Читаем без скачивания Журнал "Компьютерра" №748 - Компьютерра

Так что, перефразируя знаменитый перл Кена Ольсена, основателя компании DEC, который в конце 1970-х заявил, что "вряд ли кому-то захочется иметь компьютер дома", скажем с полным на то основанием: вряд ли кому-нибудь захотелось бы иметь дома такой сканер. Правда, изображения с перечисленными выше характеристиками тогда сканировали редко: сканеры были в основном черно-белыми, а их разрешение едва достигало указанных 300 dpi. Компания Mustek утверждает, что выпустила первый в мире цветной 24 битный планшетный сканер с достаточно высоким разрешением (1200 dpi) лишь в 1992 году, причем он формировал изображение в три прохода - для каждого цвета в отдельности.

Сканирующие камеры и матричные сканеры

В середине 1990-х получили распространение профессиональные цифровые камеры, использующие принцип сканирования. У них за объективом стояла линейка фотодатчиков, которая медленно (процесс занимал минуты) проходила в плоскости изображения, формируя довольно приличные даже по сегодняшним меркам картинки. Так, выпущенная в 1995 году камера Leaf Lumina имела разрешение 2700х3400 (10 мегапикселов), а цифровой задник[Задник - сменная задняя стенка фотокамеры, позволяющая менять размеры кадра, форматы используемой пленки или заменять ее цифровой матрицей.] PhotoPhase от фирмы Phase One - аж 5000х7200 (36 мегапикселов). Другая сканирующая приставка от Phase One под названием PowerPhase, выпущенная в 1997 году, переплюнула по разрешению большинство современных матриц, кроме появившихся в самое последнее время 50–60-мегапиксельных, - она давала изображение 7000х7000 точек. Любопытно, что цена монстров, позволяющих получать подобные разрешения, и составляющая десятки килобаксов, и по сей день осталась на том же уровне и даже немножко выросла (например, PowerPhase в свое время стоила $30К, а современная 60-мегапиксельная камера P65+ от той же Phase One - $42K), но, конечно, с переходом на двухмерные матрицы время выдержки сократилось до обычных в фотографии величин. Хотя личные впечатления тех, кому довелось попользоваться фотоаппаратурой с такими экстремальными разрешениями, далеки от восторженных: задники греются, виснут и вообще глючат со страшной силой.

Неизбежно должно было возникнуть и противоположное явление: появились сканеры, использующие вместо линейки матрицу фотодатчиков. Такие сканеры получили наименование проекционных и поначалу имели небольшое разрешение, так как использовали сенсоры от видеокамер.

Но затем положение изменилось, и сейчас проекционные сканеры применяют там, где требуется большая глубина резкости. Например, в Российской государственной библиотеке подобные устройства ценой около $100 тысяч (производства все той же датской фирмы Phase One, которая вот уже больше десяти лет лидирует в области цифровой фотографии уровня hi-end) используются для перевода в цифру оригиналов, которые нельзя раскрывать полностью (cм. фото).

Из детского сада во взрослую жизнь

Прогресс в сканировании шел так быстро, что опомниться не успели даже журналисты профильных изданий: уже в начале тысячелетия настольные сканеры достигли практических вершин, и писать о них - по крайней мере из сектора SOHO ("для дома или малого офиса") - стало фактически нечего. Сейчас любой планшетник не старше лет шести-семи от роду справится со сформулированной выше задачей (А4, 300 dpi, 24 бита) играючи, и вы не успеете сигаретой затянуться, как все 30 мегабайт улетят в компьютер.

Столь стремительный прогресс легко объ ясним: сканер во всем, кроме механической системы протяжки каретки, представляет собой младшего брата цифровой фотокамеры, но устроен гораздо проще. В сканерах используются не матрицы, а гораздо более дешевые линейки светочувствительных датчиков, им не требуется энергонезависимая память для хранения файлов, и значительную часть деятельности по обработке изображений можно возложить на компьютер. После повсеместного внедрения USB 2.0 цена таких устройств при практически идеальном качестве снизилась до отметки "это может позволить себе каждый".

Тут бы статью можно было и закончить: все современные массовые сканеры примерно одинаковы по качеству и никаких подводных камней не скрывают (разве что за небольшими исключениями в области "удобства пользования", на которых здесь не имеет смысла останавливаться). Тем не менее рассмотрим конструкции сканеров поподробнее, поскольку тут действует известное правило: 95 пользователей из сотни даже не заметят, какую марку сканера они использовали, а вот остальным могут встретиться задачи, на которых качество девайса скажется самым непосредственным образом. А иначе зачем, как вы думаете, та же Epson выпускает модель Expression 10000XL, внешне мало отличимую от обычных офисных машинок (кроме большего формата - до А3), только стоящую около 90 тысяч рублей?

Как работает планшетный сканер

Схема работы обычного планшетного сканера типа CCD показана на рисунке слева.

В разных конструкциях ход лучей может немного отличаться, но принцип остается неизменным: на подвижной каретке установлена лампа и система зеркал с объективом, благодаря чему в каждый момент времени на линейку светочувствительных элементов проецируется одна строка изображения. Затем каретка сдвигается на небольшую величину, и на линейку проецируется следующая строка, и так далее.

В качестве фотодатчиков в таком сканере используются CCD-элементы (порусски ПЗС, "приборы с зарядовой связью"), аналогичные тем, что составляют матрицы большинства цифровых камер.

Другой тип фотоприемников - CMOS, по сути представляющий собой набор обычных фотодиодов или фототранзисторов, используется в более простых и дешевых конструкциях, известных под названием CIS (Contrast Image Sensor). В них нет никакой оптики, а линейка датчиков непосредственно воспринимает свет, отраженный от оригинала. Поэтому CIS-сканеры значительно тоньше и легче, и в целом дешевле (хотя и не настолько, чтобы имело смысл давить в себе жабу, мучительно выбирая между технологиями). Считается, что они хуже передают цвет (о чем далее), но в рамках обычных офисных задач вы разницы не почувствуете. Единственный серьезный недостаток CIS-сканеров с точки зрения домашнего/офисного потребителя - глубина резкости у них стремится к нулю, поэтому малейшее отставание оригинала от стекла недопустимо. Так что книги и вообще любые коробленные оригиналы (например, произведения живописи) на таких сканерах оцифровывать совсем непросто, что следует учитывать, выбирая сканер.

Собственно, разница между CCD- и CIS моделями и есть единственный момент при покупке сканера "для дома для семьи", который стоит принимать во внимание. Однако все оказывается несколько сложнее уже тогда, когда вы задаетесь, например, целью приобрести сканер, "умеющий" оцифровывать негативы или слайды. Сразу отметим, что CIS-сканеры, даже если они предусматривают такую возможность, для оцифровки прозрачных оригиналов не годятся решительно, по упомянутой причине недостаточной глубины резкости: в бытовых планшетных конструкциях негатив, и тем более слайд в рамке, невозможно прижать к стеклу так, чтобы он не коробился и от стекла не отставал. Есть у них и другие недостатки в этом плане, о которых далее, потому результаты сканирования прозрачных оригиналов на CIS-сканерах могут не устроить даже самого непривередливого фотолюбителя. Но и использование CCD-сканеров для этой цели тоже имеет свои тонкости. Чтобы понять, в чем тут дело, придется немного углубиться в суть процесса сканирования.

Разрешение сканера

Разрешение сканеров оценивают в двух разных величинах. В паспортных данных обычно указывают величину, имеющую значение для пользователя, - количество пикселов (то есть элементарных частей изображения, могущих принимать любые оттенки) в конечном изображении на единицу длины. Оно традиционно записывается как ppi (pixels per inch, "пикселы на дюйм"), однако в технических характеристиках вы скорее всего встретите dpi (dots per inch, то есть "точки на дюйм"). Это хотя и не совсем точно, но, на мой личный взгляд, более правильно - меньше запутывает пользователя, привыкшего к знакомой и универсальной аббревиатуре, означающей одно и то же и для сканеров, и для мониторов, и для принтеров, а также цифровых изображений вообще. В конце концов, что такое пиксел, как не точка?

На самом же деле под "точкой" в сканерах понимают несколько иное - элемент сканирующей системы. Ясно, что в общем случае число таких элементов (оптическое разрешение) может отличаться от числа пикселов в конечном изображении.

Далее я постараюсь еще больше запутать читателя, показав, что реальное разрешение сканера может отличаться и от той и от другой величины.

Начнем с конца. Вообще говоря, у сканеров (далее мы рассматриваем только CCD-конструкции с оптической системой)есть не одно, а целых три характерных величины разрешения. Одна из них - максимально возможное разрешение в пикселах на дюйм полученной картинки, то, что указывается в технических характеристиках в самой нижней (или верхней) строке ряда допустимых разрешений и часто называется "максимальным интерполированным разрешением". На эту величину обычно никто и не глядит, потому что она соответствует тому, что в фотографии называется "цифровым зумом", - результату простой растяжки изображения, притом по неизвестному алгоритму.