Сканер – это устройство ввода в компьютер информации непосредственно с бумажного документа. Сканер, подобно копировальному аппарату создает копию изображения бумажного документа, но не на бумаге, а в электронном виде – создается электронная копия изображения. Сканеры являются важнейшим звеном электронных систем обработки документов и необходимым элементом любого «электронного стола».
Сканеры весьма разнообразны и их можно классифицировать по целому ряду признаков. Сканеры бывают черно-белые и цветные. Черно-белые сканеры могут считывать штриховые изображения и полутонов. Штриховые изображения не передают полутонов или, иначе, уровней серого. Полутоновые позволяют распознать и передать 16, 64 или 256 уровней серого. Цветные сканеры работают и с черно-белыми, и с цветными оригиналами. В первом случае они могут использоваться для считывания и штриховых, и полутоновых изображений. В цветных сканерах используется цветовая модель RGB (Red-Green-Blue): сканируемое изображение освещается через вращающийся RGB-светофильтр или от последовательно зажигаемых трех цветных ламп; сигнал, соответствующий каждому основному цвету, обрабатывается отдельно. Число передаваемых цветов колеблется от 256 до 65 536 (стандарт High Color) и даже до 16,8 млн. (стандарт True Color).
Разрешающая способность сканеров измеряется в количестве различаемых точек на дюйм изображения и составляет от 75 до 1600 dpi (dots per inch). По конструктивному исполнению сканеры делятся на ручные и настольные. Настольные сканеры , в свою очередь, делятся на планшетные, роликовые и проекционные.
Основные характеристики сканеров следующие.
1) Оптическое разрешение определяется как количество светочувствительных элементов в сканирующей головке, поделенное на ширину рабочей области. Выражается в точках на дюйм (dots per inch, dpi). Высокое разрешение необходимо, как правило, только для комфортного визуального восприятия. Для нормальной работы программ распознавания образов вполне достаточно величины 300 dpi, а для публикации картинок на web-сайтах Интернета и того меньше – 80 dpi.
2) Интерполяционное разрешение – произвольно выбранное разрешение, для получения которого драйвер сканера рассчитывает недостающие точки.
3) Разрядность (глубина цвета) – определяет степень подробности информации об отсканированной точке изображения. Чем больше разрядов (бит) используется для представления отдельной точки изображения, тем более подробна информация о ней. Так, например, глубине цвета в один бит соответствует два цвета – черный и белый, и, соответственно, точка может быть или черной, или белой. Восьми битам соответствует 256 цветов (как правило, это градации серого). Достаточной глубиной цвета является 24 бита, когда на каждый компонент цвета – красный, синий, зеленый – отводится 8 бит и, соответственно, 256 градаций. В совокупности это дает 16,7 млн. возможных комбинаций цветов. Более тонкие оттенки человеческий глаз не различает.
4) Динамический диапазон сканера характеризует его способность различать близлежащие оттенки (прежде всего, это касается темных областей оригинала). Динамический диапазон можно определить как разницу между самым светлым оттенком, который сканер отличает от белого, и самым темным, но отличимым от черного. Измеряется динамический диапазон в специальных единицах, именуемых D. Теоретически 24-разрядный сканер может иметь диапазон 2,4 D, а 36-разрядный – 3,2 D. Для повседневной работы вполне достаточна величина и 2,4 D и лишь для художественных цветных и полутоновых изображений требуется 3,0 D.
1) Скорость сканирования может определяться по-разному: и в миллиметрах в секунду, и в листах в минуту, но чаще в количестве секунд, затрачиваемых на сканирование одной страницы. Следует иметь в виду, что связь между скоростью сканирования и качеством получаемого изображения в большинстве случаев отсутствует, равно как и связь между скоростью сканирования цветного и черно-белого изображений.
Сканеры бывают разных видов.
Ручные сканеры конструктивно самые простые: они состоят из линейки светодиодов и источника света, помещенных в единый корпус. Перемещение по изображению такого сканера выполняется вручную.
С их помощью за один проход вводится лишь небольшое количество строчек изображения (их захват обычно не превышает 105 мм). У ручных сканеров имеется индикатор, предупреждающий оператора о превышении допустимой скорости сканирования. Эти сканеры имеют малые габариты и низкую стоимость. Скорость сканирования 5 — 50 мм в секунду (зависит от разрешающей способности).
Планшетные сканеры самые распространенные; в них сканирующая головка (линейка светодиодов) перемещается относительно оригинала автоматически; они позволяют сканировать и листовые, и сброшюрованные (книги) документы. Скорость сканирования: 2 — 10 с на страницу (формат А4).
Принцип работы сканеров заключается в следующем. Сканируемый оригинал помещается на прозрачном неподвижном стекле. Вдоль него передвигается сканирующая головка с источником света. Оптическая система планшетного сканера проецирует световой поток от сканируемого оригинала на сканирующую головку состоящую из трех параллельных линеек светочувствительных элементов (CCD-матрица). Каждая линейка принимает информацию о своем цвете – красном (Red), зеленом (Green), синем (Blue). В сканирующей головке уровни освещенности преобразуются в уровни напряжения (аналоговый сигнал). Затем, после коррекции и обработки, аналоговый сигнал преобразуется в цифровой с помощью аналого-цифрового преобразователя. Цифровой сигнал поступает в компьютер, где данные, соответствующие изображению оригинала, обрабатываются и преобразовываются под управлением драйвера сканера.
Листовые сканеры (их также называют страничными, протяжными, роликовыми) наиболее автоматизированы; в них оригинал автоматически перемещается относительно неподвижной сканирующей головки, часто имеется автоматическая подача документов, но сканируемые документы только листовые. Достоинствами листовых 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.
Барабанные сканеры чаще всего содержат один датчик, в качестве которого используется фотоэлектронный умножитель. Сканируемый оригинал закрепляется на поверхности прозрачного цилиндра, который вращается с большой скоростью. Датчик последовательно, пиксел за пикселом считывает оригинал. Достоинством барабанного сканера является самое высокое качество получаемого изображения, основным недостатком – высокая стоимость.
Проекционные сканеры внешне напоминают фотоувеличитель, но внизу лежит сканируемый документ, а наверху находится сканирующая головка. Сканер оптическим образом сканирует информационный документ и вводит полученную информацию в виде файла в память компьютера.
Особую группу составляют слайд-сканеры. Они конструктивно также бывают разные: планшетные, барабанные, проекционные и т. д. Прозрачный оригинал представляет собой пленку с линейным размером стороны прямоугольника от 35 до 300 мм.
По характеристикам слайд-сканеры самые качественные: их разрешающая способность обычно лежит в пределах от 2000 до 5000 dpi.
Основные факторы, учитываемые при выборе сканера:
· размер, цветность и форма (листовые, сброшюрованные и т.д.) документов, подлежащих сканированию, должны соответствовать возможностям сканера;
· разрешающая способность сканера должна обеспечивать высококачественные твердые копии документов по их электронным образам;
· производительность сканера должна быть достаточно высокой при приемлемом качестве получаемого изображения;
· должна обеспечиваться минимальная погрешность в размерах получаемого электронного изображения по отношению к оригиналу в случае, если размеры с электронного документа служат основанием для производства расчетов;
· необходимо наличие программных средств компрессии растровых файлов при хранении их в памяти компьютера;
· необходимо наличие программных средств распознавания образов (OCR) при хранении векторных файлов в памяти компьютера;
· необходимо наличие программно-аппаратных средств для улучшения качества изображения в растровых файлах (повышения контрастности и яркости изображения, удаления фоновой «грязи»);
· качество и тип бумаги носителя в известных пределах не должно сильно влиять на качество получаемого электронного изображения;
· работа на сканере должна быть удобной и простой и исключать ошибки при сканировании при неверной заправке носителя;
· учитывается стоимость сканера.
Сканер может подключаться к ПК через параллельный (LPT) или последовательный (через интерфейс USB) порт. Для работы со сканером ПК должен иметь специальный драйвер, желательно драйвер, соответствующий стандарту TWAIN. В последнем случае возможна работа с большим числом TWAIN-совместимых сканеров и обработка файлов поддерживающими стандарт TWAIN программами, например распространенными графическими редакторами CorelDraw, Adobe Photoshop, Max Mate, Picture Publisher, Photo Finish и т.д.