Навигация
7. Сканер
Сканером (от английского scanner) называется устройство, позволяющее вводить в ЭВМ изображения. Ввод изображений может потребоваться при копировании, размножении документов, для их редактирования с последующим размножением, а также в системах хранения и поиска изображений. При комплектации сканером и высококачественным печатающим устройством персональный компьютер превращается в автоматизированное рабочее место (АРМ) для подготовки и издания различных информационных материалов.
Принцип работы
Сканер функционально состоит из двух частей: сканирующего механизма (engine) и программной части (TWAIN-модуль). Оригинал располагается на прозрачном неподвижном стекле, вдоль которого передвигается сканирующая каретка с источником света.
Оптическая система сканера состоит из объектива и зеркал или призмы, которая проецирует световой поток от сканируемого оригинала на приёмные элементы. Здесь осуществляется разделение информации о цветах. Для различения цветов используется три параллельных линейки (линейка приемников на каждый цвет). На каждой линейке расположено равное количество светочувствительных элементов, принимающих информацию об интенсивности "своих" цветов. Приёмный элемент преобразует уровень освещенности в уровень напряжения (все ещё аналоговую информацию). Далее аналоговый сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). С АЦП информация выходит уже в двоичном виде и, после обработки в контроллере сканера, обрабатывается программой драйвером сканера (TWAIN-модуль). С драйвером взаимодействуют прикладные программы, в которых осуществляется обработка введенной графической информации. Аналогично копировальному устройству сканер освещает оригинал белым светом с протяженного осветителя, а светочувствительные многоэлементные фотоприемные линейки (датчик сканера) с определенной частотой производит замеры интенсивности отраженного оригиналом света. Число фотоприемников в линейке может составлять 2000 и больше. Оптическая разрешающая способность сканера определяется расстоянием между фотоприемниками в линейке (чем их больше, тем разрешение лучше). Обычно оно не превышает 300 - 1200 точек на дюйм. Более высокие значения достигаются благодаря интерполяции, сглаживающей неровности контуров, именно эти значения указывают производители в документации (1600, 2400).
В процессе сканирования напряжение, создаваемое фоточувствительным элементом, преобразуется в двоичный код. Если сканер при каждом замере регистрирует всего один бит информации, то он распознает только два цвета - черный и белый. В зависимости от количества битов соответствующих одному замеру, сканер может распознавать большее или меньшее количество оттенков от черного до белого. так, при 4-битовом кодировании имеется возможность распознавания 16 различных оттенков. Восьмибитовое кодирование обеспечивает возможность распознавания 256 градаций серого цвета.
Для кодирования цветопередачи можно также использовать 8 бит, но при этом сканированные изображения фотографий получается низкого качества. Увеличение количества распознаваемых цветов приводит к значительным затратам дисковой памяти. Для хранения изображения с разрешением 300 dpi формата А4 требуется памяти 16 МВ при качестве High Color (16 битное кодирование), при качестве True Color ( 24- битное кодирование) - 24 МВ . Для экономии дискового пространства обычно применяют методы сжатия данных.
При сканировании цветных изображений обычно используется цветовая модель RGB (красный, зеленый, синий). Сигнал, соответствующий каждому основному цвету, обрабатывается отдельно.
Для получения лучшего качества копии введенного изображения следует выбрать сканер и программное обеспечение, обеспечивающие работу в режиме воспроизведения шкалы яркости изображения.
Воспроизведение 256 оттенков цвета (8 бит на каждый цвет) оказывается максимально достаточным, так как человеческий глаз не в состоянии различить более "тонкую" градацию. В случае обеспечения такого уровня переходы между участками изображения с различной яркостью становятся плавными и выглядят вполне естественно.
Существуют специализированные сканеры. Например Cлайд-сканеры - устройства, которые предназначены для работы с позитивной и негативной пленкой. Обычные сканеры тоже позволяют выполнять слайд-сканирование, только для этого они имеют встроенный или поставляемый дополнительно модуль для сканирования слайдов, который обеспечивает заднюю подсветку и другие функции, необходимые для сканирования прозрачных пленок.
При сравнении разных моделей сканеров необходимо обращать внимание на оптическую разрешающую способность (а не интерполяционное разрешение). Оптическое разрешение должно быть не меньше, чем у принтера.
Основные параметры и характеристики сканеров.
-Разрешение.
Разрешение характеризует величину самых мелких деталей изображения, передаваемых при сканировании без искажений. Измеряется обычно в dpi - числе отдельно видимых точек на дюйм изображения (dot per inch). Существует несколько видов разрешения, указываемого производителем сканеров.
Оптическое разрешение определяется плотностью элементов в ПЗС линейке и равно количеству элементов ПЗС-линейки, деленному на ее ширину. Оно является самым важным парамером сканера, определяющим детальность получаемых с его помощью изображений. В силу этого не всегда приводится в рекламной информации производителем или продавцом сканера, стремящимся завысить его реальные характеристики. В массовых моделях сканеров обычно оно бывает равно 100 или 200 для ручных и рулонных сканеров и 300, 600 или 1200 dpi для планшетных сканеров. Сканирование всегда следует выполнять с разрешением, кратным оптическому, при этом интерполяционные искажения будут минимальны. Если же, например, на сканере с 300 dpi надо отсканировать изображение с 200 dpi, то оптимальнее будет выполнить сканирование с 300 dpi, а затем программным путем в пакете обработки (Adobe Photoshop, Paint Shop Pro, Ulead Photo Impact, Thumbs Plus и т. п.) понизить разрешение до 200 dpi.
Механическое разрешение определяет точность позиционирования каретки с ПЗС-линейкой при перемещении вдоль изображения. Механическое разрешение обычно в 2 раза больше оптического, что дает повод изготовителю сканера вводить в заблуждение покупателя тем, что сканер имеет "оптическое разрешение 300х600 dpi", хотя без интерполяции на таком сканере можно сканировать только с разрешением 300 dpi.
Интерполяционным называется разрешение, полученное путем 16-кратного программного увеличения изображения. Оно не несет в себе абсолютно никакой дополнительной информации об изображении по сравнению с реальным разрешением, причем в специализированных пакетах операция масштабирования и интерполяции выполняется зачастую качественнее, чем драйвером сканера.
Глубина цвета, или разрядность.
Глубина цвета, или разрядность, характеризует количество бит, применяемых для хранения информации о цвете каждого пиксела. Для черно-белого сканирования достаточно одного разряда, для сканирования оттенков серого достаточно 8 разрядов, для сканирования цветных изображений - 24 разряда (по 8 бит на хранение каждой из RGB-компонент цвета пиксела). Профессиональные и полупрофессиональные сканеры имеют и внешнюю разрядность 30 или 36 бит, а некоторые модели и до 48 бит. дополнительные биты используются для цветовой коррекции полученных изображений.
Диапазон оптических плотностей.
Диапазон оптических плотностей - это динамический диапазон сканера, который во многом определяется его разрядностью. Он характеризует возможность сканера правильно передавать изображения с большим или с очень маленьким разбросом яркости (возможность отсканировать "фото черной кошки в темной комнате"). Вычисляется как десятичный логарифм от отношения интенсивности падающего на оригинал света к интенсивности отраженного света, и обозначается как D. Значение 0,0 D соответствует идеально белому цвету, значение 4,0 D - идеально черному. У реального сканера этот диапазон зависит от разрядности. У 36-битного сканера динамический диапазон не превышает 3,6 D, у 30-битного - 3,0 D. Сканируемые изображения обычно обладают диапазоном до 2,5 D для фотографий и 3,5 D для слайдов.
Размер области сканирования
Для бытовах планшетных сканеров наиболее распространены форматы A4 и (существенно реже) A3
Количество проходов сканирования
Цветное сканирование за один проход стало нормой. В старых, трехпроходных моделях одна линейка фотодатчиков трижды проходит вдоль оригинала, по проходу на выборку красного, зеленого и голубого цвета. Данные собираются вместе после завершения последнего прохода. В однопроходном сканере ПЗС считывает все три цвета за один проход.
Однопроходное сканирование не гарантирует улучшения резкости изображения или скорости сканирования, хотя в среднем однопроходные сканеры работают быстрее. Изготовители часто заявляют, что конструкция однопроходных сканеров обеспечивает лучшую регистрацию, имея в виду, что одновременное считывание всех трех цветов для каждого пиксела избавляет от проблем с совмещением. Однако, в действительности, существуют трехпроходные сканеры, которые обеспечивают лучшую регистрацию, чем некоторые однопроходные модели, поскольку, трехпроходные модели могут компенсировать различные уровни преломления красного, зеленого и голубого цветов (в результате этого эффекта возникает радуга).
Список литературы
1. Гук. М.Ю. Аппаратные средства IBM PC: Энциклопедия, 3-е изд.-СПб: Питер, 2006 - 1072с.
2. Цилькер Б.Я., Орлов С.А. Организация ЭВМ и систем: Учебник для вузов.- СПб.: Питер 2006. - 672с.
3. Мелехин В.Ф. Павловский Е.Г. Вычислительные машины, системы и сети: Учебник.- М.: Издательский центр "Академия", 2006. - 560с
4.Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера:Энциклопедия. - М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2006. - 869с
5.Таненбаум Э.С. Архитектура компьютера. Классика computer science. 4-е изд.- СПб.: Питер, 2006. - 704с.
Похожие работы
... ввод ложного сообщения (даже ранее записанного с того же голоса) легко обнаруживается по изменению содержания. Технические требования предъявляемые к системе взаимодействия периферийных устройств при обработке данных в стандарте DES. Система взаимодействия с периферийными устройствами должна работать в режиме открытой и закрытой передачи. В открытом режиме на передаче информация не шифруется, ...
... Еще возможно комплексное решение - опрос готовности устройств (polling) по периодическим прерываниям, например, от системного таймера. Устройство, для которого обнаружена готовность - обслуживается, не готовое - пропускается до следующего прерывания. Периферийные устройства ввода информации Клавиатура является основным устройством ввода информации в ПК. Это первое из внешних устройств ...
... типы периферийных устройств, подключаемых к компьютерной системе, играют важную роль в ее работе. Они в значительной степени определяют возможности использования компьютеров и их технические характеристики. Широкий ассортимент выпускаемых периферийных устройств позволяет выбирать те из них, с которыми профессиональные компьютеры используются наиболее эффективно в различных областях деятельности. В ...
... MODCR; FCK ~ тактовая частота микроконтроллера. где (ONTIM) - число, код которого записан в разрядах ONTIM4 - ONTIM0 регистра MODCR; FCK ~ тактовая частота микроконтроллера. работа периферийных устройств Скважность сигнала DC, определяемая по формуле где Т - период следования импульсов, задается кодом, записанным в разрядах MCONF2-MCONF0 регистра MODCR в соответствии с табл. 20. В ...
0 комментариев