Сканеры - основные характеристики и применение

Современные сканеры, в результате длительного совершенствования, имеют достаточно высокие потребительские характеристики. Все существующие на данный момент сканеры можно разделить на 5 подгрупп

1. Ручные сканеры
2. Листовые (протяжные) сканеры
3. Планшетные сканеры
4. Слайд-сканеры
5. Барабанные сканеры

Ручные сканеры - это достаточно простые компактные устройства, предназначенные для сканирования небольших участков изображения (любительских фото, небольших журнальных картинок) с невысоким разрешением. Ручные сканеры обладают наименьшей ценой из всех групп сканеров, но благодаря снижению стоимости планшетных сканеров, на сегодняшний день ручные сканеры практически не производятся и вытеснены с рынка. К основным недостаткам ручных сканеров можно отнести довольно узкое поле сканирования (обычно 10-14см), из-за чего часто приходится сканировать изображение в два приема с последующей склейкой изображения в компьютере, следствием чего практически всегда являются дефекты изображения. Второй существенный недостаток ручных сканеров кроется в их принципе действ и я, основанном на ручном перемещении сканирующего элемента по изображению, что приводит к неравномерности перемещения и смазыванию отсканированного изображения. Ручные сканеры обычно имеют достаточно медленный интерфейс передачи данных в компьютер, что также делает их непригодными для сканирования изображений высокого качества.  

Листовые (протяжные) сканеры, по сравнению с ручными, обладают специфическими особенностями, которые можно трактовать как их преимущества. Листовые сканеры, как правило, представляют собой компактные устройства, позволяющие при помощи встроенного механизма равномерно (без передергиваний и вибрации) протягивать лист под сканирующим элементом. К достоинствам листовых сканеров можно отнести их компактность, легкое и недорогое подключение автоподатчика листов бумаги (для моделей, допускающих автоподачу). К недостаткам -невозможность сканирования сброшюрованных листов (книг, журналов), высокую критичность к качеству бумаги.  

Планшетные сканеры являются на сегодняшний день наиболее универсальными и популярными устройствами, предназначенными для сканирования текста и изображений. Богатый выбор дополнительного оборудования: слайд-адаптеры, податчики листов и др. позволяют им с успехом заменять листовые и слайд-сканеры. Широкий выбор устройств разного ценового диапазона и назначения позволяет говорить о доминирую­щем положении данной продукции на рынке.  

Слайд-сканеры - это узкоспециализированные устройства, предназначенные для ввода изображения с прозрачного материала (фотопленки) с высоким разрешением и качеством изображения. Они обладают ярко выраженной профессиональной направленностью и высокой стоимостью. Слайд-сканеры могут иметь специализированные механизмы для подачи пленки и коррекции изображения.

Барабанные сканеры представляют собой профессиональные стационарные устройства, предназначенные для применения в полиграфии и сканирования крупноформатных изображений. Основным преимуществом барабанных сканеров является высокая скорость и точность сканирования,благодаря стационарно закрепленному сканирующему элементу и высокой равномерности вращения барабана с размещенным на нем сканируемым изображением. Барабанные сканеры имеют высокую стоимость.
Схема работы, основные принципы сканирования изображений, способы обработки изображения и характеристики планшетных сканеров наиболее типичны, поэтому в дальнейшем наиболее целесообразно рассматривать именно эти сканеры.

Сканер, использующий технологию CIS(ContrastImageSensor) отличается отсутствием оптики. Приемный элемент с шириной, равной ширине рабочего поля, располагается на подвижной каретке с лампой и непосредственно воспринимает отраженный от сканируемого оригинала свет. Достоинства этой технологии: простота конструкции и малая высота сканера. Недостатки: высокие шумы, низкая разрешающая способность, очень малая глубина резкости. Данный тип сканеров практически не применим для полноцветных работ, поэтому данная технология наиболее часто применяется в листовых сканерах и сканерах, предназначенных для ввода текстов.

Сканер с CCD-матрицей. В сканере, использующем CCD матрицу, оригинал располагается на прозрачном неподвижном стекле, вдоль которого передвигается сканирующая каретка с источником света (если сканируется прозрачный оригинал, используется так называемый слайд-адаптер -крышка, в которой параллельно сканирующей каретке сканера перемещается вторая лампа). Оптическая система сканера (состоит из объектива и зеркал или призмы) проецирует световой поток от сканируемого оригинала на приёмный элемент, осуществляющий разделение информации о цветах - три параллельных линейки из равного числа отдельных светочувствительных элементов, принимающие информацию о содержании "своих" цветов. В трёхпроходных сканерах используются лампы разных цветов или же меняющиеся светофильтры на лампе или CCD-матрице, и сканирование происходит в три этапа. Приёмный элемент преобразует уровень освещенности в уровень напряжения (все ещё аналоговую информацию). Далее, после возможной коррекции и обработки, аналоговый сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП). С АЦП информация выходит уже в "знакомом" компьютеру двоичном виде и, после обработки в контроллере сканера, через интерфейс с компьютером поступает в драйвер сканера -обычно это так называемый TWAIN-модуль, с которым уже взаимодействуют прикладные программы.

Что такое разрешение сканера, и каким оно бывает?
   Оптическое разрешение - количество элементов в линии матрицы, поделённое на ширину рабочей области. Определяется матрицей и шириной рабочей зоны, меньшая из всех приводимых цифр разрешения. Механическое разрешение - количество раз "считывания" информации CCD-матрицей, поделённое на длину пути. пройденного за это время сканирующей кареткой. Иногда его тоже называют оптическим (например, 'оптическое разрешение 300х600"), но на самом деле это не так (оптическое будет 300, а 600 - это тоже реальное разрешение, но механизма, а не оптики). Как правило, механическое разрешение задаётся изготовителем в 2 раза больше оптического (иногда равным ему или в 4 раза большим), при этом, поскольку CCD-матрица не может сканировать с разрешением выше оптического, а сканируемый квадрат должен остаться квадратом, недостающие "по ширине" точки рассчитываются (интерполируются). Интерполяция же не только не даёт видимого повышения качества при сканировании полноцветных оригиналов, но и может ухудшить чёткость и заметно понизить скорость сканирования.

Интерполяционное разрешение - произвольно выбранное разрешение, до которого программа сканера якобы берётся "сама рассчитать" недостающие точки (например, выдать 16х16 точек, получив со сканера 3х3 точки). Ценность величины этого показателя сомнительна и он не имеет совсем никакого отношения к механизму сканера. Для сканера с указанным "оптическим" - на самом деле физическим - разрешением 300х1200dpi в установках сканирующей программы надо выставлять 300dpi. Если Вам нужно отсканировать полноцветное изображение с разрешением меньше оптического, то лучше задавать разрешение, кратное оптическому (то есть для сканера 300х1200dpi выставлять 300dpi или 150dpi, но не 200dpi!) или ближайшее большее. Главная задача при сканировании полноцветного изображения -получить на выходе сканера максимум РЕАЛЬНОЙ информации.

Количество бит на цвет (глубина цвета, разрядность). Обычное количество двоичной информации о цвете одной точки полноцветного изображения для отображения на мониторе компьютера - 24 бита на каждую точку, по 8 бит на каждый из основных цветов RGB, что даёт свыше 16 млн. вариантов цвета этой точки. Более тонкие опенки глаз не различает (на обычном изображении), и распространенные устройства вывода не воспроизводят. Более того, почти все приложения, кроме профессиональных издательских пакетов (в частности AdobePhotoshop), вообще не поддерживают форматы с большим числом разрядов цветовой информации.

Почему сканеры бывают 36- и 48-битными? Математический ответ: потому что на каждом этапе преобразования информации (при гамма-коррекции и цветокоррекции на этапе сканирования, работе программы цветосинхронизации, обработке изображения в графическом редакторе, цветоделении при выводе на печать) младшие разряды перестают содержать полезную информации. И ещё: сканер, оперирующий данными большей разрядности, может иметь больший динамический диапазон и может "различить" больше деталей на изображении, особенно в тенях (здесь под деталями имеются в виду не мелкие штрихи, а градации насыщенности или яркости). Значение этого легко оценить, представив себе сканирование передержанного (слишком темного) негатива. На практике глубина цвета 30 бит достаточна для работы с непрозрачными оригиналами, большая разрядность требуется только при сканировании слайдов. Технологический ответ: CCD-матрица в сканерах более высокой разрядности обычно чувствительнее и имеет меньший собственный шум, аналого-цифровой преобразователь качественнее и имеет меньший собственный шум, и так далее. Некоторые 30-битные (и выше) сканеры выполняют гамма-коррекцию (корректировку информации о цвете точки) не пересчётом в драйвере полученных уже с выхода сканера данных, при котором теряется полезная информация в младших битах, а внутри сканера, возможно даже ещё на этапе аналого-цифрового преобразования или до него. Однако есть сомнения в том, что рекламируемое свойство "gamma-correction:downloadedcurves" у всех производителей означает именно выполнение гамма-коррекции контроллером сканера, а не драйвером. Например, в моделях UMAXAstra 1220 и PoweriookIII, 3000 используется технология BET (BitEnhancementtechnology) собственной разработки UMAX. По заявлениям UMAX, это комплекс аппаратных и программных средств для предотвращения потери значимых разрядов при гамма-коррекции и прочих преобразованиях на этапе сканирования. Очевидно, что аналого-цифровой преобразователь большей разрядности (например, 36-битный) может быть подключен к такой же CCD-матрице, что и в 24-разрядном сканере. На практике сканер большей разрядности совсем не обязательно будет иметь больший РЕАЛЬНЫЙ динамический диапазон (но некоторые производители указывают ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ значение, которе, конечно, выше).
  Приёмный элемент - CCD-матрица. Один из важнейших узлов, влияющих на качество сканирования. Приводимая в документации характеристика - число элементов на линию (на цвет), т.е. число элементов, поделённое на ширину рабочей зоны сканера, равно оптическому разрешению.

Не сообщаемые в документации, но чрезвычайно важные параметры матрицы:
  Уровень шума - ограничивает динамический диапазон и реальное число разрядов данных, содержащих полезные данные. В принципе ничто не мешает к дешёвой "шумящей" матрице подключить 36-битный АЦП, но вряд ли качество получаемого изображения от этого улучшится.
  Разброс чувствительности от ячейки к ячейке -даже если в сканере предусмотрена калибровка, она обычно выполняется по усреднённым значениям с нескольких ячеек. уровень перекрёстных помех - степень влияния ярко освещённой ячейки на соседние. совмещение цветов - в однопроходных сканерах цвета разделяются тремя линейками CCD-матрицы.

Интерфейсы сканеров, используемые при подключении к компьютеру. Собственные (совсем нестандартные) интерфейсы. Сканер поставляется со своей уникальной картой и работает только с ней. Эта карта может не заработать в Вашем компьютере или, если она выйдет из строя, Вы можете не найти ей замену.

SCSI - надежный универсальный высокоскоростной интерфейс передачи данных. На сканерах применяется обычно начиная с полупрофессиональных моделей, требует наличия SCSI-контроллера в системе, что несколько увеличивает стоимость системы в целом, но с лихвой окупается скоростью сканирования, надежностью передачи данных, гибкостью использования в системе. Обычно в сканерах применяется интерфейс стандарта SCSI-1 или SCSI-2, более быстродействующие стандарты практически не используются в силу отсутствия необходимости в большей пропускной способности и в силу преемственности протоколов.

LPT (и его варианты, с поддержкой или требованием ЕРР, ЕСР или Bi-Directional). Подключение сканера через данный интерфейс возможно и является наиболее простым и универсальным методом, но, покупая такой сканер, Вы должны заведомо отдавать себе отчет в том, что скорость сканирования документа этим сканером будет существенно ниже по сравнению с аналогичным сканером с интерфейсом USB или SCSI. Важно: сканеру может быть необходима поддержка портом одного из скоростных протоколов. "Проходной" разъем для подключения принтера ещё не гарантирует работу любого принтера, тем более одновременно включенных в сеть сканера и принтера или печати во время сканирования.

PCMCIA (PCCARD) - данный сканер с данным Notebook могут вместе работать, а могут не работать, - лучше пробовать! (Изредка встречаются проблемы и с подключением к notebook LPT-сканера).

USB - сканеры с данным интерфейсом получают все большее распространение и популярность среди моделей офисных и универсальных сканеров. Относительно высокая скорость передачи данных по USB обеспечивает более высокую скорость сканирования и преимущество перед LPT-сканерами, к тому же стандарт USB допускает "горячее" подключение сканера без перезагрузки системы. К сожалению, USB-сканер нельзя использовать в операционной системе, неподдерживающей USB-шину, например,WindowsNT.

Некоторые рекомендации по выбору сканера. Прежде, чем приступить к выбору сканера, решите для себя: как будет использоваться отсканированное изображение, на каких устройствах выводиться, какие требования к качеству изображения предъявляются, какая операционная система будет использоваться на компьютере, к какому компьютеру и интерфейсу придется подключать сканер. Если Вы собираетесь сканировать полноцветные изображения и затем печатать их - Вам необходим сканер, предназначенный для издательской и дизайнерской работы. Для того, чтобы помещать цветные оригиналы на WEB в 256 цветах, высокое разрешение и большой динамический диапазон ни к чему, а вот стабильно работающий TWAIN-модуль и фильтр удаления муара (Descreen) весьма желательны. Распространённая ошибка -попытка выбрать сканер для издательских работ из обычных планшетных сканеров. Специализированные слайд-сканеры, как правило, имеют конструкцию, сходную с планшетными. Это означает, что их "слайдовая ориентация" сама по себе не даёт никакого преимущества в качестве сканирования, цена же при этом сопоставима с ценой планшетного сканера со слайд-модулем, имеющего аналогичные характеристики, а то и превышает ее. Преимущества слайд-сканера при сходных характеристиках с планшетным -высокая скорость работы, автоподатчик слайдов, управляемая фокусировка. Но это встречается отнюдь не в дешевых моделях. Рекомендуется провести при покупке пробное сканирование.

Если Вы не исключаете перспективу работы со слайд-адаптером - не забудьте узнать его цену заранее, еще до покупки сканера! Цены варьируются от 150 до 700 у.е. на одинаковые по сути устройства. Кстати, то, что поставляется в комплекте со сканером HPSJ6100, - не стандартный слайд-адаптер в виде крышки с лампой, а некая призма для 35мм слайдов, не ошибитесь! Стандартный слайд-адаптер - крышка с подвижной лампой. У дешевых моделей встречаются варианты с неподвижной лампой и рассеивающим стеклом, и даже простое зеркало на крышке. Важно при покупке сканера для профессиональных работ поинтересоваться, как он будет работать в той операционной системе, которую вы используете, присутствуют ли все необходимые драйверы. Обязательно убедитесь в возможности бесплатно получить новые версии драйверов и программного обеспечения сканера через Интернет.