Две новинки: сканеры EPSON Perfection 2580 Photo и Perfection 3170 Photo

В этой статье мы рассмотрим два сканера известной фирмы Epson. Оба сканераориентированы, в первую очередь, на конечного пользователя и относятся к классу SOHO-сканеров. Это одни из последних моделей этой фирмы. На данный момент многие сканеры позволяют не только сканировать изображения и текст, но также и прозрачные оригиналы.

Для того чтобы получить реальное представление о качестве сканирования, были проведены тесты, которые дают наглядное представление о разрешающей способности, а также о таких важных характеристиках, как случайный и регулярный шум сканера. Чтобы понять, что это за характеристики, чуть углубимся в теорию.

Среди многочисленных параметров современных сканеров выделяются такие понятия, как разрядность, оптическая плотность и разрешающая способность. Именно они в большинстве случаев указываются в технической документации и служат основным критерием выбора у конечных пользователей. Однако стоит сказать, что в большинстве случаев эти характеристики ничего не означают. Чтобы подкрепить данное утверждение практикой, давайте для начала определим, что они означают.

Разрядность или, как ее еще называют, глубина цвета определяет максимальное число значений, которые может принимать цвет пикселя. Другими словами, чем выше разрядность при сканировании, тем большее количество оттенков может содержать полученное изображение. Например, при сканировании черно-белого изображения с разрядностью 8 бит мы можем получить 256 градаций серого (2⁸ = 256), а используя 10 бит — уже 1024 градации (2¹⁰ = 1024). В настоящее время стандартом для хранения и передачи полноцветных изображений (например, фотографий) является 24-битный цвет. Многие сканеры используют большую разрядность — 12, 14 или 16 бит на цвет (полная разрядность составляет соответственно 36, 42 или 48 бит), но для записи и дальнейшей обработки изображений эта функция должна поддерживаться применяемым программным обеспечением (в противном случае полученное изображение будет записано в файл с 24-битной разрядностью). Справедливости ради стоит отметить, что, указывая 36- или 48-битную глубину цвета в документации или рекламных материалах, производители зачастую не говорят о том, что часть битов не используется вообще.

Еще одной важной характеристикой сканера является диапазон оптической плотности, который определяет способность сканера различать полутона. Как показывает практика, максимальный оптический диапазон ограничивается шумом, но даже в этом случае оптического диапазона современных сканеров вполне достаточно для сканирования печатных оригиналов. Дело в том, что печатные оригиналы имеют максимальную оптическую плотность не выше 2,5 D, с чем может справиться практически любой современной сканер. Если же сканер дополнительно используется для сканирования пленок, то требуется несколько более высокая оптическая плотность.

Самой распространенной характеристикой сканера является разрешающая способность. Она определяется как максимальное количество пикселей на один дюйм (ppi), которое сканер может различать как отдельные точки. Разрешение делится на два вида: оптическое и интерполированное. Величину оптического разрешения можно вычислить, разделив количество светочувствительных элементов в сканирующей линейке на ширину планшета. Интерполированное разрешение является повышением количества пикселов с помощью программной обработки изображения. Как правило, эта величина во много раз превышает оптическое разрешение, однако стоит отметить, что количество пикселов определяется оптическим разрешением. Это означает, что повышение детальности изображения, если сканировать с разрешением, превышающим оптическое, сведется к нулю. Многие производители указывают в документации и на коробках своих изделий значение оптического разрешения 2400х4800 ppi. Однако вдвое большая цифра для вертикальной оси означает не что иное, как сканирование с половинным вертикальным шагом и дальнейшей программной интерполяцией, поэтому из вышесказанного можно заключить, что оптическое разрешение этих моделей фактически остается равным первой цифре. Оптическое разрешение, которое всегда можно узнать из документации на сканер, определяет максимально возможное разрешение сканирование. Но из-за случайных шумов, низкокачественной оптики и дефектов стекла реальное разрешение сканера может оказаться существенно ниже. Поэтому  часто бывает так, что реальная разрешающая способность оказывается выше у сканера с меньшим оптическим разрешением.

EPSON Perfection 2580 Photo

Сканер EPSON Perfection 2580 Photo предназначен для домашнего использования и может применяться как для сканирования печатных оригиналов, так и 35-мм пленок.

Сканер имеет оптическое разрешение 2400 dpi, однако интерполированное разрешение может быть гораздо более высоким. C хорошей пленки формата 35 мм (формат кадра 24х36 мм) можно получить отпечаток размером 13х18 см или даже большим.

Для своего класса этот сканер имеет один из высоких показателей максимальной оптической плотности — 3,2 D.

Корпус устройства имеет эргономичный дизайн, который многим пользователям придется по вкусу. Однако справедливости ради стоит отметить довольно массивную верхнюю крышку, что связано с устройством автоматической подачи слайдов. Чтобы установить пленку в автоматический податчик, необходимо вложить отрезок не более 6 кадров на направляющие, затем пленка будет автоматически загружена внутрь данного устройства. При сканирования механизм автоматически перемещает пленку на один кадр. Как только пленка закончилась, ее можно изъять путем открытия крышки сканера открытия специального конверта.

На задней части сканера расположены разъемы для подключения питания и интерфейсного кабеля USB, а также разъем для специального кабеля, который отвечает за связь между слайд-адаптером и самим сканером. Как и большинство сканеров, эта модель имеет специальный фиксатор, который блокирует механические части при перевозке.

На лицевой части сканера имеются три кнопки, которые позволяют быстро вызвать наиболее распространенные функции сканера: обычное сканирование, сканирование и отсылка изображения по почте, сканирование и последующая печать полученного изображения, а также возможность создания фотоальбома.

Данная модель поставляется с программой управления сканированием Epson Scan, которая дает возможность работы в трех разных режимах. Переключение режимов осуществляется с помощью выпадающего меню, однако стоит отметить, что по умолчанию установлен автоматический режим, который сразу после загрузки программы сканирует изображение, что затрудняет переключение на другой режим. Многие пленки хранятся в плохих условиях, так как большинство из них любительские. Вследствие этого на многих пленках присутствует пыль. Ее следы отчетливо видны на изображении при сканировании, и на их удаление уходит немало времени.

Программное обеспечение EPSON Perfection 2580 Photo способно автоматически проанализировать изображение, найти следы от пыли и других дефектов и автоматически устранить их.

В автоматическом режиме программа работает практически без вмешательства пользователя. Программа выполнит предварительное сканирование и по результатам его определит границы и тип сканируемых материалов. Затем она сама установит оптимальные настройки сканирования и произведет уже непосредственно сканирование. Стоит отметить, что если оригинал на стекле сканера был уложен неправильно (под углом), то программа автоматически внесет необходимые коррективы.

В профессиональном режиме пользователю доступны все наиболее распространенные настройки сканирования. Разрешение и размеры можно задавать несколькими способами. Также профессиональный режим позволяет настраивать кривые гамма-коррекции и регулировать цветовой баланс, однако это можно сделать и автоматически, указав программе «использовать автоэкспозицию».

EPSON Perfection 3170 Photo

Оптическое разрешение сканера EPSON Perfection 3170 Photo составляет 3200 dpi, то есть выше, чем у EPSON Perfection 2580 Photo. Выше и максимальная оптическая плотность данного сканера (она составляет 3,4 D), что позволяет эффективно использовать данный сканер для работы с прозрачными оригиналами, где требуется больший диапазон оптической плотности, чем при работе с печатными оригиналами. Соответственно, сканер позволяет пользователю работать как с непрозрачными оригиналами формата А4, так и с позитивными и негативными пленками. Высокое разрешение и оптическая плотность, которые заявлены производителем, достигаются путем использования нескольких технологических решений. Одно из них —  это технология OnChip Microlens, которая заключается в том, что на каждом элементе ПЗС-матрицы размещена микролинза, собирающая свет в одну из самых чувствительных частей элемента — центральную. Это дает возможность наиболее эффективно преобразовывать световую энергию в электрический заряд. По сравнению с Epson 2580, здесь нет автоматического податчика пленки, однако при сканировании пленки формата 35 мм возможно пакетное сканирование до 12 кадров (2 полоски по 6 кадров), что уменьшает затраты времени на подготовительные операции и позволяет сканировать сразу все негативы.

Как и в сканере EPSON Perfection 2580 Photo, в модели EPSON Perfection 3170 Photo для подключения к ПК используется высокоскоростной интерфейс USB 2.0.

Программное обеспечение EPSON Scan, которое поставляется со сканером EPSON Perfection 3170 Photo, может автоматически выполнять практически всю работу по настройке параметров сканирования — от определения количества и положения кадров на пленке (или фотографий на стекле сканера) до подбора оптимальных параметров цветопередачи. Но полная автоматизация не ограничивает возможностей пользователя по ручной настройке сканирования. Пользователю доступны все параметры сканирования, включая контроль гистограмм и управление тональными кривыми.

Хотя EPSON Perfection 3170 Photo создавался в первую очередь для качественного сканирования фотоизображений, он отлично выполнит любую другую работу. А утилита EPSON Copy позволит пользователю за несколько секунд получить копию документа (конечно, при наличии принтера). Эта модель поддерживает последние версии Windows 98/2000/Me/XP и компьютеры Macintosh с процессором PowerPC и операционной системой Mac OS 8.6 - 9.x или Mac OS X 10.2 или более поздней версией.

В комплекте со сканером поставляется лицензионная копия графического редактора Adobe Photoshop Elements. Редактор Photoshop Elements имеет в своем арсенале множество функций по обработке цифровых изображений – обрезка изображения, изменение масштаба, разного рода фильтры и прочее. Он позволяет работать с отсканированными изображениями и пленками на профессиональном уровне. Также в поставку входит специальная программа, которая дает возможность настроить кнопки быстрого вызова, находящиеся на передней панели сканера.

Методика тестирования

Используемая нами методика тестировании сканеров заключалась в определении наиболее важных характеристик сканеров, как-то:

• Оценка фактической разрешающей способности.
• Оценка регулярного шума.
• Оценка случайного шума.
• Оценка равномерности и стабильности излучения источника света.
• Оценка точности совмещения цветовых каналов.
• Определение скорости сканирования.

Для тестирования сканеров использовался достаточно высокопроизводительный ПК с интерфейсом USB 2.0, по которому подключались сканеры. Тесты проводились под управлением ОС Windows XP Professional. Сканирование тестовых изображений выполнялось через TWAIN-драйвер испытываемого устройства в Adobe Photoshop 8.0 CS.

Во время тестирования все настройки автокоррекции были отключены, а значение гаммы-коррекции было равным 1,0.

Оценка фактической разрешающей способности

Для определения реальной разрешающей способности сканера принято пользоваться так называемой модуляционной передаточной функцией (Modulation Transfer Function, MTF). Для вычисления значений MTF выполняются следующие действия. Сканируются два фрагмента штриховки с высокой и низкой плотностью нанесения штрихов, измеряемой как количество пар линий на один дюйм (lppi). Чтобы избежать интерференционных явлений, значение плотности штриховки фрагмента с высокой плотностью не должно быть близко или кратно оптическому разрешению устройства. Первый фрагмент с низкой плотностью штрихов является базовым. Затем по гистограммам фрагментов для каждого из цветовых каналов определяются минимальные и максимальные значения уровней. Величина MTF для конкретного цветового канала вычисляется путем деления разницы между максимальным и минимальным уровнями фрагмента с высокой плотностью штриховки (T max - T min) на разницу между максимальным и минимальным уровнями базового фрагмента (R max - R min):

В нашем случае для определения MTF использовались тестовая таблица M-13-60 и штриховые области с плотностями 25,4 lppi (базовый фрагмент) и 203,2 lppi.

Функция MTF не может превосходить значения 1,0, и чем ближе значение MTF к единице, тем выше разрешающая способность сканера.

Оценка регулярного шума

Регулярный шум возникает вследствие перекрестных помех (наводимых с соседних светочувствительных элементов), кратковременных изменений базового напряжения в ПЗС-матрице, воздействия высокочастотных электрических полей, изменения яркости источника света и других явлений. Регулярный шум, в отличие от случайного, очень хорошо заметен, поскольку проявляется в виде горизонтальных, вертикальных либо диагональных полос.

В качестве образца для вычисления соотношения «сигнал/регулярный шум» при сканировании в отраженном свете используется однородная серая полоса тестовой таблицы SIQT 1.0. Сканирование производится в 24-битном цвете без коррекции с разрешением 1200 ppi. К полученному изображению пять раз применяется фильтр Adobe Photoshop 8.0 CS, минимизирующий влияние случайного шума.

Затем изображение разделяется (с использованием соответствующей утилиты) на 8 тыс. мелких отрезков, на каждом из которых измеряются значения среднего уровня яркости L. Соотношение «сигнал/случайный шум» вычисляется путем деления значения среднего уровня на величину стандартного отклонения. Тест повторяется дважды — с горизонтальным и вертикальным расположением таблицы на планшете сканера, а результаты теста представляются в виде двух графиков (по осям X и Y).

Оценка случайного шума

Для определения соотношения «сигнал/случайный шум» в отраженном свете производится сканирование серой шкалы тестовой таблицы SIQT 1.0 в 24-битном цвете без коррекции с разрешением 200 ppi. Одна и та же область сканируется дважды без перезагрузки TWAIN-драйвера, что позволяет получить два изображения шкалы абсолютно одинакового размера и местоположения. Затем в Adobe Photoshop 8.0 выполняется процедура вычитания одного полученного изображения из второго, отдельно по каждому из цветовых каналов. В результате получаются три новых изображения. Далее при помощи гистограммы  измеряются значения среднего уровня яркости L и стандартного отклонения яркости по каждому из цветовых каналов исходного изображения и соответствующих им участков новых изображений. Чтобы вычислить соотношение «сигнал/случайный шум» для каждого участка, необходимо разделить значение среднего уровня исходного изображения на величину стандартного отклонения, измеренного на полученном после вычитания изображении. Вычисляются значения по каждому из цветовых каналов.

Оценка равномерности и стабильности излучения источника света

В качестве образца для проведения теста в отраженном свете используется однородная серая полоса тестовой таблицы SIQT 1.0. Сканирование производится без какой-либо коррекции в 24-битном цвете с разрешением 200 ppi.

После сканирования изображение разбивается на 8 тыс. отрезков, на каждом из которых определяется значение среднего уровня по каждому из цветовых каналов. Полученные таким образом значения RGB преобразуются в цветовую модель Lab, а затем вычисляется максимальное отклонение яркостной составляющей (delta L). Тест повторяется два раза — с горизонтальным и с вертикальным расположением таблицы на планшете сканера, что позволяет получить величины отклонений равномерности (при сканировании горизонтально расположенного образца) и стабильности излучения источника света (при сканировании вертикально расположенного образца).

Оценка точности совмещения цветовых каналов

В качестве образца для определения точности совмещения цветовых каналов используется штриховая область тестовой таблицы SIQT 1.0. с частотой 30 lppi. Сканирование участка заштрихованной области размером 1х1 см производится в 24-битном цвете без коррекции c максимальным оптическим разрешением. Полученное изображение увеличивается в 10 раз. Далее производится операция вычитания зеленого цветового канала увеличенного изображения из красного канала и устанавливается высокий контраст. На полученном изображении неоднородный серый фон чередуется с черными и белыми линиями, толщина которых в пикселах равна 10-кратной величине несовмещения. Описанные действия проводятся над тремя парами каналов (красный—зеленый, зеленый—синий, синий—красный), что позволяет определить несовпадение по трем парам каналов.

Определение скорости сканирования

Для оценки скоростных характеристик тестируемых сканеров проводятся замеры времени, требующегося для выполнения нескольких наиболее типичных задач. Отсчет времени начинается с момента нажатия кнопки Scan (или аналогичной) в приложении, из которого производится сканирование, и заканчивается после того, как приложение вновь будет готово к работе.

Результаты тестирования

Тесты на определение фактической разрешающей способности сканеров дали довольно интересные результаты. По фактическому разрешению оба сканера показали примерно одинаковые результаты, несмотря на различное оптическое разрешение. Так для сканера Epson Perfection 2580 Photo значение функции MTF составило 0,521 по оси X и 0,407 по оси Y. Для более старшей модели, т.е. для сканера Epson Perfection 3170 Photo значение MTF по оси X оказалось равным 0,498, а по оси Y   0,441. как видим, по фактической разрешающей способности оба сканера примерно идентичны. Отметим, что полученное значение функции MTF соответствует типичной разрешающей способности для сканеров с оптическим разрешением 2400 dpi.

По результатам теста на скорость модель Epson Perfection 2580 Photo показала немного более высокие результаты в сравнении с моделью Epson Perfection 3170 Photo. Время затрачиваемое на сканирование текста формата А4 отняло у сканера не более 5 секунд. Сканирование фотографии 10x15 с разрешением 600 ppi, заняло примерно 50 секунд, а время прогрева этой модели порядка 7 секунд. Для модели Epson Perfection 3170 Photo сканирование текста формата А4 заняло по времени порядка 7 секунд, сканирование фотографии 10х15 с разрешением 600 ppi чуть менее 1 минуты. Однако время прогрева было значительно меньше – 4 секунды. Более подробные результаты можно увидеть в таблице.

На рис. 1 и 2 показана равномерность излучения лампы подсветки для сканера Epson Perfection 2580 Photo по горизонтальной и вертикальной осям (оси X и Y). Как следует из представленных диаграмм, сканер не имеет явно выраженных артефактов, а среднее отклонение яркости (Delta L) составляет 1,2 по оси Х и 1,4 по оси Y, что практически незаметно для человеческого глаза и вполне типично для сканеров данного класса.

Для сканера Epson Perfection 3170 Photo неравномерность излучения (рис. 3, 4) по вертикальной и горизонтальной осям менее единицы, что является очень высоким показателем. Заметим, что приемлемым считается отклонение яркости излучения не выше 3 единиц.

На рис. 5 и 6 показан график регулярного шума по трем цветовым каналам по осям X и Y для сканера Epson Perfection 2580. Среднее значение отношения «сигнал/регулярный шум» составляет 63 единицы для оси X и 114 единиц для оси Y. Если сравнить полученные результаты с типичными для данного класса сканеров результатами, то можно констатировать, что эти результаты довольно посредственные.

Для сканера Epson Perfection 3170 Photo (рис. 7, 8) регулярный шум ниже, а показатель «сигнал/регулярный шум» соответственно выше, чем для модели Epson Reflection 2580 Photo. Так, по оси X этот показатель равен 230 единиц, а по оси Y – 196 единиц. Если учесть, что типичное значение этого показателя для сканеров данного класса немного ниже 200, то можно сказать, что показатель «сигнал/регулярный шум» для сканера Epson Perfection 3170 Photo является очень высоким.

Тест на случайный шум выявил, что отношение «сигнал/случайны шум» несколько выше для сканера Epson Perfection 3170 Photo и составляет 96 единиц, в то время, как для модели Epson Perfection 2580 Photo оно равно 68 единиц. Конечно, сами по себе эти единицы мало что скажут, тем более, что мы не приводим точной формулы расчет этих значений. Поэтому, поясним, что если сравнить полученное нами значение отношения «сигнал/случайны шум» для данных сканеров с аналогичными результатами для других сканеров данного класса, то можно констатировать, что это значение очень высокое для обоих сканеров, то есть, случайный шум фактически не проявляется в данных моделях.

Тестирование данных моделей сканеров на точность совпадения по цветовым каналам выявило, что у сканера Epson Perfection 2580 Photo точность совпадения немного выше, чем у модели Epson Perfection 3170 Photo, но для обоих моделей точность совпадения составляет менее одного пиксела, что является так же очень хорошим результатом.

Выводы

Обе модели протестированных сканеров предназначены первую очередь для домашнего использования. Заявленные характеристики модели Epson Perfection 3170 Photo (оптическое разрешение, оптическая плотность) выше, чем у модели Epson Perfection 2580 Photo, что, естественно, отражается на разнице в цене сканеров. Так, цена на модель Epson Perfection 3170 Photo составляет 249 у.е., а цена модели Epson Perfection 2580 Photo – 179 у.е. Однако, как показывает тестирование, если основное предназначение сканера – сканирование печатных оригиналов и фотографий, то более дорогая модель Epson Perfection 3170 Photo имеет мало преимуществ или, если выразиться точнее, эти преимущества не столь очевидны, что бы переплачивать за них 70 у.е. Впрочем, если качество на первом месте и цена не играет значения, тогда, конечно, лучше ориентироваться на модель Epson Perfection 3170 Photo.