Transcript skaner

Opracowała:
Natalia Waseńczuk
Spis treści:
1. Skaner
2. Rodzaje skanerów
3. Budowa skanera
płaskiego
4. Zasada działania skanera
5. Parametry skanera
6. Przygotowanie do pracy i
konserwacja skanera
7. Przygotowanie
materiałów do
skanowania
8. 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 35milimetrowych 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, czarnobiałych 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 przypisywane 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. 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). W tym
przypadku jest to standardowy program systemu Windows XP.
4. Zasada działania skanera
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 12bitowym - 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.
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.
a)
b)
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)
c) 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.
d) 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 przedostaniu 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