av Илья Никулин 7 år siden
504
Mer som dette
По данному критерию все существующие сканеры можно подразделить на черно-белые и цветные. Черно-белые сканеры в свою очередь могут подразделяться на штриховые и полутоновые (“серые”). Однако, как мы увидим в дальнейшем, полутона изображения могут также эмулироваться. Итак, первые модели черно-белых сканеров могли работать только в двухуровневом (bilevel) режиме, воспринимая или черный, или белый цвет. Таким образом, сканироваться могли либо штриховые рисунки (например, чертежи), либо двух тоновые изображения. Хотя эти сканеры и не могли работать с действительными оттенками серого цвета, выход для сканирования полутоновых изображений такими сканерами был найден. Псевдополутоновой режим, или режим растрирования (dithering), сканера имитирует оттенки серого цвета, группируя, несколько точек вводимого изображения в так называемые gray-scale-пиксели. Такие пиксели могут иметь размеры 2х2 (4 точки), 3х3 (9 точек) или 4х4 (16 точек) и т.д. Отношение количества черных точек к белым и выделяет уровень серого цвета. Например, gray-scale-пиксель размером 4х4 позволяет воспроизводить 17 уровней серого цвета (включая и полностью белый цвет). Не следует, правда, забывать, что разрешающая способность сканера при использовании gray-scale-пикселя снижается (в последнем случае в 4 раза).
Полутоновые сканеры используют максимальную разрешающую способность, как правило, только в двухуровневом режиме. Обычно они поддерживают 16, 64 или 256 оттенков серого цвета для 4-, 6- и 8-разрядного кода, который ставится при этом в соответствие каждой точке изображения. Разрешающая способность сканера измеряется в количестве различаемых точек на дюйм изображения — dpi(dot per inch). Если в первых моделях сканеров разрешающая способность была 200—300dpi то в современных моделях это, как правило, 400, а то и 800 dpi. Некоторые сканеры обеспечивают аппаратное разрешение 600х1200 dpi. В ряде случаев разрешение сканера может устанавливаться программным путем в процессе работы из ряда значений: 75, 1 150, 200, 300 и 400 dpi.
Надо сказать, что благодаря операции интерполяции, выполняемой, как правило, программно, современные сканеры могут иметь разрешение 800 и даже 1600dpi. В результате интерполяции на получаемом при сканировании изображении сглаживаются кривые линии и исчезают неровности диагональных линий. Напомним, что интерполяция позволяет отыскивать значения промежуточных величин по уже известным значениям. Например, в результате сканирования один из пикселов имеет значение уровня серого цвета 48, а соседний с ним — 76. Использование простейшей линейной интерполяции позволяет сделать предположение о том, что значение уровня серого цвета для промежуточного пикселя могло бы быть равно 62. Если вставить все оценочные значения пикселов в файл отсканированного изображения, то разрешающая способность сканера как бы удвоится, то есть вместо обычных 400dpi станет равной 800dpi.
В настоящее время существует несколько технологий для получения цветных сканируемых изображений. Один из наиболее общих принципов работы цветного сканера заключается в следующем. Сканируемое изображение освещается уже не белым цветом, а через вращающийся RGB-светофильтр. Для каждого из основных цветов (красного, зеленого и синего) последовательность операций практически не отличается от последовательности действий при сканировании черно-белого изображения. Исключение составляет, пожалуй, только этап предварительной обработки и гамма-коррекции цветов, перед тем как информация передается в компьютер. Понятно, что этот этап является общим для всех цветных сканеров.
Блок-схема цветного сканера с вращающимся RGB-фильтром
В результате трех проходов сканирования получается файл, содержащий образ изображения в трех основных цветах — RGB (образ композитного сигнала). Если используется восьмиразрядный АЦП, который поддерживает 256 оттенков для одного цвета, то каждой точке изображения ставится в соответствие один из 16,7 миллиона возможных цветов (24 разряда). Сканеры, использующие подобный принцип действия, выпускаются, например, фирмой Microtek. Наиболее существенным недостатком описанного выше метода является увеличение времени сканирования в три раза. Проблему может представлять также “выравнивание” пикселов при каждом из трех проходов, так как в противном случае возможно размывание оттенков и “смазывание” цветов.
По мере роста популярности и доступности сканеров, рынок все больше поворачивается в сторону цвета. Одна из основных причин заключается в феноменальном распространении высококачественных дешевых цветных струйных принтеров для бытовых и деловых применений. Пользователи теперь получили возможность печатать изображения почти фотографического качества, и они хотели бы, чтобы такие изображения были их собственными произведениями. Вторая причина состоит в том, что современные компьютеры обладают достаточной мощностью для цветного сканирования. Необходимое для обработки цветных изображений сочетание жесткого диска большой емкости, быстродействующего процессора и 24-бит представления цвета теперь приблизилось к характеристикам компьютеров начального уровня.
InfoTrends отмечает, что большинству пользователей нужны главным образом черно-белые (монохромные) сканеры для факсимильной передачи, оптического распознавания символов (OCR), эпизодического копирования и хранения документов. Действительно, более половины операций сканирования выполняются сегодня в черно-белом варианте. Но даже пользователи, предполагающие, что 95% работ у них будут черно-белыми, считают цвет полезным и готовы дополнительно заплатить за возможность цветного сканирования. В результате черно-белые сканеры ожидает то же, что и монохромные струйные принтеры и монохромные мониторы, - забвенье. Сегодня почти все современные планшетные сканеры - цветные, и даже персональные постраничные сканеры развиваются в том же направлении.
Сканируемое изображение освещается белым светом, получаемым, как правило, от флуоресцентной лампы. Отраженный свет через редуцирующую (уменьшающую) линзу попадает на фоточувствительный полупроводниковый элемент, называемый прибором с зарядовой связью ПЗС (Change- Coupled Device, CCD), в основу которого положена чувствительность проводимости p/n-перехода обыкновенного полупроводникового диода к степени его освещенности. На p/n-переходе создается заряд, который рассасывается со скоростью, зависящей от освещенности. Чем выше скорость рассасывания, тем больший ток проходит через диод.
Блок-схема черно-белого сканера
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 значения (напряжение или ток) от ПЗС и опорное (рис. 1), причем 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. Напом¬ним, что у планшетных сканеров движется сканирующая голов¬ка, а в рулонных сканерах она остается неподвижной, потому что движется носитель с изображением — бумага.
Идеальное решение для сканирования черно-белых графических документов большого формата. Сканер TruScan Select II быстро сканирует чертежи и любые документы для их хранения в электронном архиве, либо используется для цифрового копирования. Соответствие стандарту "plug-and-play" обеспечивает простоту установки. Надежность гарантируется многолетней репутацией фирмы. Именно поэтому многие профессионалы в области сканирования и новички делают выбор в пользу этой модели. Но самое замечательное то, что TruScan Select II можно модифицировать. Если вам это потребуется, купленный сегодня сканер завтра будет работать быстрее и с большим разрешением.
В России модели с реднего класса (настольные офисные сканеры документов) в силу своей универсальности являются наиболее часто используемым типом сканерного оборудования. Настольные сканеры называют и страничными, и. планшетными, и даже авто сканерами. Такие сканеры позволяют вводить изображения размерами 8,5 на 11 или 8,5 на 14 дюймов. Они выпускаются со SCSI или скоростными видео- интерфейсами, обычно допускают сканирование с планшета или с использованием интегрированного устройства автоподачи документов. Существуют три разновидности настольных сканеров: планшетные (flatbed), рулонные (shett-fed) и проекционные(overhead).
Третья разновидность настольных сканеров — проекционные сканеры, которые напоминают своеобразный проекционный аппарат (или фотоувеличитель). Вводимый документ кладется на поверхность сканирования изображением вверх, блок сканирования находится при этом также сверху. Перемещается только сканирующее устройство. Основной особенностью данных сканеров является возможность сканирования проекций трехмерных изображений. Упоминаемый выше комбинированный сканер обеспечивает работу в двух режимах: протягивания листов (сканирование оригиналов форматом от визитной карточки до21,6 см) и самодвижущегося сканера. Для реализации последнего режима сканера необходимо снять нижнюю крышку. При этом валики, которые обычно протягивают бумагу, служат для передвижения сканера по сканируемой поверхности. Хотя понятно, что ширина вводимого сканером изображения в обоих режимах не изменяется (чуть больше формата А4), однако в самодвижущемся режиме можно сканировать изображение с листа бумаги, превышающего этот формат, или вводить информацию со страниц книги.
Рулонные сканеры представляют собой монохромные устройства, предназначенные главным образом для ввода документов в машину, их факсимильной передачи и оптического распознавания символов OCR (Optical Character Recognition) Работа рулонных сканеров происходит следующим образом: отдельные листы документов протягиваются через такое устройство, при этом и осуществляется их сканирование. Таким образом, в данном случае сканирующая головка остается на месте, уже относительно нее перемещается бумага. Понятно, что в этом случае сканирование страниц книг и журналов просто невозможно. Для удобства работы рулонные сканеры обычно оснащаются устройствами для автоматической подачи страниц.
Планшетные сканеры, особенно предназначенные для чего-то кроме подарка или использования в качестве игрушки, при внешней простоте являются весьма интересными и довольно сложными опто-электронно-механическими устройствами. Однако конструкция их устоялась, производство хорошо налажено и технологически не является чем-то запредельным, так что обычно планшетные сканеры в ценовом диапазоне до 10000 долларов (включая такие известные имена, как AGFA, Linotype-Hell и UMAX) производятся на Тайване.
Основным отличием планшетных сканеров является то, что сканирующая головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя. Понятно, что рассмотренная конструкция изделия позволяет сканировать не только отдельные листы, но и страницы журнала или книги.
Оптическое разрешение настольных сканеров регулируется в диапазоне 100-800 dpi. Скорости сканирования достигают 64 страниц в минуту. На планшетных настольных сканерах можно сканировать неразброшюрованные документы, книжные страницы, документы нестандартного размера или полиграфического исполнения. Универсальный характер устройств подчеркивается в последнее время выпуском моделей, позволяющих наряду со скоростным вводом документов полноценно (до 16.7 млн. цветов) сканировать в цвете. Несмотря на то, что паспортная производительность отдельных моделей настольных сканеров не уступает и даже, иной раз, превосходит соответствующие показатели специализированных производственных сканеров, во избежание частых замен изнашивающихся элементов устройства (главным образом, ламп, роликов и прокладок), настольные модели не следует использовать в режимах полносменного или круглосуточного сканирования. При условии непревышения рекомендованных дневных нагрузок (приблизительно 5 часов сканирования в день) среднее время между отказами для старших моделей настольных скоростных сканеров составляет около трех лет (при этом в зависимости от модели после сканирования каждых 100-200 тысяч страниц потребуется замена расходуемых элементов - consumables).
В снову работы ручных сканеров положен процесс регистрации отраженных лучей светодиодов от поверхности сканируемого документа.Для того чтобы ввести в компьтер какой-либо документ при помощи этого устройства, надо без резких движений провести сканирующей головкой по соответствующему изображению. Таким образом, проблема перемещения считывающей головки относительно бумаги целиком ложится на пользователя. Равномерность перемещения сканера существенно сказывается на качестве вводимого в компьютер изображения. В ряде моделей для подтверждения нормального ввода имеется специальный индикатор. Ширина вводимого изображения для ручных сканеров не превышает обычно 4 дюймов (10 см). В некоторых моделях ручных сканеров для повышения разрешающей способности уменьшают ширину вводимого изображения. Современные ручные сканеры могут обеспечивать автоматическую "склейку" вводимого изображения, то есть формируют целое изображение из отдельно вводимых его частей. Благодаря этому, при помощи ручного сканера невозможно ввести изображения даже формата А4 за один проход.
К основным достоинствам такого типа сканеров относятся:
Низкая стоимость. Поскольку в ручных сканерах в качестве позиционирующего модуля выступает пользователь, отпадает необходимость в этом дорогом элементе; Портативность. С появлением ручных сканеров, подключаемых к параллельному порту, их можно использовать как с настольными, так и с портативными компьютерами;
Сканирование книг без их повреждения. С помощью ручного сканера можно отсканировать книгу, не сгибая и не разрывая ее. Это особенно важно при сканировании стринных книг или древних манускриптов.
Первые модели ручных сканеров подключались к компьютеру с помощью интерфейсной карты, которой необходимо было выделять отдельное прерывание, канал прямого доступа к памяти и адрес ввода-вывода. В настоящее время практически все устройства этого класса подключаются к параллельному порту, освобождая таким образом необходимые ресурсы.
Ручные фото-сканеры (image-сканеры) являются разновидностью CCD-сканеров. Отличие состоит в том, что фото-сканеры оснащены такой же CCD-матрицей, какой оснащаются видеокамеры и цифровые фотоаппараты. Фото-сканер считывает полностью весь образ кода, поэтому сканер не нужно ориентировать специальным образом относительно штрихового кода. Это упрощает работу оператора. Однако стоимость фото-сканеров значительно превышает стоимость линейных CCD-сканеров и некоторых моделей лазерных сканеров.
Ручные лазерные сканеры, предназначенные для POS- приложений, имеют рабочую зону до 20-110 см, а сканеры для специальных приложений поддерживают сканирование на расстояниях до 10 м. Лазерные сканеры просты и удобны, интуитивно понятны в использовании. Узкая полоса лазерного излучения хорошо видна, что помогает легко позиционировать устройство. Такие сканеры эффективно работают как в POS-приложениях, так и в системах управления товарными потоками и складами. Развитие и удешевление лазерных технологий в последние годы привели к тому, что ручные лазерные сканеры сравнялись по ценам с CCD-сканерами. К тому же на некоторые модели дается пятилетняя гарантия на сканер и пожизненная на сканирующий элемент. Это ставит точку в дискуссии о том, какой тип сканеров надежнее.
Собственные (совсем нестандартные) интерфейсы, сканер поставляется со своей уникальной картой и работает только с ней. Эта карта может не заработать в компьютере после Upgrade или выйти из строя.
Этот интерфейс применим в сканерах низкого уровня. При использовании портов, соответствующих стандарту IEEE 1284 (порты ЕСР и ЕРР), скорость передачи данных увеличивается. Поскольку во всех компьютерах есть параллельный порт, то сканеры с этим интерфейсом наиболее универсальны.
Сканеры с параллельным подключением обладают рядом существенных недостатков. Во-первых, не всегда удается обеспечить нормальную работу сканера и принтера или другого устройства (Zip, LS-120 или CD-ROM), подключенных одновременно к параллельному порту. Во-вторых, скорость передачи данных ограничена скоростью параллельного порта. Даже если в компьютере установлены новые порты ЕСР или ЕРР, они не достигнут такой скорости передачи данных, как при использовании интерфейса SCSI или USB. Это тип подключения сканера можно рекомендовать только в том случае, если по каким-то npичинам другие интерфейсы использовать невозможно.
В последнее время довольно большой популярностью стала пользоваться шина USB особенно после включения ее поддержки в операционную систему Windows 9x. Этот тип подключения наиболее подходит неподготовленному пользователю — нужно лишь подключить кабель, а система установит самостоятельно все необходимое программное обеспечение.
Если Вы собираетесь использовать сканер не с поставляемой в комплекте картой, учтите, что лёгкая совместимость получается только с контроллерами Adaptec, причём не UltraSCSI модификациями. Все остальные варианты могут принести проблемы (я вполне понимаю, что значит ASPI -compliant, но уж поверьте - в данном случае лучше "жить с ISA", чем с не-Adaptec для PCI.) Поставляемые в комплекте со SCSI-моделями интерфейсные карты "не-Adaptec" не обещают подключение других SCSI-устройств, хотя бы потому, что не снабжены драйверами (но для некоторых драйвера можно найти самостоятельно). Однако такие карты напрямую понимаются драйвером сканера и обеспечивают максимально простой и удобный процесс первоначального подключения сканера и перехода на новые версии операционных систем. Некоторые из этих карт не требуют выделения фиксированного прерывания. Adaptec позволит подключить что угодно, но требует прерывания и некоторой возни с установкой. Размер буфера данных в планшетных моделях варьируется от 64кБ до 3МБ.
($2000-5000) Сканеры этой категории - рабочий инструмент издателя. Такой сканер должен отличаться безупречно четким изображением, насыщенными, правдивыми цветами и хорошей проработкой в критических областях. Большинство моделей этого класса могут выполнять цветоделение непосредственно в процессе сканирования, с учетом особенностей набора красок печатной машины и способа печати. В качестве примера можно привести такие модели как ArtixScan 1100, ArtixScan2020, ArtixScan2500, ArtixScan6000XY
($1000) Сканеры, ориентированные на инженерные задачи, гда работа ведется, как правило, с крупноформатными изображениями. От сканера не требуется исключительно точная цветопередача, на первом плане - четкость линий, умение отсечь помехи, правильное распознавание обозначений ЕСКД и корректная работа с инженерными пакетами.
($800) Сканеры, основная задача которых - обеспечить быстрый и качественный ввод больших объемов текстовой информации для представления в электронном виде. Сканеры этого класса достаточно дороги и ориентированы на банковские, налоговые, государственные структуры, почтовые и транспортные ведомства, а также на другие предприятия с большим документооборотом. Их функциональное оснащение позволяет с высокой скоростью вести обработку больших объемов документов без участия оператора.
($50-150) Сканеры для дома и небольшого офиса. Основная задача таких сканеров - быстрый ввод текста и сканирование несложной графики с приемлемым качеством. Примером таких сканеров является Phantom 336CX, Phantom 636, Scanmaker 3700, Scanmaker 3700.
($400-2500) Область работы художников и дизайнеров. К оцифрованному изображению предъявляются достаточно жесткие требования по качеству и достоверности цветопередачи. Интеллект программных средств должен быть также достаточно развит, чтобы обеспечить необходимые корректировки уже в процессе сканирования. Примером таких сканеров является Scanmaker X12USL, Scanmaker 8700
($100-500) Бизнес-класс. Эти сканеры, помимо распознавания текста, должны как минимум уметь качественно и быстро оцифровать фотографии образцов продукции или, к примеру, фотоснимки с банкета, посвященного выставке либо дню фирмы. Тексты распознаются ими качественней, нежели моделями SOHO, особенно это касается мелкого или плохо различимого шрифта. Почти все модели допускают установку слайд-приставки и устройства автоматической подачи документов.
