Scannerkalibrierung - Verständnisfrage Empfindlichkeit

02/04/2012 - 14:12 von jochen.goerdts | Report spam
Hallo zusammen,

ich habe hier einen kleinen fachlichen Disput bezüglich der optimalen Kalibrierung diverser Scanner.

Angenommen, man möchte historisch wertvolle Bücher, gedruckt um 1900, digitalisieren. Der zugehörige Auflagenscanner hat einen CCD-Sensor mit 3x63 Megapixel (drei Durchgànge: R-, G- und B-Farbfilter).

Nun der Vorschlag eines Kollegen, den Scanner so zu kalibrieren, dass das beige-gelb des Papieres dem Weißpunkt entspricht, und das schwache Grau des Fraktur-Schriftbilds des Buchinhalts dem Schwarzpunkt entspricht.

Ist diese Idee sinnvoll? Meiner Meinung nach enthàlt doch das Scan-Ergebnis hierdurch nicht mehr Informationen, da die absolute Empfindlichkeit des CCD-Sensors ja nur für sein gesamtes Spektrum gilt, und man die gesamte Lichtempfindlichkeit nicht einfach auf dunkelgrau <-> hellgrau eingrenzen kann, oder?
Das maximale Schwarz und das maximale Weiß, und die Empfindlichkeitsstufen dazwischen, sind doch feste, absolute Werte des Sensors, sodass eben beschriebene Vorgehensweise zwar ein kontrastreicheres Scan-Ergebnis, jedoch auch einen großen Informationsverlust, bedeutet, oder sehe ich das falsch?

Ist es nicht sinnvoller, mit der optimalen maximalen Empfindlichkeit in allen Helligkeitsbereichen zu scannen, und im Nachhinein eine Tonwertkorrektur etc. vorzunehmen?

Wo findet der unendlich aufteilbare analog-optische Schritt in Richtung binàr-digitalen Stufen statt?

Danke, und schönen Gruß,

Jochen
 

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#1 Ka Prucha
03/04/2012 - 08:15 | Warnen spam
Am 02.04.2012 14:12, schrieb :
Hallo zusammen,

ich habe hier einen kleinen fachlichen Disput bezüglich der optimalen Kalibrierung diverser Scanner.

Angenommen, man möchte historisch wertvolle Bücher, gedruckt um 1900, digitalisieren. Der zugehörige Auflagenscanner hat einen CCD-Sensor mit 3x63 Megapixel (drei Durchgànge: R-, G- und B-Farbfilter).

Nun der Vorschlag eines Kollegen, den Scanner so zu kalibrieren, dass das beige-gelb des Papieres dem Weißpunkt entspricht, und das schwache Grau des Fraktur-Schriftbilds des Buchinhalts dem Schwarzpunkt entspricht.

Ist diese Idee sinnvoll? Meiner Meinung nach enthàlt doch das Scan-Ergebnis hierdurch nicht mehr Informationen, da die absolute Empfindlichkeit des CCD-Sensors ja nur für sein gesamtes Spektrum gilt, und man die gesamte Lichtempfindlichkeit nicht einfach auf dunkelgrau<-> hellgrau eingrenzen kann, oder?
Das maximale Schwarz und das maximale Weiß, und die Empfindlichkeitsstufen dazwischen, sind doch feste, absolute Werte des Sensors, sodass eben beschriebene Vorgehensweise zwar ein kontrastreicheres Scan-Ergebnis, jedoch auch einen großen Informationsverlust, bedeutet, oder sehe ich das falsch?

Ist es nicht sinnvoller, mit der optimalen maximalen Empfindlichkeit in allen Helligkeitsbereichen zu scannen, und im Nachhinein eine Tonwertkorrektur etc. vorzunehmen?

Wo findet der unendlich aufteilbare analog-optische Schritt in Richtung binàr-digitalen Stufen statt?



Jeder halbwegs moderne, gute Scanner hat einen Arbeitsbereich in der
Helligkeit der sicher mehr als vier mal so groß ist wie der
Helligkeitsbereich von bedruckten Papier (Eingeklebte Metallfolien
ausgenommen).

1.) Alles was an Information bei den helleren und dunkleren Stellen
abgeschnitten wurde ist für diesen Scan endgültig verloren.

2.) Wenn der Kontrast nachtràglich zu sehr gesteigert wird gibt es
Tonwertabriss, also anstelle eines glatten Helligkeitsverlaufes eine
Helligkeitstreppe. Dies ist Hauptsàchlich abhàngig davon mit welcher
Anzahl von Farbstufen je Farbe gespeichert wurde.
256 (8bit) oder 65636 (16bit) sind gebràuchlich und wie du siehst in
der Leistungsfàhigkeit weit auseinander.

Mit 16bit je Farbkanal gespeicherte Papiervorlagen können nachtràglich
fast unbegrenzt bearbeitet werden, wenn nicht schon zu Beginn wertvolle
Informationen "weggeschmissen/abgeschnitten" wurden.

Eine Kontraststeigerung beim scannen ist trotzdem sinnvoll, aber der
Weißpunkt sollte dann aber etwa (10-20%) heller als der hellste zu
erwartende Punkt sein.
Ähnliches aber umgekehrt gilt für den Schwarzpunkt.

*********************************************************************
Analog – Digital

1.) Position
Der Schritt analoge Positionsauflösung zur digitalen findet zum einen
durch den Abstand der Sensorpunkte auf der Sensorzeile statt, zum
anderen durch den mechanischen Schrittmotor welcher den Weg der dazu
rechtwinkeligen Achse teilt.

2.) Helligkeit
Die erste Digitalisierung der Helligkeit erfolgt durch die Anzahl der
Photonen welche vom Papier reflektiert werden.

Die Photonen welche den Weg von der Lampe über das Papier durch die
Optik zum Sensorpunkt geschafft haben, werden als Elektronen in den
Sensorpunkte quasi wie in einem Eimern gespeichert. Diese "Eimer" werde
bei jeder Scannzeile einmal geleert und mittels eines Analog/digital
Wandlers gezàhlt und in einer Datei gespeichert*.

Probleme:
Diese "Eimer" können übergehen wenn zu viele Photonen hineinfallen, und
füllen die benachbarten "Eimer" an (Überbelichtung).
In diesen "Eimer" sammeln sich auch einige wenige Elektronen selbst
wenn kein einzige Photon "hineinfàllt". Dieses, hauptsàchlich
temperaturabhàngiges Rauschen überlagert dunkle oder unterbelichtete
Bildteile.
Es macht also Sinn, nach Möglichkeit den mittleren Helligkeitsbereich
der Sensors zu verwenden.

mfg Ka Prucha
* Der Weg vom A/D Wandler bis zur Datei ist etwas umfangreicher,
braucht aber in diesem Zusammenhang nicht zu sehr erklàrt werden.

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