Типы сканеров

В зависимости от конструкции различают сканеры: черно-белые и цветные (т. е. считывающие соответственно только черно-белые или цветные изображения); контактные сканеры и бесконтактные сканеры (их еще называют книжными), использующие промежуточные средства считывания изображения объектов, например, цифровые фотоаппараты.

К контактным относятся сканеры: ручные (т.е. сканер перемещается по поверхности оригинала рукой), планшетные (настольные, в которых считывание изображения осуществляется путем автоматического перемещения по нему светочувствительной линейки), рулонные (протягивающие сканируемые изображения относительно неподвижной светочувствительной линейки) и барабанные. Помимо общераспространенных сканеров плоских (двухмерных) объектов существуют сканеры трехмерных объектов.

На рубеже 20 и 21 вв. в связи с развитием разнородных автоматизированных средств идентификации личности появились многочисленные конструкции биометрических сканеров, в том числе дактилоскопических и сетчатки глаз, использующихся в системах защиты различных объектов, включая телекоммуникационные сети, а также их вычислительные и информационные ресурсы.

Принципы работы сканеров

Для считывания данных в сканерах используются светочувствительные датчики разных типов типов: ПЗС (приборы с зарядовой связью, CCD — Charge-Coupled Device), CMOS CIS (Contact Image Sensor — «Контактный датчик изображения»), ФЭУ (фотоэлектронные умножители). ПЗС, которые используются в большинстве сканеров, представляют собой электронные устройства, состоящие из множества миниатюрных датчиков, преобразующих интенсивность падающего на них света в электрический заряд.

В профессиональных сканерах (в частности, в барабанных) в качестве светочувствительных приборов используют ФЭУ, которые осуществляют электронное усиление интенсивности отраженного от оригинала света. Непрерывно изменяющиеся значения напряжения, получаемые с помощью ПЗС, CMOS CIS или ФЭУ преобразуются аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) в числа, соответствующие оттенкам цвета или градациям серого. (Качество сканирования зависит от разрядности используемых АЦП.) Затем цифровая информация передается в ПК по используемому сканером интерфейсу.

Основные характеристики сканеров

К основным характеристикам сканеров относятся оптическое разрешение, глубина цвета (разрядность), диапазон оптических плотностей, размер области сканирования, используемый интерфейс.

Разрешение характеризует величину самых мелких деталей изображения, передаваемых при сканировании без искажений. Измеряется обычно в dpi — числе отдельно видимых точек на дюйм изображения (dot per inch). Существует несколько видов разрешения, указываемого производителем сканеров.

Оптическое разрешение определяется плотностью элементов в ПЗС-линейке и равно количеству элементов ПЗС-линейки, деленному на ее ширину. Оно является самым важным параметром сканера, определяющим детальность получаемых с его помощью изображений.

Механическое разрешение определяет точность позиционирования каретки с ПЗС-линейкой при перемещении вдоль изображения. Механическое разрешение обычно в 2 раза больше оптического, что дает повод изготовителю сканера вводить в заблуждение покупателя тем, что сканер имеет «оптическое разрешение 300х600 dpi», хотя без интерполяции на таком сканере можно сканировать только с разрешением 300 dpi.

Интерполяционным называется разрешение, полученное путем 16-кратного программного увеличения изображения. Оно не несет в себе абсолютно никакой дополнительной информации об изображении по сравнению с реальным разрешением, причем в специализированных пакетах операция масштабирования и интерполяции выполняется зачастую качественнее, чем драйвером сканера.

Глубина цвета, или разрядность, характеризует количество бит, применяемых для хранения информации о цвете каждого пиксела. Черно-белые сканеры имеют один разряд, монохромные, как правило, 8 разрядов, а цветные сканеры, как минимум, 24 разряда (по 8 бит на хранение каждой из RGB-компонент цвета пиксела). Более совершенные сканеры могут иметь разрядность 30 или 36 (по 10 или 12 бит на каждый канал). При этом их внутренняя разрядность может быть выше внешней: «лишние» разряды используются для выполнения цветовой коррекции изображения до передачи в компьютер, хотя такая практика в основном характерна для дешевых моделей. Профессиональные и полупрофессиональные сканеры имеют и внешнюю разрядность 30, 36, 42 бит или выше.

Диапазон оптических плотностей — это динамический диапазон сканера, который во многом определяется его разрядностью. Он характеризует возможность сканера правильно передавать изображения с большим или с очень маленьким разбросом яркости (возможность отсканировать «фото черной кошки в темной комнате»). Вычисляется как десятичный логарифм от отношения интенсивности падающего на оригинал света к интенсивности отраженного света, и измеряется в D: 0,0 D соответствует идеально белому цвету, 4,0 D — идеально черному. У сканера этот диапазон зависит от разрядности: у 36-битного сканера он не превышает 3,6 D, у 30-битного — 3,0 D. Сканируемые изображения обычно обладают диапазоном до 2,5 D для фотографий и 3,5 D для слайдов. Дешевые 24-битные планшетные сканеры имеют динамический диапазон 1,8 — 2,3 D, хорошие 36-битные — до 3,1-3,4 D. Производители недорогих сканеров обычно не указывают динамический диапазон своих изделий.

Для бытовых планшетных сканеров наиболее распространены форматы A4 и (существенно реже) A3, для рулонных сканеров — A4, а для ручных сканеров область сканирования составляет обычно полосу шириной 11 см.

Для подключения сканеров могут использоваться различные интерфейсы: собственный интерфейс разработчика сканера (как правило, требует подключения к компьютеру дополнительной платы); параллельный порт (устаревшие модели); PCMCIA; SCSI (является стандартом для подключения высококачественных и высокопроизводительных устройств, обеспечивает межплатформенную совместимость сканера и его малую зависимость от смены операционной системы).

Все современные сканеры обмениваются данными с прикладными программами под Windows 95/98/Me/2000/XP и Windows NT при помощи программного интерфейса TWAIN, однако предоставляемый драйвером набор функций может быть разным, его обязательно следует уточнить при выборе сканера. Среди них наиболее важны: возможность предварительного просмотра изображения с выбором области сканирования и количества цветов; возможность регулировки яркости, контраста, и нелинейной цветовой коррекции (обычно задаваемой в виде кривых); возможность подавления муара при сканировании изображений с печатным растром; возможность простейших преобразований изображения (инверсия, поворот и т. п.); возможность сетевого сканирования; возможность режимов автоматической коррекции контраста и цветопередачи; возможность работы сканера (в сочетании с принтером) в режиме копира; возможности по цветокалибровке как сканера, так и всей системы; возможности по пакетному сканированию; возможности тонкой настройки фильтров и параметров цветокоррекции.

Виды сканеров

В зависимости от способа сканирования объекта и самих объектов сканирования существуют следующие виды:

• Планшетные — наиболее распространённый вид сканеров, поскольку обеспечивает максимальное удобство для пользователя — высокое качество и приемлемую скорость сканирования. Представляет собой планшет, внутри которого под прозрачным стеклом расположен механизм сканирования.
• Ручные — в них отсутствует двигатель, следовательно, объект приходится сканировать пользователю вручную, единственным его плюсом является дешевизна и мобильность, при этом он имеет массу недостатков — низкое разрешение, малую скорость работы, узкая полоса сканирования, возможны перекосы изображения, поскольку пользователю будет трудно перемещать сканер с постоянной скоростью.

Барабанный сканер

• Листопротяжные — лист бумаги вставляется в щель и протягивается по направляющим роликам внутри сканера мимо лампы. Имеет меньшие размеры, по сравнению с планшетным, однако может сканировать только отдельные листы, что ограничивает его применение в основном офисами компаний. Многие модели имеют устройство автоматической подачи, что позволяет быстро сканировать большое количество документов.
• Планетарные сканеры — применяются для сканирования книг или легко повреждающихся документов. При сканировании нет контакта со сканируемым объектом (как в планшетных сканерах). Подробности на английском языке
  • Книжные сканеры - предназначены для сканирования брошюрованных документов. Современные модели профессиональных сканеров позволяют значительно повысить сохранность документов в архивах, благодаря очень деликатному обращению с оригиналами. Современные технологии, используемые при сканировании книг и сшитых документов, позволяют добиваться высоких результатов. Сканирование производится лицевой стороной вверх - таким образом, Ваши действия по сканированию неотличимы от перелистывания страниц при обычном чтении. Это предотвращает их повреждение и позволяет пользователю видеть документ в процессе сканирования. Забудьте о монотонной работе по книжному сканированию, теперь библиотеки, архивы, станции по сканированию смогут вздохнуть свободно - появились системы сканирования книг, которые затрачивают на сканирование одного разворота не более секунды. Это уменьшает время при сканировании книг и позволяет потратить его более эффективно. Благодаря современным книжным сканерам, Вы можете переводить в электронный вид десятки книг и папок с документами за смену, а при подключении внешнего принтера - создавать качественные бумажные копии объемных оригиналов.Теперь где стояло несколько книжных сканеров - можно поставить один без потери производительности. Использование в книжных сканерах моторизированной колыбели и ножной педали для управления позволяет облегчить работу оператора. Программное обеспечение, используемое в книжных сканерах позволяет устранять дефекты, сглаживать искажения, редактировать полученные отсканированные страницы. Книжные сканеры обладают уникальной функцией "устранения перегиба" книги, которая обеспечивает отличное качество отсканированного (или напечатанного) изображения.
  • Книжные сканеры с V-образной колыбелью на основе цифровых фотоаппаратов. Являются подвидом планетарных сканеров, однако имеют ряд отличий, среди которых - V-образная колыбель, позволяющая сканировать книгу не раскрывая ее полностью, в режиме бережного сканирования, поэтому часто используется библиотеками. Прижимное стекло, входящее в состав конструкции, обеспечивает выпрямление страниц книги, и, следовательно, изображения без искажений.

Книжный сканер с V-образной колыбелью на основе цифровых фотаппаратов

• Барабанные сканеры — применяются в полиграфии, имеют большое разрешение (около 10 тысяч точек на дюйм). Оригинал располагается на внутренней или внешней стенке прозрачного цилиндра (барабана).
• Слайд-сканеры — как ясно из названия, служат для сканирования плёночных слайдов, выпускаются как самостоятельные устройства, так и в виде дополнительных модулей к обычным сканерам.
• Сканеры штрих-кода — небольшие, компактные модели для сканирования штрих-кодов товара в магазинах. 

  Характеристики сканеров

  Оптическое разрешение

  Разрешение измеряется в точках на дюйм (англ. dots per inch — dpi). .

  Является основной характеристикой сканера. Сканер снимает изображение не целиком, а по строчкам. По вертикали планшетного сканера движется полоска светочувствительных элементов и снимает по точкам изображение строку за строкой. Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения. Это и называется оптическим разрешением. Оно определяется количеством светочувствительных элементов (фотодатчиков), приходящихся на дюйм горизонтали сканируемого изображения. Обычно его считают по количеству точек на дюйм — dpi (dots per inch). Сегодня считается нормой уровень разрешение не менее 600 dpi. Увеличивать разрешение еще дальше — значит, применять более дорогую оптику, более дорогие светочувствительные элементы, а также многократно затягивать время сканирования. Для обработки слайдов необходимо более высокое разрешение: не менее 1200 dpi.

  Cледует отметить, что разрешение, о котором сказано выше называется оптическим, или физическим, или реальным. Оно описывает количество точек на дюйм, которые сканер в самом деле получает с объекта в процессе работы. Однако создаваемый сканером файл может оказаться и более высокого разрешения. Это разрешение, полученное при помощи математической обработки изображения называется уже интерполированным. Не все сканеры выполняют интерполяцию и, как правило, при сравнении сканеров сравнивают именно оптическое разрешение, так как именно от него более всего зависит качество изображения.

  На сканерах указывается два значения например 600x1200 dpi, горизонтальное — определяется матрицей CCD, вертикальное — определяется количеством шагов двигателя на дюйм. Во внимание следует принимать минимальное значение

  Интерполированное разрешение

  Искусственное разрешение сканера достигается при помощи программного обеспечения. Его практически не применяют, потому что лучшие результаты можно получить, увеличив разрешение с помощью графических программ после сканирования. Используется производителями в рекламных целях.

  Скорость работы

  В отличие от принтеров, скорость работы сканеров указывают редко, поскольку она зависит от множества факторов. Иногда указывают скорость сканирования одной линии в миллисекундах.

  Глубина цвета

  Определяется качеством матрицы CCD и разрядностью АЦП. Измеряется количеством оттенков, которые устройство способно распознать. 24 бита соответствует 16 777 216оттенков. Современные сканеры выпускают с глубиной цвета 24, 30, 36, 48 бит. Несмотря на то, что графические адаптеры пока не могут работать с глубиной цвета больше 24 бит, такая избыточность позволяет сохранить больше оттенков при преобразованиях картинки в графических редакторах.

  
  

  Книжные сканеры

  Книжные сканеры предназначены для сканирования брошюрованных документов. Современные модели профессиональных сканеров позволяют значительно повысить сохранность документов в архивах, благодаря очень деликатному обращению с оригиналами. Современные технологии, используемые при сканировании книг и сшитых документов, позволяют добиваться высоких результатов. Сканирование производится лицевой стороной вверх - таким образом, Ваши действия по сканированию неотличимы от перелистывания страниц при обычном чтении. Это предотвращает их повреждение и позволяет пользователю видеть документ в процессе сканирования. Забудьте о монотонной работе по книжному сканированию, теперь библиотеки, архивы, станции по сканированию смогут вздохнуть свободно - появились системы сканирования книг, которые затрачивают на сканирование одного разворота не более секунды. Это уменьшает время при сканировании книг и позволяет потратить его более эффективно. Благодаря современным книжным сканерам, Вы можете переводить в электронный вид десятки книг и папок с документами за смену, а при подключении внешнего принтера - создавать качественные бумажные копии объемных оригиналов.Теперь где стояло несколько книжных сканеров - можно поставить один без потери производительности. Использование в книжных сканерах моторизированной колыбели и ножной педали для управления позволяет облегчить работу оператора. Программное обеспечение, используемое в книжных сканерах позволяет утранять дефекты, сглаживать искажения, редактировать полученные отсканированные ситраницы. Книжные сканеры обладает уникальной функцией "устранения перегиба" книги, которая обеспечивает отличное качество отсканированного (или напечатанного) изображения. Краткие описания наиболее популярных моделей книжных сканеров, предлагаемых компанией АКТЕК XXI, представлены ниже:
  Книжный сканер	Книжный сканер	Книжный сканер
  Книжный сканер	Книжный сканер	Книжный сканер