44. Сканеры – классификация, принцип работы черно-белого и цветного сканеров.

Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер образцы изображений, представленных в виде текста, рисунков, фотографий или другой графической информации.

Классификацию сканеров можно провести по следующим основным критериям:

- конструктивному оформлению;

- типам обрабатываемых изображений;

- особенностям аппаратного и программного интерфейсов.

Существует 2 основных типа сканеров: ручной и настольный.

Ручной сканер напоминает увеличенную в размерах электробритву. Для ввода изображений необходимо без резких движений провести сканирующей головкой по сканируемому изображению. Ширина вводимого изображения не превышает 10 см.

Существуют три типа настольных сканеров: планшетный, рулонный и проекционный.

Планшетные сканеры довольно дорогие, но и наиболее «способные» приборы. Для сканирования необходимо открыть крышку, положить сканируемый лист на стеклянную пластину изображением вниз, затем крышку закрыть. Все дальнейшее управление процессом сканирования осуществляется с клавиатуры ПК при работе с одной из специальных программ, поставляемых вместе со сканером.

Рулонные сканеры в работе напоминают обычные факс – машины. Отдельные листы документов протягиваются через устройство при одновременном их сканировании.

Проекционные сканеры напоминают своеобразный проектор или фотоувеличитель. Вводимый документ кладется на поверхность сканирования изображением вверх, блок сканирования при этом находится сверху.

Кроме этого существуют и комбинированные типы сканеров.

По типу обрабатываемых изображений сканеры подразделяются на черно-белые, серые и цветные.

Черно-белые самые простые и дешевые. Они предназначены для ввода рисунков, текста, чертежей и позволяют вводить изображение в единственном 2-уровневом режиме ( биты 0 или 1 определяют черную или белую точку ).

Под серыми понимают сканеры, воспринимающие оттенки серого цвета – так называемый полутоновый сканер. Такой сканер как правило содержит аналого-цифровой преобразователь АЦП и позволяет вводить изображение в режиме несколько бит на точку. Для сканирования полутоновых изображений на черно-белых сканерах, для них был найден режим псевдополутоновой интерпретации, эмулирующий серое: точки вводимого изображения группируются в пикселы размерами 2*2, 3*3, 4*4, и т.д. Отношение количества черных точек к белым определяет уровень серого цвета. Разрешающая способность сканера при этом соответственно уменьшается.

Цветные сканеры позволяют сканировать цветные изображения. Отличаются от черно-белых тем, что у них приходится по 8 бит на точку для каждого из цветов. Поэтому они могут воспринимать более 16 миллионов цветов. Способ получения изображения бывает либо однопроходным, либо трехпроходный ( по одному проходу на цвет ).

Многие сканеры работают через собственную плату адаптера или через специальные интерфейсы. На сегодня распространены следующие интерфейсы: SCSI, RS232, параллельный интерфейс или стандартный параллельный порт принтера.

Программный интерфейс сканера представляет собой драйвер ( программа на языке низкого уровня), резидентно находящаяся в памяти ПК и позволяющая работать со сканером, не вдаваясь в устройство аппаратуры. У старых моделей сканеров системные драйверы отсутствуют и было необходимо непосредственно управлять этими сканерами. Но даже при наличии системного драйвера возникают неудобства из-за различных программных интерфейсов этих драйверов. Было много попыток создать некий унифицированный протокол общения со сканером – SPI, SPL и т.д. Не так давно появился новый стандарт TWAIN, согласно которому осуществляется обмен данными между прикладной программой и внешним устройством ( в частности сканером ). Любая программа поддерживающая TWAIN, будет работать с любым TWAIN совместимым сканером, независимо от его конструкции, типа аппаратного интерфейса, параметров сканирования.

Принцип работы черно-белого, серого сканера.

Сканируемое изображение освещается белым светом, получаемым либо от флюоресцентной лампы, либо от лампы накаливания, раскаленной добела. Отраженный свет через уменьшающую линзу попадает на фоточувствительный полупроводниковый элемент ПЗС ( прибор с зарядовой связью ). Каждая строка сканирования изображения соответствует определенным значениям напряжения на ПЗС. Эти значения напряжения преобразуются в цифровую форму через АЦП (или компаратор). Компаратор сравнивает напряжение от ПЗС и опорное и в зависимости от результата на его выходе формируется сигнал «0» - черный цвет, «1» - белый. Разрядность АЦП для полутоновых сканеров зависит от количества поддерживаемых уровней серого цвета.

Принцип работы цветного сканера.

Сканируемое изображение освещается не белым светом, а через вращающийся RGB светофильтр. Для каждого из основных цветов ( красного, синего, зеленого) последовательность операций обработки практически не отличается от последовательности операций при сканировании черно-белого изображения за исключением наличия у цветных сканеров этапа предварительной обработки и гамма-коррекции цветов перед передачей информации в ПК. Этот этап является общим для всех типов цветных сканеров. В результате трех проходов сканирования получается файл, содержащий образ изображения в трех основных цветах RGB.Если используется 8 разрядный АЦП, который поддерживает 256 оттенков одного цвета, то для каждой точки изображения присваивается 24 – разрядное слово или один из 16,7 миллионов цветов.

Наиболее существенным недостатком данного метода является увеличение сканирования в 3 раза и неточность выравнивания пикселов в каждом из трех проходов. Это может привести к смыванию цветов и оттенков. Для увеличения быстродействия сканеров используют вместо одного источника цвета сразу три, по одному для каждого цвета отдельно. Это позволяет сканировать изображение за один проход и исключает неверное выравнивание пикселов. Другим путем устранения данных недостатков является использование вместо элементов ПЗС фоторезисторов.