CCD V. - skenujeme - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

10. ledna 2000, 00.00 | Dnešní díl je věnován výhradně řádkovým snímačům používaným ve skenerech a technologii s nimi spojené. Jak pracuje váš skener? V čem se liší profesionální a amatérský model?

Tento díl seriálu o CCD snímačích celý věnujeme skenerům. Sice jsme se již zmínili o řádkových snímačích, ale přednost zatím dostávala digitální fotografie. Skenery mají samozřejmě zcela odlišné konstrukční prvky než fotoaparáty, takže používají celou řadu unikátních technologií, ve kterých hraje právě CCD snímač velmi důležitou roli.

Než se dostaneme k CCD samotnému slušelo by se zmínit dva největší konkurenty. Tím prvním jsou PMT prvky používané u bubnových skenerů. Jde v současné době asi nejlepší komerčně dostupné řešení digitalizace předloh, ale stále se zdokonalující CCD šlapou i této technologii na paty. Navíc řešení s PMT je velmi drahé. Na druhém konci pomyslné cenové osy konkurují CIS snímače. Ty sice nabízejí nižší kvalitu snímání než CCD, ale jsou levnější a jejich použití nevyžaduje prakticky žádné další součástky. Díky tomu jsou CIS skenery nejnižší a nejlehčí na trhu. CCD snímače tvoří pomyslný střed a můžeme je najít u skenerů za 4.000Kč stejně dobře jako u skenerů za 1-2 milióny korun.

Základem skenerů jsou třířádkové CCD prvky. O těch jsme již hovořili v přecházejících dílech, takže jen ve zkratce připomenu. Jde o snímače s buňkami uspořádanými do tří řádek. Každá řádka je opatřena jedním z RGB filtrů a snímá jednu barevnou složku světla. Skener je vybaven mechanikou, která pohybuje snímačem a ten postupně snímá jednotlivé řádky předlohy. Na jeden průchod je tedy skener schopen digitalizovat předlohu umístěnou do tohoto zařízení. Snímat se dá prakticky cokoli, co jde přitisknout na skleněnou desku zařízení. Od filmů, přes papírové předlohy až po jednu stěnu krabice či stránku knihy. Předlohy mohou být opravdu různorodé a skenery na tento fakt musejí reagovat. Principielně se rozlišují dva typy předloh.

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.

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.

Pohyb snímače
V úvodu jsme řekli, že snímač se pohybuje a čte předlohu v jedno průchodu po řádcích. Toto tvrzení není zcela správné, protože některé profesionální skenery používají trochu jiný postup. Kromě pohybu snímací hlavy v ose Y přibývá ještě pohyb v ose X. Tato technologie je označována jako XY technologie a přináší hlavně zefektivnění práce skeneru. Ten nemusí snímat celou plochu, ale může 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.

Rozdíly mezi jednotlivými skenery jsou jak v konstrukci optiky a elektroniky, tak ve snímačích samotných. Používá se několik velikostí snímačů od různých výrobců. Ve vyšší kategorii je nejběžnější použití snímačů s 10500 buňkami od výrobců jako je Kodak, Phillips a dalších. Počet buněk určuje pochopitelně rozlišení snímače, ale do výsledku ještě vstupuje optická soustava. Se stejnými snímači se produkují skenery s různým optickým rozlišením v závislosti na použité optice. Přesto snímač s větším počtem buněk je výhodou.
Dalším parametrem velmi důležitým pro kvalitní snímání je denzita, které je skener schopen dosáhnout. Ta určuje, nakolik skener je schopen rozlišovat různé intenzity světla. Čím vyšší je denzita, tím lépe skener rozlišuje velmi tmavé a velmi světlé oblasti. Například pokud mám skener s nízkou denzitou, tak získám pouze černou plochu tam, kde lepší skener ještě rozliší určitý motiv. U levných skenerů se denzita ani neudává (je šptná), ale profesionálních zařízení jde o jeden ze stěžejních parametrů. U nejlepších modelů může přesáhnout až hranici 4.0.
Na závěr se musíme zmínit o bitové hloubce barev. Každý snímač vybavený A/D převodníkem je schopen rozlišit určitý počet barev. Ten je určen tím, kolik bitů používá pro ukládání informací o barvě. Pokud se o některém skeneru řekne že zaznamenává 10 bitů na kanál tak je schopen rozlišit před miliardu barev. Proč? Snímáme ve třech kanálech (RGB) a v každém rozlišujeme 10 bitů. To je tedy celkem 3 krát 2na desátou. Trocha matematiky, ale rozdíl mezi 256 a 16 milióny barev pozná asi každý.

Víše uvedený popis není příliš technický, ale měl by poskytnout potřebné informace pro první kontakt s touto technikou. Podobně je tomu i u předchozích dílů :

• CCD I.
• CCD II.
• CCD III.
• CCD IV.