Сканером (от английского scanner) называется устройство ввода, позволяющее вводить в ЭВМ изображения. Ввод изображений может потребоваться при копировании, размножении документов, для их редактирования с последующим размножением, а также в системах хранения и поиска изображений. При комплектации сканером и высококачественным печатающим устройством ПК превращается в АРМ для подготовки и издания различных информационных материалов.

Сканеры характеризуются:

· разрешающей способностью (разрешением);

· количеством воспринимаемых оттенков;

· возможностью ввода цветных изображений;

· быстродействием;

· размером обрабатываемых изображений;

· стоимостью.

Большинство из этих показателей рассмотрим на фоне изложения принципов работы сканирующих устройств.

Аналогично копировальному устройству сканер освещает оригинал белым светом с протяженного осветителя, а светочувствительные многоэлементные фотоприемные линейки (датчик сканера) с определенной частотой производит замеры интенсивности отраженного оригиналом света. Число фотоприемников в линейке может составлять 2000 и больше. Оптическая разрешающая способность сканера определяется расстоянием между фотоприемниками в линейке (чем их больше, тем разрешение лучше). Обычно оно не превышает 300-600 точек на дюйм. Более высокие значения достигаются благодаря интерполяции, сглаживающей неровности контуров, именно эти значения указывают производители в документации (1200, 1600).

В процессе сканирования напряжение, создаваемое фоточувствительным элементом, преобразуется в двоичный код, который передается в компьютер для дальнейшей обработки. Если сканер при каждом замере регистрирует всего один бит информации, то он распознает только два цвета – черный и белый. В зависимости от количества битов, соответствующих одному замеру, сканер может распознавать большее или меньшее количество оттенков от черного до белого. так, при 4-битовом кодировании имеется возможность распознавания 16 различных оттенков. Восьмибитовые же сканеры обеспечивают регистрацию 256 градаций серого цвета.

Для кодирования цветопередачи можно также использовать 8 бит, но при этом сканированные изображения фотографий получаются низкого качества. Однако необходимо учитывать, что увеличение количества цветов приводит к значительным затратам дисковой памяти – для хранения изображения с разрешением 300 dpi формата А4 требуется памяти 16 МВ при High Color и 24 МВ при True Color. Для экономии дискового пространства обычно применяют методы сжатия данных.

Для сканирования цветных изображений обычно используется цветовая модель RGB. Сканируемое изображение освещается через светофильтр или от трех цветных ламп. Сигнал, соответствующий каждому основному цвету, обрабатывается отдельно.

Программные средства, управляющие работой сканера, с учетом возможностей самого сканера могут обеспечивать один из трех режимов сканирования:

· сканирование штрихового рисунка;

· сканирование изображения с полутоновой интерпретацией;

· сканирование шкалы яркости (серой шкалы).

Для обеспечения первых двух режимов достаточно иметь сканер с однобитовым кодированием (как правило, применяется компаратор), причем второй режим реализуется исключительно программными средствами. Третий же режим требует устройства с многобитовым кодированием. Штриховой рисунок представляет собой изображение, содержащее только черные и белые участки без каких-либо промежуточных оттенков. Сканирование такого изображения не требует дорогостоящих сканеров, сложного программного обеспечения и большого объема памяти для хранения изображения.

Если поближе рассмотреть иллюстрацию в газете, то можно увидеть, что она не содержит непрерывных полутоновых переходов, а представляет собой множество точек. Такое изображение называется полутоновым. При просмотре с большего расстояния точки полутонового изображения сливаются вместе и создают имитацию оттенков. Для воспроизведения различных оттенков применяется следующая техника. Расстояние между центрами точек по вертикали и горизонтали остается постоянным и измеряется количеством линий на дюйм (точек на дюйм), где 1 дюйм = 2,54 см. Размеры же точек изменяются, причем более крупные точки создают впечатление темного цвета, а точки с меньшими размерами делают изображение более светлым. Описанное “растровое” представление для газетных фотографий формируется обычно 65 точечными линиями на дюйм. Для журналов с хорошим качеством иллюстративного материала этот показатель равен 133 или 155.

Работа большинства систем сканирования основана именно на принципе полутоновой интерпретации. Такое сканирование по-прежнему является однобитовым, но введенное изображение подвергается затем программно реализованной процедуре фильтрования с целью получения “смазанного” изображения. Термин “смазанное” в данном случае связан с методом имитации промежуточных оттенков серого цвета посредством изменения размеров точек. Если введенное и обработанное таким образом изображение распечатать, то получится полутоновый рисунок, как в газете или в журнале. Для хранения отфильтрованного изображения требуется большой объем памяти, а для его формирования необходимо соответствующее ПО. Кроме того, нет гарантии отсутствия ошибок в интерпретации изображения.

Для получения лучшего качества копии введенного изображения следует выбрать сканер и ПО, обеспечивающие работу в режиме воспроизведения шкалы яркости, или серой шкалы. В этом случае используется непосредственно многобитовое сканирование без какой-либо последующей обработки изображения (используются АЦП). Воспроизведение 256 оттенков серого цвета оказывается максимально достаточным, так как человеческий глаз не в состоянии различить более “тонкую” градацию. В случае обеспечения такого уровня переходы между участками изображения с различной яркостью становятся плавными и выглядят вполне естественно. Однако при использовании 8-битового кодирования процесс сканирования фотографии размером 8?10 см может потребовать 5 Мбайт дисковой памяти. Процесс сканирования с 16, 32 или 64 уровнями требует меньших ресурсов, но качество изображения при этом снижается.

В соответствии с конструктивным исполнением сканеры делятся на настольные и портативные (ручные).

Настольные сканеры представляют из себя высококачественные устройства. Настольные сканеры бывают планшетного типа, либо с роликовыми направляющими, а также с другими средствами подачи бумаги.

Портативные сканеры по сравнению с настольными обладают весьма скромными возможностями. Кроме того, малейшая вибрация в процессе ручного сканирования приводит к искажению изображения. Портативный сканер похож на большую “мышь” с длинным “хвостом”, который подключается к ПК. Комплект поставки, аналогично настольным сканерам, включает необходимое ПО. Работа с таким аппаратом состоит в том, что оригинал помещается на плоскую поверхность, сканер устанавливается на одной из его сторон и, после нажатия кнопки пуска, медленно перемещается по оригиналу вручную. Неоспоримым достоинством ручного сканера является возможность обработки не только плоских изображений.