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1、扫描仪的基本知识,黄亮 上海中晶科技有限公司,色彩基础,加色系统模式- RGB 色光相加,R + G + B = W,R + G = Y,R + B = M,G + B = C,数字图像所使用的色彩空间,直射光的三原色：红、绿、蓝,印刷油墨的三原色：青、洋红、黄,数字图像主要分为两类,光栅图(点阵图) 与矢量图,光栅图像的特点,光栅图是由彼此相邻的彩色像素所组成。最大的优点是非常适合于表现连续调变化的各种景色、人物等自然模拟信息，并能够做到从颜色和层次的各个方面来完美的再现它们。 每个点称为Pixel,如果采用RGB分三个字节来分别代表这个像素的颜色值，其数据量是很大的。,光栅图像的参数,每个
2、点称为Pixel,所采用的记录方式 黑白：1 bit = 2 阶 灰度：8 bit = 256 阶 256色：8 bit Index Mode ( 需 Color Table ) RGB真彩：RGB三个通道,每通道用 8bit表示 共 24 bit = 1677 万色 CMYK：打印、印刷时一般采用 32bit,矢量图的特点,矢量图是由一个一个相互独立的图形对象组合而成。这些图形对象又是由标记点、线条、面、体等几何元素和填充色、填充图案所构成。 矢量图的特点在于文件容量可以很小。 一般矢量图显示在计算机上或者打印出来，都是存在一个矢量到光栅的转化过程。由于矢量图在输出的最后时刻，进行光栅化，则
3、输出图像 的边缘会很清晰和光滑。,什么是扫描仪及扫描仪的分类,扫描仪是用于将照片、幻灯片或手绘原稿转换为能被计算机处理的数据的输入设备。 三大类： 点扫 - 滚筒扫描仪，采用PMT（光电倍增管） ，精度高、质量好，工作效率低。 线扫 - 平台扫描仪，采用CCD（电荷耦合器件），工作效率高、精度质量可以。 面扫 - 数码相机采用CCD、CMOS，精度低，色彩差。,扫描仪工作原理框图,8K x 3 Color CCD,Blue,Green,Red,图像传感器CCD (Charge Coupled Device光电耦合器)结构,接触式图像传感器-CIS,CIS -Contact Image Sens
4、or 图像传感组件，内置LED光源，柱形透镜，和传感元件,CIS 与 CCD差别,CIS 内置光源（彩色CIS内置R、G、B三色光源） 1：1直接感应图像信息 彩色扫描需要三次曝光 正焦的成像的景深短，改善的方法是加强光源的强度。,CCD 由外部提供全光谱光源 通过由反射镜条和透镜将图像信息缩小后传递到CCD上。 彩色CCD采用三线阵镀膜技术扫描可以一次曝光。 正焦的成像的景深长，可扫描立体物。,分辨率,分辨率用于测量一台设备能记录或生成的空间细节精度。分辨率越高，细节越精细。分辨率单位为单位长度内的元素数，例如：每英寸像素是显微镜、扫描仪和屏幕的分辨率单位 每英寸激光元素是打印机和激光照排机
5、的分辨率单位。 光学分辨率 (Optical Resolution)是扫描仪内部器件CCD在原稿上能取得的元素数。,扫描仪的光学分辨率,扫描宽度 = 8.0,扫描仪之光学分辨率=,= 1000 ppi,考大家一个问题,SM3830，1200DPI， A4幅面是8.5英寸 那么CCD有多少个像素点？,正确答案：1200X8.5=10200pixel,扫描仪横向分辨率与纵向分辨率,扫描仪的横向分辨率由扫描仪所采用的CCD元件的像素数与扫描幅面宽度之比所决定。 扫描仪的纵向分辨率由扫描仪所采用的传动机构所实现的步数与扫描幅面长度之比所决定。 由于传动机构可以通过一些措施来实现更微小的步距，所以一般扫
6、描仪的纵向分辨率比横向分辨率高一倍， 如12002400DPI，24004800DPI,光学分辨率与最高分辨率,光学分辨率为扫描仪硬件设计上真正能达到的扫描分辨率 最高分辨率为经过软件插值运算后扫描仪所提供的分辨率,600DPI 光学精度,直接1200 DPI应用,1200DPI 插值精度,1200DPI 光学精度,光学分辨率与插值分辨率 比较,光学分辨率扫描意味着扫描的结果中每一个图素信息都是实际的信息. 光学分辨率取决于扫描仪结构,是扫描仪关键技术指标. 相同的分辨率条件下,由实际光学分辨率扫描的图像具有更多的细节.,插值分辨率扫描意味着扫描的结果中有某些图素的信息不是实际的信息. 插值分
7、辨率是根据光学分辨率通过运算而得到的. 插值分辨率在某些场合使用低精度的图像时,有利于消除应用中的马赛克现象.但是图像中没有更多的细节.,一个大家容易疏忽的问题,扫描仪的分辨率越高， 扫描的品质就越好？,纠正错误观念,扫描仪的分辨率越高，扫描的品质就越好？ 不正确 扫描仪的分辨率高或低，与扫描品质无关 扫描仪的分辨率越高，表示其放大倍率越高 好的扫描仪要有好的影像解析能力，扫描品质才会提高 好的扫描品质决定于扫描仪的动态密度和扫描人员的专业经验,何时才会真正用到高分辨率扫描,使用黑白模式扫描文字稿件，而直接要用来印刷时，用 1200 dpi 或 600 dpi 扫描。 扫描影像图形而需放大打印
8、时 例如扫描分辨率 600 dpi，放大倍率 200%；则实际上扫描仪本身是用 1200 dpi 在扫描,色彩位数与色彩表达范围的关系,21 22 23 24 28 216,1 bit 2 bit 3 bit 4 bit 8 bit 16 bit,2阶 4阶 8阶 16阶 256阶 65,536阶,彩色是由RGB三色构成，一个36位的彩色图是由12bit的蓝色 红色绿色组合而成，构成2 X 2 X 2 =2 种色彩,12,12,12,36,扫描仪的色彩位数,扫描仪的色彩位数取决于扫描仪的模拟数字转换器的位数。如A/D转换的位数是16BIT，则扫描仪的色彩位数是48BIT。 为何需要高比特的色彩
9、位数？ 目前显示卡采用的色彩位数最多的16位、24位。 一般操作中也只是在用百万色，亿万色有何好处？,图像的阶调分布图,阶调分布图是一种统计图：表现出在一幅图像上，不同的亮度值的分布情况。 （在photoshop图像菜单下的直方图项）,由阶调分布图观察色阶是否连续,有许多亮度的点数为 0 表示色调不连续 实际上并不足256 阶,色调连续 完整的256 阶,由阶调分布图观察色阶,影像中没有一个图素的亮度超过 230 表示实际只有230阶 可能是扫描仪偏暗或原稿偏暗,影像中没有一个图素的亮度低于25 表示实际只有 230阶 可能是扫描仪偏亮或原稿偏亮,图像的分析工具-直方图分析,高调照片，在直方图
10、工具中明显看出高光部位的图像信息很多。,图像的分析工具-直方图分析,低调照片，在亮度通道内，在接近黑色的情况下，有很大比例的图像信息存在于接近暗部的地方,图像的分析工具-直方图分析,图像在高光、暗调的部分信息分布比较均匀。所以此幅图片是一幅中调的图片。,高比特扫描的优点,Source image,下方的图表显示同一稿件经由 24 比特与 36比特扫描的结果 图中可看出图像由最暗至最亮之间的层次分布,曲线修正 ( Curve ),修 正 后 亮 度,曲线修正 ( Curve ),由阶调分布图看曲线修正后的损失,修正前,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9,考大家一个问题,scanwizard驱
11、动软件中，曲线修正可以提高亮度， 还有亮度栏也可以提高亮度， 两个方法有什么不同呢？ 是不是一样的呢？,图片层次的调整,层次未动,暗部提高表现重点在下方的草原,图片层次的调整,层次未动,高光压低表现重点在上方的雪山,48-bit 扫描仪的优点,48-bit 为 R / G / B 各16-bit 所组成，也就是说红绿蓝三色的层次都可区分为 2 = 65536 阶 影像修正时当然也会造成色彩层次上的损失，但由于原始资料高达 65536 阶，而最后输出时只需 256 阶，因此在转换为 256 阶之前，即使做极大的修正，所剩余的阶数仍超过256 ，在最后转换为 256 阶时都仍可得到完整的 256
12、阶色彩层次 注意photoshop支持256 阶色彩层次最好，即24位,16,扫描仪的接口方式-SCSI,SCSI，是Small Computer Standard Interface的缩写，优点： 允许多个读写请求同时进行而无须排队等候，从而让总线更有效率，整体性能高。 传输速度高，工作稳定。最新标准的传输速度已经达到40MB/S。 同一主控设备可以连接7个设备，每个设备拥有一个独立的SCSI ID（范围0-6）。 MICROTEK扫描仪配置的SCSI卡有： 标准：AVA1505(ISA)，AVA2903(PCI)、ADVSYS 3902(PCI)。 MICROTEK目前有X12usl为SC
13、SI和USB1.1双接口，还有9600xl，再就是高端扫描仪。,扫描仪的接口方式-EPP,EPP，增强型并行口，Enhanced Parallel Port ，优点是： 并口的传输速度是原标准并口SPP的四倍以上，达900KB/S。 在PC上具有连接外设时，不用插卡，就可快速联机。 EPP标准在MICROTEK的低档扫描仪中普遍采用。 已淘汰,扫描仪的接口方式- USB1.1,USB，通用串行总线，Universal serial bus，特点： 结构简单，只有四条联线（V+、V-、+5V、Gnd）。 传输速度快，最高可达12MB/S。 最多可支持127个外接设备。 支持热插拔（外设安装或移机
14、时，主机不用重新启动）。 PC/MAC的操作平台上都支持。 MICROTEK目前有3830、4900、f5、f8、5600 USB产品已成扫描仪的主流。,扫描仪的接口方式- USB2.0,自从1995年对于USB接口的初步使用，这项技术如今已获得全世界的认可。这项规格至今已发展成USB2.0，也就是通常所说的高速USB2.0，带宽增强至原USB1.1的40倍并兼容USB1.1的设备、电缆和HUB。Microtek中晶采用高速USB以保持其产品线与最新科技的一致。,目前产品有： ScanMaker 4100 ScanMaker 5900 ARTIX 1010+ 等,扫描仪的接口方式- IEEE1
15、394,400MB/s的数据传输率和同时支持63个设备的能力使得IEEE1394接口适合所有的多媒体设备。根据内置的实时数据传输协议，火线接口能适配许多的视频，音频设备。专业的音乐设备和游戏操纵杆同样可以使用火线接口。 和同样适用广泛的USB接口比较，火线胜在在价格提高不多的前提下能有30倍的传输速度提升；而和传统的SCSI总线对比，火线支持热插拔，我们不必中断计算机的运行就能插拔设备。,目前产品有：ScanMaker 6700 ScanMaker 8700 ARTIX 1010+ 等,扫描仪的扫描幅面,扫描幅面是用户选择扫描仪一个参考指标 常见的反射稿扫描范围： A4：8.511.7英寸（2
16、15.9 297.2mm） A4加长： 8.514英寸（216 355mm） A3： 1217英寸（304.8 431.8mm） 常见的透射稿扫描范围： 双平台SM4、SM8700：810英寸（203.2 254mm） LightLid：5 6英寸（127 152.4mm） LightLid35：35mm MTMA： 7 9英寸 钻石珑灯箱： 45英寸 A3： 11 15英寸（279.4 381mm）,色彩密度范围值 ( Dynamic Range ),高色彩位数并不意味着有高的扫描色彩品质，其中实际有效的色彩位数才是决定扫描品质的关键因素。 由扫描仪实际能记录的色阶范围，得到扫描仪的色彩密度
17、范围，也即扫描仪在色彩上的分辨能力。,最暗,最亮,不同扫描仪在暗部色分辨能力上的差异,色彩密度范围值 ( Dynamic Range ),浓度范围即原稿最暗点浓度值 (Dmax) 与原稿最亮点浓度值 (Dmin) 之间的差值 一般用 D 来代表浓度范围 不同的原稿有不同的浓度范围 印刷稿= 1.9D 冲印相片 = 2.3D 正片（幻灯片、反转片） = 4.0D 一般底片（负片）=1.7-1.9D,色彩密度范围值 ( Dynamic Range ),通常在接近纯白到纯黑的范围。一台具有良好密度值的扫描仪，可以正确的捕捉各种色调的层次并直接输出，如此可得到更多的影像细节。相反，一台密度值较小的扫描
18、仪，无法检测到范围足够宽的色调层次，它将无法分辨出来影像的暗部层次，或损失亮部区域的细节，从而不能正确反映真实色彩。 从而获得高品质扫描图像的另一个重要因素就是扫描仪本身的密度值指标。,色彩密度范围值 ( Dynamic Range ),扫描仪的软件接口-TWAIN,早期扫描仪厂家需要开发独立的软件来控制扫描仪，如果扫描仪的型号有变化，就需要重新写程序。 为使应用软件与扫描仪之间能够直接传递资料，从而由Microtek、Adobe、Aldus（后与Adobe合并）厂家制定出一个软件工业的标准-TWAIN。使扫描仪厂家只要关心编写遵守此标准的驱动程序，而不必编写图像处理软件。图像处理软件则由专业
19、的软件公司来完成。 TWAIN的推出，大大地方便了扫描仪的应用。,扫描稿件的类型,不同的稿件需要采用不同的光源照射的方式。 一般的印刷品如报纸、杂志，属于反射稿。扫描仪需要接受来自稿件的反射光。 对幻灯片、照相底片，扫描仪需要接受来自透过稿件的光，所以原稿属于透射稿。透射稿扫描需要特殊的扫描结构。,HLS的色彩模式给我们的提示,让我们从三个颜色的分量（色相、饱和度、亮度）得到人们对色彩的认识。 三个颜色分量是相互独立互不影响的。,Hue = 0 359 Saturation = 0% 100% Lightness = 0% 100%,人们评价图像的要素,HLS的色彩系统从色相、亮度、饱和度三个角度描述了一幅图像的有关色彩方面的要素。 色相-图像的色彩还原是否准确 亮度-图像的层次如何 饱和度-图像的色彩是否明艳 图像的清晰度-是否清晰 再加上艺术化的构图、用光等评价，就是我们一般评价一幅图像的要素。,学会评价图像-色相考虑,原稿色彩上有明显的偏色 天空部分也变成了淡红色,经过校色后的稿件，在天空的颜色上已经校正回来,学会评价图像-亮度考虑,稿件太亮，在天空中的层次有所损失,有一定的黑度，突出了景物的轮廓,学会评价图像-饱和度考虑,红色部分的颜色在饱和度上有不足,红色有很高的色彩饱和度,