Сканнер. Что такое сканер

Сканнер. Что такое  сканер.

Сканер – это устройство, которое анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием.

В 1857 году флорентийский  аббат Джованни Казелли изобрёл прибор для передачи изображения на расстояние, названный впоследствии пантелеграф. Передаваемая картинка наносилась на барабан токопроводящими чернилами и считывалась с помощью иглы. В 1902 году, немецким физиком Артуром Корном была запатентована технология фотоэлектрического сканирования, получившая впоследствии название телефакс. Передаваемое изображение закреплялось на прозрачном вращающемся барабане, луч света от лампы, перемещающейся вдоль оси барабана, проходил сквозь оригинал и через расположенные на оси барабана призму и объектив попадал на селеновый фотоприёмник. Эта технология до сих пор применяется в барабанных сканерах. В дальнейшем, с развитием полупроводников, усовершенствовался фотоприёмник, был изобретён планшетный способ сканирования, но сам принцип оцифровки изображения остается почти неизменным.

Основные характеристики сканеров

Оптическое разрешение

Является основной характеристикой  сканера. Сканер снимает изображение  не целиком, а по строчкам. По вертикали планшетного сканера движется полоска светочувствительных элементов и снимает по точкам изображение строку за строкой. Чем больше светочувствительных элементов у сканера, тем больше точек он может снять с каждой горизонтальной полосы изображения. Это и называется оптическим разрешением. Оно определяется количеством светочувствительных элементов (фотодатчиков), приходящихся на дюйм горизонтали сканируемого изображения. Обычно его считают по количеству точек на дюйм - dpi (dots per inch). Нормальный уровень разрешение не менее 600 dpi, увеличивать его еще дальше - значит, применять дорогую оптику, дорогие светочувствительные элементы, и увеличивать время сканирования. Для обработки слайдов необходимо более высокое разрешение 1200 dpi.

Разрешение по X

Этот параметр показывает количество пикселей у фоточувствительной линейки, из которых формируется изображение. Разрешение является одной из основных характеристик сканера. Большинство моделей имеет оптическое разрешение сканера 600 или 1200 dpi (точек на дюйм). Его достаточно для получения качественной копии. Для профессиональной работы с изображением необходимо более высокое разрешение.

Разрешение по Y

Этот параметр определяется величиной хода шагового двигателя  и точностью работы механики. Механическое разрешение сканера значительно  выше оптического разрешения фотолинейки. Именно оптическое разрешение линейки фотоэлементов будет определять общее качество отсканированного изображения.

Скорость сканирования

Скорость сканирования зависит  от разрешения при сканировании и  от размера оригинала. Обычно производители  указывают этот параметр для формата  А4. Скорость сканирования может измеряться количеством страниц в минуту или временем, необходимым для сканирования одной страницы. Иногда измеряется в количестве сканируемых линий в секунду.

Глубина цвета

Как правило, производители  указывают два значения для глубины  цвета - внутреннюю глубину и внешнюю. Внутренняя глубина - это разрядность  АЦП (аналого-цифрового преобразователя) сканера, она указывает на то, сколько цветов сканер способен различить в принципе. Внешняя глубина - это количество цветов, которое сканер может передать компьютеру. Большинство моделей используют для цветопередачи 24 бита (по 8 на каждый цвет). Для стандартных задач в офисе и дома этого вполне достаточно. Но если вы собираетесь использовать сканер, для серьезной работы с графикой, попробуйте найти модель с большим числом разрядов.

Максимальная оптическая плотность

Максимальная оптическая плотность у сканера - это оптическая плотность оригинала, которую сканер отличает от 'полной темноты'. Чем больше это значение, тем больше чувствительность сканера и, тем выше качество сканирования темных изображений.

Тип источника света

Ксеноновые лампы отличаются малым временем прогрева, долгим сроком службы и небольшими размерами. Флуоресцентные лампы с холодным катодом дешевы в производстве и имеют долгий срок службы. Светодиоды (LED) обладают малыми размерами, низким энергопотреблением и не требуют времени для прогрева. Но по качеству цветопередачи LED-сканеры уступают сканерам с флуоресцентными и ксеноновыми лампами.

Тип датчика сканера

В сканерах МФУ обычно используется один из двух типов датчиков: контактный (CIS) или ПЗС (CCD). CIS представляет собой  линейку фотоэлементов, которая  равна ширине сканируемой поверхности. Во время сканирования она перемещается под стеклом и строка за строкой передает информацию об изображении на оригинале в виде электрического сигнала. Для освещения обычно используются светодиоды, которые расположены в непосредственной близости от фотолинейки на той же подвижной платформе. Сканеры на базе CIS имеют простую конструкцию, тонкий корпус и небольшой вес, они обычно дешевле сканеров на базе CCD. Основной недостаток CIS состоит в малой глубине резкости.

Виды сканеров

• планшетные — наиболее распространённый вид сканеров, поскольку обеспечивает максимальное удобство для пользователя — высокое качество и приемлемую скорость сканирования. Представляет собой планшет, внутри которого под прозрачным стеклом расположен механизм сканирования.
• ручные — в них отсутствует двигатель, следовательно, объект приходится сканировать пользователю вручную, единственным его плюсом является дешевизна и мобильность, при этом он имеет массу недостатков — низкое разрешение, малую скорость работы, узкая полоса сканирования, возможны перекосы изображения, поскольку пользователю будет трудно перемещать сканер с постоянной скоростью.
• листопротяжные — лист бумаги вставляется в щель и протягивается по направляющим роликам внутри сканера мимо лампы. Имеет меньшие размеры, по сравнению с планшетным, однако может сканировать только отдельные листы, что ограничивает его применение в основном офисами компаний. Многие модели имеют устройство автоматической подачи, что позволяет быстро сканировать большое количество документов.
• планетарные сканеры — применяются для сканирования книг или легко повреждающихся документов. При сканировании нет контакта со сканируемым объектом (как в планшетных сканерах). Подробности на английском языке http://en.wikipedia.org/wiki/Planetary_scanner
• книжные сканеры - предназначены для сканирования брошюрованных документов. Сканирование производится лицевой стороной вверх - таким образом, Ваши действия по сканированию неотличимы от перелистывания страниц при обычном чтении. Это предотвращает их повреждение и позволяет пользователю видеть документ в процессе сканирования.
• слайд-сканеры — как ясно из названия, служат для сканирования плёночных слайдов, выпускаются как самостоятельные устройства, так и в виде дополнительных модулей к обычным сканерам.
• сканеры штрих-кода — небольшие, компактные модели для сканирования штрих-кодов товара в магазинах.

Принцип действия

Сканируемый объект кладется на стекло планшета сканируемой поверхностью вниз. Под стеклом располагается  подвижная лампа, движение которой  регулируется шаговым двигателем. Свет, отраженный от объекта, через систему зеркал попадает на чувствительную матрицу, далее на АЦП и передается в компьютер. За каждый шаг двигателя сканируется полоска объекта, которые потом объединяются программным обеспечением в общее изображение.

Изображение всегда сканируется  в формат RAW — а затем конвертируется в обычный графический формат с применением текущих настроек яркости, контрастности, и т. д. Эта конвертация осуществляется либо в самом сканере, либо в компьютере — в зависимости от модели конкретного сканера. На параметры и качество RAW-данных влияют такие аппаратные настройки сканера, как время экспозиции матрицы, уровни калибровки белого и чёрного, и т. п.

 

Дигитайзер – это особое устройство, с помощью которого можно выполнить оцифровку технических схем, карт и разнообразных чертежей. Другими словами, оно предназначено для переноса бумажных схем в цифровой формат. У этого прибора есть еще одно название – графический планшет. В составе устройства есть указатель, известный как световое перо. Он представляет собой лупу,  с черным крестиком в центре. Также имеется электронный планшет, на котором располагается исходный документ для оцифровки. Планшет оборудованный еще одним контроллером. Принцип действия дигитайзера заключается в том, что электронный планшет посылает сигналы по находящейся под его поверхностью сетке проводников. Эти импульсы, попадая под черный крестик, преобразуются в специальные сигналы и попадают к контроллеру. Когда происходит одновременное прохождение под крестом вертикальных и горизонтальных сигналов, они тут же превращаются в координаты, которые и выводятся на монитор компьютера.

Такой прибор можно  также использовать в роли компьютерной мышки. Необходимые для навигации координаты отображаются на мониторе, только если в планшете есть специальная сетка. Она представляет собой, по сути, различные проволочные и печатные проводники, переплетенные между собой. Расстояние, на котором расположены проводники друг от друга, не превышает 3-6 мм. Это довольно большой шаг, но специальный механизм фиксации положения пера дает возможность считывать до 200 линий на 1 мм, что намного меньше указанного шага сетки. Для того, чтобы девайс работал нормально, нужно чтобы на него не попадали излучения от дисплея компьютера, магнитофона и т.д.

Современный рынок позволяет остановиться на одном из двух типов дигитайзеров. Первый тип – электростатический. Его работа базируется на изменении под курсором электрического потенциала. Второй тип – электромагнитный. Его курсор способен излучать электромагнитный волны. А вышеописанная сетка, в этом случае, выступает приемником сигналов.

При выборе  дигитайзера есть смысл написать или позвонить в интернет магазин компьютерной техники, где можно получить профессиональную и понятную консультацию от специалистов, разбирающихся в такой технике.

У каждого графического планшета (дигитайзера) есть свои особенности и характеристики. Наиболее важной из характеристик является разрешение. По сути, это величина шага, с которым считывается сигнал в сетке. На удобство работы влияет, главным образом, величина размера рабочей области. Точность дигитайзера (погрешность в определении координат) также имеет большое значение. Обычно она находиться в диапазоне от 0,005 до 0,03 дюйма. От скорости работы зависит насколько быстро будет передаваться информация на планшет, а затем на компьютер. Графические планшеты бывают как жесткого, так и гибкого типа, что никак не влияет на работоспособность. Впрочем, гибкие стоят дешевле.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Размер фотосенсоров и угол изображения

Сравнение размеров матриц цифровых фотокамер и 35-мм плёнки

Размеры матриц большинства  цифровых фотоаппаратов по размеру меньше стандартного кадра 35-мм плёнки. В связи с этим возникает понятие эквивалентного фокусного расстояния и кроп-фактора.

Формат кадра

В большинстве цифровых фотоаппаратов  соотношение сторон кадра равно 1,33 (4:3), равное соотношению сторон большинства старых компьютерных мониторов и телевизоров. В плёночной фотографии используется отношение сторон 1,5 (3:2). В основном все цифровые зеркальные фотоаппараты с размерами фотосенсоров до 24×36 мм выпускаются с рабочими отрезками фотообъективов зеркальных плёночных фотоаппаратов этого класса, что позволяет использовать старую оптику, рассчитанную на это поле. Это вызвано прежде всего наличием прыгающего зеркала видоискателя, ограничивающего уменьшение рабочего отрезка объектива и автоматически сохраняет возможность применения (преемственность) ранее выпущенных объективов. Применение старой оптики в «цифрозеркалках» с матрицами, размерами меньших 24×36 мм, порой обеспечивают лучшую разрешающую способность объектива по площади кадра в силу неиспользования периферийной части изображения.

Устройство цифрового  фотоаппарата

Принципиальная схема  зеркального фотоаппарата

Цифровые зеркальные камеры (англ. DSLR) являются аналогом плёночных зеркальных камер и имеют сопоставимые размеры (меньшие за счёт отсутствия фильмового канала).

Своё название зеркальная камера получила благодаря зеркальному видоискателю (англ. TTL, Through The Lens), с помощью которого фотограф имеет возможность визировать сцену через объектив фотоаппарата.

Среднеформатные и прочие профессиональные цифровые камеры

Выпускаются также цифровые камеры бо́льших форматов, предназначенные для профессионального использования. Среди них есть как специализированные, например панорамные камеры, так и камеры больших стандартных форматов, например среднеформатные.

Для стандартных форматов, вместо полностью цифровых камер  также с успехом применяются  цифровые «задники».

Цифровые задники

 

Качество изображения, даваемого  цифровым фотоаппаратом, складывается из многих составляющих, которых намного больше, чем в плёночной фотографии. В их числе:

• Тип фотосенсоров
• Габариты фотосенсоров
• Электронная схема считывания и оцифровки аналогового сигнала АЦП
• Алгоритм обработки и формат файлов, применяемый для сохранения оцифрованных данных
• Разрешение матрицы в Мпикс (количество пикселей)

Количество и размер пикселей матрицы.

В цифровых фотокамерах число  физических пикселей является основным маркетинговым параметром и бывает от 0.1 (у вебкамер и встроенных камер) — до ~21 Мпикс. (У некоторых задников — до 420 Мпикс). В цифровых видеокамерах — до 6 Мпикс. Размеры пиксела в больших фотосенсорах составляют ~6-9 мкм, в малых — меньше ~6 мкм.

Видоискатели.

Основная статья: Видоискатель

• Прямой видоискатель
• Стеклянный глазок
• Светоделитель
• Электронный видоискатель EVF
• Шарнирное зеркало (Зеркальный видоискатель)
• ЖК видоискатель

^[2]

Форматы файлов

• JPEG
• TIFF (в большинстве цифровых аппаратов применяется 8-bit TIFF, что не даёт выигрыша в глубине цвета)
• Raw — «сырой» набор оцифрованных данных с матрицы
• DNG от англ. Digital NeGative — «цифровой негатив», унифицированный RAW формат.