Scannen

Wie weit wird die Frage auf gestalterische oder technische Aspekte abzielen? 

Gestalterisch scannen? Hm?! 

Leider ist das bei den letzten Prüfungen häufig nicht klar getrennt gewesen. 

Ich fange mal mit den technischen Aspekten an: 

Herzstück des Scanners ist zumeist ein CCD-Sensor oder CCD-Element, in dem viele lichtempfindliche Elemente nebeneinander sitzen – so viele, wie der Scanner maximal Pixel in der Breite erkennen kann. Damit er R,G und B unterscheiden kann, hat er 3 Zeilen von CCD-Elementen. Vor ihnen sitzt ein Prisma, das das Licht aufspaltet, damit die roten, grünen und blauen Bestandteile jeweils auf einer anderen der drei CCD-Zeilen landet. 

Wird ein CCD-Element von Licht getroffen, produziert es einen geringen Strom – je mehr Licht, desto mehr Strom. Dieser Strom wird in einem Analog-Digital-Wandler in Zahlen von 0 (Schwarz) bis 255 (Weiß) umgewandelt, bei 16 Bit entsprechend von 0 - 65535. 

Die Aufspaltung in die drei Farben R, G und B kann auch mit nur einer Sensorzeile (also nicht dreien wie zuvor beschrieben) erfolgen. Dazu muss jede Scanzeile dreimal "fotografiert" werden: einmal mit roten, dann mit grünem und abschließend mit blauem Licht. Da kann mit entsprechenden eingefärbten LEDs erfolgen, die jeweils ganz kurz aufblitzen. Billige Scanner sind heute häufig so aufgebaut. Wenn man bei offenem Deckel schnell mit den Augen klimpert, sieht man die verschiedenen Farben. Es handelt sich dabei um extrem flache Scanner. 

Ein Schrittmotor zieht einen Schlitten mit einer röhrenförmigen Lampe (geht über die gesamte Abtastbreite) und dem CCD-Sensor an der Scanvorlage vorbei. Der Motor stoppt immer kurz, dann wird ein „Foto“ einer Zeile gemacht, anschließend rückt er den Schlitten um ein winziges Stückchen weiter und wieder wird eine Zeile aufgenommen. Dieser Motor kann zumeist sehr kurze Schrittchen machen, die feiner sein können als die Auflösung des CCD-Sensors in der Breite. Mein alter Scanner hat beispielsweise eine Auflösung von 1200 x 2400 dpi. 

Er „sieht" 1200 Pixel pro Inch in der Breite und bis zu 2400 Schrittchen pro Inch schafft der Motor und „sieht" entsprechend viele in der Länge. Damit entstehen theoretisch rechteckige Pixel, die die Scansoftware zu doppelt so vielen quadratischen interpolierend auseinander rechnet. 

Was die Hardware tatsächlich kann, nennt man physikalische oder optische Auflösung. 

Die Scansoftware kann die Auflösung eventuell aufblasen. Das Ergebnis sind mehr Pixel, als sie der Scanner tatsächlich sehen kann. Das nennt man interpolierte Auflösung (ist nur etwas für die Werbeabteilung der Herstellerfirma), Beispiel 4800 x 9600 dpi. 

Scanner können Aufsichtvorlagen (auf Papier) und/oder Durchlichtvorlagen (Dias, Röntgenbilder) scannen. 

Aufsichtvorlagen haben einen geringen Tonwertumfang, Durchlichtvorlagen einen wesentlich größeren. 

Deshalb müssen Diascanner einen wesentlich größeren Kontrastumfang wahrnehmen können als Aufsichtscanner. Der Kontrastumfang wird auch als Dynamikumfang bezeichnet. Ist er zu gering, saufen dunkle Partien in Schwarz ab und helle haben keine Zeichnung und werden "überbelichtet" nur weiß dargestellt. 

Eine hohe Scanauflösung hat nur für den Strichbereich Bedeutung. Im Strichbereich sollte die Auflösung nicht unter 800-1000 dpi liegen. 

Die Auflösung, mit der optimalerweise gescannt wird, sollte nicht dem Zufall überlassen oder nach dem Motto "je höher, desto besser" festgelegt werden. 

Zum Verständnis: 
Graustufen werden bei Ausgabe auf einem Belichter in eine 16x16-Matrix umgesetzt, d.h. ein Rasterpunkt enthält idealerweise 256 Einzelpixel. Wird nun eine Halbtonvorlage im 60er-Raster ausgegeben, wird jedes Graustufenpixel in eine 16x16-Matrix umgesetzt. Ein Belichter mit einer Auflösung von 2540 dpi kann solch einen Rasterpunkt gerade wiedergeben. Ein 60er- Rasterpunkt entspricht ca. 150 dpi und das wäre auch theoretisch die erforderliche Scanauflösung. 

Da jedoch bei der Analog-Digital-andlung Verluste auftreten, wird hier ein zusätzlicher Q-Faktor (Q für Qualität) eingeführt. Dieser Faktor ist in der Regel 1,5, im Extremfall 2. 

Aus diesen Zusammenhängen ergibt sich die folgende Formel zur Berechnung der idealen Scanauflösung:

Scan-Auflösung = Rasterweite x 1,5 x Skalierungs-Faktor

Ein Beispiel: Es soll die Scan-Auflösung für ein 60er-Raster bei 1:1 Skalierungs- Faktor errechnet werden. Da der ert für Raster in cm berechnet worden ist, muß er in lpi umgerechnet werden (durch Multiplizieren mit 2.54). 

Scanauflösung = 150 dpi x 1.5 x 1 = 225 dpi 

Die resultierende Dateigröße wäre bei einer A4-Seite für Schwarz- Weiß-Halbton 5,77 MB,für Farbe 17,3 MB. Bei 300 dpi würde sich die nahezu doppelte Dateigröße ergeben. Das zeigt, wie wichtig es ist, die richtige Auflösung zu wählen, da ansonsten Speicherbedarf und Verarbeitungszeiten drastisch ansteigen. 

Für ein 48er-Zeitungsraster und einen Skalierungs-Faktor von 50% ergibt sich folgende Rechnung: 

Scanauflösung = 122 dpi x 1,5 x 0,5 = 91,5 dpi 

Soll auf das Doppelte vergrößert werden, erhöht sich entsprechend die Auflösung aus der Formel: 

Scanauflösung =1 22 dpi x 1,5 x 2 = 366 dpi.

Quelle: http://www.silverfast.com/show/calc-resolution/de.html

Gestalterische Aspekte:

Moirè
Da ein Scanner Bilder in ein starres Pixelmuster zerlegt, kann es zu Moirès kommen, wenn die Vorlage ebenfalls ein starres Muster (z. B. gedruckte, regelmäßig gerasterte Vorlagen, Bilder von Geweben, feinen Ziegelmaueren …) darstellt. Damit die Moirès nicht sichtbar werden, können Filter eingesetzt werden, die letztlich den Scan unscharf zeichnen. Bei guter Scansoftware kann man die Rasterweite der gedruckten Vorlage eingeben. Ansonsten helfen Tricks wie Vorlage schief auf den Scanner legen und mit höherer Auflösung als gewünscht einscannen. Abschließend kann man es in Photoshop grade drehen und verkleinern. Dadurch werden alle Pixel neu berechnet und das Moirè verschwindet (hoffentlich).

Rauschen
Jedes optische und akustische Gerät rauscht. Bildrauschen kennt man von Handy-Fotos, die bei wenig Licht gemacht wurden, die haben eine sandige Struktur.
Scan-Programme können Vorlagen mehrfach einscannen und abschließend zu einem Bild verrechnen. Dadurch wird das Rauschen des Scanner deutlich reduziert. Das ist besonders in dunklen Bereichen von Diascans wichtig. (Aber wer macht heute noch Dias?)

Newtonsche Ringe
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie:
„Newtonsche Ringe (nach Isaac Newton) oder allgemein Interferenzfarben nennt man Farbsäume, die durch Interferenzan dünnen transparenten Schichten entstehen.“

Farbsäume bei Dias, die in Glas gerahmt sind. Die newtonschen Ringe entstehen durch die unterschiedlich dicke Luftschicht zwischen Glas und Diafilm. Der Effekt lässt sich durch Aufrauhen vermeiden (Anti-Newton-Glas).
Sie können genauso auftauchen, wenn man ein Dias direkt auf die Glasplatte des Scanners legt, also ungerahmt.

Übergroße Vorlagen
Möchte man ein A3 großes Blatt auf einem Scanner, der nur gut A4 schafft, einscannen, kann man es in 2 Durchgängen scannen und anschließend in Photoshop zusammenbauen. Da die Scansoftware meistens die Helligkeit und den Kontrast automatisch regelt, werden beide Scans unterschiedlich hell sein. Man müsste in einem solchen Falle also zusehen, die Automatik der Scansoftware abzuschalten, damit man zwei gleich “belichtet” Scans erhält.

Man könnte auch zwei Elemente mitscannen, eins weiß, eins schwarz und, wenn im Scanprogramm vorhanden, mit der Pipette den Weiß- und den Schwarzpunkt setzen.

Nicht vergessen bei Farbstichen: Scanner bzw. Scansoftware kalibrieren (richtiger: profilieren). it8 Karte einscannen und mit Profilierungssoftware Scanner-Profil erstellen. 

Geschrieben von Daniel Graefen