1.1.4. Диапазон оптических плотностей

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.

На заметку!
Производители сканеров часто не указывают подлинные значения диапазона оптических плотностей или дают их завышенные значения. Диапазон 3,2 и выше у сканера стоимостью до 200 долларов - это иллюзия или недобросовестный маркетинговый прием продавца.

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 рис. 1.3 показан цветовой эталон, который канадская фирма Corel поставляет вместе со своим графическим пакетом Photo-Paint.

Рис. 1.3. Цветовая мишень. Это эталонная картинка, сканирование которой позволяет дать объективную оценку многим важным параметрам сканера

Следует отсканировать наличный образец и проверить различимость градаций серого цвета. На эталоне фирмы Corel оттенки серого представлены 24 образцами, расположенными в нижней его части (см. рис. 1.3). Сканер с низкими значениями оптического диапазона не сможет распознать тоновые переходы в левой и правой части серого клина, даже при самой тщательной обработке образца. На отсканированном эталоне темные области будут закрашены черным цветом без заметных тоновых переходов и нюансов, а области светлых тонов превратятся в совершенно белые. Это значит, что для данного прибора оригиналы подобной плотности будут недоступны.
Описанная процедура дает только приблизительную оценку значения оптического диапазона. К сожалению, пока не разработана процедура точного измерения диапазона оптических плотностей, доступная для рядового покупателя или оператора планшетного сканера.

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.