HTML-тест "2D-сканеры" 64 вопроса

В каждый момент времени сканер считывает информацию с одной точки носителя.  Поэтому для получения изображения необходимо взаимное перемещение сканирующего элемента и носителя по двум координатам. Это достигается за счет вращения барабана с наклеенным на него носителем (слайдом) и линейного перемещения сканирующего элемента и источника света вдоль оси барабана.

Схема работы полностью аналогична схеме работы линейного CCD-сканера, за исключением того, что перемещается CCD и фокусируются отраженные лучи, а не проходящие. Такая конструкция типична для большинства настольных сканеров формата A3 и А4.  Как правило, используется один элемент CCD (для монохромных изображений).

Массив CCD аналогичный тому, который применяется в видеокамерах, позволяет получить изображение без взаимного перемещения носителя и сканирующего элемента. Разрешение таких сканеров ограничено, но зато они могут сканировать носители произвольной толщины и даже вовсе неплоские предметы.

Кинематическая схема этого сканера повторяет схему линейного CCD-сканера.  CDD неподвижны, перемещается  носитель.  Фокусируются отраженные лучи.  Когда по такой схеме изготавливают сканеры большого формата (А1 или АО), то, как правило, используется не один элемент CCD, а несколько, установленных друг за другом в линейку. Специальное устройство обеспечивает точную стыковку изображений, полученных каждым CCD.  Процесс коррекции взаимного расположения CCD (юстировка) в новых сканерах автоматизирован.  В настоящее время это практически единственная конструктивная схема работы сканеров большого формата, как черно-белых, так и цветных.  Вариации этой схемы касаются тракта, по которому перемещается носитель:  он может быть прямолинейным, что позволяет избежать лишних деформаций носителя, а может быть изогнутым, что ограничивает применение некоторых видов носителей в таких сканерах (жестких, повышенной толщины).

Сканирующая головка - это недорогое CCD. Размеры и разрешающая способность невелики.  Поэтому, чтобы отсканировать чертеж, необходимо взаимное перемещение носителя и    головки по двум координатам.  Это обеспечивается кинематикой плоттера.  За один проход сканируется одна полоска. Склеивание полосок происходит автоматически с помощью прилагаемого программного обеспечения. Однако из-за механических погрешностей склеивание никогда не бывает точным, поэтому для полученного  изображения характерна практически некомпенсируемая "полосатость".

Массив CCD, аналогичный тому, который применяется в видеокамерах, позволяет получить изображение без взаимного перемещения носителя и сканирующего элемента.  Похожую конструкцию имеют проекционные сканеры, работающие с непрозрачными носителями.

Сканирующим элементом в большинстве сканеров является charge-coupled device (CCD), по-русски - прибор с зарядовой связью (ПЗС). Линейные CCD-сканеры обеспечивают взаимное перемещение носителя и линейного сканирующего элементу (CCD) вдоль одной оси. Последовательно, полоска за полоской, исходное изображение фокусируется на линейке CCD. Для получения цветного изображения применяются фильтры трех базовых цветов.  За один проход "считывается" один цветовой слой.

Устройство, аналогичное цветному слайд-сканеру'с одним CCD Отличие заключается в использовании трех различных сканирующих элементов для

каждога базового цвета - красного, реленого,     _'__

синего  Изображение получается за один проход!

bwdrumscn.JPG

wbdrumscn.JPG

drumtext.gif

plantext.gif

projtext.gif

rolltext.gif

printext.gif

slidtext.gif

CCD1text.gif

CCD3text.gif

drumscan.gif

planscan.gif

projscan.gif

rollscan.gif

scanprin.gif

slidscan.gif

slidCCD1.gif

slidCCD3.gif

10 июля 1992 года № 3266-1
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ЗАКОН «ОБ ОБРАЗОВАНИИ»

…

Статья 12. Образовательные учреждения.

…

2. Образовательное учреждение является юридическим лицом.

…

Статья 32. Компетенция и ответственность образовательного учреждения

…

7) разработка и утверждение рабочих программ учебных курсов и дисциплин;

Энциклопедия персонального компьютера и Интернета Кирилла и Мефодия 2003.

Сканер

          Сканером называется устройство для ввода в компьютер изображений, нанесённый на прозрачной или непрозрачной плоской поверхности. Они позволяют вводить в компьютер изображения текстов, рисунков, слайдов, фотографий, чертежей и другой графической информации. В большинстве устройств для преобразования изображения в цифровую форму применяются матрица или линейка светочувствительный элементов на основе ПЗС - приборов с зарядовой связью (CCD - Charge-Coupled Device).

          По способу перемещения считывающей головки и носителя изображения друг относительно друга сканеры подразделяются на ручные (Handheld), рулонные (Sheet-Feed), планшетные (Flatbed), а также проекционные.

          Основным отличием планшетных сканеров является то, что их сканирующая головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя, а изображение при помощи системы призм или зеркал проецируется на линейку ПЗС. Разрешение планшетных сканеров, как правило, определяется числом чувствительных элементов в линейке ПЗС, причем если ширина сканируемой области меньше ширины линейки, то используется только часть фотоэлементов.

          Работа рулонных сканеров чем-то напоминает работу факса. Сканирование документов осуществляется при протягивании их через такое устройство. У проекционных сканеров, которые больше всего напоминают своеобразный проекционный аппарат, перемещается только сканирующее устройство. Разновидностью проекционных сканеров являются слайд-сканеры, предназначенные для сканирования фотопленок. В области высококачественной полиграфии используются барабаные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).

          Принцип работы однопроходного планшетного сканера состоит в том, что вдоль сканируемого изображения, расположенного на прозрачном неподвижном стекле, движется сканирующая каретка с источником света. Отражённый свет через оптическую систему сканера (состоящую из объектива и зеркал или призмы) попадает на три расположенный параллельно друг другу фоточувствительных полупроводниковых элемента на основе ПЗС, каждый из которых принимает информацию о RGB-компонентах цвета. В трёхпроходных сканерах используется всего одна линейка ПЗС и лампы разных цветов или соответствующие светофильтры.

          В основу работы ПЗС положена зависимость проводимости p-n-перехода обыкновенного полупроводникового диода от 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 Каждая строка сканирования изображения соответствует определенным значениям напряжения на ПЗС Затем следует обработка аналогового сигнала с целью коррекции цветопередачи, после чего он поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) Затем цифровая информация передается в ПК по используемому сканером интерфейсу. Операционная система Windows 95/98/NT (а также более поздние) и прикладные программы взаимодействуют со сканером через программный интерфейс TWAIN.

          Для сканирования прозрачных изображений, например слайдов, в планшетных сканерах применяются слайд-модули, в которых поверх сканируемого изображения параллельно движению ПЗС-линейки перемещается дополнительная лампа.

          Существует множество параметров сканера, непосредственно зависящий от его целевого назначения

          Разрешение

          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, делённому на её ширину. Оно является самым важным параметром сканера, определяющим детальность получаемых с его помощью изображений. В силу этого не всегда приводится в рекламной информации производителем или продавцом сканера, стремящимся завысить его реальные характеристики. В массовых моделях планшетных сканеров обычно оно бывает равно 600 или 1200 dpi. Сканирование всегда следует выполнять с разрешением, кратным оптическому, при этом интерполяционные искажения будут минимальны. Если же, например, на сканере с 300 dpi надо отсканировать изображение с 200 dpi, то будет лучше выполнить сканирование с 300 dpi, а затем программным путем в пакете обработки (Adobe Photoshop, Paint Shop Pro, Ulead Photo Impact, Thumbs Plus и т.п.) понизить разрешение до 200 dpi.

          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 300x600 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 несёт в себе абсолютно никакой дополнительной информации об изображении по сравнению с реальным разрешением, причём в специализированных пакетах операция масштабирования и интерполяции выполняется зачастую качественнее, чем драйвером сканера. Указанное на коробке планшетного сканера значение интерполяционного разрешения в 4800 dpi может ввести в заблуждение покупателя, так как реальное оптическое разрешение устройства может быть всего 300 dpi.

          Глубина цвета, или разрядность

          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

          Диапазон оптический 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.

          Размер области сканирования

          Для бытовах планшетных сканеров наиболее распространены форматы А4 и (существенно реже) A3, для рулонных сканеров — А4, а для ручных сканеров область сканирования составляет обычно полосу шириной 11 см.

          Интерфейс

          Для подключения сканеров в настоящее время применяют следующие интерфейсы. Собственный (Proprietary) интерфейс разработчика сканера, применявшийся в ранних моделях планшетных и ручных сканеров Как правило, представлял собой специализированную плату на шине ISA, для работы которой требовался драйвер. После прекращения выпуска таких сканеров прекращался и выпуск новых драйверов для них, что делало невозможным использовать выпущенный в эпоху Windows 3.1 сканер под Windows NT, OS/2 или Linux.

          С параллельным портом EPP (LPT, или ЕСР) выпускаются самые младшие модели в семействах планшетных сканеров различных производителей. Сканеры с таким интерфейсом имеют, как правило, посредственные характеристики и рассчитаны на выполнение несложных работ наподобие сканирования небольших фотографий или нескольких страниц текста. Использование параллельного порта совместно с принтером и дополнительными устройствами (например, IoMegaZip) часто приводит к трудноразрешимым аппаратным конфликтам и несовместимости.

          Сканеры с интерфейсом PCMCIA встречаются редко Для владельцев ноутбуков предпочтительнее использовать сканеры с интерфейсом SCSI, подключая их посредством SCSI-адаптера в конструктиве PCMCIA, или в крайнем случае сканеры с LPT-интерфейсом.

          Интерфейс SCSI является стандартом для подключения высококачественных и высокопроизводительных устройств, обеспечивает межплатформенную совместимость сканера и его малую зависимость от смены операционной системы. К SCSI-сканерам обычно прилагается SCSI-плата на шине ISA, хотя такой сканер можно подключать и к полнофункциональным SCSI-контроллерам на шине PCI (рекомендуются платы производства Adaptec, хотя устройства от Symbios Logic, BusLogic и других производителей также показывают неплохую совместимость)       Большинство 30- и 36-разрядных сканеров с разрешением 600 dpi и выше выпускаются с этим интерфейсом. Интерфейс USB — это интерфейс для подключения сканеров, активно рекомендуемый спецификациями PC98 и PC99 (см Настольный ПК). Удобство единого интерфейса для разных устройств и достаточно высокая пропускная способность привели к тому, что большинство сканеров для непрофессионального применения выпускаются именно с этим интерфейсом.

          Качество драйвера

          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.

          Количество н качество прилагаемого к сканеру ПО

          Традиционно в комплекте со сканерами поставляются ПО обработки изображений (Adobe PhotoDeluxe или Photoshop LE, ULead Photo Impact и др.) и программа оптического распознавания текста (OCR — Optical Character Recognition). В комплект ПО обычно входят две таких программы: англоязычная (Xerox TexiBridge или Caere OmniPage Pro) и предназначенная для распознавания русских текстов программа OCR отечественной разработки, обычно — одна из версий FineReader производства ABBY Software.

          В настоящее время высококачественные профессиональные и полупрофессиональные планшетные сканеры производят компании Agfa, Linotype-Hell, Microtek (ряд моделей известны под OEM-логотипом NeuHouse), Umax, рассчитанную на массового пользователя технику выпускают компании Artec, Epson, Genius, Hewlett-Packard, Mustek, Plustek, Primax и другие компании. Многие из этих компаний производят также слайд-сканеры. Более узкоспециализированные изделия, такие как барабанные сканеры или сканеры для обработки широкоформатных чертежей, стоят десятки и сотни тысяч долларов и выпускаются ограниченным кругом компаний.

Здесь могло быть название образовательного учреждения

Методическое пособие к теме 3.3. раздела 3

«Технология сбора информации. Ввод информации

с бумажных носителей с помощью сканера»

Пермь

2009 г.

Автор и составитель: преподаватель информатики Пермского филиала ФГОУ ВПО «ВГАВТ» Плотников С.Н.

Методическое пособие к теме 3.3. раздела 3 «Технология сбора информации. Ввод информации с бумажных носителей с помощью сканера» для специальностей II, III или IV курсов обучения ПФ ФГОУ ВПО «ВГАВТ»/автор и сост. преподаватель информатики С.Н.Плотников – Пермь, 2009. - 16 с.

         Методическая разработка есть приложение к тексту лекции «Ввод информации с бумажных носителей с помощью сканера». Она предназначена студентам или курсантам Пермского филиала ФГОУ ВПО «ВГАВТ» для устранения затруднений, с которыми обучаемые сталкиваются при изучении темы 3.3 курса «Информационные технологии в профессиональной деятельности». В методической разработке представлены сведения об устройствах ввода в компьютер текстовой и графической информации - сканерах.

Сканеры

Разнообразие моделей сканеров столь велико, а число их достигло такой величины, что уже вполне можно говорить о собственном мире этих устройств, образованном ими самими, людьми, которые непосредственно с ними связаны, и полем интересов, без которого ни одна ассоциация сколько-нибудь долго существовать не может. Количество сканеров настолько велико, что неподготовленный пользователь может просто потеряться в многообразии названий. Существует 4 типа сканеров: планшетный, ручной, протяжной и барабанный.

Планшетный сканер

         Сканируемый оригинал помещается на прозрачном неподвижном стекле. Вдоль него передвигается сканирующая каретка с источником света. Оптическая система планшетного сканера, состоящая из объектива и зеркал или призмы, проецирует световой поток от сканируемого оригинала на сканирующую головку, состоящую из трех параллельных линеек светочувствительных элементов (CCD-матрица). Каждая линейка принимает информацию о «своём» цвете - красном (Red), зелёном (Green), синем (Blue). В результате осуществляется разделение информации о цветах.

         В сканирующей головке уровни освещённости преобразуются в уровни напряжения (аналоговый сигнал). Затем, после коррекции и обработки, аналоговый сигнал преобразуется в цифровой (двоичное представление) с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Далее цифровой сигнал после обработки в контроллере сканера поступает в компьютер. Там данные, соответствующие изображению оригинала, обрабатываются и преобразуются под управлением драйвера сканера, а уже с драйвером сканера взаимодействуют прикладные программы.

         Если сканируется прозрачный оригинал, то используется слайд-модуль - крышка, в которой параллельно сканирующей каретке сканера используется второй источник света.

         Планшетные сканеры выпускаются с различными интерфейсами - USB, SCSI, LPT. Сканеры этого типа в настоящее время наиболее популярны и распространены.

Ручной сканер

Ручной сканер представляет собой линейку светочувствительных элементов и источник света, помещённые в один корпус. Перемещение сканирующего механизма вдоль оригинала производится вручную. Если страница превышает размер сканирующего механизма, то сканирование производится в несколько этапов, а потом проводится «склейка» полученных полос. Применяется в ноутбуках и в дороге.

         Достоинствами данного типа сканеров являются низкая стоимость и малые размеры. Основные недостатки - относительно низкое качество получаемого изображения, узкая область сканирования, плохая работа с цветом.

         В торговле на АРМ (автоматизированном рабочем месте) кассира применяется ручной сканер штрих-кодов.

Протяжной (листовой, страничный) сканер

         В сканерах этого типа линейка светочувствительных элементов остается неподвижной, а оригинал перемещается с помощью механизма подачи, схожего по принципу действия с податчиком бумаги принтера.

         Достоинствами протяжных сканеров являются низкая стоимость и более высокое по сравнению с ручными сканерами качество получаемого изображения. К недостаткам относятся проблемы выравнивания листов и сложности работы с нестандартными листами.

         Схема работы протяжного (страничного) сканера приведена ниже.

Барабанный сканер

Барабанный сканер в большинстве случаев использует один датчик. В качестве датчика используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Сканируемый оригинал закрепляется на поверхности прозрачного цилиндра, который вращается с большой скоростью. Датчик последовательно считывает оригинал. Это старшая ветвь сканеров, удовлетворяющая самого требовательного профессионала. Оригинал закрепляется на барабане при помощи специальных зажимов либо при помощи смазки, а сканирование производится перемещением объектива вдоль вращающегося со скоростью порядка 1000 оборотов в минуту барабана. Использование галогенного источника света, световой поток от которого концентрируется на точечной области барабана, позволяет исключить влияние помех и обрабатывать весь спектр оригиналов с высочайшим качеством. Однако неудобства, связанные с закреплением оригинала на барабане, и весьма высокая стоимость делают приобретение такого сканера оправданным лишь в том случае, если предъявляются очень высокие требования к качеству изображения или его нужно увеличивать во много раз.

Достоинством барабанного сканера является высокое качество получаемого изображения, основным недостатком - высокая стоимость.

         Помимо перечисленных недостатков, есть ещё большие размеры всех барабанных сканеров. Место такая «игрушка» съедает, как хороший шкаф, что делает их использование неудобным в малых помещениях. Однако все это компенсируется высоким качеством сканирования и цветопередачи.

         В настоящее время в попытке создать конкуренцию барабанным сканерам, производители пошли по пути развития и совершенствования планшетных, с каждым днем приближая их качество к старшим собратьям. Некоторые планшетные уже достигают качества сканирования средних барабанных, а стоят при этом намного дешевле.

         Но, несмотря на неуклонное совершенствование планшетных, барабанные сканеры по-прежнему остаются непревзойденными инструментами для сканирования изображений в тех случаях, когда бывает крайне важным правильно передать все оттенки оригинала - от самого светлого до самого темного. Однако за высокое качество и платить приходится соответственно - сканирование одного изображения в сервисном бюро, в зависимости от размеров оригинала, необходимого разрешения и других параметров, будет стоить от $50 до $150. Пару лет назад цены на барабанные сканеры опустились ниже отметки $60000, а некоторые модели стоят даже меньше $20000. Значительные успехи достигнуты и в создании специализированного программного обеспечения, облегчающего и ускоряющего процесс сканирования. Теперь есть реальная возможность отказаться от дорогостоящих услуг сервисного бюро - вы можете приобрести барабанный сканер и работать на нем сами.

         Основное отличие барабанных сканеров от планшетных - это использование ими «фотоэлектронных умножителей», которые в отличие от «линейки приборов с зарядовой связью», используемой в планшетных, позволяют добиться более высокой цветовосприимчивости в отношении оттенков светлых и тёмных тонов. Т.е. барабанные сканеры умеют различать светлые и тёмные цвета, в то время как планшетные принимают их за черный и белый. Правда, есть исключение - в недорогом сканере ScanMate Magic фирмы ScanView вместо ФЭУ в качестве светочувствительного элемента применена линейка ПЗС.

         Помимо этого, при выборе сканера надо учитывать «диапазон плотностей», параметр которого характеризует работу сканера с непрозрачными оригиналами и слайдами. Значения колеблются от 0,0 до 4,0. Чем выше число, тем более широкий спектр оттенков сканер может воспринимать. Большинство сканеров используют диапазон от 3,5 до 4,0, что является довольно хорошим показателем. Сканеры с более широким спектром соответственно и стоят дороже. При значении плотности 2,0D через слайд проходит только 1% света, а при 3,0D - 0,1%.

         При производстве разнообразной полиграфической продукции требуется печать изображений с различными линиатурами растра и масштабированием. Поэтому сканеры должны обеспечивать получение изображений с широким диапазоном разрешений. Чем выше разрешение (количество пикселей на дюйм), тем меньше должен быть размер пикселей. Следовательно, для получения отсчетов с меньшего участка оригинала должен использоваться более узкий луч света.

         Для регулирования ширины луча света в барабанных сканерах он пропускается через апертуры (aperture), которые представляют собой небольшие (до шести микрон) отверстия точно определенного размера. Апертуры располагаются на колесе выбора. В различных моделях использу-ется от 2 до 22 различных размеров апертур.

         Помимо этого, при выборе сканера надо смотреть на количество «фотоэлектронных умножителей» - от их количества напрямую зависит скорость сканирования. В этих устройствах применяется галогенный источник света, который освещает микроскопическую область оригинала, а система зеркал и светофильтров разделяет световой поток на три составляющие: красный, зелёный, синий (RGB). Одна «ФЭУ» за раз может обработать лишь один цвет. В хороших сканерах применяются три «умножителя»: каждый обрабатывает свой цвет, чем и достигается высокая скорость обработки оригинала. Если у сканера один «умножитель», то ему приходится обрабатывать все три цвета по очереди, что существенно повышает время прохождения оригинала. Соответственно, сканеры с большим числом «ФЭУ» стоят дороже. Эти профессиональные сканеры, и большинство производителей выпускают их в расчете на опытных пользователей. В данном случае логика проста: отдельный пользователь не сможет позволить себе подобную технику, а конкретные организации просто наймут человека, способного работать с барабанными сканерами, поскольку они гораздо сложнее, чем другие.

         Кратко процесс можно описать так: прежде всего необходимо смонтировать оригиналы при помощи специальных зажимов либо при помощи смазки или геля на внутренней или внешней (в зависимости от модели) стороне прозрачного цилиндра, который называется "барабан". Чем больше барабан, тем больше площадь его поверхности, на которую монтируется оригинал, и, соответственно, тем больше максимальная область сканирования. После монтажа оригинала барабан приводится в движение. За один оборот барабана считывается одна линия пикселей, так что процесс сканирования очень напоминает работу токарно-винторезного станка. Проходящий через слайд (или отраженный от непрозрачного оригинала) узкий луч света с помощью системы зеркал попадает на ФЭУ, где оцифровывается и преобразовывается в электрический сигнал.

         В последнее время на рынке сканеров появились сканеры фирмы AGFA, которые не являются барабанными, их называют «псевдобарабанными». Они больше подходят для домашних условий, часто по качеству ненамного уступая барабанным.

         Созданный фирмой AGFA плоскостной сканер AgfaScan XY-15 применяет технологию сканирования XY-Zoom, которая обеспечивает перемещение матрицы в двух координатах, да еще и обладает функцией Zoom. Он может сканировать не только непрозрачные оригиналы формата А3, 36 мм слайды с максимальным разрешением до 5000 dpi (причем в любом месте поля сканирования!), но и объёмные предметы, лежащие непосредственно на стекле сканера. При этом скорость сканирования, динамический диапазон и другие параметры ничуть не уступают барабанным сканерам.

         Сканеры Imacon сочетают профессиональное качество сканирования, присущее барабанным устройствам, со скоростью и простотой работы планшетных сканеров. Принцип, положенный в основу сканеров Imacon, получил название "Flextight". Первый Flextight 4800 был анонсирован в 1995-м и выпускался серийно до 1997 года. Ему на смену пришел Flextight Precision, а позже - Flextight Precision II. В конце 1999 года серия была дополнена сканером класса Hi-End Flextight Progression и сканером для фотографического рынка Flextight Photo. Технология Flextight используется во всех сканерах Imacon и позволяет достигать высочайшего качества сканирования без использования стекла между оригиналом и объективом. Оригиналы зажимаются в гибкие магнитные рамки, которые внутри сканера изгибаются на специальных полукруглых направляющих, образуя "виртуальный барабан". Применение такой технологии снимает необходимость монтажа оригиналов с помощью скотча, геля или масла. Это значительно ускоряет и упрощает процесс сканирования, а также позволяет избежать появления "колец Ньютона" - искажений, возникающих при использовании стекла. Благодаря встроенному в сканер световому столику процесс подготовки оригиналов занимает несколько секунд и не требует специальной подготовки оператора.

Схемы работы сканеров различных типов.

1. Барабанный сканер.

В каждый момент времени сканер считывает информацию с одной точки носителя. Поэтому для получения изображения необходимо взаимное перемещение сканирующего элемента и носителя по двум координатам. Это достигается за счет вращения барабана с наклеенным на него носителем (слайдом) и

линейного перемещения сканирующего элемента и источника света вдоль оси барабана.

2. Планшетный сканер.

Схема работы полностью аналогична схеме работы линейного CCD-сканера, за исключением того, что перемещается CCD и фокусируются отраженные лучи, а не проходящие. Такая конструкция типична для большинства настольных сканеров формата A3 и А4. Как прави-

ло, используется один элемент CCD (для монохромных изображений)

3. Проекционный сканер

Массив CCD аналогичный тому, который применяется в видеокамерах, позволяет получить изображение без взаимного перемещения носителя и сканирующего элемента. Разрешение таких сканеров ограничено, но зато они могут сканировать носители произвольной толщины и даже вовсе неплоские предметы.

4. Рулонный сканер

         Кинематическая схема этого сканера повторяет схему линейного CCD-сканера. CDD неподвижны, перемещается носитель. Фокусируются отраженные лучи. Когда по такой схеме изготавливают сканеры большого формата (А1 или АО), то, как правило, используется не один элемент CCD, а несколько, установленных друг за другом в линейку. Специальное устройство обеспечивает точную стыковку изображений, полученных каждым CCD. Процесс коррекции взаимного расположения CCD (юстировка) в новых сканерах автоматизирован. В настоящее время это практически единственная конструктивная схема работы сканеров большого формата, как черно-белых, так и цветных. Вариации этой схемы касаются тракта, по которому перемещается носитель: он может быть прямолинейным, что позволяет избежать лишних деформаций носителя, а может быть изогнутым, что ограничивает применение некоторых видов носителей в таких сканерах (жестких, повышенной толщины).

5. Сканирующая головка на плоттере.

         Сканирующая головка - это недорогое CCD. Размеры и разрешающая способность невелики. Поэтому, чтобы отсканировать чертеж, необходимо взаимное перемещение носителя и головки по двум координатам. Это обеспечивается кинематикой плоттера. За один проход сканируется одна полоска. «Склеивание» полосок происходит автоматически с помощью прилагаемого программного обеспечения. Однако из-за механических погрешностей «склеивание» никогда не бывает точным, поэтому для полученного изображения характерна практически некомпенсируемая "полосатость".

6. Слайд-сканер с CCD-массивом

Массив CCD, аналогичный тому, который применяется в видеокамерах, позволяет получить изображение без взаимного перемещения носителя и сканирующего элемента. Похожую конструкцию имеют проекционные сканеры, работающие с непрозрачными носителями.

7. Цветной слайд-сканер с одним CCD.

Сканирующим элементом в большинстве сканеров является charge-coupled device (CCD), по-русски - прибор с зарядовой связью (ПЗС). Линейные CCD-сканеры обеспечивают взаимное перемещение носителя и линейного сканирующего элементу (CCD) вдоль одной оси. Последовательно, полоска за полоской, исходное изображение фокусируется на линейке CCD. Для получения цветного изображения применяются

фильтры трех базовых цветов. За один проход "считывается" один цветовой слой.

8. Цветной слайд-сканер с тремя CCD.

Устройство, аналогичное цветному слайд-сканеру с одним CCD. Отличие заключается в использовании трех различных сканирующих элементов для каждого базового цвета - красного, зелёного, синего. Изображение получается за один проход.

Сканеры

Разнообразие моделей сканеров столь велико, а число их достигло такой величины, что уже вполне можно говорить о собственном мире этих устройств, образованном ими самими, людьми, которые непосредственно с ними связаны, и полем интересов, без которого ни одна ассоциация сколько-нибудь долго существовать не может. Количество сканеров настолько велико, что неподготовленный пользователь может просто потеряться в многообразии названий. Существует 4 типа сканеров: планшетный, ручной, протяжной и барабанный.

Планшетный сканер

      Сканируемый оригинал помещается на прозрачном неподвижном стекле. Вдоль него передвигается сканирующая каретка с источником света. Оптическая система планшетного сканера, состоящая из объектива и зеркал или призмы, проецирует световой поток от сканируемого оригинала на сканирующую головку, состоящую из трех параллельных линеек светочувствительных элементов (CCD-матрица). Каждая линейка принимает информацию о «своём» цвете - красном (Red), зелёном (Green), синем (Blue). В результате осуществляется разделение информации о цветах.

      В сканирующей головке уровни освещённости преобразуются в уровни напряжения (аналоговый сигнал). Затем, после коррекции и обработки, аналоговый сигнал преобразуется в цифровой (двоичное представление) с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Далее цифровой сигнал после обработки в контроллере сканера поступает в компьютер. Там данные, соответствующие изображению оригинала, обрабатываются и преобразуются под управлением драйвера сканера, а уже с драйвером сканера взаимодействуют прикладные программы.

      Если сканируется прозрачный оригинал, то используется слайд-модуль - крышка, в которой параллельно сканирующей каретке сканера используется второй источник света.

      Планшетные сканеры выпускаются с различными интерфейсами - USB, SCSI, LPT. Сканеры этого типа в настоящее время наиболее популярны и распространены.

Ручной сканер

Ручной сканер представляет собой линейку светочувствительных элементов и источник света, помещённые в один корпус. Перемещение сканирующего механизма вдоль оригинала производится вручную. Если страница превышает размер сканирующего механизма, то сканирование производится в несколько этапов, а потом проводится «склейка» полученных полос. Применяется в ноутбуках и в дороге.

      Достоинствами данного типа сканеров являются низкая стоимость и малые размеры. Основные недостатки - относительно низкое качество получаемого изображения, узкая область сканирования, плохая работа с цветом.

      В торговле на АРМ (автоматизированном рабочем месте) кассира применяется ручной сканер штрих-кодов.

Протяжной (листовой, страничный) сканер

      В сканерах этого типа линейка светочувствительных элементов остается неподвижной, а оригинал перемещается с помощью механизма подачи, схожего по принципу действия с податчиком бумаги принтера.

      Достоинствами протяжных сканеров являются низкая стоимость и более высокое по сравнению с ручными сканерами качество получаемого изображения. К недостаткам относятся проблемы выравнивания листов и сложности работы с нестандартными листами.

      Схема работы протяжного (страничного) сканера приведена ниже.

Барабанный сканер

Барабанный сканер в большинстве случаев использует один датчик. В качестве датчика используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Сканируемый оригинал закрепляется на поверхности прозрачного цилиндра, который вращается с большой скоростью. Датчик последовательно считывает оригинал. Это старшая ветвь сканеров, удовлетворяющая самого требовательного профессионала. Оригинал закрепляется на барабане при помощи специальных зажимов либо при помощи смазки, а сканирование производится перемещением объектива вдоль вращающегося со скоростью порядка 1000 оборотов в минуту барабана. Использование галогенного источника света, световой поток от которого концентрируется на точечной области барабана, позволяет исключить влияние помех и обрабатывать весь спектр оригиналов с высочайшим качеством. Однако неудобства, связанные с закреплением оригинала на барабане, и весьма высокая стоимость делают приобретение такого сканера оправданным лишь в том случае, если предъявляются очень высокие требования к качеству изображения или его нужно увеличивать во много раз.

Достоинством барабанного сканера является высокое качество получаемого изображения, основным недостатком - высокая стоимость.

      Помимо перечисленных недостатков, есть ещё большие размеры всех барабанных сканеров. Место такая «игрушка» съедает, как хороший шкаф, что делает их использование неудобным в малых помещениях. Однако все это компенсируется высоким качеством сканирования и цветопередачи.

      В настоящее время в попытке создать конкуренцию барабанным сканерам, производители пошли по пути развития и совершенствования планшетных, с каждым днем приближая их качество к старшим собратьям. Некоторые планшетные уже достигают качества сканирования средних барабанных, а стоят при этом намного дешевле.

      Но, несмотря на неуклонное совершенствование планшетных, барабанные сканеры по-прежнему остаются непревзойденными инструментами для сканирования изображений в тех случаях, когда бывает крайне важным правильно передать все оттенки оригинала - от самого светлого до самого темного. Однако за высокое качество и платить приходится соответственно - сканирование одного изображения в сервисном бюро, в зависимости от размеров оригинала, необходимого разрешения и других параметров, будет стоить от $50 до $150. Пару лет назад цены на барабанные сканеры опустились ниже отметки $60000, а некоторые модели стоят даже меньше $20000. Значительные успехи достигнуты и в создании специализированного программного обеспечения, облегчающего и ускоряющего процесс сканирования. Теперь есть реальная возможность отказаться от дорогостоящих услуг сервисного бюро - вы можете приобрести барабанный сканер и работать на нем сами.

      Основное отличие барабанных сканеров от планшетных - это использование ими «фотоэлектронных умножителей», которые в отличие от «линейки приборов с зарядовой связью», используемой в планшетных, позволяют добиться более высокой цветовосприимчивости в отношении оттенков светлых и тёмных тонов. Т.е. барабанные сканеры умеют различать светлые и тёмные цвета, в то время как планшетные принимают их за черный и белый. Правда, есть исключение - в недорогом сканере ScanMate Magic фирмы ScanView вместо ФЭУ в качестве светочувствительного элемента применена линейка ПЗС.

      Помимо этого, при выборе сканера надо учитывать «диапазон плотностей», параметр которого характеризует работу сканера с непрозрачными оригиналами и слайдами. Значения колеблются от 0,0 до 4,0. Чем выше число, тем более широкий спектр оттенков сканер может воспринимать. Большинство сканеров используют диапазон от 3,5 до 4,0, что является довольно хорошим показателем. Сканеры с более широким спектром соответственно и стоят дороже. При значении плотности 2,0D через слайд проходит только 1% света, а при 3,0D - 0,1%.

      При производстве разнообразной полиграфической продукции требуется печать изображений с различными линиатурами растра и масштабированием. Поэтому сканеры должны обеспечивать получение изображений с широким диапазоном разрешений. Чем выше разрешение (количество пикселей на дюйм), тем меньше должен быть размер пикселей. Следовательно, для получения отсчетов с меньшего участка оригинала должен использоваться более узкий луч света.

      Для регулирования ширины луча света в барабанных сканерах он пропускается через апертуры (aperture), которые представляют собой небольшие (до шести микрон) отверстия точно определенного размера. Апертуры располагаются на колесе выбора. В различных моделях используется от 2 до 22 различных размеров апертур.

      Помимо этого, при выборе сканера надо смотреть на количество «фотоэлектронных умножителей» - от их количества напрямую зависит скорость сканирования. Как я уже говорил, в этих устройствах применяется галогенный источник света, который освещает микроскопическую область оригинала, а система зеркал и светофильтров разделяет световой поток на три составляющие: красный, зелёный, синий (RGB). Одна «ФЭУ» за раз может обработать лишь один цвет. В хороших сканерах применяются три «умножителя»: каждый обрабатывает свой цвет, чем и достигается высокая скорость обработки оригинала. Если у сканера один «умножитель», то ему приходится обрабатывать все три цвета по очереди, что существенно повышает время прохождения оригинала. Соответственно, сканеры с большим числом «ФЭУ» стоят дороже. Эти профессиональные сканеры, и большинство производителей выпускают их в расчете на опытных пользователей. В данном случае логика проста: отдельный пользователь не сможет позволить себе подобную технику, а конкретные организации просто наймут человека, способного работать с барабанными сканерами, поскольку они гораздо сложнее, чем другие. Кратко процесс можно описать так: прежде всего необходимо смонтировать оригиналы при помощи специальных зажимов либо при помощи смазки или геля на внутренней или внешней (в зависимости от модели) стороне прозрачного цилиндра, который называется "барабан". Чем больше барабан, тем больше площадь его поверхности, на которую монтируется оригинал, и, соответственно, тем больше максимальная область сканирования. После монтажа оригинала барабан приводится в движение. За один оборот барабана считывается одна линия пикселей, так что процесс сканирования очень напоминает работу токарно-винторезного станка. Проходящий через слайд (или отраженный от непрозрачного оригинала) узкий луч света с помощью системы зеркал попадает на ФЭУ, где оцифровывается и преобразовывается в электрический сигнал.

      В последнее время на рынке сканеров появились сканеры фирмы AGFA, которые не являются барабанными, их называют «псевдобарабанными». Они больше подходят для домашних условий, часто по качеству ненамного уступая барабанным.

Созданный фирмой AGFA плоскостной сканер AgfaScan XY-15 применяет технологию сканирования XY-Zoom, которая обеспечивает перемещение матрицы в двух координатах, да еще и обладает функцией Zoom. Он может сканировать не только непрозрачные оригиналы формата А3, 36 мм слайды с максимальным разрешением до 5000 dpi (причем в любом месте поля сканирования!), но и объёмные предметы, лежащие непосредственно на стекле сканера. При этом скорость сканирования, динамический диапазон и другие параметры ничуть не уступают барабанным сканерам.

      Сканеры Imacon сочетают профессиональное качество сканирования, присущее барабанным устройствам, со скоростью и простотой работы планшетных сканеров. Принцип, положенный в основу сканеров Imacon, получил название "Flextight". Первый Flextight 4800 был анонсирован в 1995-м и выпускался серийно до 1997 года. Ему на смену пришел Flextight Precision, а позже - Flextight Precision II. В конце 1999 года серия была дополнена сканером класса Hi-End Flextight Progression и сканером для фотографического рынка Flextight Photo. Технология Flextight используется во всех сканерах Imacon и позволяет достигать высочайшего качества сканирования без использования стекла между оригиналом и объективом. Оригиналы зажимаются в гибкие магнитные рамки, которые внутри сканера изгибаются на специальных полукруглых направляющих, образуя "виртуальный барабан". Применение такой технологии снимает необходимость монтажа оригиналов с помощью скотча, геля или масла. Это значительно ускоряет и упрощает процесс сканирования, а также позволяет избежать появления "колец Ньютона" - искажений, возникающих при использовании стекла. Благодаря встроенному в сканер световому столику процесс подготовки оригиналов занимает несколько секунд и не требует специальной подготовки оператора.

Схемы работы сканеров различных типов.

1. Барабанный сканер.

В каждый момент времени сканер считывает информацию с одной точки носителя. Поэтому для получения изображения необходимо взаимное перемещение сканирующего элемента и носителя по двум координатам. Это достигается за счет вращения барабана с наклеенным на него носителем (слайдом) и линейного перемещения сканирующего элемента и источника света вдоль оси барабана.

2. Планшетный сканер.

Схема работы полностью аналогична схеме работы линейного CCD-сканера, за исключением того, что перемещается CCD и фокусируются отраженные лучи, а не проходящие. Такая конструкция типична для большинства настольных сканеров формата A3 и А4. Как правило, используется один элемент CCD (для монохромных изображений).

3. Проекционный сканер

Массив CCD аналогичный тому, который применяется в видеокамерах, позволяет получить изображение без взаимного перемещения носителя и сканирующего элемента. Разрешение таких сканеров ограничено, но зато они могут сканировать носители произвольной толщины и даже вовсе неплоские предметы.

4. Рулонный сканер

            Кинематическая схема этого сканера повторяет схему линейного CCD-сканера. CDD неподвижны, перемещается носитель. Фокусируются отраженные лучи. Когда по такой схеме изготавливают сканеры большого формата (А1 или АО), то, как правило, используется не один элемент CCD, а несколько, установленных друг за другом в линейку. Специальное устройство обеспечивает точную стыковку изображений, полученных каждым CCD. Процесс коррекции взаимного расположения CCD (юстировка) в новых сканерах автоматизирован. В настоящее время это практически единственная конструктивная схема работы сканеров большого формата, как черно-белых, так и цветных. Вариации этой схемы касаются тракта, по которому перемещается носитель: он может быть прямолинейным, что позволяет избежать лишних деформаций носителя, а может быть изогнутым, что ограничивает применение некоторых видов носителей в таких сканерах (жестких, повышенной толщины).

5. Сканирующая головка на плоттере.

Сканирующая головка - это недорогое CCD. Размеры и разрешающая способность невелики. Поэтому, чтобы отсканировать чертеж, необходимо взаимное перемещение носителя и головки по двум координатам. Это обеспечивается кинематикой плоттера. За один проход сканируется одна полоска. «Склеивание» полосок происходит автоматически с помощью прилагаемого программного обеспечения. Однако из-за механических погрешностей «склеивание» никогда не бывает точным, поэтому для полученного изображения характерна практически некомпенсируемая "полосатость".

6. Слайд-сканер с CCD-массивом

Массив CCD, аналогичный тому, который применяется в видеокамерах, позволяет получить изображение без взаимного перемещения носителя и сканирующего элемента. Похожую конструкцию имеют проекционные сканеры, работающие с непрозрачными носителями.

7. Цветной слайд-сканер с одним CCD.

Сканирующим элементом в большинстве сканеров является charge-coupled device (CCD), по-русски - прибор с зарядовой связью (ПЗС). Линейные CCD-сканеры обеспечивают взаимное перемещение носителя и линейного сканирующего элементу (CCD) вдоль одной оси. Последовательно, полоска за полоской, исходное изображение фокусируется на линейке CCD. Для получения цветного изображения применяются фильтры трех базовых цветов. За один проход "считывается" один цветовой слой.

8. Цветной слайд-сканер с тремя CCD.

Устройство, аналогичное цветному слайд-сканеру с одним CCD. Отличие заключается в использовании трех различных сканирующих элементов для каждого базового цвета - красного, зелёного, синего. Изображение получается за один проход.

В каждый момент времени сканер считывает информацию с одной точки носителя.  Поэтому для получения изображения необходимо взаимное перемещение сканирующего элемента и носителя по двум координатам. Это достигается за счёт вращения барабана с наклеенным на него носителем (слайдом) и линейного перемещения сканирующего элемента и источника света вдоль оси барабана.

Схема работы полностью аналогичен схеме работы линейного CCD-сканера, за исключением того, что перемещается CCD и фокусируются отражённые лучи, а не проходящие. Такая конструкция типична для большинства настольных сканеров формата A3 и А4.  Как правило, используется один элемент CCD (для монохромных изображений).

Массив CCD аналогичный тому, который применяется в видеокамерах, позволяет получить изображение без взаимного перемещения носителя и сканирующего элемента. Разрешение таких сканеров ограничено, но зато они могут сканировать носители произвольной толщины и даже вовсе неплоские предметы.

Кинематическая схема этого сканера повторяет схему линейного CCD-сканера.  CDD неподвижны, перемещается  носитель. Фокусируются отражённые лучи.  Когда по такой схеме изготавливают сканеры большого формата (А1 или АО), то, как правило, используется не один элемент CCD, а несколько, установленных друг за другом в линейку. Специальное устройство обеспечивает точную стыковку изображений, полученных каждым CCD.  Процесс коррекции взаимного расположения CCD (юстировка) в новых сканерах автоматизирован.  В настоящее время это практически единственная конструктивная схема работы сканеров большого формата, как черно-белых, так и цветных.  Вариации этой схемы касаются тракта, по которому перемещается носитель:  он может быть прямолинейным, что позволяет избежать лишних деформаций носителя, а может быть изогнутым, что ограничивает применение некоторых видов носителей в таких сканерах (жёстких, повышенной толщины).

Сканирующая головка - это недорогое CCD. Размеры и разрешающая способность невелики.  Поэтому, чтобы отсканировать чертеж, необходимо взаимное перемещение носителя и головки по двум координатам.  Это обеспечивается кинематикой плоттера.  За один проход сканируется одна полоска. Склеивание полосок происходит автоматически с помощью прилагаемого программного обеспечения. Однако из-за механических погрешностей склеивание никогда не бывает точным, поэтому для полученного  изображения характерна практически некомпенсируемая "полосатость".

Массив CCD, аналогичный тому, который применяется в видеокамерах, позволяет получить изображение без взаимного перемещения носителя и сканирующего элемента.  Похожую конструкцию имеют проекционные сканеры, работающие с непрозрачными носителями.

Сканирующим элементом в большинстве сканеров является charge-coupled device (CCD), по-русски - прибор с зарядовой связью (ПЗС). Линейные CCD-сканеры обеспечивают взаимное перемещение носителя и линейного сканирующего элемента (CCD) вдоль одной оси. Последовательно, полоска за полоской, исходное изображение фокусируется на линейке CCD. Для получения цветного изображения применяются фильтры трёх базовых цветов.  За один проход "считывается" один цветовой слой.

Устройство, аналогичное цветному слайд-сканеру с одним CCD. Отличие заключается в использовании трёх различных сканирующих элементов для

каждого базового цвета - красного, зелёного, синего. Изображение получается за один проход.

Краткое описание документа:

Использование тестовой оболочки описано в материале ниже: Скачайте архив на свой компьютер (ОС - Windows). Разархивируйте в папку под любым именем. Запустите щелчком мыши файл test.exe. В открывшемся окне щелкните файл 64 вопроса*.csk. Для расшифровки используйте пароль 01234. После расшифровки нажмите кнопку "Начать" внизу около средины. Для регистрации достаточно ввести хотя бы один знак в поля ввода. Для смены вопросов пользуйтесь стрелками клавиатуры или стрелками в окне программы. Для контроля полноты ответов пользуйтесь кнопкой "Список". Посмотреть (не)правильные ответы в конце тестирования можно, нажав на соответствующую кнопку.