Основні характеристики сканерів

Сканер

Периферійне обладнання

Розвиток технології

Ведуться роботи зі зменшення міждзеркального простору й площі стовпчика, що кріпить дзеркало до підложки (чорна крапка посередині елемента зображення):

- шляхом розбивки матриці на окремі блоки й розширення шини даних збільшується частота перемикання дзеркал;

- ведуться роботи зі збільшення кількості дзеркал і зменшенню розміру матриці;

- постійно підвищується потужність і контрастність світлового потоку. У цей час уже існують трьохматричні проектори потужністю понад 10000 ANSI Lm і контрастністю більше 1000:1.

Сканер призначений для зчитування з паперу, плівки або інших твердих носіїв «аналогових» текстів або зображень і перетворення їх у цифровий формат для подальшої обробки у ПК.

Види сканерів. Сьогодні сканери випускаються в чотирьох конструктивах - ручному, листопротяжному, планшетному і барабанному. Ручні сканери – обробляють смуги документа шириною близько 10 см і становлять інтерес, насамперед для власників мобільних ПК. У листопротяжному сканері, як у факсимільному апарату, сторінки документа при зчитуванні пропускаються через спеціальну шпарину за допомогою напрямних роликів. Планшетні сканери більше поширені на ринку, чим інші типи сканерів і мають ряд переваг застосування. Паперовий документ, або плаский предмет - кладуть на спеціальне скло, під яким переміщується каретка з оптикою і аналого-цифровим перетворювачем. Планшетний сканер зчитує оригінал, підсвічуючи його знизу. Щоб сканувати чітке зображення із плівки або діапозитива, потрібно забезпечувати підсвічування оригіналів як би позаду. Для цього служить слайдова приставка, що представляє собою лампу, що переміщається синхронно зі скануючою кареткою. Барабанні сканери, по світлочутливості, значно переважають споживчі планшетні пристрої. Вони застосовуються винятково в поліграфії, де потрібне високоякісне відтворення професійних фотознімків. Роздільна здатність таких сканерів зазвичай становить 8000-11000 крапок на дюйм і більше. У барабанних сканерах оригінали розміщаються на внутрішній або зовнішній (залежно від моделі) стороні прозорого циліндра, що називається барабаном. Чим більше барабан, тим більше площина його поверхні, на яку монтується оригінал, і відповідно, тим більше максимальна площина сканування.

Оптична роздільна здатність - виміряється в крапках на дюйм (dots per inch, dpi). Очевидно що, чим більша роздільна здатність, тим більше інформації про оригінал може бути введене в комп'ютер і піддано подальшій обробці.

Глибина кольору - це характеристика, що означає кількість кольорів, які сканер здатний розпізнати. Більшість комп'ютерних додатків, крім професійних графічних пакетів, таких як Photoshop, працюють із 24 бітним поданням кольору (повна кількість кольорів -16.77 млн. на крапку). У сканерів ця характеристика, як правило, вище - 30 біт, і, у найбільш якісних із планшетних сканерів, - 36 біт і більше. Може виникнути запитання - навіщо сканеру розпізнати більше біт, чим він може передати в комп'ютер. Однак, не всі отримані біти рівноцінні. У сканерах із ПЗС датчиками два верхніх біта теоретичної глибини кольору звичайно є “шумовими” і не несуть точної інформації про колір. Найбільш очевидний наслідок “шумових” бітів перервні, не гладкі переходи між суміжними градаціями яскравості в поцифрованих зображеннях. Відповідно в 36 бітному сканері “шумові” біти можна здвинути досить далеко, і в кінцевому поцифрованому зображенні залишиться більше чистих тонів на канал кольору.

Динамічний діапазон (діапазон щільності). Оптична щільність є характеристика оригіналу, що дорівнює десятковому логарифму світла падаючого на оригінал, по відношенню до світла відбитого (або, світла що проходить - для прозорих оригіналів). Мінімально можливе значення 0.0 D - ідеально білий (прозорий) оригінал. Значення 4.0 D - абсолютно чорний (непрозорий) оригінал. Динамічний діапазон сканера характеризує діапазон оптичних щільностей оригіналу який сканер може розпізнати, не втративши відтінки ні у світлах, ні в тінях оригіналу. Максимальна оптична щільність у сканера - це оптична щільність оригіналу, що сканер ще відрізняє від повної темряви. Всі відтінки оригіналу темніші цієї границі сканер не зможе розрізнити. Як правило, для більшості планшетних сканерів дана величина лежить у межах від 1.7D (офісні моделі) до 3.4 D (напівпрофесійні моделі). Більшість паперових оригіналів, будь то фотографія або журнальна вирізка, мають оптичну щільність не більше 2.5D. Слайди потребують для якісного сканування, як правило, динамічний діапазон більше 2.7 D (Звичайно 3.0 - 3.8). І тільки негативи і рентгенівські знімки мають більш високі щільності (3.3D - 4.0D).

По типу інтерфейсу сканери діляться на чотири категорії:

1) сканери з паралельним або послідовним інтерфейсом, що підключаються до LPT- або COM-порту. Якщо сканер підключається до паралельного порту комп'ютера, варто звернути увагу на режим, у якому працює контролер порту. Традиційно рекомендується встановлювати ЕРР\ЕСР, однак більшість сучасних BIOS підтримує різні варіанти цього режиму: EPP v.1.7, ЕРР\ЕСР v.1.9, і так далі. У загальному випадку визначити оптимальний варіант можна тільки експериментально. Для довідки нижче приводиться час сканування аркуша формату А4 апаратом Mustek Paragon 800 II EP (400 dpi, кольоровий режим).

Режим	SPP	EPP	EPP Use DMA1	EPP Use DMA3	ECP Use DMA1	ECP Use DMA3
Час, с

Дані отримані на тестовому комп'ютері;

2) Сканери з інтерфейсом USB;

3) Сканери з SCSI інтерфейсом;

4) Сканери з інтерфейсом FireWire (IEEE 1394).

Основні етапи процесу сканування

При поцифровці зображення за допомогою будь-якого планшетного сканера обов'язково виконуються (у тій або іншій послідовності) наступні процедури:

- калібрування (автопідстроювання перетворювальних каскадів);

- переміщення і позиціонування каретки (" зчитуючої голівки");

- опитування елементів світлочутливої матриці і аналого-цифрове перетворення;

- нагромадження отриманих значень в оперативній пам'яті ("буфері") сканера;

- ініціалізація інтерфейсних пристроїв і передача накопиченої інформації в оперативну пам'ять комп'ютера;

- запис ("збереження") інформації на вінчестер (жорсткий диск);

- передача управління в додаток, що викликав драйвер, (іноді за цим треба відкриття отриманого графічного образа в окремому вікні).

Примітка: іноді перед скануванням виконується також прогрів лампи ("warming up").

Оптична система планшетного сканера

Оптична система планшетного сканера (складається з об'єктива і дзеркал або призми). Оптична система проектує світловий потік від оригіналу, на прийомний елемент, де здійснюється поділ інформації по кольору на три паралельні лінійки світлочутливих елементів. Прийомний елемент перетворить рівень освітленості у рівень напруги (усе ще аналогову інформацію). Далі, після можливої корекції і обробки, аналоговий сигнал надходить до АЦП. Після АЦП інформація надається уже у двійковому виді й, після обробки в контролері сканера через інтерфейс із комп'ютером подається у драйвер сканера (так званий TWAIN-модуль), з яким уже взаємодіють прикладні програми.

Матриця. Більшість сучасних сканерів базуються на матрицях двох типів: на CCD (Charge Coupled Device) або на CIS (Contact Image Sensor). CCD-сканер має більшу глибину різкості, ніж CIS- сканер. Досягається це за рахунок застосування в його конструкції об'єктива і системи дзеркал.Сканери з CCD-матрицею поширені набагато більше, ніж CIS-апарати. Пояснити це можна тим, що сканери в більшості випадків використовуються не лише для поцифровки листових текстових документів, але і для сканування фотографій і кольорових зображень. У цьому плані, CCD-сканер набагато точніше передає колірні відтінки, світла і півтони, ніж CIS-сканер. Похибка розкиду рівнів колірних відтінків, що розрізняються стандартними CCD-сканерами становить порядок ±20%, тоді як в CIS-апаратах ця похибка становить вже ±40%. CIS-матриця складається зі світлодіодною лінійки, що висвітлює поверхню оригіналу, мікролінз, що самофокусуються і безпосередньо самих сенсорів. Конструкція матриці дуже компактна, таким чином, сканер, у якому використовується контактний сенсор, завжди буде набагато тонше CCD. До того ж, такі апарати мають низьке енергоспоживання; вони практично нечутливі до механічних впливів. Однак CIS-сканери трохи обмежені в застосуванні: апарати, як правило, не пристосовані до роботи зі слайд-модулями і автоподатчиками документів.

Джерело світла. На якість зображення, отримуваної в результаті сканування, у великій мірі впливає джерело світла у конструкції сканера. У сучасних планшетних сканерах використовується чотири типа джерел світла:

1. Ксенонові газорозрядні лампи відрізняються надзвичайно малим часом прогріву, високою стабільністю випромінювання, невеликими розмірами і довгим терміном служби. З іншого боку, вони потребують високої напруги, споживають великий струм і мають неідеальний спектр, що погано позначається на точності передачі кольору.

2. Люмінесцентні лампи з гарячим катодом володіють дуже рівним спектром і малим часом прогріву. Як недолік можна назвати великі габарити і відносно короткий термін служби.

3. Люмінесцентні лампи з холодним катодом служать 5 000 - 10 000 годин, мають низьку робочу температуру і рівний спектр, однак час прогріву в них досить великий - від 30 секунд до декількох хвилин. Саме такі лампи використовуються в більшості сучасних CCD-сканерів (рис.8.3). Лампа сканера закріплена на пластмасовому шасі скануючої каретки безпосередньо над відбивачем. Сам відбивач має форму рефлектора (ефективного "збирача" і відбивача світла) у формі збільшувального дзеркала. Світло від нього підсилюється, щоб яскраво освітити об'єкт на планшеті. Відбившись від оригіналу на склі, світло проходить крізь шпарину шасі (на фотографії її контур виділений блакитним кольором) і приймається першим, самим довгим дзеркалом оптичної системи.

4. Світлодіоди, застосовані, як правило, в CIS-сканерах, не вимагають часу для прогріву і мають невеликі габарити і енергоспоживання. У більшості випадків використовуються трьохкольорові світлодіоди, що змінюють із великою частотою спектр випромінюваного світла. Світлодіоди мають досить низьку інтенсивність світлового потоку і нерівномірний, обмежений спектр випромінювання, тому сканери з таким джерелом світла обмежені в якості передачі кольору, в них збільшується рівень шуму на зображенні і знижується швидкість сканування.

Рисунок 8.3- Люмінесцентні лампи з холодним катодом

Контролер інтерфейсу. За обмін інформацією і командами між сканером і комп'ютером відповідає контролер інтерфейсу. Наведена на рис.8.4 інтерфейсна плата має порти SCSI, USB і два гнізда для підключення додаткових модулів.

Рисунок 8.4- Інтерфейсна плата сканера

SCSI (Small Computer Systems Interface) Сканери з інтерфейсом SCSI були найпоширеніші кілька років тому. Потрібно відзначити, що ера SCSI-сканерів підходить (або вже підійшла) до кінця. Основна причина - поява високошвидкісних інтерфейсів USB і FireWire, не потребуючих ні особливої делікатності при підключенні, ні додаткових адаптерів. Серед достоїнств SCSI-інтерфейсу можна виділити його високу пропускну здатність, а також можливість підключення до семи різних пристроїв на одну шину. З основних недоліків SCSI - високу вартість організації інтерфейсу і необхідності залучення додаткового контролера.

USB (Universal Serial Bus) Інтерфейс USB одержав саме широке поширення завдяки його інтеграції в усі сучасні системні плати. Сьогодні абсолютна більшість сканерів випускається саме з USB-інтерфейсом. Крім того, група CIS-сканерів отримує необхідне живлення по USB-порту.

FireWire (IEEE1394) FireWire являє собою послідовний високошвидкісний інтерфейс введення/виводу, відрізняючись від USB тим, що для забезпечення з'єднання він не вимагає керуючого контролера. Організація його роботи виконана за схемою peer-to-peer. Властиво за рахунок цього і досягається більше низьке (у порівнянні з USB) завантаження центрального процесора. Незабаром світ побачать периферійні пристрої з новою модифікацією цього інтерфейсу – FireWire 800 (IEEE1394b).

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Порівняння LCD і DLP проекторів	\|	Струминний принтер

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.019 сек.