Сканеры

Назначение и области применения сканеров

Сканер (Scanner) – устройство, предназначенное для создания оцифрованного изображения (текста, рисунка, графика, фотографии, слайда и др.) в виде растровой матрицы (файла заданного графического формата) и ввода его в память компьютера.

Сканеры позволяют создавать качественные графические материалы и широко применяются в издательском и рекламном деле, для распространения научных публикаций в виде электронных публикаций и других целей.

Классификация сканеров

Рассмотрим основные классификационные признаки сканеров и особенности отдельных групп и типов сканеров [6].

Способ формирования изображения. Для формирования изображения используется два способа:

  • линейный способ, при котором с помощью светочувствительных датчиков производится выборка всей ширины исходного аналогового изображения (оригинала) и запись его в цифровой форме как полной строки;
  • матричный способ, при котором сразу формируется полное изображение благодаря матричному расположению светочувствительных датчиков. Этот способ находит применение в нетрадиционных сканерах (цифровые фото- и видеокамеры, слайдовые сканеры), которые в дальнейшем не рассматриваются.

Тип светочувствительных датчиков. В современных сканерах в качестве светочувствительных датчиков широко используются:

  • приборы с зарядовой связью, которые представляют собой набор миниатюрных твердотельных электронных компонентов, преобразующих падающий на них свет в заряд. В основе принципа функционирования таких приборов лежит чувствительность полу проводникового p-n-перехода к его освещенности. Скорость изменения заряда, создаваемого на p-n-переходе при освещении, увеличивается с повышением интенсивности светового потока, следовательно, увеличивается и протекающий через него ток;
  • фотоэлектронные умножители, предназначенные для преобразования светового потока в напряжение (ток) и повышения его уровня. Выполняются в виде электронной лампы, содержащей катод, анод и набор динодов. Падающий на катод световой поток выбивает электроны, которые, попадая на пластины динодов, создают вторичную электронную эмиссию, благодаря чему происходит усиление. Кинематический механизм. Этот признак определяет способ перемещения считывающей головки сканера и бумаги относительно друг друга. Выделяют два основных класса сканеров этой группы:
  • ручные сканеры (Hand Held – удерживаемый рукой), с помощью которых сканирование осуществляется вручную последовательным перемещением сканера относительно оригинала. Они имеют простую конструкцию: в небольшом корпусе шириной порядка 10...12 см расположены датчик и источник света. Поступающие в компьютер данные с выхода сканера преобразуются в цифровую форму для последующей программной обработки. В некоторых моделях ручных сканеров предусмотрена операция сшивки (Merge) соседних областей сканирования. Одно из главных достоинств ручного сканера – широкие возможности выбора оригинала. К его недостаткам следует отнести ограниченную ширину области сканирования и искажения отсканированного образа, обусловленные непостоянством скорости перемещения сканера относительно оригинала;
  • настольные сканеры. К этому классу относятся:

■ планшетные сканеры – сканирующая головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя;

барабанные сканеры – оригинал закреплен на прозрачном вращающемся барабане, а расположенный рядом с ним сканирующий датчик через конусообразную апертуру считывает изображение;

роликовые, или листовые, сканеры – механизмом подачи оригинала служат ролики. Для считывания данных используется линейка датчиков. Почти все роликовые сканеры работают в двух режимах: сканирования изображения и его факсимильной (фототелеграфной) передачи, поэтому их иногда называют факс- сканерами. Достоинством роликовых сканеров является компактность и низкая стоимость; недостатками – сложность выравнивания оригиналов и возможность их повреждения, неудобство работы с листами разного размера и др.;

■ проекционные сканеры – оригинал располагается на подставке, находящейся под сканирующей головкой на некотором расстоянии (порядка 30 см), изображением вверх. Конструкция сканера напоминает фотоувеличитель или проекционный аппарат. При сканировании используется естественное освещение. Сканирование осуществляется путем поворота датчика внутри головки вдоль каждой считываемой строки оригинала. К достоинствам проекционных сканеров следует отнести небольшую занимаемую ими площадь, удобство выравнивания оригинала, возможности использования различных их форм (в том числе трехмерных) и комбинирования плоских и трехмерных оригиналов; к недостаткам – зависимость от источника внешнего освещения; ограничения на размер оригинала и трудности при расположении нестандартных оригиналов.

Тон и цвет изображения. Тоновая характеристика оригинала важна для определения методов обработки изображения программными средствами. По тону различают теневые (Shadows), среднего тона (Midtones) и ярко освещенные (Highlight) изображения.

Цветовая характеристика изображения определяет режим сканирования или тип сканера. По цвету выделяют:

  • черно-белые, или штриховые, изображения. К ним относятся контурные рисунки, текст, гравюры, логотипы и другие оригиналы. Для их сканирования используют черно-белые сканеры, которые работают в двухуровневом (Bilevel) режиме, воспринимая черный или белый цвет. В таких сканерах предусматривается настройка порога чувствительности (Threshold), позволяющая расширить диапазон вводимых оригиналов от слишком светлых до чрезмерно затемненных. Работа со штриховой графикой требует точной передачи контуров изображения, поэтому сканирование производится с максимальным разрешением. Отметим, что штриховым может быть не только черно-белое, но и цветное изображение, созданное при помощи какой-либо одной краски;
  • полутоновые изображения, к которым относятся черно-белые фотографии, слайды, рисунки, представляются различными оттенками серого цвета. Для представления полутонового изображения вводится понятие градации шкалы яркости, характеризующее количество оттенков серого цвета точек. Существуют модели сканеров, способные создавать 16, 64 и 256 градаций яркости. Дешевые сканеры не могут воспроизводить истинную шкалу яркости, в них для эмуляции полутоновых изображений применяется:

■ техника формирования полутонов (Halftoning), создающая полутоновое изображение из черных точек разных размеров (полутоновых точек) в зависимости от того, насколько само изображение светлое или темное. В сканерах, работающих с точками фиксированного размера, полутона воспроизводятся с использованием групп точек одинакового размера для каждой полутоновой точки;

■ техника растрирования (Dithering), создающая полутоновое изображение путем группировки нескольких точек вводимого изображения в ячейки размером 2x2 (4 пиксела), 3x3 (9 пикселов), 4x4 (16 пикселов) и т.д. Отношение количества черных точек к белым определяет градацию серого цвета. Для формирования растровой структуры изображения используется прямоугольная форма ячейки, что объясняет название этой технологии. Растрирование применяется в устройствах, способных генерировать маленькие точки с высокой точностью.

В полутоновых сканерах целесообразно иметь регулятор числа уровней серого цвета. Это связано с тем, что не всегда требуется производить сканирование с максимально возможной глубиной передачи оттенков. Регулировка числа уровней серого цвета позволит уменьшить количество бит для цифрового представления пиксела, что сохранит дисковое пространство и сократит время печати такого изображения;

цветные изображения. К ним относятся цветные слайды, фотографии и рисунки, состоящие из множества оттенков различной тональности. При сканировании цветного изображения оригинал освещается через RGB-светофильтр. Различия в модификациях цветных сканеров определяются:

■ количеством проходов при считывании информации. Например, сканеры серии ScanJet используют один проход, сканеры фирмы Microtek – три;

■ количеством используемых источников света: в моделях фирм Epson и Sharp вместо одного используются три источника (для каждого цвета отдельно).

Прозрачность оригинала. По степени прозрачности оригиналы можно условно разделить на две большие группы:

  • отражающие, или непрозрачные, оригиналы – всевозможные фотографии, рисунки, страницы книг и журналов, буклеты и т.п. Изображения с подобных оригиналов считываются в отраженном свете;
  • прозрачные оригиналы (цветные и черно-белые слайды и негативы), пропускающие световой поток. Для работы с прозрачными оригиналами требуется либо специализированный сканер, либо такая модель традиционного сканера, одной из опций которого является дополнительная возможность обработки прозрачных оригиналов. Специализированные сканеры для обработки слайдов и диапозитивов характеризуются высоким оптическим разрешением и способностью увеличивать небольшие оригиналы до размеров, например, страницы журнала или плаката.
 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >