Сканери. Класифікація та принцип роботи.

Сканером называется устройство, которое позволяет вводить в компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий или другой графической информации. Сканеры можно классифицировать по следующим критериям: 1. По степени прозрачности вводимого оригинала изображения:  • непрозрачные оригиналы (фотографии, рисунки, страницы книг и журналов), при этом изображение снимается в отраженном свете; • прозрачные оригиналы (слайды, негативы, пленки), при этом обрабатывается свет, прошедший через оригинал. 2. По кинематическому механизму сканера:  • ручные сканеры - проблема ровного и равномерного перемещения сканирующей головки по соответствующему изображению (от чего зависит качество сканированного изображения) возлагается на пользователя; • планшетные сканеры - сканирующая головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя; • рулонные сканеры - отдельные листы документов протягиваются через устройство так, что сканирующая головка остается на месте (неприменимы для сканирования книг и журналов); • проекционные сканеры - вводимый документ кладется на поверхность сканирования изображением вверх, при этом блок сканирования также находится сверху, а перемещается только сканирующее устройство (возможно сканирование проекций трехмерных предметов). 3. По типу вводимого изображения:  • черно-белые (штриховые или полутоновые); • цветные. 4. Сам.популярные на сег. день: • Планшетные • Роликовые • Барабанные 5. По типу сканирования такие устройства классифицируются следующим образом: • Барабанные сканеры относятся к классу high-end. Сканируемый объект (чаще всего фотопленка) сначала вымачивается в специальном растворе, а затем помещается на барабан, который вращается перед перемещающимся в одном направлении фотоэлектронным умножителем. Эти устройства гораздо более чувствительны, чем ПЗС-матрицы, поэтому и разрешающая способность у них значительно выше - от 4000 до 11000 spi. Глубина цвета - 48 бит/пиксель. Такие сканеры имеют сравнительно крупные габариты. • Планшетные сканеры - преобладающий на данный момент тип сканеров. Под стеклом одного из стандартных размеров (чаще всего A4; реже A3) находится сканирующая головка, последовательно проходящая всю площадь под стеклом в процессе сканирования. Для сканирования фотопленки в крышку может быть встроена лампа подсветки (что и показано на рис. 2.1). Типичные разрешения - 600-3200 spi. Глубина цвета - до 48 бит/пиксель. • Протяжные сканеры предназначены для сканирования листов бумаги заданной ширины. Сканирущая головка перемещается только в одном направлении, а протяжной механизм обеспечивает последовательное смещение бумаги относительно сканирующей головки вдоль другого измерения. Такие устройства компактней планшетных сканеров и позволяют сканировать более протяженные в одном измерении материалы.  • Ручные сканеры. Сканирующая головка перемещается над сканируемой поверхностью при помощи руки человека. Соответственно, для данного типа сканеров требуется более сложное программное обеспечение, которое обеспечивало бы правильное совмещение отдельных фрагментов (так как траектория перемещения руки не идеальна). К этому типу относятся самые компактные сканеры в форме авторучки. В связи со сравнительной трудоемкостью и сложностью обработки результатов в последнее время интерес к ним незначителен. • Слайд-сканеры похожи на планшетные, но предназначены специально для сканирования фотопленки. Важным отличием от первых является отсутствие стекла между сенсором и пленкой. Это важно, так как стекло является дополнительной промежуточной средой, преломляющей световые лучи и, соответственно, вносящей определенные искажения, заметные при сканировании с высоким разрешением. В черно-белом сканере изображение освещается белым светом, получаемым, как правило, от флуоресцентной лампы. Отраженный свет через редуцирующую линзу попадает на фоточувствительный элемент (ПЗС-линейка или ПЗС-матрица). Каждая строка сканирования изображения соответствует определенным значениям напряжения на ПЗС. Эти значения напряжения преобразуются в цифровую форму через АЦП (для полутоновых сканеров) или через компаратор (для двухуровневых "штриховых" сканеров). Для сканирования цветных изображений существует несколько технологий. Например, в сканерах фирмы Microtek сканируемое изображение поочередно освещается красным, зеленым и синим цветом, так что страница сканируется за три прохода. Похожий подход используется в сканерах Epson и Sharp, однако там смена цвета происходит для каждой строки, что позволяет избежать проблем с "выравниванием" пикселей при разных проходах. В сканерах HewlettPackard и Ricoh сканируемое изображение освещается источником белого света, а отраженный свет через редуцирующую линзу попадает на трехполосную ПЗС-линейку через систему специальных фильтров, разделяющих свет на три компоненты: красный, синий, зеленый. Для связи с компьютером сканеры, как правило, используют один из универсальных периферийных интерфейсов: SCSI, IEEE 1284 или USB. Планшетные сканеры Самый распространенный тип сканеров – это планшетные модели. Работают они почти так же, как фотокопировальные устройства – помещенное на сканирующую поверхность изображение считывается массивом ПЗС-элементов, приводимым в движение пошаговым мотором. С каждым шагом сканирующая головка генерирует один ряд пикселов. Некоторые планшетные модели снабжаются адаптерами для диапозитивов, но результаты они дают неодинаковые. Сканеры среднего класса неплохо работают с диапозитивами формата 120 и более, но для качественной оцифровки 35-мм слайдов их разрешающая способность может оказаться недостаточно высокой. Устаревшие модели рассчитаны на более узкий динамический диапазон отражающих изображений, поэтому при сканировании диапозитивов детали в тенях у них всегда ограничены. Планшетные сканеры среднего класса нового поколения, такие как серия AgfaDuoScan, UmaxPowerLook 1100 и HeidelbergLinoscan 1450, имеют динамический диапазон в пределах 3.4 и достаточную разрешающую способность для обработки любых изображений, кроме 35-мм слайдов. На таких устройствах мы получали удивительно хорошие результаты в режиме сканирования 2000 dpi, предполагающем интерполяцию в одном измерении, хотя прежде мы говорили о нежелательности интерполированного разрешения. С диапозитивами среднего и большого формата планшетные устройства обеспечивают качество сканирования близкое к тому, что можно получить на барабанных моделях. Достоинства: - высокое качество сканирования - автоматический режим сканирования - работа с толстыми документами - ввод цветных изображений Недостатки: - габариты В основе сканера лежит линейка приборов с зарядовой связью (ПЗС). ПЗС – полупроводниковый элемент, в котором содержится заряд, эквивалентный кванту света (освещенности) принятому ПЗС. Суть работы сканера: оригинал освещается лампой дневного света с равномерной (одинаковой) интенсивностью свечения по ширине. Освещение производится указательной полосой. Отраженный свет попадает на оптическую систему, которая преломляет лучи и отправляет их на светофильтр. Назначение светофильтра – разделение белого света на 3 базовых: красный, зелены, синий со своей интенсивностью. От каждого светофильтра полоски цветов попадают (подаются) на линейки ПЗС, которые вырабатывают заряды, эквивалентные интенсивности света. Заряды обрабатываются с помощью АЦП, где получаются коды для каждой точки и каждого цвета. Барабанные сканеры Барабанные сканеры – это рабочие лошадки индустрии допечатной подготовки. Оригинальное изображение крепится к прозрачному цилиндру (барабану), который, быстро вращаясь, перемещает изображение под сенсором. Сенсоры барабанных сканеров обычно представляют собой фотоэлектронные умножители (ФЭУ). Барабанные сканеры высшего класса имеют цветовые вычислительные устройства, которые на ходу преобразуют результаты сканирования из RGB в CMYK, а также выполняют нерезкое маскирование (см. лекцию 9, "Настройка резкости"). Эти сканеры – превосходные инструменты для производства в больших объемах CMYK-изображений, ориентированных строго на конкретные условия печати. Для создания RGB-изображений с целью вывода на устройства записи на пленку они не очень-то приспособлены, а для мультимедиа просто нерентабельны. Барабанные сканеры высшего класса обычно обслуживают три человека. Один крепит изображения к барабану – это весьма замысловатая процедура с использованием клейкой ленты, масла, геля или специального порошка. Второй устанавливает барабан с изображениями на автономную станцию, где определяются параметры сканирования каждого изображения. Третий управляет самим сканером, сканируя барабан, загруженный вторым человеком, а просканированный перед этим барабан возвращает первому. Настольные барабанные сканеры менее дороги, чем стационарные, но далеко недешевы – стоят они не менее 20 тыс. долл. Преобразования из RGB в CMYK они не выполняют, предоставляя эту работу компьютеру и имеют обычно не съемные, а фиксированные барабаны, поэтому производительность их ниже по сравнению со стационарными моделями. Если вы хотите иметь тени без шумов и готовы смириться с неудобством установки изображений на барабан и медленной скоростью сканирования, настольный барабанный сканер достоин вашего внимания. По своей конструкции барабанные сканеры рассчитаны на работу с диапозитивами. В принципе можно сканировать и отражающие изображения, но результаты часто вызывают разочарование. На них невозможно сканировать книги, картины и другие оригиналы, которые нельзя обернуть вокруг барабана.