Grafika v UNIXu - co (ne)umí skener

Pokud teprve o koupi skeneru uvažujete, je první část tohoto dílu určena právě pro vás…

V našem seriálu se budeme věnovat digitální fotografii jen minimálně. (Digitální fotoaparát nemám, a tak toto téma nechávám povolanějším – na Rootu například najdete tento článek.)

Pokud chceme v Linuxu skenovat, před koupí skeneru určitě navštívíme stránky projektu SANE nebo Parallel Port Scanners under Linux či USB Scanners under Linux (zelená zde nemusí ještě znamenat bezproblémový provoz). Nenajdeme-li tam vybraný skener, můžeme do vyhledávače napsat „SANE <jméno_skeneru>“ nebo se podívat na firemní www stránku. Nenajdeme-li podporu pro SANE a ani výrobce nenabízí ovladač pro Linux/SANE, skeneru se vyhneme. Skupina uživatelů skenující pod Linuxem není natolik početná, aby dokázala přimět výrobce k napsání ovladačů pro Linux či alespoň uvolnění dokumentace.

Základní parametry

Kromě podpory pod Linuxem (a ceny) by nás měly zajímat základní schopnosti. Měli bychom vědět, jak velkou plochu potřebujeme skenovat (čím větší, tím dražší skener), zdali chceme skenovat transparentní (průhledné), či reflexní (neprůhledné) předlohy (skenery, které umějí oboje, bývají dražší).

Zajímat by nás měly i technické parametry. Prvním z nich je rozlišení. Důležité je optické rozlišení, udává se v bodech (vlastně pixelech) na palec (DPI), u digitálních fotoaparátů pouze v pixelech (na celý obraz). Až šestnáctinásobně větší údaj, který mnozí výrobci uvádějí jako tzv. „softwarové rozlišení“, patří do kategorie mediální masáže (totéž platí o „digitálním zoomu“ digitálních fotoaparátů). Skener se „softwarovým rozlišením“ 9 600 DPI totiž často nerozliší ani čáru o tloušťce třicetinásobku tohoto „rozlišení“. Zmíním se ještě o dalším „rozlišení“, které rádi používají výrobci digitálních fotoaparátů. Nejsou-li buňky CCD snímačů ve čtvercové síti (všechny tři barvy v každém bodu) a mají-li jinou geometrii, výrobce někdy uvádí pod různými názvy další nevěrohodné „rozlišení“ podle počtu snímacích bodů. Pro převod na směrodatný údaj zde musíme znát fyzickou geometrii. Např. TV kamera s udávaným rozlišením 640 × 480 pixelů může mít skutečné svislé rozlišení menší – v lichých řadách totiž chybí modrocitlivý prvek, v sudých červenocitlivý, chybějící hodnoty dopočítá elektronika. Výrobce „ušetří“ třetinu snímačů a běžný uživatel to nepozná. Věrohodnější údaj o rozlišení nám v tomto případě poskytne celkový počet snímacích elementů vydělený třemi (počet barev). V tomto přípaně by odpovídal hodnotě 320 pixelů svisle.

Optické rozlišení 300 DPI je naprosté minimum, které dostačuje pro skenování fotografií a jejich tisk do měřítka 1:1. Skenery s menším rozlišením jsou dobré již jen na faxování nebo pro web. Na dobře vypadající čárovou grafiku je pak minimum 600 DPI. Větší rozlišení uvítáme, budeme-li skeny zvětšovat.

Mnohem vyšší požadavky jsou pak na skenování kinofilmů. S 2 400 DPI (optickými) si vystačíme na zvětšeninu do velikosti A4.

Druhým důležitým parametrem je bitová hloubka. Pokud jste četli minulý díl pozorně, jistě pochopíte, proč 12 až 14 bitů není luxusem, ani když vaše skeny budou jen osmibitové. Důvodem je gama korekce a podání nejtmavších odstínů. Dalším důvodem jsou i nekontrastní předlohy. Výhodné je, lze-li nahrát gama křivku přímo do skeneru. Existují dva typy těchto skenerů – s digitální převodní tabulkou – zde může gama korekci zajistit převodní tabulka mezi A/D převodníkem a datovou částí; a s analogovou gama korekcí (někdy i s analogovým řízením jasu a kontrastu), kde může gama korekci zajistit analogový prvek vřazený před A/D převodník. Lze říci, že osmibitový skener s analogovou gama korekcí podá tmavé odstíny lépe, než desetibitový s digitální gama korekcí. Pokud je snímač dobře nastavený, ztrácí analogová gama korekce s nástupem levných 12 a 14bitových A/D převodníků na významu. Jediná digitální tabulka nahradí analogovou gama korekci, kontrolu jasu a kontrastu, a dokonce může provádět část barevné kalibrace.

Skenery vyšší třídy mají některé doplňkové funkce – řízení jasu výbojky, automatickou kalibraci, možnost skenování prostorových předloh do určité výšky a další.

Problémy skenerů

Parametry, které již na reklamních prospektech nebývají uvedeny, jsou ostrost linií a kvalita podání jasové a barevné škály. Mnohé skenery s celkem vysokým optickým rozlišením i bitovou hloubkou degradují svou použitelnost neostrostí. Jiné nejsou schopny rozlišit 5% šedou od bílé či 95% šedou od černé. Některé mohou mít velké problémy se skenováním čistých barev.

Některé skenery dokonce přidávají do obrázku nežádoucí rušivé obrazce (většinou se jedná o svislé nebo šikmé čáry, často patrné v tmavých či světlých místech předloh). Neostrost a barevná nepřesnost je částečně kompenzovatelná digitálně, ale na ostatní problémy nepomůže ani nejpečlivější zpracování.

Jiné skenery dávají dobré výsledky pouze v nejvyšším rozlišení. Tak můžeme být nuceni skenovat vždy velké objemy dat.

Dobré je též znát rychlost skenování. Paralelní skenery mívají problémy protlačit větší objemy dat přes sběrnici. Lepší SCSI a USB skenery tyto problémy nemívají. U levných skenerů však někdy dvojnásobné zvětšení rozlišení znamená dvacetinásobné prodloužení skenování! Některé SCSI skenery též blokují sběrnici i na několik sekund. Připojíte-li na stejnou sběrnici systémový disk nebo běžící vypalovačku, budete mít za chodu skeneru problémy. Pokud není linuxový ovladač naší SCSI karty dobře napsaný, můžeme se též dočkat nepříjemného zpomalení (bohužel to platí i o některých SCSI kartách přibalených ke skeneru).

Testy kvality

Vůbec nejlepší je před koupí skeneru najít v domácím albu nejsvětlejší a nejtmavší fotografii (avšak obě dobře prokreslené), nechat si je na zkoušku naskenovat v různých rozlišeních a pak si skeny co nejdůkladněji prohlédnout. Není též špatné naskenovat barevnou kalibrační tabulku nebo nahlédnout do věrohodného srovnávacího testu (pokud je na vychválený skener o deset stránek dál reklama, najdeme si jiný časopis).

Důležitým testem může být naskenování fotografie s hrubým povrchem, které u některých skenerů dopadne velmi špatně a obrázek je poset drobnými odlesky.

Výběr rozlišení

Rozlišení je jeden z nejdůležitějších údajů pro každé skenování. Jeho hodnota ovlivní velikost nejmenších viditelných detailů v obrázku. Zvolíme-li příliš malé, obrázek je mlhavý nebo se objeví viditelné čtvercové pixelizování, je-li velké, platíme za to větším objemem dat a delší dobou zpracování. Podobně jako v případě skenerů se rozlišení udává v bodech na palec (DPI), někdy též v bodech na centimetr. Pro jeho volbu je důležité znát cílovou velikost obrázku a zařízení, pro které bude určen. Běžně se používá následující empirické pravidlo, které platí pro běžná výstupní zařízení a grafiku v šedích nebo barvách (např. fotografie): Rozlišení na cílovém médiu má být alespoň dvojnásobné než frekvence rastru výstupního zařízení. Frekvenci rastru si vysvětlíme v dílu věnovaném tisku, prozatím si vystačíme s tabulkou, která platí pro měřítko 1:1. Pokud je cílová velikost jiná, použijeme přímou úměru. Rozlišení čárové grafiky pak volíme s ohledem na schopnosti lidského oka. Čáry v rozlišení nad 400 DPI přestávají být viditelně zubaté. Avšak až do rozlišení 1 800 DPI se pozorovatelně zlepšuje kresba ostrých úhlů a tenkých linií.

Hodnoty v tabulce berte jako orientační empirické hodnoty. Jsou situace, kdy vyšší rozlišení význam má, jindy nikoliv.

Většina skenerů neumí své rozlišení měnit fyzicky, a proto tak činí elektronicky, mnohdy značně primitivními algoritmy – např. pouhým přeskočením náboje z některých čidel. Pokud má např. váš skener rozlišení 600 DPI, zkuste naskenovat jemný obrázek v rozlišení 550 DPI. Pokud se na každých 10 pixelech objeví zřetelná skoková linie, je vhodné se takovým rozlišením vyhnout. Je tedy vhodné volit rozlišení, které je celým zlomkem optického rozlišení, případně je s ním v poměru malých celých čísel. Případné snížení rozlišení provedeme až v počítači pomocí chytřejších algoritmů.

Začátečníci často přikládají tiskové velikosti obrázku v počítači (v délkových jednotkách) přehnanou pozornost. Tento údaj slouží pouze k usnadnění práce s obrázkem a často se stane, že se v některých programech ztratí (a objeví se místo něj např. hodnota 72 DPI). Bez hodnoty rozlišení je údaj o tiskové velikosti bezcenný. Naopak známe-li jej, platí jednoduchá rovnice:

velikost (v palcích) × rozlišení v DPI = velikost v pixelech

Je třeba vždy pamatovat na zásadní rozdíl mezi zmenšením pixelové reprezentace obrázku (přepočítáním obrázku) a pouhou změnou velikosti pro tisk bez přepočítání (obrázek při něm změní rozlišení, ale pixelová reprezentace zůstane stejná). V současné verzi GIMPu nastavujeme obě veličiny nezávisle na sobě ve stejných tabulkách „Nový obrázek“ a „Velikost obrázku“.

V dalších dílech nás čeká ještě rozbíjení rastru, tipy a triky, barevná kalibrace skeneru, a nakonec se podíváme na OCR.