Барабанный сканер

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФГБОУ ВПО  «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ  имени академика  С.П.КОРОЛЕВА

(национальный  исследовательский университет)»

 

 

ИНСТИТУТ  ПЕЧАТИ

 

КАФЕДРА ИЗДАТЕЛЬСКОГО  ДЕЛА И КНИГОРАСПРОСТРАНЕНИЯ

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

по дисциплине:  «Допечатное оборудование»

7 вариант

 

 

 

 

Выполнил: студент  гр. ИП

 

Проверил:

Оценка:

 

 

 

 

 

Самара 2011

Задание	3
Барабанный сканер	4
Задача	12
Список используемой литературы	13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос № 7: Изобразите схему барабанного сканера и опишите принцип работы. В качестве примера технические параметры одного из сканеров.

Задача № 18: В лазерном сканирующем устройстве отраженный от вращающегося зеркального восьмиугольника лазерный пучок диаметром 20мм фокусируется объективом на поверхности фотоматериала в пятно малого размер. Определить диаметр окружности, в которую вписывается восьмигранная призма, если коэффициент использования зеркальных граней равен 0,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

БАРАБАННЫЕ СКАНЕРЫ

Сканер - устройство для ввода графической  растровой информации в ЭВМ. Список приложений сканера почти бесконечен, на сегодняшний день сложились и  производятся следующие разновидности  этих устройств:

• высококачественные барабанные сканеры, которые способны обрабатывать как прозрачные, так и непрозрачные изображения - от 35-мм пленок до материалов размером 16 футов на 20 дюймов с высоким (свыше 10 000 тнд) разрешением;
• планшетные настольные сканеры универсального назначения;
• компактные сканеры документов, предназначенные исключительно для оптического считывания и распознавания документов;
• специальные фотосканеры, которые работают, перемещая фотографию по неподвижному источнику света;
• сканеры слайдов или негативов, работающие с прозрачными изображениями;
• ручные сканеры для использования на небольшом пространстве стола.

Некоторые образцы  сканеров

• а - планшетный (flatbed) сканер Epson Perfection 3490;
• б - сканер документов (pass-through scanner) Kodak i30;
• в - сканер кинофильмов (35 mm film scanner) Nikon Coolscan 5000 ED;
• г - ручной сканер Mustek.

 

 

Схема работы ФЭУ барабанного сканера.

Фотоэлектронные умножители в качестве светочувствительных приборов используются в барабанных сканерах. ФЭУ усиливают  свет ксеноновой или вольфрамовогалогенной лампы, промодулированный изображением, который с помощью конденсорных линз или волоконной оптики фокусируется на чрезвычайно малой области оригинала. Фототок, возникающий в фотоэлементе под воздействием света, прямо пропорционален интенсивности падающего на него светового потока. Особенность ФЭУ как фотоприемника заключается в том, что благодаря системе динодов коэффициент пропорциональности удается увеличить в миллионы раз (до восьми порядков). Спектральный диапазон ФЭУ для полиграфических целей также безупречен, поскольку он полностью перекрывает видимый спектр световых волн.

Устройство и функционирование сканеров.

Сканер - устройство, конвертирующее видимое изображение в поток  бинарных сигналов, иными словами - осуществляющее преобразование оптических аналоговых данных в электрические  цифровые.

Изображение помещается перед кареткой, которая состоит из источника  освещения и массива датчиков.

Свет от трубки поступает на датчики, которые считывают оптические данные (например, ПЗС), затем проходит призмы, линзы и Другие оптические компоненты. Подобно очкам или лупам, эти  элементы могут весьма различаться  по качеству. Высококачественный сканер использует точную стеклянную, просветленную  оптику со светофильтрами исправления  цвета. В более дешевых моделях  применяются пластмассовые компоненты, чтобы уменьшить затраты.

Датчики сканеров

Датчик изображения обычно реализуется  по одной из трех технологий:

• фотоэлектронный умножитель (ФЭУ или photomultiplier tube - РМТ) - технология, унаследованная от барабанных сканеров прошлого;
• прибор с зарядовой связью (ПЗС или charge-coupled device - CCD) - датчик, типичный для настольных сканеров;
• контактный сенсор изображения (contact image sensor - CIS) - более новая технология, которая интегрирует функции и позволяет создавать сканеры более компактных размеров.

Технология фотоэлектронных  умножителей

ФЭУ - технология датчиков высокопроизводительных цветных барабанных сканеров, которые  используются обычно для подготовки матриц цветной полиграфии. Дорогостоящие  и тяжелые в обслуживании, они  были основными устройствами ввода  изображений в ЭВМ до появления  настольных сканеров.

Оригинал изображения здесь  тщательно закрепляется на цилиндрическом барабане, который начинает вращаться  с высокой скоростью. Каретка  с датчиками и осветителями начинает перемещаться вдоль изображения. Управлять  разрешением или размером изображения  можно, подбирая скорость движения каретки, оптическую силу линз и радиус барабана.

ФЭУ-сканеры имеют два источника  освещения, один для сканирования в  отраженном свете, другой - для прозрачных оригиналов. Свет подсветки расщепляется на три луча, которые проходят через светофильтры (красный, зеленый и синий), а затем попадают на трубку фотоумножителя, где световая энергия преобразуется в электрический сигнал. ФЭУ-сканеры имеют намного более высокую светочувствительность и более низкий уровень шума, чем сканеры ПЗС, и, следовательно, способны к хорошей передаче тонов, будучи менее восприимчивыми к ошибкам в преломлении или фокусировке света, чем их планшетные коллеги.

 

Схема функционирования барабанного сканера

Однако барабанные сканеры медленнее  и дороже, чем сканеры ПЗС. В  настоящее время они обычно используются только в специализированных высокопроизводительных приложениях.

Показатели эффективности  сканера

Механизм датчика - не единственный фактор, который задает эффективность  сканера. Следующие показатели являются важными аспектами спецификации устройства:

• разрешающая способность;
• разрядная глубина;
• динамический диапазон.

Разрешающая способность  сканера

Разрешающая способность описывает  точность устройства и обычно измеряется в точках на дюйм (тнд). Типичная разрешающая  способность недорогого настольного  сканера в конце 1990-х годов  составляла 300 х 300.

В большинстве барабанных сканеров в качестве светочувствительных  элементов используются фотоэлектронные  умножители - ФЭУ (photomultiplier tube - PMT), которые  обеспечивают большую чувствительность, чем линейки ПЗС, применяемые  в планшетных или слайд-сканерах, и поэтому охватывают более широкий  цветовой диапазон. ФЭУ позволяют  различать такие светлые и  темные цвета, которые типичные ПЗС-сканеры  просто "не видят" или воспринимают их как белые и черные.

Во всех моделях барабанных сканеров (кроме недорогих моделей) используются три ФЭУ для одновременной  записи значений красного, зеленого и  синего цветов за один проход. В некоторых  моделях фирмы ScanVeiw используется только один чувствительный элемент, поэтому  сканирование выполняется в три  прохода. Для оцифровки отсчетов интенсивности света каждого  пиксела применяется не менее 10 бит (в зависимости от модели) для  красного, зеленого и синего цветов. Максимальная цветовая глубина - 48 бит, хотя после оптимизации полученных значений с помощью программных  алгоритмов результат обычно сохраняется  в файле с 24-битным (true-color) цветом для обработки в приложениях  на Macintosh и PC.

Барабанные сканеры, по сравнению  с планшетными сканерами, позволяют  достичь большего максимального  оптического разрешения. Это значит, что они снимают большее количество световых отсчетов (пикселей или цифровых элементов изображения) на дюйм или  миллиметр. Например, лучшие планшетные слайд-сканеры имеют разрешение от 4000 до 5600 dpi, а для некоторых  барабанных сканеров этот параметр достигает  значений от 8000 до 11000 dpi.

Очевидно, что работать с барабанными  сканерами, получая при этом качественные результаты, гораздо сложнее, чем  с другими сканерами. Прежде всего, необходимо смонтировать оригиналы  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. Проходящий через слайд (или  отраженный от непрозрачного оригинала) узкий луч света с помощью  системы зеркал попадает на ФЭУ, где  оцифровывается.

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.

В идеале для каждого из возможных  разрешений необходимо иметь свой размер апертуры. Но на практике современный  барабанный сканер для сканирования с заданным разрешением автоматически  выбирает апертуру с подходящим размером. Как правило, выбирается апертура с  ближайшим к пикселю меньшим  размером. Сканер сравнивает величину отсчета с соседними и интерполирует  значение цвета для полноразмерного  пикселя.

В спецификациях барабанных сканеров часто указывается максимальное увеличение, но каждый производитель  определяет его по-своему. Поэтому  такие величины сравнивать трудно. В действительности максимально  возможное увеличение сканера непосредственно  зависит от его максимального  разрешения и линиатуры растра, которая  будет использоваться при репродуцировании. Поскольку на практике часто возникает  необходимость в различных степенях увеличения, приведем простую формулу  для расчета требуемого разрешения сканера: просто умножьте линиатуру  растра печати на 2, разделите максимальное разрешение сканера на это значение и умножьте на 100, чтобы выразить полученный результат в процентах.

Некоторые производители оценивают  типичную скорость сканирования в количествах  сканирований в минуту и других нестандартных  величинах, но эти цифры трудно поддаются  сравнению. Гораздо легче сравнивать максимальную скорость вращения барабана (в оборотах в минуту, об/мин), которая  достигается при сканировании с  низким разрешением. Но при повышении  разрешения скорость вращения уменьшается, поэтому следует обращать внимание и на минимальную скорость вращения барабана.

Кроме скорости сканирования существуют и другие характеристики, которые  оказывают воздействие на производительность барабанных сканеров.

При наличии съемного барабана можно  монтировать на него оригинал, не прерывая при этом процесс сканирования другого. Если использовать станцию для монтирования, это облегчит выравнивание оригиналов. Вместо применения обычных клейких  лент для размещения оригиналов на внешней поверхности барабана, в  некоторых изделиях оригиналы помещаются в стандартные (35 мм, 6x7 мм и 4x5 мм) или  модифицируемые пластиковые держатели, которые вставляются внутрь барабана. Во время сканирования оригиналы  удерживаются на поверхности барабана центробежной силой, поэтому никаких  клейких лент не нужно.

Многие сканеры позволяют выполнять  динамическое пакетное сканирование, то есть можно смонтировать несколько  оригиналов, выполнить предварительное  сканирование, настроить с помощью  программного обеспечения параметры  кадрирования, разрешения, цветовой баланс и другие характеристики для каждого  изображения и запустить окончательное  сканирование. Более того, существуют сканеры с динамическим пакетным сканированием, которое осуществляется при размещении на барабане различных  типов оригиналов: слайдов, негативов  и непрозрачных оригиналов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача № 18: В лазерном сканирующем устройстве отраженный от вращающегося зеркального восьмиугольника лазерный пучок диаметром 20мм фокусируется объективом на поверхности фотоматериала в пятно малого размер. Определить диаметр окружности, в которую вписывается восьмигранная призма, если коэффициент использования зеркальных граней равен 0,7

 

Грань восьмиугольной призмы

A=20мм/0,7

A=28,57мм

Радиус описанной окружности можно  найти по формуле:

R=A/2sin22,5˚

R=37,33мм.

Диаметр

D=2R

D=74,66мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

1. Самарин, Ю.Н. Допечатное оборудование: конструкции и расчет: учебник [Текст]  / Ю.Н. Самарин . — М.: МГУП, 2002.  – 555с.
2. Самарин, Ю.Н. Допечатное оборудование: учебное пособие [Текст] / Ю.Н. Самарин, Н.П. Сапожников, М.А. Синяк. — М.: Издательство МГУП, 2000.
3. Ткачук, Ю.Н. Оборудование допечатных процессов: конспект лекций [Текст] / Ю.Н.  Ткачук - М.: Издательство МГУП, 1999.
4. Самарин, Ю.Н. Конструирование и расчет формного оборудования: учебник [Текст]  / Ю.Н. Самарин . — М.: МГУП, 1999.
5. Грибков, А.В. Техника полиграфического производства. Часть 2. Допечатное оборудование: конспект лекций [Текст] / А.В. Грибков, Ю.Н. Ткачук. – М.: МГУП, 2003. – 56с.
6. Самарин, Ю.Н. Научные основы и методология проектирования выводных устройств допечатных систем [Текст]/Ю.Н. Самарин.–М.: МГУП, 2004.–514с.