Разнообразие современных сканеров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Настольные сканеры

2. Портативные или ручные сканеры

3. Планшетные сканеры

3.1 Источник света

3.2 Приёмный элемент

3.3 Оптическая система

3.4 Разрешение

3.5 Глубина цвета

4. Барабанные сканеры

5. Слайд-сканеры

6. Листопротяжные сканеры

Список используемых источников

Введение

сканер модуль сканирование слайд

Сканер - это устройство, которое анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием. Первоначально они создавались именно для ввода графических образов, рисунков, фотоснимков, чертежей, схем, графиков, диаграмм. Однако, помимо ввода графики, в настоящее время они все шире используются в довольно сложных интеллектуальных системах OCD или Optical Character Recognition, то есть оптического распознания символов. Эти “умные “системы позволяют вводить в компьютер и читать текст.

Сперва вводится текст в компьютер с бумаги как графическое изображение. Затем компьютерная программа обрабатывает это изображение по сложным алгоритмам и превращает в обычный текстовый файл, состоящий из символов ASCII. А это значит, что текст книги или газетной статьи можно быстро вводить в компьютер, вовсе не пользуясь клавиатурой.

А если система распознавания OCR соединяется еще и с программой перевода, в компьютер можно вводить страницы текста на иностранном языке и почти мгновенно получать готовый перевод. Конечно литературные качества электронного перевода обычно не слишком высокие, в научно-технических текстах литературные достоинства -- не самое главное, зато готовый перевод формально достаточно точен и его можно получить фантастически быстро.

В 1857 году флорентийский аббат Джованни Казелли изобрёл прибор для передачи изображения на расстояние, названный впоследствии пантелеграф. Передаваемая картинка наносилась на барабан токопроводящими чернилами и считывалась с помощью иглы. В 1902 году, немецким физиком Артуром Корном была запатентована технология фотоэлектрического сканирования, получившая впоследствии название телефакс. Передаваемое изображение закреплялось на прозрачном вращающемся барабане, луч света от лампы, перемещающейся вдоль оси барабана, проходил сквозь оригинал и через расположенные на оси барабана призму и объектив попадал на селеновый фотоприёмник. Эта технология до сих пор применяется в барабанных сканерах. В дальнейшем, с развитием полупроводников, усовершенствовался фотоприёмник, был изобретён планшетный способ сканирования, но сам принцип оцифровки изображения остается почти неизменным.

Принцип действия.

Сканируемый объект кладется на стекло планшета сканируемой поверхностью вниз. Под стеклом располагается подвижная лампа, движение которой регулируется шаговым двигателем. Свет, отраженный от объекта, через систему зеркал попадает на чувствительную матрицу, далее на АЦП и передается в компьютер. За каждый шаг двигателя сканируется полоска объекта, которые потом объединяются программным обеспечением в общее изображение.

Изображение всегда сканируется в формат RAW -- а затем конвертируется в обычный графический формат с применением текущих настроек яркости, контрастности, и т. д. Эта конвертация осуществляется либо в самом сканере, либо в компьютере -- в зависимости от модели конкретного сканера. На параметры и качество RAW-данных влияют такие аппаратные настройки сканера, как время экспозиции матрицы, уровни калибровки белого и чёрного, и т. п.

1. Настольные сканеры

Существует три разновидности настольных сканеров flatbed, sheetfed, overhead. FLATBED сканеры обычно достаточно дорогие устройства, но, пожалуй, и наиболее "способные". Внешне они чем-то напоминают копировальные машины "ксероксы". Для сканирования изображения необходимо открыть крышку сканера, положить сканируемый лист на стеклянную пластину изображением вниз, после чего закрыть крышку сканера. Все дальнейшее управление процессом сканирования осуществляется с клавиатуры компьютера при работе одной из специальных программ, поставляемых вместе с таким сканером. Понятно, что рассмотренная конструкция сканера позволяет сканировать не только отдельные листы, но и страницы журнала или книги. Работа SHEETFED сканеров чем-то напоминает работу обыкновенной факс машины. Отдельные листы документов протягиваются через такое устройство, при этом и осуществляется их сканирование. Понятно, конечно, что в этом случае копирование страниц книг и журналов просто невозможно. Рассмотренные сканеры достаточно широко используются в областях, связанных с оптическим распознаванием символов (Optical Character Recognition, OCR).Для удобства работы sheetfed сканеры обычно оснащаются устройствами для автоматической подачи страниц. Третья разновидность сканеров OVERHEAD сканеры которые больше всего напоминают несколько своеобразный overhead проектор.

Как и в других типах сканеров, в них используется отраженный от оригинала луч. Но в отличие от ручных и дистопротяжных устройств, настольные модели имеют более точный механизм регистрации отраженного луча. В этих моделях луч проходит более длинный путь после и даже до сканирования, поскольку для сканирования цветных изображений он проходит через светофильтры для разложения на красную, зеленую и голубую составляющие.Луч света падает на оригинал, отражается от него и через систему зеркал попадает на светочувствительные диоды, где преобразуется в электрический сигнал. Этот сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь, где конвертируется в сигнал, представляющий собой пиксели оригинала (черные, белые, оттенки серого или цветные). Эта цифровая информация передается в компьютер для дальнейшей обработки. Настольные сканеры, как и копировальные аппараты, могут сканировать оригиналы различного размера -- от миниатюр до документов широко используемых форматов, а также книг. При установке дополнительного модуля появляется возможность сканирования прозрачных пленок, негативов и слайдов. Большинство этих модулей предназначено для сканирования слайдов шириной 35 мм. В настольных сканерах всегда используется два типа разрешения -- оптическое и интерполированное. Оптическое разрешение описывает возможности аппаратной (оптической) части сканера. Для увеличения четкости деталей оригинала применяются специальные программные алгоритмы, которые обеспечивает драйвер сканера. Это второе разрешение называется интерполированным. Обычно оно увеличивает максимальное разрешение сканера до 4х. Например, оптическое разрешение сканера 600 dpi, а максимальное интерполированное -- 2 400 dpi. Поскольку это интерполиро-ц ванное разрешение обеспечивается программными методами, при его использовании качество сканированного оригинала может быть неудовлетворительным. Но практически все модели сканеров обеспечивают приемлемое качество при интерполированном разрешении. Нельзя применять интерполяцию при сканировании слайдов 35 мм. Настольный сканер формата А4 имеет размеры как минимум1 210х297 мм и занимает значительную часть стола на котором как правило и так кофе некуда поставить.

Ограничения на прозрачные оригиналы. Практически все настольные сканеры среднего и высшего уровня комплектуются модулем для сканирования прозрачных пленок или слайдов. Однако приемлемое качество достигается только при сканировании оигиналов больших размеров. Не всегда качество сканирования фотонегативов сможет вас у Все современные модели настольных сканеров используют для подключения к компьютеру следующие интерфейсы: параллельный порт, SCSI и USB.

Параллельный порт

Этот интерфейс применим в сканерах низкого уровня. При использовании портов, соответствующих стандарту IEEE 1284 (порты ЕСР и ЕРР), скорость передачи данных увеличивается. Поскольку во всех компьютерах есть параллельный порт, то сканеры с этим интерфейсом наиболее универсальны. Сканеры с параллельным подключением обладают рядом существенных недостатков во первых, не всегда удается обеспечить нормальную работу сканера и принтера или другого устройства (Zip, LS-120 или CD-ROM), подключенных одновременно к параллель порту. Во-вторых, скорость передачи данных ограничена скоростью параллельного. Даже если в вашем компьютере установлены новые порты ЕСР или ЕРР, они не достигнут такой скорости передачи данных, как при использовании интерфейса SCSI или USB. Это тип подключения сканера можно рекомендовать только в том случае, если по каким-то причинам другие интерфейсы использовать невозможно.

2. Портативные или ручные сканеры

Ручные сканеры -- устройства, сканирование которыми производится путем проведения по обрабатываемому тексту или изображению. Термин возник с появлением первых монохромных портативных сканеров небольшого размера, функции которых ограничивались самим сканированием. На данный момент ручными сканерами называют широкий спектр схожих по организации устройств.

Первые ручные сканеры изображений были особенно популярны в начале 90-х. Большинство ручных сканеров были монохромными и для освещения изображения использовали свет нескольких зеленых светодиодов. Как правило, они имели специализированный интерфейс, подходящий к определенному типу компьютеров: например Atari ST или Commodore Amiga.

В сравнении с планшетными сканерами, первые ручные сканеры имели более компактные размеры, выполняли идентичные функции, но справлялись с задачей на порядок хуже. Например, отсканировать стандартный лист А4 за один проход не представлялось возможным: необходимо было последовательно обрабатывать несколько участков, при цветном сканировании зачастую появлялись ореолы, искажалась цветовая гамма. Главной же проблемой являлось соблюдение постоянной скорости -- в большинстве случаев не получалось добиться равномерного движения, что приводило к искажению получаемого изображения. Следующим этапом распознавания штрих кода является создание 2D сканеров, позволяющих выполнять принципиально новые функции, такие как сканирование изображение при движении. Одна из современных и запатентованных технологий - технология распознавания движения - Datalogic Motionix.

Портативные или ручные сканеры обеспечивают недорогой способ преобразования изображения в цифровую форму и их ввод в компьютер. По сравнению с настольными сканерами они обладают значительно более скромными возможностями. Например, они непригодны для использования в настольных издательских системах, к тому же малейшая вибрация, допущенная в процессе ручного сканирования" приводит к обесцениванию проделанной работы. Но стоят такие сканеры значительно дешевле. Их вполне можно использовать там, где не требуется высокое качество изображения. Портативный сканер похож на " мышь ", но больше в размере. Комплект поставки сканера включает в себя программное предоставляет возможности редактирования, записи на диск и вывода на печать изображения. Работа с аппаратом не требует особых навыков. Сканируемый оригинал помещается на плоскую поверхность, сканер устанавливается на одной из сторон этого оригинала и, после нажатия кнопки пуска, медленно перемещается по оригинал вручную. По мере продвижения сканера по оригиналу можно наблюдать за тем, что получается. Большинство портативных сканеров имеет небольшое окошко для просмотра, через которое виден обрабатываемый оригинал. Некоторые аппараты обеспечивают воспроизведение получаемого в процессе работы изображения на экране персонального компьютера. Большинство сканеров обеспечивают возможность выбирать разрешение сканирования (до 400 точек на дюйм). Максимальная ширина сканируемого оригинала составляет 2,5 дюйма (6,4 см) и ограничивается размером рабочей поверхности аппарата. Длина оригинала зависит от памяти компьютера. Если оригинал превышает ширину сканера, то можно обрабатывать его отдельными частями, а затем с помощью программы объединять эти части в одно изображение.

3. Планшетные сканеры

Отличительной особенностью планшетных сканеров является наличие плоского прозрачного планшета (отсюда и произошло их название), на котором размещаются сканируемые оригиналы. Внутри корпуса сканера (под планшетом) расположена подвижная каретка, в которой находятся источник света, оптическая система и светочувствительные элементы. Непрозрачные оригиналы укладываются на внешнюю сторону планшета изображением вниз. Каретка в процессе сканирования перемещается вдоль плоскости планшета, построчно считывая изображение оригинала. Обычно каретка приводится в движение с помощью специального электродвигателя, связанного с ней посредством тросиковой или ременной передачи. При сканировании непрозрачных оригиналов свет от лампы, расположенной в каретке, сквозь стекло планшета падает на поверхность оригинала, отражается от него и, пройдя через систему редуцирующих (уменьшающих) линз и светофильтры, попадает на линейки светочувствительных элементов.

У большинства планшетных моделей предусмотрена верхняя крышка, закрывающая планшет с размещенными на нем оригиналами. Крышка способствует более плотному контакту сканируемых материалов с поверхностью планшета, а также позволяет устранить фоновую засветку or работающих в помещении внешних осветительных приборов и дневного света. В большинстве моделей крышку можно приподнимать (в горизонтальном положении) на некоторое расстояние над поверхностью корпуса или вообще снимать. Это может понадобиться при сканировании оригиналов большой толщины (например, книг). Кроме того, в нерабочем состоянии закрытая крышка предохраняет поверхность планшета от попадания ныли и грязи.

В настоящее время наиболее распространенными являются модели с планшетом формата А4 (210 х 297 мм). Однако некоторые производители для обеспечения совместимости сканеров с оригиналами форматов Letter и Legal делают планшет немного шире -- 216 х 297 мм.

3.1 Источники света

В качестве источника света в сканерах используются лампы накаливания, люминесцентные, металлогалогенные и ксеноновые лампы и лазеры.

В основе получения светового излучения ламп накаливания лежит тепловое излучение, испускаемое твердым телом при его нагревании. Отличительная особенность тепловых излучателей заключается в непрерывности и плавности спектральной кривой излучения. Для характеристики цветности излучения теплового излучателя пользуются понятием цветовая температура.

Цветовая температура (Тц ) -- это температура абсолютно черного тела, при котором цветность его излучения совпадает с цветностью излучения сравниваемого теплового излучателя. Так, цветовая температура дневного света составляет 6500 K, лампы накаливания с вольфрамовой нитью -- 2450 K, дуговой лампы -- 5500 K. Это значит, что абсолютно черное тело, нагретое до таких же температур, испускает такое же излучение, что и перечисленные источники.

Лампы накаливания состоят из следующих основных конструктивных элементов: стеклянной колбы, нити накала, держателя нити накала и металлического цоколя. У современных ламп накаливания тело накала изготовляют из вольфрамовой проволоки, свитой в одинарную или двойную спираль. Вольфрам -- тугоплавкий металл, выдерживающий нагревание до высоких температур, приближающих излучение лампы к белому цвету.

Лампы накаливания, применяющиеся в сканерах, должны отвечать ряду специальных требований, поскольку являются частью точной оптической системы. Поэтому для ламп нормируются положение светового центра накала и его размеры. К лампам предъявляют повышенные требования в плане качества стекла колб, размеров, формы и расположения тела накала, конструкции цоколя. К данному типу ламп относятся также лампы накаливания с йодным циклом. Колбы этих ламп изготовляют из кварцевого стекла. Их преимущества перед обычными лампами накаливания заключаются в значительно большем сроке службы, в меньших габаритных размерах, в высокой яркости свечения и в большой световой отдаче.

Люминесцентные лампы обладают более высокой экономичностью и большим сроком службы по сравнению с лампами накаливания. Люминесцентные лампы со специальным подбором люминофоров излучают свет, близкий к дневному (белому) свету. Люминесцентная лампа представляет собой цилиндрическую стеклянную трубку, на обоих концах которой впаяны ножки с двумя контактными штырьками. Внутри баллона на цоколе укреплены электроды в виде двойных вольфрамовых спиралей, покрытых слоем окиси бария. В баллон лампы вводят несколько миллиграммов ртути. Пары ртути, в которых происходит газовый разряд, имеют небольшое давление -- 0,81,43 Па. Для стабилизации газового разряда в лампу вводят инертные газы (аргон или криптон). Порошкообразные люминофоры наносят на внутреннюю поверхность трубки в виде тонкого равномерного слоя.

Металлогалогенные лампы испускают свет, близкий к дневному, обладают высокой интенсивностью, большой светоотдачей, имеют длительный срок службы.

Ксеноновые лампы относятся к разряду источников света высокой интенсивности. В качестве газовой среды в них используют тяжелый инертный газ ксенон, который дает разряд при больших плотностях тока и высоких давлениях. Излучение разряда ксенона образует непрерывный спектр, приближающийся к спектру солнечного света. Последнее обстоятельство и определило применение ксеноновых ламп в качестве источников света для фоторепродукционных работ и в анализирующих устройствах сканеров.

Лазер как источник света используется только в черно белых сканерах, поскольку он дает монохроматическое световое излучение. В черно белых сканерах наряду с другими источниками света применяются маломощные газовые лазеры: гелий-неоновые и аргоновые.

Ксеноновые газоразрядные лампы. Их отличают чрезвычайно малое время включения, высокая стабильность излучения, небольшие размеры и долгий срок службы. Но они не очень эффективны с точки зрения соотношения количества потребляемой энергии и интенсивности светового потока, имеют неидеальный спектр (что может вызвать нарушение точности цветопередачи) и требуют высокого напряжения (порядка 2 кВ). Люминесцентные лампы с горячим катодом. Эти лампы обладают наибольшей эффективностью, очень ровным спектром (которым к тому же можно управлять в определенных пределах) и малым временем разогрева (порядка 3-5 с). К отрицательным сторонам можно отнести не очень стабильные характеристики, довольно значительные габариты, относительно небольшой срок службы (порядка 1000 часов) и необходимость держать лампу постоянно включенной в процессе работы сканера. Люминесцентные лампы с холодным катодом. Такие лампы имеют очень большой срок службы (от 5 до 10 тыс. часов), низкую рабочую температуру, ровный спектр (следует отметить, что конструкция некоторых моделей этих ламп оптимизирована для повышения интенсивности светового потока, что негативно отражается на спектральных характеристиках). За перечисленные достоинства приходится расплачиваться довольно большим временем прогрева (от 30 с до нескольких минут) и более высоким, чем у ламп с горячим катодом, энергопотреблением. Светодиоды (LED). Они применяются, как правило, в CIS-сканерах. Цветодиоды обладают очень малыми габаритами, небольшим энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Во многих случаях используются трехцветные светодиоды, с большой частотой меняющие цвет излучаемого света. Однако светодиоды имеют довольно низкую (по сравнению с лампами) интенсивность светового потока, что снижает скорость сканирования и увеличивает уровень шума на изображении. Весьма неравномерный и ограниченный спектр излучения неизбежно влечет за собой ухудшение цветопередачи.

3.2 Приёмный элемент

CCD-матрица: традиционная технология, которая используется во всех профессиональных моделях планшетных сканеров. Причем чем больше элементов на линию в приборе с зарядовой связью (Couple Charge Device), тем качественнее сканирование. Качество фокусировки и разрешающая способность оптики легко оцениваются визуально при сканировании специальной тестовой мишени или денежной банкноты.

CIS-сенсор: приемный элемент (Contact Image Sensor) в сканерах примитивного уровня. Его преимущества - это компактность, долговечность, дешевизна. Однако качество сканирования в цвете ниже, чем у CCD.

3.3 Оптическая система

В сканере световой поток от оригинала проецируется на приёмный элемент, который преобразует его в электрический сигнал, оптической системой. Обычно используется один фокусирующий объектив (или линза) с фиксированным фокусным расстоянием, который проецирует полную ширину рабочей области сканирования на полную ширину матрицы ПЗС.

Разрешающая способность таких устройств редко превышает 600 dpi.

Требования к качеству оптики для таких сканеров весьма высоки, особенно сложно обеспечить приемлемое качество проецирования краёв рабочей области для цветных оригиналов. Оценка качества фокусировки и разрешающей способности оптики визуально оценивается при сканировании специальной тестовой мишени.

В других моделях планшетных сканеров встречаются сменные объективы: при работе в обычном режиме оптика работает аналогично однолинзовым механизмам, при переключении на второй, "усиленный" режим используется другой объектив, который проецирует на полную ширину CCD-матрицы только часть ширины рабочего стола сканера. Таким образом, на постоянное число приёмных ячеек ПЗС-матрицы проецируется участок меньшей ширины и соответственно возрастает оптическое разрешение сканера.

Некоторые профессиональные плоскостные сканеры имеют больше двух (до 5) переключаемых объективов.

Известны также сканеры в которых сканирующая головка содержит трансфокатор - объектив с переменным фокусным расстоянием, что также позволяет повысить разрешающую способность на части сканируемой поверхности.

3.4 Разрешение

Разрешение (разрешающая способность) -- величина, характеризующая количество считываемых элементов изображения на единицу длины. Обычно размерность этой величины указывают в точках на дюйм. Различают физическое (аппаратное) разрешение и интерполяционное разрешение сканера.

Физическое разрешение характеризует конструктивные возможности сканера в дискретизации изображения по горизонтали и вертикали. Горизонтальное оптическое разрешение планшетных (плоскостных) сканеров, имеющих фиксированное фокусное расстояние, определяется как отношение количества отдельных светочувствительных элементов в линейке (или линейках) фотоприемника к максимальной ширине рабочей области сканера. Высокое значение оптического разрешения достигается за счет увеличения плотности регистрирующих элементов или одновременного использования нескольких фотоприемников. В последнем случае отдельные части вводимого изображения объединяются автоматически или вручную. Расстояние, на которое с помощью шагового механизма смещается сканирующая головка, определяет разрешающую способность сканера по вертикали. Разрешение вводимого изображения в вертикальном направлении определяет скорость перемещения фотоприемника относительно оригинала (или наоборот). При уменьшении разрешения увеличивается скорость сканирования.

В проекционных сканерах, а также в цифровых фотоаппаратах оптическое разрешение обычно выражается в общем числе точек в снимке, поскольку степень детализации зафиксированного изображения зависит от удаленности объекта сканирования от регистрирующей камеры. Оптическое разрешение барабанных сканеров зависит от характеристик шагового двигателя и апертуры объектива, а также от яркости используемого источника света и максимальной частоты вращения барабана.

Во многих сканерах предусматривается возможность программного повышения разрешения -- интерполяции. Однако это не повышает степени детализации представления изображения, а лишь понижает его зернистость. При интерполяции сканер считывает с оригинала графическую информацию на пределе своего физического разрешения и включает в формируемый образ изображения дополнительные элементы, присваивая им усредненные значения цвета соседних, реально считанных точек. Применение интерполяции в некоторых случаях позволяет добиваться хороших результатов: сглаживаются границы растровых объектов и четче прорабатываются мелкие детали.

3.4 Глубина цвета

Глубина цвета -- это количество битов, которые сканер может назначить при оцифровывании точки. При сканировании считывается аналоговый сигнал, характеризующий значение оптической плотности изображения. Аналоговый сигнал (рис. 2 а) может принимать значения из диапазона допустимых величин. Сигнал, преобразованный в цифровой эквивалент, является дискретным по множеству принимаемых значений (рис. 2 б). Для 8разрядного преобразования (2⁸) таких значений всего 256 (рис. 2 в), для 12разрядного (2¹²) -- 4096, для 16разрядного (2¹⁶) -- 65 536. Во всех случаях преобразование аналогового сигнала в цифровую форму дает ошибку округления, составляющую иногда половину веса младшего разряда, называемую шумами квантования.

Следует отметить, что в некоторых сканерах используются 10битовая (1024 уровня серого), 12битовая (4096 уровней серого) или даже 16битовая шкала градации яркости. Однако программы обработки изображений оперируют только 8разрядными данными. Преимущество этих сканеров заключается в снижении шумов квантования.

Значительная часть современного программного обеспечения, поставляемого в комплекте со сканером, создает файл с 24-разрядным цветом. Однако внутреннее аналого-цифровое преобразование сканера может задавать значения цветов с количеством разрядов 30, 36 и даже больше. Такая реализация принята потому, что 16 миллионов цветов, доступных при 24 разрядах на пиксель (по 8 разрядов на каждый из основных цветов - красный, зеленый и синий), могут распределяться в изображении неравномерно. Чаще всего теряются оттенки в тенях и на самых светлых участках. Нельзя забывать, что для любого полупроводникового прибора характерным является наличие шума - исключением не являются и светочувствительные элементы (ПЗС и КДИ). Определенную погрешность в аналоговый сигнал вносят и цепи аналого-цифрового преобразователя. При очень высокой разрядности, а значит и точности, аналого-цифрового преобразования, достаточно легко «выловить» сигналы, очень похожие на шум. Аппаратные схемы и программные модули могут эту информацию, похожую на шум, просто-напросто, отбросить (отфильтровать). При этом остается достаточно широкий диапазон величин для обработки и сохранения в окончательном 24-разрядном файле. Программными средствами сканеров определяются те 24 бита из, например, 30, которые соответствуют лучшему воспроизведению света и теней. Таким образом, повышение разрядности аналого-цифрового преобразования приводит к «вытягиванию» на выходе сканера глубины цвета до полноценных 24-х бит. К сожалению, по характеристике цветовой глубины нельзя судить о том, действительно ли все эти биты содержат визуально важную информацию. Значительную роль в качестве конечного изображения играют чувствительность сенсоров и качество аналого-цифровой цепи, а также еще и некоторые другие факторы. Однако, в среднем, можно считать, что чем больше разрядность отсканированного изображения, тем выше качество картинки, хотя по многим заверениям человеческий глаз не «рассчитан» на глубину цвета более 24 бит.

4. Барабанные сканеры

В большинстве барабанных сканеров в качестве светочувствительных элементов используются фотоэлектронные умножители - ФЭУ (photomultiplier tube - PMT), которые обеспечивают большую чувствительность, чем линейки ПЗС, применяемые в планшетных или слайд-сканерах, и поэтому охватывают более широкий цветовой диапазон. ФЭУ позволяют различать такие светлые и темные цвета, которые типичные ПЗС-сканеры просто "не видят" или воспринимают их как белые и черные.

Во всех моделях барабанных сканеров (кроме недорогих моделей) используются три ФЭУ для одновременной записи значений красного, зеленого и синего цветов за один проход. В некоторых моделях фирмы ScanVeiw используется только один чувствительный элемент, поэтому сканирование выполняется в три прохода. Для оцифровки отсчетов интенсивности света каждого пикселя применяется не менее 10 бит (в зависимости от модели) для красного, зеленого и синего цветов. Максимальная цветовая глубина - 48 бит, хотя после оптимизации полученных значений с помощью программных алгоритмов результат обычно сохраняется в файле с 24-битным (true-color) цветом для обработки в приложениях на Macintosh и PC.

Основной элемент барабанного сканера - это полый стеклянный цилиндр (барабан) на который крепится сканируемый оригинал. В зависимости от типа устройства, барабан может быть расположен горизонтально, вертикально и наклонно.

Цилиндр вращается с высокой скоростью. Перемещаемый источник света находится внутри барабана. Свет от источника проходит сквозь прозрачный оригинал и улавливается оптической системой. Система зеркал и светофильтров раскладывает свет на красную, синюю и зеленую составляющие, и направляет на трубку фотоэлектронного умножителя (ФЭУ).

Барабанные сканеры, по сравнению с планшетными сканерами, позволяют достичь большего максимального оптического разрешения. Это значит, что они снимают большее количество световых отсчетов (пикселей или цифровых элементов изображения) на дюйм или миллиметр. Например, лучшие планшетные слайд-сканеры имеют разрешение от 4000 до 5600dpi, а для некоторых барабанных сканеров этот параметр достигает значений от 8000 до 12000 dpi.

Очевидно, что работать с барабанными сканерами, получая при этом качественные результаты, гораздо сложнее, чем с другими сканерами. Прежде всего, необходимо смонтировать оригиналы на внутренней или внешней (в зависимости от модели) стороне прозрачного цилиндра, который называется "барабан". Чем больше барабан, тем больше площадь его поверхности, на которую монтируется оригинал, и, соответственно, тем больше максимальная область сканирования. После монтажа оригинала барабан приводится в движение. За один оборот барабана считывается одна линия пикселей. Проходящий через слайд (или отраженный от непрозрачного оригинала) узкий луч света с помощью системы зеркал попадает на ФЭУ, где оцифровывается.

При производстве разнообразной полиграфической продукции требуется печать изображений с различными линиатурами растра и масштабированием. Поэтому сканеры должны обеспечивать получение изображений с широким диапазоном разрешений. Чем выше разрешение (количество пикселей на дюйм), тем меньше должен быть размер пикселей. Следовательно, для получения отсчетов с меньшего участка оригинала должен использоваться более узкий луч света.

Для регулирования ширины луча света в барабанных сканерах он пропускается через апертуры (aperture), которые представляют собой небольшие (до шести микрон) отверстия точно определенного размера. Апертуры располагаются на колесе выбора. В различных моделях используется от 2 до 22 различных размеров апертур.

В идеале для каждого из возможных разрешений необходимо иметь свой размер апертуры. Но на практике современный барабанный сканер для сканирования с заданным разрешением автоматически выбирает апертуру с подходящим размером. Как правило, выбирается апертура с ближайшим к пикселю меньшим размером. Сканер сравнивает величину отсчета с соседними и интерполирует значение цвета для полноразмерного пикселя.

В спецификациях барабанных сканеров часто указывается максимальное увеличение, но каждый производитель определяет его по-своему. Поэтому такие величины сравнивать трудно. В действительности максимально возможное увеличение сканера непосредственно зависит от его максимального разрешения и линиатуры растра, которая будет использоваться при репродуцировании. Поскольку на практике часто возникает необходимость в различных степенях увеличения, приведем простую формулу для расчета требуемого разрешения сканера: просто умножьте линиатуру растра печати на 2, разделите максимальное разрешение сканера на это значение и умножьте на 100, чтобы выразить полученный результат в процентах.

Некоторые производители оценивают типичную скорость сканирования в количествах сканирований в минуту и других нестандартных величинах, но эти цифры трудно поддаются сравнению. Гораздо легче сравнивать максимальную скорость вращения барабана (в оборотах в минуту, об/мин), которая достигается при сканировании с низким разрешением. Но при повышении разрешения скорость вращения уменьшается, поэтому следует обращать внимание и на минимальную скорость вращения барабана.

Кроме скорости сканирования существуют и другие характеристики, которые оказывают воздействие на производительность барабанных сканеров.

При наличии съемного барабана можно монтировать на него оригинал, не прерывая при этом процесс сканирования другого. Если использовать станцию для монтирования, это облегчит выравнивание оригиналов. Вместо применения обычных клейких лент для размещения оригиналов на внешней поверхности барабана, в некоторых изделиях оригиналы помещаются в стандартные (35 мм, 6x7 мм и 4x5 мм) или модифицируемые пластиковые держатели, которые вставляются внутрь барабана. Во время сканирования оригиналы удерживаются на поверхности барабана центробежной силой, поэтому никаких клейких лент не нужно.

Многие сканеры позволяют выполнять динамическое пакетное сканирование, то есть можно смонтировать несколько оригиналов, выполнить предварительное сканирование, настроить с помощью программного обеспечения параметры кадрирования, разрешения, цветовой баланс и другие характеристики для каждого изображения и запустить окончательное сканирование. Более того, существуют сканеры с динамическим пакетным сканированием, которое осуществляется при размещении на барабане различных типов оригиналов: слайдов, негативов и непрозрачных оригиналов.

При работе с барабанными сканерами время загрузки оригиналов соизмеримо со временем сканирования. При сканировании большого количества образцов используют несколько барабанов (по крайней мере два), пока один барабан находится в работе, второй заряжается.

В настоящее время барабанные сканеры используются все реже. Это обусловлено повышением качества сканирования и снижением цены у планшетных и пленочных сканеров.

5. Слайд-сканеры

Слайд-сканеры в отличие от барабанных или планшетных моделей не работают с непрозрачными оригиналами, такими, как иллюстрации на бумаге или фотографии. Большинство слайд-сканеров поставляются с одной или несколькими рамками для пленки, что облегчает установку разных форматов пленки - слайдов разных размеров и типов, а также фрагментов пленок. Пакетное сканирование, обычная операция для барабанных или планшетных устройств, является относительно новой возможностью для недорогих слайд-сканеров. При работе со сканером Crosfield C360 компании Fuji Photo Film можно монтировать для пакетного сканирования до 30 слайдов разных размеров и форматов. Как и барабанные сканеры с функцией пакетного сканирования, C360 позволяет выполнять предварительный просмотр смонтированных слайдов и задавать индивидуальные параметры сканирования для каждого. Даже самые дешевые слайд-сканеры обладают разрешением не ниже 1950 dpi. Для сканирования 35-мм слайда с рамкой изображения 12x24 мм, если в дальнейшем его предполагается увеличить до размеров журнальной страницы или плаката, необходимо повышенное разрешение. Так, модель Coolscan LS-20 с разрешением 2700 dpi компании Nikon может оцифровать 35-мм слайд в изображение, содержащее 2592x3888 пикселей. Такого количества пикселей вполне достаточно для вывода разворота размером 279x432 мм с линиатурой 133 lpi. Никакое разрешение не поможет, если цифровые значения неадекватно отражают цвета оригинальной пленки. Здесь важную роль играют две характеристики сканера. Первая - глубина цвета, т. е. число разрядов, используемых для кодирования цвета каждого оцифрованного пикселя. Хотя программное обеспечение, поставляемое в комплекте со сканером, в большинстве случаев создает файл с 24-разрядным цветом, внутреннее аналого-цифровое преобразование может задавать значения цветов 30, 36 и даже большим числом разрядов. Такая реализация принята потому, что 16 миллионов цветов, доступных при 24 разрядах на пиксель (по 8 разрядов для красного, зеленого и синего каналов), могут распределяться в изображении неравномерно: особенно часто теряются оттенки в тенях и на самых светлых участках. Нельзя забывать, что светочувствительные элементы и цепи аналого-цифрового преобразования вносят определенный шум. Поэтому, собирая более 24 разрядов для каждого пикселя, сканер может отбросить информацию, которая скорее всего содержит шум, и при этом в его распоряжении останется достаточно широкий диапазон величин для обработки и сохранения в окончательном 24-разрядном файле. К сожалению, по характеристике цветовой глубины нельзя судить о том, действительно ли все эти биты содержат визуально важную информацию. Здесь играют роль чувствительность сенсоров и качество аналого-цифровой цепи, а также другие факторы. Для слайд-сканеров также важнейшей характеристикой является общая чувствительность сканера по отношению к пленке - диапазон плотностей, то есть диапазон оттенков в оригинале, которые может различить сканер, от абсолютно прозрачного до полностью непрозрачного. Типичная пленка имеет минимальную плотность около 0,3 (50% прозрачности) и максимальную плотность до 3,3 (99,5% непрозрачности): диапазон составляет около 3,0, хотя диапазон некоторых слайдов достигает значения 3,6. Если слайд имеет максимальную плотность (Dmax) 3,3, а сканер оперирует значениями только до 3,0, то детали цветов плотностью выше 3,0 окажутся черными. В некоторых сканерах выполняется аппаратная обработка изображений, что должно экономить время на редактировании результатов сканирования и улучшать качество ввода данных оригинала. Например, модель Crosfield C360 поставляется в комплекте с процессорной платой стандарта Macintosh NuBus или PCI, которая выполняет массу задач по обработке изображений, - точно такой же перечень функций реализован в барабанных сканерах Crosfield. Эффективность работы сканера существенно зависит от типа используемого интерфейса. Для соединения сканера с компьютером используется либо параллельный порт (LPT), либо шина SCSI, либо сетевой интерфейс. Первый способ прост и не требует никакого добавочного оборудования, но не рассчитан на высокие скорости передачи данных, а потому типичен для ручных моделей для PC, а также барабанных и планшетных устройств невысокого ценового класса. Более универсальные SCSI-сканеры, взаимодействующие с употребительными адаптерами SCSI, можно подключать как к PC, так и к Mac. Они обеспечивают более быструю передачу данных компьютеру, чем LPT-модели. На случай отсутствия в компьютере контроллера SCSI изготовители включают в комплект поставки сканеров простые интерфейсные платы SCSI, как правило, предназначенные для монтажа в разъеме ISA, а не PCI. Если в машине уже имеется SCSI-контроллер типа Adptec 1540 или 2940,пользователь может подсоединить сканер непосредственно к контроллеру жесткого диска - при наличии подходящего ASPI-драйвера. В частности, со сканерами HP и Mustek это возможно. ASPI-стандарт для SCSI-периферии, предложенный Adaptec, позволяет драйверу любого устройства, например дисковода ZIP или сканера, взаимодействовать с любым SCSI-контроллером - от Adaptec до Ultrastor, - имеющим драйвер ASPI. При подключении сканера к встроенной SCSI-плате необходимо позаботиться о правильном согласовании шины - лишь в этом случае подсоединенные к шине SCSI периферийные устройства смогут нормально функционировать. Иными словами, оба конца цепочки устройств SCSI должны быть снабжены согласующими сопротивлениями (терминаторами). Если внешние устройства SCSI отсутствуют, то следует активизировать терминатор на контроллере, обычно служащем последним звеном в цепочке SCSI (ID7), первым звеном которой является жесткий диск (ID 0). Сканер рекомендуется использовать в качестве последнего устройства шины SCSI, поэтому после подсоединения сканера надлежит задействовать его собственный терминатор, предварительно отключив согласующее сопротивление на плате контроллера с помощью BIOS. Терминаторы многих сканеров находятся внутри - лишь некоторые модели, такие как HP ScanJet 4p, снабжены внешними переключателями.

5. Листопротяжные сканеры

В листопротяжном сканере, как и в факсимильном аппарате (комплексе механических, светооптических и электронных устройств для передачи изображений неподвижных плоских объектов (оригиналов) по каналам электросвязи или/и для приема таких изображений с воспроизведением объекта в виде его копии (факсимиле)), страницы документа при считывании пропускаются через специальную щель с помощью направляющих роликов (последние зачастую становятся причиной перекоса изображения при вводе). Таким образом, сканеры этого типа непригодны для ввода данных непосредственно из журналов или книг. Отдельно предлагаются такие полезные аксессуары листопротяжных сканеров, как устройства автоматической подачи документов (ADF). В целом возможности применения листопротяжных сканеров ограниченны, поэтому их доля на массовом рынке постепенно снижается. Тем не менее, на корпоративном рынке документных сканеров (Fujitsu, Kodak и т. д.) листопротяжные устройства стоимостью 1,3-60 тыс. долларов с быстродействием 10-100 с./мин. представлены достаточно широко.

Список используемых источников

1. http://www.microbs.ru/hardware_pc/scan.shtml.

2. http://ch.on.ufanet.ru/skaner.html.

3. http://intel386.narod.ru/doc/scaner.htm.

4. http://mp.fizteh.urfu.ru/Users/Dart/Сканеры.htm.

5. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%F3%F7%ED%EE%E9_%F1%EA%E0%ED%E5%F0.

6. http://dammlab.com/osnovi-pk/peref_ustr/skanery-i-klassifikaciya-skanerov.html.

7. http://www.interfax.by/article/1681.

8. http://www.mirpu.ru/scanners/74-techscan1/168-scan.html.

9. http://www.compuart.ru/article.aspx?id=8899&iid=369.

10. http://skanworld.ru/barabannyj-skaner-kratkie-svedeniya.html.

Размещено на Allbest.ru