С-Пб ГУ ГА (КФ) Реферат на тему: Сканеры: назначения, виды, области применения различных видов сканеров
Выполнил: студент группы Д-11
Заборцев Роман
Проверила: преподаватель информатики
Попова Тамара Александровна г. Красноярск
2011
Содержание:
Виды сканеров……………………………………………………………3
Основные характеристики сканеров……………………………………5
Оптическое и интерполированное разрешение……………………..5
Глубина цвета………………………………………………………....5
Динамический диапазон……………………………………………...6
Виды сканеров
Сегодня сканеры выпускаются в четырех конструктивах – ручном, листопротяжном, планшетном и барабанном, причем каждому из них присущи как достоинства, так и недостатки.Ручные сканеры – обычные или самодвижующиеся – обрабатывают полосы документа шириной около 10 см и представляют интерес, прежде всего для владельцев мобильных ПК. Они медлительны, имеют низкие оптические разрешения (обычно 100 точек на дюйм) и часто сканируют изображения с перекосом. Но зато они недороги и компактны.В листопротяжном сканере, как в факсимильном аппарате, страницы документа при считывании пропускаются через специальную щель с помощью направляющих роликов (последние зачастую становятся причиной перекоса изображения при вводе). Таким образом, сканеры этого типа непригодны для ввода данных непосредственно из журналов или книг. В целом возможности применения листопротяжных сканеров ограниченны, поэтому их доля на массовом рынке снижается.Планшетные сканеры весьма универсальны. Они напоминают верхнюю часть копировального аппарата: оригинал – либо бумажный документ, либо плоский предмет – кладут на специальное стекло, под которым перемещается каретка с оптикой и аналого-цифровым преобразователем (однако существуют «планшетники», в которых перемещается стекло с оригиналом, а оптика и АПЦ остаются неподвижными, чем достигается более высокое качество сканирования). Обычно планшетный сканер считывает оригинал, освещая его снизу, с позиции преобразователя. Чтобы сканировать четкое изображение с пленки или диапозитива, нужно обеспечивать подсветку оригиналов как бы сзади. Для этого и служит слайдовая приставка, представляющая собой лампу, которая перемещается синхронно со сканирующей кареткой и имеет определенную цветовую температуру.Барабанные сканеры, по светочувствительности, значительно превосходящие потребительские планшетные устройства, применяются исключительно в полиграфии, где требуется высококачественное воспроизведение профессиональных фотоснимков. Разрешение таких сканеров обычно составляет 8000-11000 точек на дюйм и более.
В барабанных сканерах оригиналы размещаются на внутренней или внешней (в зависимости от модели) стороне прозрачного цилиндра, который называется барабаном. 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 его оборот считывается одна линия пикселей, так что процесс сканирования очень напоминает работу токарно-винторезного станка. Проходящий через слайд (или отраженный от непрозрачного оригинала) узкий луч света, который создается мощным лазером, с помощью системы зеркал попадает на ФЭУ (фотоэлектронный умножитель), где оцифровывается.Основные характеристики сканеровОптическое и интерполированное разрешение
Оптическое разрешение — измеряется в точках на дюйм (dots per inch, dpi). Характеристика, показывающая, чем больше разрешение, тем больше информации об оригинале может быть введено в компьютер и подвергнуто дальнейшей обработке. Часто приводится такая характеристика, как “интерполированное разрешение”(интерполяционное разрешение). Ценность этого показателя сомнительна — это условное разрешение, до которого программа сканера “берется досчитать” недостающие точки. Этот параметр не имеет никакого отношения к механизму сканера и, если интерполяция все же нужна, то делать это лучше после сканирования с помощью хорошего графического пакета.Глубина цвета
Глубина цвета – это характеристика, обозначающая количество цветов, которое способен распознать сканер. Большинство компьютерных приложений, исключая профессиональные графические пакеты, такие как Photoshop, работают с 24 битным представлением цвета (полное количество цветов —16.77 млн. на точку). У сканеров эта характеристика, как правило, выше — 30 бит, и, у наиболее качественных из планшетных сканеров, — 36 бит и более. Конечно, может возникнуть вопрос — зачем сканеру распознать больше бит, чем он может передать в компьютер. Однако, не все полученные биты равноценны. В сканерах с ПЗС датчиками два верхних бита теоретической глубины цвета обычно являются “шумовыми” и не несут точной информации о цвете. Наиболее очевидное следствие “шумовых” битов недостаточно непрерывные, гладкие переходы между смежными градациями яркости в оцифрованных изображениях. Соответственно в 36 битном сканере “шумовые” биты можно сдвинуть достаточно далеко, и в конечном оцифрованном изображении останется больше чистых тонов на канал цвета.Динамический диапазон (диапазон плотности)
Оптическая плотность есть характеристика оригинала, равная десятичному логарифму отношения света падающего на оригинал, к свету отраженному (или прошедшему — для прозрачных оригиналов). Минимально возможное значение 0.0 D — идеально белый (прозрачный) оригинал. Значение 4.0 D – абсолютно черный (непрозрачный) оригинал. Динамический диапазон сканера характеризует какой диапазон оптических плотностей оригинала сканер может распознать, не потеряв оттенки ни в светах, ни в тенях оригинала. Максимальная оптическая плотность у сканера — это оптическая плотность оригинала, которую сканер еще отличает от полной темноты. Все оттенки оригинала темнее этой границы сканер не сможет различить. Данная величина очень хорошо отделяет простые офисные сканеры, которые могут потерять детали, как в темных, так и светлых участках слайда и, тем более, негатива, от более профессиональных моделей. Как правило, для большинства планшетных сканеров данная величина лежит в пределах от 1.7D (офисные модели) до 3.4 D (полупрофессиональные модели). Большинство бумажных оригиналов, будь то фотография или журнальная вырезка, обладают оптической плотностью не более 2.5D. Слайды требуют для качественного сканирования, как правило, динамический диапазон более 2.7 D (Обычно 3.0 – 3.8). И только негативы и рентгеновские снимки обладают более высокими плотностями (3.3D – 4.0D), и покупать сканер с большим динамическим диапазоном имеет смысл, если вы будете работать в основном с ними, иначе вы просто переплатите деньги.
www.ronl.ru
Сканер последовательно преобразует оптический сигнал, получаемый при сканировании изображения световым лучом, в электрический, а затем в цифровой код, который передается в PC. Подобное преобразование осуществляется с помощью CCD чипа.
Сканеры разделяют на черно-белые и цветные, а также на ручные, барабанные, листовые, планшетные.
Черно-белые сканеры могут в простейшем случае различать только два значения — черное и белое, что вполне достаточно для чтения штрихового кода. Более сложные сканеры различают градации серого цвета.
Цветные сканеры работают на принципе аддитивного сложения цветов, при котором цветное изображение получается путем смешения трех цветов — красного, зеленого и синего. Технически это реализуется двумя способами.
При сканировании цветной оригинал освещается не белым светом, а последовательно красным, зеленым и синим. Сканирование осуществляется для каждого цвета отдельно, полученная информация предварительно обрабатывается и передается в PC.
В процессе сканирования цветной оригинал освещается белым цветом, а отраженный свет попадает на CCD матрицу через систему специальных фильтров, разлагающих его на три компонента — красный, зеленый, синий, каждый из которых улавливается своим набором фотоэлементов.
Ручные сканеры — это относительно недорогие устройства небольшого размера, удобны для оперативного сканирования изображений из книг и журналов. Ширина полосы сканирования обычно не превышает 105 мм, стандартное разрешение 300-400 dpi. К недостаткам ручного сканера можно отнести зависимость качества сканирования от навыков пользователя и невозможность одновременного сканирования относительно больших изображений.
Барабанный сканер является родоначальником семейства сканеров. Сканируемый оригинал располагается на вращающемся барабане. В настоящее время используются только в типографском производстве.
В листовых сканерах носитель с изображением протягивается вдоль линейки, на которой расположены CCD элементы. Ширина изображения, как правило, составляет формат А4, а длина ограничена возможностями используемого PC (чем больше изображение, тем больше размер файла, где хранится его цифровая копия).
Планшетные сканеры осуществляют сканирование в автоматическом режиме. Оригинал располагается в сканере на стеклянном листе, под которым головка чтения с CCD элементами сканирует изображение построчно с равномерной скоростью. Размеры сканируемых изображений зависят от размера сканера и могут достигать размеров большого чертежного листа (А0). Специальная слайд-приставка позволяет сканировать слайды и негативные пленки. Аппаратное разрешение планшетных сканеров достигает 1200 dpi.
Сканирование — перевод изображений в цифровой, компьютерный вид. Сегодня оно доступно всем.
Характеристики:
Разрешение сканера.
Тип матрицы. Технология сканирования: луч света (достаточно сильный) скользит по поверхности фотографии или листа с текстом. Поскольку лист непрозрачный, то он будет частично отражать свет. Потом этот отраженный световой поток можно анализировать — и на основе этого анализа создавать цифровой «слепок» изображения.
Тип матрицы как раз и определяет, как именно поступит сканер с этим отраженным лучом. В более дорогой CCD-матрице луч падает сначала на систему зеркал, которые переадресуют его к призме. Призма же разлагает упавший на нее луч на отдельные цветовые потоки, каждый из которых падает на специально выделенную для него распознающую матрицу на основе тех самых CCD-элементов.
При CIS-технологии никаких излишеств типа матриц и зеркал не предусмотрено — отраженный луч попадает прямо на чувствительную матрицу, которой придется самостоятельно фильтровать и разлагать полученный поток при помощи специальной микросхемы.
Качество CIS-сканеров неважное. Во-первых, отсутствие «лишних» призм и зеркал приводит к тому, что взявшая на себя их работу микросхема гораздо хуже распознает цвета и оттенки. Меньше у таких сканеров и разрешение — не более 600 dpi. Самым важным дефектом CIS-матрицы является низкая глубина резкости. Это значит, что для более-менее корректного сканирования оригинал необходимо прижимать к стеклу как можно плотнее. Разворот книги, к примеру, отсканировать не возможно — изображение страниц в компьютере будет затянуто такой дымкой, через которую не пробьется ни одна программа распознавания.
CIS-сканер можно использовать для обработки текстов.
Наличие специальных возможностей. При сканировании текстов большого объема не слишком удобно каждый раз вручную менять листы. Удобнее сканеры с автоподатчиком — они после сканирования сами позаботятся о том, чтобы загрузить очередной лист.
Профессиональному дизайнеру не помешает сканирующая приставка для слайдов или негативов, которая дает возможность «загнать» изображение в компьютер прямо с пленки, минуя стадию печати.
www.ronl.ru
Комитет общего и профессионального образования РФ. Оренбургский Государственный Университет. |
Кафедра ВМКСиС |
Выполнил: Андрющенко Д.А. Группа : Проверил :Синицин Ю.И. |
Тема:”Сканеры. ” |
Введение.
Сканером наз ывается устройство, позволяющее вводить в компьютер образы изображений, представл енных в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий или другой графической информации. Кстати, не смотря на обилие различн ых моделей сканеров, в первом приближении их классификацию можно провести всего по не скольким признакам (или критериям). Во-первых, по степени прозрачности вводимого оригинала изображения, во-вторых, по кинематическому механизму сканера (конструкции; механизма движения), в-третьих, по типу вводимого изображения, в-четверт ых, по особенностям программного и аппаратного обеспечения сканера.
Оригиналы изображений.
Вообще говоря, изображения (или оригиналы) можно условно разделить на две большие группы. К первой из них относятся называемые непрозрачные оригиналы: всев озмо жн ые фотог рафии, рисунки, страницы журналов и буклетов. Если вспомнить курс школьной физики, то известно, что изображения с подобных оригиналов мы видим в отраженном свете. Другое дело прозрачные оригиналы — цветные и черно-белые слайды и негативы; в этом случае глаз (как оптическая система) обрабатывает свет, прошедший через оригинал. Таким образом, прежде всего, следует обратить внимание на то, с какими типами оригиналов сканер может работать. В частности, для работы со слайдами существуют специальные приставки.
Механизм движения.
Определяющим фактором для данного параметра является способ перемещения считывающей головки сканера и бумаги относительно друг друга. В настоящее время все известные сканеры о этому критерию можно разбить на два основных типа: ручной ( hand-held) и насто льный ( desktop). Тем не менее, существуют также комбинированные устройства, которые сочетают в себе возможности насто льных и ручных сканеров. В качестве примера мож но привести модель Niscan Page аме риканской фирмы Nisca.
Ручные сканеры.
Ручной сканер, как правило, чем-то напоминает увеличени ю в размерах электробритву. Для того чтобы ввести в компью тер какой-либо документ при помощи этого устройства, надо без резких движений провести сканирующей головкой по соответствующему изображению. Таким образом, проблема перемещ ения считывающей головки относительно бумаги целиком ложится на по льзователя. Кстати, равномерность перемещения сканера существенно сказывается на качестве вводимого в компьютер изображения. В ряде моделей дл я подтверждения нормального ввода имеется специальный индикатор. Ширина вводимого изображения для ручных сканеров не превышает обычно 4 дюймов (10 см). В некоторых моделях ручных сканеров в году повышения разрешающей способности уменьшают ширину вводимого изображения. Современные ручные сканеры могут обеспечивать автоматическую «склейку» вводимого изображения, то есть формируют целое изображение из отдельно вод имых его частей. Это, в частности, связано с тем, что при помощи ручного сканера невозможно ввести изображения даже формата А4 за один проход. К основным достоинствам такого дн а сканеров относятся небольшие габаритные размеры и сравнительно низкая цена.
Настольные сканеры.
Настольные сканеры называют и страничными, и. планшетными, и даже авто сканерами. Такие сканеры позволяют вводить изображения размерами 8,5 на 11 или 8,5 на 14 дюймов. Существуют три разновидности настольных сканеров: планшетные (flatbed), рулонные (sheet-fed) и проекционные (overhead).
Основным отличием планшетных сканеров является то, что сканирующая головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя. Планшетные сканеры — обычно, достаточно дорогие устройства, но, пожалуй, и наиболее «способные». Внешне они чем-то могут напоминать копировальные машины — «ксероксы», внешний вид которых известен, конечно, многим. Для сканирования изображения (чего-нибудь) необходимо открыть крышку сканера, подключить сканируемый лист на стеклянную пластину изображением вниз, после чего закрыть крышку. Все дальнейшее управление процессом сканирования осуществляется с клавиатуры компьютера — при работе с одной из специальных программ, поставляемых вместе с таким сканером. Понятно, что рассмотренная конструкция изделия позволяет (подобно «ксероксу») сканировать не только отдельные листы, но и страницы журнала или книги. Наиболее популярными сканерами этого типа на российском рынке являются модели фирмы Hewlett Packard.
Работа рулонных сканеров че м-то напоминает работу об ыкновенной факс-машины. Отдельные листы докумен тов протягиваются ч ерез так ое устройство, при этом и осуществляется ихсканирование. Таким образ ом, в данном случае сканирую щая головка остае тся на месте, а уже относительно нее перемещ ается бумага. Понятно, что в этом случае копирование страниц книг и журн алов просто н евозмож но. Рассматриваемы е сканеры достаточно широко использ уются в областях, связанных с оптическим распознаванием символов ОС R (Optiсаl Character Recognition). Для удобства работы рулонные сканеры обычно оснащаются устройствами для автоматической подачи страниц.
Третья разновидность настольных сканеров — проекцио нные сканеры, которые больше всего напоминают своеобразный проекционный аппарат (ил и фотоувеличитель). Вводимый документ кладется на пов ерхность сканирован ия изображе нием вверх, блок сканирования находится при этом также сверху. Перемещае тся только сканирующее устройство. О сновной особенностью данных сканеров является возможность сканирования прое кций трехмерных проекций.
Упоминаемый выше комбинированный сканер Niscan Page обеспечивает работу в двух режимах: протягивания листов (сканирование оригиналов форматом от визитной карточки до21,6 см) и самодвижущегося сканера. Для реализации последнего режима сканера необходимо снять нижнюю крышку. При этом валики, которые обычно протягивают бумагу, служат своеобразными кодами, на которых сканер и движется по сканируемой поверхности. Хотя понятно, что ширина вводимого сканером изображения в обоих режимах не изменяется (чуть больше формата А4), однако в самодвижущемся режиме можно сканировать изображение с листа бумаги, превышающего этот формат, или вводить формацию со страниц книги.
Типы вводимого изображения.
По данному критерию все существующие сканеры можно подразделить на черно-белые и цветные. Черно-белые сканеры в свою очередь могут подразделяться на штриховые и полутоновые («серые»). Однако, как мы увидим в дальнейшем, полутона изображения могут также эмулироваться. Итак, первые модели черно-белых сканеров могли работать только в двухуровневом (bilevel) режиме, воспринимая или черный, или белый цвет. Таким образом, сканироваться могли либо штриховые рисунки (например, чертежи), либо двух тоновые изображения. Хотя эти сканеры и не могли работать с действительными оттенками серого цвета, выход для сканирования полутоновых изображений такими сканерами был найден. Псевдополутоновой режим, или режим растрирования (dithering), сканера имитирует оттенки серого цвета, группируя, несколько точек вводимого изображения в так называемые gray-scale-пиксели. Такие пиксели могут иметь размеры 2х2 (4 точки), 3х3 (9 точек) или 4х4 (16 точек) и т.д. Отношение количества черных точек к белым и выделяет уровень серого цвета. Например, gray-scale-пиксель размером 4х4 позволяет воспроизводить 17 уровней серого цвета (включая и полностью белый цвет). Не следует, правда, забывать, что разрешающая способность сканера при использовании gray-scale-пикселя снижается (в последнем случае в 4 раза).
Полутоновые сканеры используют максимальную разрешающую способность, как правило, только в двухуровневом режиме. Обычно они поддерживают 16, 64 или 256 оттенков серого цвета для 4-, 6- и 8-разрядного кода, который ставится при этом в соответствие каждой точке изображения. Разрешающая способность сканера измеряется в количестве различаемых точек на дюйм изображения — dpi (dot per inch). Если в первых моделях сканеров разрешающая способность была 200—300 dpi, то в современных моделях это, как правило, 400, а то и 800 dpi. Некоторые сканеры обеспечивают аппаратное разрешение 600х1200 dpi. В ряде случаев разрешение сканера может устанавливаться программным путем в процессе работы из ряда значений: 75, 1 150, 200, 300 и 400 dpi.
Надо сказать, что благодаря операции интерполяции, выполняемой, как правило, программно, современные сканеры могут иметь разрешение 800 и даже 1600 dpi. В результате интерполяции на получаемом при сканировании изображении сглаживаются кривые линии и исчезают неровности диагональных линий. Напомним, что интерполяция позволяет отыскивать значения промежуточных величин по уже известным значениям. Например, в результате сканирования один из пикселов имеет значение уровня серого цвета 48, а соседний с ним — 76. Использование простейшей линейной интерполяции позволяет сделать предположение о том, что значение уровня серого цвета для промежуточного пикселя могло бы быть равно 62. Если вставить все оценочные значения пикселов в файл отсканированного изображения, то разрешающая способность сканера как бы удвоится, то есть вместо обычных 400 dpi станет равной 800 dpi.
Черно-белые сканеры.
Попробуем объяснить принцип работы черно-белого сканера. Сканируемое изображение освещается белым светом, получаемым, как правило, от флуоресцентной лампы. Отраженный свет через редуцирующую (уменьшающую) линзу попадает на фоточувствительный полупроводниковый элемент, называемый прибором с зарядовой связью ПЗС (Change- Coupled Device, CCD), в основу которого положена чувствительность проводимости p-n-перехода обыкновенного полупроводникового диода к степени его освещенности. На p-n-переходе создается заряд, который рассасывается со скоростью, зависящей от освещенности. Чем выше скорость рассасывания, тем больший ток проходит через диод.
Рис.1. Блок схема черно-белого сканера.
Каждая строка сканирования изображения соответствует определенным значениям напряжения на ПЗС. Эти значения напряжения преобразуются в цифровую форму либо через аналого-цифровой преобразователь АЦП (для полутоновых сканеров), либо через компаратор (для двухуровневых сканеров). Компаратор сравнивает два значения (напряжение или ток) от ПЗС и опорное (рис. 1), причем в зависимости от результата сравнения на его выходе формируется сигнал 0 (черный цвет) или 1 (белый). Разрядность АЦП для полутоновых сканеров зависит от количества поддерживаемых уровней серого цвета. Например, сканер, поддерживающий 64 уровня серого, должен иметь 6-разрядный АЦП. Каким образом сканируется каждая следующая строка изображения, целиком зависит от типа используемого сканера. Напомним, что у планшетных сканеров движется сканирующая головка, а в рулонных сканерах она остается неподвижной, потому что движется носитель с изображением — бумага.
Цветные сканеры.
В настоящее время существует несколько технологий для получения цветных сканируемых изображений. Один из наиболее общих принципов работы цветного сканера заключается в следующем. Сканируемое изображение освещается уже не белым цветом, а через вращающийся RGB-светофильтр (рис. 2). Для каждого из основных цветов (красного, зеленого и синего) последовательность операций практически не отличается от последовательности действий при сканировании черно-белого изображения. Исключение составляет, пожалуй, только этап предварительной обработки и гамма-коррекции цветов, перед тем как информация передается в компьютер. Понятно, что этот этап является общим для всех цветных сканеров.
В результате трех проходов сканирования получается файл, содержащий образ изображения в трех основных цветах — RGB (образ композитного сигнала). Если используется восьмиразрядный АЦП, который поддерживает 256 оттенков для одного цвета, то каждой точке изображения ставится в соответствие один из 16,7 миллиона возможных цветов (24 разряда). Сканеры, использующие подобный принцип действия, выпускаются, например, фирмой Microtek.
Рис.2. Блок-схема цветного сканера с вращающимся RGB-фильтром.Надо отметить, что наиболее существенным недостатком описанного выше метода является увеличение времени сканирования в три раза. Проблему может представлять также «выравнивание» пикселов при каждом из трех проходов, так как в противном случае возможно размывание оттенков и «смазывание» цветов.
В сканерах известных японских фирм Epson и Sharp, как правило, вместо одного источника света используется три, для каждого цвета отдельно. Это позволяет сканировать изображение всего за один проход и исключает неверное «выравнивание» пикселов. Сложности этого метода заключаются обычно в подборе источников света со стабильными характеристиками.
Другая японская фирма — Seiko Instruments — разработала Цветной планшетный сканер SpectraPoint, в котором элементы ПЗС были заменены фототранзисторами. На ширине 8,5 дюйма размещено 10200 фототранзисторов, расположенных в три колонки по 3400 в каждой. Три цветных фильтра (RGB) устроены так, что каждая колонка фототранзисторов воспринимает только один основной цвет. Высокая плотность интегральных фототранзисторов позволяет достигать хорошей разрешающей способности — 400 dpi (3400/8,5) — без использования редуцирующей линзы.
Принцип действия цветного сканера ScanJet Iic фирмы Hewlett Packard несколько иной. Источник белого света освещает сканируемое изображение, а отраженный свет через редуцирующую линзу попадает на трех полосную ПЗС через систему специальных фильтров, которые и разделяют белый свет на три компонента: красный, зеленый и синий (рис. 3). Физика работы подобных фильтров связана с явлением дихроизма, заключающегося в различной окраске одноосных кристаллов в проходящем белом свете в зависимости от положения оптической оси. В рассматриваемом случае фильтрация осуществляется парой таких фильтров, каждый из которых представляет собой «сэндвич» из двух тонких и одного более толстого слоя кристаллов. Первый слой первого фильтра отражает синий свет, но пропускает зеленый и красный. Второй слой отражает зеленый свет и пропускает красный, который отражается только от третьего слоя. Во втором фильтре, наоборот, от первого слоя отражается красный свет, от второго — зеленый, а от третьего — синий. После системы фильтров разделенный красный, зеленый и синий свет попадает на собственную полосу ПЗС, каждый элемент которого имеет размер около 8 мкм. Дальнейшая обработка сигналов цветности практически не отличается от обычной. Заметим, что подобный принцип работы (с некоторыми отличиями, разумеется) используется и в цветных сканерах фирмы Ricoh.
Рис.3. Блок-схема сканера с dichroic-фильтрами.
Аппаратные интерфейсы сканеров.
Для связи с компьютером сканеры могут использовать специальную 8- или 16-разрядную интерфейсную плату, вставляемую в соответствующий слот расширения. Для портативных компьютеров подходит устройство PC Card. Кроме того, в настоящее время достаточно широкое распространение получили стандартные интерфейсы, применяемые в IBM PC-совместимых компьютерах (последовательный и параллельный порты, а также интерфейс SCSI). Стоит отметить, что в случае стандартного интерфейса у пользователя не возникает проблем с разделением системных ресурсов: портов ввода-вывода, прерываний IRQ и каналов прямого доступа DMA.
По понятным причинам наиболее медленно передача данных осуществляется через последовательный порт (RS-232C). Именно поэтому в ряде последних ручных или комбинированных моделей сканеров для связи с компьютером применяется стандартный параллельный порт. Это очень удобно, например, при работе с портативным компьютером.
Программные интерфейсы и TWAIN.
Для управления работой сканера (впрочем, как и иного устройства) необходима соответствующая программа — драйвер. В этом случае управление идет не на уровне «железа» (портов ввода-вывода), а через функции или точки входа драйвера. До недавнего времени каждый драйвер для сканера имел свой собственный интерфейс. Это было достаточно неудобно, поскольку для каждой модели сканера требовалась своя прикладная программа. Логичнее было бы наоборот, если бы с одной прикладной программой могли работать несколько моделей сканеров. Это стало возможным благодаря TWAIN.
TWAIN — это стандарт, согласно которому осуществляется обмен данными между прикладной программой и внешним устройством (читай — его драйвером). Напомним, что консорциум TWAIN был организован с участием представителей компаний Aldus, Caere, Eastman Kodak, Hewlett Packard & Logitech. Основной целью создания TWAIN-спецификации было решение проблемы совместимости, то есть легкого объединения различных устройств ввода с любым программным обеспечением. Конкретизируя, можно выделить несколько основных вопросов: во-первых, поддержку различных платформ компьютеров; во-вторых, поддержку различных устройств, включая разнообразные сканеры и устройства ввода видео; в-третьих, возможность работы с различными формата данных. Благодаря использованию TWAIN-интерфейса можно вводить изображение одновременно с работой в прикладной программе, поддерживающей TWAIN, например CorelDraw, Picture Publisher, PhotoFinish. Таким образом, любая TWAIN -совместимая программа будет работать с TWAIN-совместимым сканером.
В заключение стоит отметить, что образы изображений в компьютере могут храниться в графических файлах различных форматов, например TIFF, РСХ, ВМР, GIF и других. Надо иметь в ввиду, что при сканировании изображений файлы получаются достаточно громоздкими и могут достигать десятков и сотен мегабайт. Для уменьшения объема хранимой информации используется обычно процесс компрессии (сжатия) таких файлов.
Выбор сканера.
В офисе сканер может эффективно использоваться для работы как с текстами (OCR), так и с изображениями. В первом случае можно ориентироваться на недорогую черно-белую модель с разрешением 200—300 dpi. Для ввода коротких документов может пригодиться даже ручной сканер. При больших объемах следует остановиться на сканере с автоматической подачей оригиналов. В зависимости от сложности вводимых в компьютер изображений может потребоваться сканер с разрешением 300—600 dpi (с интерполяцией до 1200 dpi), с возможностью восприятия до 16,7 миллиона оттенков цветов (24-разрядное кодирование) и производительным интерфейсом (SCSI-2). Во всех случаях надо удостовериться, что в комплект со сканером входит соответствующее программное обеспечение, будь то OCR-программы или графический пакет. Не стоит забывать также и о TWAIN-совместимости.
Список использованной литературы.
1. А.Борзенко «IBM PC: устройство, ремонт, модернизация»
2. Документация из сети Internet.
www.ronl.ru
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЭКОНОМИКИ И ФИНАНСОВ»
КАФЕДРА ИНФОРМАТИКИ
Реферат по информатике
на тему:
Технические и эксплуатационные
характеристики устройств
автоматического считывания
информации (сканеры).
Выполнила: студентка 119 группы О119
А. О. Балыбердина
Руководитель: доц. А. Е. Щадилов
Санкт-Петербург
2010г.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение. Историческая справка ......................................................................................3
Сканер, процесс сканирования..........................................................................................3
Виды сканеров ....................................................................................................................3
Планшетный сканер …........................................................................................................3
Широкоформатный сканер ................................................................................................4
Ручной сканер .....................................................................................................................4
Листопротяжный сканер .....................................................................................................5
Планетарный сканер ..........................................................................................................5
Барабанный сканер ............................................................................................................6
Слайд-сканер ......................................................................................................................6
Сканер штрих-кода .............................................................................................................7
Сканер сетчатки глаза, отпечатка пальца. .......................................................................8
Технико-эксплуатационные характеристики сканеров ....................................................8
Разрешение .........................................................................................................................8
Глубина и разрядность цвета ............................................................................................9
Динамический диапазон ….................................................................................................9
Скорость сканирования.......................................................................................................9
Интерфейс............................................................................................................................9
Сервисные удобства .........................................................................................................10
Слайд-адаптер ..................................................................................................................10
Стандарт интерфейса прикладных программ TWAIN …................................................10
Заключение ……………………………………………………………………………………….11
Библиографический список …..........................................................................................12
2
ВВЕДЕНИЕ. ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА
В наши дни редкий человек не имеет представления, что такое сканер. Но так было не всегда. История устройства под названием «сканер» началась в далеком 19 веке, когда флорентийский монах Джованни Казелли изобрел «пантелеграф». Аппарат позволял передавать изображения на расстоянии. Принцип его действия прост — картинка наносилась на барабан токопроводящими чернилами, а считывалась металлической иглой. Фактически пентелеграф являлся прародителем всех современных сканеров.
Итак, устройством автоматического считывания информации — сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий и другой графической информации, создавая цифровую их копию. Процесс получения этой копии называется сканированием.
Для человека, не знающего внутреннее строение того или иного оборудования, может показаться «волшебством» перенос документа с бумажного носителя на монитор. Каким образом проходящий луч света копирует изображение? Как выбирает формат? Попытаемся разобраться в принципе работы сканера.
Сканируемый объект кладется на стекло планшета сканируемой поверхностью вниз. Под стеклом располагается подвижная лампа. Она включается в сеть последовательно с балластным дросселем и применяется в оптических приборах для получения узкого пучка света большой интенсивности, с цветовой температурой дневного света, порядка 6000°К (градусов Кельвина). В движение ее приводит шаговый электродвигатель — это электрический двигатель, преобразующий цифровой электрический сигнал в механическое движение.
Есть два технологических подхода к сканированию:
1) изображение сканируется в стандартных установках программы, а затем вся необходимая коррекция изображений происходит средствами, например, Adobe Photoshop. При этом нет необходимости глубоко вникать в специфику конкретного изображения и особенности поведения сканера.
2) Подбор всех параметров сканирования осуществляется до того, как будет проведено окончательное сканирование. Это позволяет обеспечить максимально возможный для данного сканера и данного оригинала результат.
В настоящее время все известные модели сканеров можно разбить на виды: планшетные, широкоформатные, ручные, листопротяжные, планетарные, книжные, барабанные, слайд-сканеры, сканеры штрих-кода, сканер сетчатки глаза и др.
ПЛАНШЕТНЫЙ СКАНЕР
Сканер, предназначенный для малого офиса или домашнего использования. Как правило, устройство используется для сканирования документов или для оцифровки изображений или фотографий.
3
Сканер планшетный Avision
ШИРОКОФОРМАТНЫЙ СКАНЕР
Сканер с функциями для сканирования, копирования и рассылки по электронной почте, которые могут быть легко сконфигурированы под различные задачи. Как правило, используются в типографиях и на предприятиях. Сканеры с широким сканированием позволяют получать чистые и четкие изображения чертежей, эскизов и карт. Быстро и аккуратно сканируют как простые, таки и слабые загрязненные оригиналы без потери данных.
Сканер широкоформатный Contex SD4450
РУЧНОЙ СКАНЕР
Применяется в качестве устройства ввода, ограничен очень узким кругом задач. Его можно использовать дома, если надо процитировать отрывок из книги, когда планшетного сканера нет под рукой.
4
Сканер ручной портативный
ЛИСТОПРОТЯЖНЫЙ СКАНЕР
Эти сканеры используют технологию факсимильного аппарата. Страницы документа, при считывании, пропускаются через специальную щель с помощью направляющих роликов (последние зачастую становятся причиной перекоса изображения при вводе). Таким образом, сканеры этого типа непригодны для ввода данных непосредственно из журналов и книг. В целом возможности применения листопротяжных сканеров ограничены, поэтому их производство снижается.
Сканер листопротяжный
ПЛАНЕТАРНЫЙ СКАНЕР
Предназначен для оцифровки книжных, сброшюрованных и деликатных оригиналов, толстых и крупноформатных документов.
5
Сканер планетарный А2Ц
БАРАБАННЫЙ СКАНЕР
В каждый момент времени сканер считывает информацию с одной точки носителя. Поэтому, для получения изображения, необходимо взаимное перемещение сканирующего элемента и носителя по двум координатам. Это достигается за счет вращения барабана с наклеенным на него носителем (слайдом) и линейного перемещения сканирующего элемента и источника света вдоль оси барабана.
Сканер барабанный Wizard Favourite
СЛАЙД — СКАНЕР
Предназначен для ввода изображения в компьютер с диапозитивов и фотопленки. Негативные кадры автоматически преобразуются самим сканером в позитивные.
6
Слайд-сканер Nikon
СКАНЕР ШТРИХ — КОДА
Как правило, предназначен для работы в составе высокопроизводительных POS- терминалов на кассовых аппаратах.
Сканер штрих-кода Metrologic MS9520
7
СКАНЕРЫ СЕТЧАТКИ ГЛАЗА, ОТПЕЧАТКА ПАЛЬЦА
Идентификатор личности на основе рисунка радужной оболочки глаза, папиллярного рисунка пальца.
Сканер отпечатков пальцев Microsoft
ХАРАКТЕРИСТИКИ СКАНЕРОВ
РАЗРЕШЕНИЕ
В характеристиках типичного бытового сканера среднего класса указано, что он работает с разрешением 2400х4800 точек на дюйм (dpi). Что это значит? В данном случае 2400 dpi — это реальное оптическое разрешение по горизонтали, которое позволяют получить установленные в сканере оптика и матрица. 4800 точек (или, точнее, шагов) на дюйм — это так называемое аппаратное или механическое разрешение, которое характеризует точность перемещения линейки с датчиками поперек сканируемой области, то есть по вертикали. Реальное разрешение, естественно, не будет при этом выше 2400 dpi, поскольку оптика и матрица просто не дадут сканеру «разглядеть» больше за счет точной механики. Меньшая из двух указанных в спецификации величин — это именно оптическое разрешение.
Интерполяционное разрешение — совершенно бессмысленный параметр, поскольку в данном случае «повышенное разрешение» достигается посредством расчета дополнительных точек на основе характеристик их реальных соседок. Разумеется, большей детальности вы при этом не получите, но размер файла вырастет довольно существенно. Реального разрешения в 9600 или даже в 19200 точек на дюйм на бытовом сканере вы не получите никогда.
Сканеры начального уровня имеют оптическое разрешение 600 или 1200 dpi, при этом даже разрешения в 600 dpi достаточно для подавляющего большинства задач, включая сканирование фотографий и даже любительских слайдов. Аппаратное разрешение может варьироваться от 1200 до 4800 dpi на дюйм.
8
ГЛУБИНА И РАЗРЯДНОСТЬ ЦВЕТА
Этот параметр характеризует максимальное число оттенков, которые способен обрабатывать сканер, то есть он свидетельствует о качестве цветопередачи устройства. В большинстве случаев производители указывают внутренней разрядности, которое относится к возможностям аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) сканера. Подавляющее большинство современных моделей имеет 48-разрядные АЦП, то есть каждый цвет (красный, зеленый и синий) описывается внутри сканера 16-ю битным цветом. Практически единственное исключение — это Adobe Photoshop, да и то он считается массовым только в России. Но даже в этом программном пакете для выполнения подавляющего большинства операций редактирования приходится прибегать к 24-битному цвету (так называемый True Color), а такую разрядность на выходе гарантирует любой современный планшетный сканер. Поддержка высокой разрядности цвета ценна тем, что она в ряде случаев позволяет на уровне драйвера скорректировать изображение.
ДИНАМИЧЕСКИЙ ДИАПАЗОН
Динамический диапазон(или оптическая плотность) говорит о том, насколько хорошо сканер способен воспроизводить плавные цветовые переходы, а также насколько хорошо устройство «различает» самые темные фрагменты оригинала. Динамический диапазон у планетных сканеров весьма скромный, поэтому его значение, как правило, не указывают, а если и указывают, то сильно завышают. У моделей среднего класса он колеблется в границах от D1,8 до D3,0. Именно поэтому планшетники плохо справляются со сканированием прозрачных оригиналов и, в особенности, негативных фотопленок, которые имеют повышенную оптическую плотность. Специализированные слайд-сканеры имеют динамический диапазон, как правило, в пределах от D3,2 до D3,6, при этом максимальное теоретическое значение оптической плотности — D4,0.
СКОРОСТЬ СКАНИРОВАНИЯ
Скорость работы бытовых сканеров не слишком высока, особенно при сканировании цветных фотографий с большим разрешением: этот процесс может растянуться минут на пять. Быстро такие аппараты работают только при оцифровке текстовых документов.
ИНТЕРФЕЙС
Если в старых моделях часто использовались медленный параллельный (принтерный) порт и быстрый SCSI, то современные модели оснащаются, как
9
минимум, интерфейсом USB 1,1, а все новинки — скоростными USB 2,0. Еще один перспективный интерфейс — IEEE 1394 (он же FireWire, он же iLink), который уже давно присутствует на всех компьютерах компании Apple, а также на всех машинах со звуковыми картами Creative семейства Audigy и Audigy 2. Собственно говоря, выбирать здесь особенно нечего, поскольку практически все сканеры среднего класса оснащены интерфейсом USB.
СЕРВИСНЫЕ УДОБСТВА
Главное, на что следует обратить внимание, — сможет ли крышка сканера закрыть не только тонкие оригиналы, но и толстые книги или журналы. Если этой возможности нет, то вам придется прижимать такие предметы к стеклу чем-нибудь тяжелым, а это не только неудобно, но и чревато повреждением стекла. Многие современные модели снабжены кнопками, которые позволяют получить быстрый доступ к некоторым функциям драйвера (например, сканировать в файл, сканировать и отправить на принтер или послать по электронной почте и т.п.), однако даже их полное отсутствие, как показывает практика, не слишком влияет на удобство пользования сканером.
СЛАЙД-АДАПТЕР
Некоторые сканеры комплектуются слайд-адаптером, предназначенным для сканирования для сканирования слайдов и негативных фотопленок. Однако из-за недостаточного динамического диапазона массовых планшетников результаты получаются посредственного качества. Поэтому, если вам требуется перевести в цифровую форму свой аналоговый фотоархив, лучше приобрести слайд-сканер или обратиться в специализированную цифровую лабораторию, которых появляется все больше.
СТАНДАРТ ИНТЕРФЕЙСА ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ TWAIN
Для управления работой сканера (впрочем, как и иного устройства) необходима соответствующая программа-драйвер. До недавнего времени каждый драйвер для сканера имел свой собственный интерфейс. Это было достаточно неудобно, поскольку для каждой модели сканера требовалась своя прикладная программа.
10
Логичнее было бы наоборот, если бы с одной прикладной программой могли работать несколько моделей сканеров. Это стало возможным благодаря TWAIN.
TWAIN — это стандарт, согласно которому осуществляется обмен данными между прикладной программой и внешним устройством. Основной целью создания TWAIN-спецификации было решение проблемы совместимости, то есть легкого объединения различных устройств ввода с любым программным обеспечением. Конкретизируя, можно выделить несколько основных вопросов: во-первых, поддержку различных платформ компьютеров; во-вторых, поддержку различных устройств, включая разнообразные сканеры и устройства ввода видео; в-третьих, возможность работы с различными формами данных. Благодаря использованию TWAIN-интерфейса можно вводить изображение одновременно с работой в прикладной программе, поддерживающей TWAIN, например CorelDraw, Picture Publisher, PhotoFinish. Таким образом, любая TWAIN-совместимая программа будет работать с TWAIN-совместимым сканером.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Итак, в заключение отмечу, что в своей работе я раскрыла тему, касающуюся устройств автоматического считывания информации – сканеров. Конечно, тема раскрыта поверхностно, но ее достаточно, чтобы иметь представление вообще что такое сканер, какие виды сканеров бывают, их основные характеристики и т.д. Проведя данную работу по подготовке реферата, я отметила, что сканер, как уже было упомянуто выше, достаточно полно можно охарактеризовать тремя параметрами: оптической разрешающей способностью, глубиной цвета и диапазоном оптических плотностей.
Я привела несколько видов сканеров, но вершину пирамиды качества сканирования традиционно занимают барабанные сканеры. Однако новое поколение планшетных сканеров старшего класса стремительно сокращает отставание от лидеров. Барабанные сканеры имеют большое разрешение, но чаще всего применяются в полиграфии. Сканеры данного типа дают наилучший результат, но их стоимость находится в высоком ценовом диапазоне (от 20 тыс. долл.). Техническое обслуживание обычно также довольно дорогостоящее. Поэтому, эти сканеры могут себе позволить лишь профессиональные полиграфии. Для офиса вполне подойдут планшетные сканеры. На этих сканерах тоже можно получать отличные результаты. И хотя они не всегда подходят для полиграфии, для большинства других применений вполне достаточны. Сканеры для бизнеса обычно используются в офисах для подготовки презентаций, цветных документов. Эти устройства обычно имеют разрешение 400 dpi и глубину цвета 24 или 30 разрядов. Их ценовой диапазон — от 400 до 750 долл. Более лучший результат дадут цветные планшетные сканеры повышенного качества. Они для более требовательного пользователя. Это сканеры со стандартным разрешением 600 dpi, глубиной цвета 24, 30 и даже 36. Диапазон цен — от 800 до 1100 долл. Для дома также подойдет планшетный сканер. Для мелких работ подойдет даже ручной. Обобщив, можно сделать вывод, что сканеры общего назначения можно выделить в три группы: для дома и малого офиса, для бизнеса и профессиональные.
11
Но уже есть тенденции к развитию и смене стандартов. Скорее всего, через год-два сканер для дома или малого офиса будет иметь разрешение 600 dpi при глубине цвета 30 разрядов. В то же время разрешение бизнес-сканеров поднимется до 800 dpi, а разрядность кодирования цвета — до 30. Для третьей группы сканеров стандартным станет разрешение 1200 dpi, а глубина цвета — 36 разрядов. Таков прогноз. Возможно, он сбудется в течение 2-3 лет. Ценовой диапазон у первых двух групп не изменится, а у третьей поднимется чуть выше.
Многие упомянутые в обзоре сканеры являются многоплатформенными — но не все. Поэтому одна из важных характеристик сканеров, которую следует учитывать, — это совместимость с системным программным обеспечением той или иной платформы.
Результат работы на сканере во многом зависит от того, насколько хорошо человек разбирается в принципах сканирования, в программном обеспечении. Недотепе сканирование доверять не стоит.
Чтож, надеюсь, этой информации достаточно, чтобы обычный пользователь смог выбрать сканер для себя относительно своих запросов и потребностей.
12
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
13
www.ronl.ru
