работа с фотокамерой AIPTEK POCKET CAM 3 Mega

Урок 4. Специальные устройства для распечатки снимков – фотопринтеры.

Струйные принтеры.

Для качественного воспроизведения на твердом носителе изображения, полученного с помощью цифровой камеры служат фотопринтеры – обычно это струйные цветные принтеры с дополнительными картриджами, называемыми фотокартриджами. Для чего нужны такие дополнения к стандартным наборам красок?

Дело в том, что при распечатке однотонных изображений достаточно трех или четырех красок, а вот при воспроизведении оттенков, особенно при слабом насыщении цвета, на обычных принтерах появляются всевозможные искажения передаваемых цветов. Тогда было предложено использовать дополнительные картриджи со слабыми оттенками, которые так и назвали – фотокартриджи в силу того, что применяются для получения фотографического качества снимков. Обычно в фотокартриджах добавляются две составляющие цвета – светло-пурпурный и светло-голубой оттенок. Насыщенность таких красок составляет примерно 15 – 20 % основного цвета. В результате вместо одной точки большого насыщения, например при изображении голубого неба в принтере происходит заполнение области несколькими точками светло-голубого цвета.

Еще одной проблемой для обычных принтеров является неправильная цветопередача черного цвета, так как он получается смешением других цветов. Потому для устранения этого недостатка в фотопринтерах применяется дополнительная черная краска.

Кстати, большинство таких принтеров имеют в своем названии приставку «Фото». Кроме того, все больше современных фотопринтеров имеют возможность обходится без компьютера, а производят прямую печать с карт памяти. Такая технология у фирмы Canon носит название Bubble Jet Direct, когда передача данных производится по кабелю USB. Эта технология позволяет подключаться устройствам только этой компании. Другие фирмы, к примеру Epson стараются унифицировать такую технологию, разработав стандарт USB Direct-Print.

Другая распространяемая в настоящее время технология этой фирмы – PIM, обеспечивающая правильную цветовую гамму исходного изображения. Уже объявлено, что вторую версию такой технологии будут поддерживать устройства известных фирм – Minolta, Casio, Nikon, Olympus и другие.

В лазерных принтерах используются разные способы нанесения краски на бумагу, причем имеется четкая приверженность известных фирм к тому или иному варианту. Так, компания Canon в основном применяет пузырьково-струйную печать, фирмы HP и Lexmark используют термоэлектрическую технологию, а компания Epson разрабатывает пьезоэлектрические принтеры. Разберемся в этих технологиях.

Пьезоэлектрическая печать. Здесь капля чернил выталкивается металлической пластиной, двигаемой кристаллом пьезоэлемента под действием электрического тока. Для получения капель разного размера фирма Epson применяет свою технологию Variable Size Droplet. При этом была установлена определенная зависимость между прилагаемым напряжением к пьезокристаллу и величиной получаемой капли. Другая фирменная технология Active Meniscus Control («активный контроль мениска») применяется, чтобы избежать разбрызгивания чернил. Для этого после выталкивания чернил напряжение на пьезоэлементе изменяется на противоположное, то есть создается не избыточное давление, а разряжение и капля как бы затягивается обратно.

Термоэлектрическая печать. Капля чернил нагревается до температуры в 600 градусов, а образующиеся газы выталкивают ее наружу из печатной головки со скоростью до 12 м/с.

Пузырьково-струйная печать. Этот способ весьма похож на термоэлектрическую печать, однако размеры сопла здесь очень малы, а создающийся пузырек как бы отрывает каплю от оставшейся части чернил, тем самым уменьшается количество брызг (так называемых «сателлитовых» брызг).

Большое значение для качества печати имеет размер соплов и их взаимное расположение. Конкурирующие фирмы по-разному подошли к этому вопросу. Так, компания Lexmark для своих моделей Z65 и Z55 расположила сопла для капель в 3 пл и 10 пл (пиколитров) в шахматном порядке. Для изготовления таких малых отверстий применяются специальные лазеры, например эксимерные. Тогда диаметр сопла получается весьма малым, до 11 мкм, что в семь раз тоньше человеческого волоса. Ранее эта фирма располагала сопла последовательно – голубой цвет (циан), пурпурный (маджента), желтый, теперь – параллельно, что позволяет отказаться от трех проходов и производить печать за один проход.

Фирма Canon пошла по-другому пути. У нее устройства имеют сопла одного диаметра, но их количество весьма велико. В результате большое число сопел расположено в головке шириной 15 сантиметров, тогда лист А5 может быть распечатан одним проходом. Сопла для черного цвета сдвинут относительно цветных для того. чтобы можно было распечатывать изображение за один проход.

В настоящее время разработано много новых технологий, повышающих качество получаемого изображения. Замечено, что последовательность наложения красок одна на другую приводит к разному результату. Чтобы устранить возможные искажения применяется технология Advanced Precision Color Distribution, когда в блоке сопел после определенной последовательности в расположении цветов – голубой, пурпурный, желтый располагаются цвета в обратном варианте – желтый, пурпурный, голубой.

Ранее некоторые фирмы применяли четырехцветные картриджи, к примеру Epson добавляла недостающие оттенки за счет технологии PhotoRET III. Но в последнее время почти все производители перешли на шестицветную печать, добавив светло-голубой и светло-пурпурный цвета. Улучшить цветопередачу сейчас позволяет модифицированный способ нанесения краски PhotoRET Pro, когда в нужную области попадается не одна капля, а до 39 капель разных цветов. В результате такого смешения получается до 72 млн. разных оттенков, что позволяет получать более плавные переходы от одного цвета к другому.

Другой подход к приближению восприятия человеческого глаза к реальному изображению заключается в использовании эффекта «дизеринга», когда при смешении разных цветов человек видит нужный оттенок. Эта технология называется AcuPhoto Halftoning и широко применяется фирмой Epson.

Иная проблема – изображение плавных линий. Возможности производства печатающих головок таковы, что количество капель красителя составляет 1200 на дюйм поверхности, покрываемой краской. Чтобы повысить разрешение до больших значений сама головка перемещается с весьма небольшим сдвигом, на величину половины или четверти диаметра сопел. Обычно таким образом получают разрешение 4800х1200 тнд, а некоторые производители, такие как Epson повышают эту величину до 5740х1440 тнд. Такое разрешение носит называние «оптимизированным» и применяется исключительно для цветной печати, в черно-белом процессе достаточно 1200 тнд.

Какая бы технология не применялась для распыления чернил качество получаемого изображения в основном зависит от возможностей применяемых красок. В настоящее время существует два типа красителя – водорастворимые и пигментные. В чем их различие?

Водорастворимые краски исходя из названия растворяются в воде и потому применяются для цветной печати, так как позволяют добиться большого разнообразия оттенков и легко впитываются в структурный слой бумажного носителя. Чтобы повысить качество изображения для получения четких картинок с реальными цветами применяют специальные виды бумаги с нанесенным предварительно слоем химических составов, улучшающих сцепление красителя с бумажной основой и естественную цветопередачу. Такая бумага называется фотобумагой, хотя она не та, которая применяется в традиционном фотопроцессе. Требования к фотобумаге весьма жесткие – краситель на ней должен быстро высыхать, не более двух-трех минут; краске не положено растекаться по поверхности бумаги, иначе будет видна размытость; после попадания красителя на поверхностный слой цвет не должен меняться на другой, даже на иной оттенок; после нанесения красителя на бумагу она должна приобрести водоотталкивающие свойства.

Для улучшения цветопередачи некоторые прилагаемые драйверы позволяют учитывать тип бумаги, чтобы компенсировать некоторое изменение оттенков получаемого изображения после химической реакции чернил с поверхностным слоем фотобумаги.

В связи с вышеизложенным приведем общие рекомендации по применению фотобумаги:

1.После печати подождите некоторое время (от одной до трех минут) и не трогайте поверхность бумаги до высыхания красителя.

2.Перед помещением отпечатанного снимка под стекло дождитесь полного подсыхания красителя в течение одних суток.

В настоящее время ведется поиск таких красителей, которые позволяли бы добиться нужного качества при использовании обычной офисной бумаги, но это дело пока будущего.

Пигментные краски применяются главным образом для черно-белой печати. Эти чернила не растворяются в воде, а образуют взвесь. Это дает четкий контур, что имеет роль при изображении цифр и всевозможных символов. Кроме того, некоторые технологии, к примеру PhotoRET Pro, используют дополнительно черную краску и два оттенка серого пигментным красителем. Новые технологии позволяют пигментным краскам не растекаться по структуре волокон на офисной бумаге, в частности фирма Epson применяет свою разработку DURABrite, применяемую в недорогих четырехцветных принтерах. Кроме того, в пигментные краски добавляются специальные полимеры, чтобы другие краски на водной основе не вступали в реакцию с наносимой краской.

Другим слабым местом в использовании пигментных красок является их некоторая неодинаковая цветопередача при освещении разными источниками света. Чтобы это избежать, разработана технология UltraChrome. Здесь используется семь красок – стандартные желтый, маджента, пурпурный, двадцатипроцентные варианты голубого и пурпурного цветов и еще два дополнительных – черный матовый и черный глянцевый. Такой подход к цветовой гамме фирмы Epson у других компаний решен по-другому. Так, компании Canon и Lexmark добились подобных результатов в недорогих моделях принтеров.

И конечно, лучшие результаты в использовании пигментных чернил могут быть достигнуты при использовании фирменных видов фотобумаги.

Понятно, что, как правило, полученное с помощью цифровой камеры изображение по-разному смотрится на экране монитора и на отпечатанной копии. Потому почти все принтеры используют технологию Exif 2.2, сохраняющая все главные параметры съемки. Многие производители цифровых камер придерживаются расширенной версии этой технологии - PIM II. Другая фирменная технология sRGB компании НР сохраняется информация о каждой точке и переводится в вид, используемый в том или ином устройстве получения изображения.

Лазерные принтеры.

По принципу работы лазерные принтеры могут быть подразделены на собственно лазерные, а также их разновидность – светодиодные (LED) и твердочернильные (Solid Ink) принтеры.

Традиционные лазерные устройства устроены следующим образом. Вначале луч лазера формирует изображение на поверхности фотобарабана и там происходит изменение электрического потенциала. Содержащийся в барабане тонер (специальное вещество на основе углерода) притягивается к таким участкам и переносится на бумажный носитель, а затем запекается при высокой температуре.

Подобным образом производится формирование изображения в светодиодный приборах, однако здесь вместо лазера используется линейка светодиодов.

В твердочернильных принтерах происходит расплавление красителя в составе твердых кубиков и подача самого красителя в блок печатающих головок, где с помощью специальных пъезоэлементов капли красителей через сопла (по 112 элементов на цвет) разбрызгиваются на алюминиевый барабан. На нем формируется изображение, далее бумага прижимается к барабану и краситель переносится на ее поверхность.

Кроме этого, принтеры могут быть однопроходными, когда изображение формируется за один рабочий цикл и четырехпроходными, требующими четыре цикла для нанесения разных цветов по их числу в стандарте CMYK. Однопроходные принтеры значительно дороже их многопроходных собратьев, цена различается в несколько раз.

Дополнительные функции принтеров.

В целях улучшения качества выводимого изображения многие производители стали добавлять в свою продукцию новые технологии. Чтобы подстроится к типу используемой бумаги фирмы НР и Lexmark установили перед печатной головки специальный сенсор в виде лазера и двух светодатчиков. Теперь до печати по отраженному и рассеянному лучу драйвер определяет характеристики бумаги и учитывает это при подборе красителей и параметров печати (так называемая «автокалибровка картриджей»).

Кстати, именно этот встроенный сенсор позволяет применить еще одну технологию - Proof Sheet, используемая фирмой НР. Тогда сначала снимки печатаются на отдельном листе, а рядом с удачными вариантами ставятся галочки. Далее устройство распознает такие галочки и автоматически печатает именно отмеченные рисунки. Для выполнения этой задачи фирма Epson использует свое многофункциональное устройство (МФУ), где пробный лист проходит через сканер.

Тот же самый сенсор применяется для определения наличия листа в принтере и подачи следующего. В устройствах других компаний, к примеру, Canon эту функцию позволяет выполнить блок релейного типа Relay Feeding ASF, где наличие документа отождествляется с размыканием контактов.

Существуют также системы для исключения захвата более чем одного листа либо его замятие. В устройствах фирмы Lexmark применяется технология AccuFeed, когда в лоток подается щуп с большим трением до превышения порога трения. Потом лист останавливается роликами и затем подается на печать. То же самое происходит со следующим листом.

Многое делается для манипулирования с подаваемыми материалами. Применяются раздельные лотки для разных типов бумаги, например, для офисной и отдельно – для фотобумаги. некоторые устройства могут печатать на лазерных дисках, для чего имеются специальные лотки. Другие принтеры производят распечатку изображения на рулонах бумаги с последующей автоматической резкой на снимки определенного формата, к примеру, А6 – 10х15 сантиметров. Большинство принтеров ныне могут печатать «в край», то есть без полей. Для этого они имеют специальные ограничивающие валики.

Конструкция самих современных картриджей такова, что печатающая головка и емкость разделены и потому стоимость расходных материалов снижается. Раздельные картриджы применяют такие известные компании, как НР, Canon и Epson, на очереди Lexmark. В таких картриджах все емкости разделены по цветам, потому, если один краситель кончился нет нужды выбрасывать остальные.

В большинстве принтеров применяется программный способ определения количества оставшегося красителя, когда по числу выполненных копий рассчитывается остаток чернил. Фирма использует механические датчики, когда в одном отсеке находится губка, а в другом по отражению светового луча определяется наличие краски. Если ее уже нет, то драйвер вычисляет объем остатка и выдается команда на учет имеющихся чернил. При смене картриджа информация об этом может быть сохранена.

Среди современных моделей почти все имеют возможность печати с карт памяти без участия компьютера. Исключение составляет фирма Lexmark, устройства которой могут читать флэш-карты, но в присутствии компьютера.

Еще одним удобством можно считать наличие встроенных жидкокристаллических дисплеев. А уж если они цветные и с большой диагональю, то с их помощью можно на некоторых моделях просматривать снимки и даже их редактировать.

Передача информации от цифровых камер в основном выполняется через USB-кабель. В целях унификации лидеры в производстве фототехники внедряют общий формат записи и обмена информацией между цифровиками и струйными принтерами – стандарт PictBridge.

Все больше внедряется беспроводные технологии, в частности, через перспективный интерфейс Bluetooth.

Изображение можно оцифровать с помощью сканера.

Сканеры предназначены для перевода графического изображения в цифровую форму. Он удобен для составления библиотеки снимков в компьютере, оцифровки всевозможных документов для дальнейшей трансформации текста в цифровой аналог символов (ведь в компьютере буквы представлены в кодах, преобразование можно выполнить с помощью специальных программ, например FineReader ), а потом переслать цифровой аналог документа по Интернет - почте или факс-модему. В комплекте с хорошим принтером сканер может служить как обычный копировальный аппарат, при снятой крышке он будет выполнять функции обычного цифрового фотоаппарата.

Сканер представляет собой устройство для ввода изображения с листов бумаги, картона, пленки и других материалов и бывает нескольких видов. Первое различие состоит в форме сканирования: черно-белое или цветное. К преимуществам черно-белого сканирования относится быстрота сканирования, меньшее количество необходимой памяти для хранения информации и дешевизна сканера.

Другое отличие состоит в методе сканирования изображения. Имеются ручные, листовые и планшетные сканеры. Ручной держат в руке и проводят им по листу бумаги. К его недостаткам следует отнести то, что необходимо равномерно проводить сканером по бумаге. Кроме того, у него может быть узкая рабочая зона. Поэтому для листа формата А4 нужно проводить по левой и правой его части, а потом соединять изображение на экране компьютера с помощью специальных программ. При неравномерной скорости сканирования края могут не соответствовать друг другу.

Следующий тип - листовые сканеры. Лист вставляется в устройство и внутри происходит сканирование. К недостаткам следует отнести то, что сканировать можно только один лист, но нельзя использовать лист из книги, потому что для этого книгу нужно расшивать. Этот тип дороже, чем ручные, но дешевле планшетных.

Наиболее интересны планшетные сканеры. Принцип их действия напоминает принцип действия копировальных аппаратов. Лист располагается на стекле, где можно поместить и открытую книгу, затем все закрывается крышкой и происходит процесс сканирования. Планшетные сканеры наиболее удобны, хотя и более дороги.

Кроме того, многие последние модели сканеров имеют съемные крышки, что позволяет сканировать и объемные предметы, к примеру, печатные платы или корпуса бытовых устройств, мобильные телефоны и так далее.

Кратко рассмотрим этот наиболее распространенный тип сканеров – планшетный.

По своим конструктивным особенностям они подразделяются на два типа – CCD и CIS.

Сканеры первого типа (см. рис. ниже) имеют активную лампу, как правило, это люминесцентная лампа с холодным катодом. Она освещает сканируемый оригинал, а отраженный свет проходит через систему зеркал и после специального объектива попадает на матрицу CCD- матрицу. В этой матрице световой поток преобразуется в электрические импульсы, которые после усиления поступают в аналогово–цифровой преобразователь, где электрические импульсы становятся последовательностью цифр – нулей и единиц, понятной компьютеру. Дальнейшая обработка визуальной информации происходит в компьютере после поступления через соответствующий порт - USB, FireWire и SCSI.

Рис. Схема сканера типа CCD.

Второй тип сканера CIS менее дорог, но и имеет худшие характеристики, так как не содержит активного источника света, а освещение оригинала производится с помощью светодиодной линейки. Эта линейка закреплена на лентопротяжном механизме, который перемещается вдоль оригинала, а отраженный свет от светодиодов через самофокусирующие линзы попадает на светосенсоры, где преобразуется в электрические импульсы. Далее эти импульсы аналогично поступают на усилитель и далее – в аналогово–цифровой преобразователь, а потом через имеющуюся шину – в компьютер.

Рис. Схема сканера типа CIS.

Оптическое разрешение сканеров CIS обычно не превышает 1200 точек на дюйм, а отсутствие фокусирующего объектива не позволяет сканировать графические объекты, имеющие некоторую толщину, например, разворот книги или журнала.. Кроме того, такие сканеры, как правило, не могут сканировать слайды и негативы фотопленок, так как для этого требуется мощный светопоток для просвечивания изображения..

Для выполнения сканирования фотопленок разработаны специальные слайд-адаптеры, которые могут быть активными – с собственным источником света и лентопротяжным механизмом и пассивными - с использованием лампы планшетного сканера.

К характеристикам сканеров следует отнести:

- формат листа, который можно отсканировать. Форматы могут быть: А3, А4, что соответствует формату листов. Существует вид слайдового сканера, который отличается тем, что считывается информация со слайдов с небольшой площади, но с большим разрешением;

- разрешение. Подобно разрешению у принтеров и может быть 300 dpi (точек на дюйм, тнд), 600 dpi, 1200 dpi и так далее, либо пикселов на дюйм – пнд. Разрешение бывает двух видов: оптическое и интерполяционное. Оптическое разрешение зависит от физических характеристик аппарата, а точнее, от его оптики.

Интерполяционное разрешение зависит от математического обеспечения, поставляемого на дискетах к этому аппарату. Конечно, оптическое разрешение является более важным параметром устройства, так как программное обеспечение можно достаточно легко поменять, тогда как “железо” заменить сложнее;

- разрешение по цвету. Определяется количеством градаций оттенков, которое может воспринять устройство для каждой сканируемой точки. Отметим, что сканирование происходит поточечно с листа бумаги. Для черно-белого сканирования определяется количество градаций серого цвета;

- количество проходов. У старых цветных сканеров для сканирования может потребоваться несколько проходов, в которых за один проход сканирование происходит в определенном цвете. Обычно на лист может подаваться один из основных цветов (например, красный, зеленый и синий) и за один проход считывается этот цвет. Большинство более современных сканеров - однопроходные;

- скорость сканирования определяет скорость, с которой сканируется лист бумаги при максимальном разрешении. Измеряется в листах в минуту;

- тип подключения. Сканеры могут быть подключены, как обычные внешние устройства, к параллельному порту или при помощи специальной карты, вставляемой в разъем шины на материнской плате. Конечно, второй способ более производителен и позволяет быстро передать сканируемые данные. При этом разъем может быть разных видов (PCI, SCSI);

- наличие дополнительных возможностей. Например, в одном устройстве могут быть факс и сканер, тем более что в любом факсе имеется сканирующее устройство, правда, черно-белое.

Наиболее важная характеристика из представленных – разрешение. Оптическое разрешение указывается в пикселах на дюйм (пнд) или точек на дюйм (тнд) с двумя величинами – разрешение по оси Х (по горизонтали) и по оси Y (по вертикали). Первое значение определяется техническими возможностями применяемой матрицы ПЗС.

Рассмотрим это на примере. Предположим, что ширина сканирования составляет 8,5 дюйма, а количество элементов матрицы 5100. Тогда делим количество элементов 5100 на ширину пропускания 8,5 и получаем горизонтальное разрешение 600 тнд.

Другая величина – это вертикальное разрешение и зависит от расстояния, на которое перемещается каретка с помощью шагового двигателя. Измеряется в количестве таких перемещений на дюйм. На конечный результат зависит не только физические возможности матрицы ПЗС, но и такие факторы, как точность фокусировки оптики и ее качество, механические показатели – отсутствие вибрации в перемещаемых каретку устройствах, малое влияние на изменения окружающей среды – температуры и влажности и т.д.

В отличии от оптического интерполяционное разрешение зависит от программного обеспечения, вычисляемого значения цвета в промежуточных от измеренных точках.

Здесь на качество получаемых данных влияет прежде всего заложенные в программы алгоритмы обработки исходного изображения в цифровом виде.

О↙О↘О↙О↘О↙О↘О↙О↘О↙О↘О↙О↘О↙О↘О↙О↘О