Παίζοντας με το μεγάλο φορμά, ψηφιακά…

από τον Γιώργη Καπελώνη

Στο άρθρο αυτό περιγράφεται η μελέτη κατασκευής μιας μηχανής μεγάλου φορμά με αισθητήρα έναν κοινό scanner. Έγιναν αρχικά δοκιμές με την διαδεδομένη μέθοδο μετατροπής του Lide20 (απομόνωση λάμπας, τροποποίηση του παραθύρου πάνω από τον αισθητήρα CIS) και χρήση σε περιβάλλον windows.
Στη συνέχεια δοκιμάστηκε μια νέα μέθοδος χωρίς καμιά μετατροπή του σκάνερ. Η μέθοδος αυτή βασίζεται σε σχετικά απλές παρεμβάσεις. Συγκεκριμένα χρησιμοποιείται ένα φύλλο ριζόχαρτο πάνω στην επιφάνεια σάρωσης, που δέχεται (από το φακό) το φως που σχηματίζει το (πρωτογενές) είδωλο και το ίδιο (το ριζόχαρτο) λειτουργεί ως «δευτερογενής» πηγή ακτινοβολίας που -κατά τη σάρωση- «διαβάζει» ο scanner. Στη μέθοδο αυτή είναι απαραίτητη η χρήση του προγράμματος Xsane σε περιβάλλον Linux, ώστε να είναι δυνατή η απενεργοποίηση της λάμπας του scanner κατά την διάρκεια της σάρωσης.

Εισαγωγή:

Ένας «παροπλισμένος» Lide20 scanner της Canon ήταν το ξεκίνημα για την κατασκευή μιας μηχανής που θα τη χαρακτήριζα «μεγάλου φορμά με αισθητήρα ψηφιακής σάρωσης»…

Στο διαδίκτυο οι περισσότερες αντίστοιχες προσπάθειες στηρίζονται πάνω σ’ αυτό ακριβώς το μοντέλο. Τις πιο σαφείς οδηγίες βρήκα στο άρθρο The Scanner Photography Project από τον Michael Golembewski.

Τα βασικά βήματα για τη μετατροπή είναι:
1. Άνοιγμα του scanner.
Σχετικά απλό. Οι δύο πλαστικές τραβέρσες είναι τοποθετημένες με αυτοκόλλητη ταινία διπλής όψης. Το κρύσταλλο βγαίνει μετά συρταρωτά.
2. Απομάκρυνση του φορέα που έχει την πλακέτα του αισθητήρα και τη λάμπα.
Χρειάζεται να στραβώσουμε λίγο (με μυτοτσίμπηδο) το αλουμινένιο στήριγμά του από τη μια μεριά.
3. Αφαίρεση του πρίσματος (που διαχέει το φως από τη λάμπα κατά μήκος του αισθητήρα).
Εδώ χρειάζεται είτε να λιώσουμε τα σημεία στήριξής του με κολλητήρι είτε απλά να τα σπάσουμε (με ένα μυτοτσίμπηδο, μικρό κόφτη, ή ψαλιδάκι). Δεν το ξαναχρησιμοποιούμε.
4. Αφαίρεση του καλύματος του αιθητήρα, που περιλαμβάνει μια σειρά από μικροοπές.
Είναι πολύ εύκολο. Αφαιρείται πολύ εύκολα με ένα μυτοτσίμπηδο. Δεν το ξαναχρησιμοποιούμε.
5. Απομάκρυνση της πλακέτας που περιλαμβάνει τον αισθητήρα (και τη λάμπα).
Αφαιρείται από την πίσω μεριά, προς τα κάτω. Πρέπει να γίνει με πολλή προσοχή για να μην ταλαιπωρηθεί η πλακέτα…
6 Απομόνωση της λάμπας: αυτό μπορεί να γίνει με ένα απλό σκέπασμα με αδιαφανές υλικό, είτε με «κόψιμο» του κυκλώματος λειτουργίας.
Η δεύτερη μέθοδος, είναι σχετικά δύσκολη καθώς η λάμπα είναι ενσωματωμένη πάνω στο τυπωμένο κύκλωμα που περιλαμβάνει και τον αισθητήρα (υπάρχει κίνδυνος για άλλη «ζημιά»). Επίσης μια τέτοια μετατροπή αποκλείει τη χρήση κάτω από τα windows καθώς οι drivers της Canon χρησιμοποιούν τη λάμπα για το αρχικό καλιμπράρισμα. Αυτό μπορούμε να το προσπεράσουμε μόνο έχοντας ένα δεύτερο «απείραχτο» Lide20 για να ξεγελάσουμε τον υπολογιστή όταν χρειαστεί καλιμπράρισμα… Φαίνεται ότι το πολύ καλό VueScan δεν έχει αντίστοιχα προβλήματα.
Αντίθετα η πρώτη (απλό σκέπασμα) είναι πολύ εύκολη και αρκεί λίγο μαύρο χαρτί και μονωτική ταινία.
7. Τροποποίηση (στο φορέα) του ανοίγματος πάνω από τον αισθητήρα, ώστε να αυξηθεί η γωνία θέασης του αισθητήρα.
Στην αρχική του μορφή το άνοιγμα έχει (παράλληλα) κατακόρυφα τοιχώματα. Η τροποποίηση γίνεται με τρίψιμο του πλαστικού με dremel, ώστε τα τοιχώματα όσο πηγαίνουμε προς τα έξω να απομακρύνονται. Θα μπορούσε να γίνει και με γυαλόχαρτο ή μικρή λίμα, αλλά υποθέτω ότι θα χρειαστεί πολύ περισσότερος χρόνος και αρκετή μαστοριά…
8. Επανατοποθέτηση του αισθητήρα στον τροποποιημένο φορέα.
9. Κάλυψη (με μαύρο χαρτόνι) ορισμένων σημείων που έχουν χρωμιωμένη επιφάνεια. Αυτό είναι απαραίτητο για τη μείωση αντανακλάσεων.
10. Αποκατάσταση του scanner. Μετά από αυτήν πρέπει να περισσέψουν το πλαστικό πρίσμα και η επίσης πλαστική μαύρη ράγα με τις μικροοπές.

Προφανώς, όμως, χρειάζεται και μια μηχανή, με φακό…

Μέρος 1ο:

Προμηθεύτηκα ένα φακό Industar 51 210mm f/4.5 (συνολικό κόστος 40$) που είναι ευρυγώνιος, ισοδύναμος με ~30 στα 35mm.
Κατασκεύασα με χαρτόνι μια ξύλινη μηχανή-κουτί και προσάρμοσα τον φακό σε κινούμενο κουτί, επίσης από χαρτόνι, για να έχω δυνατότητα εστίασης. Το σύστημα προσαρμόστηκε στο τρίποδο.

Μετά πέρασα στον scanner.

Στην πρώτη προσπάθεια, και για να αποφύγω την σχετικά δύσκολη τροποποίηση στο φορέα του αισθητήρα CIS, αφού έκανα τα βήματα 1-6 κατασκεύασα ένα «ακριβές» αντίγραφο του φορέα (με χαρτί, ξύλο μπάλσα, ξυλόκολλα και μαύρο ακρυλικό χρώμα). Δυσκολεύτηκα λίγο στα σημεία που ο φορέας προσαρμόζεται (στις άκρες του) στα αλουμίνια…

Οι πρώτες δοκιμές έδωσαν σχετικώς καλά αποτελέσματα.
Τα κύριο μειονέκτημα ήταν μια σειρά από παράλληλες μαύρες γραμμές κατά μήκος της διεύθυνσης σάρωσης (εικ. 1.1 και 1.2). Πιθανή ερμηνεία: οφείλονται στην «κακή» στήριξη του φορέα («αντίγραφο») στις αλουμινένιες βάσεις. Κατά την κίνησή του πιθανόν συνέβαιναν δονήσεις με αποτέλεσμα αυτές τις σκοτεινές γραμμές.
Η επόμενη δοκιμή ήταν με μετατροπή του αρχικού (πλαστικού) φορέα και, από τα αποτελέσματα, που είναι σαφώς καλύτερα, φαίνεται ότι παραπάνω ερμηνεία είναι σωστή. Δυστυχώς λίγο μετά την «επιτυχία» αυτή, από τον τροποποιημένο Lide20 προκύπτουν και σαρώσεις με σχετικά μεγάλες μαύρες (χωρίς καμιά οπτική πληροφορία) λωρίδες. Είναι σχεδόν βέβαιο ότι οφείλονται σε βλάβη του αισθητήρα (ή του κυκλώματος που τον υποστηρίζει). Οι διάφορες δοκιμές που προηγήθηκαν είχαν ταλαιπωρήσει αρκετά τον αισθητήρα… Πιθανότερη «κρίσιμη ταλαιπωρία» αυτή η προσπάθεια να στηριχτεί ο φορέας «αντίγραφο» με βενζινόκολλα -αντί ξυλλόκολλας. Ο ισχυρός πτητικός διαλύτης που περιέχει μάλλον πήγε και αλλού…

Γραμμές κατά μήκος της διεύθυνσης σάρωσης

Γραμμές κατά μήκος της διεύθυνσης σάρωσης

Γραμμές κατά μήκος της διεύθυνσης σάρωσης

Γραμμές κατά μήκος της διεύθυνσης σάρωσης

Η «απώλεια» του scanner δεν ήταν ευτυχώς υψηλού κόστους. Με ελάχιστο κόστος, μόλις 16,5 ευρώ με τα μεταφορικά, παρελήφθη έναν «νέο» Lide20 εκ Γερμανίας…

Μέρος 2ο:

Κατά τους πειραματισμούς που έγιναν προέκυψαν σε ορισμένες περιπτώσεις κάποια «παράξενα» αποτελέσματα με περισσότερο ενδιαφέρον το παρακάτω: Όταν δεν αφαιρούσαμε τον κάλυμα του αισθητήρα (με τις μικροοπές) ο σκάνερ «έβλεπε» καλά μια στενή λωρίδα με πλάτος 3-4 εκατοστά και μήκος ολόκληρο το πλάτος σάρωσης στο κέντρο της εικόνας (Βλ. παρακάτω εικ. 2.1). Το είδωλο χανόταν σταδιακά στο υπόλοιπο κάδρο. Η ερμηνεία που δόθηκε ήταν ότι η γωνία θέασης στην κεντρική περιοχή είναι πιο «βολική» για την θέαση του ειδώλου που ουσιαστικά υπήρχε πάνω στη επιφάνεια του τζαμιού του scanner. Και η «λύση» που αναζητήθηκε ήταν να βρεθεί ένα υλικό που να τοποθετηθεί πάνω στο τζάμι και να ακτινοβολεί «δευτερογενώς».
Δοκίμαστηκε λοιπόν τον «απείραχτο» Lide20 βάζοντας πάνω στο τζάμι του σκάνερ ένα κοινό ριζόχαρτο. Το αποτέλεσμα ήταν σαφώς «αχνό» λόγω της λειτουργίας της λάμπας, όμως ήταν σαφές ότι η σάρωση έδινε ομοιόμορφο είδωλο σε όλη την επιφάνεια σάρωσης (Βλ. εικ. 2.2). Έλεγχος (απενεργοποίηση) της λάμπας του scanner δεν προβλέπεται από τους οδηγούς της Canon αλλά ούτε και από το –εξαιρετικό κατά τα άλλα- VueScan. Αυτά στα Windows, βεβαίως. Εδώ έρχεται η λύση μέσα από το Linux και το Xsane. Το πρόγραμμα Xsane δίνει τη δυνατότητα να απενεργοποιούμε κατά τη σάρωση τη λάμπα του scanner. Το αποτέλεσμα ήταν εξαιρετικό (εικ. 2.3) .
Η μέθοδος αυτή παρακάμπτει και τις δύσκολες μετατροπές στο εσωτερικό του scanner, που αναφέρθηκαν στην αρχή.

Σάρωση χωρίς ριζόχαρτο, λάμπα σβηστή

Σάρωση χωρίς ριζόχαρτο, λάμπα σβηστή

Σάρωση με ριζόχαρτο, λάμπα αναμένη

Σάρωση με ριζόχαρτο, λάμπα αναμένη

Σάρωση με ριζόχαρτο, λάμπα σβηστή

Σάρωση με ριζόχαρτο, λάμπα σβηστή

Η κύρια διαφορά που υπάρχει μεταξύ της (διαδεδομένης) τεχνικής που αναφέρθηκε στο 1ο μέρος και νέας «χωρίς μετατροπή του scanner» που περιγράφηκε στο 2ο μέρος, είναι ότι η φωτεινότητα του ειδώλου στην τελευταία είναι σαφώς χαμηλότερη (αποτέλεσμα –προφανώς- της μερικής απορρόφησης ακτινοβολίας από το φίλτρο/ριζόχαρτο). Αυτό όμως δίνει πιο ρεαλιστικές τιμές διαφράγματος λειτουργίας κάτω από το φως του ήλιου. Πχ για λήψη κάτω από ήλιο με την πρώτη τεχνική χρειαζόταν υποχρεωτικά φίλτρο ND για λήψη ακόμη και με το πιο κλειστό διάφραγμα (f/32) του Industar 4.5/210, κάτι που δεν απαιτείται με τη νέα τεχνική.

Ολοκλήρωση του σχεδίου – συμπληρωματικά στοιχεία

Με την «επιτυχή» ολοκλήρωση των δοκιμών προχωρήσαμε σε μια «αναβάθμιση» του συνολικού εξοπλισμού. Έτσι:

1. Κατασκεύαστηκε μια ξύλινη πτυσσόμενη μηχανή μεγάλου φορμά (για αρνητικά μέχρι 18x24cm). Στην πλάτη υπάρχει ειδικός αντάπτορας για εύκολη προσαρμογή του scanner. Προφανώς μπορεί αν κατασκευαστεί αντάπτορας για να δέχεται φιλμ ή φωτογραφικό χαρτί μέχρι 18x24cm.
2. Αγοράστηκε ένας δεύτερο φακό Industar 11-M 300mm f/9 (κόστος 80$) κυρίως για να έχουμε και πιο «κλασικά» διαφράγματα μεγάλου φορμά (βλέπε f/64). Ο συγκεκριμένος έχει και f/90! Επιπλέον ο φακός αυτός διαθέτει ειδική υποδοχή για φίλτρα. Με μια σειρά φίλτρων ND είναι ό,τι πρέπει για έλεγχο του διαφράγματος. Επίσης ο φακός αυτός είναι πιο κοντά στον normal (ισοδύναμος με ~43mm στα 35mm).
3. Αγόραστηκε ένας καινούργιος scanner Canon Lide110 (60€) για να έχουμε και καλύτερες αναλύσεις (μέχρι 4800 dpi, ενώ ο Lide20 δίνει μέχρι 600dpi).

Το σύστημα ελέγχεται με το Xsane μέσω Linux. Mια light έκδοση Linux που φορτώνεται με στικάκι USB στο ελαφρύ Toshiba 12” που τροφοδοτεί και το scanner μέσω της USB θύρας.
Τα αρχεία που παίρνουμε είναι για full frame (18x24cm) στα 600 dpi περίπου 45ΜΒ (ασπρόμαυρα 16bit). Χρόνος σάρωσης περίπου 10s.
Φωτογραφικό σχόλιο:
Οι πολύ μεγάλοι χρόνοι σάρωσης δίνουν ευκαιρίες για «δημιουργικές» κινήσεις ή αλλαγές κατά τη διάρκεια της λήψης. Αυτό, όμως, πρέπει να χρησιμοποιείται με φειδώ για να είναι ενδιαφέροντα τα αποτελέσματα. Εκτός από τα «προφανή» θαμπώματα όταν φυσάει αέρας μπορεί να χρησιμοποιηθούν δημιουργικά ακόμη και σε πορτρέτα… Λόγω της φύσης της απεικόνισης (σταδιακή σάρωση) η αίσθηση της κίνησης προκύπτει από τη διαφορετική στιγμή έκθεσης των περιοχών (ουσιαστικά γραμμών) σάρωσης και όχι από το χρόνο έκθεσης κάθε γραμμής. Πχ. για 600dpi ο τυπικός χρόνος έκθεσης σε κάθε σημείο/γραμμή είναι περίπου 1/600s. Η επόμενη γραμμή εκτίθεται μετά από 1/600s η μεθεπόμενη μετά από 2/600s κ.ο.κ. Μετά από 1s η σάρωση έχει προχωρήσει 600 βήματα ή περίπου 2,5cm μπροστά. Και η τελευταία σάρωση γίνεται μετά από 10s.

Για μεγαλύτερες αναλύσεις τα πράγματα «δυσκολεύουν» κάπως…
Στα 1200 dpi τα αρχεία είναι στα 183ΜΒ και ο χρόνος σάρωσης πάνω από 30s.
Στα 2400 dpi, 739MB και πάνω από 130s και στα 4800dpi 3GB και σχεδόν 4,5min χρόνος… Για την τελευταία περίπτωση, επειδή η ανάλυση του αισθητήρα στο σκάνερ είναι 2400dpi πρέπει να επιλέξουμε (μέσα από το advanced options) Disable interpolation.

Στις αναλύσεις 300dpi και κάτω ο χρόνος σάρωσης είναι σταθερός λίγο πάνω από τα 4s, που σημαίνει ότι η σάρωση γίνεται ουσιαστικά στα 300dpi και η ανάλυση μειώνεται μέσω software στα 150 ή 75dpi.

Η μεταφορά του εξοπλισμού είναι σχετικά εύκολη: Η βαλιτσούλα του laptop χωράει και τον scanner (Lide20 ή Lide110). Η πτυσσόμενη ξύλινη μηχανή μεταφέρεται ως μια δεύτερη μικρή βαλιτσούλα. Η (ξύλινη) ράγα της μηχανής (60cm) χωριστά. Τρίποδο υπάρχει πάντα στο πορτμπαγκάζ…
Η ράγα μπορεί να γίνει και μικρότερη. Απλώς τα 60cm είναι απαραίτητα για macro-φωτογραφήσεις 1:1 με τον 300/9. Αντίστοιχα για το 210/4.5 χρειάζεται ράγα 42cm. Αν μας ενδιαφέρει φωτογράφιση σε αποστάσεις από 1,5m και πάνω η ράγα πρέπει να είναι περίπου 22cm (για το φακό 210mm) και μπορεί εύκολα να «ενσωματώνεται» μετά το κλείσιμο στην (κλειστή) μηχανή.

Οδηγίες Λειτουργίας του συστήματος
Η χρήση της μηχανής σχετικά απλή. Αφού την ανοίξουμε και την τοποθετήσουμε στο τρίποδο, προσαρμόζουμε στο πλαίσιο της ειδικής πλάτης για το σκάνερ, το ριζόχαρτο. Πάνω σ΄αυτό (με τελείως ανοιχτό διάφραγμα) εστιάζουμε (χρήσιμο εδώ το γνωστό μαύρο πανί). Μετά προσαρμόζουμε τον σκάνερ. Η κατασκευή του αντάπτορα είναι τέτοια ώστε με την προσαρμογή το ριζόχαρτο να εφάπτεται στο τζάμι του σκάνερ. Αυτός συγκρατείται πολύ σταθερά από πίσω με δύο βραχίονες και χρήση κλιπς.
Ανοίγουμε το λάπτοπ σε περιβάλλον linux. Συνδέουμε το σκάνερ στην USB θύρα. Ανοίγουμε το Xsane, και επιλέγουμε τον σκάνερ.
Ανοίγουμε την καρτέλλα Advanced options και απενεργοποιούμε τη λάμπα του σκάνερ κατά τη σάρωση.
Κάνουμε προεπισκόπηση και διορθώνουμε το κάδρο αν χρειαστεί όπως και τη φωτεινότητα. Η διόρθωση της φωτεινότητας πρέπει να γίνεται μέσω του διαφράγματος στον φακό και μόνο σε ακραίες περιπτώσεις πρέπει να καταφεύγουμε στη διόρθωση μέσω gamma. Το Xsane δίνει τη δυνατότητα ρύθμισης gamma, brightness, contrast καθώς και ανάλυσης σάρωσης, αλλά και τρόπου χρήσης του αρχείου της σάρωσης κ.λπ. Οι τιμές που το Xsane δίνει αυτόματα (gamma, brightness, contrast) είναι συνήθως αυτές που δίνουν και το καλύτερο αποτέλεσμα.

Το πλήρες σύστημα σε "θέση βολής"

Το πλήρες σύστημα σε “θέση βολής”

Η ξύλινη μηχανή με το "απαραίτητο" μαύρο πανί...

Η ξύλινη μηχανή με το “απαραίτητο” μαύρο πανί…

Τέλος προχωρούμε στη σάρωση και μετά βλέπουμε το αποτέλεσμα…
Πολύ συχνά, αμέσως μετά μπορεί να χρειαστεί το delete… Η μικρή δυναμική περιοχή στο είδωλο που δίνει ο σκάνερ και οι πολύ μεγάλες αντιθέσεις φωτεινών – σκοτεινών περιοχών δε δίνουν εύκολα καλό αποτέλεσμα. Χρειάζεται προσεκτική μελέτη του φωτισμού, κατάλληλη προσαρμογή στη γωνία λήψης και αρκετές δοκιμές για να πάρουμε το καλύτερο αποτέλεσμα. Όταν όμως το πάρουμε, είναι πραγματική απόλαυση…

Ας δούμε μερικά δείγματα:

08

09

 

10

 

1112

 

12

13

14

 

 

Κόστος του εγχειρήματος:
Το συνολικό κόστος της μηχανής (της απλής, με χαρτόνι, με φακό Industar 51 (4.5/210) και έναν φτηνό μεταχειρισμένο Lide20) περίπου 50€. Ίσως λίγο πιο πάνω αν ο φακός δε βρεθεί τόσο φτηνός. Η ξύλινη μηχανή, ανάλογα με το είδος του ξύλου, τα μεταλλικά εξαρτήματα και το φινίρισμα μπορεί να αυξήσει το συνολικό κόστος στα 80-130 € περίπου.

Προτάσεις για βελτίωση:
Για να διευκολυνθεί η διαδικασία εστίασης μπορεί να κατασκευαστεί «κανόνας εστίασης» (ένας για κάθε φακό) με αποστάσεις, για να μη χρειάζεται προεστίαση με χρήση του θαμπόγυαλου (εν προκειμένω είναι το ριζόχαρτο). Προφανώς τότε χρειάζεται η κατασκευή ενός viewer για κάθε φακό και η συνεπακόλουθη κατασκευή δίσκου πρόβλεψης βάθους πεδίου.
Για το τελευταίο υπάρχει το πολύ καλό: DOFmaster.
http://www.dofmaster.com/custom.html
Για το f/90 του Industar 11-M (9/300) θα χρειαστεί να θυμηθούμε τους σχετικούς τύπους… καθώς το DOFmaster σταματά στο f/64…

Μελλοντικά σχέδια:
Αν γίνουν διαδοχικές σαρώσεις με χρήση RGB φίλτρων, θα μπορέσουμε (με μετα-επεξεργασία) να πάρουμε και έγχρωμες εικόνες. Προφανώς βέβαια σε στατικά θέματα.

Θερμές ευχαριστίες στον καλό φίλο και εξαίρετο φυσικό Λεωνίδα Γλαρό που βοήθησε καθοριστικά στην αντιμετώπιση των προβλημάτων που σχετίζονταν με τη Φυσική και στον γιο μου Ζαχάρη Καπελώνη, Ωκεανογράφο και διδάκτορα του ΕΜΠ, που έδωσε τις λύσεις στην επικοινωνία scanner και ΗΥ.

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.