SKANER

Spis treści: Skaner Rodzaje skanerów Budowa skanera płaskiego Zasada działania skanera Parametry skanera Przygotowanie do pracy i konserwacja skanera Przygotowanie materiałów do skanowania Ciekawostka

1. Skaner Skaner- to urządzenie, które przekształca oryginał analogowy, np. zdjęcie czy namalowany na płótnie obraz, w obraz cyfrowy. Obraz cyfrowy jest złożony z tzw. pikseli - kwadratowych elementów o stałej barwie. Pierwszy skaner powstał w latach pięćdziesiątych XX wieku. Obecnie dysponujemy wieloma typami tych urządzeń. Skaner jest "okiem" komputera pozwala nam, podobnie jak aparaty cyfrowe czy kamery, wprowadzić do komputera obraz. Skanuje się najczęściej materiały "płaskie", które da się położyć na szybie skanera tak, aby dokładnie do niej przylegały - dokumenty, zdjęcia, gazety itp. Niektórymi urządzeniami można z powodzeniem skanować również niewielkie przedmioty, jak np. telefon komórkowy, okulary, czy ulubioną maskotkę.

2.Rodzaje skanerów Skanery ręczne Działanie tych prostych i tanich urządzeń polega na ręcznym przesunięciu ich nad oryginałem, co powoduje jego odczytanie. Optyczna jakość i rozdzielczość tych urządzeń jest niezbyt wysoka i służą one głównie do przetworzenia tekstów i ilustracji czarno-białych w celu wykonania makiety.

Skanery bębnowe- są urządzeniami pozwalającymi na osiąganie najwyższej jakości przetwarzania oryginałów przezroczystych i nieprzezroczystych. Nazwa wywodzi się od metody odczytu obrazu, w skanerach bębnowych bowiem głównym elementem jest bęben, na którym umieszcza się przed procesem skanowania oryginały fotografii. W trakcie skanowania bęben obraca się z prędkością od kilkuset do ponad 1500 obrotów na minutę pod głowicą skanującą. Zastosowane w nich lampy fotopowielaczowe umożliwiają uzyskiwanie najwyższych rozdzielczości obrazu i bardzo dużych powiększeń. Inną zaletą tych skanerów jest bardzo dobre rozróżnianie głębi obrazu przy wysokich gęstościach optycznych. Dzięki nowoczesnemu oprogramowaniu, wysokiej produktywności i doskonałej jakości przetwarzania obrazu jeszcze długo będą cieszyć się powodzeniem.

Skaner do slajdów - wyspecjalizowane urządzenie komputerowe do skanowania 35-milimetrowych slajdów, pozwalające przenieść ich zawartość do edycji w programie komputerowym. Obecnie zamiast skanera slajdów najczęściej wykorzystuje się skanery płaskie lub skanery do filmów fotograficznych z dodatkowym osprzętem do mocowania slajdów.

Skanery płaskie- są najbardziej wszechstronnymi i najchętniej stosowanymi urządzeniami do przetwarzania ilustracji. Na rynku znajdują się zarówno urządzenia proste i tanie, jak i wysokowydajne, o dużych możliwościach technicznych, odpowiednio droższe. Zaletą płaskich skanerów jest przede wszystkim ich wszechstronność, obok stosunkowo łatwej obsługi i niewielkich rozmiarów. Nadają się one do odczytywania oryginałów kreskowych, czarno-białych i wielobarwnych, do oryginałów grubych czy sztywnych, a często, z dodatkowym wyposażeniem, także do odczytywania oryginałów przezroczystych.

3. Budowa skanera płaskiego Zasadniczymi elementami skanera płaskiego są: źródło światła, elementy fotoczułe, układ optyczny, filtr dichroiczny, mechanizm napędowy, układy elektroniczne, szklana płyta do układania oryginałów, interfejs, sterownik. Źródło światła. Światło jest nieodzowne w procesie skanowania. W skanerze jest emitowane światło białe, które oświetla skanowany oryginał. Źródłami światła w skanerach płaskich są lampy fluorescencyjne (ksenonowe, neonowe, argonowe). Elementy fotoczułe. Odbite od oryginału światło pada w skanerze na układ elementów fotoczułych - czujników rutoelektrycznych. Ich zadaniem jest przetworzenie padającego światła na prąd elektryczny. Im więcej światła pada na czujnik, tym większy powstaje prąd. Materiały elektroniczne i elementy fotoczułe dla różnych typów urządzeń rejestracji cyfrowej są różne. W najpopularniejszej konstrukcji wykorzystuje się tzw. elementy CCD (Charge Cuupled Devices), tj. urządzenia o sprzężeniu ładunkowym. Element fotoczuły CCD wykonany jako chip i stosowany w skanerach płaskich przedstawia rys. Chip z elementami CCD, stosowany w skanerach.

Układ optyczny w skanerze płaskim tworzą obiektyw soczewkowy i zwierciadła. W lepszych skanerach może być więcej obiektywów, co zwiększa tzw. rozdzielczość optyczną skanera. Filtr dichroiczny to układ trzech równoległych półprzepuszczalnych luster, które rozdzielają padający strumień świetlny na trzy jednakowe strumienie. Mechanizm napędowy. W każdym procesie skanowania występuje ruch względny oryginału i strumienia padającego nań światła. Najczęściej ruch taki zapewnia silnik. W skanerach płaskich oryginał jest nieruchomy, a przesuwa się źródło światła. W konstrukcji mechanizmów przesuwu są wykorzystywane różne przekładnie, np. pasowa (rys. 2), śrubowa, zębata. Schemat przekładni pasowej w skanerze płaskim.

Układy elektroniczne. Skaner jest złożonym urządzeniem elektronicznym, mimo że w nowoczesnym skanerze wewnątrz jest dużo pustego miejsca. Przestrzeń tę zawdzięcza on wysokiemu stopniowi integracji elementów elektronicznych, a stosunkowo duża obudowa musi umożliwiać wprowadzenie oryginału o określonym formacie. Skaner ma wbudowane układy elektroniczne z mikroprocesorem, umożliwiające m.in. procedurę tzw. samokalibracji wykonywanej automatycznie po przyłączeniu skanera do zasilania. Jednym z najważniejszych (oprócz elementów CCD) układów elektronicznych skanera jest przetwornik analogowo-cyfrowy (A/C), do którego trafia prąd wygenerowany z czujnika fotoelektrycznego. W przetworniku A/C zachodzą dwa procesy: dyskretyzacja i digitalizacja. Najpierw następuje dyskretyzacja tzn. zamiana prądu generowanego w sposób ciągły przez czujnik na prąd o przebiegu „schodkowym”, mogącym przyjmować jeden z możliwych poziomów wartości, np. 256 (dla 8 bitów) lub 65536 (dla 16 bitów) Dalej, na wyjściu A/C, następuje proces digitalizacji. Jest to przyporządkowanie „schodkowi” - o określonej wysokości – jednej z liczb z zakresu np. od 0 do 255 (8 bitów) lub od 0 do 65535 (16 bitów). Następnie podczas rejestrowania obrazu liczbom tym są przypisy- wane poziomy jasności tzw. barw składowych. Rys. 3. Sygnał ciągły w przetworniku A/C skanera ulega dyskrełyzacji (za mianie na sygnał schodkowy) i dygitalizacji (przypisaniu liczb)

Szklana płyta do układania oryginałów Szklana płyta do układania oryginałów. W skanerze płaskim oryginały do skanowania układa się na płaskiej szklanej płycie lub w ramkach mocujących je płasko (stąd nazwa typu skanera). Szkło płyty jest antyrefleksyjne, co zapobiega powstawaniu na obrazie wielu szkodliwych efektów, np. pierścieni Newtona. Powierzchnia płyty wyznacza wymiary oryginałów, które mogą być skanowane na danym urządzeniu - najczęściej od formatu A4 do A3. Interfejs. Połączenie skanera z komputerem zapewnia łącze zwane interfejsem. Różne typy skanerów mają różne interfejsy, od których zależy szybkość pracy, a także wygoda obsługi. Do często spotykanych łączy w skanerach amatorskich należą USB (Unlversai Serial Bus). Urządzenia USB same się konfigurują po ich przyłączeniu do portu, bez potrzeby wyłączania komputera. Sterownik Do wyposażenia skanera należy specjalistyczne oprogramowanie, zbudowane wyłącznie dla określonego modelu lub typu tego urządzenia. Oprogramowaniem tym jest tzw. Sterownik, który umożliwia wybór opcji dla skanowania Bez zainstalowanego sterownika skaner nie wykona żadnego skanowania. W systemie operacyjnym sterownik jest instalowany na tzw. wieloplatformowym interfejsie TWAIN. który służy do pobierania obrazów tworzonych przez skanery, kamery cyfrowe i programy do przechwytywania kadrów filmów.

Przykładowe okno sterownika skanera (program skanujący) Przykładowe okno sterownika skanera (program skanujący). W tym przypadku jest to standardowy program systemu Windows XP.

4. Zasada działania skanera Ilość elementów światłoczułych umieszczonych na kostce CCD określa maksymalną rozdzielczość skanera. Przy średniej klasy skanerach płaskich rozdzielczość mieści się najczęściej między 600 x 120 dpi a 1000 x 2000 dpi (dpi - liczba rozróżnianych przez skaner punktów na cal). Z kolei w przetworniku A/C sygnał analogowy (prąd) jest zamieniany na sygnał cyfrowy w celu utworzenia pliku cyfrowego. Plik ten może być rozpoznawany i reprodukowany w systemie komputerowym. Oryginał nieprzezroczysty, leżący na szybie skanera, jest oświetlany od dołu światłem halogenowym. Informacje odczytane z oryginału są kierowane przez dwa lustra do soczewki zbierającej, a następnie na kostkę CCD. Oryginał jest odczytywany linia po linii dzięki temu, że lampa oświetlająca i lustra są ruchome. Do odczytywania oryginałów przezroczystych służy inne źródło światła, umieszczone w pokrywie. Światło padające przez soczewkę na poszczególne elementy CCD wytwarza ładunek elektryczny proporcjonalny do jasności miejsc oryginału. Ładunek ten jest przekazywany do przetwornika i w nim zamieniany w cyfrowe sygnały, a więc w określoną liczbę stopni jasności. Możliwa liczba tych stopni jest określana przez przetwornik. Przetwornik 8-bitowy może wytworzyć 256 stopni, natomiast przy przetworniku 10-bitowym jest to 1024, a przy 12-bitowym - 4096 stopni. Przy skanerach barwnych musi dodatkowo nastąpi rozdzielenie informacji obrazowych na trzy barwy podstawowe (addytywne) - czerwoną, zieloną i niebieską. W większości nowoczesnych skanerów płaskich jest to wykonywane w jednym procesie dla wszystkich trzech barw. Poszczególne barwy podstawowe są rozdzielane bezpośrednio na elementach CCD, pokrytych warstwami filtrującymi. Różnorodna światłoczułość elementów CCD na barwy podstawowe jest wyrównywana przez przyporządkowanie różnej ilości elementów CCD poszczególnym filtrom. Ponieważ trzy barwy tworzą osobne informacje obrazowe.

5. Parametry skanera Rozdzielczość optyczna skanera. Kombinacja soczewek i układów CCD w skanerze określa rozdzielczość optyczną definiującą najmniejszy szczegół. Rozdzielczość optyczna jest mierzona w jednostkach ppi {pixels per inch) - pikselach na cal, niekiedy błędnie utożsamianych z dpi (dots per inch) - punktami na cal. Rozdzielczość optyczna skanera płaskiego jednoohiektywowego to liczba pojedynczych elementów CCD na jednostkę długości listwy tworzącej element fotoczuły skanera. Rozdzielczość interpolowana - wyraża pozorną ilość informacji uzyskanych przez skaner w procesie przechwytywania wspomaganego algorytmami sprzętowymi lub programowymi. Algorytmy interpolacji nie powodują dodania nowych szczegółów. Ich zadanie polega jedynie na uśrednieniu danych o barwach lub odcieniach szarości sąsiadujących ze sobą pikseli i wstawieniu między nimi nowych pikseli. Interpolacja powoduje wygładzenie obrazu i konieczność jego wyostrzenia. Efekt skanowania przy rozdzielczości optycznej (po lewej) i przy włączonej rozdzielczości interpolowanej (po prawej)

Skanowanie refleksyjne Skanowanie refleksyjne. Jedną z cech skanera jest możliwość skanowania refleksyjnego, tzn, takiego, w którego przypadku na elementy fotoczułe pada świało odbite od powierzchni oryginału. W skanerach płaskich wyposażonych w CCD można skanować bryły, co jest wielka ich zaletą. Nie musimy wtedy fotografować skanowanego obiektu. Elementy CCD cechuje bowiem pewna „głębia ostrości”. W zależności od modelu skanera może ona wynosić nawet do 15 cm. Można zatem skanować małe przedmioty lub niezbyt wysokie kompozycje ułożone na szybie. Skanowanie transparentne. Część skanerów umożliwia skanowanie transparcntne, tzn. skanowania z oryginałów wykonanych na materiałach przezroczystych. Skanowanie takie różni się od refleksyjnego tym, że oryginał jest umieszczony między źródłem światła a czujnikami. Przy skanowaniu transparentnym bardzo ważne jest płaskie rozłożenie oryginału na szybie, gdyż klisze mają tendencję do wyginania się. W skanerach płaskich zapewniają to specjalne uchwyty lub ramki mocujące. Niektóre skanery służą wyłącznie do skanowania transparentnego (nie mają szyby).

6. Przygotowanie do pracy i konserwacja skanera Podczas skanowania należy zachowywać czystość zarówno urządzenia, jak i skanowanych materiałów. Wymaganie to jest istotne ze względu na stosowane rozdzielczości. W skanerze płaskim szklana płyta, na której kładzie się oryginały, musi być pozbawiona kurzu, plam. włosów, rys i innych uszkodzeń mechanicznych. Skaner powinien stać w miejscu nienarażonym na działanie wstrząsów, pyłów, wilgoci i gwałtownych zmian temperatury. W zasięgu ręki powinna być zawsze czysta ircha lub inny niepylący miękki materiał, którym należy przecierać szklaną płytę. W przypadku konieczności usunięcia plam z tych elementów lub obudowy należy stosować detergenty lub nieagresywne rozpuszczalniki. Cieczą zwilżamy szmatkę, a nie bezpośrednio element skanera, gdyż zapobiegnie to przedo- staniu się środka czyszczącego do elementów wewnętrznych.

7. Przygotowanie materiałów do skanowania Materiały do skanowania powinny być przechowywane w oddzielnych kopertach lub torebkach, aby nie ocierały się o siebie, co powoduje uszkodzenie emulsji fotograficznej. Dotyczy to zwłaszcza oryginałów na kliszach, ponieważ powstające wówczas rysy na materiale mogą być niekorzystne dla końcowego wyniku pracy. Nie należy brać materiału fotograficznego bezpośrednio palcami, gdyż pozostawiają one ,odciski linii papilarnych. Najlepiej używać rękawiczek z miękkiej tkaniny lub chwytać oryginał za krawędzie. Jeżeli wcześniej został zabrudzony, to należy go delikatnie oczyścić (irchą, miękką flanelą). Skanowanie odbitki fotograficznej wymaga: używania błyszczących papierów zamiast matowych, niestosowania papierów z fakturą, unikania pisania na odwrocie zdjęcia twardym ołówkiem lub długopisem.

8. Ciekawostka Stosunkowo niedawno na rynku komputerowym pojawiły się skanery nowej generacji. Są dużo mniejsze, cieńsze i tańsze od standardowych dzięki temu, że bardzo skomplikowaną głowicę, składająca się z elementów CCD, systemu luster i soczewek, zastąpiono mniejszą, zawierającą zintegrowany układ optyczny CIS (Contact Image Sensor). Nowe rozwiązanie spowodowało także obniżenie ceny. Najlepszym przykładem takiego skanera jest Scanexpress 1200 CU firmy Mustek, który ma interfejs USB i zaledwie 34 mm grubości, a więc o 1 mm mniej od szerokości standardowej kliszy fotograficznej.

KONIEC