Схема построения экспонирующего устройства

В экспонирующем устройстве реализуется одна из трех схем:

с размещением формной пластины на внутренней поверхности цилиндра;

с размещением формной пластины на внешней поверхности цилиндра;

с размещением формной пластины на плоскости.

Устройство CtP с размещением формной пластины на внутренней поверхности цилиндра Heidelberg Prosetter

Схема с размещением пластины на внутренней поверхности цилиндра используется в системах CtP с фиолетовыми и красными полупроводниковыми, газовыми, а также твердотельными лазерами. Во время экспонирования пластина неподвижна, а развертка изображения осуществляется за счет вращения и осевого перемещения дефлектора.Основные достоинства схемы с размещением пластины на внутренней поверхности цилиндра — возможность бесступенчатого изменения формата пластины (в пределах максимального формата устройства) и высокая скорость записи. Недостатки — сложность реализации многолучевой записи а также большая величина расстояния от источника излучения до поверхности пластины, что повышает вероятность появления помех, например в результате накопления пыли на оптике.

В устройствах с размещением формной пластины на внешней поверхности цилиндра развертка изображения осуществляется за счет вращения цилиндра и перемещения записывающей головки вдоль его образующей. Подобная схема удобна для реализации многолучевой записи, поэтому она нашла широкое применение в системах CtP с полупроводниковыми ИК-лазерами . Ее основным недостатком является сложность механизма крепления пластин на цилиндре.

В устройствах с плоскостной схемой построения экспонирующей системы пластины фиксируются на плоском столе при помощи вакуума. Важными достоинствами плоскостной схемы являются возможности бесступенчатого изменения формата пластины (в пределах максимального формата устройства), экспонирования пластин различной толщины, а также установки планок различных систем штифтовой приводки.

Плоскостная схема имеет две разновидности: с размещением пластины на подвижном и на неподвижном столе. В первом случае развертка изображения на одной координате осуществляется за счет перемещения стола, а по другой — дефлектором. Такая схема отличается высокой скоростью записи, поэтому она используется в устройствах CtP для газетного производства. К ее недостаткам относится ограничение максимального формата записи из-за искажения формы точки по мере удаления луча от центра пластины. Во втором случае пластина неподвижно закреплена на столе, а развертка изображения по обеим координатам осуществляется благодаря перемещению записывающей головки.Недостатком этой схемы является низкая скорость записи.

 

1. Сканирующие устройства: назначения, характеристики, области применения.

Разрешение. Разрешение - величина, характеризующая ко­личество считываемых элементов на единицу длины. Чаще все­го размерность этой величины указывают в точках на дюйм или точках на сантиметр.

Различают оптическое и интерполяционное разрешение. Строго говоря, оптическое разрешение - это количество ПЗС- элементов (ПЗС – приборы с зарядной связью), задействованных при сканировании оригинала, при­ходящееся на единицу длины. Интерполяционное разрешение создается введением дополнительных, математически рассчи­танных элементов изображения в определенном радиусе между двумя соседними элементами, полученными путем считывания изображения ПЗС-элементами.

Большое разрешение, достигаемое в профессиональных ска­нерах, обеспечивает возможность больших увеличений.

Используемые в системах сканирования интерполяционные возможности позволяют снизить эффекты малого разрешения, однако объем обрабатываемой информации резко увеличится, а новые элементы изображения не появятся.

Выбор разрешения - одна из наиболее важных задач на ста­дии оцифровки изображения. При полиграфическом воспроиз­ведении изображения линиатуру полиграфического растра при­нимают в качестве исходного параметра разрешения сканиро­вания. При сканировании с разрешением, близким к линиатуре, могут возникать искажения изображения, особенно заметные, если на изображении есть резкая граница между цветовыми от­тенками, расположенными под углом, близким к углу наклона растра одного из цветов.

Существует математическая зависимость разрешающей спо­собности Res в точках на дюйм (dpi), с учетом которой необходимо сканировать оригинал для получения заданного качества:

Res=Lin*К*М,

где Lin - линиатура полиграфического растра, с которым бу­дет производиться дальнейшая печать (lpi); М - масштаб увели­чения изображения; К - так называемый коэффициент качества, лежащий в пределах от 1,5 до 2.

Верхняя теоретическая граница 2 была предложена еще в 1928 г. инженером американской компании AT&T Г.Найквистом, и в самом общем виде ее обоснование формулируется следую­щим образом: для того чтобы результат измерений был лишен искажений, число замеров должно, по меньшей мере, вдвое пре­вышать число деталей.

Механизм сканирования оригиналов. Устройство сканера во многом определяется применяемым ФЭП (фотоэлектронные преобразователи). В связи с этим при­нято различать считывание информации по плоскости и по по­верхности цилиндра, а сканеры соответственно плоскостные и цилиндрические (барабанные).

Сканирующее устройство для считывания информации в плоскостных сканерах представляет собой линейную матрицу элементов, рассчитанных таким образом, чтобы на нее проеци­ровалось изображение шириной, равной ширине сканируемой области.

Считывание информации может происходить как за один

цикл засветки оригинала - однопроходная технология, так и за

несколько (обычно за три) - многопроходная технология.

Можно выделить четыре схемы засветки, применяемые в сов­ременных сканерах:

Специальная головка, в которой расположены три источника света за тремя светофильтрами (красным, зеленым и синим) и ПЗС-матрица с оптической системой, перемещается вдоль сканируемого образца микрошаговым двигателем (в черно- белом сканере одна лампа). При однопроходной технологии на каждом шаге головка фиксируется, и лампы, попеременно за­жигаясь, засвечивают ПЗС-матрицу, отображающую цвето­вой профиль того цвета, лампа которого в данный момент включена. При наблюдении такое сканирование выглядит не­прерывным, так как быстродействие ПЗС-элементов состав­ляет доли миллисекунд. Если технология многопроходная (обычно три прохода), то на каждом проходе снимается ин­формация только одного цвета.

Световой поток от источника со стабильным спектром излу­чения. близким к дневному свету (как правило, специальная люминесцентная лампа с цветовой температурой 5000 или 5500 К), проходит через размещенный на прозрачной поверх­ности (обычно на стекле) оригинал и диафрагму в виде узкой щели, параллельной источнику света. Диафрагма позволяет ограничить размер элемента изображения, считываемый ка­ждым элементом ПЗС-линейки. При сканировании в отра­женном свете оригинал освещается «снизу», а специальная ширма препятствует попаданию прямого света от источника в оптический тракт.

«Полоса» света, прошедшая через диафрагму, фокусируется объективом и пропускается через систему полупрозрачных зеркал, распределяющих световой поток на три части, при­близительно равные по интенсивности. Каждый из трех све­товых пучков пропускается через один из трех светофильт­ров, соответствующих трем составляющим в аддитивной мо­дели цветового синтеза (красный, синий, зеленый).

В некоторых случаях вместо зеркал используют специальные призмы, обеспечивающие разделение светового потока на три части, а в отдельных моделях эти призмы реализуют и функции светофильтров, направляя разные части видимого спектра в разные стороны.

Пучок света, прошедший через фильтр, попадает на линейку с зарядовой связью, расположенную в фокальной плоскости объектива. Таким образом, в каждый момент времени для считывания доступна информация об одной «строке» изобра­жения. Перемещение оригинала относительно тракта «источ­ник света - ПЗС-линейка» обеспечивает второе направление развертки изображения.

Принципиально необходимым для правильной работы планшет­ного сканера является параллельность источника света, ориги­нала. диафрагмы и ПЗС-линейки. Кроме того, все три ПЗС-линейки должны одновременно попадать в фокальную плоскость.

Вместо трех ПЗС-линеек используется одна, а светофильтры перед ней меняются специальным механизмом. Естественно, изображение вместо одного прохода считывается за три. Применение ПЗС-элементов определяет оптоэлектрические параметры устройства: число распознаваемых оттенков, рас­познаваемый диапазон оптических плотностей оригиналов и оптическую разрешающую способность.

Показатели качества таких сканеров в большой степени зави­сят от механических характеристик устройства. Существен­ное влияние оказывают точность шага и параллельность пе­ремещения сканирующей головки.

ФЭУ традиционно используются в барабанных сканерах. В качестве источника излучения обычно применяются галоген­ные лампы мощностью 45-60 Вт. Если сканируется прозрачный оригинал, то внутрь барабана помещают источник света с фоку­сирующей оптической системой; фокус лежит в плоскости ори­гинала. Если оригинал непрозрачный, источник света находит­ся снаружи. Свет, прошедший (или отраженный) через оригинал, попадает на приемное окно ФЭУ.

Считывание информации по окружности происходит за счет вращения барабана, а вдоль направляющей цилиндра - благода­ря специальному ходовому винту. За один элементарный шаг сканирования считывается только одна точка изображения (в сканерах на основе ПЗС - целая строка), размер которой опреде­ляется параметрами оптической системы и может быть меньше 1 мкм (чем и определяется оптическое разрешение). Так как вра­щение можно синхронизировать с очень высокой точностью, а прецизионный ходовой винт обеспечивает погрешности порядка долей микрометра, точность работы таких сканеров значитель­но выше, чем плоскостных.

При вращающемся барабане невозможно зафиксировать точ­ку сканирования, поэтому для цветного сканирования либо при­меняется трехпроходная технология, либо используются три ФЭУ с разными спектрами чувствительности (при аддитивном цветовом синтезе).

Поскольку именно апертура в барабанном сканере определяет размер элемента изображения, каждому разрешению сканиро­вания в идеальном случае должна соответствовать своя аперту­ра. Если апертура слишком велика, соседние элементы перекры­ваются, что ведет к снижению резкости изображения; при малой же апертуре между соседними элементами образуется зазор, что приводит к потере части информации при считывании и одно­временно увеличивает шумовую составляющую.

В современных барабанных сканерах количество апертур сканирования ограничено. Если необходимо сканировать с раз­решением. для которого нет точно соответствующей ему аперту­ры, выбирается ближайшая меньшая, при этом количество диа­фрагм составляет 8-12 вариантов для каждого режима сканиро­вания (отдельно для проходящего и отраженного света).

Для сканирования с различным разрешением большинство барабанных сканеров имеют возможность увеличивать или уменьшать частоту вращения барабана. При этом соответствен­но изменяется и шаг перемещения считывающей системы.

Преобразование аналогового сигнала в цифровой. В осно­ве любой сканирующей системы лежат аналоговые элементы, воспринимающие бесконечно много уровней входного сигнала. Заключительным этапом обеспечиваемых сканером преобразо­ваний является получение информации об изображении, кото­рое передается в ЭВМ в цифровой форме. При этом сигнал преоб­разуется из аналоговой формы в цифровую.

Аналоговый сигнал может принимать произвольные значе­ния из диапазона допустимых значений - иначе говоря, аналого­вый сигнал непрерывен по множеству значений, которые он принимает. Сигнал, преобразованный в цифровой эквивалент, является дискретным по множеству принимаемых значений. Для 8-разрядного преобразования таких значений всего 256 (2⁸), для 12-разрядного-4096 (2¹²), для 16-разрядного-65536 (2¹⁶). Во всех случаях преобразование аналогового сигнала в цифровую форму дает ошибку округления, составляющую иногда половину веса младшего разряда, названную шумами квантования. Поэто­му очень важным параметром всех без исключения сканеров яв­ляется количество информации, приходящееся на один цвет.

В настольные издательские системы этот параметр вошел под названием глубины цвета и представляет собой максимальное

количество оттенков трех основных цветов аддитивного синте­за. Чем больше глубина цвета (или бит информации), тем более приближенный к оригиналу цвет получится на изображении. Современные профессиональные сканеры работают с глубиной 10, 12, 14 и 16 бит/цвет, т.е. при 16-битном представлении цвета изображение содержит 65536 оттенков одного из основных цве­тов RGB.

Основные стадии сканирования. Любую процедуру считы­вания информации с изображения для последующей обработки можно укрупненно разбить на шесть стадий:

· считывание информации с оригинала и преобразование ее в электрический сигнал, пропорциональный световому потоку, модулированному считываемым изображением;

· аппаратная компенсация индивидуальных особенностей счи­тывающих элементов;

· коррекция динамического диапазона, обеспечивающая мак­симально полное использование разрядности сканера или программного обеспечения;

· преобразование информации о световом потоке в информа­цию об оптической плотности;

· преобразование информации об изображении в какую-либо доступную цветовую модель (RGB, CMYK, CIELab) или в полу­тоновую (при сканировании черно-белых оригиналов и т.д.);

· цветокоррекция изображения с учетом индивидуальных осо­бенностей оригинала и печатного процесса (градационная, локальная, глобальная и т.д.), а также другие виды коррекции.

В некоторых моделях сканеров имеется дополнительный чет­вертый канал считывания информации для так называемого «нерезкого маскирования». Этот процесс осуществляется с ис­пользованием большей апертуры сканирования, при этом вы­числяется сигнал нерезкого маскирования аналоговыми мето­дами и на основании информации, непосредственно считывае­мой. с изображения, получается изображение с меньшим уровнем шумов, чем при аналогичной коррекции резкости циф­ровыми методами.

При сканировании некоторых оригиналов, особенно отпеча­танных полиграфическим способом, необходимо удалить рас­тровую структуру. Это достигается путем сканирования с расфо­кусировкой оптической системы - дерастрированием (в англий­ском варианте - descreening). Процесс дерастрирования обычно осуществляется в автоматическом режиме путем задания опера­тором значения линиатуры отпечатанного изображения.

Диапазон чувствительности сканера (в идеале) должен пере­крывать динамический диапазон оригинала, чтобы обеспечить распознавание деталей в светах и в тенях изображения. Это осо­бенно важно при сканировании в проходящем свете, где плотно­сти оригинала достигают значений D=3,8-4,2, в то время как для непрозрачных оригиналов оптическая плотность не превы­шает D=2-2,5.

Современные сканеры, использующие в качестве светоприемников ПЗС-элементы, имеют несколько меньший диапазон рас­познаваемых оптических плотностей, чем сканеры с ФЭУ. Обыч­но он составляет от 0,3 до 3,9 и от 0,3 до 4,2 соответственно.

Работа с цветовыми пространствами. Различные фирмы- производители для работы на сканерах используют различные цветовые пространства. Тем не менее основными признаны RGB, CMYK, CIELab. Первые два пространства являются аппаратно-зависимыми, а последнее - математически рассчитанное и лишенное привязки к какому-либо типу оборудования.

советом фирмыPrepress осно­вывается на использовании CIELab в качестве внутреннего про­странства, которое при необходимости пересчитывается в дру­гие пространства работающих устройств.