Сканер представляет собой достаточно сложное электромеханическое устройство. В составе оборудования сканера имеются оптические узлы, механические компоненты и электронные схемы управления, традиционно построенные на базе микропроцессорной техники. Сканер является составной частью цифровых копировальных аппаратов (ЦКА) и многофункциональных устройств (МФУ). МФУ давно и прочно заняли значительный сегмент рынка периферийных устройств. Покупая МФУ, пользователь даже в минимальной комплектации получает принтер, цветной сканер, и цифровой копировальный аппарат. Если же приобрести более "серьезную" модель, то ко всему этому добавится факсимильный аппарат с автоматической подачей бумаги и лотками большой емкости. Несмотря на кажущуюся сложность аппаратов, пользоваться ими очень просто. Именно поэтому многие известные производители стали делать значительный акцент на выпуск и продвижение МФУ.
Характеристики сканера.
Характеристики сканера обычно определяют тремя основными показателями:
- разрешением,
- глубиной цвета,
- динамическим диапазоном.
Истинное оптическое разрешение, часто выражается в dpi (dotsperinch - точек на дюйм), и определяет число элементарных участков поверхности сканируемого оригинала, информация о которых воспринимается одной линейкой (при цветном трехпроходном сканировании), или тремя светочувствительными линейками ПЗС-матрицы (по одной линейке на красный, зеленый и синий цвет). Разрешение сканера правильнее отражается не в dpi, так как эта единица измерения более характерна для принтеров, которые формируют цветовые оттенки и элементы изображения из мельчайших растровых точек, а в ppi (pixelsperinch - пикселов на дюйм) - эта единица измерения, оперирует прямоугольными элементами (пикселами) конкретной величины.
Величина оптического разрешения сканера и размер пиксела напрямую определяются числом светочувствительных элементов ПЗС-матрицы, размещенной параллельно одной из сторон ложа сканера. Это разрешение имеет естественные границы, которые можно расширить лишь сокращая размер сканируемой области, приходящейся на длину светочувствительной линейки. Делается это с помощью оптических систем с переключаемыми линзами, которые обеспечивают экспонирование встроенных ПЗС-структур световым потоком, сканирующим либо всю ширину ложа, либо только его часть (как правило, центральную). Существует оригинальный способ увеличения разрешения цветных (монохромных) сканеров в котором на каждый из трех цветов установлена не одна, а целых две ПЗС-линейки, сдвинутые друг относительно друга на половину шага.
Для простых цветных сканеров обычно используют 8-разрядные АЦП (256 градаций или цветов). Для правильного восприятия передаваемого через оптическую систему светового потока в высококачественных цветных сканирующих устройствах все чаще устанавливают АЦП с повышенной разрядностью (обычно в данном классе устройств максимальная разрядность АЦП составляет 12-14 бит), что позволяет увеличивать число воспринимаемых оттенков до 4,4 биллиона цветов (в случае использования 14-разрядного АЦП по каждому цветовому каналу, но в этом случае необходимо использовать высококачественные ПЗС-матрицы, так как если в применяемой ПЗС-матрице большие паразитные токи, а из 14 разрядов установленного в сканере АЦП достоверными являются лишь 12, то эти цифры теряют всякий смысл).
Технические параметры ПЗС и АЦП сканера являются малоизвестной информацией (такой информацией иногда не владеют даже дистрибьюторы продающие ЦКА), поэтому предварительное тестирование покупаемого аппарата полезная и необходимая процедура. Еще одним важнейшим показателем сканирующего узла является динамический диапазон, определяющий «остроту зрения», то есть способность к дифференциации оттенков cкaниpyeмого изображения. Определяется этот параметр путем нахождения разности между минимальной и максимальной оптическими плотностями оригиналов, которые сканер способен отличить от абсолютно белого и абсолютно черного цветов. Довольно часто производитель указывает в спецификации не динамический диапазон, а максимальную, различимую сканером, оптическую плотность оригинала. Этот показатель не всегда правильно распознается, кроме того, он утаивает не менее важную характеристику - способность сканера различать светлые оттенки. Кроме того, значение оптической плотности оригинала поставщики порой определяют по разным методикам, что приводит к неоднозначности этого показателя.
Наибольшую ценность возможности сканера ЦКА по распознаванию цветовых оттенков приобретают при работе с негативами и слайдами. Осуществить профессиональное сканирование прозрачных оригиналов на аппаратах с динамическим диапазоном менее 3,0 - проблематичная задача (об этом производители часто просто не упоминают в технических характеристиках о динамическом диапазоне или оптической плотности). Сканирование негативов и слайдов - обязательный компонент профессиональной деятельности любого дизайнера или фотохудожника, поэтому в стандартный комплект высококачественных полноцветных ЦКА часто включают слайд-модуль, или они могут быть укомплектованы им дополнительно.
Существует всего два варианта установки слайд-модуля: в крышке или корпусе сканирующего устройства. В обоих случаях модуль оборудуется собственной лампой (подвижной или неподвижной, в зависимости от механизма сканера), свет которой, после прохождения через прозрачный оригинал, передается в оптическую систему. Пока чаще используют рабочий стол со стеклом и слайд-модулем в крышке.
Программное обеспечение.
Для использования сканера в составе многофункционального аппарата, например, совместно с персональным компьютером в качестве его периферийного устройства необходимо еще и программное обеспечение двух типов:
- драйверы,
- программы обработки изображения.
Драйвер устройства обеспечивает взаимосвязь со сканером, посылая команды и принимая данные. В настоящее время большинство сканеров используют управляющий интерфейс TWAIN. Этот интерфейс воспринимает графические данные и является стандартным для поддержки работы любой программы, обрабатывающей изображения. Управляющий интерфейс TWAIN позволяет программному обеспечению, обрабатывающему изображения, работать со сканером, не учитывая технических деталей, относящихся к нему. Это позволяет создавать прикладные программы. не зависящие от устройств. Помимо драйвера устройства, необходима программа, которая позволит начать сканирование, получить изображение и сохранить его на диске. Если необходимо сделать что-либо посложнее простого сканирования изображения, то понадобится более сложная программа. Эта программа должна обеспечивать настройку цвета, копирование изображения и другие манипуляции с ним. Все прекрасные аппаратные возможности сканеров имеют смысл только в том случае, если эти устройства поставляются с качественным программным обеспечением, которое обеспечивает решение задач цветокоррекции и цветоделения оцифрованного изображения, a также калибровки сканера и его характеризации (построения программного ICC-профиля).
Эти продукты выполняют полный цикл работ по предпечатной подготовке получаемых изображений: цветоделение; цветокоррекция в нужном цветовом пространстве; качественная фильтрация изображения (удаление растра или нерезкое маскирование); сохранение сформированного файла в нужном формате для последующей верстки; предварительная настройка параметров сканирования.
Калибровка и характеризация сканеров следующий важный момент для работы в конкретных условиях и с конкретными материалами. Калибровка - это обязательный для каждого сканера процесс, который, как правило, предусматривает настройку точек белого и черного цветов, a также баланса серого, применительно к текущим внешним условиям и температуре ламп. Качественный сканер выполняет калибровку перед каждым сканированием, но это обходится в лишних 8 - 15 секунд на проход.
Ограничений по толщине непрозрачных оригиналов у сканеров нет (способны оцифровывать и трехмерные объекты). Крышки у аппаратов либо съемные, либо регулируемые по высоте, а некоторые аппараты даже предоставляют возможность ручной фокусировки на небольшом расстоянии (до 6 мм) от стекла. Модели работающие с прозрачными оригиналами, имеют достаточный набор рамочных держателей распространенных типоразмеров.
Тестирование сканера не позволяет полностью оценить возможности аппарата, но результаты тестирования сканера дают кое-какую полезную информацию. Для тестирования можно отсканировать белый лист и начерно засвеченный негатив, а затем, с помощью «пипетки», посмотреть в Photoshop полученные значения «цветопроб». Если уровень черного не превышает 25, a уровень белого не ниже, чем 240, то сканер вполне работоспособный. Кроме того, проводя такого рода тестирование, вы сможете распознать либо «сбитую» оптику (размытость изображения или цветные разводы), либо дефектную ПЗС-матрицу (вертикальные полосы или отсутствие «боковинок» картинки). Вероятность таких дефектов примерно 2%, более значительная часть претензий обычно связана либо с неверно установленным программным обеспечением, либо с устаревшей версией драйвера. Проверяя сканер, необходимо обязательно убедиться, что программное обеспечение для него новое.
Скорость работы полноцветного ЦКА и его производительность во многом зависят от блока обработки изображения (форматера данных), который реально представляет собой специализированный мощный микроконтроллер, предназначенный для интеллектуальной обработки оцифрованного изображения, которое принято из сканера и размещено в блоке памяти. Этот микропроцессор и элементы, обеспечивающих его работу, являются основой «интеллектуального» копирования. Микросхема форматера обычно является заказной, в качестве ядра используется достаточно мощный процессор, кроме того, в микросхеме имеется ряд дополнительных компонентов и специализированных портов ввода/вывода.
Этот микропроцессор обычно размещают на отдельной плате вместе с микросхемами ПЗУ с управляющей программой и модулями ОЗУ, которые образуют программно доступную память. Эта память используется для хранения всех управляющих принтером программ, используемых шрифтов и для хранения данных, которые необходимо распечатать. Как правило, в ЦКА имеется возможность расширять объем памяти и поэтому на плате должны иметься специальные разъемы, в которые и устанавливаются модули расширенной памяти.