docSkanery
download 
Reklamacja Transkrypt
Skanery
Skanery ₥@ʁ€₭ ‽ud3£k0 Urządzenia Techniki Komputerowej Skaner • Skaner to urządzenie, które przekształca oryginał analogowy: tekst, zdjęcie, rzeczywisty obiekt w obraz cyfrowy. 2 Scan • Słowo "scan" pochodzi z języka angielskiego i oznacza dokładne przyjrzenie się czemuś, zbadanie. • Skaner bada zdjęcie lub dokument linia po linii, a współdziałający z nim program komputerowy zamienia odczytane informacje w graficzne dane łączone później w kompletny obraz. 3 Digitalizacja • Proces tworzenia cyfrowej postaci dla rzeczywistych przedmiotów, zdjęć, tekstu. • Digitalizacja jest realizowana za pomocą skanera. 4 Rodzaje skanerów • • • • • • • • • • • skaner płaski skaner ręczny skaner bębnowy skaner do slajdów skaner do filmów fotograficznych skaner kodów kreskowych skaner przestrzenny - 3D skaner kwadratowy skaner lustrzany skaner pryzmatowy skaner światłowodowy 5 6 Skaner płaski • Zasadniczymi elementami skanera płaskiego są: – źródło światła, – elementy fotoczułe, – układ optyczny, – filtr dichroiczny, – mechanizm napędowy, – układy elektroniczne, – szklana płyta do układania oryginałów, – Interfejs, – sterowniki. 7 8 Zasada działania skanera Skanowany oryginał Szyba przeźroczysta Źródło światła System optyczny Soczewka skupiająca Elementy światłoczułe Przetwornik analogowy-cyfrowy A/D Dane cyfrowe 01010101 9 Zasada działania skanera • Światło białe odbite od kolorowej części oryginału przyjmuje barwę tego fragmentu. • To barwne światło przechodzi przez układ optyczny, pada na filtr dichroiczny, który rozdziela sygnał świetlny na trzy jednakowe strumienie. • Powstałe strumienie padają na trzy rzędy czujników fotoelektrycznych 10 Elementy skanera Źródło światła Oświetla skanowany oryginał. Emituje białe światło. Elementy światłoczułe Przetwarzają odbite od oryginału światło na prąd elektryczny. Filtr dichroiczny Układ trzech luster, które rozdzielają strumień świetlny na trzy jednakowe strumienie. Mechanizm napędowy Umożliwia ruch względny skanowanego oryginału i strumienia światła. Ruch zapewnia silnik i odpowiednia przekładnia Układy elektroniczne Dokonują obróbki skanowanego obrazu. Umożliwiają samokalibrację. Przetwornik A/C dokonuje dyskretyzacji i digitalizacji. Szklana płytka do układania oryginałów Powinno być antyrefleksyjne – nie zniekształca obrazu. Interfejs Łączy komputer ze skanerem. Sterownik Program obsługujący skaner 11 Schemat tworzenia koloru obrazu Skanowany oryginał Światło odbite (barwne) Filtry R G B Padające światło (białe) Elementy światłoczułe 11001100 204 10011001 153 01100110 Digitalizacja 102 12 Rozpoznawanie barw • Każdy element czujnika jest pokryty odpowiednim filtrem: – czerwonym R, zielonym G i niebieskim B. • Następuje automatyczne odfiltrowanie trzech podstawowych barw składowych RGB. – Każda składowa ma jasność odpowiednią do koloru światła odbitego od elementu oryginału. – Im jasność podstawowej barwy składowej większa, tym większy ładunek i większy prąd jest generowany przez element fotoczuły. • W przetworniku A/C sygnał analogowy (prąd) jest zamieniany na sygnał cyfrowy w celu utworzenia pliku cyfrowego. 13 TECHNOLOGIE SKANERÓW 14 CCD • CCD (charge coupled device - urządzenie o sprzężeniu ładunkowym) Pod szklaną taflą jest wózek skanera, na którym porusza się lampa oświetlająca skanowany obiekt. • Odbite od obiektu białe światło, za pośrednictwem systemu luster i soczewek, trafia do elementów światłoczułych. • Technologia CCD ma trzy rodzaje fotoczujników, każdy z innym filtrem koloru (RGB). • Zalety • Pozwalają uzyskać szeroką gamę kolorów • Efektywnie skanują obiekty nawet lekko oddalone od tafli skanera. • Wady • Technologia CCD jest bardzo delikatna i nawet niewielkie wstrząsy mogą rozkalibrować system luster i soczewek. • Nie da się odpowiednio miniaturyzować modeli CCD. • Nie nadają się do zastosowań mobilnych 15 Zasada działania skanera CCD 16 17 Zasada działania skanera CCD • Dokument kładziemy na szybę, pod którą znajdują się układ optyczny. • Źródłem światła jest tu zimna lampa katodowa, emitująca białe światło. • Światło odbija się od skanowanego dokumentu i trafia do systemu luster, umocowanych na prowadnicy skanera. – Lustra odbijają promień świetlny, kierując go do soczewki. – Soczewka wypukła to element układu odpowiedzialny za zmniejszenie zeskanowanego obrazu do wymiarów matrycy przetwornika CCD. • Promień świetlny, który trafia do przetwornika, najpierw analizowany jest przez matrycę, składającą się z trzech warstw punktów światłoczułych. – Każda warstwa rejestruje jeden z kolorów składowych RGB (czerwony, zielony, niebieski). Odcienie analizowane są na podstawie kąta padania światła na matrycę. • Na końcu informacje te są konwertowane przez konwerter analogowocyfrowy na postać binarną, możliwą do odczytania przez komputer. – Procesem skanowania z poziomu komputera zawiaduje oprogramowanie skanera dołączane do urządzenia. 18 CIS • CIS (Contact Image Sensor - Sensory kontaktowe) • Źródłem światła są poruszające się na ruchomej belce diody LED w trzech kolorach (RGB) umieszczonych 1-2 mm pod szybą. • Skanery konstruowane w tej technologii pracują w skali 1:1. • Zalety • Zrezygnowano z zastosowania luster i soczewek. • Wyeliminowano zniekształcenia optyczne i przebarwienia koloru. • Skaner może być bardziej płaski (nie ma układu optycznego). • Diod LED nie trzeba rozgrzewać przed każdym skanowaniem. Po włączeniu, urządzenie jest od razu gotowe do pracy. • Wady • Niskie natężenie dostarczanego przez Diody LED światła - skanowany dokument musi płasko przylegać do tafli skanera. • Słabe oddane kolorów • Niska rozdzielczość skanowania 19 Zasada działania skanera CIS 20 21 Zasada działania skanera CIS • Skanery z układami CIS do oświetlenia obiektu używają diod LED. Światło ma odcień niebieski i jest mało intensywne. – Uniemożliwia to skanowanie obiektów trójwymiarowych. – Dokument musi dokładnie przylegać do powierzchni tafli skanera • Dokument kładziemy na szybę. Światło odbite od dokumentu trafia bezpośrednio do linijki elementów światłoczułych znajdujących się tuż pod szybą. • Elementy te przekazują informację świetlną do przetwornika CIS (Contact Image Sensor), który przy pomocy konwertera ADC przekazuje informację binarną do komputera. • Do największych plusów skanerów CIS jest brak zniekształceń geometrycznych • Zaletą jest również długa żywotność diod LED i małe zapotrzebowanie na energię – skanery CIS mogą być zasilane jedynie z portu USB. 22 INNE KONSTRUKCJE 23 Skaner ręczny • Skaner do skanowania niewielkich tekstów i ilustracji. 24 Skaner ręczny • Skanowanie odbywa się poprzez „przejechanie” urządzeniem po dokumencie, który chcemy zeskanować. – Urządzenia te należy przesuwać po papierze z odpowiednią dokładnością (wprawna i pewna ręka) – Większość skanerów ręcznych pozwala na wczytywanie obrazu o maksymalnej szerokości siedmiu centymetrów. – Dla dokumentów szerszych należy rozbić skanowanie na kilka kroków - fragment po fragmencie. Na koniec poszczególne kawałki obrazu są łączone przez program obsługujący skaner. • Charakteryzują się bardzo niską rozdzielczością skanowanych obrazów. Problemem jest też nierówna jakość skanów i konieczność klejenia fragmentów. • Przydatny do skanowania starych książek, druków i nietypowych powierzchni. 25 26 Cyfrowe pióro • Cyfrowe pióro konwertuje ręczne pismo na postać cyfrową. Użytkownik pisze tekst na kartce papieru, a pióro potrafi rozpoznać, co pisze i przetwarza to na tekst. • Cyfrowe pióra mogą zapisać zapamiętywane informacje jako tekst lub ciąg obrazków ( w wypadku nierozpoznanych wiadomości lub rysunku). • Urządzenie komunikuje się za pomocą bluetooth lub kabelka USB. 27 • Cyfrowe pióro może współpracować z komputerem, tabletem, smartfonem. • Jeśli ma wbudowana kamerę może rejestrować obraz i litery, które skanujemy cyfrowym piórem. 28 Schemat cyfrowego pióra 29 Skaner bębnowy • Bardzo dokładny skaner do skanowania w poligrafii. 30 Skaner bębnowy • W skanerze tym, głównym elementem jest bęben, na którym umieszcza się przed procesem skanowania oryginały fotografii. – Muszą to być materiały miękkie • • W trakcie skanowania bęben obraca się z prędkością od 300 do ponad 1500 obrotów na minutę pod głowicą skanującą. Obraz jest analizowany przez punktowy czujnik z trzema fotopowielaczami, przesuwający się pomału wzdłuż osi bębna. Obraz analizowany jest punkt po punkcie wzdłuż linii śrubowej. – Wiązka świetlna po przejściu przez dokument transparentny lub odbiciu od dokumentu refleksyjnego jest dzielona na lustrach i przechodzi przez filtry RGB do fotopowielaczy. – W fotopowielaczach wytwarzany jest i wielokrotnie wzmacniany analogowy sygnał elektryczny. – Po wyjściu z fotopowielacza sygnał ten jest przesyłany do przetwornika analogowocyfrowego, umieszczonego w zespole sterowania skanera. – Tam sygnał analogowy jest zamieniany na sygnał cyfrowy i po jego uformowaniu w odpowiedni plik wysyłany do komputera lub pamięci zewnętrznej. • Skaner pozwala uzyskać wysoką jakość uzyskiwanych obrazów. – Charakteryzuje się wysoką rozdzielczością – Ma też wysoką gęstość optyczną • • Skanery stosowane są w zastosowania profesjonalnych: poligrafia, reklama. Służy do skanowania materiałów transparentnych (przeźroczystych) i wielkogabarytowych. 31 Skaner do slajdów • Skaner do skanowania przeźroczy i filmów fotograficznych. 32 Skaner do slajdów • Skaner do slajdów skanuje slajdy i filmy fotograficzne, – Zapewnia większą jakość niż zwykły skaner z przystawką do slajdów. – Pozwala też na zeskanowanie całego filmu fotograficznego (36 zdjęć). – Większość skanerów negatywowych (i niektóre płaskie) jest wyposażona w technologie usuwania ze skanowanych zdjęć z różnego rodzaju zanieczyszczeń, takich jak kurz czy odciski palców, oraz uszkodzeń mechanicznych, na przykład rys i zadrapań. Wstępne skanowanie w podczerwieni lokalizuje zanieczyszczone obszary, a następnie miejsca rozpoznane przez oprogramowanie są automatycznie retuszowane. – Oprogramowanie potrafi dokonać korekty kolorów starych filmów. – Automatycznie tworzy też pozytyw z negatywu filmu fotograficznego. • • • • Skanery do filmów są na ogół niewielkie. Slajdy lub negatywy wprowadza się do nich przeważnie za pomocą specjalnej ramki obejmującej filmy pocięte na sześć klatek albo specjalnego adaptera automatycznie wciągającego film. Wewnątrz skanera znajdują się podobne elementy jak w modelu płaskim, a więc ruchomy lub stacjonarny element CCD o wysokiej rozdzielczości oraz lampa lub diody stanowiące źródło światła. W urządzeniach płaskich element CCD porusza się wzdłuż skanowanego materiału. Producenci skanerów do filmów 35 mm stosują także inną technikę, polegającą na tym, że to skanowany materiał porusza się w stosunku do CCD. W skanerach negatywowych nie stosuje się szyby chroniącej CCD przed zanieczyszczeniem lub uszkodzeniem (skanowany materiał wprowadzany jest do wnętrza urządzenia) 33 Skaner kodów kreskowych • Skaner do skanowania kodów kreskowych w sklepach. 34 OCR 35 OCR • OCR (ang. Optical Character Recognition) • Techniki lub oprogramowanie do rozpoznawania znaków i całych tekstów w pliku graficznym o postaci rastrowej. – Zadaniem OCR jest zwykle rozpoznanie tekstu w zeskanowanym dokumencie. – Oznacza rozpoznawanie znaków, pisma odręcznego oraz cech formatowania, jak krój pisma, stopień pisma, interlinia, a nawet układów tabelarycznych, np. formularzy. • Techniki OCR wykorzystywane są m.in. przy digitalizacji zasobów bibliotek, a także odczytywaniu danych z formularzy wypełnianych pismem odręcznym. – By uniknąć błędów wynik OCR weryfikuje człowieka. 36 Pytanie • Co to jest CAPTCHA? 37 Programy OCR • • • • • • Recognita ABBYY FineReader Professional FreeOCR.net OmniPage Professional GOCR Windows Frontend Microtek FineReader OCR 38 Parametry skanera Rozdzielczość optyczna • Najmniejszy szczegół, który może być zreprodukowany przez skaner. • Liczba pojedynczych elementów CCD na jednostkę długości listwy tworzącej element fotoczuły skanera. • Mierzona w jednostkach ppi (pixels per inch) punkty na cal, • Amatorskie i półprofesjonalne skanery płaskie 300-1200 ppi, profesjonalne do 5000 ppi. Standardowa jakość to 600 ppi. Rozdzielczość interpolowana • Rozdzielczość można zwiększyć za pomocą interpolacji czyli powielania sąsiednich pikseli • Poprzez interpolację można uzyskać obrazy o rozdzielczości do 96000 ppi choć już przy 4000ppi plik A4 JPG osiąga 4GB Wielkość obszaru skanowanego Największa powierzchnia obiektu skanowanego, do wczytania w jednym przebiegu 39 Parametry skanera Szybkość skanowania Ilość skanowanych linijek w jednostce czasu Głębia koloru Ilość bitów opisujących dany kolor GŁĘBIA [bit] ILOŚĆ KOLORÓW 1 21 = 2 8 28 = 256 24 224 = 16,8 mln Głębia szarości Ilość bitów opisujących odcienie szarości Dokładność odwzorowania Dokładność, z jaką przechowywana jest informacja o kolorze; w miarę wzrostu dokładności zwiększa się liczba rozróżnianych barw (mierzona w bitach) 40 Parametry skanera Typ sensora CCD lub CIS Przystawka do slajdów Skanowanie przeźroczy lub filmów fotograficznych Przystawka do dokumentów Podajnik automatyczny dla większej ilości dokumentów Skanowanie dwustronne Interfejs USB, LPT, SCSI, LAN, WiFi, Bluetooth, IrDa Wymiary fizyczne Zużywana moc Oprogramowanie Sterownik, program OCR 41 Ćwiczenie • Wyszukaj i zapisz do zeszytu parametry skanera hp 5590. 42 WAŻNE POJĘCIA 43 Skanowanie refleksyjne • Skanowanie refleksyjne to skanowanie gdzie na elementy fotoczułe pada światło odbite od powierzchni oryginału. • Pozwala to skanować elementy nieprzeźroczyste lub bryły. – Elementy CCD cechuje 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 44 Skanowanie refleksyjne Skanowany oryginał Szyba przeźroczysta Źródło światła System optyczny Soczewka skupiająca Elementy światłoczułe Przetwornik analogowy-cyfrowy A/D Dane cyfrowe 01010101 45 Skanowanie transparentne • Skanowanie transparentne to skanowanie z materiałów przezroczystych. • Przy skanowaniu tym 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). 46 Skanowanie transparentne Szyba przeźroczysta Źródło światła Skanowany przeźroczysty oryginał System optyczny Soczewka skupiająca Elementy światłoczułe Przetwornik analogowy-cyfrowy A/D Dane cyfrowe 01010101 47 Skanowanie prześwitujących materiałów • Materiały prześwitujące to wydruki na cienkim papierze, takie że tekst czy obrazy z drugiej strony lekko przebijają. – wycinki czasopism, książki o cienkim papierze („papier biblijny”) • Podczas skanowania takiego oryginału należy umieścić po jego odwrotnej stronie jednolicie czarne tło, np. czarny karton – Niektóre skanery płaskie mają wewnętrzną stronę pokrywy obudowy w kolorze czarnym 48 Skanowanie kalki technicznej • Skanowanie rysunku wykonanego na kalce technicznej lub podobnym podłożu. – Kalka techniczna, folia, materiały przeźroczyste • Najlepsze rezultaty uzyskuje się wtedy po podłożeniu pod odwrotną stronę kalki białego tła, np. kilkunastu kartek papieru drukarkowego. – Niektóre skanery płaskie mają wewnętrzną stronę pokrywy obudowy w kolorze białym. 49 Odrastrowanie • Odrastrowywanie oryginałów to usuwanie punktów tworzący obraz reprodukowany w niskiej jakości przez drukarnię. • Reprodukcja taka jest drukowana tzw. techniką rastrową, w której każdy kolor jest budowany z równoodległych maleńkich punktów (rastrów) o różnych wielkościach. – Punktów tych nie widać nieuzbrojonym okiem. – Pod lupą powiększającą ok. 8 razy są one jednak dobrze widoczne. • Tworzy się wtedy mora. 50 Mora • Mora to niepożądane kolizyjne wzory geometryczne utworzone przez zeskanowane punkty rastrowe. • Mora jest efektem krzyżowania się układu co najmniej dwu regularnych siatek rastrowych, lub wzorów podobnego rodzaju (a także krzyżowania się rastra z układem pikseli bitmapy). – W poligrafii mora występuje zawsze przy druku rastrem klasycznym co najmniej dwiema farbami drukowymi, czyli w praktyce przy druku, w którym co najmniej dwa rastry nakładają się na siebie. – Aby mora była jak najmniejsza, kąty rastra obraca się względem siebie. Najlepsze efekty osłabienia mory daje obrócenie jednego rastra względem drugiego o 30° – mora przyjmuje wtedy swoją najmniej wyrazistą formę pod postacią układu rozetek. • Uciążliwa postać mory powstaje podczas skanowania druków sporządzonych rastrem klasycznym, gdzie na istniejącą drobną morę nakłada się równomierny układ pikseli uzyskanego obrazu bitmapowego. Kolejny zaś wzrost mory następuje później przy tworzeniu z takich skanów obrazu drukowego. 51 Prążki mory 52 Odrastrowanie • Metodą przeciwdziałania temu zjawisku jest wcześniejsze usunięcie („zatarcie") struktury rastrowej pochodzącej z reprodukcji, tzw. odrastrowanie. • Może to być realizowane podczas skanowania lub później w czasie obróbki obrazu. – Podczas skanowania najlepiej dysponować oryginałami fotograficznymi lub rysunkami czy obrazami malarskimi. 53 Efekty odrastrowania Obraz z widocznymi prążkami mory Obraz odrastrowany 54 Określanie rozdzielczości skanowania Rozdzielczość skanowania należy dobierać na tyle precyzyjnie, aby wynikowy obraz cyfrowy zajmował możliwie mało miejsca na dysku, oddawał najlepiej cechy oryginału i aby cechy te mogły być spożytkowane przez urządzenie wyjściowe (drukarkę komputerową, monitor, maszynę drukarską), dla którego jest przeznaczony obraz. Rozdzielczość dla obrazów kreskowych. Oryginały kreskowe skanujemy w różnie nazwanych trybach: Kreska, Art-line, Line-art, Text, Bitmap. Na wyjściu zawsze otrzymamy obraz zbudowany z pikseli tylko czarnych i 55 białych tzw. głębię 1-bitową 56 Zdjęcie powyżej przedstawia skanowany obraz w 3 różnych rozdzielczościach, od góry 100, 300 i 1200 ppi, jak widać pierwszy od góry obrazek ma najniższa jakość i nie odzwierciedla wszystkich szczegółów ale zajmuje najmniej miejsca fizycznie na dysku, zaś obraz na dole jest najlepszej jakości, lecz rozmiar jego jest bardzo duży, i tak pierwsze 2 od góry skanowania można wykorzystać dla potrzeb Internetu a trzecie skanowanie dla potzeb dokładnego odwzorowania np. przy wydruku. 57 Należy starać się o możliwie maksymalne wykorzystanie własności firmowego sterownika skanera (oprogramowania) . Wiele bowiem występujących w nim opcji uruchamia tzw. własności sprzętowe urządzenia, które z reguły są bardziej skuteczne niż odpowiedniki oferowane w programach graficznych. Innymi słowy - należy stosować zasadę, że wszystko, co jest możliwe do uzyskania, należy wydobyć ze sterownika skanera. Jeżeli podczas skanowania zgubimy ważne informacje, to wtedy żaden, nawet najwspanialszy program bitowy tego nie poprawi. Będzie bowiem pracował na niedokładnych pikselach istniejących w obrazie, 58 czyli dokonywał interpolacji. Podstawowe parametry skanera Gęstość optyczna skanera. Gęstość optyczna materiału fotograficznego jest podstawą zrozumienia gęstości optycznej skanera. Gęstość optyczna materiału fotograficznego to miara stopnia zaczernienia pola (ilości osadu metalicznego srebra) w wywołanej warstwie fotograficznej. Gęstość optyczną oznacza się symbolem D i jest to liczba bezwymiarowa. Nie wdając się w rozważania matematyczne, zapamiętajmy, że jeśli wywołany materiał fotograficzny odbija całe światło, to jego gęstość optyczna D=0; gdy odbija 0,1 światła - wtedy D=1; jeśli odbija 0,01 - to D=2, gdy odbija 0,001 59 - wtedy D=3 itd. Gęstość optyczna skanera to wielkość charakteryzująca proces rejestrowania światła przez elementy fotoczułe i oznaczająca zakres gęstości optycznej D, który z oryginału może zarejestrować skaner, czyli różnicę między największą gęstością optyczną Dmax na materiale fotograficznym a najmniejszą Dmin (D =Dmax - Dmin). Im wartość D jest mniejsza, tym gorszej jakości czerń i zbliżone do niej barwy (ciemne granaty, brązy itp.) uzyskuje się na obrazie z najlepszego nawet oryginału, czyli tym gorsze zinterpretowanie cieni oryginału w obrazie cyfrowym. Bardzo ciemne barwy staną się nierozróżnialne - mówi się o utracie szczegółów w cieniach. Jest to podstawowe niedomaganie w amatorskich skanerach płaskich. 60 Zdjęcie gdzie wartość gęstości D odwzorowania z oryginału jest większa niż na zdjęciu po prawej stronie i dlatego jest obraz bardziej wyraźny 61 62 Rozdzielczość Interpolowana • • Metoda na uzyskanie większej rozdzielczości niż rozdzielczość optyczna skanera. Polega na sztucznym zwiększeniu liczby pikseli w obrazie. Nowe piksele są interpolowane, czyli budowane z tych sąsiadujących z nowo tworzonymi i z wykorzystaniem ich koloru a zwłaszcza matematycznie uśrednionej jasności. Interpolacja może być dokonana już podczas procesu skanowania lub też dopiero na wykonanym skanie. Sposobów na przeprowadzenie interpolacji jest kilka, przy czym interpolacja poprzez wierne skopiowanie najbliższego piksela (metoda „najbliższego sąsiada”) daje w rezultacie obraz zniekształcony, z widocznymi elementami sztucznymi. Natomiast najlepsze efekty uzyskać można poprzez interpolację dwuścienną (ang. bicubic), biorącą pod uwagę kolor i jasność wszystkich 8 pikseli sąsiadujących z tym dopiero tworzonym. Nie należy jednak kierować się wartościami rozdzielczości interpolowanej przy wyborze urządzenia skanującego. 63 ODCIENIE SZAROŚCI I GŁĘBIA BARW Podczas skanowania tekstu interesują nas wyłącznie znaki niezależnie od tego, jakiego koloru jest tekst lub papier. W takim przypadku dla komputera najważniejsza jest informacja, czy dany punkt jest jasny, czy ciemny - do tego zaś wystarczy prosty skaner czarno-biały. Jednak przy jego użyciu nie jest możliwe uzyskanie skanu zdjęcia o odpowiedniej jakości - będzie ono tak wyglądało, jak po przesłaniu w postaci faksu. Dlatego, aby uzyskać obraz o wyższej jakości, używa się odcieni szarości. Przeciętny skaner jest w stanie rozpoznać 256 odcieni koloru szarego. Do zapisania obrazu w tym trybie komputer używa dla każdego punktu grafiki ośmiu bitów. Zwykle wystarcza to do uzyskania obrazu o zadowalającej jakości. 64 Praca z kolorem jest nieco bardziej skomplikowana, gdyż każdy punkt składa się z wartości nasycenia koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego, które z kolei mogą wystąpić w jednym z 256 odcieni. Do zapisania każdego punktu w kolorze potrzeba 3 x 8, a więc 24 bitów. Każdy, kto zamierza zająć się skanowaniem, powinien zastanowić się nad wyborem skanera i rozdzielczości skanowania. Czarnobiały obraz o rozdzielczości 100 dpi zajmuje około 10 kilobajtów, podczas gdy objętość takiego samego obrazu w wyższej rozdzielczości może wynieść do kilku megabajtów, jak to ma miejsce w przypadku skanowanych fotografii wysokiej jakości. Tworząc tak duże pliki, szybko zapełnimy największy nawet dysk twardy, nie mówiąc już o tym, że czas ich 65 drukowania również będzie znacznie dłuższy. • 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, tj. 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 (ale już nie w A/C) liczbom tym są przypisywane poziomy jasności tzw. barw składowych 66 • • • • Najważniejszym elementem oprogramowania jest sterownik TWAIN służący do komunikacji systemu Windows ze skanerem oraz wykorzystania jego możliwości. Od zakresu funkcji dostępnych w tym sterowniku zależy w dużej mierze, na ile wykorzystamy możliwości skanera. Zwykle do skanerów dołączone jest mniej lub bardziej skomplikowane oprogramowanie graficzne oraz sam sterownik. Niezależnie jednak od zastosowanego programu graficznego, jeżeli tylko może on komunikować się ze sterownikiem TWAIN, zawsze po wywołaniu funkcji skanowania pojawi się takie samo, typowe dla tego skanera, okno sterujące jego funkcjami. Zeskanowany rysunek natomiast będzie od razu wczytywany do uruchomionego programu graficznego. Sterownik TWAIN pozwala zawsze na wykonanie podglądu skanowanego obrazu, wybór obszaru, jaki chcemy skanować, określenie rozdzielczości i głębi kolorów. Jeżeli dołączona jest przystawka do skanowania filmów, możemy też określić rodzaj skanowanego materiału oraz rodzaj kliszy. Niekiedy możemy od razu podczas skanowania wprowadzić korektę jasności i kontrastu, a w bardziej rozbudowanych modelach również korekcję gamma, histogramu lub krzywych tonalnych. Niestety, podgląd obrazu jest zwykle zbyt niskiej jakości, aby Oprogramowanie i komunikacja z komputerem wprowadzać takie korekty już na etapie skanowania i operacje te lepiej jest wy- konać w programie graficznym. 67 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Rozdzielczość dla obrazów kreskowych. Oryginały kreskowe skanujemy w różnie nazwanych trybach: Kreska, Art-line, Line-art, Text, Bitmap. Na wyjściu zawsze otrzymamy obraz zbudowany z pikseli tylko czarnych i białych. Rozdzielczość skanowania kreski wynika z zależności matematycznej : S = P * R, w której: S - rozdzielczość skanowania (ustawiana w oknie sterownika skanera) w jednostkach ppi (nieraz w sterowniku widnieje jednostka dpi), P - skala obrazu cyfrowego względem oryginału (liczba bezwymiarowa), R - rozdzielczość końcowa obrazu (szczegóły, jakie chcemy uwidocznić) w jednostkach ppi. Wskazówki dla użytkowników skanera Jak korzystać z tego wzoru? Najpierw musimy ustalić, jak drobne szczegóły w obrazie cyfrowym można uznać za zadowalające, czyli jaka rozdzielczość końcowa R obrazu nas interesuje. Jeżeli końcowe rozmiary piksela będą zbyt duże, wówczas na wszystkich pochylonych i zakrzywionych krawędziach zobaczymy postrzępienia („schodki"). Natomiast gdy piksel będzie za mały, to może się okazać, że zreprodukowanych szczegółów - jako zbyt małych dla oka -wcale nie dostrzeżemy. Na podstawie prób stwierdzono, że rozdzielczość końcowa R obrazu nie powinna być większa niż Rmax = 1200 ppi, gdyż oko nie rozróżnia mniejszych szczegółów. Przykład I Chcemy znać maksymalną rozdzielczość skanowania Smax obrazu kreskowego, gdyż zamierzamy go powiększyć w reprodukcji 5 razy. Dane: skala P = 5 Niewiadome: Smax Rozwiązanie: Ponieważ oko nie widzi mniejszych szczegółów niż 1200 rozróżnialnych jeszcze punktów ułożonych obok siebie na długości 1 cala (Rmax = 1200 ppi), szukana rozdzielczość wynosi więc: Smax = P * 1200 Podstawiając dane liczbowe, otrzymujemy: Smax = 6000 ppi. Wskazówki dla użytkowników skanera Praktycznie dobrą rozdzielczością końcową R jest 800 ppi. Obraz skanowany w trybie kreskowym z różnymi rozdzielczościami końcowymi R, odpowiednio: 100, 300 i 1200 ppi, przedstawiono na rys. 10. Łatwo zauważyć, że wzrost rozdzielczości pozwala na uwidocznienie w obrazie coraz większej liczby szczegółów oryginału. 68 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Rozdzielczość dla obrazów tonalnych. Skanowanie oryginałów tonalnych, tzn. takich, które zawierają różne odcienie tej samej barwy, jest najprostszą czynnością wykonywaną w skanerach. Jeżeli wynikowy obraz ma być w skali szarości, to skanujemy w trybie szarości (Grayscale). Gdy wynikowy obraz ma zachować swoje kolory, wtedy skanujemy w trybie pełnokolorowym (RGB, color). Podczas skanowania tonów podstawowe znaczenie ma odpowiednio wysoka rozdzielczość optyczna skanera, nie zaś rozdzielczość interpolowana. Dobór rozdzielczości skanowania będzie zależał od urządzenia końcowego, dla którego przygotowujemy obraz. Może to być drukowanie rastrowe na maszynach drukarskich, drukowanie na drukarce lub wyświetlanie na monitorze. Zależności matematyczne dotyczące rozdzielczości skanowania są wspólne dla skanowania tonalnych oryginałów barwnych i oryginałów w skali szarości. Jeżeli skanujemy na potrzeby drukowania w drukarni (do tzw. reprodukcji rastrowanej), to rozdzielczość skanowania obrazów tonalnych wyraża się wzorem: S = 300 * P, w którym: S - rozdzielczość skanowania (ustawiana w sterowniku skanera), w jednostkach ppi, P - skala powiększenia obrazu cyfrowego względem oryginału. Wskazówki dla użytkowników skanera Natomiast, gdy skanowanie przeprowadzamy w celu wykorzystania przez inne urządzenie wyjściowe, np. drukarkę komputerową, monitor do prezentacji obrazów, Internet, wtedy rozdzielczość skanowania wynosi: S = R * P, gdzie: S - rozdzielczość skanowania (ustawiana w sterowniku skanera), w jednostkach ppi, P - skala obrazu cyfrowego względem oryginału (liczba bezwymiarowa), R - rozdzielczość urządzenia końcowego, w jednostkach dpi (np. dla wielu drukarek komputerowych - 300 dpi, dla monitora o rozdzielczości 800x600 – 96 dpi, dla Internetu - 72 dpi). • 69 • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Rozdzielczość optyczna – ilość faktycznych informacji, które system optyczny może próbkować. W skanerach płaskich, maksymalna rozdzielczość optyczna zależy od dwóch rzeczy: liczby pojedynczych czujników w liniowym układzie przetworników na ruchomej głowicy skanującej oraz maksymalnej szerokości obrazu oryginalnego, który może zostać zeskanowany. Jeśli przetwornik składa się z 5100 komórek i skaner może odczytywać obrazy o szerokości do 8,5 cala (1 cal = 25,4 mm, czyli 8,5x25,4 to 215,9 mm), wówczas jego maksymalna pozioma rozdzielczość optyczna wynosi 5100/8,5 = 600 ppi (punktów na cal). Odległość pokonywana przez głowicę skanującą rzutuje na rozdzielczość pionową, która może być wyższa niż rozdzielczość optyczna. Rozdzielczość interpolowana – pozorna 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. Rozdzielczość bitowa – głębia barw, określa zdolność skanera do rozróżniania stopni jasności skanowanego obrazu. Po podniesieniu do potęgi wyraża maksymalną liczbę barw lub poziomów szarości odczytywaną przez urządzenie na jednym pikselu obrazu. Skaner jednobitowy (lub skaner kolorowy ustawiony do pracy w trybie czarno-białym) odtwarza wszystkie odcienie oryginalnego obrazu jako czerń albo biel (2^1 = 2 poziomy). 8-bitowy skaner monochromatyczny może przechwycić teoretycznie 2^8, czyli 256 poziomów szarości. Page 3 Natomiast 24-bitowy skaner kolorowy próbkuje 8 bitów na piksel dla każdego z trzech kanałów palety RGB, co daje w sumie 256x256x256 = 16.777.216 (2^24) barw. W miarę wzrostu rozdzielczości bitowej wzrasta, przynajmniej teoretycznie, ilość szczegółów przechwytywanych przez urządzenie skanujące 70 Skaner 3D • Skaner 3D przenosi obraz obiektu przestrzennego na ekran komputera w postaci trójwymiarowej siatki. 71 Skanery 3D • • Skanowanie odbywa się poprzez odczytanie współrzędnych punktów skanowanego obiektu za pomocą lasera małej mocy co zapewnia dokładność i szybkość działania (najbardziej zaawansowane rejestrują ludzką sylwetkę w 17 sekund z dokładnością do 0,125mm!!!) Rozpoznanie i przekazanie komputerowi współrzędnych odbywa się za pomocą czarno-białych kamer z filtrem przepuszczającym tylko wiązkę lasera. 72 Skanery 3D • Na tego typu urządzenia stać głównie wielki wytwórnie filmowe, koncerny motoryzacyjne i militarne czy wielkie agencje reklamowe. • Za najprostszy taki skaner zapłacić trzeba „tylko” 40 tys$ za najdroższy aż 500 tys$. • Do obsługi takiego urządzenia potrzeba bardzo zaawansowanego oprogramowania. fff 73 Urządzenia wielofunkcyjne 74 Urządzenia wielofunkcyjne 75 Ćwiczenie • Wyszukaj i zapisz do zeszytu parametry skanera hp 5590. 76