145. Сканеры, модемы, их назначение и характеристики

Сканер – устройство для ввода информации с бумаги в компьютер.

Сканер служит для ввода в ЭВМ цветного или черно-белого изображения с бумаги или пленки и т. п. Принцип действия сканера подобен уже описанным выше методам, применя­емым в цифровых камерах. С помощью элементов CCD оригинал построч­но сканируется. Аналого-цифровым преобразователем аналоговый сигнал преобразуется в цифровой вид и далее передается в ПК для последующей обработки.

Спецификации сканеров сильно зависят от областей применения. Для бы­строго сканирования черно-белых документов достаточно ручного сканера, а для работ, связанных с оптическим распознаванием текста, или профессио­нального сканирования графики следует применять качественный стационарный планшет­ный сканер, использовать профессиональное программное обеспечение, например программы обработки изображений Photostyler, PhotoShop и про­граммы оптического распознавания текста (OmniPage, Recognita, CuneiForm, FineReader и др.).

Черно-белые и цветные сканеры

В простейшем случае сканер опознает только два значения — черное и белое. Для чтения штриховых кодов подобного режима вполне достаточно. При со­ответствующей ширине оригинала при помощи ручного сканера с разрешени­ем 300—400 dpi можно добиться вполне приемлемых результатов.

Существует два метода передачи оттенков серого цвета.

Первый метод (halftone) основан на том, что сканируемое изображение растрируется, т.е. каждой точке изображения сопоставляется матрица опреде­ленного размера, состоящая из черных и белых точек, комбинация которых зрительно и образует полутон. Чем больше в матрице черных точек, тем фраг­мент изображения кажется более темным, и наоборот. Подобный метод при­меняется не только при сканировании, но и для представления изображения на экране монитора и при печати на принтере.

Второй метод (gray scale) заключается в том, что в каждой точке изображе­ния происходит измерение уровня серого цвета и полученное значение кодиру­ется числом в определенном диапазоне. Например, сканер может переда­вать 256 градаций серого цвета. Сканеры, применяющие этот метод, работают более эффективно.

Преобразование цветного оригинала в цифровой вид для ввода в ПК основа­но на аддитивном сложении цветов (модель RGB), т. е. любое цветное изо­бражение представляется в виде смешения трех цветов - красного (Red), зе­леного (Green) и синего (Blue).

Технически это реализуется следующим образом.

• При сканировании цветной оригинал освещается не белым светом, а пос­ледовательно красным, зеленым и синим (с помощью специального RGB-фильтра). Сканирование осуществляется последовательно для каждого цвета. После троекратного сканирования производится предварительная обработка введенной информации и передача сканированного изображе­ния в ПК. Поскольку этот метод требует троекратного прохода сканирую­щего элемента, то реализуется только в планшетных сканерах (например, фирмы Microtec).

• В процессе сканирования цветной оригинал освещается белым светом, отраженный свет попадает на CCD-матрицу через систему специальных фильтров, которые разлагают белый свет на три компонента: красный, зеленый и синий. CCD-матрица имеет три линейки фотоэлементов, каж­дая из которых воспринимает только “свой цвет”. Далее происходит пред­варительная обработка информации для ввода в ПК. Подобная техноло­гия реализуется в сканерах таких фирм, как Hewlett-Packard, Richon и др.

При сканировании цветного оригинала следует помнить о том, что качество сканиро­вания пропорционально объему информации, вводимой в ПК. Сканирование с разрешением 800 dpi и 24-битной глубиной цвета (TrueColor) потребует несколько мегабайт свободного места на винчестере.

Ручной сканер

Ручные сканеры — это приборы, которые стоят относительно дешево. Они не занимают много места и удобны для оперативного сканирования изображе­ний из толстых книг и журнальных подшивок.

Основной проблемой при использовании ручного сканера является процесс сканирования оригинала. Вы должны сами перемещать сканер по оригиналу документа, а поэтому для получения хорошего результата необходимы долгие тренировки и твердая рука. Имеются различные способы получения удовле­творительных результатов подобного сканирования.

• Можно воспользоваться подручными (соответственно механически­ми) вспомогательными средствами, чтобы вести сканер по прямой ли­нии, например рейкой или толстой книгой. Кроме того, в продаже имеются специальные планшеты для сканирования ручным сканером.

• Обычно ручные сканеры оснащены LED-индикатором, который сигна­лизирует светом, если вы перемещаете сканер слишком быстро.

В принципе, чем выше выбранное разрешение сканера, тем точнее должен быть процесс сканирования и тем дольше сканер должен перемещаться по оригиналу. Но это также означает, что чем дольше длится сканирование, тем сложнее достичь высокого качества.

Следующий недостаток ручного сканирования заключается в ширине полосы сканирования. Почти все ручные сканеры могут сканировать оригиналы ши­риной 100—105 мм. Для маленьких фотографий или рисунков этого может быть достаточно. Однако уже при сканировании текста, который обычно име­ет формат А4 (с шириной 210 мм), возникают проблемы, связанные с тем, что ручной сканер за один проход может считать только половину документа.

Оригинал, который шире рабочего поля сканера, можно сканировать только за два прохода, а третьим этапом явится объединение результатов подобного ска­нирования в один общий документ на мониторе. Из-за неточностей ручного сканирования возникают искажения, которые при дальнейшей обра­ботке документа не позволяют получить его в неискаженном виде без потери качества.

Обычно ручной сканер работает с разрешением 300—400 dpi. Технически это означает, что при разрешении 400 dpi должно иметься 400 CCD-сенсоров.

Не следует заблуждаться: ручной сканер с огромным разрешением 800 dpi не дает настоящие 800 dpi. При помощи методов, называемых интерполяцией, между фактически сканированными точками вставляются дополнительные точки, цвета или градации серого цвета, которые рассчитываются исходя из значений соседних точек. Например, если в результате сканирования один из пикселов имеет значение уровня серого 36, а соседний с ним 88, то предпола­гается, что значение уровня серого цвета для промежуточного пиксела могло бы быть равным 62. Таким образом, если вставить все оценочные значения пикселов в файл отсканированного изображения, то разрешающая способ­ность сканера как бы удвоится, т.е. вместо “аппаратных” 400 dpi станет равной “программной” 800 dpi.

Имеет ли вообще смысл полученное подобным образом высокое разрешение? Мы позволим себе в этом усомниться, ведь сканированное изображение мож­но обработать и позднее.

Сканирование само по себе является искусством, а, кроме того, определяется еще многими факторами: качеством оригинала, разрешением, количеством градаций серого цвета, количеством цветов и т. д.

Барабанные сканеры

Родоначальником среди сканеров является барабанный сканер. Оригинал, монтируемый на барабане, освещается источником света, а фотосенсоры пере­водят отраженное излучение в цифровые значения. Современные барабанные сканеры применяются только в профессиональной типографской деятельнос­ти, поэтому мы не будем их рассматривать.

Листовые сканеры

Стремление к миниатюризации аппаратных средств в области ПК привело к появлению на рынке листовых сканеров, являющихся “младшими братьями” барабанных сканеров.

Основное отличие листовых сканеров от планшетных и ручных заключается в том, что при сканировании линейка, на которой расположены CCD-элементы, остается неподвижной, а лист протягивается относительно нее с помощью валиков.

Ширина сканируемого оригинала составляет, как правило, ширину листа фор­мата А4, а длина неограниченна и определяется мощностью ПК (CPU, RAM, объем винчестера).

В соответствии с технической реализацией процесса сканирования габарит­ные размеры листовых сканеров невелики: высота и длина составляют 10—15 см, а ширина несколько превышает формат А4.

В некоторых моделях листовых сканеров предусмотрена возможность скани­рования путем перемещения сканера по поверхности вводимого изображения. Подобные сканеры оборудованы колесиками, которые вращаются с помощью электродвигателя и заставляют сканер медленно “ползти” по оригиналу.

Планшетные сканеры

Планшетный сканер вполне приемлем для профессионального сканирования. В нем устранены основные недостатки ручного сканера.

Оригинал располагается в сканере на стеклянном листе, под которым головка чтения с CCD-сенсорами сканирует построчно документ с рав­номерной скоростью.

Обычно сканер может обрабатывать документы форматов до А4 включи­тельно (имеются модели, позволяющие сканировать и оригиналы форма­та A3 и более).

C помощью специальных устройств освещения (слайд-приставки) также можно сканировать диапозитивы и негативы.

Модем (модулятор-демодулятор) служит для передачи информации на большие расстояния, недоступные локальным сетям, с использованием выделенных и коммутируемых телефонных линий. Модулятор поступающую от компьютера двоичную информацию преобразует в аналоговые сигналы с частотной и/или фазовой модуляцией, спектр которых соответствует полосе пропускания обыч­ных голосовых телефонных линий. Демодулятор из этого сигнала извлекает за­кодированную двоичную информацию и передает ее в принимающий компью­тер.

Современные модемы имеют ряд дополнительных возможностей, расширяю­щих сферу их применения. Голосовой модем (voice modem) способен преобразо­вывать звуковой сигнал в цифровой вид, в котором он передается по линии связи. На приемной стороне выполняются обратные преобразования. Аудиосигнал сжимается, например, по методу ADPCМ (Adaptive Differential Pulse Code Mo­dulation – адаптивная дифференциальная импульсно-кодовая модуляция, АДИКМ). С помощью голосового модема могут быть реализованы звуковая почта, автоответчик и другие речевые функции. Звуковое сообщение может передаваться по электронной почте или в диалоге реального времени воспроизводиться голосовым модемом через внутренний динамик, дополнительный телефонный аппарат или через мультимедийные средства компьютера (звуковую карту). Средства об­работки звуковых сигналов позволяют модему автоматически определять номер вызывающего абонента (АОН), распознавать сигналы тонального набора номера.

Модемы во время сеанса связи могут работать в симплексном, дуплексном или полудуплексном режиме. Для повышения эффективной скорости использу­ются различные методы сжатия информации, реализуемые как самими модема­ми, так и коммуникационным ПО.