Сканеры. 
Кодирование информации

Назначение и виды

Сканер (Scanner) — устройство ввода в ПК информации в виде текстов, рисунков слайдов, фотографий на плоских носителях, а также изображения объёмных объектов небольших размеров. Сканер представляет собой периферийное устройство, основным элементом которого является фотодатчик, предназначенный для фиксирования количества отражённого света в каждой области оригинала.

Сканирование представляет собой цифровое кодирование изображения, заключающееся в преобразовании аналогового сигнала яркости в цифровую форму. Такое получение цифрового изображения оригинала для ввода в компьютер называют оцифровкой. В процессе оцифровки изображение разбивается на элементарные частицы — пиксели, каждому из которых соответствует определённый код яркости и цветового оттенка.

Сканеры весьма разнообразны, и их можно классифицировать по целому ряду признаков. В основе классификации могут быть следующие признаки:

• · способ формирования изображения (линейный, матричный);
• · конструкция кинематического механизма (ручной, настольный, комбинированный);
• · тип вводимого изображения (черно-белый, полутоновый, цветной);
• · степень прозрачности оригинала (отражающий, прозрачный);
• · аппаратный интерфейс (специализированный, стандартный);
• · программный интерфейс (специализированный, TWAIN-совместимый).

В зависимости от способа перемещения фоточувствительного элемента сканера и носителя изображения относительно друг друга сканеры подразделяются на две основных группы:

• · настольные (планшетные, роликовые, барабанные и проекционные сканеры)
• · ручные

Планшетные сканеры — Это наиболее распространённый в бытовом использовании тип сканера. Здесь сканируемый оригинал располагается на прозрачном планшете. Каретка с лампой, оптической системой и матрицей светочувствительных элементов движется вдоль планшета, считывая изображение с поверхности оригинала и преобразовывая его в цифровой код.

Плёночные сканеры В отличие от предыдущего, данный тип является специализированным и предназначен только для сканирования прозрачных оригиналов, таких как слайды, негативы и диапозитивы. Сканеры данного типа в основном используются фотографами или работниками фотостудий и фотолабораторий, т. е. имеют популярность среди профессионалов.

Барабанные сканеры Своё название этот тип получил благодаря вращающемуся барабану, на который крепится сканируемый оригинал. Луч света от оригинала направляется на фотоэлектронный умножитель, который преобразует его воздействие в электронный сигнал. Так при вращении барабана, точка за точкой формируется цифровое изображение. Барабанные сканеры обеспечивают высокое качество сканирования, но из-за больших габаритов и высокой стоимости такие устройства могут позволить себе только крупные организации. Основная область применения барабанных сканеров — полиграфия.

Протяжные сканеры Данный тип предназначен в основном для сканирования многостраничных несброшюрованных документов. Поэтому такие сканеры так же называют документными. Эти сканеры позволяют автоматизировать процесс сканирования больших объёмов офисной документации. Ролики системы автоматической подачи листов протягивают сканируемый оригинал перед неподвижной фотосчитывающей системой, которая преобразует отражённый от поверхности оригинала свет в последовательность электронных сигналов.

К сожалению, этот тип не предназначен для сканирования скреплённых листов, поэтому зачастую такие сканеры имеют встроенное планшетное устройство сканирования, либо присоединяемый планшет, приобретаемый отдельно. В такой связке документный сканер легко справится со сшитыми документами, книгой или журналом. Такой комбинированный тип сканера называют планшетно — протяжной.

Все протяжные сканеры подразделяются на уровни в зависимости от скорости сканирования и рассчитанной дневной нагрузки. Но в любом случае, вне зависимости от уровня сканера, основное назначение документных сканеров — это работа с большим объёмом документов, работа на поток. Поэтому данный тип сканеров так же ещё называют поточные сканеры.

Паспортные сканеры Специальные устройства, спроектированные с учётом оптимального удобства для сканирования паспортов, водительских прав, пропусков и других удостоверений личности. Благодаря своей компактности и высокой скорости сканирования, они могут использоваться везде, где нужна быстрая регистрация личных данных. По своему принципу действия — это, как правило, планшетные сканеры формата А5, адаптированные по своим характеристикам для получения оптимального результата при вводе документов. При выборе подобных специализированных моделей сканера основное внимание нужно уделять поставляемому в комплекте программному обеспечению. Современное программное обеспечение, помимо функций оптимизации изображения, так же имеет функциями автоматизированного извлечения данных из документов для последующего экспорта в файловую систему, либо базы данных.

Книжные или планетарные сканеры Планетарный сканер (англ. planetary scanner) — разновидность сканера изображений, использующаяся для бесконтактного сканирования книг и сброшюрованных документов. Планетарные сканеры широко используются для оцифровки оригиналов, требующих деликатного обращения (ветхих, исторических документов). Название происходит из принципа действия устройства — сканирующий элемент находится на фиксированном расстоянии от фотографируемого объекта (как бы на орбите). Основным элементом книжного сканера является сканирующая головка, расположенная на высоте нескольких десятков сантиметров над сканируемым объектом. Сканирующая головка может быть устроена по принципу сканирующей линейки и осуществлять сканирование посредством «просмотра» документа от одного края до другого. Также головки могут оснащаться матрицами, устроенными по принципу матрицы цифрового фотоаппарата. Такие устройства осуществляют сканирование за одно раскрытие затвора, что значительно ускоряет процесс. уменьшения искажений при сканировании. Снимки страниц передаются в компьютер для последующей обработки.

Слайдовые сканеры — по сути, специализированный вариант планшетного сканера, разработанный для оцифровки слайдов и негативных фотоплёнок для задач профессиональной фотографии или полиграфии. Слайд или плёнка вставляется в приёмную щель и перемещается между лампой подсветки и объективом. Параметры выходного изображения достаточны для фотоальбома или полиграфического воспроизведения. Слайдовые сканеры предназначены для сканирования прозрачных оригиналов — слайдов, плёнок и диапозитивов.

Сканеры штрих-кода — устройства, которые позволяют считывать информацию с маркировки товара в виде штрих-кода и передавать ее в компьютер, POS-терминал или ККМ.

Существующие классификации сканеров подразделяют их, в первую очередь, по типу исполнения (стационарные, ручные, комбинированные) и по типу подсветки (не требующие подсветки, светодиодные, лазерные). Два последних типа, в свою очередь делятся: лазерные — на однолучевые и многолучевые (многоплоскостные), светодиодные — на контактные и бесконтактные. Есть и другие возможности их классификации, учитывающие те или иные характеристики и функциональные особенности этих устройств (скорость сканирования, возможность автономной работы, расстояние считывания и пр.).

3D лазерный сканер предназначен для получения объёмной 3D модели (математической компьютерной модели), путём сканирования лазерным лучом по прототипу изделия. Благотворя тому что прототип может быть из любого материала (гипс, глина, пенопласт, пластилин, дерево, МДФ, метал, и всё остальное), 3D лазерный сканер все больше используется в деревообработке, как способ получения программ на сложные изделия для фрезерных станков с ЧПУ. Это создание копий изделий ручной работы, старинных изделий, элементов мебели с высокохудожественной резьбой, барельефов, панно, художественного литья, элементов отделки интерьеров и многого другого.

Принцип действия основан на считывании цифровой матрицей отражённого лазерного луча и преобразования его в цифровой код. На основе этого кода программное обеспечение, идущее со станком, создаёт объёмную 3D модель или растровый рисунок с полутенями. 3D сканеры делятся на 2 типа по методу сканирования:

Контактный, такой метод основывается на непосредственном контакте сканера с исследуемым объектом. Контактный сканер — это тип сканера, который использует в своей работе принцип обводки контура объекта вручную самим оператором. Другими словами, сканеры, работающие с этой технологией, обладают специальным механическим приспособлением — сенсором, который напоминает «щуп». При помощи данного устройства в компьютер передаются выбранные оператором точки сканируемого объекта.

Главным достоинством и недостатком одновременно этого типа устройств является их полуавтоматичность: модель, по сути, производит оператор, а не само устройство, что значительно медленнее, более дорогих 3d сканеров, использующих лазерную технологию.

Бесконтактные сканеры Бесконтактные трёхмерные сканеры используют более сложную и передовую лазерную технологию. Большинство из данного типа устройств совмещают в себе следующие приборы: лазерные датчики, которые заменяют контактный сенсор, а также цифровую фототехнику, которая используется для большей точности сканирования и, самое главное, она позволяет получить модель объекта с текстурами.

Бесконтактные устройства в свою очередь можно разделить в 2 отдельные категории:

Активные сканеры Пассивные сканеры Активные сканеры излучают некоторую радиацию на объект и обнаруживают её отражение для его анализа. Возможные типы используемой радиации включают свет, ультразвук или рентгеновские лучи.

Пассивные сканеры не излучают никакой радиации на объект, а вместо этого полагаются на обнаружение отражённой окружающей радиации. Большинство сканеров такого типа обнаруживает видимый свет — легкодоступная окружающая радиация.

Технология лазерного сканирования продолжает развиваться по трём главным направлениям: сканирование по зонам, точкам и полосам. Лучшие результаты демонстрирует технология сканирования по полосам. На объект проецируется специальная сетка полоса и по её искажениям определяется контур сканируемой поверхности. В киноиндустрии наиболее используемыми являются, конечно же, бесконтактные 3d сканеры, использующие технологию сканирования по полосам.

Необходимо упомянуть бесконтактные сканеры, которые базируются на ультразвуковых установках. Данный тип сканеров используется преимущественно в медицине.

Все сканеры условно можно разделить на 2 типа — домашние и промышленные. Промышленные, как следует из названия, используются на производстве. К сканерам данного типа предъявляются повышенные требования по скорости, нагрузке, надёжности и другим эксплуатационным характеристикам.

Домашние сканеры предназначены, как правило, для не каждодневного использования, по этому данные бытовые устройства гораздо дешевле и проще промышленных. В любом случае, любой сканер можно использовать для сканирования документов, вопрос лишь в том, каким способом и с какой скоростью он эти документы сканирует.