Программное обеспечение

2.4 Программное обеспечение

Как известно, результатом работы сканера является изображение - электронная копия оригинала. Чтобы преобразовать его в текст ASCII или в векторную графику, необходимо специальное ПО. Обычно покупателей интересует не только сканер, но и программное решение, позволяющее, например, одним пользователям создавать и вести базы текстовых печатных документов и осуществлять полнотекстовый поиск, а другим - переводить печатные тексты на иностранный или русский язык с помощью систем автоматизированного перевода. Типичной задачей является также ввод цветных фотографий, их обработка при помощи специальной программы с целью последующего включения в презентационные материалы или в издательский макет. Сканеры массового спроса, в частности изделия Hewlett-Packard, Epson или Mustek, комплектуются не только драйверами и дополнительными утилитами, но и прикладными программами, позволяющими сразу же начать эксплуатацию купленного устройства. К ним, как правило, относятся усеченные версии программ распознавания текстов CuneiForm или FineReader фирм - разработчиков Cognitive Technologies и ABBYY соответственно. Обязательным дополнением также считается и какой-либо пакет для обработки изображений, например Adobe Photo Deluxe, Corel PhotoPaint или усеченная версия Adobe PhotoShop. Иногда в комплект входят полезные инструментальные средства, превращающие сканер и цветной принтер в копировальный аппарат на базе персонального компьютера, и версия системы автоматизированного перевода Stylus все той же фирмы ABBYY. Дорогие планшетные сканеры зачастую снабжаются профессиональными пакетами обработки изображений (например, Adobe PhotoShop), а также специальными пакетами калибровки.

3. Технология   3.1 Общие положения

Любые различаемые глазом оттенки можно представить в виде сочетания трех основных цветов: красного, зеленого и синего (для вывода на монитор) или голубого, пурпурного и желтого (для печати). Соответственно каждый пиксел представляется тремя числами, соответствующими яркости основных цветов. Чтобы при считывании изображения получить на пиксел по три величины светового потока в разных частях спектра, в современных сканерах ^ч используются три светочувствительные матрицы. Раньше выпускались сканеры, оснащенные одной матрицей и считывающие оригинал за три прохода.

Для разделения светового потока на красную (Red, R), зеленую (Green, G) и синюю (Blue, В) составляющие применяются две технологии — цветные светофильтры или призма. Оснащение ячеек матрицы светофильтрами является более дешевым и практичным способом, однако качество картинки при этом может пострадать. Использование призмы делает конструкцию устройства более сложной, но гарантирует прецизионное разделение светового потока на три цвета от каждой точки оригинала.

В сканерах применяются матрицы, представляющие собой три параллельные линейки CCD- или CMOS-ячеек. Ширина сенсора примерно в четыре раза меньше, чем у оригинала формата А4, и световой поток фокусируется на нем с помощью объектива. Каждая из линеек включает в себя около 5 тыс. ячеек, что обеспечивает сканеру с размером рабочего поля А4 оптическое разрешение 600 dpi.

Стремление максимально удешевить сканеры привело к созданию технологии CIS (contact image sensor — контактный сенсор изображения). Матрица этого типа состоит из трех фотодиодных линеек с RGB-светофильтрами. По ширине сенсор и поле сканирования одинаковы. В сканере с рабочим полем А4 и разрешением 600 dpi линейки состоят из 5 тыс. плотно расположенных ячеек. Физического контакта оригинала со светочувствительной матрицей, конечно, нет, да он и не требуется. Однако CIS-сенсор располагается предельно близко к поверхности оригинала, что избавляет от необходимости использовать объектив. Планшетные сканеры данного типа компактнее, проще по конструкции и дешевле, чем устройства с CCD- или CMOS-матрицами.

Первоначально в планшетных сканерах применялись вполне обычные, хотя и высококачественные, флуоресцентные лампы. Они слишком медленно прогревались перед работой, излучали много тепла и не отличались постоянством характеристик. На смену им пришли флуоресцентные лампы с холодным катодом, в которых нет нитей накаливания. Благодаря этому они не так нагреваются, обладают более продолжительным сроком службы. Характеристики светового потока у них также лучше и стабильнее. Сегодня лампы с холодным катодом окончательно вытеснили обычные флуоресцентные лампы из планшетных сканеров, включая самые дешевые модели.

Еще лучшими характеристиками обладают ксеноновые лампы. Они моментально включаются, очень стабильны по параметрам, излучают свет в расширенном спектре, имеют большой ресурс. Недостаток их заключается в повышенном энергопотреблении.

3.2 Считывание

Технология считывания данных в современнвх устройствах оцифровки изображений реализуется преимущественно на основе использования светочувствительных датчиков 2 типов: ФЭУ - фотоэлектронный умножитель и ПЗС - прибор с зарядовой связью. Используемые во всех устройствах ввода АЦП, либо компараторы преобразуют считанную информацию в понятные для компьютера цифровые данные. ФЭУ. Используются в барабанных сканерах. Основанные на ламповой технологии ФЭУ усиливают свет ксеноновой или вольфрамно-галогенной лампы, кот с F1 конденсаторных линз и волоконной оптики фокусируются на чрезвычайно малой области оригинала. Конструктивно ФЭУ представляют собой стеклянный баллон с торцевым или боковым рабочим окном и расположенным внутри баллона электродами - катодом, анодом и донодами. Входной поток света ч/б рабочее окно попадает на катод, выбивая из него электроны. Благодаря системе динодов коэффициент пропорциональности м увеличить в миллион раз (до 8 порядков). Для этого на ФЭУ подается напряжение от высоковольтного источника. Конструкция ФЭУ обеспечивает чрезвычайно высокое внутреннее сопротивление ФЭУ и малые темновые токи (шумы) на уровне наноампер. ФЭУ способен регистрировать очень слабые световые сигналы, вплоть до единичных фотонов. ФЭУ при такой высокой чувствительности имеет достаточно широкий динамический диапазон - более 10000. Для полиграфических целей спектральный диапазон ФЭУ безупречен. Жесткие требования к стабильности работы ФЭУ. Для электрического питания используется высокое напряжение. Принцип развертки изображения (поточечного сканирования) предусматривает высокую скорость вращения барабана. "-" высокая стоимость. ПЗС. Датчик на основе ПЗС - это твердотельный электронный компонент, состоящий из множества крошечных светочувствительных электронов, кот формируют электрический заряд, пропорциональный интенсивности падающего на них света. В основе - зависимость проводимости p-n перехода обыкновенного полупроводникового диода от степени его освещенности. На поверхность полупроводникового кристалла (кремния) наносят прозрачную оксидную пленку, служащую диэлектриком. Толщина электродов 0,1-0,64 мкм. К электродам в определенной последовательности подается низкое напряжение (5-10 В) -скопление электродов (образование потенциальных ям). Свободные электроды появляются в результате внутреннего фотоэффекта под воздействием света. В одной ПЗС линейке м.б. от нескольких сотен до несколько тысяч фоточувствительных ячеек. "-" ослепление и перекрестные помехи. Используется в широком кругу пользователей ручных, планшетных, роликовых и проекционных сканерах. В слайдовых сканерах, цифровых, фото- и видеокамерах (матричный способ). "-" размер ячейки ПЗС имеет конечный диапазон.

  3.3 Технология UMAX Bit Enhancement Technology

BET (Bit Enhancement Technology) - собственная разработка UMAX, направленная на улучшение качества изображения путем очистки полезного сигнала от шума, вносимого электронно-оптическими преобразователями. Известно, что в некоторых промышленных сканерах для устранения шума сканируют одну и ту же линию несколько раз, после чего результат усредняется, а отклонения от него считается шумом. В сканерах, построенных по технологии BET, помимо различных механизмов улучшения качества, перед гамма-коррекцией используется 48-битный цифровой фильтр, работающий на основе модифицированного алгоритма Nearest-Neighbor-Pixel, выполняющий функцию очистки полезного сигнала от шумов. В сочетании с выполнением гамма-коррекции в 48-битном пространстве это позволяет получить 36 чистых бит информации о цвете точки. Итог работы BET - информация, содержащая меньше шумов и больше реальных данных даже при использовании корректирующих фильтров. Это, в свою очередь, увеличивает реальный динамический диапазон, улучшает MTF (Modulation Transfer Function, специфическая характеристика сканера) и снижает эффект «пикселизации». Отсканированное полноцветное изображение содержит больше деталей, особенно в тенях, а цветовые переходы выглядят более естественными и плавными. Разумеется, для использования этой технологии требуются дополнительные ресурсы, а время сканирования увеличивается.