URZ
DZENIA TECHNIKI KOMPUTEROWEJ
Skanery i digitizery
1. Skanery
Skaner jest urządzeniem przetwarzającym obraz graficzny (zdjęcia, rysunki, tekst
pisany itp.) na postać cyfrową. Jest ona zapisywany w plikach o ró\
nych formatach,
pozwalających zmniejszyć (skompresować) ilość danych potrzebnych do zapamiętania
obrazu. Najprostszą metodą zapisania obrazu jest mapa bitowa, która niesie bezpośrednio
informację o kolorze ka\
dego punktu tworzącego zapisany obraz.
Skanery dzielimy na trzy podstawowe typy:
- ręczne
- płaskie
- bębnowe
Zasada przetwarzania obrazu na postać cyfrową jest w ka\
dym z nich taka sama.
Ró\
nice tkwią w rozwiązaniach mechaniczno-elektrycznych, które z kolei decydują o
parametrach u\
ytkowych skanera, przykładowo takich jak rozdzielczość czy szybkość
skanowania
W skanerze płaskim skanowany obraz jest nieruchomy, porusza się natomiast zespół
skanujący. Składa się on ze z
ródła światła, zespołu luster oraz tak zwanej linijki CCD. y
ródło
światła wytwarza światło, które odbija się od skanowanego obrazu, i trafia do linijki CCD.
Linijka ta składa się z zespołu elementów światłoczułych o du\
ej czułości, wykonanych w
technologii CCD (ang. Charge Couple Devices - przyrządy ze sprzę\
eniem ładunkowym).
Ilość odbitego światła zale\
y od jasności skanowanej powierzchni. Im ciemniejsza
powierzchnia, tym mniejsze natę\
enie odbitego światła i tym słabszy jest sygnał elektryczny
wytwarzany przez elementy CCD. Sygnał ten jest następnie wzmacniany i przetwarzany na
wartości cyfrowe w przetworniku analogowo/cyfrowym.
Linijka CCD składa się z szeregu elementów światłoczułych. Im większa liczba tych
elementów, tym więcej punktów w poziomie jest w stanie rozró\
nić skaner, czyli tym większa
jest jego rozdzielczość pozioma. Rozdzielczość pionowa zale\
y natomiast od precyzji
wykonania układów mechanicznych oraz silnika krokowego, które poruszają zespołem
skanującym.
W przypadku skanowania obrazów kolorowych stosowane są da rozwiązania.
Pierwszy z nich polega na stosowaniu zespołu trzech filtrów o kolorach podstawowych RGB.
Obraz jest skanowany w trzech przebiegach, przy czym w ka\
dym z nich skanowany jest inny
kolor. Drugie rozwiązanie, dro\
sze, lecz zapewniające szybszy przebieg skanowania, polega
na stosowaniu linijki zło\
onych z trzech rzędów elementów CCD, przy czym ka\
dy rząd jest
odpowiedzialny za skanowanie jednej składowej koloru.
Zasada skanowania przy u\
yciu skanera ręcznego nie ulega zmianie. Poniewa\
skaner
przesuwany jest ręcznie, a z drugiej strony jest zwykle podłączony do komputera przez
niezbyt szybki interfejs, ma czujniki sygnalizujące zbyt szybki ruch, gdy dane mogą być
tracone. W wersjach bardziej rozbudowanych skanery tego typu mają silniki, które powodują
ich przesuwanie po skanowanej powierzchni. Nazywane są one wówczas skanerami
mobilnymi. Skanery ręczne mają stosunkowo niskie parametry i są zwykle skanerami czarno-
białymi.
Skanerami o najlepszych parametrach, ale te\
o wysokich cenach są skanery bębnowe,
przeznaczone głównie do zastosowań profesjonalnych, w firmach poligraficznych. Skanery
tego typu składają się z bębna, na którego wewnętrznej ściance umieszcza się skanowany
obraz. Bęben wiruje z du\
ą prędkością. Wewnątrz bębna w jego osi przesuwa się powoli
zespół skanujący. Obraz jest więc skanowany po linii spiralnej, której zwoje le\
a bardzo
blisko siebie. Zapewnia to wysoką rozdzielczość skanowania.
Podstawowymi parametrami skanerów są:
- rozdzielczość
a) fizyczna (optyczna)
b) interpolowana
- sprzętowo
- programowo
- szybkość skanowania
- format skanowanego obrazu
- rodzaj interfejsu
Ponadto dla skanerów kolorowych:
- głębokość kodowania kolorów (ilość bitów na zakodowanie kolorów)
- ilość przebiegów skanowania kolorów.
Rozdzielczość fizyczna wynika z budowy części mechanicznej skanera oraz linijki
CCD. Rozdzielczość tę mo\
na sztucznie zwiększać, dodając punkty o kolorze lub stopniu
szarości wyliczonym na podstawie fizycznie zeskanowanych punktów. Interfejsem tanich
skanerów jest najczęściej interfejs równoległy lub specjalny interfejs dedykowany dla danego
skanera (niewielka karta z oprogramowaniem dostarczana przez producenta razem z
urządzeniem). Skanery wy\
szej jakości u\
ywają zwykle znacznie szybszego interfejsu SCSI.
2. Digitizery
Zadanie digitizera w pierwszym przybli\
eniu przypomina zadanie myszy: przekazać
informacje o odległości, o jaką przesuną się czujnik. Istnieją jednak dwie zasadnicze ró\
nice:
pierwsza polega na tym, \
e mysz przekazuje koordynaty względne, czyli przesunięcie. Inaczej
mówiąc, je\
eli mysz podniesiemy i przeniesiemy w inne miejsce jej "wybiegu" to nic się nie
zmieni. Przesunięcie czujnika digitizera na jego stole roboczym powoduje natomiast zawsze
podanie koordynat zale\
nych tylko od miejsca, w którym umieścimy czujnik (nie zaś od tego
jak go tam umieścimy). Druga ró\
nica tkwi w precyzji. Współczesne digitizery rozró\
niają
setne części cala.
Digitizer składa się ze stołu roboczego i czujnika z celownikiem (połączonego
przewodem lub bezprzewodowego), który mo\
na precyzyjnie ustawiać na
charakterystycznych punktach digitalizowanego rysunku. Zadaniem digitizera jest określenie
poło\
enia czujnika i podanie jego koordynat w układzie współrzędnych powiązanym ze
stołem roboczym. Istnieje kilka metod określania poło\
enia czujnika na stole. Dwie
najpopularniejsze to:
1. Metoda elektromagnetyczna. W stół roboczy wbudowana jest siatka poziomych i
pionowych przewodów. Siatka ta (nieco podobnie jak w przypadku klawiatury)
przemiatana jest przebiegiem elektrycznym. czujnik digitizera jest w tym przypadku
niewielką anteną wykrywającą pole elektromagnetyczne wytwarzane przez siatkę
przewodów. Moment uzyskania najsilniejszego sygnału w powiązaniu z kolejnością
przemiatania siatki pozwala określić poło\
enie czujnika.
2. Metoda rezystancyjna. Wykorzystuje się tu spadek napięcia na warstwie rezystywnej,
którą jest pokryty stół roboczy. Stół jest przemiatany falą napięcia wytwarzaną z
ka\
dego z czterech brzegów stołu. Wartość napięć indukowanych w czujniku poprzez
sprzę\
enie pojemnościowe pozwala precyzyjnie określić poło\
enie czujnika.
Czujniki mogą przyjmować formę płaskiego elementu z celownikiem bądz
formę
pióra (ang. pen lub stylus). Najwa\
niejszymi parametrami digitizera jest jego
rozdzielczość, dokładność i format digitalizowanych rysunków.