Обзор современных сканеров

2.3 Классификация по типу вводимого изображения

По данному критерию все существующие сканеры можно подразделить на черно-белые и цветные. Черно-белые сканеры в свою очередь могут подразделяться на штриховые и полутоновые («серые»). Однако, полутона изображения могут также эмулироваться. Итак, первые модели черно-белых сканеров могли работать только в двухуровневом (bilevel) режиме, воспринимая или черный, или белый цвет. Таким образом, сканироваться могли либо штриховые рисунки (например, чертежи), либо двух тоновые изображения. Хотя эти сканеры и не могли работать с действительными оттенками серого цвета, выход для сканирования полутоновых изображений такими сканерами был найден. Псевдополутоновой режим, или режим растрирования (dithering), сканера имитирует оттенки серого цвета, группируя, несколько точек вводимого изображения в так называемые gray-scale-пиксели. Такие пиксели могут иметь размеры 2х2 (4 точки), 3х3 (9 точек) или 4х4 (16 точек) и т.д. Отношение количества черных точек к белым и выделяет уровень серого цвета. Например, gray-scale-пиксель размером 4х4 позволяет воспроизводить 17 уровней серого цвета (включая и полностью белый цвет). Не следует, правда, забывать, что разрешающая способность сканера при использовании gray-scale-пикселя снижается (в последнем случае в 4 раза). Полутоновые сканеры используют максимальную разрешающую способность, как правило, только в двухуровневом режиме. Обычно они поддерживают 16, 64 или 256 оттенков серого цвета для 4-, 6- и 8-разрядного кода, который ставится при этом в соответствие каждой точке изображения. Если в первых моделях сканеров разрешающая способность была 200--300dpi то в современных моделях это, как правило, 400, а то и 800 dpi. Некоторые сканеры обеспечивают аппаратное разрешение 600х1200 dpi.

2.3.1 Черно-белые сканеры

Принцип работы черно-белого сканера. Сканируемое изображение освещается белым светом, получаемым, как правило, от флуоресцентной лампы. Отраженный свет через редуцирующую (уменьшающую) линзу попадает на фоточувствительный полупроводниковый элемент, называемый прибором с зарядовой связью ПЗС (CCD), в основу которого положена чувствительность проводимости p/n-перехода обыкновенного полупроводникового диода к степени его освещенности. На p/n-переходе создается заряд, который рассасывается со скоростью, зависящей от освещенности. Чем выше скорость рассасывания, тем больший ток проходит через диод.

Идеальное решение для сканирования черно-белых графических документов большого формата. Сканер быстро сканирует чертежи и любые документы для их хранения в электронном архиве, либо используется для цифрового копирования. Соответствие стандарту «plug-and-play» обеспечивает простоту установки.

2.3.2 Цветные сканеры

По мере роста популярности и доступности сканеров, рынок все больше поворачивается в сторону цвета. Одна из основных причин заключается в феноменальном распространении высококачественных дешевых цветных струйных принтеров для бытовых и деловых применений. Пользователи теперь получили возможность печатать изображения почти фотографического качества, и они хотели бы, чтобы такие изображения были их собственными произведениями. Вторая причина состоит в том, что современные компьютеры обладают достаточной мощностью для цветного сканирования.

Необходимое для обработки цветных изображений сочетание жесткого диска большой емкости, быстродействующего процессора и 24-бит представления цвета теперь приблизилось к характеристикам компьютеров начального уровня.

Ш Сканеры с вращающимся RGB - фильтром.

В результате трех проходов сканирования получается файл, содержащий образ изображения в трех основных цветах -- RGB (образ композитного сигнала).

Наиболее существенным недостатком описанного выше метода является увеличение времени сканирования в три раза. Проблему может представлять также «выравнивание» пикселов при каждом из трех проходов, так как в противном случае возможно размывание оттенков и «смазывание» цветов.

Ш Сканеры с фильтрами, разделяющими белый свет.

В сканерах известных японских фирм Epson и Sharp вместо одного источника света используется три, для каждого цвета отдельно. Это позволяет сканировать изображение всего за один проход и исключает неверное «выравнивание» пикселов. Сложности этого метода заключаются обычно в подборе источников света со стабильными характеристиками.

Принцип действия цветного сканера ScanJet Iic фирмы Hewlett Packard несколько иной.

Источник белого света освещает сканируемое изображение, а отраженный свет через редуцирующую линзу попадает на трех полосную ПЗС через систему специальных фильтров, которые и разделяют белый свет на три компонента: красный, зеленый и синий.

2.4 Классификация по типу используемого интерфейса

Важность этой характеристики для пользователей определяется двумя мотивами: желательно, чтобы сканирование происходило без замедления («торможения»). Кроме того, неприятно, когда в системе возникают какие-либо конфликты.

Ш USB USB - универсальный разъем, допускающий «горячее» подключение устройств, без отключения и перезагрузки системы.-подключение -- наиболее удобное, достаточно быстрое и практически бесконфликтное. В общем, сегодня -- это самый популярный интерфейс, разъемы которого есть в любом современном компьютере.

Ш LPT LPT - (Line Printer) - разъем для подключения устройств, не допускающий «горячее» подключение. считается наиболее неудачным типом подключения -- устаревшим, медленным и ненадежным. Вообще-то, LPT-порт обычно используется для подключения принтеров, но и они потихоньку перебираются на USB. А если еще не перебрались, то принтер и сканер приходится подключать к одному порту. Это главный недостаток сканеров с LPT-подключением, поскольку иногда принтер и сканер начинают конфликтовать -- особенно, если их используют одновременно. Данная ситуация не смертельна: можно попробовать разнести устройства по разным портам (например, принтер перевести на USB) или использовать разветвитель LPT. Но если есть возможность, лучше сразу купить сканер с USB. А тип LPT можно порекомендовать для подключения к устаревшим компьютерам.

Ш При повышенных требованиях к скорости ввода можно обратить внимание на SCSI SCSI - (Small Computer System Interface) - высокоскоростной интерфейс, требующий наличия в компьютере специального контроллера. --скоростные интерфейсы, которые не намного сложнее в использовании, чем тот же USB. Но в этом случае для подключения сканера придется установить на компьютер дополнительную карту-адаптер.

Что касается скорости ввода, то она является узким местом только при обработке больших цветных изображений с высоким разрешением -- когда в результате сканирования образуется файл в несколько десятков мегабайт. А в повседневной работе сканирование листа А4 в градациях серого цвета с разрешением 200 dpi не потребует большого объема данных. Что на LPT-, что на SCSI-сканере сканирование пройдет быстро и разница будет незаметна.

сканер интерфейс считывание

3. Критерии, предъявляемые к современному сканеру

Основные критерии оценки следующие: виды оригиналов, их предполагаемое качество, требуемое качество сканирования, а также ожидаемое количество сканирований в день.

Первый критерий: виды оригиналов. Оригиналы бывают всего трех принципиально разных видов: отражающие (reflective; например, любая офисная документация, фотографии, чертежи, карты), прозрачные (transparent; к ним относятся фото- и кинопленки, слайды, микрофильмы, микрофиши и т.п.), и объемные (любые предметы, где подлежащая оцифровке информация содержится не только на прилегающей к стеклу планшета стороне.

Второй критерий: качество оригиналов. Немаловажный фактор, ведь качество сканера в целом определяется способностью данного инструмента точно воспроизводить оригинал.

Третий критерий: требуемое качество сканирования. Однозначно интерпретируемой шкалы нет и быть не может: все зависит от желаемых результатов общего процесса, одной из стадий которого является оцифровка. Как правило, есть смысл ориентироваться на конечное устройство вывода, точнее, на его возможности.

Четвертый критерий: предполагаемая нагрузка на инструмент. Оценивается приближенно, как интенсивно будет использоваться сканер; в некоторых случаях достаточно знать число сканирований в день с точностью до порядка: десятки, сотни. Помимо требований по надежности аппарата, из этой величины легко получить и требования по быстродействию. Что может оказаться не последним аргументом при выборе между, допустим, высококачественным, но «медленным» слайд-сканером высокого уровня и не менее высококачественным, но куда более «шустрым» профессиональным планшетным сканером.

Вышеназванные «критерии» всего лишь увязывают набор известных задач со свойствами некоторого множества моделей сканеров. Выбирать из этого множества наугад (или по названию фирмы-производителя, что в общем случае то же самое), безусловно, можно. Но нерационально. Перед выбором сканера желательно принять во внимание и учесть следующие моменты:

1. Область сканирования на просвет и на отражение (непрозрачные оригиналы), а также область сканирования с максимальным неинтерполированным разрешением (для многолинзовых инструментов). Склеивать многомегабайтный образ из шестнадцати частей - не самое творческое занятие;

2. наличие специальных возможностей и аппаратных усовершенствований (особые технологии «очистки» изображения, усовершенствованные способы монтажа оригиналов, и т.п.);

3. допустимые температурный режим и влажность (если температура воздуха в рабочем помещении плюс сорок пять по Цельсию, то сканер окажется ни на что не способен);

4. поддерживаемый сканером интерфейс (SCSI, USB, LPT, либо их комбинация);

5. наличие в комплекте поставки драйвера для работы под используемой на рабочем месте сканировщика операционной системой;

6. наличие в Вашем городе официального представительства и/или сервисного центра фирмы-производителя приглянувшегося аппарата (любой сканер, естественно, рассчитывает работать вечно, но все же предусмотрительность пока никому не вредила);

7. доступность в Интернет русскоязычного сайта фирмы-производителя (там обычно обнаруживается немало полезной информации), а также возможность бесплатного получения новых версий драйвера.

8. стоимость аппарата. Возможно, придется учитывать также различные экономические параметры приобретаемого средства производства.

По-прежнему не прослеживается четких закономерностей, не видно формул, в которые можно было бы подставить исходные данные и получить ответ - название сканера.

Если сгруппировать представленные на сегодняшнем рынке сканеры по уровню выполняемых задач, можно выделить пять основных классов. В младший класс войдут аппараты класса SOHO (или просто «офисные»). От них нельзя ожидать высокого качества оцифровки, особенно когда речь идет о прозрачных оригиналах, но в определенных условиях и «офисный» сканер может оказаться небесполезен.

Существуют и слайд-сканеры, относящиеся к рассматриваемому классу. Эти устройства предназначены для сканирования слайдов с последующей распечаткой на струйном принтере, или для размещения на Web-странице, то есть для тех работ, где может потребоваться высокое разрешение, но не требуется качественная цветопередача и высокий динамический диапазон. Наиболее популярные на российском рынке модели производит компания Minolta (более дешевые слайд-сканеры), а также Nikon и Polaroid (более дорогие и качественные инструменты).

Необходимо также упомянуть два особенно любопытных устройства: сверхдешевый слайд-сканер Pacific Image Elektroniks, (заметно дешевле обычного планшетника, снабженного слайд-модулем) и обеспечивающий при этом вполне приличное качество. Второе устройство - это слайд-сканер компании Konika, позволяющий сканировать со скоростью примерно один кадр в секунду, что гораздо быстрее, чем на любом планшетном сканере.

Следующий класс - это сканеры, к которым уже вполне применимо понятие «профессиональный» или «обеспечивающий качественную оцифровку». То есть такой инструмент, который сможет качественно отсканировать фотографию или полиграфический отпечаток, с приличным качеством оцифровать слайд для каталога или буклета. И так триста-четыреста раз - каждый день.

Наиболее яркие представители этого класса: Agfa DuoScan T2000, Agfa DuoScan T2500; Heidelberg LinoScan 1400, Heidelberg LinoScan 1800; Umax Mirage II, Umax PowerLook 3000.

Для решения описанных задач иногда с успехом применяют и слайд-сканеры высокого класса. Нередко с ними работают фотохудожники, которым требуется оцифровать свой архив или профессиональные дизайнеры, производящие уникальные работы, одним словом, люди, не ставящие сканирование на поток, но предъявляющие самые высокие требования к качеству.

Наиболее популярны в этом классе сканеры Imacon, например, Imacon Flex Tight.

В общем, слайд-сканеры высшего класса предназначены для очень специфических задач и не являются популярными устройствами, так как в своей ценовой категории они пересекаются с профессиональными CCD-инструментами, имеющими более широкое применение, и ненамного уступающими в качеству.

Общая задача действительно серьезных - оцифровать максимальное количество слайдов с максимальным качеством. Работают эти сканеры там, где прибыль, которую получит компания, оказывается прямо пропорциональной количеству отсканированного материала. Однако очевидно, что сканер, работающий лучше и быстрее всех стоит достаточно дорого. Поэтому перед большинством покупателей всегда будет стоять выбор - приобрести сканер побыстрее или покачественнее.

Что же такое действительно серьезный аппарат, который «покачественнее»? Это планшетный сканер формата А3, c двух- или трехлинзовой оптической системой, построенный на высококачественной CCD-матрице. По качеству сканирования эти устройства могут несколько уступать рассмотренным выше профессиональным слайд-сканерам, однако заметно опережают их по скорости. Из наиболее характерных представителей этого класса следует назвать Heidelberg Circon, Heidelberg Linoscan 4200, Agfa T5000.

Чтобы получить действительно серьезный инструмент, работающий «побыстрее», требуется обеспечить сканирование с высоким разрешением на всем планшете. Разработчики приняли решение отказаться от многолинзовой проецирующей системы, заменив проецирование определенной зоны планшета на вход считывающего устройства (оптико-электронного преобразователя) двумерным позиционированием самого этого устройства. Такой принцип получил название XY-технологии: каретка Каретка - элемент конструкции, перемещающий на себе считывающее устройство. планшетного сканера движется не только «по вертикали», вдоль длинной стороны планшета, но и «по горизонтали». Разместив на стекле несколько слайдов, можно увидеть XY-технологию в действии: каретка, перемещаясь от оригинала к оригиналу, сканирует заданные оператором области с высоким разрешением, вне зависимости от положения области на планшете. Введение двумерного позиционирования позволило не только значительно ускорить сам процесс оцифровки, но и получить возможность размещать одновременно большее количество оригиналов.

Сканеры, реализующие XY-технологию наиболее популярны сканеры Scitex серий Eversmart, Eversmart Pro.

Однако и эти устройства не лишены недостатков. Первый обусловлен относительно небольшим количеством элементов считывающей CCD-матрицы, используемой в конструкции оптико-электронного преобразователя. Такое количество элементов было бы вполне достаточным при наличии мощной многолинзовой проецирующей системы, однако XY-технология по определению подразумевает ее отсутствие. В результате подобный сканер позволяет проводить качественную оцифровку не более чем 35-миллиметровых слайдов.

Второй недостаток непосредственно следует из первого, точнее, является результатом попытки его устранения. Разработчики, пытаясь алгоритмическими средствами компенсировать аппаратный недостаток, наделили XY-сканер способностью оценивать перед сканированием размеры оригиналов. Поэтому желающих отсканировать крупноформатный слайд ждет неприятный сюрприз из области машинного интеллекта: слайд будет отсканирован кусочками. Одинаковыми такими кусочками, каждый размером 24х35 мм. Затем полученная «нарезка» будет автоматически смонтирована в единое изображение. А это значит, что равномерность цветопередачи по всей площади крупноформатного слайда никто гарантировать не сможет.

При заметном увеличении быстродействия сканеры XY-технологии потеряли универсальность. Вскоре после внедрения технологии XY появляется ряд сканеров с новой технологией - XYZoom. Учтены недостатки, проработаны варианты - и вот к двумерному позиционированию добавлены… да, теперь это уже кажется очевидным. Добавлены программно-аппаратные средства управляемого проецирования. В инструментах, реализующих XYZoom-технологию, каретка сохранила возможность перемещения по двум координатам, но находящаяся на ней оптическая система теперь способна изменять фокусное расстояние, проецируя на вход преобразователя большую или меньшую площадь планшета. Таким образом, проблема сканирования крупноформатных слайдов решена.

По качеству оцифровки XYZoom-аппараты практически идентичны барабанным сканерам высшего класса. С целью компенсации эффекта понижения разрешения при сканировании большого слайда в конструкции этих сканеров используются CCD-матрицы с большим количеством элементов, нежели в сканерах, реализующих XY-технологию. Наиболее характерные представители рассматриваемой группы - Screen Cezanne и Agfa XY-15. Несколько слов и о барабанных сканерах. Век этих инструментов проходит, теперь они применяются все реже. При наличии на рынке соизмеримых по цене планшетных аппаратов, обеспечивающих, с одной стороны, аналогичное качество оцифровки, и не требующих, с другой стороны, от оператора специальных навыков по обслуживанию процесса, барабанные сканеры постепенно «отошли в тень». Однако по сей день за ними сохраняется ряд областей, где задачи оцифровки имеют определенную специфику (некоторые из этих задач будут рассмотрены ниже), и в этих областях старый добрый «барабанник» по-прежнему вне конкуренции. Пример модели, которая до сих пор пользуется некоторым спросом - Heidelberg Tango.

Проводя сравнение барабанных сканеров с высококлассными CCD-аппаратами, нельзя не отметить бесспорное преимущество первых сразу по нескольким позициям. Основные их преимущества заключаются в отсутствии шумов CCD-матрицы (что особенно актуально в жаркую погоду), максимальном динамическом диапазоне (вспомним, что чувствительность фотоумножителя барабанного сканера в несколько раз превосходит чувствительность CCD-матрицы), а также лучшей цветопередаче и возможности аппаратного цветоделения в CMYK. Кроме того, возможность монтировать оригиналы на запасной барабан во время сканирования на основном, позволяет иногда опередить планшетный сканер по среднему времени оцифровки. Барабанный сканер постепенно сдает позиции на рынке полиграфического оборудования по нескольким причинам. Во-первых, это высокая цена. Согласитесь, желая приобрести некое оборудование для быстрой и качественной оцифровки изображений, Вы не будете долго выбирать: либо приобрести барабанный сканер (1 шт.) либо высококлассные CCD-аппараты (2 шт.), особенно если последние мало уступают в качестве. Во-вторых, это необходимость осваивать особый способ монтажа оригиналов: при помощи скотча и геля. И, в-третьих, конструктивные особенности. Для размещения любого, самого что ни на есть дорогого и сверхвысококачественного планшетника требуется всего лишь достаточного размера ровная горизонтальная поверхность - стола или пола, в зависимости от конструкции. Такой инструмент никак нельзя устанавливать на первом приглянувшемся столе.

Заключение

С помощью одного и того же сканера можно получать от совершенно непригодных изображений до отличных результатов. Если хочется получать по настоящему качественные изображения, придется смириться с тем, что сканирование - очень сложный процесс. Основная часть работы находится в последующей обработке изображений в программном пакете. Остается дать ряд советов по сканированию:

· Используя подложку для печатных материалов буквы или изображения, которые находится на обратной стороне сканируемого листа видные на просвет, попадают на отсканированные изображения? Чтобы избежать этого достаточно положить сверху на оригинал, который сканируете, черный лист. Именно поэтому в некоторых сканерах крышка черная, а не белая.

· Используйте большее разрешение сканирования Moire Moire (Муар) - нежелательный, паразитный рисунок, возникающий в изображении содержащем регулярную структуру. Когда Вы сканируете печатные оригиналы, Вы можете столкнуться с проблемой появления «муара». Есть один метод, который эффективно срабатывает в борьбе с этим неприятным явлением. Сканируйте с большим разрешением (лучше всего использовать максимальное разрешение сканера). После цветокоррекции и других манипуляций с изображением, делайте ресэмплинг (уменьшение размеров изображения средствами графического редактора) до необходимого Вам размера. Этот прием работает с большинством изображений в газетах и журналах. При уменьшении размеров, четкость, как правило, увеличивается.

· Черный должен быть черным, и белый должен быть белым, тогда и все остальное будет выглядеть отлично. Если получаемое Вами изображение выглядит выцветшим или наоборот чересчур контрастным, необходим ряд мер для исправления этой ситуации. Каждый цветной пиксел изображения является комбинацией трех цветов: красный, зеленый, синий. Яркость каждого из цветов может иметь значение от 0 (этот цвет отсутствует в пикселе) до 255 (присутствие этого цвета 100 %). Так как каждый пиксел является комбинацией трех цветов, то Вы имеете 256х256х256=16 млн 777 тысяч 216 возможных оттенков. Соответственно вариации каждого цвета требуют 8 бит для своего представления в 256 возможных уровнях или 24 бита для получения 16 млн цветов. Иногда, особенно при сканировании печатных материалов, отсканированное изображение использует не все 256 уровней. И черный не будет черным, а белый белым. Основные пакеты по обработке изображений (Photoshop, Picture Publisher и другие) включают «автоматические» функции для цветокоррекции. В 90% случаев автоматическая функция делает правильное решение и правильно корректирует изображение.

· Используйте гамма-коррекцию вместо регулировки яркости и контрастности. Если изображение выглядит слишком ярким или слишком темным, следует применять настройки гаммы (gamma). На основе полученных выше знаниях о 256 уровнях интенсивности цвета, рассмотрим как воздействуют на каждый пиксел изображения такие инструменты как brightness и gamma. Если увеличить яркость, используя brightness, на 15 единиц, значение интенсивности каждой составляющей цвета для каждого пиксела изображения будет также увеличено на 15.

Сканеры получили такое же широкое распространение, как принтеры, хотя эти устройства могут значительно расширить возможности любого компьютера и помочь не только в учебе или на работе, но и в творчестве. Многие сканеры недавно «появились», а многие уже скоро будут забыты. Например, большинству пользователей нужны главным образом черно-белые (монохромные) сканеры для факсимильной передачи, оптического распознавания символов (OCR), эпизодического копирования и хранения документов. Действительно, более половины операций сканирования выполняются сегодня в черно-белом варианте. Но даже пользователи, предполагающие, что 95% работ у них будут черно-белыми, считают цвет полезным и готовы дополнительно заплатить за возможность цветного сканирования. В результате черно-белые сканеры ожидает то же, что и монохромные струйные принтеры и монохромные мониторы, - забвенье. Сегодня почти все современные планшетные сканеры - цветные, и даже персональные постраничные сканеры развиваются в том же направлении.

Список используемой литературы и Интернет-ресурсов

1. Аляев Ю.А., Кушев В.О., Раевский В.Н. Архитектура вычислительной техники. Учебно-методическое пособие. Пермь: издательство ПРИПИТ, 2004г.

2. Леонтьев В. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2007. М.: ОЛМА Медиа Групп, 2007г.

Размещено на Allbest.ru