1.1.4. Діапазон оптичної щільності

Діапазон оптичної щільності - це частково таємнича характеристика, про яку можуть і не підозрювати багато продавців і покупці сканерів. Тільки небагато виробників вважають за необхідне вказати значення цього важливого параметра у складі технічних характеристик пристрою оцифрування.
Глибина кольору або розрядність бітового уявлення описує загальне число градацій кольори (світла або яскравості), які здатний розпізнати скануючий пристрій. Діапазон оптичної щільності (оптичний діапазон) визначає гладкість переходу між сусідніми тонами в оцифрованому зображенні.
Оптична плотность- це характеристика оброблюваного оригіналу, яка обчислюється як десятковий логарифм відношення падаючого світлового потоку до потоку, відбитого від непрозорого сканованого об'єкту (для прозорих об'єктів, слайдів або фотографічних негативів, використовується сила минулого світла). Ця величина є чисельною характеристикою непрозорості прозорих оригіналів і здатності непрозорих об'єктів, що відображає.
Граничні значення оптичної щільності непрозорих значень рівні 0 і 4. Абсолютно білі непрозорі об'єкти, які відображають весь падаючий світловий потік, мають мінімальне значення цієї величини. Ідеально чорні об'єкти і матеріали, що поглинають все світло, що потрапляє на них, володіють максимальною оптичною щільністю, рівною чотирьом.
Пристрої оцифрування прийнято описувати за допомогою діапазону оптичної щільності. Ця величина характеризує здатність пристрою розрізняти тонкі градації і дрібні деталі в крайніх областях тонового діапазону. Чим ширше діапазон, тим більше видимих деталей і нюансів зможе передати скануючий прилад. Якщо обробити оригінал з оптичною щільністю, що виходить за межі оптичного діапазону сканера (дуже світлий або дуже темний), то прилад не зможе розпізнати графічні дані такого оригіналу. Після оцифрування світлі області будуть представлені як абсолютно білі, а темним фрагментам відповідатимуть зони, закрашені чорним кольором.
Область найтемніших тонів є особливо уразливою при передачі будь-якими пристроями оцифрування. У ній найважче точно рахувати деталі оригіналу і точно відобразити в його цифровій версії. Тому дуже важливою характеристикою сканера є максимальна оптична щільність оригіналу, яку прилад відрізняє від повної темноти.
Оброблювані оригінали складаються зі світлих і темних областей, тому їх, як і пристрої оцифрування, можна описувати за допомогою діапазону оптичної щільності. Приведемо орієнтовні значення. Дуже контрастні фотографії можуть мати діапазон, що наближається до 2, але типовими є значення в діапазоні від 1,2 до 1,8. У негативних плівок він може досягати величини 2,5. Діапозитиви найвищої якості і подвійні слайди можуть мати оптичний діапазон від 3,0 4,0.
Складніше привести орієнтовні значення для пристроїв оцифрування. Галузь не стоїть на місці; те, що ще вчора вважалося передовим технічним досягненням, сьогодні стає масовим рівнем. Барабанні сканери найвищого класу мають оптичний діапазон 4,0 і навіть вище. Кращі і новітні моделі планшетних сканерів беруть планку в 3,6. Для офісних і напівпрофесійних планшетних сканерів ця величина зазвичай лежить в межах від 1,8 до 3,0.
Підвищення діапазону оптичних плотностей- це складне технічне завдання. З цієї причини дана характеристика не росте так швидко, як дозвіл сканерів. Тільки на перший погляд може здатися, що вона залежить тільки від яскравості джерела світла. На неї роблять вплив всі елементи оптичного тракту, характеристики аналого-цифрового перетворювача, розрядність бітового уявлення і алгоритми роботи контроллера скануючого приладу.

На замітку!
Виробники сканерів часто не указують справжні значення діапазону оптичної щільності або дають їх завищені значення. Діапазон 3,2 і вище у сканера вартістю до 200 доларів - це ілюзія або недобросовісний маркетинговий прийом продавця.

Інформація про оптичний діапазон доступна не для всіх моделей сканерів. Важко пояснити це іншими причинами, чим низьке значення цього важливого показника навіть у популярних марок від найіменитіших виробників. Приблизну оцінку оптичного діапазону можна отримати за допомогою простого обчислювального експерименту. Потрібно відсканувати еталонне друкарське зображення і оцінити отримані результати в області найсвітліших і темніших тонів. Еталоном в принципі може бути будь-яка картинка з широкою колірною гаммою і повним тоновим діапазоном, віддрукована з високою якістю на фотопапері. Як стандарт, прийнятий міжнародною організацією по стандартизації (ISO), використовуються мішені It8. Це друкарський зразок, що представляє еталонні кольори різної яскравості і насиченості і відтінки сірого кольору. Стандартом фіксується тільки частина вмісту мішені, значний її залишок не регламентується і може бути вибраний по розсуду виробника.
Багато фірм - виробники сканерів, фотографічного устаткування і програмного забезпечення включають в комплект постачання такі зразки, як, наприклад, Kodak ITS або Kodak Q60. На мал. 1.3 показаний колірний еталон, який канадська фірма Corel поставляє разом зі своїм графічним пакетом Photo-paint.

Мал. 1.3. Колірна мішень. Це еталонна картинка, сканування якої дозволяє дати об'єктивну оцінку багатьом важливим параметрам сканера

Слід відсканувати наявний зразок і перевірити розрізнюваність градацій сірого кольору. На еталоні фірми Corel відтінки сірого представлені 24 зразками, розташованими в нижній його частині (див. мал. 1.3). Сканер з низькими значеннями оптичного діапазону не зможе розпізнати тонові переходи в лівій і правій частині сірого клину, навіть при найретельнішій обробці зразка. На відсканованому еталоні темні області будуть закрашені чорним кольором без помітних тонових переходів і нюансів, а області світлих тонів перетворяться на абсолютно білі. Це означає, що для даного приладу оригінали подібної щільності будуть недоступні.
Описана процедура дає тільки приблизну оцінку значення оптичного діапазону. На жаль, поки не розроблена процедура точного вимірювання діапазону оптичної щільності, доступна для рядового покупця або оператора планшетного сканера.

На замітку! Як це не дивно звучить, але колірні мішені - це продукти з обмеженим терміном придатності. Наприклад, фірма AGFA обмежує термін експлуатації своїх еталонів всього лише одним роком. Інтенсивне використання і неналежне зберігання здатні значно скоротити цей і без того недовгий гарантійний термін.

Оптичний діапазон пристрою оцифрування і число двійкових розрядів, що доводяться на один канал, - це зв'язані величини. Можна показати, що максимальний оптичний діапазон не може перевершувати десяткового логарифма від кількості можливих тонових градацій одного каналу. Якщо на один канал сканера доводиться 8 битий, то, як показано раніше, максимальне число різних відтінків каналу рівне 2 = 256. Максимальний оптичний діапазон такого пристрою оцифрування не може перевершувати десяткового логарифма від 256, тобто 2,4. Насправді у серійних приладів значення цієї величини лежать на значному видаленні від теоретичного максимуму. Наприклад, у найпопулярніших на даний момент сканерів з глибиною кольору 36 бита теоретична межа буде рівний 3,6. У реальності прилади цього класу мають набагато скромніші значення оптичного діапазону, зазвичай багато нижче 3,0.