Cesta do hlubin skeneru – Obrázky na pochodu

Máte rádi obrázky? A ty barevné určitě ještě více. Máte počítač? Protože nejste
sami, komu scházela možnost převedení fotek, obrázků a kreseb do digitální

podoby, vznikly dnes tak oblíbené domácí skenery. Jako u všech složitějších

zařízení, i zde došlo k postupnému, vůbec ne náhodnému vývoji. Na současný stav

se podíváme jak z hlediska technologického, tak i cenového.





Vývoj trhu



Zhruba před třemi lety byste za kulantní dva tisíce sehnali maximálně skener

ruční, snímající mizerně a v 256 barvách. Jenom trochu slušněji fungující

stolní skenery pod osm tisíc nešly a jejich vlastnictví bylo tedy výsadou těch

majetnějších domácností a kanceláří. Možná jste se i vy někdy obrátili na

známého, „zda by vám tenhle obrázek nenaskenoval“. Protože se takové žádosti

množily a majetnější Západoevropané a Američané místo domlouvání s přáteli

skenery masivně nakupovali, roztočila se spirála zvyšující se nabídky a

klesajících cen.



Prodejní ceny stolních skenerů jsou již nějakou dobu na svém minimu (jejich

výraznější pokles se nepředpokládá), což konkrétně znamená cca dvaapůl tisíce

za nejlevnější typy a necelých pět za modely s parametry výbornými. Drtivá

většina z nich má rozlišení 600 × 1 200 dpi, některé i více, a barvy vám

zpracují v 30či 36bitové hloubce (pro méně znalé obé je více než dostačující).



Samozřejmostí se již staly modely s jednoduchým připojením přes USB, své místo

si nalezly CIS snímače, setkáváme se s různě početnými funkčními tlačítky a

průhlednými kryty.





Technologie



Pro uživatele nejsou vnitřní technologie až tak důležité, ale protože se

některé bezprostředně týkají výsledné kvality a výrobci se jimi často

neopodstatněně ohánějí, podíváme se na ně podrobněji.



Pro jednoduchost této stati budeme hovořit o skeneru stolním, nicméně podobně

pracují i skenery ruční, protahovací a rotační.





Jak to vlastně funguje



Když zahájíte skenování (snímání) předlohy, přesune mechanismus skenovací hlavu

na první řádek a přečte jej. Poté, co je celý řádek sejmut, přesune krokový

motorek hlavu na další řádek a proces se opakuje. Během skenování proto můžete

pozorovat přesun světla uvnitř skeneru. Toto světlo je buďto fluorescentní

lampa, umístěná na horní části skenovací hlavy (u CCD skenerů), nebo řada LED

diod (u skenerů CIS).



Snímací prvek poté analyzuje od předlohy odražené světlo. Všechny informace

obsažené v tomto světle jsou pomocí A/D převodníku zdigitalizovány a převedeny

na řadu čísel od 0 do 255. Tento převod probíhá pro jednotlivé složkové barvy

(R, G, B červená, zelená, modrá) zvlášť. Tyto informace jsou poté posílány k

dalšímu zpracování.



Elektronika skeneru musí data ze snímače plynule přijímat a udržovat přehled o

tom, který řádek se právě snímá. Podle typu skeneru potom již zformátovaná data

posílá do počítače nebo dále upravuje provádí korekční výpočty, interpolaci a

kompresi. Levnější skenery provádějí minimum zpracování a data jsou upravována

až ovladačem TWAIN v počítači to je jeden z faktorů zpomalujících jejich

činnost. Výkonnější skenery naopak obrazová data zpracují kompletně a po

datovém kabelu posílají již hotové, komprimované obrázky.





Rozlišení



Rozlišení je zřejmě nejvíce sledovaný, ale zároveň nejvíce přeceňovaný

parametr. Hodnota rozlišení udává počet bodů, jež je skener schopen rozpoznat

na jednom palci (míněn není ten váš, ale jednotka délky, tj. 2,54 cm, odtud dpi

= dot per inch = bodů na palec), což potažmo určuje, jak přesné a ostré snímané

obrázky budou. Dále se setkáme s termíny hardwarové a softwarové rozlišení

věnujte pozornost čistě tomu hardwarovému, neboť softwarové (dodatečně

softwarově interpolované, viz dále) neurčuje kvalitu skeneru, ale spíše drzost

výrobce.



Skenery s rozlišením 300 dpi jsou dostačující pro publikování na Internetu a

tisk bez významnějšího zvětšování obrázků, stále rozšířenější skenery se 600

dpi již uspokojí většinu rozumných požadavků.



Rozlišení skenerů bývá různé ve vertikálním a horizontálním směru nižší hodnota

je vždy rozlišení horizontální (na šířku), resp. rozlišení snímacího prvku,

vyšší hodnoty dosahuje posuvný mechanismus v kombinaci s hardwarovou

interpolací.





Barevná hloubka



Druhým nejvýraznějším a opět přeceňovaným parametrem je barevná hloubka, neboli

počet bitů vyčleněných pro uložení barevné informace o jednom každém bodu 24,

30 36 až podezřelých 48. Čistě matematicky vzato, čím více informací o barvě,

tím přesnější barva bude. Konkrétně by to znamenalo, že při 24bitových barvách

dostaneme 16,7 milionu barev, při 30bitových 1 miliardu a při 36bitových pak

závratných 68 miliard.



Fakticky je to však trochu jinak. Ani skener pracující se 36bitovými barvami

nevyužívá všechny bity pro uložení barevné informace (ve skutečnosti ji totiž

ani nemá), ale ukládají se zde korekční hodnoty, jež pomáhají výsledně

přepočítat a zajistit přesnější barvy. Dalším faktem je to, že běžné grafické

karty a monitory zobrazují maximálně 16,7 milionu barev, a tiskárnám se o

takovém počtu odstínů nezdá ani v těch nejdivočejších snech. Proto i většina

grafických programů pracuje maximálně s 24-, výjimečně 30bitovými barvami.





Interpolace



Velice oblíbenou a hojně využívanou metodou vylepšování obrázků je interpolace.

Díky propracovaným algoritmům lze poměrně úspěšně zvýšit počet bodů a tím i

rozměry obrázku. Nicméně je třeba mít na paměti, že tímto postupem se žádné

další detaily na snímku neobjeví, a pokud se interpolace přežene, je výsledkem

pouze rozmáznutý obrázek.



Někteří výrobci ne zrovna poctivě zdůrazňují interpolované rozlišení, to ale o

možnostech skeneru vůbec nic nevypovídá. Přísně vzato, interpolaci můžete

provést téměř každým lepším (i sharewarovým) grafickým programem s podobným

výsledkem, jako to udělá ovladač skeneru. Takže se nenechte ošálit a plaťte

pouze za rozlišení hardwarové.





Barevné režimy



Vlastní snímání může probíhat v různém rozlišení s různým počtem barev.

Základní barevné režimy jsou: čárová grafika (Line Art), polotóny (Halftone),

odstíny šedi (Grayscale) a barevný (Color). Veškeré sejmuté obrázky musíte

uložit jako bitmapový grafický soubor v příslušném barevném režimu. Barevné

podání se skener od skeneru lehce liší, až dražší modely jsou kalibrované

přesněji.



Podívejme se na praktickou ukázku pěti verzí stejného snímku a ještě dvakrát

zvětšený detail v různých rozlišeních (obrázky nahoře).



Formát čárové grafiky (Line Art) zabere při ukládání nejméně místa. Poněvadž se

zaznamenává pouze bílá a černá, stačí pro každý bod pouze jeden bit paměti.

Tento formát se hodí při snímání textu nebo čárové grafiky (výkresů), naopak

téměř nepoužitelný je pro fotografie.



Technika polotónování (Halftone) vznikala při zpracovávání šedí na tiskárnách

tisknoucích pouze černě. Půltónové obrázky se tedy skládají z černých bodů v

jemném rastru, který se lidským očím jeví jako různě světlá šeď. Tuto techniku

určitě znáte z novinového tisku.



Obrázek ve stupních šedi (Grayscale) je ekvivalentní černobílé fotografii.

Počítač zobrazuje patřičný odstín šedivé podle přiřazené hodnoty od 0 do 255,

dá se tedy říci, že je to černobílý 8bitový režim.



Barevné (Color) obrázky jsou nejzajímavější, nejhezčí, a proto i nejvíce

používané. Televize i počítačové monitory používají pro vykreslení barev

zachytitelných lidským okem kombinace červené, zelené a modré (RGB) barvy. Když

se podíváte na monitor skrz silnou lupu, zjistíte, že zdánlivě bílý podklad

okna je tvořen tisíci barevných bodů. Protože jsou to body malinké, slévají se

našemu zraku a tvoří jednolitou barvu, třeba zrovna bílou. Jak se světlo

odražené od předlohy ve skeneru rozkládalo na tyto barevné složky, tak se zase

na monitoru skládá zpět.



Elektronika grafické karty/monitoru může nastavovat intenzitu každého barevného

bodu v 256 úrovních. Při úrovni 0 je bod zhasnutý a jeví se černý, při úrovni

255 uvidíte jasný modrý (příp. červený či zelený) bod. Vzhledem k možným

kombinacím intenzity tří bodů zobrazí monitor maximálně 16,77 milionu různých

barevných odstínů.





Připojení



Co se týká připojení, nejjednodušší by mělo být USB, a pokud máte novější

počítač a Windows 98, pak také bude. Nicméně paralelní port je též osvědčené

řešení, a kromě možných komplikací při současném připojení tiskárny vás asi

nepříjemně nepřekvapí. Výkonnější skenery se připojují zpravidla přes SCSI.





Praxe



Přesné nastavení a optimální postupy si budete muset vyzkoušet sami podle svého

vybavení a potřeb. Nicméně mějte na paměti, že méně je někdy více. Pokud si

předem dobře promyslíte výsledné použití obrázku a podle něj zvolíte velikost

skenu, ušetříte místo na disku, zrychlíte snímání a zkrátíte dodatečné úpravy.



Pokud neplánujete zvětšování obrázku, bude pro prohlížení na monitoru bohatě

stačit 75 dpi. Pro tisk na barevné inkoustové tiskárně s rozlišením 600 dpi

vystačíte s obrázkem ve 200 dpi, lepší tiskárny nebo ofsetový tisk využijí až

oněch magických 300 dpi. Rozlišení vyšší než 300 dpi používáme výhradně u

obrázků, jež plánujeme posléze zvětšovat nebo ořezávat.



Následující tabulka ukazuje velikosti výsledných souborů při různých způsobech

skenování stejného obrázku o rozměrech 10 × 10 cm. Jedná se o velikost

obrazových dat, skutečná velikost souboru se může lišit podle formátu a

komprese.





Něco navíc



Skenery jsou si více či méně podobné vzhledově, uvnitř jsou téměř stejné to, co

je výrazněji odlišuje, je software. Každý výrobce ke skeneru nějaké programy

dodává, ale jen u některých najdete skutečně komfortní a stabilní ovládací

program. Bez ovladačů pro váš operační systém si ani neškrtnete, a s anglickým

OCR také mnoho práce nenaděláte. Obecně platí, že software dodaný s hardwarem

(tzv. OEM) vás vyjde řádově levněji než kupovaný zvlášť.



Pokud uvažujete o využití skeneru pro zasílání faxů či kopírování, požadujte

patřičnou aplikaci od stejného dodavatele jinak se pomoci v případě komplikací

nedovoláte.





Koupíte?



Jestliže vás láká možnost snímat téměř libovolnou předlohu do počítače, klidně

si skener kupte, levněji už ho asi nedostanete. Nabídka je široká, nápadů máte

jistě dost a vy i vaši blízcí se určitě pobavíte. Malé doporučení pro milovníky

cenově nejvýhodnějších (ale také většinou nejméně kvalitních) modelů na závěr

sledujte slevové akce v supermarketech, skenery se tam objevují za nevídané

ceny.









CCD versus CIS



Asi před třemi roky se vyrojily skenery se snímacím mechanismem označovaným

„CIS“. Tyto skenery zaujaly zákazníky svou cenou, ale vzápětí znechutily

nekvalitou snímání. Ačkoliv se od té doby mnohé změnilo (ve prospěch CIS),

zůstává CCD i nadále symbolem vyšší kvality, ale i vyšší ceny skenování.



CCD (Charge Couple Device) je snímací čip, jaký se používá například též ve

videokamerách a digitálních foťácích. Skládá se z tisíců na světlo citlivých

buněk (pixelů), založených na principu fototranzistorů. CCD prvek je menší než

šířka snímané stránky, a proto se od předlohy odražené světlo na něj musí

směrovat pomocí optiky.



CIS (Contact Image Sensor) je snímací zařízení pracující odlišným způsobem a do

stolních skenerů bylo nasazeno v zájmu snížení jejich ceny. Snímací prvek CIS v

sobě zahrnuje jak světelný zdroj (zpravidla LED diody), tak snímací body. Jeho

šířka odpovídá šířce snímané stránky, a není proto třeba žádná další optika (to

umožňuje i celkové zmenšení skeneru).









Každému podle jeho potřeb



Lidé jsou různí a taktéž se liší potřeby skenerumilovných kupujících. Shrňme si

základní charakteristiky.



Domácnost. Průměrný domácí uživatel si ke svému skeneru sedne kolem sedmé

hodiny večer nebo ve dvě hodiny v sobotu odpoledne. Jeho hlavní činností je

skenování fotek vlastní i cizí výroby a jejich následná úprava, případně

zničení. Výsledky své práce posílá kamarádům e-mailem, pálí na cédéčko nebo si

je vytiskne (zpravidla v práci) na barevné inkoustovce. Z uvedeného vyplývá, že

průměrnému domácímu uživateli je celkem jedno, jaké parametry skener skrývá,

ale zcela zásadním způsobem jeho sympatie ovlivňuje prodejní cena zařízení. A

on má ten průměrný domácí uživatel vlastně pravdu pokud příslušný skener

nějakým zásadním způsoben nezkresluje barvy a nepřipojuje se rozhraním, které

nevlastní, jsou ostatní parametry určitě dostačující. Na sejmutí si ty dvě

minuty počká, a ten grafický software si někde sežene (v lepším případě

sharewarový z PC WORLD CD).



Kancelář. Průměrný kancelářský uživatel je mnohem více nespokojený než uživatel

domácí. Každá minuta, již stráví čekáním na výsledek činnosti skeneru, se hodí

při ospravedlňování nedodržení harmonogramu a ranního pozdního příchodu na

pracoviště. Musí se tedy sledovat rychlost zpracování i následného přenosu do

počítače (proto jsou zde poptávanější skenery s rychlým snímáním a USB či SCSI

rozhraním). Správce sítě, veden pudem sebezáchovy, zase propaguje nákup skeneru

s kompletním softwarovým vybavením a snadnou obsluhou. Konečné slovo má

pochopitelně šéf, a toho zase zaujme vtipně oblé víko s průsvitným logem a pěti

tlačítky pro rychlé ovládání.



Grafické studio. V grafických studiích jsou, jak známo, kovaní profíci. Není

tedy třeba jim cokoliv radit. Ono by se jich to i nejspíše dotklo, takže

následující text je jen pro informaci laické veřejnosti. Podle množství zakázek

a trpělivosti obsluhy musí studio při koupi skeneru uvažovat o jeho rychlosti;

na základě volného prostoru a nosnosti podlahy pak o jeho rozměrech.

Samozřejmostí jsou barevná věrnost, přesnost a zkalibrovatelost tohoto monstra,

a také připojení a software pro milovaný Macintosh.



OCR a archiv. Zcela specifickou oblastí nasazení jsou pracoviště pro převod

tištěných materiálů do digitální podoby. S tímto pokrokovým systémem zpracování

se budeme setkávat stále častěji a probíhá v zásadě dvěma způsoby. První

variantou je převod obsahu, to znamená rozpoznání textu a sejmutí grafiky,

druhou variantou je digitální archivace, kdy se zachová v podstatě kompletní

kopie původního dokumentu, včetně případných razítek, podpisů a oslích rohů. V

obou případech je potřeba snímat mnoho stránek za minutu, ale zato zpravidla

jen černobíle, v nějakých 600 dpi. Za tímto účelem jsou vyráběny speciální

rychlo-skenery.









Bitmapa versus vektor



Všechny grafické soubory lze rozdělit na dva typy vektorové a bitmapové. Liší

se jak způsobem zpracování, tak uložení, velikostí a možnostmi úpravy.



Obecně se dá říci, že vektorové obrázky obsahují přesně definované grafické

prvky jako jsou text, křivky a různé tvary (mnohoúhelníky, elipsy) s přesně

definovanými barvami (či barevnými přechody nebo výplněmi).



Vektorové obrázky jsou vhodné především pro ilustrace a nákresy, kde je potřeba

zachovat přesné rozměry. Díky jejich matematické definici je lze velmi

jednoduše zvětšovat a zmenšovat beze ztráty kvality či detailů, taktéž tento

popis objektů zabere výsledně daleko méně místa než bitmapa. Přesto mají

vektorové obrázky i své stinné stránky nelze je použít pro zobrazování a

ukládání fotografických obrázků plnobarevné snímky reálného světa se zpravidla

neskládají z matematicky jednoduše definovatelných objektů.



Druhým typem, daleko rozšířenějším, jsou obrázky bitmapové. Zde je obrázek

založen na mřížce bodů, přičemž rozměry této sítě jsou dány velikostí a

rozlišením obrázku. Obecně lze říci, že bitmapové obrázky zabírají v počítači

více místa (při zpracování v paměti a při uložení na pevném disku), což je dáno

tím, že bitmapový soubor obsahuje popis jednoho každého bodu obrázku, resp.

jeho barvy.



Skenery produkují obrázky bitmapové, ale u písma a někdy i firemních značek a

symbolů se je snažíme převádět, tzv. vektorizovat, resp. „OCééRkovat“. K tomu

poslouží u lepších skenerů přibalený OCR program nebo samostatná vyspělejší

grafická aplikace.









Formáty pro internet



Všechny grafické soubory lze rozdělit na dva druhy vektorové a bitmapové. Liší

se jak způsobem zpracování, tak i uložením, velikostí a možnostmi úpravy.Pokud

snímáme obrázky za účelem publikace na Internetu, budeme je muset ve výsledku

uložit do jednoho z následujících formátů víte, jaké má ten který výhody?



GIF je v internetové grafice nejčastěji používaný formát. Jeho omezením je

maximální počet 256 barev, což výrazně snižuje barevnou hloubku. Kdykoliv

převádíte obrázek do tohoto formátu, dojde ke zmenšení počtu barev na 256

(podle nastavení na 256 optimálních nebo standardních odstínů). Tento formát je

vhodný pro obrázky obsahující jen několik převažujících barev (například

ikony), ale již méně se hodí pro fotografické snímky.



JPG je dalším z oblíbených internetových grafických formátů, dnes asi

nejvhodnějším pro ukládání fotografických snímků protože nesnižuje počet barev

a dosahuje výrazné komprese (zmenšení) výsledného souboru. Nevýhodou může být

to, že obrázek uložený do JPG s kompresí se později hůře upravuje.



Pro úplnost dodávám, že publikací na Internetu rozumíme umístění obrázku na

webové stránky, při posílání e-mailem můžete používat jakýkoliv pro příjemce

čitelný formát.