1.2.6. Сканування штрихової графіки

Штриховою графікою прийнято називати двокольорові, чорно-білі зображення. Дана назва вельми приблизно відображає зміст цього багатого представниками класу зображень, оскільки в нього входять оригінали, що разюче відрізняються один від одного по вигляду, змісту і наочній області. По розряду штрихової графіки числяться гравюри, деякі типи логотипів, текстові документи, роздруки факсів, технічні креслення і ін.
У растрових редакторах і програмах сканування штрихова графіка зазвичай представлена моделями з можливими назвами: Line Art, Bitmap, Black and White, B&w, B&w Document. Незалежно від назви це такий спосіб опису, в якому використовується однобітовая глибина кольору. На кожен піксел зображення відводиться тільки один двійковий розряд, який здатний зберігати тільки два стани крапки - її чорний або білий колір.
Можна припускати, що можливості обробки таких простих зображень в растрових редакторах є обмеженими. Дійсно, в Photoshop до них не застосовується жоден фільтр, вони не можуть містити декілька шарів, для таких зображень недоступні навіть команди повороту, а засоби тонової корекції просто не мають сенсу, оскільки штрихова графіка не містить проміжних тонових градацій.
На перший погляд здається, що сканування штрихової графіки - це дуже проста справа, доступна навіть для сканерів перших поколінь. Теза справедлива тільки з технічної точки зору: зняти з оригіналу точну сітку чорних і білих крапок здатний навіть найпримітивніший пристрій оцифрування. Але який сенс в подібній операції, якщо більшість ресурсів растрового редактора будуть недоступні для двокольорового зображення? З оригіналами в режимі Bitmap Photoshop дозволяє виконувати тільки файлові операції і декілька команд розділу Image, головним чином пов'язаних із зміною розмірів.
У переважній більшості випадків доцільно ігнорувати чорно-білу природу оригіналів штрихової графіки і сканувати їх в режимі Grayscale. Photoshop має в своєму розпорядженні розвинені засоби перетворення півтонових зображень в режим Bitmap. Це і штатні команди редактора, і безліч методик, розроблених співтовариством користувачів програми за багато років її експлуатації. Таке перетворення можна здійснити під повним контролем користувача і після попередньої підготовки оригіналу.
Основна проблема, яка може виникнути при обробці оригіналів штрихової графіки в режимі Line Art, - це нерівності граничних ліній (jaggies). При великому збільшенні цей дефект представляється у вигляді ступінчастого розташування точок чорного і білого кольору. Сходинки бувають особливо помітні на прямих лініях, розташованих під кутом до горизонталі і вертикалі. Якщо щільність оцифрування невелика, то дискретний характер зображення стає помітним для спостерігача. У помірних дозах цей ефект сприймається як певний художній прийом, при великій його інтенсивності зникають дрібні деталі і графічний образ втрачає свою цілісність.
Це принципово неусувна особливість вибраного способу представлення зображень. Неможливо повністю ліквідовувати дискретизацію і сходинки зображень, що зберігаються в режимі Bitmap, але цілком під силу зменшити силу прояву цих дефектів. Цього можна добитися на етапі оцифрування або пізніше засобами растрового редактора.
Якість двокольорової картинки в значній мірі залежить від вибраної щільності оцифрування. При високих установках дозволу сканування вдається захопити більшу кількість точок оригіналу, а отже, точніше передати дрібні деталі образу і тонкі градації тону. Чим вище дозвіл сканування, тим менше розмір знятої крапки, в результаті набагато точніше передаються всі нюанси графіки. Справедливість цієї тези підтверджує приклад, показаний на мал. 1.13, де представлено три варіанти одного зображення, обробленого з різними значеннями дозволу. Лівий варіант сканує з щільністю 150 dpi, середній, - 300 dpi, правий, - 600 dpi.

Мал. 1.13. Варіанти зображення, оцифровані з різною щільністю. Збільшення дозволу сканування чорно-білих оригіналів дозволяє отримати якісніше зображення

З погляду витрат пам'яті модель Bitmap є одній з найекономніших: на кожен піксел зображення в ній відводиться всього лише один двійковий розряд. З цієї причини збільшення дозволу сканування не спричиняє за собою швидке зростання розмірів графічних файлів, як це часто трапляється при обробці оригіналів з великою глибиною кольору. Якщо сканувати з дозволом 300 dpi повну сторінку формату А4, то графічний файл займе розмір трохи менше два мегабайт. Для будь-якого повнокольорового режиму оцифрування довелося б платити десятками (а то і сотнями) мегабайт дискового простору.
Якщо в режимах RGB і Grayscale збільшення разрешенія- це важливий захід, який всякий відповідальний оператор повинен ретельно обгрунтувати, то при обробці чорно-білих оригіналів інстинктивне бажання користувача «закласти більше» знаходиться в повній відповідності з об'єктивними фізичними закономірностями.

На замітку! У будь-якому повчанні по растровій графіці приводяться міркування про небезпеку або недоцільність використання інтерпольованого дозволу. У книзі про це мовилося не раз, але немає правил без виключень. Штрихова графіка - це той нетиповий клас об'єктів, для обробки яких може виявитися виправданим інтерпольований дозвіл. Недостатньо високий оптичний дозвіл сканера - ось звичайна причина, що примушує використовувати цей прийом. Якісна обробка тексту може зажадати оцифрування з щільністю 600 dpi і навіть вище, тоді як для багатьох офісних приладів 300 dpi є стелею.

Як і в більшості ситуацій, задачу вибору раціонального дозволу сканування краще вирішувати з кінця. Вважатимемо, що зображення призначене для перегляду на екрані. В цьому випадку обробка чорно-білого оригіналу як півтонового (у режимі Grayscale) стає майже неминучою справою. Насправді, дозвіл сучасних моніторів не перевершує 150 dpi, а для найпопулярніших екранних розмірів воно значно менше цієї максимальної межі. При такій незначній щільності тільки рідкісні зображення будуть вільні від видимих сходинок на межах областей і ліній. Особливо сильно втрата якості відбивається на текстових фрагментах зображень, що сканують. Межі букв втрачають свою гладкість і як би розкуйовджуються, що особливо помітно на символах великого розміру, виконаних курсивом. Якщо обробити оригінал в режимі Grayscale, то сканер захопить точки проміжних тонів, які згладять різкі переходи між чорними і білими областями (див. мал. 1.14).

Мал. 1.14. Текстовий фрагмент, що сканує в режимах Grayscale і Line Art. Не дивлячись на забруднення фону півтонового варіанту, гладша кромка букв і резерв підвищення якості роблять його вибір переважнішим

На мал. 1.14 показано два варіанти однієї книжкової обкладинки, оцифрованих в режимах Line Art і Grayscale і з однаковим дозволом. Оригінал спеціально розташований під кутом, щоб спровокувати появу сходинок на межах букв. Приклад показує, що верхній зразок, оцифрований з урахуванням півтонів, має м'якший, згладжений контур букв. Якщо чорно-білий варіант не піддається подальшому удосконаленню, то півтонова версія може бути значно покращувана засобами растрового редактора. Простій настройкою тонового балансу можна прибрати сірий фон, а за допомогою фільтрів групи Sharpen (Різкість) збільшити чіткість букв.
Існує трохи практичних ситуацій, коли потрібно обробляти штрихову графіку в її природному, чорно-білому варіанті. Цього, наприклад, вимагають деякі програми розпізнавання символів (OCR), робота з факсимільними повідомленнями часто диктує вибір цього режиму. Саме так слід обробляти текстові документи, призначені для виводу на лазерний або струменевий принтер.
При виводі на друк чорно-білих зображень принтеру немає необхідності використовувати алгоритми півтонового растрування або псевдозмішення. Друкарські версії зображень виходять безпосередньо, нанесенням чорних точок тонера або фарбника на відповідні позиції паперового листа. Оскільки немає півтонів і колірних переходів, то друкуючий пристрій не імітує растри або стохастичні узори, а працює, так би мовити, «в повну силу», за принципом взаїмнооднозначного відповідності пікселів і друкарських крапок.
З цього твердження можна зробити дуже важливий вивід. Дозвіл сканування об'єктів штрихової графіки, призначених для виводу на друк, повинен співпадати з дозволом друку. Якщо зображення буде віддруковано з дозволом 600 dpi, то його слід оцифрувати з тією ж щільністю. Друк з дозволом 1200 dpi диктує вибір такого ж високого дозволу сканування. Якщо зображення виводитиметься на професійне друкуюче устаткування, що володіє дуже високими технічними характеристиками, то для дотримання відповідності дозволів можна скористатися інтерполяцією (якщо сканер не володіє такими високими оптичними характеристиками).
За певних умов принцип відповідності дозволів і вимога підвищення щільності оцифрування можуть суперечити один одному. Хай, наприклад, потрібно віддрукувати документ з обширними текстовими фрагментами на лазерному принтері з максимальним дозволом 300 dpi. Якщо орієнтуватися тільки на вибраний пристрій друку, то для сканування оригіналу слід задати щільність, рівну 300 dpi. З іншого боку, такий дозвіл сканування може виявитися недостатнім для отримання тексту високої якості.
Якщо ухвалити рішення про обробку чорно-білого оригіналу як півтонового об'єкту (тобто в режимі Grayscale), то можна уникнути багатьох пасток такого типу. Програми розпізнавання символів дуже критичні до типу об'єктів, пропонованих для обробки. Кращі результати дає розпізнавання сторінок, що сканують в режимі Line Art з дозволом 300 dpi. Якщо сторінка містить проблемні фрагменти (забруднені або пошкоджені області, дрібний текст і т. п.), то для квапного розпізнавання вони потребують попередньої обробки. Такі зразки слід сканувати з урахуванням півтонів, потім передати в растровий редактор, засобами якого виконати підготовчі заходи, необхідні для результативного розпізнавання.