Der lange Weg zum Scanner-Kenner

von Herbert Stappler (Ausgabe 00/2, Juni 2000)

 

Scanner sind in den letzten zehn Jahren qualitativ deutlich besser und vor allem auch so billig geworden, daß sich wohl jeder interessierte PC-Benutzer ein solches Gerät leisten kann. Es ist allerdings nicht ganz einfach, aus dem verwirrend vielfältigen Produktangebot den am besten geeigneten Scanner auszuwählen. Neueinsteiger müssen zudem erst lernen, mit dem erworbenen Gerät richtig umzugehen. Im folgenden Artikel soll eine kleine Unterstützung beim Kauf eines Scanners und bei den ersten "Gehversuchen" geboten werden.

Auswahl eines Scanners

Die wichtigsten Scannertypen sind:

Flachbettscanner für Vorlagen bis zum Format A4 sind die mit Abstand am häufigsten verkauften Geräte und bereits ab etwa öS 1000,- erhältlich. Scanner, die größere Vorlagen verarbeiten können, sind wegen der geringen Nachfrage nach wie vor sehr teuer.

Handscanner waren früher als Billiggeräte recht beliebt, sind aber inzwischen fast vom Markt verschwunden. Nur manche Barcode-Leser können noch zusätzlich als Handscanner verwendet werden.

Filmscanner sind speziell zum Scannen von Dias und Kleinbildnegativen vorgesehen und erfreuen sich einer immer stärkeren Verbreitung (Preise: von öS 10.000,- aufwärts).

Kombigeräte vereinigen die Funktionen eines Scanners, Druckers, Kopierers und Faxgeräts und sind besonders bei Platzmangel interessant.

Spezialscanner wie z.B. 3D-Scanner gelten noch immer als teure und sehr spezielle Exoten am Computermarkt.

Alternativen: Neben den "klassischen" Scannern haben sich auch einige interessante Alternativen wie digitale Fotoapparate oder Framegrabber (PC-Karten, die das Bild einer Videokamera oder eines Videorecorders einfangen und in einem digitalen Format speichern) am Markt etabliert.

Bei der Anschaffung eines Scanners muß man vor allem auf die folgenden grundlegenden Eigenschaften achten:

Auflösung

Die Auflösung eines Scanners wird in dpi (dots per inch; 1 inch = 2,54 cm) gemessen und ist durch die Bauweise des Geräts fix vorgegeben. So sind etwa bei einem Flachbettscanner die Sensoren in einer Reihe auf einem Balken montiert; ein Schrittmotor zieht diesen Balken an der Glasplatte vorbei, auf der sich die Vorlage befindet. Die horizontale Auflösung wird dadurch bestimmt, wie dicht die Sensoren nebeneinander montiert sind: 600 Sensoren pro inch liefern eine horizontale Auflösung von 600 dpi. Die vertikale Auflösung ist durch die Schrittweite des Motors, der den Balken mit den Sensoren zieht, vorgegeben: Eine vertikale Auflösung von 600 dpi bedeutet daher eine Schrittweite von 1/600 inch. Horizontale und vertikale Auflösung sind häufig - aber nicht immer - ident. Die Sensoren selbst sind meist CCD-Zellen (CCD = Charge Coupled Device), dieselbe Technologie, die auch in Videokameras und digitalen Fotoapparaten verwendet wird.

Derzeit sind selbst bei preiswerten Flachbettscannern Auflösungen von 600x600 dpi oder 600x1200 dpi üblich. Spitzengeräte, die im grafischen Gewerbe eingesetzt werden, erreichen Auflösungen von über 5000 dpi. Für die meisten Anwendungen sind 600 dpi mehr als ausreichend; lediglich Filmscanner benötigen eine Auflösung von über 2000 dpi, da die von ihnen erfaßte Fläche nur 24x36 mm beträgt.

Bei manchen Scannern werden neben der oben beschriebenen, durch die Bauweise bedingten Auflösung ("optische Auflösung") unter Bezeichnungen wie "interpolierte Auflösung" wesentlich höhere Werte angegeben. Das bedeutet, daß der Scanner oder die zum Scannen verwendete Software auf Wunsch eine deutlich bessere Auflösung liefern kann - allerdings wird dabei nicht das Original exakter erfaßt, sondern es werden lediglich zwischen den tatsächlich gemessenen Punkten weitere Punkte mit interpolierten Werten eingefügt. Dieses Verfahren ist aber mit jedem vernünftigen Bildbearbeitungsprogramm auch im nachhinein möglich und sagt infolgedessen nichts über die Qualität des Scanners aus.

Farbtiefe

Um den Farbwert eines Bildpunktes zu beschreiben, gibt man seinen Rot-, Grün- und Blauwert an. Diese Werte werden meist in 256 Intensitätsstufen gemessen (0 = nicht vorhanden, 255 = volle Intensität). Da man hier für die Speicherung der drei Farbwerte jeweils 8 bit benötigt, spricht man von 24 bit Farbtiefe. Inzwischen bieten manche Scanner 30 oder gar 36 bit Farbtiefe, was 1024 bzw. 4096 Intensitätsstufen entspricht. Eine derart genaue Erfassung der Farbwerte bringt aber nur in ganz seltenen Fällen (vor allem bei Filmscannern) Vorteile: Die meisten Bildbearbeitungsprogramme arbeiten in der Regel nur mit 24 bit Farbtiefe, und auch der Großteil der Ausgabegeräte kann derartige Bilder entweder gar nicht verarbeiten oder ist außerstande, das Bild in einer Qualität wiederzugeben, die die Unterschiede zwischen 24 und 36 bit Farbtiefe für den Betrachter wahrnehmbar macht.

Anschluß an den PC

Im wesentlichen gibt es drei Arten, einen Scanner an einen Arbeitsplatzrechner anzuschließen:

  • parallel: Der Anschluß über die bei jedem PC standardmäßig vorhandene parallele Schnittstelle hat den Vorteil, daß keine zusätzlichen Hardware-Anschaffungen nötig sind. Die hiermit erzielten Datenübertragungsraten sind mit Abstand die geringsten (ein Faktor von 3 bis 5 zu SCSI und USB ist keine Seltenheit); dies fällt aber nur für Benutzer ins Gewicht, die viele und große Bilddateien erzeugen. Falls die parallele Schnittstelle schon von Drucker oder ZIP-Laufwerk belegt ist, ist es meist besser, den Scanner über USB oder SCSI anzuschließen, als den PC mit einem weiteren Parallelport nachzurüsten.
  • SCSI: Mit SCSI-Adaptern lassen sich die höchsten Datenübertragungsraten zwischen Scanner und PC erzielen. Der Nachteil dabei ist, daß SCSI-Adapter nicht zur Standardausrüstung eines PCs gehören; daher muß vor dem Anschluß des Scanners nicht nur die Adapterkarte eingebaut, sondern auch das Betriebssystem mit den entsprechenden Treibern und Konfigurationsdaten versehen werden.
  • USB: USB vereinigt die besten Eigenschaften der oben beschriebenen Techniken: Es bleibt hinsichtlich der Datenübertragungsgeschwindigkeit nur unwesentlich hinter SCSI-Anschlüssen zurück und gehört bei modernen PCs bereits zur Grundausstattung. Am USB-Port lassen sich gleichzeitig mehrere Peripheriegeräte anschließen, ohne daß es zu Konflikten kommen sollte. Die Nachteile: Alte PCs müssen erst mit einem USB-Adapter versehen werden; außerdem bieten nur Windows 95 (ab Version 95B), Windows 98 und Windows 2000 USB-Unterstützung. Mit Windows 3.x, älteren Windows 95-Versionen und Windows NT 4 ist eine USB-Schnittstelle nicht verwendbar.

Scanner-Software

Beim Kauf eines Scanners erwirbt man üblicherweise auch ein oder mehrere Programme zur Steuerung des Scanvorgangs. Seit einigen Jahren bemühen sich die führenden Hersteller von Scannern bzw. von Anwendungsprogrammen, in denen die Bearbeitung von Bildern eine Rolle spielt, um eine Standardisierung der Ansteuerung von Scannern. Eine Arbeitsgruppe namens TWAIN entwickelt seit 1992 Standardprotokolle zur direkten Kommunikation zwischen Scannern und Anwendungsprogrammen, die mittlerweile von zahlreichen Scanner-Programmen, Betriebssystemen (z.B. Windows 98, Windows 2000) und Applikationen unterstützt werden.

Der Leistungsumfang der Scanner-Software schwankt sehr stark. Einige Programme beschränken sich auf die elementarsten Grundfunktionen wie die Auswahl des zu erfassenden Bildbereichs, die gewünschte Auflösung und die Art des Bildes (Schwarz/Weiß, Graustufen, Farbe). Andere Hersteller liefern komplette, leistungsstarke Bildbearbeitungsprogramme mit, bei denen das Scannen selbst nur einen kleinen Teil der Funktionalität ausmacht.

Tips für ein gutes Gelingen

Zuerst einige banale, aber wichtige Hinweise:

  • Achten Sie darauf, daß die Vorlage und die Glasplatte des Scanners sauber und staubfrei sind.
  • Sorgen Sie dafür, daß die Vorlage (zumindest der zu erfassende Ausschnitt) möglichst eben auf dem Scanner aufliegt. Das ist beim Scannen von Büchern und Zeitschriften nicht immer einfach zu bewerkstelligen.
  • Schließen Sie die Abdeckung des Scanners so gut wie möglich, da ansonsten Streulicht das Bild negativ beeinflussen kann.
  • Bemühen Sie sich, die Vorlage so einzulegen, daß die Seitenkanten möglichst parallel zu den Achsen des Scanners sind.

Eine der wichtigsten Entscheidungen beim Scannen ist die Festlegung der Auflösung:

  • Eine zu hoch gewählte Auflösung erzeugt sehr große Bilddateien, die auch auf gut ausgestatteten PCs nur schwer zu bearbeiten sind. Wenn man eine komplette A4-Seite mit 600 dpi und 24 bit Farbtiefe scannt, erhält man ein Bild von 7015x4960 Pixel (= Bildpunkte) mit einem Speicherbedarf von etwa 104 MB. Begnügt man sich hingegen mit einer Auflösung von 150 dpi, sinkt der Speicherbedarf drastisch - nämlich auf 6,7 MB.
  • Scannt man eine Vorlage mit zu geringer Auflösung, können Details verlorengehen. Es ist recht einfach, aus einem Bild mit hoher Auflösung ein gröberes zu erzeugen. Der umgekehrte Weg ist naturgemäß nicht möglich: Wenn man ein kleines Bild auf ein größeres Format "aufbläst", enthält das neue Bild keine zusätzlichen Informationen, sondern die Werte der eingefügten Bildpunkte werden durch Interpolation errechnet.

Das beste Bild, das der Scanner liefern kann, erhält man, wenn man mit der optischen Auflösung scannt. Oft ist diese Auflösung für den vorgesehenen Zweck des Bildes viel zu hoch, und das Bild muß auf eine geringere Auflösung reduziert werden. Diese Konversion ist besonders einfach (und liefert oft bessere Ergebnisse), wenn die gröbere Auflösung durch ganzzahlige Division der optischen Auflösung errechnet wird - also zum Beispiel 300, 200, 150, 120 dpi bei einem 600 dpi-Scanner. In vielen Fällen ist es aber nicht notwendig, auf die optische Auflösung Rücksicht zu nehmen.

Die Frage nach der optimalen Auflösung läßt sich nur beantworten, wenn die folgenden Fakten geklärt sind:

  • Qualität der Vorlage: Werden Vorlagen von schlechter Qualität mit hoher Auflösung gescannt, so verbessert dies nicht das Ergebnis, sondern erzeugt nur große Dateien. Im nächsten Abschnitt finden Sie einige Richtwerte dafür, welche Vorlagen mit welchen Auflösungen zu bearbeiten sind.
  • Verwendungszweck: Wenn man zum Zeitpunkt des Scannens bereits weiß, wofür das Bild bestimmt ist (z.B. daß es in einer bestimmten Größe auf eine Webseite plaziert oder auf einem Drucker bekannter Qualität ausgegeben werden soll), kann man die entsprechende Auflösung errechnen. Ist hingegen der zukünftige Verwendungszweck des Bildes nicht bekannt (scannt man es sozusagen "auf Vorrat"), sollte man zumindest jene Vorlagen, auf die man nicht jederzeit zurückgreifen kann, mit der höchsten Auflösung scannen, die man sich hinsichtlich Speicherplatzbedarf und Verarbeitungsaufwand leisten kann.

Eigenschaften von Vorlagen ...

Welche Auflösung für eine Vorlage sinnvoll ist, hängt von mehreren Faktoren ab - z.B. von der Art und Qualität des Druckes oder von der Oberflächenbeschaffenheit. Soweit es möglich ist, sind im folgenden einige grobe Richtwerte für die geeignetste Auflösung verschiedener Vorlagen angegeben.

Fotos

Beim Erzeugen von Papierbildern geht relativ viel Bildinformation verloren. Hat das Negativ eines Kleinbildfilms (24x36 mm) je nach Korngröße des Films etwa 4000x6000 verwendbare Bildpunkte, so kann man Bilder auf Fotopapier meist nicht mit mehr als 200 dpi scannen. Hohe Auflösungen wird man nur dann erzielen, wenn man das Negativ oder Dia mit einem Filmscanner verarbeitet. Wer nicht über ein solches Gerät verfügt, kann sich eine PhotoCD erstellen lassen: In diesem Fall wird das Scannen des Negativs vom Fotolabor besorgt (leider nicht ganz billig), und man erhält eine CD, auf der alle Bilder in je fünf Größen von 128x192 bis 2048x3072 Pixel gespeichert sind.

Gedruckte Vorlagen

Gut gedruckte Texte auf weißem oder zumindest sehr hellem Hintergrund machen meist keine Probleme. Unangenehm wird es bei Rasterbildern (Fotos, Grafiken usw.), die - wie der Name sagt - beim Druckvorgang als feiner Raster von Punkten in einigen wenigen Grundfarben erzeugt werden. Wenn man nun über dieses Raster das Raster des Scanners legt, kann es zu Interferenzen kommen. Diese sogenannten Moiré-Muster äußern sich zum Beispiel als parallele Streifen oder Karos (siehe Abbildung). Sie können zwar mit entsprechenden Filtern entfernt werden, leider wird dabei aber meist das Bild etwas unschärfer. Manche Scanner wenden diese Filter automatisch während des Scanvorgangs an, bei anderen muß das Bild mit einem Bildbearbeitungsprogramm nachbearbeitet werden.

Beim Scannen von gedruckten Rasterbildern kann es zu unerwünschten Effekten kommen (links: Originalbild, rechts: mit Moiré-Muster)

Texterkennung

Moderne Texterkennungsprogramme (OCR, Optical Character Recognation) sind mittlerweile imstande, Texte gut gedruckter Dokumente mit recht geringen Fehlerraten in maschinenlesbare Dateien zu konvertieren. Für das Scannen der Vorlagen reicht meist eine Auflösung von 200 dpi.

Schwarz/Weiß-Vorlagen

Vorlagen, die nur Schwarz/Weiß (ohne Graustufen) gescannt werden, erfordern sehr wenig Speicherplatz: Jeder Bildpunkt nur 1 bit! Man kann daher ruhig mit einer hohen Auflösung arbeiten. Am besten orientiert man sich am Ausgabegerät (z.B. mit 600 dpi scannen, wenn die Ausgabe auf einem 600 dpi-Laserdrucker erfolgen soll). Beim Scannen von Schwarz/Weiß-Vorlagen bieten die meisten Scanner-Programme die Möglichkeit, einen bestimmten Helligkeitswert als Grenze zwischen Schwarz und Weiß einzustellen - d.h. alle Bildpunkte, die heller als dieser Wert sind, werden auf weiß gesetzt; alle Bildpunkte, die dunkler sind, werden schwarz. Die Wahl dieses Grenzwertes kann das Ergebnis des Scanvorgangs deutlich verbessern oder verschlechtern. Unter Umständen lohnen sich mehrere Versuche mit unterschiedlichen Einstellungen.

Durchlicht-Vorlagen

Üblicherweise werden die Vorlagen, die in einen Flachbettscanner eingelegt sind, von unten beleuchtet ("Auflicht"). Die Lampe ist meist auf dem Balken mit den Sensoren montiert. Für Vorlagen, die von hinten beleuchtet werden müssen (Dias, Negative, Folien, Röntgenbilder und ähnliches), wird entsprechendes Zubehör angeboten, mit dem es möglich ist, die auf der Glasplatte liegenden Vorlagen statt von unten von oben zu beleuchten. Im Falle von Dias und Negativen sind die angebotenen Adapter zwar meist nicht teuer, aber auch nicht in der Lage, die Präzision und Auflösung eines Filmscanners zu erreichen.

... und Ausgabemedien

Ausgabe am Monitor

Moderne PC-Monitore haben Auflösungen um 75 dpi. Sofern das Darstellungsprogramm keine Skalierung vornimmt, gilt: Jedes Pixel des Bildes entspricht einem Pixel des Monitors. Moderne Grafikkarten unterstützen meistens 24 bit Farbtiefe, aber selten mehr. Die Größe des dargestellten Bildes in cm hängt von der Größe des Monitors und von der gewählten Auflösung ab, schwankt also von Gerät zu Gerät.

Ausgabe auf Druckern

Die Auflösungen der heute am Markt befindlichen Drucker (600 oder 1200 dpi für Laserdrucker, 600 bis 2400 dpi für Tintenstrahldrucker) können bei der Ausgabe von Bildern nicht mit den Werten beim Scannen oder der Ausgabe am Monitor verglichen werden. Jedes Pixel eines Monitors kann jede gewünschte Farbe annehmen. Ein Schwarz/Weiß-Drucker kann ein Pixel nur auf schwarz oder weiß setzen; Grauwerte müssen durch die Kombination mehrerer Pixel erzeugt werden. Bei einem Farbdrucker kann jedes Pixel nur eine der Grundfarben (bei manchen Druckern auch Kombinationen der Druckfarben) annehmen. Um die gewünschte Farbe eines Bildpunktes zu erzeugen, werden je nach Drucktechnik zwischen 3x3 und 6x6 Pixel des Druckers verwendet.

Es hat daher bei der Ausgabe auf einem Drucker (Ausnahme: reine Schwarz/Weiß-Vorlagen) keinen Sinn zu versuchen, das gescannte Bild genau an die Druckerauflösung anzupassen. Eine Faustregel besagt, daß man Bilder mit etwa 1/2 bis 1/5 der Druckerauflösung scannen sollte (also für einen 600 dpi-Drucker zwischen 300 und 120 dpi).

Im Gegensatz zur Ausgabe am Monitor muß für gedruckte Bilder die Größe in cm exakt festgelegt werden (zum Beispiel durch den im Textverarbeitungsprogramm für das Bild vorgesehenen Platz). Die Konvertierung und Rasterung des Bildes für die Erfordernisse des Druckers kann man getrost dem Druckertreiber überlassen.

Jenseits des Scannens

Wenn man sich intensiver mit der Verarbeitung von Bildern beschäftigt und die Ansprüche größer werden, wird man nicht umhinkommen, den Umgang mit einem leistungsfähigen Bildbearbeitungsprogramm zu erlernen. Dabei hat man die Wahl zwischen zahlreichen Softwarepaketen unterschiedlichen Umfangs und unterschiedlicher Funktionalität.

Der Standard im professionellen Bereich ist noch immer das Programm Photoshop der Firma Adobe. Das Programm ist sehr leistungsfähig, erfordert aber einen gut ausgestatteten Rechner (128 MB Hauptspeicher oder mehr sind sicher wünschenswert). Um auch die komplexeren Möglichkeiten des Programms nutzen zu können, muß man mit einer längeren Einarbeitungszeit rechnen; darüber hinaus ist für die Anwendung mancher Funktionen ein gewisses theoretisches Hintergrundwissen hilfreich. Während der hohe Listenpreis die Anschaffung von Photoshop für den privaten Gebrauch zu einer recht teuren Sache macht, können Institute der Universität Wien das Programm im Rahmen der Standardsoftware um öS 300,- beziehen.

Der Einstieg in die Bildverarbeitung erfordert sicher Zeit und Geduld, aber es lohnt sich: Jedem, der es geschafft hat, sich mit den wichtigsten Techniken anzufreunden, eröffnen sich vielfältige Möglichkeiten zur Bearbeitung und Verbesserung seiner Grafiken.