YourLib.net
Твоя библиотека
Главная arrow Информатика (Под общ. ред. А.Н. Данчула) arrow 2.5.4. Сканеры
2.5.4. Сканеры

2.5.4. Сканеры

   Сканером называется устройство, которое служит для ввода в ПК цветных или черно-белых изображений (текстов, рисунков, фотографий и другой графической информации). Основным узлом сканера является считывающая (сканирующая) головка, состоящая из фоточувствительных полупроводниковых элементов, называемых приборами с зарядной связью — ПЗС (CCD — Change Couple Device — зарядное парное соединение). Принцип работы этих приборов основан на зависимости проводимости полупроводникового диода от степени его освещенности.
   Сканеры классифицируют по следующим трем критериям:
   —  по степени прозрачности вводимого оригинала изображения различают сканеры для непрозрачных (фотографии, страницы журналов, рисунки и т. д.) и прозрачных оригиналов (слайды, негативы и т. д.);
   —  по конструкции механизма движения выделяют ручные, настольные и комбинированные сканеры. Ручной сканер имеет ширину вводимого изображения не более 10 см. Для ввода в ПК какого-либо документа с использованием ручного сканера необходимо без резких движений провести сканирующей головкой по этому документу. Существенное значение имеет равномерность перемещения. В некоторых моделях имеются специальные индикаторы, которые подтверждают нормальный ввод. Современные ручные сканеры позволяют провести «склейку» вводимого изображения, формируя целое изображение из его отдельных частей. Настольные сканеры подразделяются на планшетные, рулонные и проекционные. В планшетных сканерах головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя. После зарядки сканера управление процессом сканирования осуществляется с клавиатуры ПК, который выполняет специальную программу, поставляемую с данным сканером. В рулонном сканере сканирующая головка остается без движения, а относительно нее перемещается бумага со сканируемым изображением (напоминает работу «факс-машины»). Они снабжены устройством для автоматической подачи страниц. Эти сканеры широко используются в системе для оптического распознавания символов (OCR — Optical Character Recognitron). Проекционные сканеры отличаются тем, что сканируемый документ кладется на поверхность сканирования изображением вверх, блок сканирования находится сверху и перемешается только сканирующее устройство. При этом можно сканировать проекции трехмерных объектов;
   —  по типу вводимого изображения сканеры подразделяются на черно-белые и цветные. Черно-белые могут подразделяться на штриховые и полутоновые («серые»).
   В первых моделях черно-белых сканеров могли сканироваться либо штриховые рисунки (например, графики), либо двухтоновые изображения. Для получения оттенков серого цвета существует псевдополутоновый режим (растрирование). Группируя несколько точек (2x2=4, 3x3=9 и т. д.) вводимого изображения в так называемые dray-scarle-пикселы и изменяя в них отношение количества черных точек к белым, можно имитировать различные оттенки серого цвета. Естественно, при этом разрешающая способность сканера снижается. Отметим, что если, к примеру, сканер работает с разрешением 400 DPI, то это значит, что сканирующая головка должна иметь 400 ПЗС-элементов на 1 дюйм.
   Полутоновые сканеры используют максимальную разрешающую способность в двухтоновом режиме. Используя для каждой точки 4-, 6-, 8-разрядный код, такие сканеры поддерживают соответственно 16, 64 или 256 оттенков серого цвета. Некоторые сканеры обеспечивают аппаратное разрешение 600x1200 DPI. Однако имеется и такой параметр, как программное разрешение. Используя операции интерполяции (в процессе интерполяции отыскиваются значения промежуточных величин по уже известным значениям), современные сканеры могут увеличивать разрешение. При этом на получаемом в процессе сканирования изображении сглаживаются кривые линии. Например, если в результате сканирования один из пикселов имеет значение уровня серого цвета 48, а соседний — 76, то при простейшей линейной интерполяции можно определить, что для промежуточного пиксела значение серого цвета будет 62. При этом, вставив все значения пикселов в файл отсканированного изображения, мы как бы увеличиваем разрешающую способность в 2 раза.
   Рассмотрим, как работают черно-белые сканеры (рис. 2.27). Сканируемое изображение освещается источником белого света, отраженный свет через редуцирующую (уменьшающую) линзу попадает на ПЗС. Каждая строка изображения соответствует определенному значению напряжения на ПЗС. Эти значения преобразуются в цифровое представление либо в аналого- цифровом преобразователе (для полутоновых сканеров), либо в компараторе (для двухуровневых сканеров). Полученный цифровой код поступает в ПК для дальнейшей обработки. Таким образом происходит сканирование всего изображения строка за строкой.
   В цветных сканерах процесс сканирования имеет существенные отличия в применяемых технических средствах. Одна из технологий основывается на применении вращающегося RGB- фильтра (напомним, что RGB — красный, зеленый, синий). Для каждого цвета сканирование происходит так же, как и у чернобелого сканера. Исключением является этап, общий для всех цветных сканеров, — это предварительная обработка и гамма- коррекция цветов, перед тем как информация должна передаваться в ПК. Сканирование проходит в три этапа, а полученный файл содержит образ изображения в трех основных цветах RGB (образ композитного сигнала). При восьмиразрядном АЦП, поддерживающем 256 оттенков одного цвета, каждой точке изображения ставится в соответствие один из 16,7 млн возможных цветов. Недостатками таких сканеров являются: увеличение

Рис. 2.27. Блок-схема черно-белого сканера 

Рис. 2.27. Блок-схема черно-белого сканера

времени сканирования, возможная необходимость «выравнивания» пикселов при каждом из трех проходов, возможное смазывание цвета.
   Сканер обеспечивается соответствующим драйвером. Для связи с ПК могут быть использованы 8- или 16-разрядные интерфейсные платы, вставляемые в соответствующий слот расширения. В настоящее время получили широкое распространение стандартные интерфейсы (последовательный и параллельный порты, а также интерфейс SCSI). При этом не возникает проблемы с разделением системных ресурсов: портов ввода-вывода, прерываний и DMA. Однако вследствие отсутствия стандарта в этой области часто наблюдается несовместимость (особенно в ручных сканерах).
   В приложениях Windows успешно применяется стандарт Twain, согласно которому осуществляется обмен данными между прикладной программой и сканером. Используя Twain-совместимую программу, можно сканировать Twain-совместимым сканером.
   Хорошие программы сканирования изображений автоматически определяют параметры сканирования оригинала (контрастность, яркость и т. д.).
   Сейчас имеется довольно много прикладных пакетов программ для сканирования текстовой и графической информации, и выбор оптимального пакета зависит прежде всего от того, что пользователь собирается делать.
   В заключение данного раздела — о развитии систем ввода данных. Большое будущее принадлежит цифровым камерам, которые имеют оптику, аналогичную оптике обыкновенного фотоаппарата, но не имеют фотопленку, так как сканируемое изображение принимается и преобразуется в цифровое представление ПЗС-чип. Для подобного ввода изображений имеются различные системы (например, известная цифровая камера CHI- NON ES-3000, имея объем памяти 1 Мбайт, позволяет снять 5 кадров при разрешении 640x480 или 40 кадров при разрешении 320x240).
   Световое перо также имеет несколько перспектив широкого применения. Одна из них — совместное применение светового пера и дигитайзера. При этом перо выполняет «пишущую» функцию. Например, программа Windows for Pen Computing использует эту технику для того, чтобы превращать рукописный текст в цифровой код. Специальные приложения для дигитай-зеров, например Wacom, работают со световым пером для импортирования «нарисованных» пером рисунков и эскизов в формат векторной графики. Профессиональные световые перья обладают способностью определять силу нажатия пера, толщину линии и т. д.
   Все больше появляется новых разработок, которые стремятся отодвинуть клавиатуру на второй план. Подобные Penpads принципиально изготовлены на базе ПК типа notebook, при этом жидкокристаллические дисплеи (LCD) не только предназначены для представления информации, но и благодаря чувствительности к давлению на покрытие при помощи светового пера служат устройством ввода данных.

 
< Пред.   След. >