Vortrag Hochwertige Digitalisierung von Bchern Ergebnisse von Scannern

Vortrag Hochwertige Digitalisierung von Büchern Ergebnisse von Scannern und Digitalkameras Thomas Ingendoh, Image Access

Begriffsdefinition laut Duden Begriffe Scan oder Bild? • Scan|ner: Gerät, das ein zu untersuchendes Objekt (z. B. eine Kopiervorlage). . zeilenweise abtastet und die erhaltenen Messwerte weiterverarbeitet. • Di|gi|tal|ka|me|ra: Kamera, bei der die Bilder in digitaler Form gespeichert werden. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 2

Verschiedene Dokumentenscanner Scanner Durchlaufscanner Flachbettscanner Großformatscanner DINA 4 - DINA 3 Vereinzelte Dokumente, Stapeleinzug DINA 4 - DINA 2 Auch gebundene Dokumente, Bücher etc. DINA 2 – DINA 0+ Zeichnungen, Pläne, Karten etc. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 3

Verschiedene Buchscanner Bis DINA 1, Glasplatte 02. 03. 2021 Buchscanner Bis DINA 1, Glasplatte, motorische Buchwippe © 2013 Image Access Gmb. H Bis A 3, Glasplatte und Scanbereichen bis an die Kante. 4

CCD Bildaufnehmer Technologie Zeilenkameras versa Flächenchips! • Alle Hersteller von Scannern setzen Zeilenkameras ein um damit Vorlagen zeilenweise abzutasten (zu scannen). • Einige Firmen setzen digitale Kameras mit Flächenchips ein, um Bilder von Büchern zu machen. • Zeilenkameras haben höhere Auflösung, bessere Farbwiedergabe, niedrigeres Rauschen und keine defekten Pixel. • Zeilenkameras und Flächenkameras benutzen die gleiche CCD Technik. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 5

Technologie Vorteile von Zeilensensoren für Buchscanner • • Echte RGB Pixel statt interpolierter Bayer Pattern Artefakte. • • Größere Pixel weisen deutlich weniger Rauschen auf. • Nachfahren des Fokus beim Scannen eines offenen Buches unmöglich bei Flächenchips. Wesentlich höhere Systemauflösung. Schon die kleinsten Buchscanner erreichen 200 Megapixel gegenüber 50 Megapixel bei den teuersten Kamerasystemen. Konzentrierte Beleuchtung nur der Scanfläche reduziert Einfluss des Umgebungslichtes erheblich. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 6

Technologie Vorteile von Flächensensoren für Buchscanner • • Preis? • • 80 Megapixel Digitalkameras kosten mindestens € 20. 000. • Ist bei den Kamerasystemen, die sich Buch“scanner“ nennen, eigentlich immer das auch drin, was im Prospekt steht? Das 50 Megapixel Chip KAF 50100 von True. Sense (früher Kodak) kostet ohne die notwendige Elektronik und Leiterplatte in Stückzahlen > 10 immerhin $ 3. 600. Aufgrund der riesigen Siliziumfläche ist ein deutlicher Preisverfall nicht zu erwarten. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 7

Buzz Words Technologie Zeilensensor: Flächensensor: • • • Trilinear Sensor Quadlinear Sensor CCD Line Sensor Zeilensensor CCD Alles Sensoren für Scanner 02. 03. 2021 Area Sensor Flächenchip Matrix CMOS Chip Alles Sensoren für Digi. Cams © 2013 Image Access Gmb. H 8

Bayer Pattern • Zeilenkameras scannen nacheinander mit rot, grün und blau empfindlichen Pixeln um ein perfektes RGB Pixel zu erzeugen. • Flächenchips nehmen ein Bild auf. Dabei liegen rot, grün und blau empfindliche Pixel als Bayer Pattern nebeneinander. • Die Algorithmen zur Interpolation von RGB Pixeln sind für Fotos optimiert, versagen aber bei Druckvorlagen mit hohem Kontrast. • Es entstehen Farbsäume, Treppenstufen an schrägen Kanten und ähnliche Artefakte. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H n 9

Rohdatenqualität statt Interpolation Rohdaten 50 Megapixel Digi. Cam 02. 03. 2021 200 dpi Scan

Digi. Cams interpolieren jeden Pixel Interpolation 50 MP Digi. Cam Rohdaten 02. 03. 2021

Size Matters Pixelgröße Der größere „Film“ hat die höhere Auflösung! Zeilenkamera mit 22500 (7500 rote, grüne und blaue) Pixel von 100 mm² Fläche. Ein Scan = 225 Mp. Flächenchip mit 7300 * 5400 Pixeln von 36 mm² Fläche. Ein Bild = 40 Mp. Handy Kameramodul mit 2000 * 1500 Pixeln von 2 mm² Fläche, Bild = 3 Mp. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 12

Rauschen reduziert Auflösung Pixelgröße Größere Pixel sammeln mehr Photonen • Digitalkameras mit kleinen Pixeln können weniger Photonen sammeln. • Das Photonenrauschen wird halbiert, wenn sich die Pixelgröße (Kantenlänge) verdoppelt. Pixelgröße für hochwertige Digitalisierung mindestens 8µm. • Rauschen reduziert die Systemauflösung. Digitalkameras reduzieren Rauschen softwaremäßig auf Kosten der Auflösung. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 13

Auflösung ist nicht gleich Auflösung Prospektangaben können irreführend sein! Bild mit Flächenchip, Prospekt: 200

Systemauflösung ist entscheidend Auflösung Systemauflösung ist nicht gleich optischer Auflösung! • Dieser Scan hat an jeder Stelle dieselbe optische Auflösung. • Auflösung ist nicht gleich Schärfe. • Vergleichende Tests sind unbedingt nötig. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 15

Ermittlung der Auflösung Nyquist hatte recht! • Ein ideales System mit 400 dpi optischer Auflösung kann max. 400 Punkte (200 Lp) pro Zoll auflösen. • Aufgrund von Aliasing und anderen Effekten kann höchsten 70% dieses Wertes in der Praxis erreicht werden. • Der Wert, bei welchem noch gerade 5 Linien sichtbar sind, multipliziert mit 70 ist die Systemauflösung. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 16

Kontrolliertes Licht, gute Ergebnisse Licht Kein Filmset ohne Beleuchter! • Buchscanner sind offene Systeme und brauchen daher eine starke Lichtquelle höchster Qualität. • Alle Buchscanner bewegen einen Lichtbalken synchron zur Scanzeile seitwärts oder von oben nach unten. • Die Belichtungszeit pro Zeile beträgt weniger als 1/1000 s, bei Flächenchips sind es 1 s oder mehr. -> Verwacklungsgefahr • Kamerasysteme haben entweder gar keine eigene Lichtquelle oder eine schwache, die ganze Fläche halbwegs ausleuchtet. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 17

Kontrolliertes Licht, gute Ergebnisse Licht Buch”scanner” mit digitaler Kamera Aufnahme morgens 02. 03. 2021

Kontrolliertes Licht, gute Ergebnisse Licht Minimalanforderungen für professionelle Digitalisierung • • Externes Licht sollte unter 500 Lux betragen. • Scannerlicht erzeugt von weißen LEDs mit mindestens 5. 000 LUX im Scanbereich. • Weißabgleich immer am Aufstellungsort durchführen. Kein direktes Sonnenlicht und möglichst kein direktes Licht von Flutern, Strahlern, Spots auf der Scanfläche. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 19

Dynamischer Fokus, beste Resultate Tiefenschärfebereich • Der Bereich des Abstands der Vorlage vor dem Objektiv, in welchem noch keine Unschärfe zu erkennen ist. • Je unschärfer das Gesamtsystem, desto größer der Schärfebereich. • Fixed oder Autofokus Digitalkameras haben einen kleinen Tiefenschärfebereich. • Dynamischer (nachgeführter) Fokus bringt die besten Ergebnisse beim Scannen von Büchern. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 20

Fokussierung Dynamische Fokussierung während des Scannens Korrekter Buchfalzausgleich nur optisch möglich! Dynamische Fokuskorrektur beim Scannen durch Laser unterstützte Abstandsmessung ergeben optimal scharfe Scans bis in die Buchfalz. Nur möglich bei echten Scannern mit Scanzeilen. Unmöglich bei Digitalkameras mit Flächenchips. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 21

Fokussierung 02. 03. 2021 Dynamische Fokussierung während des Scannens © 2013 Image Access Gmb.

Buchwippe, Buchaufnahme Buchwippe • Motorische Buchwippe mit Glasplatte. • Bis 10 cm starke Vorlagen

Buchwippe, Buchaufnahme Buchwippe • Offene Buchwippe ohne Glasplatte. • Bis 20 cm starke Vorlagen. • Scannt flach oder V-förmig. • Sehr buchschonend. • Noch ergonomischer. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 24

Resümee • • • Mindestanforderungen an eine hochwertige Digitalisierung Scanzeile mit mind. 8µm großen Pixeln. Eigenes Licht >5. 000 Lux im Scanbereich. Optische Auflösung mindestens 400 dpi. Systemauflösung mindestens 5 Linienpaare an jeder Stelle. Buchwippe mit buchschonender Aufnahme. Dynamische Fokussierung für Scannen ohne Glasplatte. 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 25

Hochwertige Digitalisierung von Büchern Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ! Thomas Ingendoh, Geschäftsführer Image Access Gmb. H Erfahren Sie mehr auf dem Stand G 03/G 04 02. 03. 2021 © 2013 Image Access Gmb. H 26