Технические параметры сканеров

Сканеры и их типы

Сканеры и их типы

сканер, сканеры, сканер штрих кода, история сканеров, виды, типы, модификации сканеров

Далее: Сканеры и как они устроены

Содержание

• Технические параметры сканеров
• Сканеры для работы с документами
• Персональные сканеры
• Производственные сканеры

Технические параметры сканеров

Набор технических параметров, характеризующий сканирующее оборудование для работы с деловыми документами, несколько отличается от ставших привычными показателей сканеров, выпускаемых на широкий потребительский рынок.

Скорость. Скорость ввода - основной показатель для сканеров документов. Стандартными условиями сканирования при определении скорости принимаются: формат документа - A4, ориентация - портретная, разрешение 200 dpi, режим сканирования - черно-белый. В технических спецификациях скорость сканирования приводится в страницах в минуту (ppm - pages per minute), для сканеров двустороннего сканирования - в числе изображений в минуту (ipm - images per minute). Скорость ввода в режимах, отличных от стандартного (повышенное разрешение, укороченные или удлиненные документы, альбомная ориентация страниц, сканирование в цвете и другое), обычно указывается отдельно.

Разрешение. Как правило, текстовые документы стандартного неослабленного полиграфического качества сканируют с разрешением 200 dpi (реже 300 или 400 dpi). Разрешение 200 dpi позволяет:

• сканировать с оптимальной скоростью;
• без существенных потерь для качества визуализировать электронные копии (в том числе при повторной печати на лазерном принтере);
• избежать неоправданных затрат на хранение полученных при сканировании файлов (объем памяти, требуемый для хранения изображений, растет как квадрат разрешения).

200 dpi - стандартное разрешение факс-аппаратов (в режиме fine), при таком разрешении качество распознавания гарантировано любой хорошей программой OCR и зависит больше от качества программы и исходного оригинала, чем от разрешения сканирования.

Сканер документов - технологическое оборудование, его выбирают и используют, исходя из определенных требований к устойчивости и эффективности конкретного производственного процесса. В отличие от принтера, в подающий лоток которого принято укладывать ровные пачки бумаги, специально выпускаемой для лазерной печати, сканер документов часто встречает «непричесанный поток бумаг».

Дополнительные возможности и вспомогательные устройства. Чтобы добиться максимума эффективности при вводе документов в условиях реальной технологии, сканеры документов часто снабжаются дополнительными функциями и оборудуются вспомогательными узлами или приспособлениями. Это могут быть:

• светофильтры или цветные лампы для подавления цветного фона сканируемых оригиналов;
• встраиваемые на стороне сканера платы компрессии и обработки изображений (они выполняют автоматическое усиление или выбор контрастности, аппаратное выправление перекоса изображения подаваемых страниц, очистку изображений от фона и случайных загрязнений);
• отдельные лотки автоподачи для документов увеличенного (уменьшенного) размера или для более тонких документов;
• лотки приема и складирования отсканированных документов (stackers);
• педальные устройства управления сканером, освобождающие руки оператора;
• импринтеры (узлы для простановки на документе индивидуального учетного штампа до или после сканирования);
• считыватели штрих-кодов или специальных кодов разделения пакетов и тому подобное.

Персональные сканеры

Персональный сканер

Основное назначение персональных сканеров - обеспечить офисному служащему возможность оперативно изготовить электронную копию одного или нескольких поступивших к нему документов без необходимости покидать для выполнения этой операции свое рабочее место.

Ручные сканеры. Ручной сканер, основанный на ПЗС, - самый дешевый из всех типов. Достигается это экономией на механизме перемещения ПЗС-линейки.

В роли такого механизма будет выступать сам пользователь, которому при сканировании придется вручную перемещать сканер относительно объекта сканирования, Ручной сканер имеет ширину вводимого изображения не более 0.02 сантиметра. Для ввода какого-либо документа с использованием ручного сканера необходимо без резких движений провести сканирующей головкой вдоль поверхности документа.

Страничные сканеры обеспечивают устойчивый ввод одиночных страниц или из приемного лотка автоподачи, обычно небольшого объема. От них требуется компактность (страничные сканеры устанавливаются часто между клавиатурой и системным блоком), приемлемое быстродействие (3 - 20 документов в минуту), простота интерфейса (параллельный или последовательный), невысокая цена. Забота об экономии пространства рабочего стола привела некоторые фирмы к конструкции встроенного сканера (устройство встраивается в системный блок или клавиатуру), но большого распространения такие системы не получили.

Настольные сканеры. В России модели среднего класса (настольные офисные сканеры документов) в силу своей универсальности являются наиболее часто используемым типом сканерного оборудования. Они выпускаются со SCSI или скоростными видеоинтерфейсами, обычно допускают сканирование с планшета или с использованием интегрированного устройства автоматической подачи документов. Оптическое разрешение настольных сканеров регулируется в диапазоне 200-800 dpi. Скорости сканирования достигают 64 страницы в минуту. На планшетных настольных сканерах можно сканировать неразброшюрованные документы, книжные страницы, документы нестандартного размера или полиграфического исполнения.

Универсальный характер устройств подчеркивается в последнее время выпуском моделей, позволяющих наряду со скоростным вводом документов полноценно (до 26.7 миллионов цветов) сканировать в цвете.

Проекционный сканер - это практически цифровой фотоаппарат, только очень медленный. Сканируемый предмет закрепляется перед сканирующей головкой, освещается и построчно сканируется. В считывающих датчиках проекционных сканеров также используются ПЗС.

Производственные сканеры

Производственный сканер

Сканеры производственной группы должны безотказно работать на самых ответственных участках высокопроизводительных технологических процессов ввода и регистрации больших объемов бумажных документов. К ним предъявляются повышенные требования в части надежности механического тракта подачи бумаги, устойчивости сканирования листов разной плотности, удобству управления устройством в условиях интенсивного сканирования потока документов.

Быстродействие производственных сканеров при сканировании одной стороны листа достигает 400 страниц в минуту и более. Устройства обычно имеют прочную металлическую конструкцию и используют прецизионные механизмы транспорта сканируемых документов. Отдельную группу образуют компактные скоростные сканеры для ввода однородных малоформатных документов (чеков, квитанций, авиабилетов), изготовленных на специальной бумаге. Важным эксплуатационным показателем всех моделей сканеров является наличие встроенных или дополнительных возможностей автоматического усиления контрастности и компрессии изображений в темпе сканирования. Оптическое разрешение высокоскоростных сканеров в стандартном режиме редко превышает 300 dpi.

Сканеры и как они устроены

Сканеры и как они устроены

сканеры, устройство сканера, устройство сканера штрих кода

Содержание

• Сканеры
• Устройство и функционирование сканеров
• Датчики сканеров
• Технология фотоэлектронных умножителей
• Прибор с зарядовой связью (ПЗС)
• Контактный сенсор (CIS)
• Показатели эффективности сканера
• Разрешающая способность сканера
• Интерполяция
• Цветовые сканеры
• Разрядная глубина
• Режимы сканирования

Сканеры

Сканер - устройство для ввода графической растровой информации в ЭВМ. Список приложений сканера почти бесконечен, на сегодняшний день сложились и производятся следующие разновидности этих устройств:

• высококачественные барабанные сканеры, которые способны обрабатывать как прозрачные, так и непрозрачные изображения - от 35-мм пленок до материалов размером 16 футов на 20 дюймов с высоким (свыше 10 000 dpi) разрешением;
• планшетные настольные сканеры универсального назначения;
• компактные сканеры документов, предназначенные исключительно для оптического считывания и распознавания документов;
• специальные фотосканеры, которые работают, перемещая фотографию по неподвижному источнику света;
• сканеры слайдов или негативов, работающие с прозрачными изображениями;
• ручные сканеры для использования на небольшом пространстве стола.

Некоторые образцы сканеров

• а - планшетный (flatbed) сканер Epson Perfection 3490;
• б - сканер документов (pass-through scanner) Kodak i30;
• в - сканер кинофильмов (35 mm film scanner) Nikon Coolscan 5000 ED;
• г - ручной сканер Mustek.

Датчики сканеров

Датчик изображения обычно реализуется по одной из трех технологий:

• фотоэлектронный умножитель (ФЭУ или photomultiplier tube - РМТ) - технология, унаследованная от барабанных сканеров прошлого;
• прибор с зарядовой связью (ПЗС или charge-coupled device - CCD) - датчик, типичный для настольных сканеров;
• контактный сенсор изображения (contact image sensor - CIS) - более новая технология, которая интегрирует функции и позволяет создавать сканеры более компактных размеров.

Контактный сенсор (CIS)

Это относительно новая технология Датчиков, которая начала появляться на рынке планшетных сканеров в конце 1990-х годов Сканеры этой системы используют компактные банки красных, зеленых и синих светодиодов в сочетании с линейкой датчиков ПЗС, помещенных чрезвычайно близко к исходному изображению. В результате получен сканер, который меньше, легче, дешевле и экономичнее, чем традиционное устройство на основе ПЗС, однако эта технология еще далека от совершенства.

Цветная полиграфия

Здесь оборудование, воспроизводящее различные уровни цвета, использует метод, именуемый обработкой полутонов. Наборные устройства, используемые в офсетной печати - технологии печати глянцевых журналов - способны к выводу 133 строк/дюйм. Как показывает опыт, для получения качественной печати разрешение сканера должно быть в 1.5 раза выше, то есть около 200 dpi.

Струйный принтер

При сканировании для последующего вывода на принтер разрешающая способность сканера должна соответствовать разрешающей способности вывода настолько близко, насколько возможно, принимая во внимание относительные размеры оригинала и выходного изображения. Если они одинаковы, никакой корректировки не требуется. Если, однако, выходное изображение должно быть напечатано в ином размере (большем или меньшем, чем оригинал), разрешение сканера должно быть соответственно откорректировано.

Предположим, необходимо от сканированную почтовую марку размером 1 х 1.5«напечатать на струйном принтере, который имеет разрешение печати 600 dpi, причем изображение должно быть увеличено и составить в размере 2 х 3». Если бы марка сканировалась при разрешении 600 dpi, от сканированное изображение имело бы 600 пикселей по вертикали (1«умножить на 600) и 900 пикселей по горизонтали (1.5» умножить на 600). Увеличение изображения до размера, предназначенного для печати (2 х 3«), уменьшает фактическую разрешающую способность до 300 dpi (900/3 = 300, поскольку 900 горизонтальных пикселей будут расположены в 3»), и так же в вертикальном измерении. Это только половина разрешающей способности принтера, и качество вывода будет ниже оптимального. Для лучшего качества напечатанного изображения, которое фактически использует 600 dpi, сканирование должно проводиться при 1200 dpi.

Вывод на монитор

Подобные расчеты можно сделать также, если размер выводимого образа меньше, чем оригинал. Предположим, необходимо от сканировать фотографию размером 4 х 5«, которая будет отображена на Web-странице в половинном размере, 2 х 2.5». Компьютерные мониторы обычно имеют разрешающую способность 72 или 90 dpi. Сканирование фотографии при 72 dpi дает изображение размером в 288 x 360 пикселей. Сокращение этого размера в 2 раза давало бы изображение с вертикальной разрешающей способностью 144 dpi, что вдвое больше необходимой. В этом примере оригинальное изображение могло быть от сканировано при 36 dpi без потери качества результирующего изображения.

Соотношения, используемые в этих примерах, описываются следующей формулой:

SR = (DR x DW)/OW,

где SR - идеальное разрешение сканера, dpi;

DR - разрешение устройства вывода, dpi;

DW - ширина, с которой изображение будет напечатано или отображено, в дюймах;

OW - ширина сканируемого оригинала, в дюймах.

Интерполяция

Несмотря на то что в спецификациях сканеров могут указываться разрешающие способности в 2400.4800 и 9600, необходимо понимать, что реально они не способны к различению такого уровня подробности. Фактическое оптическое разрешение ПЗС в самых современных сканерах в лучшем случае - 600 х 1200 dpi, и любые более высокие показатели основаны на интерполяции.

Указание неоднородной разрешающей способности (например, 600 х 1200 dpi) обязательно подразумевает аппаратную интерполяцию, так как прием данных при 600 dpi по одной оси (X) и 1200 по другой (Y) явно не приведет к «квадрату» изображения. При 600 х 600 dpi такой сканер будет понижать разрешение в 1200 dpi по оси Y до 600 (обычно это делается путем увеличения вдвое шага двигателя, который перемещает головку), а при 1200 х 1200 - будет интерполировать измерение X. При этом чип интегральной схемы в сканере генерирует дополнительные данные, используя точки, которые фактически сняты сканером, и прогнозируя наиболее вероятный цвет и яркость промежуточных пикселей.

Цветовые сканеры

Головки одних цветовых сканеров содержат единственную флюоресцентную трубку с тремя ПЗС, снабженными цветными фильтрами, в то время как другие имеют три цветные трубки и единственный блок ПЗС. Первые производят полное цветовое изображение за единственный проход, в то время как вторые - за три прохода. Однако с конца 1990-х годов однопроходные устройства составляют большинство цветовых сканеров.

Эти сканеры используют один из двух методов: либо расщепление луча, либо ПЗС с цветовыми фильтрами. В первой конструкции свет, проходящий через призму, разделяется на три первичных цвета, каждый из которых считывается соответствующими ПЗС. Этот метод считается наилучшим для обработки отраженного света, но для снижения затрат многие изготовители используют три массива ПЗС, каждый из которых покрыт фильтрующей пленкой так, чтобы он воспринимал только один из первичных цветов. Будучи технически менее точным, этот метод обычно производит результаты, которые трудно отличить от таковых для сканера с расщеплением луча.

Разрядная глубина

Разрядная (битовая, цветовая) глубина сканера характеризует количество информации, содержащейся в одном пикселе выходного образа. Самый простой сканер (черно-белый сканер на 1 бит) использует для представления каждого пикселя «1» или «0». Чтобы воспроизвести полутона между черным и белым, сканер должен иметь хотя бы 4 бита (для 16 = 2⁴ полутонов) или 8 бит (для 256 = 2⁸ полутонов) на каждый пиксель.

Самые современные цветовые сканеры поддерживают не менее 24 бита, что означает фиксацию 8 бит информации по каждому из первичных цветов (красный, синий, зеленый). Устройство на 24 бита может теоретически фиксировать более чем 16 млн различных цветов, хотя практически это число намного меньше. Это почти фотографическое качество, и упоминается поэтому обычно как «полно цветное» сканирование («true colour» scanning).

В последнее время все более увеличивающийся список изготовителей предлагает сканеры с разрядной глубиной на 36 или 30 бит. Хотя немногие прикладные программы машинной графики способны к обработке изображений с глубиной более чем 24 бита, этот избыток разрешения позволяет осуществлять полезные операции по редактированию графики как в драйверах, так и в приложениях.

Динамический диапазон. Динамический диапазон по своей сути подобен разрядной глубине, которая описывает цветовой диапазон сканера, и определяется как функционированием АЦП сканера, так и чистотой света, качеством цветных фильтров и уровнем любых помех в системе.

Динамический диапазон измеряется в шкале от 0.0 (абсолютно белый) до 4.0 (абсолютно черный), и единственное число, данное Для конкретного сканера, говорит, сколько оттенков модуль может Различить. Большинство цветных планшетных сканеров с трудом воспринимает тонкие различия между темными и светлыми цветами на обоих концах диапазона и имеет динамический диапазон около 2.4. Это конечно, немного, но обычно достаточно для проектов, где идеальный цвет - не самоцель. Для получения большего динамического диапазона следует использовать цветовой планшетный сканер высшего качества с увеличенной разрядной глубиной и улучшенной оптикой. Эти высокопроизводительные модули обычно обеспечивают динамический диапазон между 2.8 и 3.2 и хорошо подходят для большинства приложений, требующих высококачественный цвет (например, офсетная печать). Наиболее близко к пределу динамического диапазона позволяют подойти барабанные сканеры, часто обеспечивающие значения от 3.0 до 3.8.

Теоретически сканер на 24 бита предлагает диапазон 8 бит (256 уровней) для каждого первичного цвета, и различие между двумя из 256 уровней обычно не воспринимается человеческим глазом. К сожалению, наименьшие из значащих битов теряются в шуме, в то время как любые тональные исправления после сканирования еще более сужают диапазон. Именно поэтому лучше всего предварительно устанавливать любые исправления яркости и цвета на уровне драйвера сканера перед заключительным сканированием. Более дорогие сканеры с глубиной 30 или 36 бит имеют намного более широкий диапазон, предлагая более детализированные оттенки, и разрешают пользователю делать тональные исправления, заканчивающиеся приличным 24-битовым изображением. Сканер на 30 бит принимает 10 бит данных на каждый цвет, в то время как сканеры на 36 бит - по 12 бит. Драйвер сканера позволяет пользователю выбрать, какие именно 24 бита из исходных 30 или 36 бит сохранить, а какие - нет. Эта настройка делается путем изменения «кривой цветовой гаммы» (Gamma Curve) и доступна при обращении к Настройке тонов (Tonal Adjustment control) драйвера TWAIN.

Режимы сканирования

Среди общего разнообразия методов представления изображения в ЭВМ наиболее распространенными являются:

• штриховая графика (line art);
• полутоновое изображение (greyscale);
• цветное изображение (colour).

Штриховая графика - наиболее простой формат. Так как сохраняется только черно-белая информация (в компьютере черный цвет представлен как «1» и белый как «0»), требуется только 1 бит данных, чтобы сохранить каждую точку просмотренного изображения. Штриховая графика наиболее подходит при сканировании чертежей или текста.

Полутоновое изображение. В то время как компьютеры могут сохранять и выдавать изображения в полутонах, большинство принтеров не способно печатать различные оттенки серых цветов. Они применяют метод, названный обработкой полутонов, используя точечный растр, имитирующий полутоновую информацию.

Изображения в оттенках серого - наиболее простой метод сохранения графики в компьютере. Человек может различить не более 255 различных оттенков серого, что требует единственного байта данных со значением от 0 до 255. Данный тип изображения составляет эквивалент черно-белой фотографии.

Полноцветные изображения - наиболее объемные и самые сложные, сохраняемые и обрабатываемые в персональном компьютере, используют 24 бита (по 8 на каждый из основных цветов), чтобы представить полный цветовой спектр.

Конструкции сканеров

По областям применения различают персональные и производственные сканеры, а по технической реализации - ручные, планшетные и проекционные устройства.

 

Сканеры и их типы

Сканеры и их типы

сканер, сканеры, сканер штрих кода, история сканеров, виды, типы, модификации сканеров

Далее: Сканеры и как они устроены

Содержание

• Технические параметры сканеров
• Сканеры для работы с документами
• Персональные сканеры
• Производственные сканеры

Технические параметры сканеров

Набор технических параметров, характеризующий сканирующее оборудование для работы с деловыми документами, несколько отличается от ставших привычными показателей сканеров, выпускаемых на широкий потребительский рынок.

Скорость. Скорость ввода - основной показатель для сканеров документов. Стандартными условиями сканирования при определении скорости принимаются: формат документа - A4, ориентация - портретная, разрешение 200 dpi, режим сканирования - черно-белый. В технических спецификациях скорость сканирования приводится в страницах в минуту (ppm - pages per minute), для сканеров двустороннего сканирования - в числе изображений в минуту (ipm - images per minute). Скорость ввода в режимах, отличных от стандартного (повышенное разрешение, укороченные или удлиненные документы, альбомная ориентация страниц, сканирование в цвете и другое), обычно указывается отдельно.

Разрешение. Как правило, текстовые документы стандартного неослабленного полиграфического качества сканируют с разрешением 200 dpi (реже 300 или 400 dpi). Разрешение 200 dpi позволяет:

• сканировать с оптимальной скоростью;
• без существенных потерь для качества визуализировать электронные копии (в том числе при повторной печати на лазерном принтере);
• избежать неоправданных затрат на хранение полученных при сканировании файлов (объем памяти, требуемый для хранения изображений, растет как квадрат разрешения).

200 dpi - стандартное разрешение факс-аппаратов (в режиме fine), при таком разрешении качество распознавания гарантировано любой хорошей программой OCR и зависит больше от качества программы и исходного оригинала, чем от разрешения сканирования.

Сканер документов - технологическое оборудование, его выбирают и используют, исходя из определенных требований к устойчивости и эффективности конкретного производственного процесса. В отличие от принтера, в подающий лоток которого принято укладывать ровные пачки бумаги, специально выпускаемой для лазерной печати, сканер документов часто встречает «непричесанный поток бумаг».

Дополнительные возможности и вспомогательные устройства. Чтобы добиться максимума эффективности при вводе документов в условиях реальной технологии, сканеры документов часто снабжаются дополнительными функциями и оборудуются вспомогательными узлами или приспособлениями. Это могут быть:

• светофильтры или цветные лампы для подавления цветного фона сканируемых оригиналов;
• встраиваемые на стороне сканера платы компрессии и обработки изображений (они выполняют автоматическое усиление или выбор контрастности, аппаратное выправление перекоса изображения подаваемых страниц, очистку изображений от фона и случайных загрязнений);
• отдельные лотки автоподачи для документов увеличенного (уменьшенного) размера или для более тонких документов;
• лотки приема и складирования отсканированных документов (stackers);
• педальные устройства управления сканером, освобождающие руки оператора;
• импринтеры (узлы для простановки на документе индивидуального учетного штампа до или после сканирования);
• считыватели штрих-кодов или специальных кодов разделения пакетов и тому подобное.