Види та характеристика сканерів - Інформатика, програмування
1. Види сканерів
2. Характеристики сканерів
3. Програмне забезпечення
Сканер (англ. scanner) - це пристрої введення текстової чи графічної інформації на комп'ютер шляхом перетворення їх у цифровий вигляд подальшого використання, обробки, зберігання чи вывода.
У 1857 році флорентійський абат Джованні Казеллі (Giovanni Caselli) винайшов прилад для передачі зображення на відстань, названий згодом пантелеграф. Передається картинка наносилася на барабан струмопровідним чорнилом і зчитувалася за допомогою голки.
У 1902 році, німецьким фізиком Артуром Корном (Arthur Korn) була запатентована технологія фотоелектричного сканування, яка згодом отримала назву телефакс. Передається зображення закріплювалося на прозорому барабані, що обертається, промінь світла від лампи, що переміщається вздовж осі барабана, проходив крізь оригінал і через розташовані на осі барабана призму і об'єктив потрапляв на селеновий фотоприймач. Ця технологія досі застосовується у барабанних сканерах.
Надалі, з розвитком напівпровідників, удосконалився фотоприймач, було винайдено планшетний спосіб сканування, але сам принцип оцифрування зображення залишається майже незмінним.
1. ВИДИ СКАНЕРІВ
Залежно від способу сканування об'єкта та самих об'єктів сканування існують такі види сканерів:
Планшетні - найпоширеніший вид сканерів, оскільки забезпечує максимальну зручність для користувача – високу якість та прийнятну швидкість сканування. Є планшетом, усередині якого під прозорим склом розташований механізм сканування.
Об'єкт, що сканується, кладеться на скло планшета сканованою поверхнею вниз.Під склом знаходиться рухома лампа, рух якої регулюється кроковим двигуном.
Світло, відбите від об'єкта, через систему дзеркал потрапляє на чутливу матрицю, Приймальний елемент перетворює рівень освітленості на рівень напруги. Далі, після можливої корекції та обробки, аналоговий сигнал надходить на аналого-цифровий перетворювач (АЦП). З АЦП інформація виходить вже в двійковому вигляді і після обробки в контролері сканера через інтерфейс з комп'ютером надходить в драйвер сканера - зазвичай це так званий TWAIN-модуль, з яким вже взаємодіють прикладні програми.
За кожен крок двигуна сканується смужка об'єкта, які потім поєднуються програмним забезпеченням у загальне зображення.
Як лінійне джерело світла використовується люмінесцентна лампа зі спектром світла, близьким до денного світла, а як приймач – використовується лінійка ПЗЗ (прилад із зарядовим зв'язком).
Ручні - в них відсутній двигун, отже, об'єкт доводиться сканувати користувачеві вручну, єдиним його плюсом є дешевизна і мобільність, при цьому він має масу недоліків - низьку роздільну здатність, малу швидкість роботи, вузьку смугу сканування (до 10 см), можливі перекоси зображення, оскільки користувач буде важко переміщати сканер з постійною швидкістю.
Листопротяжні - аркуш паперу вставляється в щілину і простягається по напрямних роликах усередині сканера повз лампу. Має менші розміри, порівняно з планшетним, проте може сканувати лише окремі аркуші, що обмежує його застосування переважно офісами компаній. Багато моделей мають пристрій автоматичного подавання, що дозволяє швидко сканувати велику кількість документів.
Книжкові сканери - призначені длясканування брошурованих документів. Сучасні моделі професійних сканерів дозволяють значно підвищити збереження документів в архівах завдяки дуже делікатному поводженню з оригіналами. Сканування виконується лицьовою стороною вгору. Програмне забезпечення, що використовується в книжкових сканерах, дозволяє усувати дефекти, згладжувати спотворення, редагувати отримані відскановані сторінки. Книжкові сканери має унікальну функцію "усунення перегину" книги, яка забезпечує відмінну якість відсканованого (або надрукованого) зображення.
Планетарні сканери - застосовуються для сканування книг або документів, що легко ушкоджуються. При скануванні немає контакту зі сканованим об'єктом (як у планшетних сканерах).
Барабанні сканери - Барабанні сканери, за світлочутливістю, що значно перевершують споживчі планшетні пристрої, застосовуються виключно в поліграфії, де потрібне високоякісне відтворення професійних фотографій. Роздільна здатність таких сканерів зазвичай становить 8000-11000 точок на дюйм і більше.
У барабанних сканерах оригінали розміщуються на внутрішній або зовнішній (залежно від моделі) стороні прозорого барабана. Після монтажу оригіналу барабан рухається. За один його оборот зчитується одна лінія пікселів, тому процес сканування дуже нагадує роботу токарно-гвинторізного верстата. Проходить через слайд (або відбитий від непрозорого оригіналу) сфокусований промінь світла потрапляє на систему, що розщеплює (призму або блок дзеркал) і через три світлофільтри потрапляє на світлочутливі елементи - фотоелектронні помножувачі.
Як точкове джерело світла використовуються галогенні або ксенонові лампи потужністю 30-75 Вт,т.к. вони поєднують високу інтенсивність випромінювання з досить рівномірним розподілом потужності у всьому діапазоні спектра випромінювання.
Слайд-сканери - як зрозуміло з назви, служать для сканування плівкових слайдів, випускаються як самостійні пристрої, і у вигляді додаткових модулів до звичайним сканерам.
Сканери штрих-коду – невеликі, компактні моделі для сканування штрих-кодів товару у магазинах.
3D-сканери — пристрої, що аналізують фізичний об'єкт, та за допомогою отриманих даних, що створюють 3d модель. Вони використовуються для інженерного аналізу, контролю, дизайну, в іграх та розвагах (створення цифрових моделей персонажів), в медицині та інших сферах.
Тривимірне чи 3D-сканування – це процес перекладу фізичної форми реального об'єкта у цифрову форму, тобто. отримання тривимірної комп'ютерної моделі об'єкта
Для того, щоб сканер «прив'язався» до об'єкта, що сканується, на об'єкт перед скануванням наклеюються спеціальні індексні мітки-прив'язки. Сукупність цих міток формує унікальну, пов'язану з об'єктом систему координат, у яких будується поверхня. У випадку оптичного сканера ці точки служать для склеювання окремих сканів між собою.
Всі блискучі, дзеркальні або прозорі поверхні об'єкта покриваються складом антивідблиску, що створює білу матову поверхню придатну для оптичного або лазерного 3D-сканування.
На виході зі сканера одержують трикутну полігональну модель об'єкта.
3D-сканери поділяються на два типи за методом сканування:
- Контактний, такий метод грунтується безпосередньому контакті сканера з досліджуваним об'єктом.
Контактні 3D сканери побудовані за принципом обведення моделі спеціальнимвисокочутливим щупом, за допомогою нього в комп'ютер передаються тривимірні координати моделі, що сканується.
Активні сканери випромінюють на об'єкт деякі спрямовані хвилі (світло, промінь лазера, ультразвук або рентгенівські промені) і виявляють їхнє відображення для аналізу.
Пасивні сканери не випромінюють нічого на об'єкт, а натомість покладаються на виявлення відбитого навколишнього випромінювання. Більшість сканерів такого типу виявляє видиме світло - доступне навколишнє випромінювання.
Ультразвукові сканери (УЗД-сканери) – використовуються в медицині для дослідження внутрішніх органів людини.
Робота УЗД - сканера полягає в тому, що ультразвукові коливання під час поширення підпорядковуються законам геометричної оптики. Будь-яке середовище, у тому числі і тканини організму, перешкоджає поширенню ультразвуку, тобто має різний акустичний опір, величина якого залежить від їх щільності та швидкості ультразвуку.
Досягнувши межі двох середовищ з різним акустичним опором, пучок ультразвукових хвиль зазнає істотних змін: одна його частина продовжує поширюватися в новому середовищі, тією чи іншою мірою поглинаючись нею, інша — відбивається. Коефіцієнт відбиття залежить від різниці величин акустичного опору тканин, що межують один з одним: чим ця відмінність більше, тим більше відбиття і, природно, більше амплітуда зареєстрованого сигналу, а значить, тим світлішим і яскравішим він буде виглядати на екрані апарату. Повним відбивачем є межа між тканинами та повітрям.
2. ХАРАКТЕРИСТИКИ СКАНЕРІВ:
Вид оригіналу. Сканування може здійснюватися в світлі (для оригіналів на прозорій підкладці) або відображеному (для оригіналів на непрозорій)підкладці). Сканування негативів вирізняється особливою складністю, оскільки цей процес не зводиться до простого інвертування градацій кольору від негативу до позитиву. Щоб точно оцифрувати колір у негативах, сканер повинен компенсувати кольоровий фотографічний вуаль на оригіналі. Існує кілька способів вирішення цієї проблеми: апаратна обробка, програмні алгоритми переходу від негативу до позитиву або довідкові таблиці для конкретних типів фотоплівки.
Оптичний дозвіл. – Сканер знімає зображення не повністю, а по рядках. По вертикалі планшетного сканера рухається смужка світлочутливих елементів та знімає по точках зображення рядок за рядком. Чим більше світлочутливих елементів у сканера, тим більше точок може зняти з кожної горизонтальної смуги зображення. Це і називається оптичним дозволом. Зазвичай його вважають за кількістю точок на дюйм – dpi (dots per inch). Сьогодні вважається нормою рівень роздільної здатності не менше 600 dpi.
Швидкість роботи. – На відміну від принтерів, швидкість роботи сканерів вказують рідко, оскільки вона залежить від багатьох факторів. Іноді вказують швидкість сканування однієї лінії мілісекундах.
Глибина кольору. – Вимірюється кількістю відтінків, які пристрій може розпізнати. 24 біта відповідає 16777216 відтінків. Сучасні сканери випускають із глибиною кольору 24, 30, 36, 48 біт.
Динамічний діапазон – характеризує який діапазон оптичних густин оригіналу сканер може розпізнати, не втративши відтінки ні у світлах, ні в тінях оригіналу. Максимальна оптична щільність сканера - це оптична щільність оригіналу, яку сканер ще відрізняє від повної темряви. Всі відтінки оригіналу темніші за цей кордон сканер не зможе розрізнити.
Пакетна обробка: цесканування декількох оригіналів одночасно, зі збереженням кожного зображення в окремому файлі. Програма пакетної обробки дозволяє без участі оператора виконати сканування певної кількості оригіналів, забезпечуючи автоматичне перемикання режимів сканування та збереження відсканованих файлів.
Діапазон масштабування: це інтервал величин зміни масштабу оригіналу, який можна виконувати під час сканування. Він пов'язаний з роздільною здатністю сканера: чим вище значення максимальної оптичної роздільної здатності, тим більший коефіцієнт збільшення вихідного зображення без втрати якості.
Сканери з паралельним або послідовним інтерфейсом, що підключаються до LPT або COM-порту Ці інтерфейси найповільніші. Можлива поява проблем, пов'язаних із конфліктом сканера з LPT-принтером, якщо такий є.
Сканери з інтерфейсом USB Коштують трохи дорожче, але працюють значно швидше. Необхідний комп'ютер із USB-портом.
3. ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ
Після сканування отримана цифрова інформація вимагає обробки для приведення відсканованого зображення у потрібний вигляд.
Створено багато прикладних програм, за допомогою яких можна коригувати отримані при скануванні зображення, для приведення їх у необхідний для подальшого використання вигляд. Напевно, найвідоміша з них це Adobe Photoshop, яка має безліч різних інструментів для роботи із зображеннями. Також потрібно назвати ACDSee, Microsoft PfotoEditor (вбудовану в Microsoft Offise), Raster Desh, Raster ID, Spotlight.
Для перетворення відсканованих паперових документів на електронні формати для подальшого редагування – системи розпізнавання тексту: ABBYY FineReader, OCR CuneiForm, Readiris,Microsoft Office Document Imaging.
Для редагування об'ємних зображень використовують програми StudioMAX, Maya, Rhinoceros, SolidWorks та інші пакети 3d моделювання.
На світовому ринку представлено досить велику кількість фірм-виробників сканерів. Найбільш популярні моделі виробляють Hewlett-Packard, Agfa, Canon, Mustek, Epson.
3D-сканери виробляють Z Corporation, Contex, Artec Group.
УЗД-апаратуру виробляють ВАТ «Уральський приладобудівний завод» (РФ), «Prosound» (Японія), «Siemens» (Німеччина), Mindray (Китай) та ін.
У своїй роботі я розкрив тему про периферійні пристрої введення інформації в комп'ютер - сканерах, їх основні види, особливості пристрою, принцип роботи та області застосування. Широта використання у різних сферах діяльності зробило їх незамінними помічниками людини.
Комп'ютер Прес 1-12 № 2005р.
Комп'ютер. Інструкції із застосування». Наука та техніка, С-П 2009 р.