Scanner

Die Scanner sind in letzter Zeit sehr günstig geworden. Fast jeder Computerbesitzer hat schon einen bei sich zu Hause stehen oder will sich ein zulegen. Vor dem Kauf jedoch, sollte man sich überlegen, für welchen Zweck man ihn benötigt. Um kleiner s/w-Bilder einzuscannen, oder um wirklich qualitativ hochwertige Farbbilder importieren. Natürlich ist dazu auch die entsprechende Hardware notwendig. Das wichtigste ist, daß man viel RAM zur Verfügung hat. Vorteilhaft wären mindestens 32 MB. Die Festplatte sollte 200 MB freien Speicherplatz aufweisen, damit Swap-Datein erstellt werden können. Ich möchte euch jetzt die wichtigsten Begriffe erklären, anschließend verschiedene Scannertypen vorstellen und zuletzt auf diverse Scantechniken eingehen.





1. EINSTELLUNGEN



Kalibrierung
Um sicherzustellen, daß Farben zwischen Scanvorgang und Bildausgabe korrekt wiedergegeben werden, müssen die benutzten Geräte kalibriert werden. Die Farbdarstellung am Bildschirm ist so einzustellen, daß sie mit den Originalfarben übereinstimmt. Das ist jedoch einfacher gesagt als getan. Teure Hardware wie kalibrierbare Monitore oder Densiometer sind für diesen Vorgang nötig. Im professionellen Bereich ist das weniger problematisch als im Heimbereich, wo in der Regel die Farbtafel genutzt werden muß.

Jeder Hersteller von Monitoren, Druckern, aber auch Softwareprogrammen arbeitete bisher nach seinen eigenen Bewertungskriterien. Die Industrie hat zwar eigene Programme zur Kalibrierung von Grafikkarten und Monitoren geschaffen, es kann aber trotzdem kein einheitlicher Abgleich bis hin zum Ausgabegerät geschaffen werden. Zum perfekten Farbabgleich aller verwendeten Bildbearbeitungskomponeten gehört die \"Gradationskurvenkorrektur\". Aber auch diese Art der Kalibrierung ist leider nur rein subjektiv, oder erfordert die geeigneten Zusatzgeräte.




DPI
Steht für Dots Per Inch also Bildpunkte pro Zoll. Der Dpi-Wert ist der Maßstab für die Qualität des Scanners, je höher desto besser. Unterscheiden muß man doch zwischen der tatsächlichen physikalischen Auflösung in dpi und der durch mathematische Tricks künstlich gesteigerter Auflösung, der

Interpolation
Dabei wird ein zusätzlicher Punkt zwischen zwei tatsächlich gescannten Bildpunkten errechnet. Dadurch läßt sich die Auflösung eines Bildes scheinbar verdoppeln. Das Aussehen hängt dabei von den umliegenden Bildpunkten ab. Die Punktdichte wird größer, mehr Details der Vorlage kommen allerdings nicht zum Vorschein. Ein eventueller Nachteil ist, daß das Ergebnis nicht unbedingt besser sein muß. Sehr feine Strukturen auf dem Original können zum Beispiel zusammenfließen oder klobig wirken.






2. SCANNERTYPEN




Einzugscanner
Technisch gesehen besteht diese Gruppe aus einer Leiste von CCD-Sensoren (Charged Coupled Device), die allerdings nicht beweglich, sondern feststehend ist. Die Vorlage wird nicht von der Leseeinheit abgetastet, sondern durch einen Motoreinzug an den CCD-Sensoren vorbeigeführt. Das heißt die Vorlage wird wie in einem Faxgerät eingezogen und über die Scannertrommel, die in starrer Position bleibt, geführt. Mit den Einzugsscannern lassen sich bis zu A4 große Vorlagen in einem Abtastvorgang einlesen. Der offensichtliche Nachteil der Einzugsscanner bleibt allerdings die ausschließliche Verarbeitung von Einzeldokumenten, denn Bücher und Kataloge lassen sich nicht verarbeiten. Außerdem kann es bei einigen Modellen beim Einzug glatter Vorlagen, wie Fotos zu unangenehmen Randverzerrungen kommen.



Flachbettscanner
Sind Tischgeräte, die im Aussehen einem Fotokopierer ähneln. Unter einer lichtundurchlässigen Klappe plaziert man die zu scannende Vorlage auf einer Glasplatte, genau wie beim Kopierer. Die Scannvorrichtung wird während des Abtastvorgangs unter der Glasscheibe entlanggeführt. Der Vorteil dieses Scanners ist sein exaktes, automatisches Scannverfahren. Je nach gewünschter Qualität sorgt das Gerät selber dafür, daß die Scannvorrichtung mit der notwendigen Geschwindigkeit über die Vorlage fährt. Der exakte Führungsmechanismus ist auch deshalb nötig um beim Farbscannen die Grundfarben separat in einzelnen Gängen einlesen zu können und dann genau übereinander legen zu können. Das Einlesen aus Bücher stellt auch kein Problem dar, weil die Abdeckhaube nicht unbedingt geschlossen bleiben muß. Durch diese aufwendige Mechanik sind diese Scannertypen teurer als Einzugscanner.




Handscanner
Im privaten Bereich hat sich der Handscanner gut bewährt. Auf der Unterseite befinden sich Führungsrollen und eine gut 100 mm breite Scannöffnung. Den Scanner zieht man per Hand über die Vorlage. Handscanner leisten Auflösungen bis zu 400 dpi, durch mathematische Tricks können diese auf theoretisch, 800 dpi gesteigert werden. Der Vorteil der Handscanner liegt vor allem in den günstigen Anschaffungskosten und in der Qualität der Scannergebnisse kann sich ein Handscanner durchaus mit einem teureren Tischgerät messen. Der Nachteil ist nur dabei, daß der Weg dorthin nicht immer leicht ist, denn der relativ schmale Scannbereich läßt nicht zu, eine A4-Vorlage in einem Durchgang einzulesen. Die Software muß folglich das Ergebnis aus verschiedenen Teilen zusammensetzten, was zeitaufwendig und nicht immer zur vollsten Zufriedenheit funktioniert. Vorlagen mit hohen Dpi-Wert, darf man nur sehr langsam mit dem Handscanner abtasten, da es sonst zu \"Sehfehlern\" kommen kann. Außerdem ist auf ein genaues und gleichmäßiges Führen des Handscanners zu achten. Da kann man sich aber mit einem Lineal leicht helfen.



Diascanner

Dieser Scannertyp ist im professionellen Bereich einzuordnen, dessen Einsatzgebiet auf das Einsehen von Diapositiven und -negativen beschränkt ist. Er besitzt spezielle Vorrichtungen zum Einschub der Dias. Die Qualitätsanforderungen an Diascanner sind sehr hoch angesetzt. Die auf Dias transportierten Bilder werden fast ausschließlich in Vergrößerungen weiterverarbeitet und müssen besonders exakt und mit hoher Detailtiefe erfaßt werden. Im Vergleich zu den \"Diaaufsätzen\" bei Flachbettscannern lassen sich mit einem speziellen Diascanner Auflösungen bis zu einigen tausend dpi erreichen. Außerdem arbeiten die Geräte mit einem speziellen Ausleuchtungsverfahren, um die sonst üblichen Streu- und Nebeneffekte beim Einscannen der stark reflektierenden Vorlage zu eliminieren. Die Anschaffung für private Zwecke lohnt sich nicht da auch Flachbettscanner das Einlesen von Dias in geringerer Qualität erledigen. Preiswerte Geräte zur Verarbeitung von Kleinbildformaten bis zu 35 Millimeter sind bereits für 14 bis 21 000 Schilling zu bekommen. Sie verfügen meist über eine Abtasttiefe von 8 Bit pro Farbe, also insgesamt 16,8 Millionen Farben. Die professionellen Geräte hingegen, sind auch für die Bearbeitung von Großformaten bis zu 6 x 9 Zentimeter ausgelegt und verfügen über eine Abtasttiefe von 30 oder sogar 36 Bit.



Trommelscanner
Ist der älteste Scannertyp und liefert die exaktesten Ergebnisse. Auflösung, Tempo, und Qualität sind bis heute unerreicht. Beim Trommelscanner wird die Vorlage um eine Trommel herumgewickelt und bewegt sich schraubenförmig unter dem Beleuchtungs- und Abtastsystem. Da Lichtquelle und Detektor immer in der gleichen Lage zum abtastenden Bildpunkt sind, kann so mit einfachen Mitteln hervorragende Qualität erreicht werden. Als lichtempfindliches Element arbeitet im Inneren des Trommelscanners ein \"Multiplier\", an dem die Vorlage während des Scanvorgangs sowohl horizontal als auch vertikal vorbeiwandert. Fotozellen fangen die Reflexionen auf und verarbeiten sie zu computerverträglichen Daten. Trommelscanner erfassen Vorlagen sehr schnell und in höchster Qualität. Ihr Einsatzgebiet liegt ausschließlich im Bereich der professionellen Druckwerkherstellung. Nachteile sind neben der aufwendigen mechanischen Verarbeitung noch der hohe Preis. (100 000 Mark)




3D-Scanner
Auch dreidimensionale Vorlagen lassen sich mit dem 3D-Scanner einlesen. Diese Geräte verwendet man meist zum Katalogisieren oder Archivieren von Objekten, wie zum Beispiel in der Autozubehör-Branche. Einige Modelle dieser Scanner haben eine Besonderheit, die sie auszeichnen. Denn einige kommen ohne eigener Lichtquelle aus, da sie das normale Tageslicht bzw. die Zimmerbeleuchtung ausnutzen. Der Nachteil ist, daß die Abtasteinrichtung fest installiert ist und so der Scannerkopf einen Schatten auf die Vorlage werfen kann, wenn keine optimale Beleuchtung vorhanden ist.







3. FORMEL FüR OPTIMALES SCANNEN


Um gescannte Bilder hinsichtlich der Genauigkeit und der Dateigröße zu optimieren, sollten vor dem Scannen Überlegungen zum Verwendungszweck angestellt werden. Ausschlaggebend für optimales Scannen ist für den Ausdruck und die Betrachtung am Monitor die Größe des zu erwartenden Bildes und natürlich die Qualität des Druckers oder Monitors. Ein Drucker besitzt zum Beispiel eine maximale Auflösung von 300 dpi. Ziel ist es, eine A4-Vorlage auf die Druckgröße von ebenfalls A4 zu bringen. Bei zwei Farben (Schwarz und Weiß) ist das kein Problem, die Vorlage wird mit 300 dpi eingescannt und 1:1 übertragen. Sollen allerdings drei Graustufen gedruckt werden, so müßten pro gescannten Bildpunkt vier Druckpunkte gesetzt werden; das Zielbild würde in diesem Fall in der Länge und Breite verdoppelt. Das eingescannte Bild muß vor dem Druck also in Länge und Breite um den Faktor 2 gestaucht werden, damit es auf das Papier paßt. Für das Bild heißt das eine Qualitätseinbuße im Dpi-Wert um den Faktor 2. Diese überflüssigen Bildbearbeitungen lassen sich einsparen, wenn das Original gleich beim Scannen mit 150 dpi abgetastet wird. Die Qualität bleibt die gleiche. Noch einsichtiger wäre es, wenn es um ein Zielbild mit 255 Graustufen ginge. Bei einem 300 dpi Scan müßte das Bild anschließend um den Faktor 16 verkleinert werden. Das entspricht einem Dpi-Wert von 18,75. Wird das Bild gleich mit 18,75 dpi eingescannt, sinkt nicht nur die Bearbeitungszeit, sondern auch die Größe der Bilddatei, nämlich 545 KByte statt 8,7 Mbyte.










4. SCANTECHNICKEN



Trotz der vielen Arten von Scannern arbeiten fast all nach dem selben Prinzip.

Zuerst wird die Bildvorlage beleuchtet. Das einfallende Licht wird von der Vorlage

mehr oder weniger stark reflektiert. Dunkle Stellen \"saugen\" den Lichtstrahl auf, helle Stellen werfen ihn zurück. Die Reflexion wird dann an lichtempfindliche, elektronische Bauteile geleitet. Dazu werden Stablinsen benutzt, damit einfallendes Streulicht das Ergebnis nicht verfälscht. Die elektronischen Bauteile, CCD´s (Charge Coupled Devices), geben in Abhängigkeit von der Intensität des Lichteinfalls einen Wert an den Rechner weiter, der daraus die Helligkeit des Bildpunktes bestimmt.

CCD-Sensoren sind elektooptische Bauteile, die den ankommenden Lichtstrom in Form einer Ladung in einem Kondesator festhalten. Diese wird durch eine Treiberschaltung von Element zu Element bis zu Auslesestation am Ende der Zeile übertragen. CCDs sind auf einem Baustein herstellbar. Mit der Verbesserung dieser Technik wurde eine immer größere Anzahl von Elementen je Zeile möglich, so daß man heute die Breite einer A4-Seite mit einer Zeile abgetastet. Der mechanische Aufbau eines Scanners wird dadurch stark vereinfacht. Im Vergleich zum Trommelscanner ergeben sich jedoch auch einen Reihe von Nachteilen. Vor allem durch die Abtastung einer großen Anzahl von Einzelsensoren, die unterschiedliche Empfindlichkeiten und Kennlinien haben.

Die Dichte der CCDs bestimmt den maximalen Dpi-Wert, mit dem der Scanner die Vorlagen lesen kann. Sind auf einer Länge von einem Zoll 300 solcher Sensoren angeordnet, so erreicht der Scanner eine maximale Auflösung von 300 dpi. Eine Vorlage wird demnach Punkt für Punkt erkannt, jeder Punkt wird digitalisiert und auf dem Monitor dargestellt. Durch alle möglichen Tricks versucht man, immer höhere Dpi-Werte zu erreichen.



Die meisten Farbscanner basieren im Prinzip auf der Weiterentwicklung des Graustufenscanners. Derzeit werden drei Technologien bei der Digitalisierung angewandt.

Das scannen mit FILTER, FLUORESZENZLAMPEN und PRISMEN




Filter
Beim Farbfilterverfahren wird die Vorlage in drei Scandurchgängen mit weißem Licht beleuchtet, und in jedem Durchgang wird den CCDs ein anderer Farbfilter vorgesetzt (Rot, Grün und Blau). So erhält man die Farbanteile jede einzelnen Punktes für Rot, Grün und Blau. Dieses additive Farbmodell entspricht der Darstellungsweise der Bildpunkte auf dem Monitor. Additiv bedeutet, daß 100 Prozent jeder Grundfarbe Weiß ergibt. Es gibt nur wenige Scanner, die mit diesem Verfahren arbeiten, daß auch sehr langsam ist. Vor der CCD-Zeile ist eine aufwendige Mechanik positioniert.



Fluoreszenzlampen
Beim zweiten Verfahren werden anstatt der Filter drei farbige Fluoreszenz-Lampen eingesetzt, die den entsprechenden Farbanteil der Vorlage reflektieren. Wegen der zeilenweise Abtastung ist nur ein Scandurchgang notwendig. Mit der Farbtrennung durch RGB-Lichtquellen wird neben der Verringerung des Farbversatzes auch eine optimierte Scangeschwindigkeit erreicht.




Prismen
Im dritten Verfahren arbeitet der Scanner mit einer weißen Lampe, deren Licht von der Vorlage reflektiert durch ein Prisma führt und in seine Rot-, Grün- und Blau-Anteile zerlegt wird. Drei verschiedene Reihen mit CCDs fangen gleichzeitig die drei Farbanteile auf. Diese Technologie liefert gute Ergebnisse, da keine Verluste Farbverfälschungen der Lampen oder Filter auftreten können. Dieses Verfahren ist zwar technisch aufwendiger dafür ist nur ein Scandurchgang erforderlich und somit zeitsparender.