Skaner- Oko komputera.pdf

agazyn

dodatek

lektroniki

miesięcznika

żytkowej

Poznać i zrozumi eć sprzęt

To warto wiedzieć

Skaner

− oko komputera

Skaner jest nad wyraz pożytecznym ele−

mentem systemu komputerowego. Po−

zwala w prosty sposób zamienić obrazy

i rysunki na postać cyfrową. Umożliwia

też obróbkę fotografii, ich późniejszy

wydruk na kolorowej drukarce i uzy−

skiwanie niesamowitych efektów nie−

możliwych do otrzymania innymi spo−

sobami. Skaner jest absolutnie nie−

zbędny dla wszystkich, którzy próbują

tworzyć strony www. Komputer ze

skanerem i drukarką pełni rolę ksero−

kopiarki i to kolorowej. Modem dodat−

kowo pozwala pełnić funkcję faksu.

Jeszcze kilka lat temu skaner był luksu−

sem, na który pozwalali sobie nieliczni. Dziś

prosty, ale przyzwoity skaner można kupić za

mniej niż 400zł.

Często użytkownik skanera wykorzystuje

wyłącznie typowe procedury i przyciski, żeby

np. od razu uzyskać zdjęcie do wydruku,

M E U

Elektronika dla Wszystkich

To warto wiedzieć

gotowy plik na stronę internetową, załącznik

do e−maila czy faks. Choć skanery stały się

bardzo popularne, większość użytkowników

nie potrafi wykorzystać ich możliwości,

a przyczyną jest nieznajomość pewnych klu−

czowych faktów oraz zasad obróbki obrazu.

Tymczasem wystarczy troszkę zaingerować

w obraz, a efekt będzie nieporównanie lepszy.

Niniejszy artykuł przybliża temat skane−

rów i skanowania. Pierwsza część zapoznaje

z różnymi rodzajami skanerów. Pozwoli to

wybrać skaner odpowiedni do potrzeb. Dalej

podane są najważniejsze informacje dotyczą−

ce obróbki zdjęć, co nie tylko zaspokoi cieka−

wość, ale pozwoli uzyskać obrazy o optymal−

nej jakości. Warto poznać te podstawy, żeby

nie błądzić po omacku, tylko świadomie zde−

cydować się na wybór skanera, a potem

w pełni wykorzystać jego możliwości.

Podstawowymi parametrami skanera są

rozdzielczość , wskazująca na zdolność roz−

różniania najmniejszych detali, oraz głębia

koloru , wskazująca na dokładność odwzoro−

wania barw.

ne w użytkowaniu i nie zapewniające do−

brych parametrów urządzenia ( fotografia 2 )

zupełnie straciły rację bytu.

Rodzaje skanerów

Skanery bębnowe . W takim skanerze, zgo−

dnie z nazwą, ruchomym elementem jest bę−

ben wykonany z przezroczystego tworzywa

oraz fotoelement. Na ten bęben nakleja się

skanowane materiały. Podczas skanowania

bęben obraca się z dużą prędkością (nawet

2000obr/min), a obraz jest analizowany

przez punktowy czujnik z trzema fotopowie−

laczami, przesuwający się pomału wzdłuż osi

bębna. W ten sposób obraz analizowany jest

punkt po punkcie wzdłuż linii śrubowej.

Skanery bębnowe mają znakomite para−

metry. Mogą skanować materiały refleksyjne

(klasyczne odbitki, wydruki, itp.) oraz przej−

rzyste (transparentne, np. slajdy lub negaty−

wy). Zapewniają znakomitą rozdzielczość

oraz głębię kolorów, o wiele lepszą niż inne

skanery. Ze względu na bardzo wysoką cenę

znajdują zastosowanie tylko w profesjonal−

nych studiach graficznych. Fotografia 1 po−

kazuje skaner bębnowy Isomet 405H. Pre−

zentowany skaner ma zawrotnie wielką roz−

dzielczość (12000dpi), dobrą głębię kolorów

i może skanować oryginały o rozmiarach do

350x300mm.

Fot. 2

Bardzo rzadko wykorzystywane są także

skanery przelotowe , zwane swojsko wyży−

maczkami. Tu także wykorzystano linijkę fo−

toelementów, odczytujących jednocześnie

jedną linie obrazu, a elementem ruchomym

jest... skanowany dokument. Takie małe ska−

nery bywają wykorzystywane tylko do

współpracy z komputerami przenośnymi

w warunkach polowych.

Istnieją też skanery przeznaczone tylko do

slajdów i negatywów . Trzy przykłady można

zobaczyć na fotografii 3 . Ze względu na wy−

sokie ceny są bardzo rzadko wykorzystywa−

ne przez hobbystów.

Zasada działania

Typowy skaner działa na zasadzie pomiaru

światła odbitego od skanowanego dokumentu.

Istnieją też skanery do skanowania materiałów

przejrzystych (transparentnych), np. slajdów

czy negatywów. W tym wypadku fotoelement

mierzy światło przechodzące przez oryginał.

Aby skanować materiały kolorowe, zwykle

wykorzystuje się trzy foto− elementy, reagują−

ce na podstawowe kolory RGB (Red – czer−

wony, Green – zielony, Blue – niebieski).

Dawniej stosowano zestaw ruchomych filtrów

o tych kolorach, współpracujący z jednym fo−

toelementem. Rysunek 1 pokazuje w naj−

większym uproszczeniu zasadę skanowania

materiałów refleksyjnych (odbijających świa−

tło) i transparentnych (przejrzystych).

W pierwszym przypadku element fotoelek−

tryczny mierzy ilość światła odbitego od ma−

teriału. W drugim fotoelement mierzy ilość

światła przechodzącego przez przejrzysty ory−

ginał. W licznych skanerach zamiast pojedyn−

czego elementu fotoelektrycznego stosuje się

linijkę zawierającą kilka tysięcy oddzielnych

czujników. Dodatkowo zawsze co najmniej je−

den z pokazanych elementów jest ruchomy,

dzięki czemu możliwe jest skanowanie nie tyl−

ko pojedynczego punktu czy pojedynczej linii,

ale całej powierzchni dokumentu.

Co ciekawe, w różnych typach skanerów

ruchome są różne elementy.

Fot. 3

Fot. 1

Niezmiernie rzadko spotyka się szybkie

skanery fotograficzne, przeznaczone dla ce−

lów profesjonalnych, na przykład do szybkie−

go skanowania oryginałów w dużych biblio−

tekach. Fotografia 4 pokazuje takie urządze−

nie o symbolu PS7000 firmy Minolta.

Na drugim biegunie są skanery ręczne .

Zamiast jednego, punktowego elementu za−

stosowana jest linijka czujników światła.

Elementem ruchomym jest... cały skaner,

który jest przesuwa−

ny powoli po po−

wierzchni doku−

mentu. Szerokość

skanowanego ob−

szaru nie jest duża,

zwykle 10...15cm,

co też jest istotnym

ograniczeniem.

Przed laty tylko

proste skanery ręcz−

ne były w zasięgu

zwykłego śmiertel−

nika. Te niewygod−

Fot. 4

Rys. 1

Elektronika dla Wszystkich

M E U

To warto wiedzieć

Szybki postęp w dziedzinie przetworni−

ków optycznych zaowocował pojawieniem

się cyfrowych aparatów fotograficznych, ka−

mer wideo i kamer internetowych. W zasa−

dzie mogą one zastąpić skaner i sfotografo−

wać obiekt w ułamku sekundy, ale na razie

jakość tak uzyskanego obrazu jest zdecydo−

wanie gorsza, niż w obrazie z jakiegokolwiek

skanera.

Zdecydowanie najpopularniejsze wśród

amatorów, a nawet wśród profesjonalistów są

obecnie skanery płaskie (flatbed scanners),

zwane też stacjonarnymi lub stołowymi.

Na rynku można znaleźć wielkie mnóstwo

skanerów płaskich, różniących się ceną

i możliwościami. Typowy skaner pozwala

pracować z arkuszami o wielkości A4 (ok.

210x300mm). Fotografia 5 pokazuje skaner

płaski Plustek Optic Pro UT−24, dostarczony

na potrzeby tego artykułu przez firmę MUL−

TIMEDIA VISION z Warszawy.

skanerów jest tak zwany czujnik CCD − linij−

ka zawierająca dużą liczbę fotoelementów.

Fotografia 6 pokazuje wnętrze popular−

nego skanera Plustek Optic Pro P−12. Głowi−

ca zawiera nie tylko lampę, ale też system lu−

sterek i prosty obiektyw, które rzutują obraz

o szerokości ponad 20 cm na przetwornik

CCD, który ma tylko kilka centymetrów

długości. Fotografia 7 pokazuje wygląd

przetwornika CCD ze skanera Plustek Optic

Pro P−12. Aktywna część przetwornika, za−

wierająca w jednej linii około 5000 światło−

czułych punktów, ma tu niecałe 4cm długości.

Obraz uzyskiwany z elementu CCD,

a właściwie napięcia z poszczególnych foto−

elementów linijki są przesyłane do przetwor−

ników elektronicznych i dalej do komputera

W zależności od ilości światła padającego

na dany fotoelement, sygnał analogowy

(prąd lub napięcie) jest mniejszy lub większy.

Potem ten sygnał analogowy jest zamieniany

na liczby w przetworniku analogowo−cyfro−

wym, a następnie w tej postaci przesyłany do

komputera.

Rys. 2

F o t . 7

Jeśliby chodziło o obrazy w skali szarości,

wystarczyłoby mierzyć jasność. Aby uzyskać

obraz kolorowy, trzeba uzyskać informację

o zawartości trzech podstawowych kolorów

RGB (czerwony, zielony, niebieski). Potrzeb−

ne są do tego filtry o odpowiednich kolorach.

Kiedyś produkowano tak zwane skanery wie−

loprzebiegowe. Przy skanowaniu w kolorze

głowica trzykrotnie musiała przemieścić się

wzdłuż obszaru roboczego, za każdym razem

uzyskując informacje o kolejnym kolorze

podstawowym RGB.

Dziś wszystkie skanery płaskie są jedno−

przebiegowe, a informacje o podstawowych

kolorach uzyskuje się jednocześnie, dzięki

odpowiedniej budowie światłoczułego

przetwornika.

Fot. 5

Przystawka do slajdów

Tylko nieliczne skanery płaskie wyposażone są

w przystawkę do materiałów transparentnych

(przezroczystych), umożliwiającą skanowanie

Skaner płaski

Najpopularniejsze skanery płaskie mogą ska−

nować tylko materiały refleksyjne, czyli

odbijające światło. Wynika to z zasady dzia−

łania i budowy takiego skanera, pokazanej

w uproszczonym przekroju na rysunku 2 .

Szybki postęp techniczny sprawia, że nawet

tanie skanery, umiejętnie wykorzystane, dają

zadziwiająco dobre obrazy.

Wewnątrz obudowy skanera umieszczona

jest głowica skanująca, zawierająca linijkę

fotoelementów oraz lampę, która w trakcie

pracy przesuwa się, napędzana silnikiem

krokowym za pośrednictwem paska zębate−

go. Głowica pomału przesuwa się i linia po

linii odczytuje obraz oryginału leżącego na

szybie.

Większość skanerów płaskich jako źródło

światła wykorzystuje specjalną świetlówkę

o precyzyjnie dobranej barwie białego świa−

tła. Elementem światłoczułym w większości

l a m p a

p a s e k z ę b a t y

s z y b a

p r o w a d n i c a

s i l n i k k r o k o w y

g ł o w i c a

p ł y t k a

z p r z e t w o r n i k i e m C C D

Fot. 6

u k ł a d y e l e k t r o n i c z n e

M E U

Elektronika dla Wszystkich

To warto wiedzieć

slajdów i negatywów. W praktyce taka przy−

stawka to dodatkowa lampa wbudowana w po−

krywę skanera. W drogich profesjonalnych

skanerach płaskich ta dodatkowa lampa poru−

sza się wzdłuż dokumentu wraz z główną gło−

wicą (dolna lampa w głowicy jest wtedy wyłą−

czona). Takie rozwiązanie umożliwia skano−

wanie materiałów przezroczystych o wielko−

ści obszaru roboczego skanera. W tańszych

skanerach domowych lampa w pokrywie jest

nieruchoma. Lampa oświetla niewielką część

obszaru roboczego i tylko tam można skano−

wać materiały transparentne. Na przykład

w skanerze UT−24 jest to obszar 4,5x9cm, co

pozwala skanować jedynieslajdy małoobraz−

kowe 36x24mm – patrz fotografia 8 .

Od razu warto nadmienić, że skanowanie

negatywów na tanich skanerach płaskich

z kilku powodów nie daje dobrych rezulta−

tów. Problemem jest nie tylko rozdzielczość,

ale i fakt, że do uzyskania optymalnych wyni−

ków nie wystarczy po prostu „odwrócić kolo−

rów“. Oprogramowanie profesjonalnych ska−

nerów zwykle zawiera dodatkowe sterowniki,

pozwalające uwzględnić specyficzne cechy

negatywów różnych producentów. Lepiej jest

ze skanowaniem przezroczy (slajdów), ale i tu

nie można uzyskać dużych powiększeń ze

względu na ograniczoną rozdzielczość. Foto−

grafia 9 to skan slajdu 36x24mm uzyskany za

pomocą UT−24. Ogólnie biorąc, tanie, domo−

we skanery dają bardzo dobre rezultaty tylko

przy skanowaniu typowych materiałów odbi−

jających światło (refleksyjnych), na przykład

odbitek fotograficznych.

CCD kontra CIS

Większość skanerów płaskich zawiera świa−

tłoczuły element zwany przetwornikiem CCD

(Charge Coupled Device). Od pewnego czasu

na rynku obecne są skanery z przetwornikiem

CIS (Contact Image Sensor). System optycz−

ny z lusterkami i obiektywem został wyelimi−

nowany, a źródło światła i czujnik o szeroko−

ści strony poruszają się tuż pod szybą. Dzięki

prostszej budowie głowicy, skanery CIS są

zdecydowanie bardziej płaskie, co skrzętnie

wykorzystuje się w materiałach reklamo−

wych. Rząd diod LED świecących w podsta−

wowych kolorach zamiast świetlówki oraz in−

nego rodzaju przetwornik pozwalają na

F o t . 1 0

F o t . 9

Fot. 8

znaczną redukcję kosztów, jednak

póki co, uzyskiwany obraz ma ja−

kość gorszą niż obraz ze skanerów

CCD. W skanerze z przetworni−

kiem CIS można skanować tylko

obiekty płaskie (kartka), natomiast

skanery CCD pozwalają uzyskać

przyzwoite „zdjęcia“ wielu obiek−

tów trójwymiarowych, co w wielu

przypadkach jest istotną zaletą.

Fotografie 10 i 11 pokazują takie

„zdjęcia“, uzyskane za pomocą

skanera Plustek UT24 z przetwor−

nikiem CCD. Skanery z czujni−

kiem CIS nie nadają się do skano−

wania obiektów trójwymiarowych,

bo elementy choć trochę oddalone

od szyby są bardzo ciemne.

Fotografie 5 i 12 pokazują ska−

nery płaskie UT−24 oraz P−12 oraz

firmy Plustek, wyposażone w czuj−

nik CCD. Skanery tej firmy cieszą

się dużą popularnością. Ze wzglę−

du na przystępną cenę i dobre wła−

ściwości są chętnie wykorzystywa−

ne zarówno w domach, jak i w biu−

rach. Fotografie w tym artykule po−

wstały z użyciem skanera UT−24,

pokazanego na fotografiach 5 i 8.

F o t . 1 1

Elektronika dla Wszystkich

M E U

To warto wiedzieć

Fot. 12

wzdłużna wynika

z faktu, że głowica

skanująca, napędzana

silnikiem krokowym,

może być przesuwa−

na na dowolnie małą

odległość.

Z czasem upo−

wszechniły się skane−

ry dające obraz o roz−

dzielczości optycznej

600x1200dpi i one są

dziś standardem na−

wet wśród tanich ska−

nerów. Przykładem

jest rodzina P−12 (fot.

10). Dziś za rozsądną

cenę można kupić

skanery o rozdzielczości optycznej

1200x2400dpi, na przykład UT−24.

Rozdzielczość 2400dpi oznacza, że na dłu−

gości jednego milimetra skaner rozróżnia aż

94 punktów. Podczas skanowania można

oczywiście wybrać potrzebną rozdzielczość,

bo czym większa rozdzielczość skanowania,

tym większą objętość ma powstały plik.

Szczegóły podane będą w dalszej części arty−

kułu. Jako ciekawostkę można podać, że

okładka EdW zeskanowana przy maksymal−

nej rozdzielczości 2400dpi zajęłaby na dysku

około 1,5GB.

Należy wyraźnie podkreślić, że cały czas

chodzi o tak zwaną rozdzielczość optyczną .

W materiałach reklamowych podawana jest

także tak zwana rozdzielczość interpolowa−

na , uzyskiwana sztucznie, przez wyliczanie

wartości pośrednich. Duża rozdzielczość in−

terpolowana, sięgająca czasem 10000dpi

i więcej, nie jest żadną zaletą – to tani chwyt

reklamowy dla laików, podobnie jak niebo−

tyczna moc PMPO w reklamach najtańszego

sprzętu audio.

W warunkach domowych całkowicie wy−

starczy skaner o rozdzielczości 300x600dpi.

Rozdzielczość 600x1200dpi, uzyskiwana

w tanich współczesnych skanerach, jest cał−

kowicie wystarczająca nawet w typowych za−

stosowaniach profesjonalnych. Większa roz−

dzielczość byłaby potrzebna tylko do skano−

wania slajdów i negatywów. Testowany ska−

ner UT−24 o maksymalnej rozdzielczości

optycznej 1200x2400dpi rozróżnia naprawdę

drobne detale – przykładem jest fotografia

wstępna , pokazująca kompozycję kwiatową.

„Zdjęcie“ powstało przez zeskanowanie z na−

tury kwiatów położonych wprost na szybie

skanera. Fotografia 13 na tej stronie zawiera

u góry wąski wycinek fotografii wstępnej

oraz powiększenia czterech maleńkich frag−

mentów tego cieniutkiego paska. Powiększo−

ne fragmenty zaznaczone są niebieskimi kwa−

dracikami. Fotografia 14 pokazuje zeskano−

wane „z natury“ fragment układu scalonego

w małej obudowie SMD oraz... komara.

Drugim, oprócz rozdzielczości optycznej,

bardzo ważnym parametrem skanera jest głę−

bia kolorów . Sygnał elektryczny z czujnika

fotoelektrycznego jest zamieniany na liczbę

Kluczowe parametry

Jednym z dwóch najważniejszych parame−

trów skanera jest uzyskiwana rozdzielczość

optyczna . W zależności od liczby elementów

w światłoczułej linijce, uzyskuje się różną

rozdzielczość, czyli ogólnie biorąc, zdolność

rozróżniania najdrobniejszych szczegółów.

Dawniej typowy skaner amatorski miał

rozdzielczość 300x600dpi (dots per inch),

czy jak podają inni 300x600ppi (points per

inch). Rozdzielczość 300dpi na szerokości

strony A4 oznacza, że linijka czujnika CCD

zawierała około 2500 punktów, a na odległo−

ści jednego cala (inch) skaner rozróżniał 300

punktów (points, dots), czyli niecałe 12

punktów na milimetr. Większa rozdzielczość

Fot. 13

F o t . 1 4

M E U

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: