности между ними достаточно мал, чтобы его разглядеть. Для снятия зависимости от субъективности восприятия был введен эмпирический критерий разрешения Рэлея , который определяет минимальное угловое расстояние между точками

sin ⁡ θ = 1.22 λ D {\displaystyle \sin \theta =1.22{\frac {\lambda }{D}}}

где θ - угловое разрешение (минимальное угловое расстояние), λ - длина волны, D - диаметр входного зрачка оптической системы (часто он совпадает с диаметром объектива). Учитывая чрезвычайную малость угла θ , в оптической литературе вместо синуса угла обычно пишут сам угол.

Коэффициент подобран так, чтобы интенсивность в минимуме между пятнами была равна примерно 0,75-0,8 от интенсивности в их максимумах - считается, что этого достаточно для различения невооруженным глазом.

Зависимость разрешения при фотографировании от свойств оптической системы

При фотографировании с целью получения отпечатка или изображения на мониторе , суммарная разрешающая способность определяется разрешением каждого этапа воспроизведения объекта.

Способы определения разрешающей способности в фотографии

Определение разрешающей способности производится путём фотографирования специального тестового объекта (миры). Для определения разрешающей способности каждого из элементов, принимающих участие в техническом процессе получения изображения, измерения проводят в условиях, когда погрешности от остальных этапов пренебрежимо малы.

Разрешающая сила объектива

Разрешающая способность первичного материального носителя

Фотографическая эмульсия

Важно, что современная иностранная трактовка линий миры считает пару черная и белая полоса - за 2 линии, - в отличие от отечественных теории и практики, где каждая линия всегда считается разделенной промежутками контрастного фона толщиной, равной толщине линии.

Некоторые фирмы - производители цифровых фотоаппаратов в рекламных целях пытаются повернуть матрицу под углом в 45°, достигая определённого формального повышения разрешения при фотографировании простейших горизонтально-вертикальных мир. Но если использовать профессиональную миру , или хотя бы повернуть простую миру под тем же углом, становится очевидным, что повышение разрешения - фиктивное.

Получение конечного изображения

Разрешающая способность современных принтеров измеряется в точках на миллиметр (dpmm) или на дюйм (dpi).

Струйные принтеры

Качество печати струйных принтеров характеризуется:

  • Разрешением принтера (единица измерения DPI)
  • Цветовым разрешением системы принтер-краска-цветовые профиля ICC (цветовые поля печати). Цветовые поля печати в большей степени ограничиваются свойствами используемой краски. В случае необходимости принтер можно перевести практически на любую краску, которая подходит к типу используемых в принтере печатных головок, при этом может понадобиться перенастройка цветовых профилей.
  • Разрешением отпечатанного изображения. Обычно очень сильно отличается от разрешения принтера, так как принтеры используют ограниченное количество красок, максимум 4…8 и для получения полутонов применяется мозаичное цветосмешение, то есть один элемент изображения (аналог пикселя) состоит из множества элементов печатаемых принтером (точки - капли чернил)
  • Качеством самого процесса печати (точность перемещения материала, точность позиционирования каретки и т. п.)

Для измерения разрешающей способности струйных принтеров, в быту, принята единственная единица измерения - DPI, соответствующая количеству точек-физических капель краски на дюйм отпечатанного изображения. В действительности реальное разрешение струйного принтера (видимое качество печати) зависит от гораздо большего числа факторов:

    • Управляющая программа принтера в большинстве случаев может работать в режимах, обеспечивающих очень медленное перемещение печатающей головки и как следствие, при фиксированной частоте спрыска краски дюзами печатающей головки, получается очень высокое «математическое» разрешение отпечатанного изображения (иногда до 1440 × 1440 DPI и выше). Однако следует помнить что реальное изображение состоит не из «математических» точек (бесконечно малого диаметра), а из реальных капель краски. При непомерно высоком разрешении, более 360…600 (приблизительно) количество краски, наносимой на материал, становится чрезмерным (даже если принтер оборудован головами, создающими очень мелкую каплю). В итоге, для получения изображения заданной цветности, заливку приходится ограничивать (то есть возвращать количество капель краски в разумные пределы). Для этого используются как заранее сделанные настройки, вшиваемые в цветовые профиля ICC, так и принудительное уменьшение процента заливки.
    • При печати реального изображения дюзы постепенно блокируются внутренними факторами (попадание пузырьков воздуха вместе с краской, поступающей в дюзы печатающей головки) и внешними факторами (прилипание пыли и скопление капель краски на поверхности печатающей головки). В результате постепенного блокирования дюз появляются не пропечатанные полосы на изображении, принтер начинает «полосить». Скорость блокирования дюз зависти от типа печатающей головки и конструкции каретки. Проблема забитых дюз решается прочисткой печатающей головки.
    • Дюзы спрыскивают краску не идеально вниз, а имеют небольшой угловой разброс, зависящий от типа печатающей головки. Смещение капель вследствие разброса можно компенсировать уменьшением расстояния между печатающей головкой и печатаемым материалом, но при этом следует помнить, что слишком сильно опущенная голова может цеплять материал. Иногда это приводит к браку, при особо жёстких зацепах печатающая головка может быть повреждена.
    • Дюзы в печатающей головке располагаются вертикальными рядами. Один ряд - один цвет. Каретка печатает как при движении слева направо, так и справа налево. При движении в одну сторону головка последним кладёт один цвет, а при движении в другую сторон, последним кладёт другой цвет. Краска разных слоёв, попадая на материал, лишь частично смешивается, возникает флуктуация цвета, которая на разных цветах выглядит по разному. Где-то она почти не видна, где-то она сильно бросается в глаза. На многих принтерах есть возможность печати только при движении головки в одну сторону (to Left или to Right), обратный ход - холостой (это полностью устраняет эффект «матраса», но сильно снижает скорость печати). На некоторых принтерах установлен двойной набор головок, при этом головки расположены зеркально(пример: Жёлтый-Розовый-Голубой-Чёрный-Чёрный-Голубой-Розовый-Жёлтый), такое расположение головок исключает рассматриваемый эффект, но требует более сложной настройки - сведение головок одного цвета между собой.

Лазерные и светодиодные принтеры

Мониторы

Измеряется в точках на единицу длины изображения на поверхности

Оптическое разрешение. Является основной характеристикой сканера. Сканер снимает изображение не целиком, а по строчкам. По вертикали планшетного сканера движется полоска светочувствительных элементов и снимает по точкам изображение строку за строкой. Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения. Это и называется оптическим разрешением. Оно определяется количеством светочувствительных элементов (фотодатчиков), приходящихся на дюйм горизонтали сканируемого изображения. Обычно его считают по количеству точек на дюйм - dpi (dots per inch). Нормальный уровень разрешение не менее 600 dpi, увеличивать его еще дальше - значит, применять дорогую оптику, дорогие светочувствительные элементы, и увеличивать время сканирования. Для обработки слайдов необходимо более высокое разрешение 1200 dpi.

Разрешение по X. Этот параметр показывает количество пикселей у фоточувствительной линейки, из которых формируется изображение. Разрешение является одной из основных характеристик сканера. Большинство моделей имеет оптическое разрешение сканера 600 или 1200 dpi (точек на дюйм). Его достаточно для получения качественной копии. Для профессиональной работы с изображением необходимо более высокое разрешение.

Разрешение по Y. Этот параметр определяется величиной хода шагового двигателя и точностью работы механики. Механическое разрешение сканера значительно выше оптического разрешения фотолинейки. Именно оптическое разрешение линейки фотоэлементов будет определять общее качество отсканированного изображения.

Скорость сканирования. Скорость сканирования зависит от разрешения при сканировании и от размера оригинала. Обычно производители указывают этот параметр для формата А4. Скорость сканирования может измеряться количеством страниц в минуту или временем, необходимым для сканирования одной страницы. Иногда измеряется в количестве сканируемых линий в секунду.

Глубина цвета. Как правило, производители указывают два значения для глубины цвета - внутреннюю глубину и внешнюю. Внутренняя глубина - это разрядность АЦП (аналого-цифрового преобразователя) сканера, она указывает на то, сколько цветов сканер способен различить в принципе. Внешняя глубина - это количество цветов, которое сканер может передать компьютеру. Большинство моделей используют для цветопередачи 24 бита (по 8 на каждый цвет). 24 бита соответствует 16 777 216 оттенков. Для стандартных задач в офисе и дома этого вполне достаточно. Но если вы собираетесь использовать сканер, для серьезной работы с графикой, попробуйте найти модель с большим числом разрядов.

Максимальная оптическая плотность. Максимальная оптическая плотность у сканера - это оптическая плотность оригинала, которую сканер отличает от «полной темноты». Чем больше это значение, тем больше чувствительность сканера и, тем выше качество сканирования темных изображений.

Тип источника света.

Ксеноновые газоразрядные лампы отличаются чрезвычайно малым временем прогрева, высокой стабильностью излучения, небольшими размерами и долгим сроком службы. С другой стороны, они требуют высокого напряжения, потребляют большой ток и имеют неидеальный спектр, что пагубно сказывается на точности цветопередачи.

Люминесцентные лампы с горячим катодом обладают очень ровным, управляемым в определенных пределах спектром и малым временем прогрева. В качестве недостатков можно назвать крупные габариты и относительно короткий срок службы.

Люминесцентные лампы с холодным катодом служат в десять раз дольше предшественниц с горячим катодом, имеют низкую рабочую температуру и ровный спектр, однако время прогрева у них велико - от 30 секунд до нескольких минут. Именно такие лампы используются в большинстве современных CCD-сканеров.

Светодиоды (LED) применяются, как правило, в CIS-сканерах, не требуют времени для прогрева и обладают небольшими габаритами и энергопотреблением. В большинстве случаев используются трехцветные светодиоды, меняющие с большой частотой спектр излучаемого света. Светодиоды имеют довольно низкую интенсивность светового потока и неравномерный, ограниченный спектр излучения, поэтому у сканеров с таким источником света страдает качество цветопередачи, увеличивается уровень шума на изображении и снижается скорость сканирования.

Тип датчика сканера. В сканерах МФУ обычно используется один из двух типов датчиков: контактный (CIS) или ПЗС (CCD). CIS представляет собой линейку фотоэлементов, которая равна ширине сканируемой поверхности. Во время сканирования она перемещается под стеклом и строка за строкой передает информацию об изображении на оригинале в виде электрического сигнала. Для освещения обычно используются светодиоды, которые расположены в непосредственной близости от фотолинейки на той же подвижной платформе. Сканеры на базе CIS имеют простую конструкцию, тонкий корпус и небольшой вес, они обычно дешевле сканеров на базе CCD. Основной недостаток CIS состоит в малой глубине резкости.

Сканер - это устройство, позволяющее вводить в компьютер в графическом виде текст, рисунки, слайды, фотографии, графики, статьи, рукописи и др. Все скеры можно разделить на несколько классов: ручные (протяженные), настольные или планшетные, сканеры для прозрачных материалов. Главные различия между устройствами - стоимость, качество изображения и метод использования.

Сканеры относятся к SAD-системам (Source Attenuator Detector - детектор иочника затухания, или средство определения изменений). Когда свет в сканере будет отражаться от документа или проходить через него, амплитуда сигнала света немного ослабеет, что зарегистрируют датчики сканера, которые измеряют разницу между световыми значениями. Есть различные виды датчиков. В большинстве скеров используются CCD-датчики (Charged-coupled devices) - устройства с заровой связью или приборы с зарядовой связью (ПЗС), преобразующие свет в пиелы. Каждый сканер имеет линейный массив, состоящий из нескольких тысяч CCD-устройств, расположенных в ряд вдоль сканирующего механизма. В некотых сканерах применяются датчики на комплементарных металлооксидных полроводниках, CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), которые вначале появились в цифровых камерах. Устройства CMOS отличаются от CCD-датчиков тем, что они существуют в виде отдельного блока. CCD- и CMOS-устройства во вря сканирования сравнивают величину электрического заряда до и после его отражия от сканируемого оригинала. Разница преобразуется в оттенок и определяет цвет пикселов.

Скорость сканирования - одна из характеристик сканера.

Отсчет времени сканирования начинается с нажатия кнопки Scan и заканчивтся моментом, когда изображение доступно для редактирования в Adobe Photoshop. Если сканирование производится с включенным режимом автокалиовки, выполняемым перед каждым сканированием, то время сканирования увеливается на 6-8 с.

Исследования показывают, что время сканирования с разрешениями 1200 и 2400 dpi оказалось одинаковым, что говорит о том, что разрешение по вертикали, корое многие производители в последнее время в рекламных целях заявляют вдвое большим, чем по горизонтали, - скорее всего, просто интерполяционное разрешие, а цифра 2400 свидетельствует лишь об улучшенной механике сканера.

Современные сканеры имеют довольно большой буфер памяти : при сканирании картинок размером 50 Мбайт в процессе парковки линейки (движение скирующих устройств в исходное положение) сканер продолжает обсчитывать и передавать изображение.

Динамический диапазон - один из важнейших параметров сканера. Динамичкий диапазон вычисляется по формуле: D = Dmax – Dmin, где D - разница между максимальной и минимальной оптическими плотностями, различаемыми сканером. Обычно минимальная оптическая плотность Dmin, воспринимаемая сканером, ставляет 0,07-0,08 D.

Оптическая плотность равна отрицательному десятичному логарифму коэициента отражения (пропускания). Если оптическая плотность равна 1, 2, 3 и т. д., то отражается (или проходит) соответственно одна десятая, сотая или тысячная часть падающего света. На прозрачных изобразительных материалах (слайдах) и фотормах оптическая плотность может достигать 4,0.

Оптическое разрешение сканера

Основная характеристика сканера - оптическое разрешение . Оно измеряется в ppi - пикселах на дюйм (pixels per inch), часто, однако, пишут dpi - точки на дюйм. Понятие "точка" означает элемент, не имеющий конкретной формы и слащий для измерения разрешения печатающих устройств. Сканеры и растровые графические файлы оперируют пикселами, имеющими всегда форму квадрата.

Оптическое разрешение указывает, сколько пикселов сканер может считать в квадратном дюйме. Оно записывается так: 300´300, 300´600, 600´1200 и т. п. Первое число говорит о количестве считывающих информацию датчиков, именно на него стоит обращать внимание. Часто производители и продавцы любят указывать в кестве разрешения что-нибудь вроде 4000, 4500 dpi. Это интерполированное раешение является свойством не сканера, а программы, его поддерживающей. Качтво изображений, полученных таким образом, зависит не только от сканера, но и от качества функций интерполяции, реализованных в программе.

Разумеется, сканирование максимального диапазона оптических плотностей совсем не обязательно, а иногда и не желательно - при нормальном, а не тестовом сканировании.

Еще одна единица измерения оптического разрешения - spi (samples per inch) - количество выборок, сделанных сканером в одном дюйме. В этом случае разрешение показывает, сколько раз сканер просматривает изображение при скировании. Если в линейном массиве планшетного сканера на каждом дюйме в ряд расположены 600 крошечных датчиков, то оптическое разрешение сканера равно 600 spi.

Оптическое разрешение в dpi, как правило, указывают производители сканеров, хотя логичнее указывать в spi.

Здравствуйте, дорогие читатели блога о . Сегодня мы поговорим о таком важном параметре сканирования, как разрешение . Разрешение определяет количество деталей, записываемое . Оно измеряется в точках на дюйм (dots per inch, dpi). Чем больше значение dpi, тем выше разрешение.

Качество изображения повышается вместе с повышением разрешения, но лишь до определенного момента, после которого дальнейшее увеличение разрешения ведет лишь к тому, что файл становится слишком большого размера для того, чтобы им можно было управлять. К тому же, изображения с большим разрешением дольше печатаются. В большинстве случаев разрешения 300 dpi для сканов более чем достаточно.

Говоря о разрешении сканера , не следует забывать о разнице между оптическим разрешением и интерполяции. Оптическое разрешение является «родным» для сканера и зависит от оптики, которая используется в конструкции аппарата. Интерполированное разрешение – это разрешение, увеличенное с помощью специальных программ. И хотя интерполяция может быть полезной в некоторых случаях (например, при сканировании графических рисунков или когда требуется увеличить изображение маленького размера), качество и четкость картинки, полученной таким способом, ниже, чем при использовании только оптического разрешения.

Как выбрать оптимальные настройки разрешения?

Сканирование при высоком разрешении требует больше времени, памяти и дискового пространства. Задавая настройки разрешения, принимайте во внимание тип изображения и метод печати, который вы собираетесь применить в дальнейшем, либо устройство вывода.

Самый простой способ определить необходимое разрешение – это выяснить количество линий на дюйм (значение lpi) устройства вывода изображения и для большей верности умножить это число на два.

Пример: Чтобы «подогнать» отсканированное изображение под стандартный печатающий пресс для журналов со значением lpi 133, просто умножьте 133 на 2. В результате вы получите оптимальное значение разрешение 266 dpi. Однако, если вы собираетесь увеличить изображение после сканирования, помните, что разрешение при этом снизится, поэтому, будьте аккуратнее с масштабированием.

Число lpi варьируется в зависимости от качества печати. Для газеты требуется примерно 85 lpi, для журнала – 133-150 lpi, а для цветной книги может понадобиться от 200 до 300 lpi.

Если вы выводите изображения на монитор (например, для публикации в интернете), нет необходимости с разрешением более 72 dpi, так как мониторы не способны отображать более 72 dpi. Изображение большего разрешения не станет лучше или четче; оно лишь приведет к увеличению размера файла, за счет чего его сложнее будет обрабатывать.

Помните, что чем выше разрешение, тем больше размер файла. Например, цветное фото формата 8.5 на 11 дюймов с разрешением 72 dpi будет «весить» примерно 1.6 мегабайт. Увеличесние разрешения до 150 dpi приведет к увеличению файла до 6.3 мегабайт (примерно в четыре раза)! А при 300 dpi этот же файл будет «весить» уже 26.2 мегабайт.

Таким образом, нужно всегда стараться выбирать самое низкое разрешение из возможных, чтобы сохранить качество изображения и в то же время, получить не слишком большой для удобного использования файл.

Когда нужно высокое разрешение?

Высокое разрешение важно в том случае, если пропускаете изображение через высокотехнологичную систему управления цветом, которая сохраняет при печати все данные, полученные в процессе сканирования. В этом случае высокое разрешение позволит сделать конечное изображение более четким и резким.

Когда использовать интерполированное изображение?

Функция интерполяции полезна для сканирования графических и карандашных рисунков, а также для увеличения изображений маленького размера. Также к этой категории относится любая черно-белая или одноцветная графика, чернильные или карандашные наброски, эскизы или механические светокопии.

Для графики: установите разрешение равное разрешению печатающего устройства. Например, если вы собираетесь распечатывать изображение на устройстве с разрешением 1200 dpi, установите на сканере значение 1200 dpi для получения оптимальных результатов. Это обеспечит большую плавность линий и устранит неровности и расплывчатость.

Для увеличения маленьких оригиналов: Предположим, что вы сканируете 1- или 2-дюймовую фотографию с разрешением 300 dpi, и максимальное оптическое разрешение сканера тоже составляет 300 dpi. Чтобы увеличить изображение в два раза по сравнению с оригиналом без потери деталей, интерполируйте изображение до 600 dpi. Таким образом, изображение сохранит резкость и четкость, а его размер увеличится вдвое.