| | | Das Regionale Rechenzentrum der Universität Hamburg (RRZ) stellt zum Scannen von Bildern A4-, A3- und einen Diascanner zur Verfügung (genaueres findet sich hier). Beim Scannen von Bildern sind Grundkenntnisse über die Umsetzung der Bilder in digitale Information notwendig. In diesem Text sollen nur die Grundzüge zum Scannen dargestellt werden. Für den Schnelleinstieg folgt zunächst eine Kurzanleitung. Im Anschluss wird etwas genauer auf die Hintergründe eingegangen. Weitere Details schlage man in der Standardliteratur nach (in der Bibliothek des RRZ erhältlich). Schnellanleitung: 1. Nach dem Start des Scanprogramms heißt der erste Schritt i. a. Vorschau oder Voransicht. 2. Ggf. Auswahlrahmen anpassen. 3. Höhe und Breite gemäß der Zielgröße einstellen. 4. Bildtyp festlegen; als Bildtyp ist i. a. zwischen Vollton (Zeichnung, Strich u. ä) und Halbton (Foto, Graustufenbild, Echtfarben, 16 Millionen Farben u. ä.) zu unterscheiden. 5. Scanauflösung einstellen.
Die Scanauflösung richtet sich nach den Möglichkeiten des Ausgabegerätes. Beim Bildtyp Halbton erhält man die Scanauflösung, indem man die ungefähre Auflösung des Ausgabegerätes durch 4 teilt. Für Volltonbilder sind Scanauflösung und Auflösung des Ausgabegerätes (für eine optimale Wiedergabe) identisch. Bildschirme haben eine Auflösung von ca. 75 dpi. 6. Endgültig scannen. Die Auflösung
Das zentrale Problem beim Scannen ist das richtige Einstellen der Scanauflösung. Bei zu geringer Auflösung sinkt die Qualität des Bildes (mit der Folge von Treppeneffekten). Bei zu hoher Auflösung wird die Bildqualität nicht besser, es wird jedoch unnötig viel Speicherplatz beansprucht (mit der Folge von übermäßig langen Wartezeiten bei allen späteren Bildaktionen wie Bearbeitung, Drucken und Bildlauf in Dokumenten sowie Schwierigkeiten beim Transport der übergroßen Dateien). Die beim Scannen festgelegte Auflösung kann bei der Bildbearbeitung nicht verbessert werden. Die Scanauflösung wird bestimmt durch die -
Auflösung des Ausgabegerätes -
Art des Bildes auf dem Ausgabegerät -
Größe des Bildes auf dem Ausgabegerät Als Ausgabegeräte stehen i. a. folgende Gerätetypen zur Verfügung: -
Drucker (300 bis 1200 dpi) -
Belichter (635 bis 3386 dpi) -
Bildschirm (ein 17"-Bildschirm hat bei 640x480 Punkten ca. 51 dpi, bei 800x600 Punkten ca. 63 dpi und bei 1024x768 Punkten ca. 81 dpi) In der Scansoftware wird zwischen den Bildarten Zeichnung, Foto und Rasterbild unterschieden. Der Bildtyp Zeichnung wird verwendet, wenn die Vorlagen Liniengraphiken oder Bilder mit größeren Flächen gleicher Farbe ("Volltonbilder") sind, z. B. Konstruktionszeichnungen, Logos, Cartoons. Bei Zeichnungen wird bei einer begrenzten Anzahl von Farben jeder gescannte Bildpunkt in der erfassten Farbe an das Ausgabegerät weitergegeben. Bei Schwarz-Weiß-Bildern werden z. B. nur die Farben Schwarz und Weiß erfasst. Größere Flächen gleicher Farbe werden auch als solche beibehalten (also nicht farblich abgestuft). Aus den genannten Gründen ist es sinnvoll, bei Eins-Zu-Eins-Wiedergabe die Scanauflösung so zu wählen, dass sie identisch mit der Auflösung des Ausgabegerätes ist. |
Der Bildtyp Foto wird für Bilder mit Graustufen oder Farbbilder mit Farben aus dem gesamten Farbspektum (sog. "echte Halbtonbilder") verwendet. Beim Scannen werden pro Bildpunkt keine Farben, sondern Helligkeitswerte erfaßt. Das sind bei Schwarz-Weiß-Bildern digitale Grauwerte, bei Farbbildern digitale Werte aus dem Farbspektum. Die Anzahl der erfaßten Grau- oder Farbwerte hängt von der Anzahl der pro Bildpunkt zur Verfügung gestellten Bits ("Farbtiefe") ab. Bei einer Farbtiefe von 4 Bit sind dies maximal 16 (=24) Grautöne/Farben, bei einer Farbtiefe von 8 Bit maximal 256 (=28) Grautöne/Farben und bei einer Farbtiefe von 24 Bit maximal 16,7 Millionen (=224) Farben.
Drucker und Belichter können keine Grau- oder Farbtöne ausgeben. Sie sind lediglich in der Lage, pro Pixel eine der Grundfarben Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz zu setzen. Um dennoch Grau- oder Farbtöne zu erzielen, werden diese unter Zugrundelegung eines Rasters simuliert. Die Raster sind je nach Ausgabegerät oder verwendeter Software unterschiedlich groß. Rasterpunkte setzen sich dabei aus den Pixeln der Ausgabegeräte zusammen. Wird z. B. ein 5x5-Raster verwendet, so können darin 25 unterschiedliche Intensitäten der jeweiligen Farbe erzeugt werden (siehe Abb. 1). Mit Schwarz werden Grauwerte simuliert. Bei Farben werden vier Rasterpunkte quadratisch angeordnet. Jeder Rasterpunkt erhält eine entsprechende Intensität der vier Grundfarben (Abb. 2). Für das menschliche Auge erscheinen die nebeneinanderliegenden Rasterpunkte als eine Farbnuance (Verfahren der subtraktiven Farbmischung CMYK auf weißem Untergrund mit C für Cyan, M für Magenta, Y für Yellow und K für BlacK; genaueres siehe z. B. [1] oder [2]). Wird z. B. ein 5x5-Raster verwendet, so können darin 25 unterschiedliche Intensitäten der jeweiligen Farbe erzeugt werden. Bei Schwarz-Weiß-Bildern sind auf diese Weise fünf Pixellinien für einen Rasterpunkt reserviert, was die Auflösung des Ausgabegerätes um den Faktor 1/5 verringert. Da bei Farbbildern zwei Rasterpunkte pro Zeile (also zehn Pixellinien) benötigt werden, sinkt hier die Auflösung auf ein Zehntel. Die durch das angegebene Verfahren verminderte Auflösung wird auch mit lpi (lines per inch) angegeben. Eine nochmalige Verminderung der Ausgabeauflösung stellt sich dadurch ein, daß die Rasterlinien nicht horizontal (Abb. 3) ausgegeben, sondern um 45o gedreht werden (Abb. 4). Gedrehte Rasterlinien fallen dem Auge weniger auf. Die Veringerung der Auflösung berechnet sich mit dem Faktor 1/Ö2. Die Auflösung eines 300 dpi-Druckers verringert sich in dem betrachteten Beispiel bei Schwarz-Weiß-Druck auf ca. 53 lpi. Das beschriebene Verfahren wird standardmäßig bei allen Desktop-Druckern eingesetzt, es ist jedoch auch möglich, daß andere Ausgabegeräte andere Verfahren benutzen.
Weitere Beispiele: 4x4-Raster können maximal 16 Graustufen oder 4096 Farben (=16 x 16 x 16), 8x8-Raster 256 Graustufen oder 16,7 Millionen Farben (=256 x 256 x 256) erzeugen. Erfahrungen bei unterschiedlichen lpi-Werten: beim Zeitungsdruck werden ca. 70 lpi verwendet, ab ca. 100 lpi stören die Rasterpunkte nicht mehr, ab ca. 130 lpi sind die Rasterpunkte nicht mehr sichtbar, 150 lpi werden als sehr gute Bildqualität bezeichnet.
Da Bildschirme Farbzellen mit den Farben Rot, Grün und Blau besitzen, die mit unterschiedlicher Helligkeit angesteuert werden können, braucht dort nicht gerastert zu werden (Verfahren der additiven Farbmischung RGB auf schwarzen Untergrund, siehe z. B. [1] oder [2]).
Beim Scanvorgang wäre es nun unsinnig, die Auflösung größer zu wählen als die für das jeweilige Ausgabegerät mögliche lpi-Auflösung. Eine zu große Auflösung kann nicht verwertet werden und macht die erzeugten Bilder unnötig groß. Die Scanauflösung muß lediglich ein wenig größer als die Druckauflösung sein. Als Fausrregel gilt:
Scanauflösung = Druckauflösung mal Ö2
Das ergibt74 dpi bei 53 lpi. Beim 400 dpi-Scanner würde man in diesem Fall 80 dpi verwenden (jeder fünfte Sensor aktiv).
| | | Im Gegensatz zum Foto wird beim Bildtyp Rasterbild das Raster schon beim Scanvorgang erzeugt. Es werden also keine digitalen Grau-/Farbwerte, sondern Pixel geliefert. Ein Rasterbild kann im Gegensatz zum Foto nachträglich nicht mehr verändert werden. Das Rasterverfahren wird in der Regel in der Scansoftware eingestellt (z. B. Linienraster, Abb. 5). Bilder, bei denen die Pixel des Ausgabegerätes nach einem Zufallsverfahren in das Raster gestreut werden, heißen Dither (to dither = zittern, Abb. 6). Wird bei der systematischen Rasterung die Dicke der Punkte variiert (Änderung der Amplitude), so ändert sich beim Ditherbild die Frequenz. Soll ein gescanntes Bild vergrößert ausgegeben werden, so muß auch die Scanauflösung entsprechend heraufgesetzt werden. Bei einer Streckung der Höhe und Breite um den Faktor 2 sollte also die Auflösung wie oben angegeben auch verdoppelt werden (Bemerkung: Bei einer Verdoppelung der Auflösung vergrößern sich die Bilddaten auf das Vierfache). Ohne eine Änderung der Auflösung treten die bekannten Treppeneffekte auf. Wird das Bild so groß, dass die maximale optische Auflösung des Scanners überschritten wird, so berechnet das Scanprogramm automatisch Zwischenpunkte durch Interpolation. Die meisten Scanner arbeiten hier mit dem maximalen Faktor 4 (Vervierfachung der Auflösung). Bei einer Verkleinerung des Bildes bewirkt eine entsprechende Herabsetzung der Auflösung eine Verminderung der Bilddaten ohne Qualitätsverlust. Vorgerasterte Bilder (z. B. Bilder aus Büchern und Zeitschriften) liefern keine "sauberen" Grau- oder Farbwerte. Wegen der unregelmäßigen Schwarz-/Weiß- bzw. Farbverteilung entstehen Interferenzen ("Moiré"). Das Scannen muß in diesem Fall mit maximaler Eingabeauslösung erfolgen, um möglichst viele Bildpunkte zu erfassen. Dabei wird die Bildinformation überverhältnismäßig groß. Die Menge der Bilddaten und die Bildqualität lassen sich aber mit Hilfe eines Bildbearbeitungsprogramms und den darin zur Verfügung gestellten Verfahren "Weichzeichnen" (Entrasterung) oder "SmartSizing" (Datenreduzierung mit Interpolation) verringern. Die Ausgabe des gescannten Bildes Ein gescanntes Bild kann i. a. direkt auf den Drucker, in die Windows- bzw. Macintosh-Zwischenablage oder in eine Datei ausgegeben werden. Bei Ausgabe auf Drucker oder in die Zwischenablage werden die Rasterungen, wenn nicht in der Software angegeben, automatisch nach den Standardverfahren durchgeführt. Bei PostScript-Druckern wird z. B. das RIP-Verfahren benutzt (Raster Image Processing). Bei Ausgabe in eine Datei stehen in der Scansoftware i. a. zunächst nur wenige Dateitypen zur Verfügung. Hier die wichtigsten: · TIF(F) oder Compressed TIF(F) (Tagged Image File Format); dieser Dateityp bildet den Standard und sollte immer dann verwendet werden, wenn die Datei mit einem Bildverarbeitungsprogramm wie z. B. Adobe Photoshop weiterverarbeitet werden soll; im besonderen ist TIFF in der Lage, digitale Grau-/Farbtöne zu speichern; Compressed TIFF komprimiert ohne Datenverlust und kann immer dann sinnvoll eingesetzt werden, wenn Bilder mit großen, gleichfarbigen Bereichen vorliegen (bei Bildern mit permanenten Farbabstufungen bringt Compressed TIFF keinen Vorteil). · Reine Pixelformate ("Bitmaps") wie BMP (DOS/Windows) oder PICT (Macintosh); die Verwendung dieser Formate ist bei Rasterbildern oder für die Weiterverarbeitung mit Malprogrammen sinnvoll. · JPEG, PNG oder GIF, Dateiformate, die das Bild verlustbehaftet komprimieren. Bilder, die auf einer Internetseite dargestellt werden sollen, dürfen i. a. nicht größer als 30 KB sein. Für solche Bilder ist eine Kompression mit einem der angegebenen Formate empfohlen. Es ist zu beachten, dass GIF nur maximal 256 Farben zulässt. · EPSF (Encapsulated PostScript Format) oder "EPSF (Screen Image)" für Programme, die PostScript-Bilder einbinden können; PostScript-Bilder sind nicht bearbeitbar, häufig auch nicht einsehbar; einige Programme vermögen Bilder im EPSF (Screen Image)-Format anzuzeigen. Gute Bildverarbeitungsprogramme oder Spezialprogramme (z. B. Adobe Streamline) sind in der Lage, die vorliegenden Bildformate zu wandeln, z. B. vom Bitmapformat in ein Vektorformat (beim Vektorformat werden die Bildteile durch mathematische Algorithmen beschrieben, was die Menge des benötigten Speicherplatzes um ein Vielfaches vermindert). Tonwertzuwachs, Helligkeit, Kontrast und Kalibrierung Durch das Druckverfahren werden Rasterpunkte i. a. größer ausgegeben als sie wirklich sind. Das liegt daran, daß die vom Drucker ausgegeben Farbtröpfchen je nach Druckverfahren oder Qualität des Ausgabemedius auf dem Papier oder der Folie zerfließen. Dieses geringfügige Größerwerden der Rasterpunkte wird Tonwertzuwachs genannt. Trifft man vor dem Drucken keine Maßnahmen zum Ausgleichen des Tonwertzuwachses, so werden die Bilder dunkler als die Vorlage. Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, den Tonwertzuwachs abzufangen. Man kann z. B. in der Scansoftware die Helligkeit nach oben regulieren (also das Bild heller machen). Mehr Helligkeit erfordert in der Regel mehr Kontrast (eine Heraufsetzung des Kontrastes macht helle Stellen heller und dunkle Stellen dunkler; hoher Kontrast liefert also mehr Farbabstufungen bzw. Graustufen). Dies Verfahren bedarf jedoch mehrerer Probedrucke und ist daher nur mit Vorbehalt zu empfehlen. Das Einstellen von Helligkeit und Kontrast kann unter den Titulierungen "Helle und dunkle Bildstellen" bzw. "Lichter- und Tiefenpunkte setzen" auch dem Programm überlassen werden. Dabei wird ein heller Punkt als Weiß (0%) und ein dunkler Punkt als Schwarz (100%) angenommen. Ist hierbei der Tiefenpunkt zu hoch, so gehen in den Tiefen, ist der Lichterpunkt zu hoch, so gehen in den Höhen die Details verloren. Da unterschiedliche Helligkeitsstufen meistens auch unterschiedliche Tonwertzuwächse liefern, führt das lineare Verfahren zu unbefriedigenden Ergebnissen. Aus diesem Grunde verfügen Scanprogramme i. a. über die Möglichkeit, die verschiedenen Helligkeitsstufen abgestimmt anzupassen. Die differenzierte Änderung der eingescannten Helligkeitsstufen wird mit Hilfe einer Gammakurve vollzogen und heißt "Gradation". Die Berechnung der Gammakurve für die jeweiligen Ausgabegeräte heißt "Kalibrierung". Eine gute Scansoftware liefert die Kalibrierungen für ein breites Spektrum an Ausgabegeräten mit. Es ist jedoch i. a. nicht aufwendig, eine Kalibrierung selbst anzufertigen. Auch dafür enthält die Scansoftware normalerweise die notwendigen Bausteine. Unabhängig von der Beeinflussung des Ausgabeverhaltens über die Kalibrierung kann häufig eine Verbesserung der Bildschärfe verlangt werden (z. B. zum Hervorheben von Details). Dabei wird der Kontrast der einzelnen Bildteile erhöht. Es werden nicht alle Grau-/Farbwerte gleichzeitig, sondern in Abhängigkeit vom Bildmotiv geändert. Unterschiedliche Kontraste benachbarter Raster werden verstärkt. Es kann stufenweise zwischen leichter und starker Schärfung gewählt werden. |
Autor: Klaus Tormählen, Stand: 10.07.2006 16:28 Uhr |
