КАФЕДРА КОМП'ЮТЕРНИХ ТА ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ
Реферат
За дисципліни "Методи і засоби КІТ"
На тему "Пристрої введення графічної інформації"
Зміст
Введення ................................................. .................................................. .. 3
Настільні барабанні сканери ............................................... ............. 4
Планшетні сканери ................................................ ................................ 4
Технології планшетного сканування ............................................... .. 5
Сканери для обробки плівок і діапозитивів .................................... 6
Листові і багатоцільові сканери .............................................. ........... 7
Ручні сканери ................................................ ......................................... 7
Безплівкову камери ................................................ ............................. 8
Відеокамери і плати вводу відеоданих ............................................ 9
Введення
Пристрої введення графічної інформації знаходять широке поширення завдяки компактності і наочності способу подання інформації для людини. За ступенем автоматизації пошуку і виділення елементів зображення, пристрої введення графічної інформації діляться на 2 великих класу: автоматичні і напівавтоматичні. У напівавтоматичних пристроях введення графічної інформації функції пошуку і виділення елементів зображення покладаються на людину, а перетворення координат зчитувальних точок виконується автоматично. У автоматичних устройсва процес пошуку і виділення елементів зображення здійснюється без участі людини. Ці пристрої будуються або за принципом сканування всього зображення з подальшою його обробкою і перекладом з растрової форми подання у векторну, або за принципом стеження за лінією, що забезпечує зчитування графічної інформації, представленої у вигляді графіків, діаграм, контурних ізображеній.Основной областю застосування пристроїв введення графічної інформації є системи автоматизованого проектування, обробки зображень, навчання, управління процесами, мультиплікації та ін До цих пристроїв відносяться сканери, що кодують планшети (дигітайзери), світлове перо, сенсорні екрани, цифрові камери, відеокамери ю.
Настільні барабанні сканери
Можливості барабанних сканерів змінюються в залежності від вимог окремих сегментів ринку. Прості моделі мають оптичне дозвіл 2500 ppi, динамічний діапазон 3, 6 (що все ж таки перевищує відповідні параметри більшості планшетних сканерів) і порівняно скромні засоби автоматизації. Для інструментів високого класу типові оптичне дозвіл 8000 ppi, діапазон щільності близький до (або рівний) 4, 0, і повністю автоматизовані засоби пакетного сканування і обробки зображення, що конкурують з можливостями автономних барабанних сканерів. У настільних моделях використовуються барабани менших розмірів, ніж у їхніх високоякісних кузенів, але практика показує, що для більшості художніх оригіналів достатня область відображення 11 х 15 дюймів, що надається більш дорогими барабанними сканерами. Порівняно рідкісні оригінали великих розмірів, які неможливо обробити на настільному барабанному сканері, ви завжди зможете передати на "великий" барабанний сканер в агентство з додрукарської підготовці кольорових ілюстрацій.
Особливості і настільних барабанних сканерів.
Пакетне сканування - Всі настільні моделі можуть обробляти відображають і прозорі оригінали різної щільності на одному барабані, а кілька моделей можуть автоматично коректувати апертуру і освітленість згідно з щільністю кожного оригіналу. Для багатьох моделей поставляється факультативне програмне забезпечення, що дозволяє вводити окремі параметри установки для кожного оригіналу на барабані. Це дає можливість автоматизувати сканування множинних оригіналів і значно підвищує продуктивність.
Змінні барабани - Інше нововведення, що збільшує продуктивність, - використання змінних барабанів для всіх настільних моделей, крім самих простих. Для економії часу можна встановлювати другий набір оригіналів на запасний барабан, поки проводиться сканування оригіналів з першого. Якщо модель сканера включає автоматизоване програмне забезпечення управління завданнями, то можна навіть переривати роботу, видаляти барабан, щоб вставити "палаючий" проект, і автоматично продовжувати перерване сканування, як тільки виробниче напруга спаде.
Факультативне програмне забезпечення - Якщо з високоякісними барабанними сканерами поставляється автономне програмне забезпечення, то більшість настільних моделей звичайно включають лише розширення для Photoshop версії Macintosh або Windows. Для реалізації більшості можливостей підвищення продуктивності - автоматизованого збільшення контрасту переходів на кордонах областей в ході сканування, перетворення з RGB в CMYK, поліпшення квітів і демаскірованія - у багатьох випадках доведеться придбати дороге додаткові програмне забезпечення.
Планшетні сканери
Планшетні сканери - це робочі конячки в промисловості і найбільш популярний тип пристроїв введення зображення. І не без причин: вони доступні і прості у використанні, можуть обробляти оригінали різних розмірів і забезпечують прийнятну якість зображення для широкого діапазону додатків - видавничої справи, мультимедіа та OCR.
Ще рік-два тому професіонали кольорового друку поглядали зверхньо на невибагливий планшетний сканер, вважаючи, що з його допомогою можна одержувати зображення тільки для компонування видання. Для друку вони повинні замінюватися високоякісними зображеннями з більш високою роздільною здатністю, що сканують за допомогою барабанного сканера в сервісному бюро або агентстві з додрукарської підготовці кольорових ілюстрацій. Однак з тих пір планшетні сканери стали більш універсальними - сьогодні вони мають більш високий оптичний дозвіл, велику глибину кольору в бітах, більш широкий динамічний діапазон і краще підтримують різні типи оригіналів. З аналізу ціни та ефективності слід, що доцільно розділити клас планшетних сканерів на підкласи порівняно простих, проміжних і високоякісних інструментів, а не порівнювати в цілому планшетні сканери з іншими типами пристроїв для введення зображень.
Технології планшетного сканування
Планшетні сканери завжди були популярні серед професіоналів у галузі художньої графіки, тому що з ними просто працювати: зніміть кришку, покладіть оригінал на скло (або органічне скло), що відділяє його від скануючої головки, закрийте кришку, а все інше - справа механізму переміщення голівки, керованого програмним забезпеченням. Ця базова ергономічна концепція застосовна до планшетних сканерів у всьому діапазоні цін і характеристик, але відмінності між типами інструментів визначають характер і якість зображень, які вони можуть оцифровувати. Розглянемо коротко особливості конструкції, приховані під кришкою, які впливають на якість зображення та ефективність. Збираючись купувати планшетний сканер, корисно більш детально розібратися в цих питаннях, щоб зробити осмислений вибір з пропозицій, конкуруючих виробників.
Оптичне дозвіл
Оптичне дозвіл визначається числом елементів датчика в горизонтальній лінійці ПЗЗ. Кілька років тому кількість осередків ПЗЗ, які можна було помістити в настільному сканері, лімітувалося їх розмірами, але сьогодні ПЗС- осередки більш компактні. ПЗЗ з високою роздільною здатністю збільшують ефективний коефіцієнт збільшення планшетного сканера, дозволяючи йому оцифровувати невеликі прозорі оригінали (слайди, негативи) і збільшувати невеликі відображають оригінали у багато разів.
Глибина кольору і динамічний діапазон
Виробники сканерів іноді вимірюють глибину кольору двома способами. Аналогова глибина кольору вказує, скільки вихідних градацій яскравості можуть зчитувати ПЗЗ з урахуванням шуму і всіх інших факторів; для всіх планшетних сканерів проміжного та високого класу наводиться розрядна глибина 30-36 (10-12 біт на канал кольору). Подібна підвищена аналогова розрядна глибина гарантує, що принаймні 8 з бітів в збереженому файлі зображення будуть точними, що приводить до поняття розрядності представлення кольору після обробки - числу бітів, що залишаються після вибірки аналогового напруги АЦП. Стандарт глибини кольору серед популярних пакетів графічних редакторів - 24 біта (8 на канал), але Adobe Photoshop підтримує обмежене використання колірної інформації з більшою глибиною, і деякі витончені пакети (серед них Live Picture) підтримують повноцінне використання багаторозрядного кольору. Деякі з планшетних сканерів проміжного та високого класу можуть зберігати більш ніж 24-бітову колірну інформацію у файлі зображення.
Відношення сигнал / шум датчиків ПЗЗ, що використовуються в конкретному планшетному сканері, визначає, наскільки чисто здійснюється вибірка кольору. Є безліч типів ПЗЗ, і в більш дорогих приладах вплив шумів зменшують за допомогою додаткової електроніки і кращої обробки сигналу. На практиці планшетний сканер з високим відношенням сигнал / шум і 30-бітної глибиною кольору може відтворювати кращий колір, ніж пристрій з 36-бітної глибиною кольору і більш високим рівнем шуму.
Джерело світла в планшетному сканері також впливає на ефективний динамічний діапазон. У нових і більш дорогих планшетних сканерах використовуються або флуоресцентні джерела з холодним катодом, або, вольфрамові галогенні лампи, що зменшує виділення теплоти. Знижений виділення тепла означає, що скануючий механізм можна помістити ближче до оригіналу і довше його експонувати, що покращує вибірку деталей.
Можливості обробки різних типів оригіналів
Зазвичай вважається, що планшетні сканери можуть обробляти тільки відображають оригінали. Сьогодні прогрес в технологіях дозволу і джерел світла дозволяє невибагливому планшетному сканеру оцифрувати слайди, діапозитиви великого формату і (у деяких випадках) навіть негативну плівку. У планшетних сканерах відображають оригінали висвітлюються знизу, а прозорі матеріали - зверху, іноді за допомогою волоконної оптики, розміщеної у кришці адаптера діапозитива.
Однак, хоча технічно можливо сканувати прозорі матеріали з роздільною здатністю 1200 ppi, такого дозволу може виявитися недостатньо, якщо для виводу на друк, потрібно збільшувати дійсно невеликі оригінали (наприклад 35-мм слайди) більше, ніж у кілька разів. Якщо ви регулярно оцифровує подібні невеликі матеріали і необхідне значне збільшення розмірів зображення, тоді потрібно подумати про придбання спеціалізованого сканера для обробки слайдів / діапозитивів, планшетного сканера високого класу або настільного барабанного сканера.
Сканери для обробки плівок і діапозитивів
Професіонала в галузі художньої графіки, який повинен оцифровувати прозорі матеріали - 35-мм слайди, плівки, або діапозитиви великого формату, - лише частково можуть задовольняти планшетні сканери проміжного класу з адаптерами для діапозитивів. Але спеціалізовані сканери для обробки слайдів і плівок / діапозитивів мають важливу нішу на ринку введення художньої графіки, обслуговуючи потреби організацій з високим обсягом сканування: видавців ілюстрованої продукції, газет, журналів, презентатора, а також відділи маркетингу, управління та інформації. Високий оптичний дозвіл спеціалізованих сканерів для обробки плівок / діапозитивів дозволяє збільшувати невеликі оригінали до розмірів, достатніх, щоб заповнити сторінку журналу або плакат. До того ж багато спеціалізовані сканери для обробки плівок / діапозитивів включають засоби підвищення продуктивності, підтримувані апаратно або програмно. Професіоналів в області підготовки зображень, які регулярно оцифровують і відображають, і прозорі матеріали, але не володіють достатніми коштами для придбання барабанного сканера, може цілком влаштовувати комбінація планшетного сканера проміжного класу та спеціалізованого сканера для обробки плівок / діапозитивів. За допомогою сканерів для обробки плівок / діапозитивів з динамічним діапазоном 3, 0 або більше можна одержувати високоякісні скановані зображення, насилу відмітні від вироблених барабанними сканерами (див. малюнок С-2 в кольоровій вставці).
Оцифровка негативів відрізняється особливою складністю, оскільки цей процес не зводиться до простого інвертування градацій кольору від негативу до позитиву. Щоб точно оцифровувати колір в негативах, сканер повинен компенсувати два фактори: власне плівку (яка створює сильний зсув кольору) і фарбники в плівці, які орієнтовані більше на характеристики матеріалів, використовуваних для кольорового друку, ніж на спосіб сприйняття кольору людським оком. Деякі сканери для обробки плівок / діапозитивів просто інвертують градації кольору негативів, звалюючи на кінцевого користувача тягар виконання корекції кольору, що явно не сприяє підвищенню продуктивності. Інші виробники включають довідкові колірні таблиці (звані LUT або CLUT) для конкретних типів плівки, або передбачають апаратну обробку, чи програмні алгоритми для полегшення переходу від негативу до позитиву. Збираючись придбати спеціалізований сканер для обробки плівок / діапозитивів, при виборі конкретної моделі потрібно з'ясує ь її можливості компенсації кольору негативу. Оптичне дозвіл сканерів для обробки плівок / діапозитивів лежить в діапазоні від 2000 ppi для простих моделей до 5083 ppi для Leafscan 45. Дозвіл 2000 ppi достатньо для оцифровки 35-мм зображень, які будуть використовуватися в презентаціях і мультимедіа, і навіть для відтворення зображень в комерційному видавничій справі при розмірах до 6 х 9 дюймів (для лінійного растра 150 ліній на дюйм). Однак для кольорового друку, коли потрібні зображення на повну сторінку, необхідний дозвіл не менше 2700-3000 ppi, якщо він не буде мати оригінали більші, ніж 35-мм. Для таких програм, друк 35-мм оригіналів на повний плакат або довгострокове архівування важливих корпоративних документів і баз даних потрібно вхідний дозвіл 4000 ppi або вище.
Подібно їх кузенам - планшетним сканерів, найбільш спеціалізовані сканери для обробки плівок / діапозитивів використовують лінійні масиви ПЗЗ для зчитування кольору і рівнів сірого і тому схильні до шумів і перехресним перешкод. Більш дорогі ПЗЗ, використовувані в моделях високого класу, мають підвищені відносини сигнал / шум; в моделях проміжного класу для досягнення більшої точності і чистоти кольору використовуються інші методи компенсації (наприклад, більш яскраві джерела світла).
Динамічний діапазон, або діапазон щільності, навіть більш критичний для сканерів для обробки плівок / діапозитивів, ніж для планшетних сканерів, так як щільності негативних і особливо позитивних плівок вище, ніж для відображають матеріалів. Динамічний діапазон від 2, 2 до 2, 8, типовий для найбільш простих сканерів для обробки плівок / діапозитивів, не придатний для введення всіх тонів на слайдах і діапозитивах. Для інструментів проміжного класу динамічний діапазон дорівнює чи трохи перевищує 3, 0, а в моделях високого класу він сягає 3, 7, що дозволяє їм конкурувати з деякими настільними барабанними сканерами.
Спектр глибини кольору сканерів для обробки плівок / діапозитивів починається з 24 біт (8 біт на канал кольору) для найменш дорогих моделей. Пристрої проміжного класу зазвичай зчитують від 30 до 36 біт кольору і оптимізують тоновий діапазон для 24 біт. Моделі самого високого класу можуть робити вибірку 14 або навіть 16 біт кольору на канал (42 - або 48-бітний колір).
Засоби підвищення продуктивності
Продуктивність важлива для користувачів сканерів для обробки плівок / д іапозітівов, інакше вони не набували б настільки спеціалізованих інструментів. Набір засобів підвищення продуктивності змінюється від установки до установки, але може включати один або більше число наступних варіантів:
Коректований фокус - Сканери для обробки плівок / діапозитивів, оптика яких може автоматично збільшувати або зменшувати фокусна відстань, дозволяють одержувати більш досконалі різкі скановані зображення, регулюючи фокусна відстань для різних типів плівки.
Вбудований інтелект - Деякі моделі включають спеціальні процесори для швидкого автоматичного попередньої обробки зображення (збільшення контрасту переходів на кордонах областей та / або корекції кольору).
Пакетне сканування - Інструменти проміжного і більш високого класу можуть включати апаратні можливості пакетного сканування і / або програмне забезпечення для сканування множинних оригіналів.
Листові і багатоцільові сканери
В області ділових комунікацій типу OCR та архівації, а також дизайнерських агентствах, що використовують відображають оригінали як шаблони для створення нових оригіналів, листові сканери ще не сказали свого останнього слова. Листові сканери - звичайно чорно-білі (1-бітові) або напівтонові (8-бітові) інструменти, які простягають гнучкий оригінал через ролики або інше стаціонарне пристрій. Нещодавно на ринку з'явився новий клас багатоцільових ділових машин, які відповідають типові потреби сканування в галузі ділових комунікацій - вони включають OCR, електронну пошту, архівування і факс. Часто в них є автоматичний завантажувач документів для сканування багатосторінкових документів, які засмічують будь-яке відомство. Один приклад нових багатоцільових сканерів - PageOffice фірми UMAX.
Ручні сканери
Ручні сканери зазвичай не цікавлять професіоналів в області обробки зображень, тому що їх область відображення, розрядність бітового уявлення і діапазон щільності надзвичайно обмежені. Тенденція швидше-краще-дешевше серед простих моделей планшетних сканерів призвела до часткового витіснення ручних сканерів з ринку. Однак ручні сканери все ще мають нішу серед користувачів PC, в основному в областях ділових комунікацій (OCR) і настільних видавничих засобів - простих моделей або внутрішнього використання. Ці компактні пристрої також корисні для сканування невеликих відображають оригіналів або поверхонь громіздких предметів (великих книг, шаблонів килимів, кришок меблів і т. д.), які нелегко укласти на скло планшетного сканера.
Безплівкову камери
Безплівкову камери - цифрові камери, відеокамери та плати вводу відеоданих - оскаржують монополію сканерів серед пристроїв введення зображень у комп'ютер. Ці пристрої мають дуже різні галузі використання. У той час як відеокамери і плати вводу відеоданих оцифровують зображення в основному для використання в мультимедіа та відео, цифрові камери входять як самостійні інструменти в видавничі програми всіх типів.
Цифрові камери
Безплівкову фотографія - це велика ідея: прощайте, отруйні хімікалії, тривалий час обробки, сканування та оригінали з якістю другої копії, - але її практична реалізація затяглася на багато років. У цифровій камері елемент, який реєструє зображення, - не плівка, а один або декілька лінійних або прямокутних матриць ПЗЗ. Кількість пікселів, які записують дискретні одиниці візуальної інформації, безпосередньо пов'язане з числом осередків або фотодіодів в ПЗС - тут і знаходиться камінь спотикання. Безліч цифрових камер, що продавалися ще кілька років тому, могли відображати в фотознімку тільки кілька сотень тисяч пікселів, порівняно з роздільною здатністю майже в 20 мільйонів пікселів, типовим для дрібнозернистої слайдової плівки в аналогової 35-мм камері. Зображення, які можуть вводити подібні камери низького дозволу, прийнятні для перегляду на моніторі або екрані телевізора, але (за винятком невеликих газетних фотографій) занадто зернисті для використання у пресі.
Проте нещодавно в цій області був досягнутий значний технологічний прогрес у багатьох напрямках - у глибині кольору, швидкості виводу зображення, кількості інформації, яку можна вводити в фотознімок, а також опціях збереження зображення, які "звільнили" камеру від комп'ютера і зробили її зручним інструментом як для оперативної фотозйомки, так і для роботи над каталогом чи в студії. Сучасні цифрові камери можна віднести до однієї з трьох категорій, кожна з яких має власну нішу на ринку:
- Камери низького дозволу, що мають вбудовані модулі пам'яті або зберігання даних з обмеженими можливостями, дозволяють зробити кілька фотознімків без безпосереднього з'єднання з головним комп'ютером. Ці камери, типовим прикладом яких є OuickTake 150 фірми Apple, виробляють зображення, придатні для використання в мультимедіа, відео, газетах і (за умови малоформатної друку) для друку збірних публікацій типу інформаційних бюлетенів і каталогів.
- Камери проміжного класу, в яких використовуються досить великі матриці ПЗС, що володіють високим відношенням сигнал / шум і дозволяють генерувати файли зображення, які містять кілька мегабайтів інформації, зазвичай мають глибину кольору більше 24 біт. Деякі з цих камер, наприклад, Crosfield Celsis 130 і 160, необхідно поєднувати з комп'ютером, що корисно при обробці фотографій для каталогів або фотографуванні в студії, але занадто громіздко для оперативної зйомки.
- Більш нові камери проміжного класу типу Nikon E2s можуть зберігати зображення на змінних носіях даних великої ємності або на картках флеш-пам'яті, що звільняє їх від комп'ютера і дозволяє використовувати для оперативної фотозйомки
Електронна та плівкова фотографія
Якщо у вас є досвід роботи в традиційній фотографії, то термінологія, прийнята в нової цифрової області, може здатися незвичною. Однак терміни, які використовуються в старому та новому способах введення зображень, досить близькі, наприклад:
Дозвіл - Електронний термін "дозвіл" безпосередньо пов'язаний з поняттям ступеня детальності зображення, зафіксованого в плівках на основі сполук срібла. Цифрову камеру з високою роздільною здатністю можна порівняти з дрібнозернистою плівкою.
ISO - На відміну від сканерів, для цифрових камер динамічний діапазон вимірюється в термінах еквівалентної характеристики ISO (Міжнародної організації зі стандартизації), а не щільності. Це пов'язано з тим, що коріння цифрових камер знаходяться в традиційній фотографії, де такі терміни, як "світлочутливість", визначають світлову чутливість плівки. Є пряме термінологічне відповідність для таких понять, як динамічний діапазон, контраст і розмір зерна між термінами ISO, використовуваними для цифрових камер, і термінами ASA, які застосовуються для традиційних камер. Низькі характеристики ISO відповідають менш контрастним зображенням з високим дозволом і більш широким діапазоном тоновим, а високі характеристики ISO - більш контрастним зображенням зі зниженою роздільною здатністю і вужчим тоновим діапазоном.
Серед інструментів високого класу ринку цифрових камер - скануючі камери, які мають надзвичайно високим дозволом і глибиною кольору, яким необхідно до декількох хвилин на введення цифрового зображення обсягом у десятки мегабайт. Digital Camera Back фірми Di-comed - приклад такої камери, яка повинна з'єднуватися з головним комп'ютером і, отже, краще всього підходить для медичних і наукових додатків, каталогів і фотографування стаціонарних об'єктів.
Як випливає з наведених прикладів, сьогодні все ще є компроміс між оптичним дозволом цифрової камери і її портативністю, а також швидкістю введення цифрових зображень, що, у свою чергу, впливає на придатність камери репортерської або оперативної зйомки. Правда, цей компроміс поступово пом'якшується, що видно на прикладі серії Nikon ES і Kodak 460, де змінні запам'ятовувальні пристрої великої ємності забезпечують автономність, а нові ПЗЗ і оптика зменшують час експозиції. Збираючись використовувати цифрову камеру як первинне оцифровує пристрій, зберіть максимально докладні дані про дозвіл, портативності, глибині кольору, еквівалентній характеристиці ISO, вимоги до висвітлення і режимі збереження зображення кожної моделі.
Відеокамери і плати вводу відеоданих
Відеозображення, пропущені через відеокамери або плати вводу відеоданих, містять аналоговий сигнал, необхідний для перегляду по телебаченню. Тому для введення повного кадру інформації необхідні два проходи. Це чергування даних робить зображення, що вводяться платою введення відеоданих, гарними кандидатами на виведення в комп'ютерних презентаціях, але є недоліком при виведенні на друк або в інтерактивних мультимедіа, де можуть проявлятися візуальні артефакти або удавана розмитість зображення. Для видалення таких артефактів використовується фільтрація чергування, наприклад, за допомогою фільтра, наявного в Adobe Photoshop.
При використанні зображень, введених для відео, важливе значення може мати і динамічний діапазон. Розмір окремих ПЗС-датчиків у відеокамерах дуже невеликий, тому що для введення зображення з адекватною детальністю і динамічним діапазоном для відеокамер потрібна велика освітленість, ніж для плівкових. Крім того, відеокамери вводять зображення в відеодіапазоне квітів - більш вузькому і більш насичений, ніж гамма CMYK, використовувана в друкованих матеріалах. Якщо планується використовувати зображення, генеровані для відео, в інших середовищах виведення, то слід передбачити налаштування тонів, корекцію і балансування кольору за допомогою відповідного пакету редагування.
Ще один чинник, який слід розглянути при роботі з генерувати для відео зображеннями, - обсяг наявної інформації і його вплив на розмір зображення, що виводиться. У відеокамерах область введення обмежується, щоб узгодити її з параметрами телевізійного екрану: 512 х 480, 640 х 480 або (максимум) 756 х х 576 пікселів в США, Канаді та Японії, де використовується дозвіл NTSC (Національного комітету телевізійних стандартів). У кращому випадку зображення цього розміру будуть непогано віддруковані тільки в каталогах продукції, рекламних листках з нерухомості, внутрішніх інформаційних бюлетенях або інших матеріалах, де зображення залишаються невеликими або дозвіл менш важливо, ніж зміст. Деякі відеокамери интерполируют зображення, домагаючись набагато більшого дозволу.