Сканери

Сканер (англ. scanner) — пристрій для введення зображення.

Історія

В 1857 році флорентійський абат Джованні Казеллі (Giovanni Caselli) винайшов прилад для передачі зображення на відстань, названа згодом пантелеграф. Передана картинка наносилася на барабан струмопровідним чорнилом і зчитувалася за допомогою голки.

В 1902 році, німецьким фізиком Артуром Корном (Arthur Korn) була запатентована технологія фотоелектричного сканування, що одержала згодом назву телефакс. Передане зображення закріплювалося на прозорому обертовому барабані, промінь світла від лампи, що переміщається уздовж осі барабана, проходив крізь оригінал і через розташовані на осі барабана призму й об'єктив попадав на селеновий фотоприймач. Ця технологія дотепер застосовується в барабанних сканерах.

Надалі, з розвитком напівпровідників, удосконалився фотоприймач, був винайдений планшетний спосіб сканування, але сам принцип оцифровки зображення залишається майже незмінним.

Принцип дії

В основі принципу дії сканерів лежить застосування фотоелементів у вигляді лінійки або матриці світлочутливих датчиків для вимірювання сигналів оригіналу. В основному застосовують два типи датчиків: пристрої з зарядовим зв'язком і фотопомножувачі.

Розглянемо принцип дії планшетних сканерів, як найпоширеніших моделей. Сканований об'єкт кладеться на скло планшета сканованою поверхнею вниз. Під склом розташовується рухома лампа, рух якої регулюється кроковим електродвигуном.

Світло, відбите від об'єкта, через систему дзеркал попадає на лінійку фотоприймачів ПЗЗ-лінійку або лінійку фотодіодів. Значення вихідних напруг лінійки фотоприймачів через комутатор подають на АЦП. Цифрові коди АЦ-перетворення передаються в комп'ютер. За кожен крок двигуна сканується смужка об'єкта, які потім поєднуються програмним забезпеченням у загальне зображення.

Види сканерів

Планшетний сканер

Планшетний сканер. Це найбільш розповсюджений тип сканерів. Спочатку він використовувався для сканування непрозорих оригиналів. Майже всі модулі мають знімну кришку, що дозволяє сканувати "товсті " оригінали ( журнали, книги ). Додатково деякі модулі можуть оснащуватися механізмом подачі окремих аркушів, що зручно при роботі з програмами розпізнавання текстів - OCR ( Optіcal Characters Recognіtіon ). В останній час багато фірм-лідерів у виготовляючі планщетні сканери стали додатково пропонувати 1 слайд-модуль (для сканування прозорих оригіналів). Слайд-модуль має своє, розташоване зверху, джерело світла. Такий слайд-модуль встановлюється планшетний сканер замість простої кришки і перетворює сканер в універсальний (планшетний сканер з установленим слайдом-модулем).

Барабанний сканер

Основна його відмінність полягає в тому, що оригінал закріплюється на прозорому барабані, що обертається з великою швидкістю. Елемент, що зчитує, розташовується максимально близько від оригіналу. Дана конструкція забезпечує найбільшу якість сканування. Звичайно в барабанні сканери встановлюють три фотопідсилювачі, і сканування здійснюється за один прохід. "Молодші " моделі деяких фірм із метою здешевлення використовують замість фотопідсилювача фотодіод як зчитуючий елемент. Барабанні сканери здатні сканувати будь-які типи оригіналів.

На відміну від площинних сканерів зі слайдом-модулем, барабанні можуть сканувати непрозорі і прозорі оригінали одночасно.

Проекційний сканер

Цей тип сканерів застосовується для сканування з високою доздільною здатністю слайдів невеликого формату (як правило, розміром не більш 4 x 5 дюймів ). Існує дві модифікації: з горизонтальним і вертикальним розташуванням оптичної осі считывання. Найбільш популярним у Росії, як, утім, і на Заході, є вертикальний проекційний сканер.

Основні характеристики сканерів

Оптичний і інтерпольований дозвіл Оптичний дозвіл - виміряється в крапках на дюйм (dots per inch, dpi). Характеристика, що показує, чим більше дозвіл, тим більше інформації про оригінал може бути уведене в комп’ютер і піддано подальшій обробці. Часто приводиться така характеристика, як “інтерпольований дозвіл” (інтерполяційний дозвіл). Цінність цього показника сумнівна - це умовний дозвіл, до якого програма сканера “береться дорахувати” відсутні крапки. Цей параметр не має ніякого відношення до механізму сканера й, якщо інтерполяція все-таки потрібна, то робити це краще після сканування за допомогою гарного графічного пакета.

Глибина кольору Глибина кольору - це характеристика, що позначає кількість квітів, що здатне розпізнати сканер. Більшість комп’ютерних додатків, крім професійних графічних пакетів, такі як Photoshop, працюють із 24 бітним поданням кольору (повна кількість квітів -16.77 млн. на крапку). У сканерів ця характеристика, як правило, вище - 30 біт, і, у найбільш якісних із планшетних сканерів, - 36 біт і більше. Звичайно, може виникнути питання - навіщо сканеру розпізнати більше біт, чим він може передати в комп’ютер. Однак, не всі отримані біти рівноцінні. У сканерах із ПЗС датчиками два верхніх біти теоретичної глибини кольори звичайно є “шумовими” і не несуть точної інформації про колір. Найбільш очевидний наслідок “шумових” битов недостатньо безперервні, гладкі переходи між суміжними градаціями яскравості в оцифрованных зображеннях. Відповідно в 36 бітному сканері “шумові” біти можна зрушити досить далеко, і в кінцевому оцифрованном зображенні залишиться більше чистих тонів на канал кольору.

Динамічний діапазон (діапазон щільності) Оптична щільність є характеристика оригіналу, рівна десятковому логарифму відносини світла падаючого на оригінал, до світла відбитому (або минулий - для прозорих оригіналів). Мінімально можливе значення 0.0 D - ідеально білий (прозорий) оригінал. Значення 4.0 D - абсолютно чорний (непрозорий) оригінал. Динамічний діапазон сканера характеризує який діапазон оптичних плотностей оригіналу сканер може розпізнати, не втративши відтінки ні у світлах, ні в тінях оригіналу. Максимальна оптична щільність у сканера - це оптична щільність оригіналу, що сканер ще відрізняє від повної темряви. Всі відтінки оригіналу темніше цієї границі сканер не зможе розрізнити. Дана величина дуже добре відокремлює прості офісні сканери, які можуть втратити деталі, як у темних, так і світлих ділянках слайда й, тим більше, негатива, від більше професійних моделей. Як правило, для більшості планшетних сканерів дана величина лежить у межах від 1.7D (офісні моделі) до 3.4 D (напівпрофесійні моделі). Більшість паперових оригіналів, будь те фотографія або журнальна вирізка, мають оптичну щільність не більше 2.5D. Слайди вимагають для якісного сканування, як правило, динамічний діапазон більше 2.7 D (Звичайно 3.0 - 3.8). І тільки негативи й рентгенівські знімки мають більше високими плотностями (3.3D - 4.0D), і купувати сканер з більшим динамічним діапазоном доцільно, якщо тільки планується робота в основному з ними.

Тип підключення По типі інтерфейсу сканери діляться всього на чотири категорії:

Сканери з паралельним або послідовним інтерфейсом, що підключаються до LPT- або COM-Порту Ці інтерфейси самі повільні й поступово себе зживають. Якщо ваш вибір все-таки впав на подібний сканер, заздалегідь настройтеся на появу проблем, пов’язаних з конфліктом сканера з LPT-Принтером, якщо такий є.

Сканери з інтерфейсом USB Коштують мало-мало дорожче, але працюють значно швидше. Необхідний комп’ютер з USB-Портом. Проблеми з установкою також можуть виникнути, але звичайно вони легко переборні.

Сканери з SCSI-Інтерфейсом Із власної интерфейсной платою для шини ISA або PCI або підключаються до стандартного SCSI-Контролеру. Ці сканери швидше й дорожче представників двох попередніх категорій і ставляться до більше високого класу.

Сканери з ультрасучасним інтерфейсом FireWire(IEEE 1394) Спеціально розробленим для роботи із графікою й відео. Такі моделі представлені на ринку відносно недавно.

Останнім часом виробники пропонують чимало сканерів із двома інтерфейсами (наприклад, LPT і USB). Така універсальність може бути досить корисної при покупці сканера «на виріст». Наприклад, ви підключаєте сканер до старого ПК (без USB) по паралельному інтерфейсі, а після придбання нового комп’ютера USB буде вам дуже до речі