Plošné skenery. Úvod. S pomocí skeneru může uživatel digitálně zpracovávat a upravovat tištěné obrázky - např.

Transkript

1 Plošné skenery Obsah: 1) Úvod 2) K čemu mi je skener 3) Typy skenerů 4) Jaký skener si vybrat 5) Princip fungování skeneru Nasvícení Princip snímání barvy Převod obrazové informace na elektronickou Předlohy 6) Parametry skeneru Rozlišení Barevná hloubka Denzita ICC profil Snímací režimy 7) Bitm apa a vektor 8) Velikost souboru 9) Internetové adresy 10) Závěr Úvod Skener je elektronické zařízení, které převádí grafickou informaci do elektronické, počítači srozumitelné podoby. Se skenerem se tedy setkáme například při nákupu v supermarketech, kdy pokladní použije snímač (skener čárového kódu), jenž přečte na zboží natištěný čárový kód a převede jej na informaci, která je potom dále zpracována pokladnou - tedy počítačem. To je příklad jednoúčelového zařízení - skeneru. V praxi většiny počítačových uživatelů je však skener synonymem pro zařízení sloužící k převodu obrázků do počítače za účelem jejich dalšího zpracování, uložení, tisku nebo "digitálního zveřejnění" - tak také budeme označení skener chápat v dalším textu. K čemu mi je skener S pomocí skeneru může uživatel digitálně zpracovávat a upravovat tištěné obrázky - např. fotografie - ty pak dále vkládat do textových či tabulkových dokumentů, posílat je elektronickou poštou, zveřejňovat na webu a díky vysoce kvalitním a cenově dostupným tiskovým technologiím dále tisknout. Ke skenerům bývá pro tyto účely zdarma přibalen software k elektronické editaci obrázků. Ten nabízí většinou i možnost tvorby elektronických fotoalb, které je možné ukládat na velkokapacitní záznamová média. Pokud však uživateli možnosti úpravy obrázků nabízené tímto programem nestačí, může zakoupit softwarové nástroje, které používají ke zpracování grafických dat profesionálové. Jejich cena ovšem většinou několikanásobně převyšuje cenu skeneru a většině uživatelů budou plně dostačovat programy dodávané se skenerem.

2 Dalším programovým vybavením bývá většinou software pro převod naskenovaných dokumentů do textové podoby. Chce-li si uživatel archivovat novinový článek, či jakýkoli jiný textový dokument, může samozřejmě použít skener. Problém je však v tom, že dokument sejmutý skenerem je v počítači uložen v obrazovém formátu. To znamená, že dokument je rozdělen na množství bodů a pro každý z nich je definována jeho barva, jas a další parametry. Takový elektronický dokument umí sice počítač zobrazit, nelze jej však upravit v žádném textovém editoru (ani pokud předloha obsahovala text). Pro převod obrazového formátu do počítači srozumitelné textové podoby jsou určeny právě "OCR" aplikace. Převod však téměř nikdy není stoprocentně správný, a různé programy si s ním poradí s různou úspěšností. Převedený dokument je tedy nutné dodatečně zkontrolovat a opravit chyby (nyní již ve vašem oblíbeném textovém editoru). Pozor však na to, zda dodávaná aplikace umí rozpoznávat znaky s českou diakritikou. Není to zdaleka samozřejmou věcí všech OCR aplikací. Některé nepodporují české znaky vůbec, jiné lze rozpoznávání českých znaků "doučit", a ještě další umí všechna písmena naší neevropské abecedy již od programátorů. Nezanedbatelnou výhodou ukládání na text převedených dokumentů je kromě možnosti úpravy či hledání v textu rovněž skutečnost, že obrazové dokumenty jsou datově mnohem větší, než jejich textové podoby. Typy skenerů Kromě jednoúčelových zařízení, o kterých byla zmínka v prvním oddíle, můžeme skenery rozdělit do několika základních kategorií podle způsobu jejich konstrukce. Tužkové jsou jednostranné. Vypadají jako tesařská tužka, místo hrotu mají snímací prvek doplněný o gumové kolečko, které mívá dvě funkce. Tlakem na ně se aktivuje snímání a od jeho otáčení se odvíjí vodorovné rozlišení.tužkové skenery se hodí prakticky jen k přenosu řádky, hodnot z tabulek nebo čtení čárkových kódů. Jsou černobílé a mají rozlišení jen kolem 300 dpi. Ruční jsou již muzejní exponáty Jedná se o pohyblivé zařízení (ne nepodobné větší počítačové myši), kterým uživatel obrazovou předlohu "přejede" a ta se převede do elektronické podoby. Jejich výhodou jsou především malé rozměry a nevýhodou naopak nízká kvalita a malá šíře snímacího mechanismu. Pomocí takových skenerů lze velmi obtížně sejmout předlohu větší než fotografie. Ruční skenery kladou rovněž nároky na způsob ovládání, neboť uživatel musí táhnout skener přes předlohu naprosto přesně a konstantní rychlostí. Protahovací skenery snímají dokument na podobném principu jako většina běžných faxových přístrojů (v nichž je vlastně jednoduchý skener vestavěn) - do vstupního zásobníku vložíme papír a ten je protažen snímacím mechanismem. Takové skenery jsou převážně určeny pro formát papíru nejvýše A4. Výhodou těchto zařízení jsou malé nároky na místo na stole a nevýhodou je nemožnost skenování z časopisu či knihy (protože jako předlohu lze použít pouze jednotlivé listy papíru, fotografie, karty apod). Plošné skenery - snímají předlohu, která je položena na skleněnou desku, přičemž pod touto deskou se pohybuje snímací mechanismus. Oba výše zmíněné typy mají snímací mechanismus uložen v těle skeneru. Plošné skenery jsou tudíž konstrukčně nejnáročnější a tedy i dražší, ale poskytují vysoce kvalitní výstup při snímání tištěných předloh. Jejich nevýhodou jsou větší nároky na místo. Plošné skenery se v masovém měřítku vyrábějí pro předlohy do formátu A4, méně potom pro A3.

3 Skenery diapozitivů - jsou to obvykle mnohem dražší zařízení, než skenery plošné, neboť jejich úkolem je zvětšit předlohu o velikosti obrázku kinofilmu do vysokého rozlišení a vyžadují proto naprosto jinou technologii snímání. Někdy bývá zaměňován termín dia-nástavec pro plošné skenery se skenerem diapozitivů. Pomocí dia-nástavce pro plošné skenery však nelze převést do elektronické podoby předlohu o velikosti kinofilmu příliš kvalitně. Bubnové skenery jsou profesionální zařízení. Nevýhodou je požadavek na pružnost předlohy, kterou je potřeba uchytit na povrch válce, a vysoká cena. Jaký skener si vybrat? Pro doma a kancelář Při rozhodování o nákupu skeneru je nutné brát v patrnost především to, co od tohoto zařízení uživatel očekává a k jakému účelu jej bude převážně používat. Dalším hlediskem bude velmi pravděpodobně jeho cena a možnost technické podpory a servisu. Naprosté většině domácích i kancelářských uživatelů bude pro zpracování grafických i textových předloh dostačovat rozlišení 600 x 1200 dpi, které dnes nabízí většina modelů. Při zvažování budoucího využití je též nutné brát v úvahu skutečnost, že obrázky s vyšším rozlišením zaberou mnohem více místa v paměti počítače i na pevném disku a pro jejich svižné zpracování je zapotřebí odpovídající hardwarové vybavení - nelze stanovit pravidla (každý software pro zpracování obrázků má své minimální požadavky na hardware počítače), ale platí zde zásada "čím výkonnější mám procesor a grafickou kartu, tím dříve budu s prací hotov". Rychlost práce však kromě počítače ovlivňuje právě skener. Většina přístrojů snímá předlohu o velikosti formátu A4 v rozmezí jedné až dvou minut. Před vlastním snímáním je však obvykle nutné podle náhledu dokumentu nastavit oblast snímání a korekce - náhled skener zvládne zhruba za polovinu uvedené doby. Pokud plánujete skenovat desítky stran denně, velkým pomocníkem vám bude rychlý skener s rychlým rozhraním, který zabírá na stole sice více místa, ale s předlohou formátu A4 je hotov za 10 vteřin. Pokud bude uživatel potřebovat snímat čas od času předlohy formátu A3, výběr přístrojů se výrazně sníží a rychlost snímání se odpovídajícím způsobem zvýší. I takové přístroje se však na trhu nalézají. Jaký zvolit způsob připojení k počítači? Při výběru je rovněž nutné brát ohled na způsob připojení skeneru k počítači. Nejlevnější přístroje jsou určeny pro připojení na paralelní port, na který je standardně zapojena tiskárna. Skener má na sobě průchozí port pro připojení tiskárny, takže na první pohled je vše v pořádku. V praxi se však mnoho uživatelů setkalo s problémy současného použití skeneru a tiskárny - ovladače obou zařízení se mohou vzájemně blokovat či rušit. Konkrétní seznam kombinací problematických zařízení neexistuje, protože vše závisí nejen na použitých komponentech, ale rovněž na verzích jejich ovladačů. Alternativou jsou dražší přístroje s rozhraním USB či SCSI. USB skener lze připojit k počítači, jenž je vybaven odpovídajícím konektorem, který je v posledních asi dvou letech již téměř standardním vybavením PC. Do některých starších počítačů je možné pořídit kartu s USB porty, která však přijde uživatele na dalších až Kč. SCSI skenery jsou určeny pro připojení k SCSI rozhraní, které většina domácích a kancelářských počítačů implementováno nemá. Jednoduchá SCSI karta - většinou v provedení pro PCI sběrnici - je však součástí téměř všech těchto skenerů, a tak instalace vyžaduje pouze jednoduchý servisní zásah.

4 SCSI a USB rozhraní umožňují výrazně rychlejší komunikaci mezi skenerem a počítačem, což ve svém důsledku rovněž urychluje práci při snímání dokumentů ve vysokých rozlišeních či větších formátů (A3). Ovládání Nezanedbatelným hlediskem při výběru je též způsob, resp. jednoduchost ovládání. Skener je veskrze užitečné zařízení, ale pokud bude přístup k různým funkcím decentralizovaný, komplikovaný a navíc nelokalizovaný do češtiny, nadšení uživatele pravděpodobně brzy pohasne. Originální řešení nabízí například skener BearPaw s pěti ovládacími tlačítky pro nejčastěji používané funkce. Design Jedním z dalších kritérií při výběru bude zřejmě i to, jak skener na stole vypadá. Skenery s CIS technologií jsou obvykle menší a elegantnější. Některým jejich váha i velikost umožňují nasazení coby mobilního zařízení spolu s notebookem. Některé jiné modely jsou vyvedeny v moderním stylu, většina přístrojů však zachovává konzervativní design a barvy. Princip fungování skeneru Vhodná skenovaná předloha se osvětlí vhodným zdrojem světla, odražené (prošlé) světlo se zachytí vhodnými světlocitlivými prvky, které ho změní na elektrický signál. Tento signál je pomocí analogově-digitálního převodníku (A/D, ACD) převeden na číselné hodnoty dále zpracovatelné na počítači. Nasvícení Dokument je nutné ve skeneru nejdříve nasnímat. Základním požadavkem je dobré a rovnoměrné osvícení předlohy po celé její ploše. To zajišťovala u plošných skenerů donedávna tzv. "Chladná katodová lampa". Výhodou tohoto řešení je vysoká intenzita produkovaného světla, nevýhodou pak nerovnoměrné osvětlení (nejvíce světla je vyzařováno uprostřed). Aby byl tento nedostatek v co možná největší míře odstraněn, je zářivka obvykle doplněna systémem zrcadel, které vrací odražené světlo na místo, kde je ho potřeba.

5 Kombinace zářivka - optická soustava - snímací prvek CCD je klasická technologie, nazývaná CCD. CCD je třířádkový snímač (matice světlocitlyvých buněk, které reagují na intenzitu světla), každá řádka snímá jednu složku světla. Tento snímač se pohybuje po delší straně předlohy, a snímá tak jednotlivé řádky. Skenery vybavené tímto způsobem snímání jsou trochu dražší, choulostivější na poškození, ale mají lepší barevnou citlivost. Technologie osvitu "CIS" jsou dvě řady diod, jedna řada vysoce svítivých LED diod a řada diod snímacích. Kladem jsou nižší výrobní náklady a tudíž nižší cena "CIS" skenerů, menší rozměry a větší odolnost. Nevýhodou je naopak nižší svítivost a citlivost (to se projeví například při snímání jemných barevných odstínů nebo třeba u silnější rozevřené knihy ve hřbetu). Všechny použité diody jsou přirozeně stejné a to zaručuje maximální možnou stejnoměrnost osvětlení po celé šíři snímaného dokumentu. Osvětlovací a snímací mechanizmus se postupně posouvá po předloze a snímá jeden řádek za druhým.

6 Princip snímání barvy Při skenování je nutné sejmout barevné složky RGB odraženého nebo prošlého světla. Skener je vybaven mechanikou, která pohybuje snímačem a ten postupně snímá jednotlivé řádky předlohy. Sejmutí barevné složky RGB dosáhneme, buď trojím skenováním (3 pass postup) a osvětlováním předlohy jednosložkovým světlem a zachycením odraženého světla jednou řadou CCD prvků. Anebo je to skenování při jednom průchodu (1 pass postup) s využitím rozkladu prošlého nebo odraženého světla do tří složek RGB a jejich nasměrováním na tři řady CCD senzorů. U nejdražších stolních skenerů se můžeme setkat s takzvaným XY snímáním, při kterém se snímací hlava pohybuje ve dvou směrech, aby se tak maximalizovalo rozlišení. Skenery nemusí snímat celou plochu, ale mohou pracovat jen s určitou částí a navíc může přizpůsobovat parametry snímání v různých částech pracovní plochy. Obraz zaznamenaný touto technologií se pak skládá z jednotlivých nasnímaných pásů do výsledné podoby. Převod obrazové informace na elektronickou Předlohu máme nasvícenou. Nyní vstupují do hry tzv. snímače (CCD nebo CIS). Snímač pracuje tak, že intenzita světla, které dopadá na jeho jednotlivé buňky je přeměněna na elektrický náboj o různé síle. Každý bod elektronické podoby obrazu je složen ze tří informací - intenzity tří základních barev - červená, zelená a modrá. Každý bod snímané předlohy je tedy měřen třemi buňkami snímače - každá buňka pomocí speciálních filtrů vyhodnocuje jednu z uvedených barevných složek bodu. Analogově-digitální převodník převádí analogový signál, ve kterém jsou obsaženy informace, vytvářený CCD nebo CIS snímačem do digitální podoby. Tento převod je nutný v zájmu následného počítačového zpracování. Všechny informace obsažené v tomto světle jsou zdigitalizovány a převedeny na řadu čísel od 0 do 255. Počítač čísla vyhodnotí a na obrazovce zobrazí snímek. Použitý snímač tedy určuje maximální možné optické rozlišení skeneru. Z toho vyplývá, že kvalita skeneru je přímo závislá na kvalitě použitého snímače a počtu jeho buněk. Předlohy Průsvitné předlohy Často je také označujeme jako transparentní předlohy a jedná se o takové materiály, které propouštějí světlo. Protože CCD měří dopadající světlo, je potřeba takovou předlohu prosvítit silným světelným zdrojem a procházející světlo pak měřit snímačem. Proto průsvitné předlohy lze zpracovávat pouze ve skenerech, které výrobce pro tuto práci vybavil. Podmínkou je uspořádání zakreslené na náčrtku. Náčrtek je pochopitelně značně zjednodušený, protože v každém skeneru je obsažena ještě optika, které usměrňuje paprsky světla a zajišťuje odpovídající zvětšení nebo zmenšení obrazu pro velikost CCD.

7 Odrazivé předlohy Druhou skupinu tvoří předlohy z materiálů odrážejících světlo. Ty se umísťují na skleněnou desku skeneru, jsou opět osvětleny lampou a odražené světlo se měří snímačem. Protože lampa a snímač jsou umístěny na stejné straně, můžeme takto snímat libovolně velké předměty, které lze přiložit na sklo skeneru. Parametry skeneru Rozlišení Kolem rozlišení skenerů se často objevuje celá řada spekulací. Důvodem je zcela bez pochyby časté záměrné zkreslování nebo zamlžování technických údajů ze strany výrobců a prodejců. Svou roli pochopitelně hraje i informovanost. U profesionálních skenerů je situace o to jednodušší, že výrobci si nemohou dovolit uvádět neúplné informace, přesto i zde uživatelé někdy tápou. Rozlišení je počet bodů, které je skener schopen rozlišit na jeden palec. Je dáno třemi faktory, dvěma fyzickými a jedním interpolovaným. Tím prvním je pochopitelně počet snímacích buněk snímače. Každá buňka fyzicky snímá vždy jeden bod na řádku. Snímač je sice užší než řádek stránky A4, ale tento nepoměr se koriguje optickou cestou. Druhým faktorem je právě optická soustava, která určuje poměr zvětšení nebo zmenšení obrazu. U levných skenerů je místo optické soustavy použit jednoduchý optický hranol a pár zrcadélek, aby se docílilo poměru 1:1. U dražších modelů se výměnou optické soustavy dá změnit fyzické vstupní rozlišení na řádce. Typicky se přepínají dvě nebo tři optiky. A u nejdražších modelů je optická soustava formy transfokátoru a umožňuje plynule měnit fyzické rozlišení. Posledním faktorem je přesnost krokového motorku, který zajišťuje posun snímací hlavy. Motorek zajišťuje, aby se hlava se snímačem posunovala vždy rovnoměrně. Čím menší krok dokáže motorek zajistit, tím větší rozlišení může být. Takže pokud je u skeneru uvedeno rozlišení 600 x dpi, co to znamená? Nižší hodnota vždy znamená počet bodů rozlišovaných na řádku. Při velikosti předlohy A4 a 600dpi to znamená, že skener snímá zhruba bodů na řádku. Jeden bod má šířku 0,042 mm.

8 A protože jde o fyzické rozlišení ve směru řádků CCD snímače, musí tento snímač obsahovat právě buněk na jednom řádku. ( Buňky jsou většinou ještě menší než jeden snímaný bod. ) Druhý rozměr je určen přesností krokování motorku. Pokud má skener dosáhnout rozlišení 1.200dpi ve směru pohybu, tak je nutné pohybovat se snímací hlavou s přesností 0,021 mm, což není zas tak snadné, ale je to pořád jednodušší, než vyrobit snímač s dvojnásobným počtem bodů. Navíc je potřeba počítat se zkreslením způsobeným levnou optikou, takže nelze jít s rozlišením u levných skenerů příliš daleko. Pokud tedy máme skener s rozlišením 600x1200dpi, jaké používat nastavení? To záleží na tom, co uživatel potřebuje. Předpokládejme, že potřebujeme co nejkvalitnější výstup. V ovládacích programech se nastavuje rozlišení jako jeden parametr a ne dva. To je pochopitelné, protože potřebujeme zachovat poměr stran, aby obraz nebyl zkreslen. Takže rozlišení musí být v obou směrech stejné. Pokud nastavíme rozlišení 600dpi, tak skener na řádku pracuje 1:1 což je optimální. Krokový motor jede s poloviční přesností, což znamená, že sice nevyužijeme schopnosti skeneru na 100%, ale nedochází k žádnému zkreslení obrazu. Pokud nastavíme rozlišení 1.200dpi, tak dojde k jiné situaci. Krokový motor jede na 100% a skenuje co dokáže. Na řádku však vyžadujeme víc bodů, než je skener schopen opravdu nasnímat, což vede k interpolaci. Jednoduše řečeno si skener každý druhý bod vymyslí. To samozřejmě znamená určité zkreslení. Co je interpolace? Pokud se dopustíme zjednodušení, tak se dá říct, že interpolace je změna rozlišení pomocí speciálního programu. Interpolací se rozlišení nejen zvětšuje nebo i zmenšuje, podle toho, co je zrovna potřeba. Pokud snímací hlava pracuje s rozlišením 600x1200dpi, tak se interpoluje jak 300dpi, tak i 1.200dpi (většinou). Ovladače přepočítají obraz tak, aby docílily požadovaných hodnot. Pokud jsou ovladače velmi dobře napsané, tak interpolace v rozumných mezích funguje poměrně dobře a obraz poškozuje minimálně. Pokud jsou ovladače "hloupé", nebo měníme rozlišení třeba 4x dojde k velkému poškození obrazu a výsledek je hodně sporný. Co je maximální rozlišení? U skeneru by měla být správně uvedena dvě maximální rozlišení. Mělo by být jasně uvedeno, jaké fyzické rozlišení skener nabízí, tedy co vidí CCD snímač přes optickou soustavu. Jako druhá hodnota by mělo být uvedeno maximální rozlišení, kterého se dá dosáhnout interpolací. Na druhou stranu tento parametr není až tak důležitý, protože maximální uváděné hodnoty se většinou prakticky použít. Jaké rozlišení potřebuji? Toto je velice důležitá otázka. S rozlišením samozřejmě roste cena. Jak jsme si již vysvětlili je optimální používat rozlišení blízké fyzickému rozlišení snímače. Samozřejmě to platí, pokud chceme zachovat velikost obrazu. Pokud potřebuji obrázek 2x zvětšit, tak potřebuji dvojnásobné rozlišení. Pro profesionální nasazení v DTP studiích je možné za opravdové minimum považovat 1200x2400 dpi, ale optimální je se dostat alespoň k rozlišení 5.000dpi. Zde se samozřejmě předpokládá, že nechceme být omezeni skenerem a v případě potřeby nižšího rozlišení použijeme dostatečně kvalitní přepočet. Vysoké rozlišení se uplatňuje hlavně při práci s filmovými předlohami, kdy se z malé plochy políčka zvětšuje obraz třeba pro billboard. Pro domácího uživatele bohatě stačí dpi, ale je potřeba hledat kvalitní skener. Rozlišení není všechno a skener s vysokým rozlišením může mít problémy třeba s ostrostí obrazu, stálostí či dalšími parametry.

9 Máme-li skener s rozlišením 300 x 600 dpi, pak má CCD snímač s rozlišením 300 dpi a motorový mechanizmus schopný posunovat snímací část na 600 poloh na vzdálenosti jednoho palce. Barevná hloubka = bitová hloubka Oba pojmy jsou mírně nepřesné, ale označují stejnou veličinu. Při velkém zjednodušení jde o to, kolik různých barev je skener schopen rozlišit. Bohužel situace není tak jednoduchá, takže nejdříve si vysvětlíme technické řešení a následně odpovíme na nejběžnější otázky týkající se tohoto tématu. Jak jsme si již vysvětlili, skener používá CCD snímač, který měří intenzitu světla. Toto měření se provádí pomocí speciálního analog/digitálního převodníku, protože výstupem z CCD je pouze určitý proud. Převodník tento proud s určitou přesností změří a předá dále již číselnou hodnotu intenzity světla v daném bodě. Samozřejmě záleží na tom, jak přesně je schopen tento převodník pracovat a tedy kolik odstínů rozlišuje. To právě udává barevná hloubka, které je schopen skener dosáhnout. Barevná hloubka se rozlišuje na inertní a externí. Inertní slouží pouze pro vnitřní potřebu skeneru a externí popisuje to,co obdržíte na výstupu ze skeneru. Barva se ve skeneru udává ve formátu tří celých čísel (intenzity barev RGB). Každá ze základních barev se zpracovává samostatně jednou řádkou snímače s odpovídajícím barevným filtrem. Barevná hloubka se proto někdy udává pouze pro jednu základní barvu. Pokud má skener barevnou hloubku 12 bitů na barvu, znamená to, že rozlišuje dohromady 3*12bitů různých hodnot dohromady. Nyní je potřeba vysvětlit hodnotu bit. Bitové hodnoty odpovídají dvojkové soustavě, na kterou nejsme příliš ze školy zvyklí. Každé číslo se dá zaznamenat jako posloupnost jedniček a nul, což je právě dvojkový neboli binární zápis. Počet použitých nul a jedniček udává, jaké maximální číslo se dá v tomto formátu zapsat. Pokud skener zaznamenává 36 bitovou hodnotu barvy, je schopen rozlišit přesně 2^36 různých barev, tedy 4,29 miliard. U skenerů se můžeme setkat s různě uvedenou bitovou hloubkou. Asi nejčastější je celková bitová hloubka uvedená v bitech. Tedy například 24, 30, 36 nebo 42 bitů. Tomu zcela ekvivalentní je uvedení hloubky na jeden kanál. To znamená 8, 10, 12 nebo 14 bitů na každou barvu. A poslední možností je uvést celkový počet barev v desítkové soustavě (zaokrouhleně od 16,4 miliónů až po

10 trilióny barev). A jako drobný zádrhel je tady ještě ta možnost, že některé skenery používají interpolaci i pro barevnou hloubku barev. Takže například snímají 8 bitů na barvu, ale přepočtem dosáhnou až 10 bitů/barvu. Většina výrobců v tomto případě korektně uvádí obě hodnoty (hardwarovou a interpolovanou). O čem vypovídá barevná hloubka? Barevná hloubka udává, nakolik přesný je převod barev při digitalizaci. Čím vyšší je barevná hloubka, tím více barev se rozlišuje a pochopitelně o to přesnější je vykreslení obrazu. Oko sice není schopno přesně rozeznat miliardy barev, ale pokud se s digitálním obrázkem dále pracuje, tak čím kvalitnější je digitalizace, tím lépe se s obrázkem manipuluje při úpravách. Některé úpravy poškozují obraz a čím kvalitnější je vstup, o to lepší je výstup po úpravě. Jak poznám interpolaci? Výrobci používají různé patentované algoritmy, jak uměle (programově) zvýšit barevnou hloubku svých skenerů. Skoro nikdy však nepoužívají na krabicích a manuálech slovo "interpolace". Asi nejznámější je technologie B.E.T společnosti Umax, ale potkat můžete i E.E.T. či Super T. Označení se liší výrobce od výrobce, takže jediným vodítkem pro spotřebitele je, že slušný výrobce uvádí dvě hodnoty, pokud interpoluje. Nadpoloviční většina skenerů nepoužívá softwarové zvyšování barevné hloubky, takže pokud je uvedena pouze jedna hodnota, tak s největší pravděpodobností skener tyto technologie nepoužívá, nebo se jedná o opravdu neseriózního výrobce. Je interpolace k něčemu dobrá? Zvyšování barevné hloubky zvládá v podstatě každý lepší grafický editor. Z tohoto pohledu se může podobná funkce u skeneru zdát zbytečná. Nicméně pokud je algoritmus dobře napsán, využívá informací přímo ze snímací hlavy. Tyto informace jsou zatíženy nejmenší chybou a často vypovídají o předloze více, než uložený obrázek například ve formátu JPEG. Na druhou stranu nikdy nelze dopočítáním získat stejnou informaci jako při opravdové vysoké barevné hloubce převodníku. To je neoddiskutovatelný fakt, za který nároční uživatelé zaplatí vysoké sumy při nákupu kvalitního skeneru. Denzita (optická hustota) Při skenování se často hovoří o maximální denzitě nebo rozsahu denzit, kterou je daný skener schopen sejmout. Jak je ale optická denzita neboli optická hustota definována a co udává? Vyjdeme z definice pojmů reflektance (R) a transmitance (T). Reflektance udává poměr množství světla odraženého od předlohy k celkovému množství světla dopadajícího na předlohu. Transmitance udává poměr množství světla, které prochází předlohou, k celkovému množství světla dopadajícího na předlohu. Lr R = L L r je množství světla odraženého od předlohy L t je množství světla procházející předlohou L total je celkové množství světla dopadajícího T = Veličina opacita (O) udává odrazivost nebo průhlednost předlohy a je definována jako převrácená hodnota reflektance nebo transmitance. Čím vyšší hodnota opacity, tím je předloha méně průhledná nebo méně odrazivá. Opacita rovna 1 popisuje předlohu plně průhlednou (čistý film) nebo plně odrazivou (bílá fotografie). Přesná definice opacity je následující: L total L t total

11 1 1 O = = R T Denzita (D) je pak definována jako logaritmus opacity. D = log(o) Denzita tedy udává kolikrát je světlo zeslabeno (počet řádů zeslabení) při průchodu předlohou nebo kolikrát méně světla se odrazí od předlohy. Denzita nula říká, že světlo plně prochází bez jakékoliv ztráty, denzita tři udává zeslabení svìtla tisíckrát (1000 = 10 3 ). Čím vyšší denzita, tím tmavší (černější) se jeví daná předloha. Každé zvýšení denzity o jednotku znamená desetinásobné zeslabení světla. Maximální denzity dosahované na filmech z osvitových jednotek dosahují hodnot od 4,0 D do 4,5 D. Znamená to, že světlo, které na film dopadá, je desetitisíckrát zeslabeno ( = 10 4 ). Rozdíl denzit maximální Dmax a minimální Dmin udává rozsah denzit předlohy. Dmin má místo snímku, které zeslabuje světlo nejméně, a označuje se jako bílý bod. Dmax má místo snímku, které zeslabuje světlo nejvíce, a označuje se jako černý bod. Tyto parametry mají zcela základní význam pro správné skenování, protože adaptují rozsah denzit předlohy pro A/D převod při skenování. Reálné diapředlohy mají maximální denzitu okolo 3,0 3,5 D a minimální pak asi 0,3 D (fotografie pak mají tento rozsah menší, asi do 2.0 D). Rozsah denzit je tedy 2,7 3,2 D a tomuto celému spektru hodnot jasu musí skener při převodu na digitální tvar přiřadit jednotlivé digitální hodnoty. Správným přiřazením hodnot Dmin a Dmax se dosáhne většího jasového rozsahu digitálního obrazu. ICC profil ICC profil skeneru je jednosměrný, převádí obrazová data z prostoru skeneru, což jsou nejčastěji RGB data, do nezávislého prostoru, opět nejčastěji CIE L*a*b. Profil může být založen buď na rovnicích nebo na LUT (look-up-table), obsahující pouze vybrané hodnoty, mezi nimiž se v případě potřeby provádí interpolace. Generování profilů pro skenery je z určitého pohledu snazší než u ostatních zařízení - to proto, že nejsou zapotřebí žádná další měřící zařízení. Do skeneru jednoduše vložíme měřící obrazec (odrazný nebo dia) a provedeme sken. O vše ostatní se, teoreticky, postará programové vybavení pro správu a tvorbu profilů. A protože zná přesné barevné hodnoty jednotlivých políček na měřícím obrazci, může vygenerovat příslušný ICC profil. Na druhé straně na nás, při tvorbě profilů, čekají různá úskalí, na něž je nutné dávat pozor. Pro každý skener totiž není možné vygenerovat profil, který by nás uspokojil v celém spektru snímaných barev. Teorie definuje tzv. kolorimetrické skenování (obecně snímání, a to nejen skenerem) jako proces, v němž lze snímaná data převést do CIE nezávislého prostoru. Jinak řečeno, odstíny, které standardní pozorovatel vnímá jako odlišné, musí mít také odlišné hodnoty v barevném prostoru zařízení (tedy v závislém prostoru). Žel, řada skenerů, zvláště stolních plochých, kolorimetrické nejsou. Způsobují to fyzikálními limity osvětlovacích těles skeneru, stejně jako limity snímacích prvků. U nekolorimetrického skeneru tedy nalezneme barvy spektra, které standardní pozorovatel vnímá odlišně, přitom skener je reprodukuje jako stejné barvy - hovoříme o metamerii skeneru. Navíc existují spektrální hodnoty ("barvy"), které pozorovatel vnímá jako shodné, ovšem skener je zachytí v odlišných hodnotách. Zatímco tento jev lze matematicky opravit, předcházející metamerii nikoliv. V praxi je naštěstí v drtivé většině případů spektrum, pro které převodní funkce existují a toto spektrum se příliš neliší od spektra běžných obrazových předloh (tištěných, pozitivních fotografií apod.). Takže je možné vytvořit ICC profily, schopné sejmuté hodnoty do prostoru CIE převést. Koneckonců, i takto sejmuté spektrum většinou přesahuje možnosti tiskového výstupu. Rozhodně bychom však uvedené skutečnosti měli mít na paměti, vysvětlují totiž, proč ani při vygenerování ICC profilu nemusíme v některých případech získat věrný obraz předlohy.

12 Další problémy mohou paradoxně způsobit technické a softwarové vymoženosti, jimiž výrobci vybavují své stroje. Tato nastavení a softwarové funkce sice pomáhají dosáhnout co nejlepších výsledků, ale ve svých důsledcích znemožňují tvorbu ICC profilu. Řada high-end bubnových skenerů například produkuje soubory ve formátu CMYK - přitom pro dosažení kvalitních převodů v CMS potřebujeme co nejlepší RGB data. Naštěstí je na počátku skenování u všech skenerů vždy RGB signál a u výrobců či na internetových stránkách konzultačních firem lze nalézt informace, jak postupovat u jednotlivých typů skenerů, abychom při skenování získali RGB data. Chceme-li vytvořit ICC profil zařízení, skenujícího pouze do prostoru CMYK, je nutné postupovat podle následujících rad. Současně je však důležité si uvědomit, že následné běžné skenování, s použitím vytvořeného ICC profilu, musí probíhat při zachování popisovaných nastavení. Nastavení pro CMYK skenery zkontrolujte, jestli náhodou nelze veškeré převody do CMYK vypnout a získat RGB data přímo (vyhnete se tak následným převodům) vyrovnejte šedou (musí být neutrální) pomocí C, M a Y signálů vypněte GCR, UCR a UCA tak, aby CMY tvořily 100 % v černé nepoužívejte žádné barevné korekce ani převodní barevné tabulky vytvořte tónovou křivku, s důrazem na více detailů ve stínech než je normální nastavení uložte sejmutý obraz jako TIFF CMYK! To je důležité, neukládejte data jako RGB, převod provádějte podle níže uvedeného návodu např. ve Photoshopu. Převod ze CMYK do RGB Funkce převodu CMYK do RGB pracuje ve Photoshopu podobně jako u většiny high-end skenerů, které dovolují uložit data v CMYK i v RGB. Pracuje tak, že "smíchá" černou s hodnotami CMY. Tím ale naruší čistotu výsledného RGB souboru a nepřenese řadu odstínů barev - výsledek zkrátka zdaleka není optimální. Níže popsaný postup v Photoshopu přináší výsledky lepší. otevřete CMYK soubor a nechejte zobrazit kanály označte kanál černé barvy a vymažte jej (ikona koše v dolní části palety) až nyní nechejte z nabídky režimů proběhnout převod do RGB soubor můžete uložit jako RGB Popsaný postup není potřebný, pokud skener dokáže produkovat RGB data rovnou, bez konverze z CMYK hodnot - pečlivě si ověřte, jaký typ konverze skener používá. Obecné nastavení pro RGB skenery Dokáže-li skener produkovat RGB data přímo, je nutné při vytváření a používání ICC profilů respektovat následující zásady: nastavte hodnoty bílého a černého bodu na maximální hodnoty vytvořte opět tónovou křivku s více detaily ve stínech vypněte všechny barevné korekce a převodní tabulky vypněte všechny automatické funkce (kontrast atp.) Snímací režimy Vlastní snímání může probíhat ve čtyřech různých režimech: čárová grafika (line art), polotóny (halftone), šedi (grayscale) a v barvě (color). Veškeré sejmuté obrázky (v kterémkoliv z těchto režimů) jsou uloženy jako

13 bitmapové grafické soubory. Zde máte ukázku čtyř různých verzí stejného snímku - ve čtyřech různých režimech snímání. Line Art Line Art (1bitový) Formát čárové grafiky (Line Art) zabere při ukládání nejméně místa. Poněvadž se zaznamenává pouze bílá a černá, stačí pro každý bod pouze jedem bit paměti (nejmenší možná část). Uložení 1 znamená, že bod je černý, 0 znamená bílý. Tento formát se hodí při snímání textu nebo čárové grafiky (výkresů), naopak téměř nepoužitelný je pro snímání fotografií nebo obrázků s více odstíny. Halftone Halftone (1bitový) Technika polotónování (halftone) vznikala z potřeby pracovávat odstíny šedi na tiskárnách, které tisknou pouze černou barvou. Půltónové obrázky se tedy skládají z černých bodů v jemném rastru, který se lidským očím jeví jako různě světlá šeď. Tuto techniku určitě znáte z novinového tisku. Pro příklad se podívejte na obrázek níže - každý čtverec se skládá z 64 bodů, z nichž každý může být buď černý nebo bílý. Změna počtu a rozmístění těchto jednotlivých bodů způsobí změnu odstínu šedé barvy. na těchto třech čtvercích vidíte 100% bílou, 25% a 50% šeď. Grayscale Grayscale (8bitový) Obrázek ve stupních šedi (grayscale) je ekvivalentní černobílé fotografii. Počítač zobrazuje patřičný odstín šedivé podle přiřazené hodnoty od 0 do 255, přičemž tato hodnota je přiřazena každému bodu v obrázku. Hodnota bodu 0 znamená, že je to bod černý, hodnota 255, že je bílý. Čísla mezi 1 a 254 znamenají příslušné odstíny šedi. Protože má tedy každý bod přiřazeno číslo odstínu od 0 do 255, je mu potřeba vyčlenit 8 bitů paměťového prostoru (vychází se z přepočtu do dvojkové soustavy: 256 = 2 na osmou, přičemž tato osmá mocnina udává počet potřebných bitů).

14 Color Color (24bitový) Barevné obrázky jsou nejzajímavější, nejhezčí a proto i nejvíce používané. Televize i počítačové monitory používají pro vykreslení barev zachytitelných lidským okem kombinace červené, zelené a modré (RGB) barvy. Když se teď podíváte na monitor skrz silnou lupu, zjistíte, že bílý podklad této stránky je tvořen tisíci barevných bodů. Tyto zářící body jsou uspořádány jako na následujícím obrázku, každý barevný bod se skládá ze tří bodů uvedených barev. Protože jsou to body malinké, slévají se našemu zraku a tvoří jednolitou barvu, třeba zrovna bílou. Elektronika monitoru může nastavovat intenzitu každého barevného bodu v 256 úrovních. Při úrovni 0 je bod zhasnutý a jeví se černý, při úrovni 255 uvidíte jasný modrý (příp. červený či zelený) bod. Vzhledem k možným kombinacím intenzity tří bodů zobrazí monitor až 16,77 milionů různých barevných odstínů. Každá kombinace se jeví jako odlišná barva. Pokud je intenzita všech tří bodů stejná, například 128, je na stínítku monitoru šedivá, v tomto případě 50% šeď. Podobně jako u výše popsaného šedivého obrázku je i zde pro každou barvu použito 8 bitů paměti, celkově tedy 24 bitů na jeden barevný bod obrázku (3 x 8). Bitmapa a vektor Veškeré sejmuté obrázky jsou uloženy jako bitmapové grafické soubory. Gafické soubory lze rozdělit dva druhy - vektorové nebo bitmapové soubory. Vektorové obrázky obsahují přesně definované grafické prvky, kterými jsou křivky a různé tvary s přesně definovanými barvami. Každý element je v počítači matematicky přesně definován. Jsou vhodné především pro nákresy a výkresovou dokumentaci, kde je potřeba zachovat přesné rozměry objektů. Lze jednoduše zvětšovat a zmenšovat beze ztráty kvality či detailů. Nejčastěji používané vektorové soubory mají na konci názvu souboru příponu *.EPS, *.AI, *.CDR, *.WMF nebo *.DWG. Bitmapový obrázek nepoužívají matematickou definici objektů. Každý bitmapový obrázek je založen na síti (používá se též označení mřížka nebo matice) bodů. Rozměry této sítě jsou dány rozlišením obrázku, které se zpravidla udává v dpi (dot per inch, počet bodů na palec) a jeho velikostí. Pokud tedy máme například bitmapový obrázek o rozměrech jednoho palce (1" x 1") s rozlišením 600 dpi, bude obrázek definován v síti 600 x 600 bodů. Proto tedy lze bitmapový obrázek přirovnat k mozaice skládající se z bodů, kdy každý bod má svou vlastní barvu, barevnou hodnotu. Nejčastěji používané bitmapové soubory mají na konci názvu souboru příponu *.BMP, *.JPG, *.GIF, *.TIF, či *.PSD.

15 Formáty bitmapových souborů Tato kapitola podrobněji rozebírá tři nejpoužívanější bitmapové formáty souborů: JPG, GIF a TIF. GIF je formát nejčastěji používaný v internetové grafice. Jeho omezením je maximální počet 256 barev, což výrazně snižuje barevnou hloubku. Kdykoliv převádíte obrázek do tohoto formátu, dojde ke zmenšení počtu barev na 256; podle použitého programu či nastaveného převodu se vytvoří optimální paleta (oněch 256 barev) nebo se použije paleta standardní a barvy se pozmění na nejbližší vhodnou z této palety. Tento formát je vhodný pro obrázky obsahující jen několik převažujících barev (například ikony), ale již méně se hodí pro fotografické snímky (vzhledem ke snížení počtu barev). JPG je dalším z oblíbených internetových grafických formátů a též se využívá při posílání digitálních obrázků prostřednictvím u. Tento formát je nejvhodnější pro přenášení fotografických snímků, protože nesnižuje počet barev a dosahuje výrazné komprese (zmenšení) výsledného souboru. TIF, další formát bitmapových souborů, je nejčastěji používán při ukládání obrázků pro další úpravy. Některé programy používají standardně tento formát pro ukládání naskenovaných obrázků. Tento formát souborů povětšinou velikost souborů příliš nezmenší, pokud se zrovna nejedná o čárovou grafiku. Velikost souboru Pokud chceme zjistit přibližně výslednou velikost souboru a zanedbáváme-li kompresi použijeme tento vztah: Velikost souboru = (rozlišení velikost na šířku) (rozlišení velikost na výšku) barevný režim Přičemž barevný režim znamená pro čárovou a polotónovou grafiku (line art a halftone) 1/8, pro šedé (grayscale) 1 a pro barevné (color) snímky 3. Internetové adresy: Na výše uvedených adresách může uživatel nalézt seriál článků o základech skenování, je zde mnoho článků o klíčových částech skenerů, principu skeneru, typech obrázků, snímacích režimech, rozhraní apod. scanery.htm Na této stránce můžeme najít jen letmý pohled na skenery:jejich typy, princip a parametry. ry.html Stránka obsahuje velice pěkný a ucelený článek o principu, parametrech a programovém vybavení skeneru. Zde je jen malý ne moc odborný článek o skenerech obohacený o obrázek principu fungování skeneru. Opět velice dobrá adresa a se zajímavými články o grafice a všem co k ní patří.

16 Velice poučný článek i s obrázky o CCD snímačích a typech předloh pro skenování. l Podrobný článek zabývající se rozlišením skeneru. w.grafika.cz/art/skenery/clanek html Článek o barevné hloubce. Článek pojednávající o opacitě a denzitě. Taktéž velice poučný článek o ICC profilu i s praktickými radami pro uživatele skenerů. Internetová adresa na které najdete komerční informace o skenerech. Z této adresy jsem si zkopírovala několik fotografií skenerů. Internetová adresa o skenerech, z této adresy jsem použila obrázek principu fungování skeneru. Polygrafické minimum Typoset (J. Panák, M. Čeppan, V. Dvonka, L. Karpinský, P. Kordoš,, M. Mikula, S. Jakucewicz) Velká kniha o skenování Unis publishing (kolektiv autorů) Závěr: Díky rychle se rozvíjejícím technologiím jsem musela tento projekt pojmout obecněji, neboť kdybych se měla zabývat jednotlivými parametry podrobně, byl by projekt mnohonásobně větší. Plošné skenery se v posledních letech staly cenově dostupné, proto se s nimi můžeme setkat již běžně v kancelářích a domácnostech. Do budoucna můžeme počítat s technologiemi, které budou rychlejší ve zpracování předlohy, rychlejší při přenosu dat do počítače a můžeme počítat s vyšším rozlišením. To vše v kombinaci se softwarem,jež bude používat lepší a účinnější algoritm digitální zpracování obrazu. y, které celkově ještě usnadní