8.5 Принцип работы черно-белого сканера

Структурная схема черно-белого сканера показана на рисунке 1.

Рисунок 1 – Структурная схема черно-белого сканера.

Сканируемое изображение освещается белым светом, получаемым либо от флюоресцентной лампы, либо от лампы накаливания, раскаленной добела. Отраженный свет через редуцирующую (уменьшающую) линзу попадает на фоточувствительный полупроводниковый элемент ПЗС (прибор с зарядовой связью). Каждая строка сканирования изображения соответствует определенным значениям напряжения на ПЗС. Эти значения напряжения преобразуются в цифровую форму либо через аналого-цифровой преобразователь АЦП (для полутоновых сканеров), либо через компаратор (для двухуровневых сканеров). Компаратор сравнивает два напряжения (от ПЗС и опорное) и в зависимости от результата сравнения на его выходе формируется сигнал 0 (черный цвет) или 1 (белый). Разрядность АЦП для полутоновых сканеров зависит от количества поддерживаемых уровней серого цвета.

Например, сканер, поддерживающий 64 уровня серого, должен иметь 6-разрядный АЦП.

Каким образом сканируется каждая следующая строка изображения, целиком зависит от типа используемого сканера.

У flatbed-сканеров движется сама сканирующая головка. В sheetfed-сканерах головка остается неподвижной, а движется носитель с изображением - бумага.

Overhead-сканеры используют движение отражающего зеркала.

Цветные сканеры отличаются от черно-белых тем, что количество bpp у них равно обычно 24, то есть по 8 бит на точку для каждого из цветов (RGB). Соответственно число воспринимаемых цветов - 16 777 216. Способ получения изображения у данного типа сканеров бывает как однопроходный так и трехпроходный (один проход на каждый цвет). Разумеется цветные сканеры могут работать и в "сером", и в черно-белом режиме.

Хорошо зарекомендовавшей себя flatbed-моделью является HP ScanJet IIcx, а также Paragon фирмы Mustek. Из цветных handheld-сканеров следует отметить ScanMan Color (Logitech), Color Artist (Mustek), Genius C105 (KYE) и другие.

8.6 Принцип работы цветного сканера

Структурная схема цветного сканера показана на рисунке 2.

Рисунок 2 – Структурная схема цветного сканера.

Сканируемое изображение освещается уже не белым светом, а через вращающийся RGB-светофильтр. Для каждого из основных цветов (красного, зеленого и синего) последовательность операций обработки практически не отличается от последовательности операций при сканировании черно-белого изображения за исключением наличия у цветных сканеров этапа предварительной обработки и гамма-коррекции цветов перед передачей информации в компьютер. Этот этап является общим для всех типов цветных сканеров.

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

Если используется 8-разрядный АЦП, который поддерживает 256 оттенков для одного цвета, то каждой точке изображения ставится в соответствие 24-разрядное слово или один из 16,7 миллиона всевозможных цветов.

Наиболее существенными недостатками данного метода является увеличение времени сканирования в три раза и неточность "выравнивания" пикселов в каждом из трех проходов, результатом чего может быть размывание оттенков и "смазывание" цветов. Сканеры, использующие подобный принцип действия, выпускаются, например, фирмой Microtek.

В целях увеличения быстродействия сканеров японские фирмы Epson и Sharp вместо одного источника света используют три, для каждого цвета отдельно. Это позволяет сканировать изображение всего за один проход и исключает неверное "выравнивание" пикселов. Сложности этого метода заключаются в подборе источников света со стабильными характеристиками.

Несколько иной путь увеличения быстродействия выбрала другая японская фирма Seiko Instruments. В ее цветном flatbed-сканере SpektraPoint элементы ПЗС были заменены фототранзисторами.

На ширине 8,5 дюймов размещено 10200 оптотранзисторов, которые размещены в три колонки по 3400 шт. в каждой. Три цветных фильтра RGB расположены так, что каждая колонка фототранзисторов воспринимает только один основной цвет.

Высокая плотность интегральных фототранзисторов позволяет достигать хорошей разрешающей способности - 400 dpi (3400\8,5) без использования редуцирующей линзы.

Применение такой технологии делает сканер SpektraPoint самым быстрым из всех существующих.

Структурная схема, показанная на рисунке 3, поясняет принцип действия цветного сканера ScanJet IIC фирмы Hawlett-Packard.

Источник белого цвета освещает сканируемое изображение, а отраженный свет через редуцирующую линзу, через систему специальных dichroic-фильтров попадает на трехполосную ПЗС. Dichroic-фильтры разделяют белый свет на три компоненты: красную, зеленую и синюю; принцип работы их основан на явлении дихроизма, заключающегося в различной окраске одноосных кристаллов в проходящем белом свете в зависимости от положения оптической оси. После системы светофильтров разделенные красный, зеленый и синий свет попадают на собственную полосу ПЗС. Дальнейшая обработка сигналов цветности практически не отличается от обычной.

Рисунок 3 – Принцип действия цветного сканера ScanJet IIC фирмы Hawlett-Packard.