You are here: home/technique/an introduction to scanners-persian
language
language

مقدمه‌ای بر اسکنرها

اسکنر دستگاهی است که تصاویر را به یک فایل دیجیتال تبدیل کرده و شما می‌توانید آن را درکامپیوتر خود استفاده کنید. اسکنرها شامل چند نوع مختلف می‌باشند: اسکنرهای فیلم، اسکنرهای Flatbed و اسکنرهای Drum.


اسکنرهای اختصاصی فیلم

به این اسکنرها گاهی اوقات اسکنر اسلاید یا ترانسپارنت نیز گفته می‌شود. آنها به طور اختصاصی برای اسکن فیلم‌ها، معمولا فیلم 35 میلیمتری طراحی شده‌اند، اما بعضی از آنها که قیمت بالاتری دارند توانایی اسکن فیلم‌های مدیوم و لارج فرمت را نیز دارند. این اسکنرها بوسیله عبور یک پرتو بسیار متمرکز نور از میان فیلم، و خواندن شدت و رنگ نور، تصویر آن را پدیدار می‌کنند.


اسکنرهای Flatbed

به این نوع اسکنرها گاهی اوقات اسکنرهای بازتابی گفته می‌شود. آنها برای اسکن کردن مقالات، اوراق و یا اجسام غیر شفاف طراحی شده‌اند. این اسکنرها بوسیله تابش نور سفید بر روی سوژه و خواندن شدت و رنگ بازتابی از آن، کار می‌کنند. بعضی اسکنرهای Flatbed آداپتورهای مخصوص اسکن ترانسپارنت (اسلاید) را دارند، اما در اغلب موارد برای اسکن فیلم، بعنوان اسکنرهای اختصاصی فیلم، مناسب نمی‌باشند.

Hp Scanjet G4050
My scanner, Hp Scanjet G4050
Hp Scanjet G4050نمای داخلی
My scanner, Hp Scanjet G4050

اسکنرهای Drum

این دستگاه‌های حرفه‌ای تقریبا در دسترس عکاسان شخصی نمی‌باشد. برای استفاده از اسکنر Drum، فیلم اصلی بر روی درام پلاستیکی شفاف چسبانده شده و در حین چرخاندن درام، اسکن انجام می‌شود. اسکنرهای درام بالاترین کیفیت را دارند، اما کاری مشکل و خیلی گرانقیمت هستند.

Drum scanner
Drum scanner

CCDs و یا Photomultipliers

بیشتر اسکنرهای اختصاصی فیلم و اسکنرهای Flatbed، از عنصر حساس به نور (Charge Coupled Devices) که CCD گفته می‌شوند، برای اندازه‌گیری نور استفاده می‌کنند. CCD نسبتا ارزان، فشرده و دارای کارآیی مناسب می‌باشند. بیشتر اسکنرهای Drum با کیفیت بالا از لوله‌های فتو مولتی پلایر برای اندازه‌گیری نور استفاده می‌کنند. فتو مولتی پلایر، در صورتی که بزرگ‌تر و گران‌تر طراحی شده باشد، محدوده دینامیکی (dynamic range) عالی را ارائه خواهد داد. بنابراین اسکنرهایی که از لوله‌های فتو مولتی پلایر استفاده کرده باشند، توانایی استخراج جزییات بیشتر از نواحی خیلی تاریک فیلم اسلاید را خواهند داشت. CCD اسکنرها با آنکه به طور پیوسته برای مناطق تاریک بهبود یافته‌اند، اما هنوز هم جزییات را در مناطق سایه از دست خواهند داد.

تیوب فتو مولتی پلایر
(Photomultiplier tube (PMT)

ویژگی‌های اسکنر

هر اسکنری مشخصات خاص خود را دارد. بنابراین کیفیت تصاویر دیجیتالی که از یک اسکنر بدست می‌آید، بستگی به فاکتورهای زیادی خواهد داشت:

وضوح تصویر (رزولوشن)

وضوح تصویر، یک سنجش از تعداد پیکسلی است که یک اسکنر می‌تواند با توجه به تصویر اصلی ایجاد کند. رزولوشن توسط یک شبکه اندازه‌گیری می‌شود. یک صفحه شطرنج را با هشت مربع در هر طرف تصور کنید. رزولوشن این صفحه شطرنج 8x8 خواهد بود. اگر صفحه شطرنج 300 مربع در هر طرف داشته باشد، رزولوشن آن 300x300 خواهد بود(رزولوشن معمول یک اسکنر ارزان قیمت امروزی). این نمونه اسکنر نامبرده شده، شبکه‌ای از 300x300 پیکسل برای هر اینچ مربع از تصویر، و در مجموع 90000 قرائت(پیکسل) برای هر اینچ مربع به سوی کامپیوتر می‌فرستد. با رزولوشن بالا، قرائت بیشتر و با رزولوشن پایین قرائت کمتری بدست می‌آید. عموما اسکنرهای با رزولوشن بالاتر دارای قیمت بیشتر و نتایج بهتری ایجاد می‌کنند.

دو روش برای اندازه‌گیری رزولوشن وجود دارد:

1– وضوح اپتیکی

رزولوشن اپتیکی یک اسکنر، توسط تعداد پیکسل واقعی که آن اسکنر می‌تواند ببیند، تعیین می‌شود. به عنوان مثال یک اسکنر مسطح معمولی از یک هد اسکن با 300 سنسور در اینچ استفاده می‌کند، بنابراین می‌تواند 300 نقطه در اینچ (dpi) در یک جهت اسکن کند. اما برای اسکن در جهت دیگر، هد اسکنر، باید در امتداد یک صفحه 300 بار در اینچ، حرکت و سپس توقف کند، بنابراین به خوبی 300 dpi نیز در جهت دیگر اسکن خواهد کرد. این اسکنر یک رزولوشن اپتیکی 300x300 dpi خواهد داشت. برخی تولید کنندگان هد اسکنر را به تعداد بیشتری در سطح صفحه متوقف می‌کنند، بنابراین اسکنر آنها رزولوشن 300x600 و یا 300x1200 و یا حتی بیشتر خواهند داشت.

فریب نخورید، آنچه واقعا شمارش می‌شود کوچکترین عدد در شبکه است. شما قادر به دریافت جزییات بیشتر در یک جهت نخواهید بود.

2– وضوح درون یابی

چیز دیگری که باید مراقب آن باشید ادعا و یا افزایش رزولوشن درون‌یابی (Interpolated Resolution) است . بر خلاف رزولوشن اپتیکی، که تعداد پیکسلی را که اسکنر قادر به دیدن است، اندازه‌گیری می‌شود، Interpolated Resolution تعداد پیکسلی که اسکنر می‌تواند حدس بزند، اندازه‌گیری خواهد کرد. از طریق یک فرآیند بنام درون یابی، اسکنر 300x300 dpi را به 600x600 dpi تبدیل می‌کند، بدین طریق که با وارد کردن پیکسل‌های جدید بین پیکسل‌های قدیمی، و حدس زدن مقدار نور خوانده شده پیکسل قدیمی و افزودن آن به پیکسل جدید، این عمل صورت خواهد گرفت. این فرآیند تقریبا همیشه کیفیت اسکن را کاهش می‌دهد، و بنابراین باید از آن اجتناب شود. این عمل تقریبا توسط هر نرم افزار ویرایش تصویر، قابل انجام است، بنابراین نمی‌تواند ارزش اسکنر را بالا ببرد. به جز در مواردی که شما قصد اسکن با رزولوشن بالا از خطوط هنری دارید، باید ادعای رزولوشن درون‌یابی را فراموش کنید.


عمق بیت:

زمانیکه یک اسکنر تصویری را به شکل دیجیتال تبدیل می‌کند، در واقع هر یک از پیکسل‌های تصویر را میبیند و آن را ثبت می‌کند. این بخش از پروسه به اندازه کافی ساده می‌باشد، اما اسکنرهای مختلف مقادیر مختلفی از اطلاعات هر پیکسل را ثبت می‌کنند. آن مقدار اطلاعات که اسکنر می‌تواند ثبت کند، در عمق بیت قابل اندازه‌گیری است. ساده‌ترین نوع اسکنر فقط سیاه و سفید ثبت می‌کند، و گاهی اوقات به عنوان اسکنر یک بیتی شناخته می‌شود زیرا هر بیت فقط می‌تواند دو حالت داشته باشد، روشن و خاموش. به منظور دیدن بسیاری از تن‌های خاکستری بین سیاه و سفید، یک اسکنر باید حداقل 4-bit (تا 16 تن خاکستری) ویا 8-bit (تا 256 تن خاکستری) داشته باشد. عمق بیت بالاتر برای اسکنر، نشان دهنده دقت بیشتر و توصیف آنچه که آن می‌تواند از یک پیکسل ببیند، می‌باشد. این مطلب به نوبه خود، باعث اسکن با کیفیت بالاتر می‌شود.

بیشتر اسکنرهای رنگی امروز حداقل 24-bit می‌با‌شند، این بدین معنی است که آنها 8-bit اطلاعات از هر یک از رنگ‌های اسکن شده قرمز، آبی و سبز را جمع‌آوری می‌کنند. یک واحد 24-bit از لحاظ تئوری می‌تواند بیش از 16 میلیون رنگ مختلف را جذب کند، که در عمل این تعداد معمولا بسیار کوچک است. این کیفیت نزدیک به عکاسی است، و بنابراین به عنوان اسکن “true color” شناخته می‌شود.

تعدادی از تولید کننده‌ها اسکنرهای 30 یا 36 و یا 48 بیت ارائه می‌دهند، که از لحاظ تئوری توانایی ثبت میلیاردها رنگ را دارد. تنها مشکلی که هست آن است که به دلیل محدودیت در طراحی رایانه‌های شخصی، تنها تعداد کمی نرم افزارهای گرافیکی توانایی اداره کردن اسکن بالاتر از 24-bit را دارند. زمانی که یک نرم افزار یک تصویر 30 یا 36 و یا 48 بیت را باز می‌کند، از اطلاعات اضافی برای تصحیح نویز و دیگر مشکلات ایجاد شده در فرآیند اسکن، می‌تواند استفاده کند. به عنوان یک نتیجه، اسکنر با عمق بیت بالاتر تمایل به ایجاد تصاویر با رنگ بهتری می‌باشد.


Dynamic Range

یکی دیگر از معیارهای مهم برای ارزیابی یک اسکنر، واحد محدوده دینامیکی آن است، که تا حدودی شبیه به عمق بیت می‌باشد، محدوده دینامیکی، مقدار گستردگی تن‌های رنگی که اسکنر می‌تواند ضبط کند را اندازه می‌گیرد. محدوده دینامیکی بین 0.0 (سفیدی کامل) تا 4.0 ( سیاهی کامل) اندازه‌گیری می‌شود، و عدد داده شده برای یک اسکنر نشان دهنده آن است که آن اسکنر چه مقدار از این واحد را می‌تواند تمایز قائل شود.

یشتر اسکنرهای رنگی Flatbed بسختی تفاوت‌های ظریف بین نواحی تاریک و روشن رنگی انتهای محدوده را شناسایی می‌کنند، آنها تمایل به محدوده دینامیکی حدود 2.4 دارند. که این مقدار نسبتا کم است، اما برای مقاصدی که رنگ آنها کامل نیست کافی می‌باشد.

برای محدوده دینامیکی بالاتر، قدم بعدی برای داشتن اسکنر رنگی Flatbed با کیفیت بالاتر، افزودن عمق بیت و بهبود اپتیک آن است. اسکنرهای با کیفیت بالا معمولا محدوده دینامیکی بین 2.8 تا 3.2 دارند، و برای بیشتر مقاصد شبیه نمایش رنگی استاندارد مناسب می‌با‌شند.

اسکنرهای با قیمت ارزانتر مجهز به CCD، که برای مقاصد تجاری استفاده می‌شوند، دارای محدوده دینامیکی کمتر از اسکنرهای مجهز به لوله های فتو مولتی پلایر، که در اسکنر با کیفیت بالای Drum بکار برده شده، می‌با‌شند. آنها جزییات نواحی سایه را از دست می‌دهند، مخصوصا هنگامی که فیلم اسلاید با دانسیته بالا اسکن شود. هنگامی اسکنر بیشترین مشکل را دارد که معمولا استخراج جزییات از تاریک‌ترین بخش اسلاید مورد نظر باشد. فروشندگان اسکنر اغلب عدد Dmax را گزارش می‌کنند که بیان‌گر حداکثر دانسیته نوری است که اسکنر قادر به تشخیص سیاه کامل است.

دانسیته یک مقیاس لگاریتمی است، بنابراین دانسیته 4.0 به این معنی است که تنها 0.0001 شدت نور (0.01٪) از طریق این فیلم عبور می‌کند. فیلم اسلاید به طور معمول دارای Dmax حدود 4.0 است، پس یک اسکنر با Dmax 3.4 برخی جزییات سایه را از دست خواهد داد.

محدوده دینامیکی بالاتر، اسکن با کیفیت خوب را تضمین نمی‌کند (خیلی پارامتر‌های دیگر نیز در آن نقش دارند)، آن معمولا نشان دهنده این حقیقت است که تولید کننده تلاش کرده تا برای خریدار یک محصول با کیفیت بالاتر تولید کند. اگر تمام پارامتر‌های دیگر مساوی باشند بسوی اسکنر با محدوده دینامیکی بالاتر بروید.


چه نوع فیلمی بهترین نتیجه اسکن را می‌دهد؟

بحث های مربوط به اینکه، چه نوع فیلمی برای اسکن بهتر است بی پایان هستند، اما اسکن فیلم اصلی همیشه نسبت به اسکن عکس چاپ شده از فیلم، ترجیح داده می‌شود.

هولدر فیلم Hp G4050
Hp Scanjet G4050 scanner, film holder

گرین فیلم

فیلم با گرین ریزتر، قابلیت اسکن تصاویر با رزولوشن بالاتر را خواهد داشت. اسکن فیلم با دانه درشت در رزولوشن بالا یک چیز نامناسب ارائه می‌کند. بافت درشت در تصویر به سختی حذف می‌شود.

یک روش برای از بین بردن grain از تصویر اسکن شده، استفاده از ابزار Blur با مقدار Radius به اندازه سایز گرین، و مقدار Threshold نسبتا کم می‌باشد. این کار باعث محو شدن به مقدار اندک نویز در سطح فیلم بدون خطر از دست رفتن جزییات در زمینه تصویر خواهد شد.

فیلم اسلاید یا نگاتیو، کدام مناسب‌تر است؟

هر نوع فیلم دارای مزایای خاص بوده که قادر به ایجاد کیفیت بالا خواهد بود. به عنوان یک قاعده، فیلم اسلاید رنگی پر کنتراست‌تر از فیلم رنگی نگاتیو است. بنابراین اگر شما از یک موضوع با محدوده داینامیک بالا عکاسی کنید، شما به راحتی می‌توانید از محدوده نوردهی فیلم تجاوز کنید. از سوی دیگر، فیلم نگاتیو رنگی طیف وسیعی از کنتراست صحنه را فشرده می‌کند، بنابراین مناسب تر برای ثبت طیف گسترده‌ای از سطح روشنایی صحنه است.

اما، اگر شما از یک موضوع با کنتراست پایین بر روی فیلم نگاتیو رنگی عکس‌برداری کنید، منجر به کاهش طیف کنتراست، به هنگام اسکن می‌گردد، زیرا که فرآیند اسکن قادر به بازیابی تغییرات ظریف تنالیته نخواهد بود. بنابراین برای سوژه‌های با کنتراست بالا، فیلم نگاتیو رنگی معمولا بهترین انتخاب و برای سوژه‌های با کنتراست کم فیلم رنگی اسلاید ممکن است بهترین انتخاب باشد.

بزرگ‌ترین مشکل به هنگام اسکن فیلم اسلاید، از دست دادن جزییات در نواحی سایه است. اسلاید‌های با دانسیته بالا، نور کمی از میان‌شان عبور می‌کند، که فقط بیشتر اسکنرهای Drum واختصاصی اسلاید توانایی ثبت دقیق آن را دارند. هنگامی که فیلم اسلاید را به منظور اسکن کردن نوردهی می‌کنید، از کم نوردهی عمدی بخاطر افزایش غلظت رنگها اجتناب نمایید، زیرا جزییات سایه‌ها را از دست خواهید داد، شما به راحتی به روش دیجیتالی بعد از اسکن فیلم قادر به افزایش غلظت رنگ‌ها خواهید بود.

فیلم نگاتیو رنگی مشکلات متفاوت‌تری دارد. از آنجا که فیلم نگاتیو رنگی محدوده دینامیکی صحنه را در یک محدوده کوچک از دانسیته فیلم فشرده می‌کند و همچنین بعلت داشتن لایه پوشش نارنجی، بخش بزرگی از محدوده حساسیت اسکنر بدون استفاده مانده و اطلاعات تصویر، به مقدار قابل توجهی باید برای بهبود درستی تعادل رنگی تصویر با سیاهی غنی و سفیدی خالص گسترش یابد. تقویت مورد نیاز که توسط اسکنر برای اطلاعات تصویر صورت می‌گیرد، منتج به اسکنی با نویز بیشتر نسبت به فیلم اسلاید رنگی هم ارز آن شده، و باعث افزایش گرین در سطوح رنگی یک‌دست، مانند آسمان صاف آبی، و کاهش یکنواختی رنگ در کل طیف رنگی خواهد شد. کیفیت رنگی، در فیلم نگاتیو رنگی، به دلیل عدم وجود یک مرجع بصری، بسختی بدست می‌آید.

به عنوان یک قاعده، فیلم اسلاید دانه ریز مانند فوجی Velvia و یا Provia 100F ، اگر شما محدوده کنتراست آن را قبول نمایید، بالاترین نتایج کیفی را ایجاد خواهند کرد، به شرطی که به آن کم نور(underexpose) ندهید و یک اسکنر خوب برای استخراج جزییات سایه آن داشته باشید.


مفهوم DPI و تعداد پیکسل

سه روش برای توصیف رزولوشن یک تصویر دیجیتالی وجود دارد که در اصل همگی به یک معناست:

1– تعداد کل پیکسلها
2– DPI در تصاویر دیجیتال
3– DPI در خروجی

تعداد کل پیکسل یک تصویر به شما میگوید که تصویر از چه تعداد پیکسل (نقطه) ساخته شده است. به عنوان مثال ما یک تصویر دیجیتالی داریم که 1200 در 1800 پیکسل (نقطه) دارد. این بدین معناست که ما یک تصویر دیجیتالی داریم که شامل 1200 نقطه در طول و 1800 نقطه در عرض دارد. DPI تصویر دیجیتالی بوسیله تقسیم تعداد کل نقطه های عرض یک تصویر بر مقدار کل اینچ عرض آن و یا بوسیله تقسیم تعداد کل نقطه های طول بر مقدار کل اینچ طول تصویر بدست می‌آید.

به عنوان مثال، ما یک تصویر دیجیتالی با 1200در 1800 پیکسل (نقطه) و سایز 4 در 6 اینچ داریم. این بدین معناست که تصویر دیجیتالی ما 1200 نقطه در طول و 1800 نقطه در عرض و 4 اینچ طول و 6 اینچ عرض دارد. پس تصویر دیجیتالی ما 300DPI دارد.

1800 dots in 6 inch wide = 300 dots in 1 inch = 300 Dots Per Inch = 300 DPI


چه مقدار وضوح برای چاپ مورد نیاز است؟

بهترین روش برای تعیین رزولوشنی که شما نیاز دارید، بازگشت به سایز چاپی است که می‌خواهد ایجاد کنید. برای بیشتر مقاصد، شما رزولوشن بین 100 تا 300 پیکسل بر اینچ برای چاپ با کیفیت عکاسی نیاز دارید. پایین‌تر از حدود 150 نقطه بر اینچ، نتایج بطور قابل توجهی سافت به نظر میرسد، و بین 200 تا 300 نقطه بر اینچ بهبود کیفیت بسیار جزیی خواهد بود.

تجربه نشان داده است که چاپ با حداقل DPI 150 بیشتر مردم را راضی خواهد کرد (تصویر شارپ به نظر میرسد) و 300 DPI حداکثر وضوحی است که ما می‌توانیم برای چاپ ایجاد کنیم.

در جدول زیر، حداقل سایز فایل با 150 DPI و حداکثر سایز فایل با 300 DPI برای یک چاپ عکاسی توصیه می‌شود.

جدول ابعاد تصویر مورد نیاز برای چاپ
ابعاد فایل برای 300DPIپرینت ابعاد فایل برای 150DPIپرینت ابعاد چاپ، سانتیمتر ابعاد چاپ، اینچ ردیف
1200x1800 600x900 10x13 4x6 1
1500x2100 750x1050 13x18 5x7 2
2400x3000 1200x1500 20x25 8x10 3
2550x3300 1270x1650 A4 8.5x11 4
2400x3600 1200x1800 20x30 8x12 5
3300x4200 1650x2100 28x35.5 11x14 6
3600x5400 1800x2700 30x45 12x18 7
4800x6000 2400x3000 40x50 16x20 8
4800x7200 2400x3600 40x60 16x24 9
6000x7200 3000x3600 50x60 20x24 10
6000x9000 3000x4500 50x70 20x30 11
4800x9600 2400x4800 40x80 16x32 12
4800x14100 2400x7050 40x120 16x47 13
7200x14100 3600x7050 60x120 24x47 14
7200x21000 3600x10500 60x180 24x70 15

مطابق جدول فوق، اگر شما یک چاپ عکاسی با کیفیت 300 DPI و سایز 12 در 18 اینچ بخواهید، شما باید از فایلی با 3600 در 5400 پیکسل استفاده کنید.

(12x18) x 300 = (12x300) x (18x300) = 3600 x 5400

References:
Scanners and How to Use Them Written by Jonathan Sachs
Wikipedia: Scanners

go to Top