Сканирование мира: как оцифровывают различные объекты

Век цифровых технологий поставил перед человеком серьезную задачу — перенести окружающий мир в электронный формат. Для этого используются и сканирование собранных предками текстов и изображений, и оцифровка местности для навигации, и перенос макетов для проектирования, и даже сканирование отдаленных объектов нашей Вселенной. Технологии, предназначенные для достижения данной цели, существуют как в виде дорогостоящих промышленных решений, так и вполне доступных, которые можно изготовить своими руками. В этой статье мы расскажем о различных вариантах.

2D-сканирование

История оставила нам множество культурных ценностей, значительную часть из которых представляют картины народов мира. XXI век позволяет взглянуть на них любому желающему с помощью цифровых технологий.

Перевести произведение искусства в «цифру», не потеряв в процессе качество оригинала, — задача не из простых. Давайте разберемся, как это делается.

Для получения высококачественных цифровых копий изображения используются сканеры. Принцип их работы довольно прост: излучаемый лампой свет отражается от поверхности изображения через серию зеркал на ПЗС-матрицу. Сканирование обычной бумаги для таких устройств — дело нехитрое.

Однако задача осложняется, когда речь заходит об оцифровке картин, написанных маслом. Тут в силу вступает целый ряд обстоятельств, препятствующих нормальному процессу сканирования. В частности, подлинники картин легко повредить при сканировании, они имеют нестандартные габариты (вспомните хотя бы «Явление Христа народу» Александра Иванова) и к тому же масляная краска имеет рельеф, что также может значительно ухудшить результат.

Первое, что приходит на ум в таком случае, — это использование обычной фотографии, особенно если учесть успехи в технологиях производства матриц высокого разрешения. Но и тут не все гладко. Разрешение фотоматриц редко превышает 30 мегапикселей, что при съемке картины площадью 1 метр даст четкость 140 точек на дюйм — этого слишком мало.

Также стоит учесть, что, в отличие от линейной ПЗС-матрицы сканера, фотоаппарат снимает из одной точки, ввиду чего обязательно возникнут искажения. Однако из этой ситуации был найден выход: картину фотографируют не целиком, а по частям.

Грандиозное сканирование

В 1994 году руководство крупнейшего в мире книгохранилища — Библиотеки Конгресса США — приняло решение оцифровать все имеющиеся у них бумажные издания и рукописи. Чтобы представить масштаб работ, заметим, что на начало 2000-х годов в библиотеке содержалось свыше 130 млн объектов. К текущему моменту оцифровано немногим больше 10%. Часть уже сейчас доступна общественности в Интернете на сайте archive.org. Стараются не отставать от зарубежных коллег и сотрудники Российской государственной библиотеки (бывшей Библиотеки им. Ленина), сканирование фондов которой началось в конце 1990-х. Но увидим ли мы когда-нибудь эту коллекцию в свободном доступе, пока остается загадкой.

 

Сканирование сокровищ культуры

Для автоматизации этой задачи, отечественная компания «Эпос» разработала специальный комплекс. Он состоит из фотокамеры, оснащенной специальным вращающимся объективом, который позволяет автоматически спроецировать нужный сегмент картины на ПЗС-матрицу. Таким образом, задав требующуюся степень разбивки, можно получить серию снимков сегментов картины, а затем сшить их воедино программными методами.

Комплекс от компании «Эпос»
Комплекс от компании «Эпос» позволяет создавать изображения с разрешением 250 мегапикселей.

«Эпос» позволяет решить и другую проблему современных фотоаппаратов — невысокий динамический диапазон. Он характеризуется оптической плотностью (D) — мерой ослабления света прозрачными объектами или отражения света непрозрачными. При значении D равном «0» свет отражается (или проникает) полностью. D равное «4» означает, что объект полностью черный.

У большинства современных моделей оптическая плотность не превышает 1,7 D, из-за чего некоторые участки кажутся пересвеченными, а другие — слишком темными. Однако отечественная установка позволяет сделать последовательно несколько снимков с разной выдержкой и затем, собрав все кадры воедино, получить изображение с широким динамическим диапазоном (HDR).

Таким образом, например, была произведена оцифровка японских гравюр XVIII–XIX веков из собрания Государственного музея изобразительных искусств им. А. С. Пушкина. С результатом любой желающий может ознакомиться на сайте japaneseprints.ru.

1
2
3
ПОДЕЛИТЬСЯ


Предыдущая статьяПоявились первые мини-ПК с процессорами Intel Broadwell
Следующая статьяОбрабатываем ролики с экшен-камеры
КОММЕНТАРИИ
  • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/431166733979800/ Геннадий Самарин

    …интернет-коллайдер, где по кольцевому коридору запускаем 2 или 3 источника видеоинформации с разницей по времени и получаем удивительный результат. Для этого опыта вам потребуются: 2 телевизора хорошей чёткости, 2 ноутбука, 2 фотоаппарата…