Skanery i ich
parametry
Prezentacja przygotowana w
Microsoft Powerpoint 2003
Skanery i ich
parametry
Prezentacja przygotowana w
Microsoft Powerpoint 2003
Skaner
Rodzaje skanerów:
płaski
bębnowy
ręczny
reprodukcyjny
punktowy
do filmów
Urządzeniem, które potrafi informacje utrwalone w postaci
dokumentów papierowych lub fotograficznych negatywów i slajdów
zamienić na postać cyfrową, która jest następnie zapisywana na
dysku komputera w postaci tzw. mapy bitowej. Pierwszy skaner
powstał w latach 50tych XX wieku.
Budowa skanera płaskiego
źródło światła
elementy fotoczułe
układ optyczny
filtr dichroiczny
mechanizm napędowy
układy elektroniczne
szklana płyta do
układania oryginałów
interfejs
sterownik Twain
Źródło światła. W skanerze jest emitowane światło białe,
które oświetla skanowany oryginał. Źródłami światła w
skanerach płaskich są lampy fluorescencyjne (ksenonowe,
neonowe, argonowe )
Elementy fotoczułe. Ich zadaniem jest przetworzenie
padającego światła na prąd elektryczny. Im więcej światła pada
na czujnik, tym większy powstaje prąd. W najpopularniejszej
konstrukcji wykorzystuje się elementy CCD ( Charge Coupled
Devices ) urządzenia o sprzężeniu ładunkowym. Element
fotoczuły CCD stosowany w skanerach płaskich jest wykonany
jako chip
Rys 1. Chip z elementami CCD, stosowany w skanerach
.
Poszczególne elementy
Układ optyczny w skanerze płaskim tworzą obiektyw soczewkowy i
zwierciadła. W lepszych skanerach może być więcej obiektywów, co
zwiększa tzw. rozdzielczość optyczną skanera.
Filtr dichroiczny to układ trzech równoległych półprzepuszczalnych luster,
które rozdzielają padający strumień świetlny na trzy jednakowe strumienie.
Układy elektroniczne. Skaner ma wbudowane układy elektroniczne z
mikroprocesorem, umożliwiające m.in. procedurę tzw. samokalibracji
wykonywanej automatycznie po przyłączeniu skanera do zasilania. Jednym
z najważniejszych (oprócz elementów CCD) układów elektronicznych
skanera jest przetwornik analogowo-cyfrowy (A/C), do którego trafia
prąd wygenerowany z czujnika fotoelektrycznego.
Mechanizm napędowy. W procesie skanowania dzięki silnikowi występuje
ruch względny oryginału i strumienia padającego nań światła. W skanerach
płaskich oryginał jest nieruchomy, a przesuwa się źródło światła. W
konstrukcji mechanizmów przesuwu są wykorzystywane różne przekładnie,
np. pasowa, śrubowa, zębata.
Rys. 2. Schemat przekładni pasowej w skanerze płaskim
Poszczególne elementy
Szklana płyta do układania oryginałów. W skanerze płaskim oryginały
do skanowania układa się na płaskiej szklanej płycie lub w ramkach
mocujących je płasko. Szkło płyty jest antyrefleksyjne, co zapobiega
powstawaniu na obrazie wielu szkodliwych efektów,
Interfejs. Obecnie większość popularnych skanerów korzysta z interfejsu
USB 1.1, który pozwala na proste podłączenie do komputerów. Niektóre
modele mogą jeszcze korzystać z portu równoległego (LPT),
wykorzystywanego też przez drukarki, który jest znacznie wolniejszy, ale
dzięki temu można je podłączyć do starszych komputerów. Najnowsze
konstrukcje wykorzystują już interfejs USB 2.0, który pozwala na bardzo
szybkie przesyłanie dużych ilości danych, jakie występują przy skanowaniu
z dużą rozdzielczością.
Sterownik TWAIN. Wszystkie skanery komunikują się obecnie z
systemem Windows za pośrednictwem sterownika TWAIN, który kieruje
pracą skanera. Od zakresu funkcji dostępnych w tym sterowniku zależy w
dużej mierze, na ile wykorzystamy możliwości skanera. Zwykle do
skanerów dołączone jest mniej lub bardziej skomplikowane
oprogramowanie graficzne oraz sam sterownik. Niezależnie jednak od
zastosowanego programu graficznego, jeżeli tylko może on komunikować
się ze sterownikiem TWAIN, zawsze po wywołaniu funkcji skanowania
pojawi się takie samo, typowe dla tego skanera, okno sterujące jego
funkcjami
Zasada działania skanera
• Światło białe odbite od kolorowego fragmentu oryginału
przyjmuje barwę tego fragmentu. To barwne światło, po
przejściu przez układ optyczny, pada na filtr dichroiczny, który
rozdziela odbity sygnał świetlny na trzy jednakowe strumienie.
Powstałe strumienie padają na trzy rzędy czujników
fotoelektrycznych. Każdy element czujnika jest pokryty filtrem,
odpowiednio: czerwonym R, zielonym G i niebieskim B.W wyniku
tego następuje automatyczne odfiltrowanie trzech tzw.
podstawowych barw składowych RGB (Red, Green, Blue).
Każda składowa ma jasność odpowiednią do koloru światła
odbitego od elementu oryginału. Im jasność podstawowej barwy
składowej większa, tym większy ładunek, co powoduje, że
większy prąd jest generowany przez element fotoczuły. Z kolei w
przetworniku A/C sygnał analogowy (prąd) jest zamieniany na
sygnał cyfrowy w celu utworzenia pliku cyfrowego. Plik ten może
być rozpoznawany i reprodukowany w systemie komputerowym.
Podstawowe parametry
skanera
• Rozdzielczość jest to gęstość, z jaką rozmieszczone są punkty tworzące obraz, inaczej
mówiąc określa ich wielkość. Podaje się ją zwykle w jednostkach dpi (dot per inch)
określających ilości punktów przypadających na 1 cal długości obrazka, przy czym
jeden punkt jest zawsze kwadratem. Przy małej rozdzielczości widać wręcz, że rysunek
złożony jest z kolorowych kwadratów o dużej wielkości. Przy zwiększaniu rozdzielczości
rośnie ilość punktów, a tym samym zmniejsza się ich wielkość, dzięki czemu obraz jest
bardziej precyzyjny.
• Gęstość optyczna skanera. Gęstość optyczna materiału fotograficznego jest
podstawą zrozumienia gęstości optycznej skanera. Gęstość optyczna materiału
fotograficznego to miara stopnia zaczernienia pola (ilości osadu metalicznego srebra)
w wywołanej warstwie fotograficznej. Gęstość optyczną oznacza się symbolem D i jest
to liczba bezwymiarowa.
• Rozdzielczość optyczna skanera. Kombinacja soczewek i układów CCD w skanerze
określa rozdzielczość optyczną definiującą najmniejszy szczegół, który może być
zreprodukowany przez skaner
• Skanowanie refleksyjne. Jedną z cech skanera jest możliwość skanowania
refleksyjnego, tzn, takiego, w którego przypadku na elementy fotoczułe pada światło
odbite od powierzchni oryginału. W skanerach płaskich wyposażonych w CCD można
skanować bryły, co jest wielka ich zaletą. Nie musimy wtedy fotografować
skanowanego obiektu. Elementy CCD cechuje bowiem pewna „głębia ostrości”. W
zależności od modelu skanera może ona wynosić nawet do 15 cm. Można zatem
skanować małe przedmioty lub niezbyt wysokie kompozycje ułożone na szybie.
• Skanowanie transparentne. Część skanerów umożliwia skanowanie transparentne,
tzn. skanowania z oryginałów wykonanych na materiałach przezroczystych.
Skanowanie takie różni się od refleksyjnego tym, że oryginał jest umieszczony między
źródłem światła a czujnikami. Przy skanowaniu transparentnym bardzo ważne jest
płaskie rozłożenie oryginału na szybie, gdyż klisze mają tendencję do wyginania się. W
skanerach płaskich zapewniają to specjalne uchwyty lub ramki mocujące. Niektóre
skanery służą wyłącznie do skanowania transparentnego (nie mają szyby).
Podstawowe parametry
skanera
• Rozdzielczość interpolowana Interpolacja wykorzystywana jest w skanerach
do sztucznego zwiększenia rozdzielczości uzyskiwanych rysunków. W trakcie tej
operacji skaner, porównując kolorystykę sąsiadujących ze sobą punktów, tworzy
pomiędzy nimi punkty o kolorystyce pośredniej. Pozwala to, co prawda, na
wygładzanie fragmentów, w których występują ostre przejścia kolorystyczne
• Głębia koloru. Do określenia koloru każdego punktu w grafice komputerowej
stosuje się zwykle format RGB, w którym kolor punktu powstaje przez zmieszanie
trzech kolorów podstawowych ([R]ed - czerwony, [G]reen - zielony i [B]lue -
niebieski). Wystarczy więc zastosowanie odpowiedniej ilości każdego z tych
kolorów, aby każdy z punktów zabarwić na dowolny odcień z 16 milionów, jakie
może rozpoznać ludzkie oko. Chcąc jednak skusić klientów, producenci skanerów
wyposażyli je w możliwość odczytywania większej głębi kolorów. Czyli kolor
każdego z punktów opisywany jest większą ilością informacji. Niestety, w
praktyce trudno to wykorzystać. Nie każdy skaner przekazuje bowiem obraz do
komputera z użyciem takiej głębi
• Prędkość skanowania. Producenci najczęściej podają prędkość jednostronnego
skanowania karty A4 w trybie czarno-białym z rozdzielczością 200 dpi (standard)
i wyrażają ją wtedy w jednostce "ppm" - kart na minutę (pages per minute),
skanowanie dwustronne (duplex), dla niektórych modeli skanerów, spowalnia ich
pracę (prędkość) a liczba otrzymanych w tym trybie obrazów wyrażana jest
jednostką "ipm" - obrazów na minutę (images per minute),
Skanery stosuje się zwykle do trzech rodzajów prac: skanowania
dokumentów tekstowych, zdjęć i rysunków oraz filmów. W
zależności od rodzaju wykonywanych prac powinniśmy zwrócić
uwagę na różne elementy skanera.
Skanowanie tekstów - OCR Tego rodzaje dokumentów skanuje się zwykle
w biurach oraz podczas przygotowania różnych prac naukowych lub w
przypadku tłumaczeń. Nie potrzebujemy do tego skanerów o dużej
rozdzielczości, bowiem przy skanowaniu tekstów stosuje się maksymalnie
300 dpi, głównie z uwagi na wielkość miejsca. Istotne natomiast staje się
dołączone oprogramowanie, a zwłaszcza narzędzia pozwalające zamienić
zeskanowany obraz na postać czysto tekstową.
Skanowanie zdjęć i rysunków Skanowanie tego typu materiałów to chyba
najbardziej popularne zastosowanie skanerów. Wbrew pozorom nie wymaga
olbrzymich rozdzielczości, bowiem nawet w poligrafii stosuje się zwykle 300
dpi. Podstawowym ograniczeniem jest i tak wielkość uzyskiwanych plików,
która rośnie do niebotycznych rozmiarów przy większych rozdzielczościach, a
poza tym oko ludzkie i tak nie wychwyci istotnych różnic.
Skanowanie filmów Jeżeli chcemy korzystać ze skanowania filmów,
najlepiej zdecydować się od razu na skaner wyposażony w odpowiednią
przystawkę. Do takich celów musimy jednak stosować skanery o jak
największej rozdzielczości, z uwagi głównie na niewielkie rozmiary klatek
filmu. Co prawda, niektóre modele mogą skanować nawet filmy o formacie
60x90 mm, jednak najczęściej będziemy raczej skanowali typowe filmy
amatorskie o formacie 35 mm. W takim przypadku rozdzielczość 600 dpi
wydaje się być nieco za mała. Wystarczającą rozdzielczością na domowe lub
biurowe potrzeby będzie na pewno 1200 dpi.
Uwagi eksploatacyjne
Przygotowanie do pracy i konserwacja skanera. Podczas
skanowania należy zachowywać czystość zarówno urządzenia, jak i
skanowanych materiałów. W skanerze płaskim szklana płyta, na której
kładzie się oryginały, musi być pozbawiona kurzu, plam, włosów, rys i
innych uszkodzeń mechanicznych. Skaner powinien stać w miejscu
nienarażonym na działanie wstrząsów, pyłów, wilgoci i gwałtownych
zmian temperatury. W zasięgu ręki powinna być zawsze czysta ircha
lub inny niepylący miękki materiał, którym należy przecierać szklaną
płytę. W przypadku konieczności usunięcia plam z tych elementów lub
obudowy należy stosować detergenty lub nieagresywne
rozpuszczalniki.
Przygotowanie materiałów do skanowania. Materiały do
skanowania powinny być przechowywane w oddzielnych kopertach,
aby nie ocierały się o siebie, co powoduje uszkodzenie emulsji
fotograficznej. Dotyczy to zwłaszcza oryginałów na kliszach, ponieważ
powstające wówczas rysy na materiale mogą być niekorzystne dla
końcowego wyniku pracy. Nie należy brać materiału fotograficznego
bezpośrednio palcami, gdyż pozostawiają one tłuszcz i odciski linii
papilarnych. Najlepiej używać rękawiczek z miękkiej tkaniny lub
chwytać oryginał za krawędzie. Jeżeli wcześniej został zabrudzony, to
należy go delikatnie oczyścić (irchą, miękką flanelą).