Фотосканеры — огонь и лед Автор: Петр Булгаков.
Фотосканеры — огонь и лед
Автор: Петр Булгаков.
Самые удивительные технологии, применяемые в современных планшетных сканерах, называются Digital ICE и FARE. В первой несложно увидеть слово «лед», а во второй — услышать слово «огонь». 27
Высказывания, что сканеры — умирающий вид техники, появились года три назад. Может, чуть больше. Но и по сей день они «умирают», а с прилавков и не думают исчезать. Больше того, число их производителей не сократилось, и многие фирмы регулярно обновляют модельные ряды.
Что же явилось причиной слухов об их близкой кончине? Думаю, дело вот в чем: три года назад начался бурный период развития цифровых камер. И экспертам было несложно сделать вывод, что еще чуть-чуть, и фотокамеры станут настолько распространены и умны, что отберут у сканеров «хлеб».
Отчасти это так. Сейчас появилось немало фотокамер с особым режимом «Съемка текста», позволяющим выправить геометрические искажения — ведь без штатива, вернее, без специальной установки для съемки бумажных документов, обеспечить точное положение камеры довольно сложно (точное положение — это когда оптическая линия объектива смотрит в центр листа под прямым углом). Следовательно, геометрические искажения появятся обязательно, а до последнего времени программы распознавания текста очень нервно реагировали на изменения геометрии. К счастью, в последней версии самой распространенной в России программы — ABBYY FineReader 8.0 — появилась встроенная функция компенсации искажений.
Что касается пересъемки фотографий, слайдов и негативов, здесь фотокамеры могут похвастаться разве что скоростью — они делают снимок мгновенно, а сканеру требуется относительно много времени, чтобы прогреть лампу и построчно снять изображение с высоким разрешением. Изготовление специальных установок и насадок для пересъемки — это для тех, кто любит делать «сложное на коленке». Даже если конструкция быстро родится в вашей голове, ее изготовление потребует немалых усилий и времени. А качественный результат будет достигнут только при условии прекрасного знания оптики (есть такая наука).
А значит, можно сделать вывод, что в ближайшие годы сканеры буду жить и жить. Тем более что модели стоимостью порядка 100 у. е. очень неплохо справляются с задачей перевода в электронный вид изображения на бумажных носителях, а модели от 150 у. е. — с оцифровкой слайдов и негативов. Только здесь стоит учесть, что задача сканера — снять всю полезную информацию с поверхности носителя. Если изображение не блещет качеством (снималось «мыльницей» и печаталось в «среднестатистической» лаборатории), особых проблем не будет. Но если фотограф в свое время потрудился стать фотографом, использовал хорошую оптику и лично следил за качеством печати, количество информации, которую можно и нужно снять с его пленок или фотографий значительно возрастает.
Больше информации
Каждый пиксель в формате True Color кодируется 24 битами или 3 байтами. В каждом байте запоминается яркость цвета — красного, зеленого и синего. То есть каждая цветовая составляющая RGB может иметь уровень от 0 (отсутствие цвета) до 255 (максимальная яркость). Если уровень всех трех составляющих — 0, мы получаем черный цвет, если уровень 255 — белый. Все остальные комбинации яркостей каналов RGB дают огромную палитру —16 млн. цветов. Это просто.
О бумажных носителях сейчас можно не говорить — сегодня практически любой сканер обладает необходимым разрешением, чтобы снять с бумаги всю полезную информацию. А чтобы снять всю полезную с пленки, нам понадобится высокое разрешение — порядка 1200 dpi для снимков, сделанных «мыльницами» и до 4800 dpi для снимков, сделанных профессиональной оптикой.
Почему камеры разного класса дают такой разброс, понять несложно. Слабенькая оптика «мыльниц» буквально «замыливает» изображение — там, где на пленке должно образоваться четыре пикселя, образуется один. Вернее, образуются четыре одинаковых. Кстати, похожую картину дают цифровые камеры с матрицей небольшого размера и высокого разрешения. Мегапикселей на такие матрицы «набухали» много, но толку от них мало — реальное разрешение обрезается оптикой и шумами матрицы, которые делают смежные пиксели одинаковыми (причина «перемешивания информации» — это также взаимное влияние пикселей).
Мы же будет ориентироваться на золотую середину — разрешение порядка 2400 или 3600 dpi. Для «мыльниц» этого хватит с запасом. И хватит даже для большинства кадров, сделанных умелыми руками. И здесь, по идее, должен возникнуть вопрос: «Если мы работаем с пленкой на любительском уровне, зачем нам связываться со сканерами полупрофессионального уровня?»
Ответ. Если вы работаете на «мыльничном» уровне, сканер дороже 100 у. е. вам не нужен. Но если претендуете на большее, лучше взять сканер подороже, иначе в качестве замыливающего устройства будет выступать он, сканер. И тогда все потуги вытащить больше информации с пленки обречены на провал.
Кстати, формально, недорогой сканер может обеспечивать высокое разрешение — 2400 dpi. Дополнительно пользователю сообщается, что он работает с 48-битным цветом (16 бит на каждый канал RGB) и обеспечивает максимальную оптическую плотность 3.3D. Цифры впечатляют, но, во-первых, они могут не соответствовать действительности (установить на глазок, какова оптическая плотность, не получится), а во вторых, от высокого разрешения и 48-битного цвета не будет толка, если в сканере есть «замыливающие» элементы. Недостаточно качественный АЦП (аналого-цифровой преобразователь) легко превратит 48-битный цвет в 24-битный, а разрешение 2400 dpi на самом деле будет соответствовать 1200 dpi. Недостаточно качественная оптика, механика сканера, матрица (линейка) светочувствительных элементов сделают свое дело — соседние пиксели окажутся одинаковыми. Вы получите огромный файл, в параметрах которого обозначены 2400 dpi и 48 бит. Но полезной информации в нем будет ровно столько, сколько было бы при разрешении 1200 dpi и 24 бита.
Нас обманывают?
«Младенцу дали соску. Это была его первая встреча с неправдой».
Старая шутка, старая истина. Большие цифры и надписи «Осторожно! Сверхвысокое разрешение!» притягивают массового потребителя. И очень многие достойные фирмы не хотят его, массового потребителя, расстраивать: если он любит большие цифры, он их получит. «Разрешение моего компакта — 10 мегапикселей. Моя машина развивает скорость до 220 км в час». А то, что машину унесет далеко-далеко при 180 км/ч, остается за кадром. Да и владелец — что он, псих, что ли? — не будет рисковать. Но так приятно сознавать, что машина может развить 220, в теории.
Точно так же со сканерами. Если вам нужны не просто большие цифры, а возможность вытаскивать из слайда, негатива всю информацию, вам придется:
• выбирать модель от надежного производителя, который ширпотреб делает как ширпотреб, но серьезную технику — серьезно;
• обратить внимание на дополнительные характеристики (это как и у автомобилей — именно дополнительные характеристики: качество подвески и тормозной системы, стабилизация курсовой устойчивости, количество подушек безопасности — позволяют не просто развивать высокую скорость, но и не бояться, что малейшая кочка станет причиной трагедии).
Оптическая плотность
С разрешением и глубиной цвета мы разобрались. Они могут быть раздутыми или реальными. Что же касается оптической плотности (ОП) — далеко не у каждого сканера ее можно найти в списке характеристик. Как правило, недорогие модели обходятся без нее. Но если сканер претендует на уровень «полупрофи», подозрительно, если среди его параметров мы не найдем ОП. Хотя перед поисками лучше понять, что это такое.
Для непрозрачных носителей это мера отражения света, то есть отношение падающего светового потока к отраженному. А количественный показатель ОП — десятичный логарифм отношения падающего потока к отраженному.
Например, сканер освещает лист бумаги потоком в 1000 люменов. И получается, отраженный свет от белой поверхности листа дает нам 1000 люменов (полностью отражается). А отраженный свет от черной поверхности листа дает 0 люменов (полностью поглощается).
Это идеальный сканер, такого не бывает. Но реально существующие модели стремятся к идеалу. Поэтому при сканировании фрагментов фотографии с белоснежными облаками или снегом на горных вершинах мы получим максимально высокое отражение, а при сканировании уходящего в темноту фона и черного бархата — минимальное.
Но высокая оптическая плотность дает нам нечто большее. Она позволяет увидеть черный бархат на темном фоне и малейшие оттенки белоснежных облаков. Сканер с высокой ОП заметит малейшие перепады яркости, а сканер с низкой ОП «сольет» все в сплошной белый или сплошной черный.
Если сканер способен заметить перепад яркости в 1/10000, его максимальная оптическая плотность равна 4.0D (десятичный логарифм от 1/10000), а тот, что замечает перепад в 1/1000, имеет ОП 3.0D. При скромных же способностях он видит только перепад порядка 1/100, и его оптическая плотность находится на уровне 2.0D.
Если оптическая плотность выражается дробью, например 3.6D, надо возвести 10 в степень 3,6. Получится 3981. Значит, сканер способен заметить перепад яркости в 1/3981. Заметим, что при сканировании фрагментов со средней яркостью пикселей сканеру не нужна такая высокая разрешающая способность — в этом случае сам глаз фиксирует перепад яркости очень чутко. Но в тенях и светах перепады яркости не столь заметны, поэтому сканеру требуются высокие характеристики, чтобы мы могли увидеть фактуру черного бархата или блестящего на солнце снега.
Старые пленки
Многие фотографы сегодня продолжают снимать на пленку. Не потому, что не в состоянии купить себе цифровую камеру, а потому что уверены — пленка дает более пластичную, более глубокую картинку. Не будем спорить, каждый имеет право на свое мнение. Главное, что при работе со свежей пленкой особых проблем не будет, чего нельзя сказать про старую, особенно если она не хранилась в нарезанных по 6 кадров стрипах в мягкой безворсовой оболочке.
Царапины, пыль, которая со временем образует комочки, выцветшие краски, отпечатки пальцев, надломы высохшей эмульсии… Мы ничего не забыли? Впрочем, и этого достаточно. Все эти «прелести» украшают пленочные архивы — у каждого фотолюбителя найдется десяток-сотня пленок, которые не первый год ждут оцифровки, новой жизни.
В этом случае нам нужен не просто хороший сканер, а такой, что может успешно бороться со следами времени. Раньше планшетные модели на такое были не способны, и их владельцам приходилось проводить за чисткой каждого кадра не один час. В принципе, работа ретушера не так уж и сложна — каждый может определить, стоит ли покупать «чистящий» сканер ради восстановления старых кадров? Ради интереса как-нибудь попробуйте на обычном сканере оцифровать старый слайд или негатив и посмотрите, сколько времени потребуется, чтобы он начал радовать глаз, а не печалить.
Впрочем, мы отвлеклись. Давайте займемся изучением чистящих технологий.
Самые простые решения — программные. Не обязательно те, что встроены в драйвер сканера. Тот же «Фотошоп» оснащен фильтром «Пыль и царапины», распознающим дефекты снимка и пытающимся их вычистить. Правда, получается это у него неважно — часто он подчищает вместе с пылью мелкие детали (например, звезды на ночном небе). Чистка в любом случае требует жертв: либо недостаточная очистка, либо падение качества изображения (в том числе размытие). Программные фильтры, как правило, позволяют найти компромис — оптимальное для каждого кадра положение регуляторов «Качество» и «Степень очистки» (названия в разных программах могут отличаться, но суть везде одна).
Недорогие сканеры (до 100—150 у. е.) порой содержат в составе ПО программы для удаления дефектов и восстановления цвета. Но их эффективность за редким исключением, оставляет желать… А планшетные фотосканеры нового поколения 28 , способные эффективно бороться со следами времени, стоят больше 250 у. е. (см. протестированные в нашем обзоре модели). И связано это с тем, что либо сам производитель сканера вкладывает немалые средства в разработку (или лицензирование) чистящих алгоритмов, либо в состав ПО входят профессиональные программы, которые сами не так дешевы — от 100 у. е. Но они оправдывают свою цену — работают намного искуснее, чем знаменитый фильтр «Пыль и царапины».
Что касается аппаратных решений — они, безусловно, намного эффективнее программ, поскольку базируются на дополнительном цикле сканирования в инфракрасных лучах. Этот цикл может проходить отдельно от основного или параллельно с ним, неважно, главное — ИК-лучи четко фиксируют дефекты и составляют «маску ретуши», позволяющую чистящим программам работать прицельно: локализовывать дефекты, заполнять дефектные области «свежими» пикселями (их цвет и яркость рассчитывается с помощью интерполяционных алгоритмов).
Самая известная технология ИК-очистки — Digital ICE. Разработана она компанией ASF( http://www.asf.com/ ) (сейчас она стала подразделением Kodak — Kodak’s Austin Development Center) 29 . Первоначально технология применялась только в профессиональных фильм-сканерах — автономных и в составе фотолабораторий. Потом, по мере распространения, планка опустилась и Digital ICE появилась в полупрофессиональных и даже любительских моделях (например, в относительно недорогом BenQ ScanWit 2750i).
Но параллельно ASF развивала и новые технологии. Собственно Digital ICE (Image Correction amp; Enhancement — коррекция и улучшение изображения) является базой чистки. В варианте Digital ICE2 к ней добавляется Digital ROC (Reconstruction Of Color — восстановление цвета). В варианте Digital ICE3 — Digital GEM (Grain Equalization Management — управление сглаживанием зернистости). В варианте Digital ICE4 — Digital DEE (Dynamic Exposure Extender — расширение динамического диапазона) и Digital SHO (Shadows amp; Highlights Optimizer — оптимизация светов и теней).
Все расширения базовой Digital ICE в планшетных сканерах не используются. Но владельцы сканеров могут купить все дополнительные программы в качестве плагинов Adobe Photoshop или других мощных редакторов. Причем именно для своей модели сканера — даже программные решения ASF являются аппаратно-зависимыми, то есть привязываются к особенностям конкретного «железа».
Другая технология очистки в ИК-лучах — это фирменное решение Canon — FARE (Film Automatic Retouching and Enhancement — автоматическое ретуширование и улучшение слайдов и негативов). Так же как и Digital ICE, FARE бывает нескольких уровней. FARE-1 — только базовая технология удаления дефектов с помощью сканирования в ИК-лучах. FARE-2 — расширяется за счет технологий Grain Equalisation and Management (контроль зернистости) и Reconstruction of Colour (реконструкция цвета). А FARE-3 умеет еще и распознавать изображения, снятые в сильном контровом свете и осуществлять избирательную коррекцию — только в тех фрагментах изображения, где это действительно необходимо.
Сказать, какая технология работает более эффективно, очень сложно — примерно на одном уровне. Digital ICE нашла большее распространение, применяется во многих фильм-сканерах и планшетниках Epson и Microtek. Но при разработке FARE были использованы огромный научный потенциал Canon и не менее огромный фотографический опыт лидера фотоиндустрии.
Старые фотографии
Со старыми пленками все вроде понятно — производители сканеров о них позаботились. Единственно, что им не удалось — найти аппаратное решение для очистки черно-белых пленок на основе галоидного серебра (серебро непрозрачно для ИК-лучей). Но современные хромогенные пленки, проявляемые по стандартному цветному процессу C-41, очищаются замечательно (Illford XP2 Super, Kodak Advantix 400, Kodak Select B amp;W+400, Kodak T400 CN, Konica Monochrome VX400).
Но для «галоидных» пленок и непрозрачных носителей были разработаны программные решения. Canon параллельно с технологией FARE создал QARE (Quality Automatic Retouching and Enhancement — автоматическое ретуширование и улучшение качества). Подобно FARE, технология для «непрозрачных» бывает 1, 2 и 3 уровней. На втором уровне к базовой технологии добавляется контроль зернистости и реконструкция цвета. А на третьем — обработка фотографий, снятых в контровом свете.
Технология QARE работает неплохо — в первую очередь заботится о сохранении мелких деталей, предоставляя человеку возможность вручную вычищать оставшиеся после фильтра дефекты. Пожалуй, для фотолюбителей это хороший подход — лучше потратить некоторое время, чем загубить снимок. А количество мелких дефектов программа сокращает существенно, оставляя для ручной чистки крупные и средние.
Компания Epson воспользовалась самой новой технологией ASF — Digital ICE для непрозрачных носителей. Это программно-аппаратное решение — сканер обрабатывает картинку дважды, меняя параметры подсветки. В итоге получаются два различных изображения, а различия служат базой для чистящих алгоритмов. Не могу сказать, что Digital ICE для непрозрачных работает так же хорошо, как и «инфракрасный» вариант. Но польза от него есть, тем более что при настройке параметров сканирования можно задать уровень обработки — низкий, средний, высокий.
Компания Hewlett-Packard начала развивать направление мощных фотосканеров недавно и пока не использует аппаратных решений для очистки. Зато включает в состав ПО сканеров профессиональную программу SilverFast Ai немецкой компании LaserSoft Imagine( http://www.silverfast.com/ ) 30 . Поскольку «родной» софт Hewlett-Packard справляется с задачей чистки не лучше фотошоповского фильтра «Пыль и царапины», решение снабдить сканер мощной программой стороннего производителя выглядит разумным. Фильтр Dust amp; Scratches Removal, встроенный в программу SilverFast Ai работает намного эффективнее. Пользователь имеет возможность выбирать отдельно светлые и темные дефекты, участки изображения, маскировать их. А также производить тонкую настройку фильтра с помощью трех регуляторов: «Интенсивность поиска», «Размеры дефектов», «Интенсивность фильтрации». И оперативно сравнивать исходное и «фильтрованное» изображение в режиме превью, то есть до сканирования.
Замечательное решение! Но требует значительного времени и все-таки проигрывает инфракрасной чистке — аппаратные технологии работают намного эффективнее.
Верный цвет
Но у SilverFast Ai (и, соответственно, сканеров Hewlett-Packard) есть другой «конек» — точная цветокалибровка сканера как для прозрачных, так и для непрозрачных носителей.
Кстати, владелец любого сканера может купить эту программу, которая стоит «всего» 218 долларов — больше, чем очень хороший сканер без возможности цветокалибровки. Причем 100 у. е. от стоимости программы придется выложить за цветовые мишени IT8 — 35-мм слайд и фотокарточку с цветными и серыми квадратиками. Выполнены эти мишени на профессиональной пленке и фотобумаге, поэтому и стоят так дорого.
Процесс калибровки сканера занимает пару минут: мы делаем скан тестового слайда или непрозрачной мишени, увеличиваем область сканирования на весь экран превью. Затем нажимаем кнопку IT8 Calibration, выравниваем на экране сетку так, чтобы ее квадратики совпали с квадратиками мишени и нажимаем на кнопку Start. Все!
Старшая модель Hewlett-Packard — сканер НР ScanJet 8300gp — дополнительно снабжается колориметром для калибровки монитора, на котором красуется гордая надпись Powered by GretaMachbeth technology (разработан на базе технологий GretaMachbeth — монстра цветокалибровки). Это не просто полезная добавка, а по-настоящему мощное техническое решение — прекрасно справляется с настройкой мониторов любого типа. Даже панели ноутбуков, обычно плохо поддающиеся «дрессировке», начинают выдавать относительно верные цвета. А пользователь сканера экономит массу времени, сил и нервов — ведь уверенность, что сканер снимет именно те цвета, что есть на фотографии или пленке, дорогого стоит. Не придется заниматься подгонкой цветов после сканирования, да и при обработке изображения и предпечатной подготовке хорошо откалиброванный монитор просто бесценен.
Учтите это, когда будете сравнивать цены сканеров нашего обзора.
И напоследок…
Напоследок можно поговорить о вещах второстепенных.
Скорость сканирования мы оценивали, но не придавали ей большого значения — все-таки планшетные сканеры ориентированы на фотолюбителей, которые не обрабатывают пленки рулонами, а фотографии — пачками.
К сожалению, все протестированные модели страдают краевыми эффектами: документ, расположенный у нижнего края стекла, будет обрезан так же «успешно», как при использовании недорогого сканера — неприятно, но не смертельно — достаточно положить на стекло угольник и проблема будет решена.
Все модели прекрасно справились с задачей вычитания маски. Маска — это покрытие фотопленки, служащее для защиты и выравнивающее светочувствительность к основным цветам (красному, зеленому, синему). Именно оно придает пленке оранжево-желтый оттенок. Именно оно сбивает некоторые сканеры с толку — при некорректном вычитании маски цветопередача безбожно искажается. В некоторых моделях для облегчения жизни сканера вводится ручная наводка — задается вид и тип пленки. В частности, такую поправку вводит программа SilverFast, но даже в автоматическом режиме (без поправки) особых проблем с вычитанием маски не было.
И, наконец, вернемся к тому, с чего начали — с вопроса, насколько быстро сканеры сойдут со сцены?
Судя по тому, сколько внимания производители уделяют серьезным фотомоделям — сканерам жить и жить! Пока для работы с пленкой и отпечатанными фотографиями у нас, фотолюбителей, другого инструмента нет.
***
TWAIN — аббревиатура technology without an Interesting Name (технология без интересного названия). Стандартный программный агент, позволяющий сканеру общаться с любыми «заинтересованными» в сотрудничестве программами (графические редакторы, программы распознавания текста и др.).
Глубина цвета — количество бит, которые используются для кодирования цвета каждого пикселя. Базовый вариант для мониторов, сканеров и принтеров — 24 бита на пиксель (что соответствует 8 битам на каждый цвет RGB — красный, зеленый и синий). Но сегодня многие сканеры, фотокамеры и графические редакторы способны обрабатывать цвета большей глубины — когда каждый пиксель кодируется на 24 битами, а 48 (в Photoshop этот режим представления называется 16-битным — по числу бит на каждый цвет). Чем больше глубина цвета, тем больше уровней яркости каждого цвета мы можем использовать, то есть получать или обрабатывать изображение более высокого качества.
Оптическая плотность (непрозрачные носители) — мера отражения света. Количественно определяется как десятичный логарифм отношения падающего потока к отраженному от непрозрачного носителя.
Оптическая плотность (прозрачные носители) — мера пропускания света. Количественно определяется как десятичный логарифм отношения падающего потока к прошедшему через прозрачный носитель.
Оптическое (аппаратное) и интерполированное разрешение — максимальное количество точек, которые позволяют снять с каждого дюйма оптическая и механическая системы сканера. Это честная характеристика, говорящая о качестве оптики, матрицы и точности механики сканера. Иногда в спецификации указываются астрономические цифры (например, 19999 dpi) c прибавкой «интерполированное разрешение». Эту характеристику можно не принимать во внимание, так же как и «цифровой зум» фотокамер. Она говорит только о возможности математического пересчета (интерполяции) изображения. То же самое вы можете сделать в графическом редакторе.
Разрешение сканирования — количество точек, которые сканер снимает с каждого дюйма фотографии или пленки. Чем оно выше, тем больше информации можно снять. Но если мы установим слишком большое разрешение (превышающее то, что использовалось при производстве сканируемого материала), мы будем «фотографировать» воздух. Для обработки текста рекомендуется устанавливать 300 dpi, для фотографий — 600, для слайдов и негативов, снятых «мыльницами» — 1200, для слайдов и негативов, снятых полупрофессиональной техникой — 2400. И только съемку класса «профи» имеет смысл сканировать на максимальном разрешении 8300-й модели — 4800 dpi.
Технологии сканирования — CCD (Charge-Coupled Devices) и CIS (Contact Image Sensor), две базовые технологии планшетных моделей сканеров. Первая фактически повторяет принцип построения цифровой фотокамеры: проецирует изображение на миниатюрную CCD-матрицу. Если точнее — на CCD-линейку, поскольку сканер обрабатывает картинку построчно («сфотографировал» узкую полоску, передвинул каретку на следующую полосу, «сфотографировал» следующую и т. д.). Вторая использует не миниатюрную, а широкую (во всю ширину стекла сканера) полосу светочувствительных элементов (фотодиодов). Главное преимущество такого подхода — возможность сконструировать сканеры небольших размеров, главный недостаток — нулевая глубина резкости (если сканируемый лист неплотно прилегает к стеклу, отходит от него на несколько миллиметров, изображение получается нерезким).
Автор выражает признательность Алексею Ерохину за ценные советы.