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).