Давно миновали те дни, когда сканер считался жемчужиной компьютерной периферии, а его немногочисленные обладатели принадлежали к элите пользователей. В наше время - это недорогой прибор массового применения, которым оснащена едва ли не каждая вторая персональная вычислительная система.
Перечень профессиональных и любительских задач, для решения которых используется этот прибор, выглядит очень внушительно: оцифровка изображений, создание электронных архивов, распознавание символов, копирование печатных и рукописных страниц, создание электронных коллекций, пополнение баз данных и многое другое. Ранее привычными ареалами распространения для сканера были полиграфия, рекламное дело и Web-дизайн. Сейчас даже в мелком бизнесе и обучении трудно преуспеть, не обладая подобным оснащением. Сканирование стало массовой практикой, и как всякое ремесло оно обладает своей технологией и секретами.
Для того чтобы создать резервную копию платежного поручения или телефонных счетов, не требуется штудировать книжку по цифровой обработке изображений. С другой стороны, оцифровка на барабанном сканере- это таинство, секретами которого владеют немногие посвященные. Операторы этих устройств образуют своего рода касту; ее члены не нуждаются в советах со стороны, с возникающими проблемами они справляются самостоятельно. Когда процессом сканирования управляет новичок или любитель, то можно получить множество вариантов оцифрованного изображения, принципиально различающихся по своему качеству и размерам.
Результаты оцифровки зависят от множества самых разнообразных факторов, которые довольно точно можно разделить на четыре группы

Прибор для считывания графической информации имеет множество различных технических реализаций, различающихся между собой по производительности, области применения и типу обрабатываемых оригиналов. Ручные, листовые планшетные сканеры, слайд-сканеры, высокопроизводительные полуавтоматические приборы считывания - это далеко не полный перечень типов оцифровывающих приборов. На уровне физических принципов действия все они описываются одной функциональной схемой, но различаются по внешнему виду, техническим характеристикам и, конечно, приемам работы.
Ручные сканеры присутствуют в этом перечне только ради полноты классификации. Это устройства вчерашнего дня, которые повсеместно сняты с производства. По своим техническим характеристикам они аутсайдеры приборов данного класса. Они обладают низким разрешением, невысокой скоростью работы, узкой кареткой и требуют ручного управления. Оперативность и небольшие габариты -это причины, которые примиряют некоторых пользователей с присутствием этих приборов в составе компьютерной периферии.
Листовые сканеры предназначены для оцифровки отдельных листов или раз-брошюрованных печатных изданий. Они работают с оригиналом по принципу факсимильного аппарата. Отдельные странички подаются в приемный лоток и при помощи роликовой системы подачи прокатываются через прибор. В процессе движения страницы выполняется ее сканирование.
Некогда популярные листовые сканеры постепенно сходят со сцены. Их доля на рынке оцифровывающих устройств постоянно снижается. Но сам принцип действия протяжного сканера оказался очень удачным. Производители компьютерной периферии предлагают множество различных по исполнению аппаратов, работающих по этой принципиальной схеме: листовые сканеры с автоматической подачей, самодвижущиеся устройства, которые перемещаются по неподвижному листу бумаги, комбайны, совмещающие в одном корпусе функции сканера и принтера, и пр. Свою нишу рынка прочно занимают листовые сканеры, предназначенные для оцифровки листов большого формата: чертежей, схем, планов и пр.
Барабанные сканеры используют в качестве светочувствительных элементов фотоэлектронные умножители - устройства, предназначенные для усиления слабых фототоков. Это самая старая и наиболее отлаженная технология оцифровки. В семействе сканеров устройства барабанного типа лидируют по числу различных конструктивным реализаций. Виды и подвиды этих устройств столь многочисленны и непохожи по своим конструктивных характеристикам, что довольно трудно дать общее описание их принципа действия. Приведем классическую схему. Объект, обычно слайд или диапозитив, крепится на прозрачный барабан, который быстро вращается и перемещает оригинал в осевом направлении. Внутри барабана находится источник яркого света, обычно это галогеновая или ксеноновая лампа. Направленный пучок света проходит сквозь оригинал и через приемную апертуру попадает на систему наклонных зеркал, которые расщепляют световой поток на три составляющие. Фотоэлектронные умножители усиливают полученный свет, а аналого-цифровой преобразователь обрабатывает сигнал и преобразует его из аналоговой формы в цифровую.
Самыми распространенными аппаратами оцифровки в наше время являются планшетные сканеры. Их можно найти на столе инженера и архитектора, в офисе, студии дизайнера, учебной аудитории. Технология считывания этих устройств, в разных ее модификациях, подробно освещена в учебной литературе и журнальной периодике. В упрощенном виде она состоит в следующем. Относительно неподвижного оригинала, расположенного на прозрачной (обычно стеклянной) подложке, перемещается каретка со светочувствительными элементами и фокусирующей оптической системой. Световой поток, отражаясь от поверхности непрозрачного объекта, принимается матрицей фоторецепторов (ПЗС-матрицей), затем переводится в форму электрических сигналов и преобразуется из аналоговой формы в цифровую.
Эта принципиальная схема получила множество различных технических реализаций. Например, существуют сканеры, у которых оригинал смещается относительно неподвижной оптической системы, есть системы с гибридной оптикой, которая совмещает стационарные и подвижные компоненты.
Понятно, что не может быть единых рекомендаций по выбору тактики и параметров сканирования для технических систем со столь различным устройством. Все советы, приведенные в этой главе, относятся к планшетным сканерам офисного и полупрофессионального применения.

Разрешение - это один из самых распространенных терминов в компьютерной графике. Он употребляется по отношению к самым различным приборам и объектам, и, может быть, этим объясняется значительная часть тех сложностей, с которыми сталкиваются пользователи, начинающие свой путь в компьютерной графике.
Несмотря на огромное разнообразие видов и типов графических объектов, существует только два фундаментальных способа их описания: векторный и растровый. Любое векторное изображение представляет собой множество элементарных геометрических форм, называемых иногда геометрическими примитивами. Набор примитивов невелик, в их число входят треугольники, прямоугольники, открытые и замкнутые линии, овалы, многоугольники и др. Оперируя элементами этого ограниченного базиса, меняя их атрибуты, можно создавать композиции любой тематической направленности и сложности.
Растровые изображения состоят из совокупности элементарных графических элементов - точек, которые иногда называют пикселами (образовано от английского picture element). На элементарном уровне любая растровая картинка представляет собой регулярную сетку точек, каждая из которых обладает независимыми параметрами яркости и цветности. Сложение цветов и яркостей этих элементарных частичек изображения воспринимается наблюдателем как целостный графический образ.
Важнейшей характеристикой точечного изображения является его разрешение. Разрешение - количество точек (dot) или пикселов (pixel), приходящееся на единицу длины. Как правило, в качестве линейной единицы измерения используются дюймы (inch). Отсюда наименование этого параметра - dpi (dot per inch) или ppi (pixel per inch).
Разрешение - это логическая единица измерения. Она описывает плотность точек графического изображения. На логическом уровне описания ни сами пикселы, ни результирующее изображение не имеют физических размеров. Они обретают конкретную протяженность только при выводе на определенное техническое устройство - принтер, монитор, проектор и пр.
Пусть изображение с разрешением 100 dpi имеет высоту и ширину по 200 пикселов. Его фактическая высота (ширина) легко находится делением высоты (ширины), измеренной в точках, на разрешение. Оно представляет собой квадрат со стороной два дюйма. Если, не меняя количества точек по сторонам, увеличить разрешение в два раза, то фигура получит новые габариты, равные одному дюйму. И наоборот, уменьшение разрешения влечет за собой увеличение фактических габаритов, если пиксельные размеры остаются неизменными.
Если известны физические размеры изображения и его разрешение, то легко найти количество составляющих точек. Пусть сканируется квадратная картинка со стороной три дюйма и разрешением 100 dpi, тогда оцифрованное изображение будет включать в себя 300 точек по каждому направлению.
Что произойдет, если, оставляя число точек неизменным, менять фактические линейные размеры изображения? Точные ответы дает простая и наглядная аналогия. Представим, что носителем изображения является материал с неограниченной способностью к растяжению и сжатию. Если сильно растянуть такую страницу, то увеличатся и размеры отдельных точек. В результате дискретная структура картинки, ранее незаметная для наблюдателя, станет очевидной. Типичный пример такой ситуации иллюстрирует рис. 1.1, где приведено изображение с разрешением 72 dpi и его вариант, увеличенный в шесть раз.

Понятие разрешения применяется не только к растровым изображениям; оно служит важнейшей характеристикой многих цифровых приборов и процессов. Так, качество сканера и объем графической информации, который способен обработать этот прибор, во многом зависят от его разрешения. Это в полной мере относится к планшетным, ручным, листовым сканерам и оцифровывающим устройствам, предназначенным для обработки слайдов и диапозитивов. У приборов, построенных по классической схеме, горизонтальное разрешение зависит от плотности фоторецепторов сканирующей головки, вертикальное определяется минимальным шагом смещения каретки вдоль оригинала. Иногда первую величину называют оптическим разрешением, а вторую - механическим. У многих современных моделей сканеров эти параметры различаются. Как правило, механическое разрешение выше оптического. Обычное разрешение современных планшетных сканеров составляет 1200*2400 dpi, а моделей полупрофессионального класса разрешение может достигать 2400*4800 dpi, лучшие представители этого типа приборов могут иметь еще более высокое разрешение.
Совершенно прозрачна связь между разрешением сканера и качеством оцифровки. Сканирование с более высокими установками разрешения при прочих равных условиях позволяет получить более качественный вариант картинки. Большая плотность выборки позволяет внести в цифровую версию мелкие детали, которые в противном случае могли бы быть просто пропущены.

На заметку!
Некоторые ревнители гносеологической чистоты настаивают на использовании применительно к сканерам слова «выборка» вместо «точка», и единицы измерения плотности оцифровки «spi» (sample per inch) вместо «dpi». Их аргументацию можно принять, если бы не многолетняя терминологическая традиция, которая разрешает описывать привычными терминами «точка» и «dpi» любые цифровые устройства (мониторы, сканеры, видеокамеры) и процессы (сканирование, видеомонтаж: и пр.).

Результат оцифровки зависит от размеров пикселов. Точки большого размера огрубляют растровое изображение, делают видимой его дискретную структуру. При неизменных размерах оригинала плотность выборки и размеры точек связаны по закону обратной пропорциональности - чем выше разрешение, тем меньше размеры элементов изображения, снятых с оригинала

Утверждение о положительном влиянии высокого разрешения на результаты оцифровки хорошо согласуется с нашим повседневным опытом и легко принимается на веру. Однако, как и большинство постулатов, очевидных для здравого смысла, оно справедливо только для некоторой усредненной ситуации. Можно привести примеры, когда увеличение плотности выборки не дает заметного прироста качества и, более того, способно повлечь за собой деградацию оцифрованного изображения.
В описаниях сканеров иногда указывают очень большие значения разрешения, заведомо превосходящие технические возможности этих приборов. В таких случаях, скорее всего, речь идет о так называемом интерполированном разрешении. Интерполяцией в математике называют процесс вычисления промежуточных значений функции или величины по их опорным значениям. Тот же самый смысл имеет это понятие и в сканировании. На основе матрицы оцифрованных точек, снятых прибором с оригинала, при помощи специального программного обеспечения строятся промежуточные пикселы. Их цветовые и яркостные параметры рассчитываются по соседним точкам на основе алгоритмов усреднения или по более сложным зависимостям. Иными словами, программа сканирования самостоятельно рассчитывает «недостающие» точки. Например, получив со сканера сетку размером 5*5 точек, она может расширить ее до размеров 10*10 и более.
Существует ограниченное число ситуаций, в которых использование искусственно завышенного интерполированного разрешения является оправданным. Например, сканирование штриховой графики (карандашных рисунков, рукописного или печатного текста, планов, чертежей и пр.) позволяет получить более гладкие границы объектов и линий. За более высокое качество результата часто приходится платить значительным увеличением размеров графического файла.
Уже упоминалось о том, что по объективным техническим причинам оптическое и механическое разрешение сканера могут не совпадать. Если в техническом паспорте устройства указывается разрешение 600*1200, что это значит, то максимальная вертикальная плотность точек в два раза выше горизонтальной. Несложный анализ показывает, что если для сканирования выбрано разное разрешение по осям координат (например, 600*1200 dpi), то в оцифрованном оригинале будут потеряны исходные пропорции. Этого не произойдет потому что сканер самостоятельно уравняет плотности по направлениям и добавит по горизонтали недостающие точки за счет интерполяции.
Процедура интерполяции часто используется и в тех случаях, когда задано разрешение сканирования, некратное оптическому. Например, сканер способен работать с разрешением 300*600 dpi, а в установках управляющей программы установлено 175 dpi.
Если обрабатывается оригинал маленького размера, который планируется значительно увеличить в размерах, то использование высокого интерполированного разрешения становится не только оправданным, но и часто необходимым.

Информация в памяти компьютера представляется в двоичном виде. Текст, картинка, запись базы данных - все это с точки зрения вычислительной машины не более чем последовательность нулей и единиц со своими правилами обработки. Чем длиннее эта последовательность, тем, как правило, больше информации она может хранить об объекте.
В растровой графике все точки, составляющие изображение, - это совершенно независимые образования со своей яркостью и цветом. Если отвести на каждый пиксел по одному двоичному разряду, то в таком коротком слове можно запомнить только два состояния графического элемента: черное и белое. Пусть точкам соответствует кодовые последовательности, состоящие из восьми двоичных разрядов. В этом случае можно занести в память компьютера информацию о 2 = 256 градациях яркости. С ростом длины кодового слова увеличивается количество деталей картинки, которые можно сохранить в памяти вычислительной системы.
При помощи 24 (8 + 8 + 8) бит можно закодировать богатую цветовую палитру, состоящую из 16,7 (28*28*28) миллиона цветов и оттенков. Поясним это утверждение.
Известно, что каждый видимый цвет можно представить в виде композиции трех базовых координат - красной (Red, R), зеленой (Green, G) и синей (Blue, В). В компьютерной графике эти координаты часто называют каналами. На каждый канал отводится по восемь двоичных разрядов, что дает возможность кодирования 256 градаций яркости цветовой координаты. Поскольку яркости каналов являются независимыми, то общее число доступных цветов находится по формуле 256*256*256 =16 777 216. Этот способ генерации цвета называется аддитивной моделью (аддитивной системой, системой RGB), а цветовое пространство, состоящее из 16 777 216 элементов, иногда именуют True Color.
Количество двоичных разрядов, приходящихся на одну точку, пиксел или выборку, принято называть глубиной цвета. Эта характеристика относится не только к изображениям; с ее помощью можно описывать свойства цифровых устройств и процессов, например сканеров.
Как, например, истолковать строчку технического описания сканера, в которой говорится о его 24-битов глубине цвета? Это значит, что данный прибор может производить 8-разрядную выборку для каждого цветового канала. Иными словами, это вполне приличное устройство, способное сканировать в цвете оригиналы с ограниченным цветовым диапазоном, например плакаты, афиши, географические карты, архитектурные штаны, рисованные книжные иллюстрации и т. п.
Давно прошли те времена, когда сканеры могли продуцировать только полутоновые черно-белые изображения, т. е. имели глубину цвета, равную восьми битам. Большинство современных устройств оцифровки обладают 30-битовой и более глубиной. Лучшие марки полупрофессиональных планшетных сканеров имеют глубину, равную 48 битам, что составляет 16 бит на один канал. Это позволяет представить колоссальное количество цветовых нюансов: 2 *216*2 = 281 474 976 710 656.
Зачем такая высокая разрядность? Только несколько сотен цветов имеют названия, глаз обычного человека не способен различить все градации даже пространства True Color, и не существует печатного оборудования, которое способно передать все оттенки столь богатой палитры. Только последняя версия редактора Photoshop позволяет полноценно обрабатывать изображения с подобной глубиной цвета. Две основные причины заставляют повышать глубину цвета устройств ввода.
Первая - технологическая. Матрица фоторецепторов в сканерах более высокой разрядности обладает, как правило, повышенной чувствительностью и в меньшей степени «загрязняет» изображение собственными шумами.
Вторая причина - программная. Большое количество битов увеличивает гибкость редактирования на всех последующих этапах обработки изображения. Многие операции с изображениями, например гамма-коррекция, изменение цветового пространства и др., обедняют тоновое пространство, понижают число цветовых градаций. Если начинать обработку 16-битовых каналов, то, имея достаточный запас, можно безболезненно пережить потерю некоторых малозначительных деталей. Совершенно иная ситуация складывается при работе с 8-битовыми каналами. Здесь любые потери могут иметь решающие последствия для качества изображения.
В настоящее время ограниченное число графических приложений и программ управления сканирующим оборудованием полноценно поддерживают глубину цвета 16 бит на канал. К числу немногих исключений принадлежит растровый редактор Photoshop. В версии CS снято множество ограничений на применение инструментов, команд и фильтров к таким оригиналам. Те немногие запреты, которые продолжают еще действовать, не имеют принципиального значения для большинства практических ситуаций и дизайнерских проектов.

Диапазон оптических плотностей - это отчасти таинственная характеристика, о которой могут и не подозревать многие продавцы и покупатели сканеров. Только немногие производители считают необходимым указать значение этого важного параметра в составе технических характеристик устройства оцифровки.
Глубина цвета или разрядность битового представления описывает общее число градаций цвета (света или яркости), которые способно распознать сканирующее устройство. Диапазон оптических плотностей (оптический диапазон) определяет гладкость перехода между соседними тонами в оцифрованном изображении.
Оптическая плотность- это характеристика обрабатываемого оригинала, которая вычисляется как десятичный логарифм отношения падающего светового потока к потоку, отраженному от непрозрачного сканируемого объекта (для прозрачных объектов, слайдов или фотографических негативов, используется сила прошедшего света). Эта величина является численной характеристикой непрозрачности прозрачных оригиналов и отражающей способности непрозрачных объектов.
Предельные значения оптической плотности непрозрачных значений равны 0 и 4. Абсолютно белые непрозрачные объекты, которые отражают весь падающий световой поток, имеют минимальное значение этой величины. Идеально черные объекты и материалы, поглощающие весь попадающий на них свет, обладают максимальной оптической плотностью, равной четырем.
Устройства оцифровки принято описывать посредством диапазона оптических плотностей. Эта величина характеризует способность устройства различать тонкие градации и мелкие детали в крайних областях тонового диапазона. Чем шире диапазон, тем больше видимых деталей и нюансов сможет передать сканирующий прибор. Если обработать оригинал с оптической плотностью, выходящей за пределы оптического диапазона сканера (очень светлый или очень темный), то прибор не сможет распознать графические данные такого оригинала. После оцифровки светлые области будут представлены как совершенно белые, а темным фрагментам будут соответствовать зоны, закрашенные черным цветом.
Область самых темных тонов является особенно уязвимой при передаче любыми устройствами оцифровки. В ней труднее всего точно считать детали оригинала и точно отразить в его цифровой версии. Поэтому очень важной характеристикой сканера является максимальная оптическая плотность оригинала, которую прибор отличает от полной темноты.
Обрабатываемые оригиналы состоят из светлых и темных областей, поэтому их, как и устройства оцифровки, можно описывать посредством диапазона оптических плотностей. Приведем ориентировочные значения. Очень контрастные фотографии могут иметь диапазон, приближающийся к 2, но типичными являются значения в диапазоне от 1,2 до 1,8. У негативных пленок он может достигать величины 2,5. Диапозитивы самого высокого качества и двойные слайды могут иметь оптический диапазон от 3,0 до 4,0.
Сложнее привести ориентировочные значения для устройств оцифровки. Отрасль не стоит на месте; то, что еще вчера считалось передовым техническим достижением, сегодня становится массовым уровнем. Барабанные сканеры самого высокого класса имеют оптический диапазон 4,0 и даже выше. Лучшие и новейшие модели планшетных сканеров берут планку в 3,6. Для офисных и полупрофессиональных планшетных сканеров эта величина обычно лежит в пределах от 1,8 до 3,0.
Повышение диапазона оптических плотностей- это сложная техническая задача. По этой причине данная характеристика не растет столь быстро, как разрешение сканеров. Только на первый взгляд может показаться, что она зависит только от яркости источника света. На нее оказывают влияние все элементы оптического тракта, характеристики аналого-цифрового преобразователя, разрядность битового представления и алгоритмы работы контроллера сканирующего прибора.

Информация об оптическом диапазоне доступна не для всех моделей сканеров. Трудно объяснить это иными причинами, чем низкое значение этого важного показателя даже у популярных марок от самых именитых производителей. Приблизительную оценку оптического диапазона можно получить посредством простого вычислительного эксперимента. Требуется отсканировать эталонное печатное изображение и оценить полученные результаты в области самых светлых и темных тонов. Эталоном в принципе может быть любая картинка с широкой цветовой гаммой и полным тоновым диапазоном, отпечатанная с высоким качеством на фотобумаге. В качестве стандарта, принятого международной организацией по стандартизации (ISO), используются мишени IT8. Это печатный образец, представляющий эталонные цвета различной яркости и насыщенности и оттенки серого цвета. Стандартом фиксируется только часть содержимого мишени, значительный ее остаток не регламентируется и может быть выбран по усмотрению производителя.
Многие фирмы - производители сканеров, фотографического оборудования и программного обеспечения включают в комплект поставки такие образцы, как, например, Kodak ITS или Kodak Q60.

На заметку! Как это ни странно звучит, но цветовые мишени - это продукты с ограниченным сроком годности. Например, фирма AGFA ограничивает срок эксплуатации своих эталонов всего лишь одним годом. Интенсивное использование и ненадлежащее хранение способны значительно сократить этот и без того небольшой гарантийный срок.

Оптический диапазон устройства оцифровки и число двоичных разрядов, приходящихся на один канал, - это связанные величины. Можно показать, что максимальный оптический диапазон не может превосходить десятичного логарифма от количества возможных тоновых градаций одного канала. Если на один канал сканера приходится 8 бит, то, как показано ранее, максимальное число различных оттенков канала равно 2 = 256. Максимальный оптический диапазон такого устройства оцифровки не может превосходить десятичного логарифма от 256, т. е. 2,4. В действительности у серийных приборов значения этой величины лежат на значительном удалении от теоретического максимума. Например, у самых популярных на текущий момент сканеров с глубиной цвета 36 бит теоретический предел будет равен 3,6. В реальности приборы этого класса имеют намного более скромные значения оптического диапазона, обычно много ниже 3,0.

Ранее говорилось о том, что информация о яркости и цвете точек растрового изображения хранится в двоичном виде. Чтобы правильно интерпретировать эти данные, одних кодовых значений недостаточно. Действительно, пусть некоторый пиксел описывается числом 24, заданным в двоичной системе счисления. Это может означать величину тона, значение цвета и номер краски в некоторой библиотеке стандартизованных цветов. Для правильной расшифровки кодов точек, составляющих изображение, требуется договориться о правилах их интерпретации. Такие соглашения вводятся при помощи задания цветовых моделей. Цветовая модель фиксирует правила расшифровки и обработки кодовых слов растровой картинки.
Обработкой графики занимаются специалисты самого различного профиля: оптики, фотографы, художники, инженеры, дизайнеры и др. Для удовлетворения потребностей в столь различных отраслях деятельности разработано множество способов описания цвета- цветовых моделей. Так, растровый редактор Photoshop способен обрабатывать изображения, заданные при помощи восьми моделей. Программы управляющие сканером, - это специализированные средства с ограниченным потенциалом обработки. Их задача - получить качественную цифровую версию картинки и передать ее в растровый редактор для дальнейшей обработки, поэтому они предлагают ограниченный выбор цветовых моделей. Рассмотрим их. Названия моделей приводятся по их версии в Photoshop, в программах сканирования и других графических программах они могут иметь иные наименования.
Модель Bitmap
Моделью Bitmap называется такой способ представления растровой графики, когда на каждую точку изображения отводится только по одному двоичному разряду. Средствами такого короткого кодового слова можно представить только два состояния пиксела. Обычно такими состояниями являются черный и белый цвет, поэтому изображения, записанные в Bitmap, будут черно-белыми. Модель не дает возможности представить цвет и тоновые градации пикселов изображения. Иногда ее называют Black and White, B&W, B&W Document, LineArt и т. п.
Возможности редактирования изображений в режиме Bitmap существенно ограничены. Они не могут быть сглажены, к ним не применяются фильтры и инструменты размытия, они не могут быть обработаны средствами тонирования и настройки резкости.
Изобразительные возможности однобитового режима предельно ограничены. Он подходит для ограниченного числа графических примеров и ситуаций. В таком виде обычно хранятся текстовые документы, планы, чертежи, штриховая графика, некоторые виды карандашных рисунков.
Photoshop позволяет свободно менять цветовые модели цифровых изображений, но он не разрешает прямого перехода в режим Bitmap. Для решения этой задачи требуется предварительно перевести картинку в режим Grayscale.

На заметку! Внешний вид изображения не предопределяет выбора цветовой модели; он служит только предпосылкой для этого. Текстовый документ, где присутствуют только черная и белая краски, может быть сохранен в любой из перечисленных цветовых моделей. Выбор способа представления зависит от тех мероприятий, которые будут проводиться с изображением. Например, если требуется распознать некачественный текстовый документ, то целесообразно сканировать его в режиме RGB. К таким оригиналам могут быть применены любые инструменты и средства растрового редактора, поэтому можно подготовить плохой образец для успешного распознавания.

Модель CMYK
Модель CMYK описывает способ получения цветов не сложением, как в RGB, а вычитанием базовых цветов. В ней опорными являются краски голубая (Cyan, С), пурпурная (Magenta, M), желтая (Yellow, Y) и черная (Black, К).
Любая модель является идеализацией. Даже самое точное формальное описание представляет реальные процессы и ситуации лишь приблизительно; передавая суть явления, она отбрасывает многие второстепенные детали. Практика показала, что модель CMYK адекватно описывает принцип действия классической типографской печати, где цветные изображения получаются нанесением на бумажный лист четырех красок разной плотности.
Бумага и другие типографские носители не являются излучателями, как, например, компьютерные мониторы. Мы видим их только в отраженном свете, поэтому промежуточные цвета получаются в модели CMYK не сложением, а вычитанием.
Философские споры по поводу преимуществ и недостатков систем RGB и CMYK не получили своего окончательного разрешения. На страницах специализированных журналов до сих пор ведется оживленная полемика по этому вопросу. Для оператора обычного планшетного сканера спор во многом беспредметен. Принцип действия подавляющего большинства устройств оцифровки описывается моделью RGB ,и только барабанные сканеры самого высокого класса способны выдавать изображения в системе CMYK. Доля этих устройств в парке сканирующих приборов невелика, а техника сканирования на таком оборудовании радикально отличается от эксплуатации планшетников.

Если RGB-изображение можно сохранить в любом формате, то для CMYK эта свобода значительно ограничена. Перечислим все форматы, доступные для редактора Photoshop: PSD, EPS, DCS, JPEG, PDF, RAW, Scitex CT, TIFF.
Размеры изображений
Растровая графика всегда считалась отраслью информатики с повышенными требованиями к вычислительной мощности компьютера. Стремительный прогресс технического обеспечения снимает многие жесткие ограничения на обработку растровых изображений на персональном компьютере, но «болевой порог» дефицита ресурсов не преодолен, а только отодвинут.
Точечная дисперсная структура растровых изображений во многом объясняет повышенные требования к подсистеме памяти компьютера. Качественная картинка требует плотной упаковки элементарных частичек изображения - пикселов, и для каждого из них требуется хранить сведения о цвете и яркости. Чтобы обеспечить возможность отмены ошибочных действий, в памяти компьютера приходится хранить несколько версий обрабатываемого изображения. В процессе редактирования требуется помнить и множество дополнительных объектов, связанных с оригиналом (например, снимки состояний, текстуры, кисти и пр). Перерасход оперативной памяти активизирует обращения к дисковой подсистеме и, как следствие, существенно замедляет работу компьютера.
Размеры изображения можно контролировать на стадии первичной оцифровки. Любая программа управления сканером выводит данные об объеме оцифрованной версии картинки. Результат зависит от физических размеров оригинала, разрешения сканирования и выбранной цветовой модели.
Пусть изображение с габаритами 6*4 дюйма сканируется с разрешением 300 dpi. Количество выборок по горизонтали и вертикали находится умножением ширины и высоты оригинала на разрешение: 6 * 300 = 1800, 4 * 300 = 1200. Общее число точек равняется: 1800 * 1200 = 2 160 000.
Теперь легко подсчитать необходимые затраты памяти для различных цветовых моделей. Если оригинал цветной и выбрана система RGB, то на каждую точку будет отведено 24 двоичных разряда, т. с. 3 байта. Для вычисления общих затрат памяти в байтах требуется умножить число точек на три, что дает 6 480 000 байт, или почти 6,5 Мбайт. Если сканировать этот оригинал в градациях серого, то результирующий объем будет в три раза меньше, т. е. 2,16 Мбайт. Режим LineArt, где на каждую точку отводится по одному биту, потребует 2 160 000*1 бит, или 264 000 байт.
Можно заметить, что связь между размерами изображения и его разрешением не является линейной. Удвоение разрешения увеличивает объем занимаемой памяти в четыре раза, утроение - в девять раз. Так небольшая, на первый взгляд, разница между 150 и 200 dpi может обернуться многими мегабайтами дискового пространства и оперативной памяти.
Для расчета размеров изображений не требуется прибегать к расчетам по формулам; всю вычислительную работу можно передоверить программам. Большая часть программных средств управления сканерами на лету подсчитывает размер файла и выводит его в диалоговом окне после определения всех ключевых параметров оцифровки.
Для этих целей можно воспользоваться редактором Photoshop. Самый простой способ - это выполнить команду File => New (Файл => Новый), в диалоговом окне, ввести размеры файла в пикселах и цветовую модель изображения. Программа выполнит все необходимые вычисления и покажет результат в строчке под названием Image Size (Размер изображения), расположенной в правой нижней части диалогового окна.

Изображение, оцифрованное на сканере, в процессе редактирования представляется на мониторе компьютера и обрабатывается в редакторе таким образом, чтобы получилась печатная версия высокого качества. Эта цепочка операций настолько привычна для большинства пользователей, что мало кто задумывается о тех непростых трансформациях, которые претерпевает оригинал на этом пути.
Экранная версия изображения - это просто матрица точек, которая описывается своими размерами по высоте и ширине. Изображение размером 600*400 будет занимать фиксированную долю экранного пространства на любом мониторе, независимо от его принципа действия. Оно закроет почти весь экран, если для него выбрано разрешение 640*480, на экране с разрешением 1024*768 оно займет примерно четверть пространства, наконец, при разрешении 1600*1200 будет занято чуть более одной девятой площади экрана. При этом физические размеры, т. е. те размеры, которые рассчитываются в дюймах и сантиметрах, будут зависеть от диагонали монитора.
А каковы будут размеры картинки при выводе ее на печать? Для искушенного пользователя Photoshop ответ очевиден. Размеры печатной версии совпадают с габаритами сканированного оригинала (если быть предельно точным, то с размерами области сканирования). Это естественное соглашение для всех программ обработки графики является установкой по умолчанию но большая часть растровых редакторов располагает специальными средствами изменения размеров печати.

На заметку! Чтобы установить такой размер экранной версии изображения, который совпадает с его печатным вариантом, требуется выполнить команду главного меню View => Print Size или воспользоваться кнопкой панели с тем же названием. Она становится доступной, если активны инструменты Zoom или Hand.

Пусть требуется отпечатать изображение размером 600*600 пикселов. Эти размеры - данность, сейчас не имеет значения способ их получения, разрешение сканирования и установки печати. Если задать размеры печатной версии в 10 дюймов, то разрешение оригинала будет равно: 600 dot /10 inch = 60 dpi. Приведем ряд значений разрешения для разных габаритов печатного оттиска:
600/5 = 120;
600 / 3 = 200;
600/2 = 300.

Изменение числа точек изображения называется дискретизацией. Эта операция очевидным образом влияет на размеры экранной версии изображения, которая на мониторе с неизменными характеристиками становится больше или меньше, в зависимости от заданных значений.
Поясним эту операцию на примере изображения из стандартной коллекции редактора . Оригинальная версия картинки, которая занимает среднюю позицию, имеет разрешение в 72 dpi. Увеличение разрешения в два раза влечет за собой возрастание количества точек и рост линейных размеров экранной версии изображения (нижний образец). Уменьшение разрешения продуцирует прямо противоположные последствия (верхний образец).
В отличие от масштабирования дискретизация - это операция, неэлементарная с вычислительной точки зрения, поскольку она решительно вмешивается в структуру изображения.
Пусть имеется изображение размером 400*400 точек. Если сократить его экранные размеры до 300*300, то, на первый взгляд, это означает незначительное вмешательство в оригинал - сокращение всего лишь натри четверти. Иная картина открывается, если подсчитать количество точек до операции и после. Исходная картинка состояла из 400*400 = 160000, а после преобразования насчитывает 300*300 = 90 000 - почти наполовину меньше. Понятно, что такая масштабная по своим последствиям операция не может не сказаться на качестве картинки.
Еще более сложные задачи приходится решать при увеличении количества точек. Если при их уменьшении программа просто отбрасывает лишние пикселы, то при увеличении матрицы дополнительные точки надо «придумать». Добавление новых пикселов выполняется по специальным алгоритмам интерполяции.

На заметку! Уменьшение количества точек изображения - это сравнительно безопасная процедура, которая не оказывает прямого влияния на качество оригинала. Увеличение точек сложнее по своим алгоритмам и последствиям. Небольшое приращение растра не влечет за собой заметных отрицательных последствий. Масштабное преобразование такого рода почти всегда ухудшает резкость изображения, отчасти размывая образ.

В растровой графике получили распространение три основных метода дискретизации (все они поддерживаются редактором Photoshop), которые различаются между собой скоростью работы и точностью результатов.

Что происходит с разрешением и областью печати при выполнении процедуры дискретизации? Ответ дает определение понятия разрешение:
Длина * Разрешение = Количество точек.
Это соотношение показывает, что при любой дискретизации изображения должны меняться его фактическая длина или разрешение, С точки зрения математики обе возможности равноправны, важно только сохранить равенство правой и левой части уравнения. При дискретизации изображения в Photoshop меняются размеры печати, при этом разрешение остается неизменным. Путем чуть более сложных манипуляций с числовыми полями того же диалогового окна можно компенсировать изменение числа точек при помощи новых значений разрешения.
Операцию дискретизации могут выполнять и устройства оцифровки. При обработке оригинала с разрешением, которое не является целой частью максимального оптического разрешения сканера, осуществлена процедура, во многом напоминающая билинейную интерполяцию, выполняемую растровыми редакторами при изменении числа точек изображения. Рассмотрим эту ситуацию более подробно. Пусть требуется оцифровать оригинал шириной три дюйма на сканере с максимальным оптическим разрешением 600 dpi. Простым умножением можно найти количество светочувствительных точек, которые будут задействованы в этой процедуре. Оно равно 600*3 = 1800. Если установлено разрешение, равное половине максимального (300 dpi), то в процессе оцифровки будет участвовать 900 датчиков, т. е. каждый второй. Работу в таком режиме можно организовать элементарными средствами, не внося глубокие изменения в алгоритмы управления прибором. Совсем иная ситуация возникает, если выбрать такую плотность оцифровки, которая не является целой частью максимального оптического разрешения. Это приведет к нарушению регулярности расположения активных датчиков, поэтому подлинный вид сканируемого оригинала может быть сформирован только с участием специальных корректирующих алгоритмов, работающих по принципу программной интерполяции.

На заметку! В англоязычной литературе часто проводят тонкое терминологическое различие между увеличением и уменьшением количества точек. Первая операция называется upsampling, а вторая - downsampling, а сам родовой термин - resampling. В отечественной литературе можно встретить дословный, калькированный перевод этих операций на русский язык -апсамплинг, даунсамплинг и ресамплинг! Если с последним термином еще можно примириться, то первые два слова явно не согласуются со строем русской речи и их существование не диктуется технической необходимостью.

Photoshop - это профессиональный растровый редактор, поэтому он полноценно поддерживает функции масштабирования и дискретизации. Все возможные операции этого типа выполняются средствами одного диалогового окна Image Size (Размер изображения). Для вывода его на экран достаточно выполнить команду Image => Image Size.
Рассмотрим его основные раздел.
Pixel Dimensions (Размерность). В этом разделе выводятся размеры изображения, заданные в пикселах или процентах, и общий размер текущего документа в килобайтах или мегабайтах. Поля этого раздела доступны, если опция Resample Image является активной. В противном случае программа запрещает прямое изменение этих величин.
Document Size (Размер документа). В этой секции выводятся сведения о фактических габаритах печатного оттиска и разрешении, при котором изображение получает текущие размеры. Эти поля допускают прямое изменение. Увеличение размеров печатного оттиска влечет за собой возрастание числа пикселов цифровой версии изображения и наоборот.
Constrain Proportion (Сохранять пропорции). Данная опция управляет сохранением пропорций документа. Если она включена, то при любых операциях с изображением будет сохранено исходное соотношение сторон. Если опция не выбрана, то размеры сторон разрешается менять независимо друг от друга.
Resample Image (Дискретизация). Эта опция управляет процессом дискретизации. Если она включена, то программа разрешает менять точечные размеры оригинала, а следовательно, и общее количество пикселов по выбору пользователя. В противном случае все поля раздела Pixel Dimensions становятся недоступными и управление габаритами осуществляется только посредством настройки печатных размером или разрешения.
Изменение размеров растра выполняется при помощи алгоритмов интерполяции. Для выбора метода интерполяции служит безымянный список, расположенный рядом с переключателем. В нем можно выбрать один из пяти доступных методов пересчета изображения Nearest Neighbor (Ближайший сосед), Bilinear (Билинейный) и три варианта метода Bicubuc (Бикубический). Особенности этих алгоритмов дискретизации обсуждались в предыдущем разделе.

На заметку! Если манипуляции с установками диалогового окна Image Size оказались неудачными, то можно их сбросить и вернуться к стартовым значениям параметров. Для этого надо нажать и удерживать клавишу Alt, в результате кнопка Cancel превратится в Reset, которая служит для отказа от сделанных в окне изменений. Этот стандартный для редактора прием используется во многих диалогах программы.