Hochwertige Digitalisierung von Büchern

Präsentation zum Thema: "Hochwertige Digitalisierung von Büchern"—  Präsentation transkript:

1 Hochwertige Digitalisierung von Büchern
Vortragsreihe Hochwertige Digitalisierung von Büchern Ergebnisse von Scannern und Digitalkameras Den Titel Claim von Seite zwei kopieren und das Logo der Veranstaltung einkopieren. Thomas Ingendoh, Image Access GmbH ©2013 Image Access GmbH

2 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. Schon in der Definition der Begriffe zeigt sich ein Unterschied zwischen Scans und Bildern. ©2013 Image Access GmbH

3 Verschiedene Dokumentenscanner
Durchlaufscanner DINA4 - DINA3 Vereinzelte Dokumente, Stapeleinzug Flachbettscanner DINA4 - DINA2 Gebundene Dokumente, Bücher, 3D Objekte. Großformatscanner DINA2 – DINA0+ Zeichnungen, Pläne, Karten, Zeitungen etc. Ngenuity, 150 Seiten max bei 200dpi 3 Sekunden Scanzeit für DINA2 bei 300dpi. A0 in der Breite, bis über 100m in der Länge. ©2013 Image Access GmbH

4 Verschiedene Buchscanner
Bis DINA1, Glasplatte Buchscanner Bis DINA1, Glasplatte, motorische Buchwippe Buchscanner Bis A3, Glasplatte und Scanbereich reichen bis an die Kante. Zeutschel OS Bookeye 4V1A Plustek Buchscanner ©2013 Image Access GmbH

5 Zeilenkameras versus Flächenchips!
CCD Bildaufnehmer Technologie Zeilenkameras versus Flächenchips! Alle Hersteller von Scannern setzen Zeilenkameras ein um damit Vorlagen zeilenweise abzutasten (zu scannen). Dazu gehören nahmhafte Firmen wie Avision, Canon, Contex, Colortrac, Epson, Fujitsu, Kip, Kodak, Microtek, Panasonic, Zeutschel und andere. Zeilenkameras und Flächenkameras benutzen die gleiche CCD Technik. Zeilenkameras scannen eine fixe Breite und eine theoretisch unendliche Länge. Flächenchips einzusetzen macht nur dann Sinn, wenn man es nicht anders kann. Firmen sind eher klein. RGB, stimmt, große Pixel, Anzahl einige 10 tausend und nicht einige Millionen. ©2013 Image Access GmbH

6 Zeilenkameras versus Flächenchips!
CCD Bildaufnehmer Technologie Zeilenkameras versus Flächenchips! Zeilenkameras haben höhere Auflösung, bessere Farb-wiedergabe, niedrigeres Rauschen und keine defekten Pixel. Deshalb setzen alle Scannerhersteller auf diese etablierte Technik. Einige wenige Firmen setzen digitale Kameras mit Flächenchips ein, um Bilder von Büchern zu machen. Bilder von Dokumenten ersetzen keine Scans von Dokumenten. Zeilenkameras scannen eine fixe Breite und eine theoretisch unendliche Länge. Flächenchips einzusetzen macht nur dann Sinn, wenn man es nicht anders kann. Firmen sind eher klein. RGB, stimmt, große Pixel, Anzahl einige 10 tausend und nicht einige Millionen. ©2013 Image Access GmbH

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

8 Vorteile von Flächensensoren für Buchscanner
Technologie Preis? Das 50 Megapixel Chip KAF von TrueSense (früher Kodak) kostet ohne die notwendige Elektronik und Leiterplatte in Stückzahlen > 10 immerhin $ 80 Megapixel Digitalkameras kosten mindestens € Aufgrund der riesigen Siliziumfläche ist ein deutlicher Preisverfall nicht zu erwarten. Ist bei den Kamerasystemen, die sich Buch“scanner“ nennen, eigentlich immer das auch drin, was im Prospekt steht? Im Gegensatz zu dem üblichen Preisverfall bei Chips ist dies bei Flächenchips nicht zu erwarten. Der Preisverfall bei Chips resultiert in der Hauptsache durch zwei Faktoren, Verringerung des Ausschuss und Verkleinerung der Strukturen. Zumindest der letzte Faktor ist bei guten Flächenchips keine Option, da mit der Pixelgröße auch das Rauschen sinkt. ©2013 Image Access GmbH

9 Bayer Pattern 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 n 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. Bayer ist nicht Bayern oder Bayern München, es ist Herr Bayer, der das erfunden hat. ©2013 Image Access GmbH

10 Rohdatenqualität statt Interpolation
50 Megapixel DigiCam 200dpi Scan mit CCD Zeile Diese Beispiele sind echt, keine Power Point Artefakte. ©2013 Image Access GmbH

11 DigiCams interpolieren jeden Pixel
Interpolation 50 MP DigiCam Rohdaten 200dpi Scan Rohdaten ©2013 Image Access GmbH

12 Der größere „Film“ hat die höhere Auflösung!
Size Matters Pixelgröße Der größere „Film“ hat die höhere Auflösung! Zeilenkamera mit (7.500 rote, grüne und blaue) Pixel von 100mm² Fläche. Ein Scan = 225 Mp. Flächenchip mit * Pixeln von 36mm² Fläche. Ein Bild = 40 Mp. Handy Kamera mit * Pixeln von 2mm² Fläche, Bild = 3 Mp. Für die Älteren unter uns: Früher gab es analoge Filme, Kleinbildformat, Mittelformat und Großbildformate. Je größer desto mehr Details (Auflösung). ©2013 Image Access GmbH

13 Größere Pixel sammeln mehr Photonen
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 8 x 8µm. Rauschen reduziert die Systemauflösung. Digitalkameras reduzieren Rauschen softwaremäßig auf Kosten der Auflösung. Für die Physiker unter den Zuhörern: Das Photonenrauschen entspricht der Wurzel aus der Anzahl der Photonen Photonen ergeben einen Rauschanteil gleich dem Digitalisierungsrauschen bei 8 Bit. ©2013 Image Access GmbH

14 Prospektangaben können irreführend sein!
Auflösung ist nicht gleich Auflösung Auflösung Prospektangaben können irreführend sein! Bild mit Flächenchip, Prospekt: 200dpi Scan eines Bookeye 4V2 mit 200dpi Das linke Bild ist ein best-mögliches Bild einer book2net Digitalkamera von Microbox. (03/2013) ©2013 Image Access GmbH

15 Systemauflösung ist nicht gleich optischer Auflösung!
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. ©2013 Image Access GmbH

16 Ermittlung der Auflösung
Nyquist hatte recht! Ein ideales System mit 400dpi 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. ©2013 Image Access GmbH

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

18 Buch”scanner” mit digitaler Kamera
Kontrolliertes Licht, gute Ergebnisse Licht Buch”scanner” mit digitaler Kamera Aufnahme morgens Aufnahme abends ©2013 Image Access GmbH

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

20 Tiefenschärfebereich
Dynamischer Fokus, beste Resultate Tiefenschärfe 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. ©2013 Image Access GmbH

21 Korrekter Buchfalzausgleich nur optisch möglich!
Dynamische Fokussierung während des Scannens Fokussierung 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. ©2013 Image Access GmbH

22 Dynamische Fokussierung während des Scannens
©2013 Image Access GmbH

23 Buchwippe, Buchaufnahme
Motorische Buchwippe mit Glasplatte. Bis 10cm starke Vorlagen Buchschonend. Ergonomisch. Robust und langlebig. ©2013 Image Access GmbH

24 Buchwippe, Buchaufnahme
Offene Buchwippe ohne Glasplatte. Bis 20cm starke Vorlagen. Scannt flach oder V-förmig. Sehr buchschonend. Noch ergonomischer. ©2013 Image Access GmbH

25 Buzz Words Marketing Zeilensensor: Flächensensor: Trilinear Sensor
Quadlinear Sensor CCD Line Sensor Zeilensensor CCD  Sensoren für Scanner Flächensensor: Area Sensor Flächenchip Matrix CMOS Chip One shot  Sensoren für DigiCams ©2013 Image Access GmbH

26 Die unsinnigsten Aussagen der Branche
Marketing Alle Scanner Hersteller benutzen alte, billige Zeilenkameras, nur wir setzen teure Flächenchips ein. Wer nicht in der Lage ist, richtige Scanner zu bauen muss halt ungeeignete aber teure digitale Kameras von der Stange einsetzen. Digitale Kameras haben keine bewegten Teile und halten mindestens 300 Mio. Aufnahmen ( Jahre). Digitale Kameras haben eine Lebenserwartung von 0,1 – 0,3 Mio. Aufnahmen, Scanner halten Millionen Aufnahmen, 300 Millionen ist blanker Unsinn. Die Tiefenschärfe unsere Buchkameras bei 300dpi beträgt 120mm. Eine gute Digicam mit 40Mp hat bei Blende 8 und 1m Abstand nur einige wenige mm Tiefenschärfe. Die besten Kameras haben Flächenchips mit 80Mp und mehr. Die besten hochauflösenden Kameras für unbewegte Bilder benutzen Zeilenkameras wie auch alle Scanner und erzeugen bis zu 4.000Mp, 50x mehr als Digicams. Lebensdauer: Keiner schafft 300 Millionen. Wenn dem so wäre, könnte man alle Menschen dieser Welt mit weniger als 25 Digitalkameras portraitieren. Tiefenschärfe: Marketing kann die Lichtstrahlen offenbar besser beugen als es die bekannte Physik zulässt. ©2013 Image Access GmbH

27 Mindestanforderungen an eine hochwertige Digitalisierung
Resümee Scanzeile mit mind. 8 x 8µm großen Pixeln. Eigenes Licht >5.000 Lux im Scanbereich. Optische Auflösung mindestens 400dpi. Systemauflösung mindestens 5 Linienpaare an jeder Stelle. Buchwippe mit buchschonender Aufnahme. Dynamische Fokussierung für Scannen ohne Glasplatte. ©2013 Image Access GmbH

28 Hochwertige Digitalisierung von Büchern
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ! Thomas Ingendoh, Geschäftsführer Image Access GmbH Erfahren Sie mehr unter ©2013 Image Access GmbH