Цветные сканеры – важный компонент ЦКА.

Цветные сканеры – важный компонент ЦКА.

 Цветные сканеры имеют более сложный и более точный механизм регистрации отраженного луча, чем черно-белые. Отраженный от оригинала луч проходит более длинный путь, поскольку для сканирования цветных изображений он проходит еще и через светофильтры для разложения на красную, зеленую и голубую составляющие. Луч света соответствующего цвета падает на оригинал, отражается от него и через систему зеркал попадает на светочувствительные элементы, где преобразуется в электрический заряд в элементах ПЗС соответствующих красной, зеленой и голубой компоненте цветной точки оригинала. Эти заряды из линейки ПЗС последовательно считываются и поступают на аналого-цифровые преобразователи, где конвертируются в цифровые эквиваленты, образующие по три цифровые компоненты для каждой цветной точки строки оригинала. Эта цифровая информация передается в блок памяти для дальнейшей обработки.

Разрешение сканера характеризует дискретность сканирования точек оригинала. В сканерах различают два типа разрешения - оптическое и интерполированное. Оптическое разрешение описывает возможности аппаратной (оптической) части сканера. Для увеличения четкости деталей оригинала применяются специальные программные алгоритмы, это второе разрешение называется интерполированным. Обычно оно увеличивает максимальное разрешение сканера в четыре раза (например, оптическое разрешение сканера 600 dpi, а максимальное интерполированное - 2400 dpi). Поскольку интерполированное разрешение обеспечивается программными методами, при его использовании качество сканированного оригинала может быть несколько хуже, но практически сканеры обеспечивают приемлемое качество и при интерполированном разрешении.

В современных сканерах в основном используются две технологии построения элементов, осуществляющих непосредственный прием изображения сканируемого документа. Этими технологиями являются:
- контактные датчики изображения (CIS - Contact Image Sensor);
- приборы с зарядовой связью - ПЗС (CCD - Charge Coupling Device).
И те, и другие имеют положительные и отрицательные отличия, причем, как в стоимости устройств, так и в качестве получаемого изображения.

Контактные датчики изображения (CIS) представляют собой единую систему, состоящую из источника света, фокусирующей линзы (точнее набора линз) и фотоприемников. Достаточно часто все это называют сканирующей головкой. Такая сканирующая головка не содержит оптической системы, состоящей из набора зеркал и линз, что значительно упрощает систему сканирования, уменьшает ее габариты, и, естественно, уменьшает стоимость. Сканеры, имеющие такую систему приема изображения очень компактны. Для считывания всей строки изображения сканирующая головка содержит множество источников света (светодиоды) и еще большее количество фотоприемников (в цветных сканерах каждому источнику света соответствует три фотоприемника). Количество светодиодов должно соответствовать разрешающей способности сканера. Фокусировка изображения обеспечивается набором линз, причем количество линз будет точно таким же, что и количество светодиодов. Фокусное расстояние этих линз выбирается еще на стадии разработки сканера, и эти линзы имеют малую глубину резкости (± 0.3 мм). Это значит, что удаление (или приближение) сканируемого объекта от CIS приводит к потере качества - изображение "размывается" и становится более темным. Этот эффект хорошо демонстрируется при сканировании разворотов книг - центр разворота получается очень темным. Малая глубина резкости также не дает хорошего качества сканирования трехмерных объектов.

Приборы с зарядовой связью ПЗС (CCD) традиционно выполняются в виде единого модуля, обеспечивающего прием изображения всей строки. В составе такого модуля имеются фотоэлементы, количество фотоэлементов в модуле также должно соответствовать разрешающей способности сканера, т.е. каждой сканируемой точки должен соответствовать свой фотоприемник (а в цветных - каждой точке соответствует три фотоприемника). Длина строки ПЗС значительно меньше реальной длины сканируемой строки, поэтому (и не только поэтому) требуется применение оптической системы, обеспечивающей фокусировку изображения. В результате, сканеры такого типа имеют довольно сложную и громоздкую оптическую систему, требующую очень сложной и тонкой настройки. Соответственно, стоимость подобных устройств несколько выше. Но основным преимуществом ПЗС-технологии является более высокое качество получаемых изображений. В отличие от контактных датчиков изображения, ПЗС имеют значительно большую глубину резкости оптической системы - до ± 3 мм, что приводит к гораздо лучшему результату при сканировании объемных изображений. К недостаткам ПЗС-систем можно отнести неравномерность качества отсканированного изображения в центральной зоне и на краях. На краях, обычно, изображение получается более затемненным, что связано с неидеальностью оптической системы и с особенностями распределения света сканирующими лампами. Для компенсации такого эффекта в сканерах применяются различные программные способы коррекции отсканированного изображения.

Эти способы коррекции подразумевают построение специального шаблона коэффициентов усиления сигналов от ПЗС, определение и установка уровня черного цвета, определение и установка уровня белого цвета, построение кривой g-коррекции и т. п. С возложенной на них задачей программы коррекции справляются достаточно эффективно. Сравнительный анализ двух технологий приведен в табл. 1.

Таблица 1