Устройства для сканирования пленок. Барабанные сканеры c ФЭУ

Здравствуйте дорогие читатели. Сегодня мы поговорим о сканировании пленок с помощью барабанных сканеров построенных на базе фотоэлектронных умножителей. Этот пост является продолжением цикла статей об устройствах для оцифровки пленочных оригиналов. Вот список предыдущих статей этого цикла:

• Устройства для сканирования пленок. CMOS-сканеры
• Устройства для сканирования пленок. Цифровые фотокамеры
• Устройства для сканирования пленок. Планшетные сканеры со слайд-модулем
• Устройства для сканирования пленок. Настольные пленочные сканеры

Щелкнув по ссылке вы перейдете на страницу с заинтересовавшей вас статьей.

Барабанные сканеры являются старейшими устройствами в своем классе. Еще в 1963 году Рудольф Хилл представил свой хроматограф. В то время компьютеры были экзотикой даже для крупных компаний, а набор журнальных страниц по прежнему осуществлялся вручную. В отличие от современного барабанного сканера, хроматограф не преобразовывал аналоговое изображение в цифровой код. Вместо этого устройство производило цветоделение, т.е. разбивало оригинал на аналоговые цветовые составляющие, которые затем использовались при печати. За прошедшие десятилетия устройство барабанного сканера изменилось, но основные принципы заложенные в хроматографе используются и сейчас.

Барабанные сканеры были очень дорогими устройствами. В качестве ориентировочной цены могу сказать, что за новое устройство нужно было отдать как минимум 30 тыс. евро. А сейчас вообще проблематично купить новый барабанный сканер. Расцвет использования барабанных сканеров пришелся на 90-е годы прошлого века. С приходом цифровой фотографии их применение сильно сократилось. Сократилось и производство. Основные производители барабанных сканеров, такие как Heidelberg, Crossfield, Screen, Scan View, Isomet, Optronics, Fuji и Scitex прекратили их выпуск. Новые машины сейчас выпускают только Aztek и ICG, и то, по видимому они вырабатывают старые запасы.

Барабанные сканеры предыдущих поколений имели размеры и вес небольшого автомобиля. Это объяснялось наличием большого маховика для стабилизации вращения. Более современные (но не обязательно лучшие) устройства значительно легче и занимают площадь не больше кухонного стола, включая вычислительную станцию. Пример такого сканера Dainippon Screen DT-S1045ai вы можете видеть на фотографии.

Барабанный сканер Dainippon Screen DT-S1045ai

Размещение отдельных кадров рулонной пленки на барабане

Обслуживание барабанного сканера довольно кропотливое занятие. Каждый оригинал крепится на прозрачном барабане с помощью монтажной пленки, что является достаточно трудоемким процессом. Смачивание оригиналов специальным гелем позволяет избежать колец ньютона при сканировании. Из-за использования барабана, сканеры этого типа не подходят для сканирования хрупких и негнущихся образцов. Но такой способ монтажа позволяет расположить оригинал идеальным для сканирования образом. Обычно барабан полностью заполняется материалом для оцифровки, а затем запускается сканирование всех образцов одновременно. Для более эффективного использования времени, пока сканируются материалы на одном барабане, на второй монтируется следующая партия оригиналов для сканирования.

Как работает барабанный сканер? При сканировании прозрачных оригиналов, источник света находится внутри вращающегося прозрачного барабана. Пройдя через сканируемый образец, свет фокусируется линзами и с помощью системы зеркал через светофильтры направляется на фотоэлектронные умножители (ФЭУ). Светофильтры нужны для разбиения светового потока на красную, зеленую и синюю составляющие, каждая из которых с помощью отдельного ФЭУ преобразуется в электрический сигнал.

Используемые в барабанных сканерах фотоумножители, более чувствительны, чем сенсоры обычных CCD-матриц. Благодаря многокаскадной конструкции, ФЭУ используемые в барабанных сканерах обладают большим коэффициентом усиления. Это позволяет им улавливать малейшие изменения в освещенности и преобразовывать их в электрический сигнал. Таким образом барабанные сканеры имеют гораздо больший динамический диапазон , чем сканирующие устройства на основе CCD или CMOS-сенсоров.

Каждая точка сканируемого изображения последовательно считывается и преобразуется в набор электрических импульсов. Это происходит благодаря вращению барабана, и продольному перемещению источника света, линз и зеркала.

Барабанные сканеры обеспечивают самое высокое разрешение сканирования. Согласно инструкциям изготовителя их реальное разрешение может составлять 12000spi (выборок на дюйм) и выше. Для сравнения, у пленочных сканеров реальное разрешение сканирования 4000spi является предельным.
На практике возможность сканировать со сверх высоким разрешением используется редко. Это вызвано с одной стороны слишком большим размером результирующего файла. Например при сканировании обычного слайда с разрешением 12000spi и глубиной цвета 48бит, размер файла изображения в формате TIFF составит 1Гб. С другой стороны такое разрешение сканирования оправдано только в случае, когда сам оригинал содержит первоклассное изображение высокого разрешения.

CMOS-сканеры, планшетные сканеры и настольные пленочные сканеры объединяет то, что все они на практике обеспечивают гораздо меньшее разрешение, чем заявлено производителем. Какова ситуация в этом вопросе у барабанных сканеров? На рисунке внизу изображен скан мишени для оценки реального разрешения USAF-1951, сделанный с помощью барабанного сканера Dainippon Screen DT-S1045ai, 1995 года выпуска. Сканирование производилось с номинальным значением разрешения 8000dpi. Однако, как можно видеть из рисунка, реальное разрешение составило всего 4000dpi; это всего лишь 50% от номинального значения. Испытания проведенные на двух других барабанных сканерах Screen DT1045 от Dainippon привели к такому же результату.

В другом тесте проверялось фактическое разрешение сканера ИСГ 370. На рисунке внизу изображен скан мишени USAF-1951, сделанный с номинальным разрешением 12000 точек на дюйм. При сравнении с предыдущим сканом, сделанным с помощью Screen DT1045, сразу бросается в глаза, что картинка резче, а значит реальное разрешение больше. Таблица показала что здесь было достигнуто сенсационное фактическое разрешение 6000dpi. Отсюда можно сделать вывод, что ИСГ 370, так же как и Dainippon Screen DT-S1045ai обеспечивает лишь 50% от номинального разрешения.

Приведенные выше результаты измерений реального разрешения барабанных сканеров сильно разочаровывают, так же как результаты тестов многих планшетных и недорогих пленочных сканеров. Самое большое эффективное разрешение сканирования сегодня обеспечивает виртуальный барабанный сканер Hasselblad Flextight X5. Оно составляет 6900 точек на дюйм. Однако нужно сказать, что Hasselblad Flextight X5 достигает такого разрешения только при сканировании небольших оригиналов. Для крупноформатных образцов разрешение уменьшается до 2040dpi. В то же время, обычные барабанные сканеры могут обеспечить реальное разрешение 4000dpi, или даже 6000dpi как для мелких, так и для больших форматов изображений, и следовательно в этой области они остаются лидерами.
Что касается размеров сканируемых оригиналов, то в этом плане барабанные сканеры являются универсальными устройствами. Они успешно работают как с мелкими, так и с крупноформатными образцами, главное , чтобы они не превышали размер барабана.

Итог

Барабанные сканеры характеризуются очень высокой разрешающей способностью и очень широким динамическим диапазоном. С их помощью можно оцифровать практически любой пленочный оригинал, который помещается на поверхности барабана.

Хотя на вторичном рынке через интернет сейчас можно купить сравнительно недорогие подержанные барабанные сканеры, данные устройства не рекомендуются для домашнего использования. Обслуживание данного сканера является слишком сложным для неспециалиста. К высокой себестоимости сканирования, стоит добавить большую трудоемкость ручного ретуширования, в случае сканирования пленочных оригиналов. Дело в том, что барабанные сканеры не оборудуются аппаратной системой коррекции царапин и пыли, следовательно эту работу придется проводить вручную. Из этого можно сделать вывод, что для оцифровки больших пленочных архивов данный метод сканирования не подходит. Барабанный сканер подойдет если вы хотите отсканировать несколько кадров в суперкачестве. Однако учтите, что это выльется вам в круглую сумму.