Порог чувствительности, динамический диапазон. Понятие оптической плотности

Технологические параметры сканеров.

Порог чувствителъности. При полутоновом сканирова­нии яркость каждой точки может принимать одно из множества возможных значений (градаций яркости), а при бинарном - только одно из двух. В бинарном режиме сканер преобразует данные путем сравнения их с определенным порогом (уровнем черного). Поскольку сканер способен различать оттенки серого, можно установить порог чувствительности так, чтобы сканер мог произвести классификацию элементов изображения на чер­ные и белые. Яркость каждой точки полутонового 8-битового изображения выражается числом от 0 до 255 (0 - белый, 255 - черный). Чтобы преобразовать полутоновое изображение в би­нарное, сканер должен «знать» уровень (число), выше которого точка считается белого цвета (0), а ниже - черного (1). Этот уро-вень и называется порогом чувствительности.

Динамический диапазон (диапазон оптической плотно­сти) сканера характеризует его способность различать перехо­ды между смежными тонами на изображении. Понятие оптичес­кой плотности используется для характеристики поглощательной способности непрозрачных (отражающих) оригиналов и сте­пени прозрачности прозрачных оригиналов и выражается че­рез десятичный логарифм:

или , (4.1)

где - коэффициент пропускания материала (изобра­жения на прозрачной основе) (рис. 4.1, а), характеризующий его способность поглощать световой поток ; - ко­эффициент отражения (рис. 4.1, б), характеризующий спо­собность материала (изображения на непрозрачной основе) отражать световой поток ; и - соответственно свето­вой поток, прошедший материал, и световой поток, отражен­ный от материала.

а) б)

Рис. 4.1. К определению оптической плотности:

а - изображение на прозрачной основе; б - изображение на не прозрачной основе

Оптической плотности соответствуют значения или ; соответствуют значения или .

Из-за несовершенства оптической системы сканера и нерав­номерности спектральной характеристики фотоприемника зна­чения параметров реальных устройств сканирования всегда ниже теоретически возможных. На практике динамический ди­апазон сканера определяется как разность между оптической плотностью самых темных и самых светлых тонов, ко­торые он может реально различать. Максимальная (минималь­ная) оптическая плотность оригинала характеризует наиболее темную (светлую) область оригинала, распознаваемую сканером, более темные (светлые) области воспринимаются сканером как абсолютно черные (белые).

Чем шире динамический диапазон сканера, тем больше гра­даций яркости он сможет распознать и соответственно зафикси­ровать больше деталей изображения. Практически невозможно получить цифровое изображение с плотностью тона, превышаю­щей 4,0. Видимо, исходя из этого, диапазон оптических плотнос­тей сканера часто ограничивают именно этим значением.

4.2. Автокалибровка. Технология сканирования.

Некоторые сканеры обладают способностью автокалибровки, т.е. настройки на динамический диапазон плотностей оригинала.

Рассмотрим это на конкретном примере. Допустим, мы име­ем ПЗС-сканер, воспринимающий оптический диапазон плот­ностей до 3,2. С его помощью нам нужно отсканировать слайд, имеющий максимальную оптическую плотность 4,0. Сканер выполняет предварительное сканирование для анализа ориги­нала и получения диаграммы оптических плотностей. Обычно такая диаграмма выглядит приблизительно так, как показано на рис. 4.2. После анализа диаграммы сканер производит авто­калибровку с целью сдвига своего динамического диапазона вос­приятия оптических плотностей. Таким образом, в данном конкретном случае минимизируются потери в «тенях» благодаря несущественным потерям в «светах».

Рис. 4.2. Учет распределения плотностей оригинала

Область сканирования определяет максимальный размер оригинала в дюймах или миллиметрах, который может быть сканирован устройством. Иногда используется также термин максимальный формат.

Коэффициент увеличения показывает (обычно в процен­тах), во сколько раз можно увеличить изображение оригинала в процессе сканирования. В зависимости от типа и класса скане­ра требуемый коэффициент увеличения либо определяется ав­томатически, либо устанавливается пользователем вручную перед сканированием. В автоматическом режиме драйвер ска­нера вычисляет требуемое входное разрешение, учитывая раз­мер оригинала и выбранный коэффициент увеличения.

Существует математическая зависимость разрешающей спо­собности R в точках на дюйм (dpi), с учетом которой необходимо сканировать оригинал для получения заданного качества:

, (4.2)

где -линиатура полиграфического растра, с которым будет производиться дальнейшая печать (Lpi); -коэффициент мас­штаба увеличения изображения; -так называемый коэффи­циент качества, лежащий в пределах от 1,5 до 2.

Технология сканирования определяет количество, тип и параметры используемых фотоприемников (фотоэлектрических преобразователей).