Методика тестирования планшетных SOHO-сканеров

Введение

Абсолютно любое тестирование подразумевает сравнение участников по свойствам и параметрам, характерным данному классу аппаратуры. В свою очередь, параметры устройства подразделяются на формализуемые, которые могут быть записаны цифрами, и неформализуемые, состоящие, преимущественно, из впечатлений. Применительно к сканерам, к первой группе можно отнести оптическое разрешение, время оцифровки, точность цветопередачи и т.п., а ко второй – субъективные впечатления от внешнего вида сканера, от удобства работы, от гибкости программного обеспечения, от полноты справочного руководства, наконец. С точки зрения автора, читательскую аудиторию также можно разделить на две группы: первой будут интересны академические тесты, построенные на сложных расчетах, а другой – лишь итоговые оценки, отображающие рейтинг сканера по заявленным номинациям, и краткое резюме. Собственно по этой причине каждое наше тестирование сканеров будет построено как на объективных, так и на субъективных оценках – каждый выберет то, что его интересует в первую очередь. Давайте обсудим интересующие нас параметры и методы их оценки.

Дизайн

Дизайн сканера оцениваем визуально, а предпочтения отдаем красивым и стильным корпусам, отвечающим тенденциям современности. Даже в том случае, если сканер продемонстрирует незаурядную цветопередачу, превзойдет всех конкурентов в скорости сканирования, но его корпус оставит желать лучшего, то высокой (или завышенной) оценки в данной номинации ему не видать. Время безликих корпусов давно прошло, а современное периферийное компьютерное устройство должно соответствовать не только заявленным техническим характеристикам, но и радовать глаз гармонией форм и цвета (особенно в части техники для дома).

Эргономика

В процессе работы со сканером волей-неволей оцениваешь удобство в работе. В первую очередь обращаешь внимание на крышку планшета, наличие и читаемость линеек по его краям, на кнопки быстрого сканирования (если таковые имеются) и т.п. В общем, оценочный показатель по эргономике отображает то, насколько сканер хорош при повседневной работе.

Быстродействие

Пожалуй, один из самых важных показателей сканера – его быстродействие. И эта оценка складывается отнюдь не из субъективных впечатлений, ведь скорость всегда можно измерить. Быстродействие мы будем проверять на трех наиболее распространенных задачах:

Имитация сканирования документа с целью распознавания текста;
Оцифровка одной цветной фотографии 10х15 см;
Оцифровка журнальной страницы (листа формата А4).

В том числе, для сканеров со встроенным слайд-адаптером произведем оцифровку слайда.
Само измерение времени сканирования осуществляем при помощи обычных электронных часов с функцией секундомера (программа-таймер из операционной системы не подойдет из-за возможного наложения параллельных процессов, выполняемых компьютером).
Обычно для распознавания больших объемов текста сначала производят сканирование всего материала, а затем “пропускают” все сразу через программу распознавания (OCR). Таким образом удается значительно сэкономить время на загрузку/выгрузку драйвера, да и вообще ускорить сам процесс. Будем считать, что объем нашего текста составляет 10 листов формата А4 (один лист соответствует развороту книги или офисному документу). Типовые установки для сканера: режим сканирования – Grayscale; разрешение – 300 ppi. Среднее время сканирования листа найдем по формуле:


где Tsc – время сканирования десяти листов.
Журнальную страницу (21x29 см) будем сканировать в цветном режиме, с разрешением 300 ppi. Моделировать обработку полиграфического оригинала с наложением фильтра descreen мы не станем, поскольку это привело бы к нарушению равенства условий тестирования для всех аппаратов. Дело в том, что подобный фильтр встраивается в драйвер сканера далеко не всеми производителями, а его использование требует различных затрат по времени.
Сканирование фотографии 10х15 см также проведем в цветном режиме, с разрешением 300 ppi. Фотографию разместим так, как показано на рисунке 1 (в начале планшета).

Многие планшетные сканеры имеют возможность пакетного сканирования оригиналов (batchscan). После предварительного сканирования нескольких фотографий одновременно, пользователь имеет возможность выделить не одну, а несколько областей, и установить для каждой из них подходящие параметры. Таким образом, после нажатия на клавишу Scan, аппарат последовательно оцифрует все выделенные области. Без сомнения, пакетный способ оцифровки изображений дает выигрыш во времени (в особенности для тех аппаратов, которые по завершении сканирования одной фотографии сразу же гасят лампу, а потом начинают ее снова разогревать). Чтобы проверить, насколько сканер быстрее отрабатывает три фотографии, произведем следующее тестирование. Итак, фотографии размещаются на планшете так, как показано на рисунке 2.

Произведя замер времени пакетного сканирования трех фотографий Тп, находим среднее значение:


Далее сравниваем среднее время пакетного сканирования со временем оцифровки одиночной фотографии. Как видим, все просто. Однако заносить время пакетного сканирования в общую таблицу мы не будем, ввиду того, что такой возможностью обладают не все планшетные SOHO-сканеры. Таблица по быстродействию сканеров будет выглядеть так:


Скорость сканирования различных оригиналов зависит от многих параметров. Прежде всего, это временные затраты на разогрев лампы, на процедуру автокалибровки каретки и сенсора перед началом сканирования, наконец, на оцифровку изображения. Но, даже если сканер показывает выдающиеся результаты в части скорости сканирования, ее, скорость, необходимо учитывать в совокупности с достоверностью цветопередачи.

Точность цветопередачи

Возможно ли объективно оценить точность цветопередачи сканера? Ведь одной визуальной оценки на экране монитора недостаточно, а объективная оценка не может зависеть от мнения того или иного человека, и должна основываться только на конкретных результатах. Поможет нам в этом высококачественный профессиональный сканер SCITEX EverSmart Supreme, который послужит эталоном в нашей оценке. Стоимость этого аппарата во много раз превосходит стоимость любого, даже самого дорогого SOHO-сканера. Обычно такую технику применяют в пре-пресс бюро издательств и редакций, т.е. там, где требования к оцифровке изображений намного выше. Таким образом, оцифрованные изображения всех сканеров-участников тестирования мы будем сравнивать с эталонным сканом. Лучшим сканом будем считать тот образ, которому удастся наиболее близко соответствовать эталонному. В качестве тестового оригинала используем специальную цветовую мишень (плашку).
Перед началом тестирования любого сканера отключим в его драйвере автоподстройку цветов, установим значение gamma = 1.4, а яркость и контрастность выставим по нулям. Это позволит избежать ошибок.

Оцифруем изображение мишени в цветном режиме с оптическим разрешением сканера в графический редактор Adobe PhotoShop. Далее, из стандартного набора этого мощного редактора, наложим фильтр Gaussian Blur с радиусом размытия 3. Этим мы устраним влияние мелких артефактов оригинала. Сравнение с аналогичным эталонным сканом проведем при помощи инструмента Eyedropper (называемый “пипеткой”), который беспристрастно отобразит значения компонент R (red – красный), G (green – зеленый) и B (blue – синий) в указанной точке образа. Для устреднения значений цветов выставим в параметрах инструмента “5 by 5 average” (замеры, соответственно, будем производить в центральных областях плашек. Возникает вопрос: а почему скан нужно сравнивать с эталонным образом, а не с идеальными значениями RGB? Дело в том, что сам оригинал далеко не идеален – накладываются свойства фотобумаги, условий изготовления и других факторов. Если все-таки сравнивать измеренное с идеальным сочетанием RGB, то вышеуказанные погрешности не учтутся, а точность нашей оценки понизится.
Итак, все полученные данные для каждого сканера-участника тестирования занесем в таблицу и нормируем их к эталонному скану. Коэффициент присутствия примесей определим по формуле:


а коэффициент насыщенности основных цветов по формуле:


Ясно, что наименьшие значения этих коэффициентов будут свидетельствовать о большей схожести тестируемого скана с эталонным. Полученные цифры занесем в промежуточную таблицу, а пока давайте проверим участников тестирования на предмет сбалансированности цветов.

Сбалансированность цветов

Обратите внимание, наша тестовая мишень, помимо цветных шаблонов, имеет шкалу градаций серого цвета. В графическом редакторе Adobe PhotoShop при помощи инструмента Eyedropper последовательно произведем замеры RGB для каждого из 24 участков черно-белой шкалы. Полученные значения нормируем к эталонному скану Scitex. Для каждого участка градационной шкалы справедлива формула:


Данные запишем в промежуточную таблицу, на основе которой, в дальнейшем, построим график абсолютного отклонения яркостных значений. Ось Х на графике – это значения яркости эталонной плашки. Ось Y – это относительное отклонение яркости. Таким образом, график отобразит абсолютную погрешность воспроизведения тестируемым сканером градационной шкалы. Необходимое пояснение: чем ближе к оси Х расположен тот или иной график, а также чем равномернее его функция, тем лучше (правильнее) сканер воспроизводит яркостные значения градационной шкалы. Охарактеризовать график количественно возможно, рассчитав площадь фигуры под кривой. Если бы наша функция была непрерывной (а не заданной дискретными значениями), то оценку графика можно было бы получить простым интегрированием.
Полученные абсолютные яркостные значения от всех сканеров-участников используем в сводном графике, из которого будет легко понять, какой же из испытуемых наиболее соответствует эталону.
Кстати, после того, как мы занесли данные в промежуточную таблицу, стало возможно определить средние значения светов, полутонов и теней для каждого отдельного сканера. Так, световой и теневой участки плашки равны шести градационным участкам, а полутоновой – двенадцати. Причина такого разделения шкалы – в принципиально различном поведении любой кривой в этих областях. Так отчего же, коль есть такая возможность, не произвести дифференцированную оценку таких разных по смыслу свойств аппарата? Сказано – сделано. Для каждого столбца итоговой таблицы нормируем данные по наилучшему (т.е. минимальному) значению:


Теперь давайте для каждого сканера просуммируем нормированные значения Ūi. Это нам позволит в итоге определиться с победителем по максимальному количеству набранных очков. Итоговая таблица будет выглядеть следующим образом:


Последняя графа итоговой таблицы отображает распределение мест участников тестирования. Как Вы смогли убедиться, данная методика учитывает интересы обеих групп читателей. Кто-то выберет себе сканер исходя из академической части теста, а кому-то достаточно будет лишь итоговых оценок. И то, и другое построено на объективных данных, а не на “чувствах”.

Выводы

В заключении хотелось бы обратиться к читателям с одним предложением: давайте не будем рассматривать данную методику тестирования, как абсолютно завершенную. Если Вы хотите предложить модифицировать ее в каком-то направлении, добавить какой-то оценочный критерий, то не поленитесь и напишите письмо со своими предложениями на адрес автора: artist@mail.ru.
Ну а со своей стороны я обещаю постоянно работать над модификацией данной методики тестирования.

Глоссарий

SOHO (Small Office, Home Office) – аббревиатура, обозначающая класс устройств, рассчитанных для эксплуатации непрофессиональными пользователями. Принадлежность устройств к этому классу, как правило, обозначает их невысокую цену, а также отсутствие возможностей, присущих аналогичной профессиональной аппаратуре.

OCR (Optical Character Recognition) – так называют любую программу оптического распознавания символов, т.е. программу перевода отсканированного образа документа в текст для последующей правки. Примеры таких программ – ABBYY FineReader, CuneiForm.

Глубина цвета – один из параметров сканера, который характеризует его способность точно воспринимать (а затем воспроизводить) близкие цветовые оттенки. На аппаратном уровне, глубина цвета отображает разрядность аналого-цифрового преобразователя сканера (единица измерения – бит).

Динамический диапазон – этот параметр сканера обычно используется для описания его способности работать со сложными, имеющими высокую оптическую плотность оригиналами. Для сканеров класса SOHO динамический диапазон нормируется крайне редко, поскольку качественная оцифровка плотных оригиналов таким сканером попросту невозможна.

Драйвер сканера – интерфейсная специализированная программа, предоставляющая пользователю ряд стандартных настроек перед началом сканирования (выбор разрешения, тоновая коррекция, наложение фильтров и пр.), а также осуществляющая предварительный просмотр оригинала в своем окне.

Кадрирование – здесь – определение в окне предварительного просмотра области изображения рамкой, с целью обозначения границ оригинала.

Муар – пятна или цветовые полосы, иногда наблюдающиеся при воспроизведении полиграфического растра изображения при уменьшении масштаба.

Планшет – рабочая зона сканера (попросту говоря – стекло, на котором размещают оригинал. Планшетный сканер – аппарат, конструктив которого подразумевает размещение оригиналов на неподвижной горизонтальной плоскости стекла. Кроме этого, есть также ручные, листовые (протяжные), барабанные, проекционные и слайд-сканеры.

Оптическая плотность – параметр оригинала (фотографии, слайда и т.п.), характеризующий способность отражать (для непрозрачных оригиналов) или пропускать свет. Чем меньше света отражается (применительно к непрозрачным оригиналам) от конкретной точки изображения, тем выше оптическая плотность (в этой точке).

Разрешение – параметр сканера, характеризующий детальность считывания информации с оригинала. Различают оптическое, механическое и интерполяционное разрешения. Параметр оптического разрешения характеризует максимально достижимую детальность считывания информации с оригинала; механического – способность шагового двигателя сканера перемещать каретку с наименьшим возможным шагом; интерполяционного – возможность пересчета полученного изображения. В последнем случае, объем образа увеличивается, однако количество реально полученной информации от сенсора сканера остается тем же, что и при сканировании на разрешении, численно равном оптическому. Параметр разрешения обычно указывается в точках на дюйм (dpi – dots per inch).

Растр – периодическая структура точек, присутствующая в любом изображении, полученном типографским способом, которая, по сути, составляет такое изображение. Эффект, наблюдаемый при наличии растра в таком отсканированном изображении, иногда называют муаром.