Ответы на вопросы к экзамену / 20 Сканер

20.Сканер.

Исторически 1-ым способом растрового ввода, получившим широкое распространение, является сканеры, т.е. устройства осуществляющие построчный ввод, при котором линейка светочувствительных элементов механически перемещаются вдоль документа или документ вдоль линейки.

1)Роликовые

Достоинства: более простая конструктивная система размещения считывающей головки.

Недостатки: отсутствии возможности сканирования негибких док-тов.

2)Планшетный более универсален и позволяет сканировать негибкие и даже объёмные документы, однако считывающая головка является подвижным устройством и требует повышенной точности механизма протяжки.

Для всех типов сканеров документ должен дополнит-но подсвечиваться относит-но яркими лампами. Причём в планшетных сканерах подсветка д.б. подвижной (считываемая головка и подсветка представляет собой единый узел).

В условиях освещённости, соответствующих бытовым, потребовалось бы слишком длительное время накопления заряда на фотосчитывателях, поэтому исключить подсветку нельзя.

Основная характеристика сканера: динамический диапазон, т.е. отношение сигнала, соответствующего ярким точкам документа к сигналу, соответствующему тёмным точкам.

Как правило, динамический диапазон измеряют по логарифмической шкале в децибелах. (20 lg ).

Как правило, бытовые устройства имеют динамический диапазон, соответствующий 10-12-битному преобразованию на каждый сигнал RGB, т.е. они позволяют передавать около нескольких тысяч градаций тона. Этого было бы достаточно, т.к. растровые файлы обычно имеют 8-ми битную глубины по каналу, но потребовало бы калибровки под каждый отдельный документ.

Поскольку бумажный документ оладает разной отражательной способностью, то рабочая точка системы («осветитель - сенсор») смещается для разных документов, и реальный запас динамического диапазона невелик.

Существует разновидность сканеров, предназначенных для сканирования не в отражённом свете, а проходящем, т.н. слайд-сканеры, предназначенные для сканирования фото- или киноплёнок.

Как правило, слайд-сканры относятся к категории проф-ых устройств и обеспечивают высокие технические хар-ки: разрешение порядка 5 тыс.точек/дюйм (5 тыс dpi) и динамический диапазон (dots per inch) 6 бит/канал.

В качестве светочувствительных датчиков применяют ПЗС (приборы с зарядовой связью CCD(charge conpled divice)).

Цикл работы ПЗС.

1)Ячейка электрически заряжается до определённого значения.

2)Под воздействием света происходит разряд, причём чем сильнее свет, тем сильнее разряжается ячейка.

3)Измерение остаточного заряда.

Для ПЗС может наступить ситуация насыщения, в которой заряд снижается до 0 ещё до окончания времени экспозиции света.

В момент насыщения заряд становится точно нулевым, поэтому измерение остаточного заряда даст рзультат освещённости такой же, как если бы свет действовал с момента и снимал заряд .

Но фактически был снят заряд больше, чем . Для сохранения инф-ии о светлых участках нужно не допускать насыщения и иметь ненулевой остаточный заряд . В то же время само значение должно значительно превышать уровень флукциации свободного дрейфа заряда, иначе потеряется инф-я о самых тёмных участках.

Очевидно, что наиболее «трудными» для ПЗС является контрастные сюжеты.

В профессиональных моделях барабанных сканеров используются фотодатчики, основанные на другом физическом принципе – фотоумножителе.

Используя многокаскадные умножители, можно улавливать свет, соответствующий некольким фотонам, при этом за счёт электронной лавины в оконечных каскадах протекает значительный ток, который легко и точно м.б. измерен.Т.о. фотоумножитель обеспечивает очень высокий диапазон и высокое качество преобразование теней.

Поскольку фотоумножители являются крупногабаритными, то в использующих их сканерах развёртка д.б. двумерной, это реализутся с помощью зеркал.

Основные характеристики всех сканеров:

1)Разрешающая способность, которая бывает оптической и механической.

В некоторых случаях используется интерполированное разрешение, значительно превышающее кол-во датчиков на единицу длины, при этом промежуточные отсчёты (яркости) получают, как правило, линейные интерполяции.

Практически все сканеры выдают выходной сигнал в модли RGB. Однако в полиграфии для несамосветящихся документов применяется цветовая модель СМУК.

2)Тип интерфейса((обычно USB) в в проф-х моделях SCSI).

Сканер генерирует очень много растровых данных в единицу времени, поэтому важна пропускная способность интерфейса. От этого напрямую зависит время сканирования при фиксированном разрешении.