Четырехканальное анализирующее устройство
Модуль электрооптического анализа, схематически представленный на рис. 5.8, содержит прозрачный цилиндр 1 с закрепленным на его поверхности прозрачным или непрозрачным оригиналом 2. Для вращения цилиндра 1 используется двигатель 3. На основании - каретке 4, имеющей возможность перемещения вдоль образующей цилиндра 1 по направляющим 5 с помощью ходового винта 6 и двигателя 7, установлена считывающая головка с необходимыми оптическими и фотоэлектронными компонентами. Это:
· источник света 8, поворотное зеркало 9 и конденсор 10 для освещения слайдов;
· осветители 11, 12 и конденсоры 13, 14 для оригиналов, считываемых в отраженном свете;
· объектив 15;
· полупрозрачное 16, дихроические 17,18 и поворотное 19 зеркала;
· апертурные диафрагмы 20 основного оптического канала и 21 канала нерезкого маскирования;
· цветоделительные фильтры 22, 23 и 24;
· фотоэлектронные умножители 25, 26, 27 и 28.
Как видно из схемы, элементы 8-9 расположены внутри кронштейна, который во время сканирования движется внутри цилиндра. Последний в ряде сканеров такого типа установлен вертикально на вращающемся основании.
В процессе развертки, обеспечиваемой вращением цилиндра 1 и движением каретки 4, световой поток, отраженный или прошедший через освещенный участок оригинала 2, поступает на объектив 15, а затем разделяется на две неравные части светоделительным зеркалом 16. Объектив 15 строит в равноудаленных от него плоскостях апертурных диафрагм 20 и 21 изображение освещенного участка оригинала. Первая из них имеет обсуждавшийся выше расчетный размер, а вторая в 2-3 раза больший. Во вспомогательном оптическом канале нерезкого маскирования электрический ток нагрузочного сопротивления RН ФЭУ 25 создает напряжение пропорциональное коэффициенту отражения или пропускания оригинала 2, усредненному по площади проекции большой диафрагмы 21. Этот сигнал соответствует несколько расфокусированному изображению и поэтому называется «сигналом нерезкой маски». Его использование обсуждается в седьмом разделе.
В нагрузках ФЭУ 26, 27 и 28 основных оптических каналов формируются цветоделенные (КЗС) сигналы. Их амплитуда зависит от величины светового потока усредненного по площади апертурной диафрагмы 20 и интегральных коэффициентов отражения (пропускания) оригинала соответственно в красной, зеленой и синей областях видимого спектра.
Оптическая плотность полупрозрачных слоев зеркал 16,17 и 18 подбирается из условия приблизительного равенства амплитуд сигналов от нейтрально серого поля на выходах всех четырех ФЭУ с учетом соотношений величин диафрагм 20 и 21.
|
|
|
 Рис. 5.8 Четырехканальное цветоделительное устройство с креплением слайдов и оригиналов отражения на прозрачном цилиндре
|
|
|
|
Спектры чувствительности каналов цветоделителя
Амплитуда каждого из трех цветоделенных электрических сигналов, получаемых на выходах ФЭП 26, 27 и 28 за широкополосными (спектрозональными) КЗС фильтрами 22, 23 и 24, зависит от спектральной чувствительности η(λ) соответствующего ФЭП и спектрального состава поступающего на него излучения. Однако, как видно из схемы на рис. 5.8, этот состав определяется не только спектральным отражением (цветом) считываемого участка оригинала ρ(λ). На него влияют также спектральные распределения мощности излучения осветителя ρ(λ), пропускания τi(λ) и отражения τk(λ) дихроических зеркал, пропускания α(λ), β(λ), γ(λ) цветокорректирующих фильтров в трех оптических каналах. Как показывают выражения 5.4, мгновенные значения этих сигналов пропорциональны площади под кривой, получаемой в результате перемножения всех этих спектральных характеристик:
| 5 .4 |
Пределы интегрирования соответствуют здесь спектральному диапазону чувствительности фотоприемника, а безразмерные коэффициенты a, b, c обеспечивают равенство цветоделенных сигналов для нейтральных, ахроматических полей оригинала. На практике этого баланса добиваются юстировкой интенсивности световых потоков в оптических каналах серыми фильтрами переменной оптической плотности и регулировкой усиления выходных сигналов.
С исключением характеристики отражения (цвета) считываемой точки оригинала ρ(λ) произведения оставшихся множителей приведенных выше подинтегральных выражений представляют собою спектральные характеристики чувствительности цветоделительных каналов устройства.
Последующим нелинейным преобразованиям цветоделенных сигналов сопутствуют потери информации, обусловленные действием шумов репродукционной системы. Чтобы исключить или свести к минимуму эти преобразования, характеристики чувствительности трех каналов должны быть оптимально согласованы с характеристиками оригиналов и предполагаемых средств их отображения.
Большинство сканеров работает денситометрически, осуществляя цветоделение по трем основным (красному, зеленому и синему — КЗС) участкам видимого спектра.
|
|
|
Характеристики чувствительности цветоделительных каналов подбирают с учетом:
|
|
|
· спектральных характеристик красителей используемого типа оригиналов (фотографические отпечатки, диапозитивы или негативы; оттиски полиграфической, термопереводной или другой печати);
· характеристик основных цветов предполагаемого затем воспроизведения (на мониторе, посредством фотографической записи, полиграфической или «цифровой» печати и т. д.);
· освещения, при котором будет рассматриваться копия.
Тогда значения сигналов оказываются более близко связанными с цветами синтеза (количествами красок и тонеров, интенсивностей возбуждения экранов мониторов) и не нуждаются в существенных дополнительных нелинейных преобразованиях, чреватых потерями информации. Такие характеристики обеспечивают подбором цветокорректируюших фильтров, спектры пропускания которых рассчитывают по выражению 5.4 с учетом взятых из справочников или технических паспортов характеристик других спектрально зависимых компонентов оптического канала.
Устройства вывода
Существуют более или менее успешные попытки классификации способов и средств получения промежуточных и конечных изображений в репродукционной системе. Вместе с тем, динамика развития оказалась в этой области в последние десятилетия настолько высока, что то и дело появляются принципиально новые технологии отображения. При этом зачастую оказывается, что они никак не вписываются в тот или иной наперед разработанный регламент. Малоэффективен в отношении систематизации и подход, основанный на присвоении тому или иному средству развернутого наименования, которое, характеризуя его особенности, позволяет тем самым определить его место среди других. Используемые в широкой практике названия всевозможных изобразительных способов и устройств большей своей частью малоинформативны, весьма условны и изобилуют жаргонизмами узкопрофессионального и рекламного толка.
Мало информативным и не отражающим существо построения того или иного устройства оказывается сегодня зачастую прилагательное «цифровой» (digital). Так, например, схема цифрового сканера лишь завершается аналого-цифровым преобразователем или процессором, формирующим цифровой файл, тогда как устройство цифрового принтера, напротив, начинается с процессора и цифро-аналогового преобразователя, а конечным воздействием на запечатываемый материал здесь управляют аналоговые токи и напряжения значительно большей мощности.
Более продуктивным, чем сама классификация, оказывается зачастую объединение признаков, лежащих в ее основе, в однородные группы, например, по таким показателям, как:
· производственное назначение изображения;
· характер его структуры;
· используемый физический или физико-химический процесс;
· применяемый материал;
· тип источника исходной информации и т. п.
По своему назначению промежуточные изображения, получаемые в процессе подготовки иллюстраций в печати, могут являться:
· печатной формой;
· фотоформой;
· цветопробой или корректурным оттиском пробной печати;
· видеопробой;
· репродуцируемым оригинал-макетом и т. д.
Традиционные процессы переноса полноформатных промежуточных копий на прозрачной и непрозрачной подложке (фотопленке, пигментной бумаге и т. п.) на подложку достаточно подробно описаны и систематизированы в литературе. Рассмотрим лишь те из них, где источником получения копий служит непосредственно электрический сигнал изображения, представленный в аналоговой или цифровой форме.
В некоторых способах цифровой печати (Computer-to-Print) скрытое электрографическое изображение получают (обновляют) для каждого оттиска в тираже, модулируя этим сигналом излучение лазера или светодиода. Получаемое изображение по своей структуре может быть полутоновым, растровым, штриховым.
Полутоновые фотоформы являлись конечным продуктом репродукционной стадии процессов фототипии и глубокой печати. По сути полутоновыми, не содержащими выраженной растровой структуры, являются также изображения, получаемые в ряде способов цветопробы.
В подавляющем большинстве изображения однокрасочной и цветной печати, а также цветопробы высокого уровня (true proof) являются растровыми, т. к. используют автотипный принцип передачи градаций.
К категории штриховых относят печатные формы и корректурные оттиски, содержащие текст, чертежи и другие бинарные изображения, например гравюры.
Существенный отличительный признак технологии синтеза изображений заключается в характере физического воздействия на материал получаемой копии. Он может быть «контактным» и «безконтактным» (NIP— Non-Impact Printing). В этом смысле различают также:
· электро-механическое и лазерное гравирование;
· фотографическую, электрографическую, электрофотографическую, магнитографическую, струйно-капельную и т.д. запись;
· перенос красителя с донорной ленты, его тепловую возгонку, электролитическое осаждение на подложку и др.
Важным признаком служит и тип материала, на котором изготавливается тот или иной вид копии. В указанных целях используются металлы и их сплавы, фотографические пленки и бумаги, фотополимеры, пластмассы и т. д. Фотографические пленки и копировальные слои могут иметь серебросодержащую и на пять-шесть порядков менее чувствительную бессеребряную основу. Схема устройства цифровой записи на фотоматериал представлена на рис. 5.9.
Рис. 5.9 Развертывающее устройство с протяжкой
фотоматериала и отклонением луча по
строке многогранным зеркалом
Перечисленные выше признаки самым разнообразным образом сочетаются во множестве существующих и вновь возникающих технологий подготовки изображений к печати. Рассмотрим ниже лишь некоторые характерные примеры.
Цифровая печать
Результатом работы компьютерной издательской системы является числовой образ полосы, а в ряде случаев и многополосного печатного листа. Эта информация достаточна для надлежащего воспроизведения иллюстрации, текста, элементов графического оформления, их размещения в полосе и т. п. Если последующие технологические стадии строго нормализованы, создается принципиальная возможность полной автоматизации всего процесса в концепции компьютер - копия или в системах, т.н. «цифровой печати». На вход таких систем поступает поток данных издания, а на выходе практически одновременно и без использования каких-либо промежуточных ручных операций получают копии, а в ряде случаев сфальцованную и сброшюрованную печатную продукцию.
В большинстве ЦПМ печатная форма в ее обычном понимании отсутствует, несмотря на наличие в некоторых случаях промежуточной печатающей поверхности. Она вещественно отображает поступившие данные индивидуально для каждого оттиска и вступает затем в контакт с бумагой, краской, тонером или офсетным цилиндром. Такую поверхность имеет, например светочувствительный цилиндр в наиболее распространенных системах цифровой печати с электрофотографическим (на сухом и жидком тонере) принципом регистрации изображений. В устройствах с термопереводом красителя с ленты, с его тепловой возгонкой или с бесконтактной печатью струйно-капельного типа промежуточные изображения исключаются вовсе, а поступившие на вход числовые данные получают вещественное отображение только на самой печатной подложке.
В общем случае цифровая печатная машина — это устройство, которое:
· способно воспринимать цифровую информацию компьютерной допечатной системы (главным образом в формате Постскрипт);
· оснащено растровым процессором, преобразующим постскрипт-файл в битовую карту;
· отображает битовую карту на подложке с использованием того или иного физико-химического процесса.
Вместе с тем, такой совокупности признаков также отвечают и обычный принтер, и устройство цифровой цветопробы. Поэтому важно еще и то, насколько такая машина альтернативна традиционной печати в отношении производительности, экономичности и других показателей. Наиболее приемлемые в технико-экономическом отношении тиражи для различных машин цифровой печати находились поначалу в пределах 50 - 5000 оттисков, а формат редко превышал A3.
Специфические преимущества цифровой печати характеризуют такими понятиями, как персонализация, «печать ко времени (just-in-time)» и «печать по надобности (print-on-demand)». Здесь подразумеваются следующие отсутствующие у традиционных способов возможности:
· получение каждого экземпляра издания и любой его страницы желаемыми индивидуальными отличиями от других и т. п.;
· внесение коррекций и дополнений в самый последний момент и, в том числе, дистанционно по сети, периферийным устройством которой и является по своей сути цифровая печатная машина;
· печати к точно назначенному (до минут) сроку с уменьшением проблем, связанных со складированием и экспедированием тиража;
· печати тиража по частям, в том числе и в единичных экземплярах, в различное время и в разных местах, что значительно снижает затраты на рассылку.
Последняя из указанных возможностей отмечает тенденцию перехода в новых СМИ от привычной практики «печать — распространение» к принципу «распространение — печать». Являясь определяющими для некоторых, особенно малотиражных, видов печатной продукции, преимущества цифровой технологии казались в перспективе мало востребованными в других производствах, таких, например, как производство этикетки и упаковки. Однако, со временем, и здесь акценты существенно сместились в пользу цифровой печати. По мере совершенствования стабильно расширяется область ее применения не только для печатной продукции, но и в производстве самых разнообразных промышленных изделий, например, электроники.
Частота разложения порядка 40 лин/мм (1000 dpi) и другие параметры таких развертывающих устройств вполне удовлетворяли требованиям электронного фотонабора и фотофаксимильной передачи газет, однако оказались недостаточными для вывода интегрированных, в особенности цветных, тексто-иллюстрационных полос в компьютерных издательских системах. С этой целью был найдены технические решения, позволившие повысить точность перемещения пленки, уменьшить отклонения размеров цветоделенных полос до плюс-минус 0,015 мм, а также повысить точность позиционирования экспонирующего луча. Однако для того чтобы обеспечить на оттисках приемлемо незаметную, достаточно высокую частоту растра понадобились рассматриваемые далее специальные технические решения.
Основные положения
Выбор устройства электрооптического анализа определяется типом издания, характеристиками используемых изобразительных оригиналов и технологии печати.
Сканирование обеспечивается перемещением считывающего пятна точечного фотопреобразователя или такта коммутации матричного фотоприемника относительно оригинала.
Существуют развертывающие системы, которые используют механические перемещения по обеим или одной из координат изображения, а также электронные, без таких перемещений.
Частота разложения при сканировании оригинала напрямую связана с масштабом и линиатурой растра будущей копии.
Уменьшение считывающего пятна по отношению к шагу разложения чревато шумами в получаемом сигнале, тогда как чрезмерное перекрытие пятном этого шага ведет к расфокусировке изображения.
Объем сигнала, подлежащего переработке в процессе воспроизведения, растет квадратично с увеличением линейных размеров копии и частоты ее растра.
По типу характеристик спектральной чувствительности цветоделительных каналов сканеры могут быть колориметрическими и денситометрическими.
Получение промежуточных и конечных копий в репродукционном процессе характеризуется многими признаками, которые самым различным образом сочетаются в широком многообразии используемых технологий.
Для изготовления всевозможных видов копий используется широкий спектр воздействий излучения на различные материалы и среды.
Цифровая печать обладает рядом принципиальных преимуществ, но, в то же время, далеко не перекрывает возможностей традиционной во всех областях ее применения.
Контрольные вопросы
5.1 Дихроическое зеркало выполняет следующую функцию:
а) селективно поглощает падающий световой поток, отражая его оставшуюся часть;
б) разделяет падающий световой поток по спектральному составу на две части;
в) пропускает всю непоглощенную часть падающего светового потока.
5.2 Непосредственно функцию цветоделения не выполняет такой оптический элемент, как:
а) дихроическое зеркало;
б) светоделительное зеркало;
в) призма;
г) дифракционная решетка;
д) цветное стекло.
5.3 Среди оптических цветоделительных элементов в энергетическом отношении наименее эффективны:
а) призмы;
б) цветные фильтры;
в) дихроические зеркала;
г) дифракционные решетки.
5.4 Основной функцией конденсора является:
а) создание параллельного потока лучей от точечного источника;
б) сбор лучей осветителя в заданной точке;
в) построение изображения тела накала осветителя в заданной плоскости.
5.5 Источник света репродукционной системы не характеризуют таким параметром, как:
а) светоотдача;
б) спектральная характеристика;
в) темновой ток;
г) монохроматичность;
д) когерентность.
5.6 Среди предъявляемых к фотоэлектрическому преобразователю (ФЭП) отсутствует требование:
а) спектральной чувствительности;
б) интегральной чувствительности;
в) уровня собственных шумов;
г) светоотдачи;
д) потребляемой мощности.
5.7 К источникам света для считывающих устройств с цветоделением не относится:
а) лазер;
б) линейка светодиодов;
в) кинескоп;
г) лампа накаливания;
д) газосветная лампа.
5.8 Фотоэлектрическим преобразователем сканирующего устройства не является:
а) линейка ПЗС;
б) матрица фотодиодов;
в) матрица ПЗС;
г) ФЭУ;
д) линейка светодиодов.
5.9 Наиболее протяженный участок световой характеристики имеет:
а) ФЭУ;
б) ПЗС;
в) фоторезистор;
г) цифровая фотокамера.
5.10 Технологической характеристикой сканера не является:
а) разрешающая способность;
б) линиатура;
в) разрядность АЦП;
г) число оптических каналов.
5.11 Основной функцией апертурной диафрагмы сканера с разверткой оригинала на цилиндре является:
а) формирование считывающего пятна заданной площади на оригинале;
б) нормирование величины светового потока, отраженного от оригинала или прошедшего через него;
в) защита чувствительной поверхности ФЭП от света, рассеянного в оптическом тракте.
5.12 Выбор размера элемента разложения оригинала при его считывании определяют, исходя из:
а) разрешающей способности устройства вывода;
б) значения линиатуры будущего оттиска;
в) предельного значения плотности линий развертки сканера;
г) разрядности АЦП сканера.
5.13 С учетом линиатуры (L) и масштаба (М) репродуцирования плотность линий развертки при считывании устанавливают как:
а) LM;
б) L/M;
в) 2LM;
г) 2/(LM);
д) 1/(21М).
5.14 Понятие текстура изображения не охватывает:
а) зернистость и рельеф подложки;
б) мелкоструктурный периодический рисунок;
в) структуру элементов автотипного растра.
5.15 Неравномерность чувствительности элементов линейки ПЗС в планшетном сканере компенсируют:
а) инвертированным сигналом «белого»;
б) юстировкой осветителя;
в) оптическим фильтром переменной плотности.
5.16 3начение элемента разложения больше, чем расчетное, используют для:
а) улучшения тонопередачи;
б) подавления предметного муара;
в) повышения четкости;
г) повышения резкости.
5.17 Использование элемента разложения много меньшего, чем расчетное, чревато:
а) снижением плавности тонопередачи;
б) зашумлением изображения;
в) искажением геометрии контуров;
г) повышением контраста.
5.18 Заданные характеристики спектральной чувствительности многоканального цветоделительного устройства обеспечивают расчетом спектральных характеристик:
а) фотопреобразователей;
б) осветителей;
в) дихроических зеркал;
г) фильтров.
5.19 Мгновенное значение сигнала на выходе ФЭП считывателя напрямую определяется следующим параметром считываемой точки оригинала:
а) оптической плотностью;
б) насыщенностью;
в) коэффициентом отражения;
г) светлотой.
[1]В зрительно воспринимаемом окружающем мире этот диапазон занимает 9 -10 порядков. Соответственно в миллионы раз, благодаря механизму яркостной адаптации, изменяется и чувствительность зрения.
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 17; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!