Сканер (применительно к теме персональных компьютеров) (от англ. Scanner) – устройство, позволяющее преобразовать изображение в цифровой вид, доступный для обработки компьютером. Обычно цифровые данные представлены в растровом виде, существуют программы, позволяющие преобразовать изображение в векторный формат или распознать текст, то есть преобразовать символьное изображение в последовательность кодов, используемых в текстовых редакторах (такая система называется оптическим распознаванием символов (от англ. optical character recognition, OCR).

Использование сканера довольно удобно при работе с компьютером. Можно отсканировать фотографию и с помощью полученного изображения создать вид рабочего стола. Изображение можно передать друзьям по факсу или через систему Интернет. Также можно создать фотоальбом в электронном виде, распечатать изображение на струйном принтере в требуемом формате и т.д. А если требуется набрать текст законов или газетных статей, то сканер просто незаменим.

Разрешение сканирования может быть двух видов: программное и аппаратное, при этом аппаратное зависит от возможностей самого устройства и не может быть улучшено. Программное разрешение позволяет при помощи специальных алгоритмов интерполировать новые точки, в результате чего повышается разрешение, и зависит от программы, которую легко поменять.

Сканер представляет собой устройство для ввода изображения с листов бумаги, картона, пленки и других материалов и бывает нескольких видов. Первое различие состоит в форме сканирования, которое бывает черно-белое или цветное. К преимуществам черно-белого сканирования относится быстрота сканирования, меньшее количество необходимой памяти для хранения информации и дешевизна сканера.

Следующее отличие состоит в методе сканирования изображения. Имеются планшетные, барабанные (обеспечивают очень высокое качество цифрования отображения, применяется в типографии), листовые и ручные сканеры.

Наиболее интересны планшетные сканеры. Принцип их действия напоминает принцип действия копировальных аппаратов. Лист располагается на стекле, где можно поместить и открытую книгу, затем все закрывается крышкой и происходит процесс сканирования. Планшетные сканеры наиболее удобны, хотя и более дороги.

Следующий тип – листовые или листопротяжные сканеры. Лист вставляется в устройство и внутри происходит сканирование. Многие такие модели имеют механизм автоматической подачи страниц документа. К недостаткам следует отнести то, что сканировать можно только отдельный лист, но нельзя использовать лист из книги, потому что для этого книгу нужно расшивать. Этот тип дороже, чем ручные, но дешевле планшетных.

Ручной держат в руке и проводят им по листу бумаги. К его недостаткам следует отнести то, что необходимо равномерно проводить сканером по бумаге. Кроме того, у него может быть узкая рабочая зона. Поэтому для листа формата А4 нужно проводить по левой и правой его части, а потом соединять изображение на экране компьютера с помощью специальных программ. При неравномерной скорости сканирования края могут не соответствовать друг другу. Этот тип наименее распространен.

Существуют слайд сканеры, которые позволяют сканировать небольшие прозрачные листы, в том числе фотослайды, фотопленку, кинопленку и т.д. Некоторые сканеры позволяют сканировать не только бумажный носитель, но и прозрачную пленку, но более худшего качества, чем слайд-сканеры.

Само сканирование можно разделить на два вида. При первом производится сканирование документа (рисунка) и в растровом виде изображение будет храниться на жестком диске. Вторым видом является также оптическое сканирование изображения, но затем выполняется оптическое распознавание текста (OCR), при котором текст, который имеется на документе, преобразуется из оптической формы в специальные коды, используемые текстовыми редакторами. Программы второго типа значительно более сложные, чем программы первого типа, так как они позволяют не только сканировать изображение, но и преобразовывать текст. На Западе довольно давно занимаются это проблемой, поэтому возможности преобразования английских символов выполнены более тщательно, чем кириллицы. При покупке программ с оптическим распознаванием текста необходимо убедиться, что программа способна преобразовывать кириллицу, а не только английские символы. В настоящее время используются программы для сканирования и преобразования текста под названием Fine Reader и Cunei Form, имеются бесплатные программы, например, Free OCR (см. сайт http://www.free-ocr.com/), распознается в том числе русскоязычный текст, ограничен 2 Мв, существуют программы для функционирования в среде браузера, например, бесплатная программа LiveOCR (см. сайт http://www.liveocr.com/). К сожалению, речь идет о напечатанном тексте или тексте от руки, написанном печатными символами. Прописной текст от руки преобразуется с большим трудом, и это зависит от почерка.

По своим конструктивным особенностям планшетные сканеры подразделяются на два типа – CCD и CIS.

Сканеры первого типа CCD (см. рис. ) имеют активную лампу, как правило, это люминесцентная лампа с холодным катодом. Она освещает сканируемый оригинал, а отраженный свет проходит через систему зеркал и после специального объектива попадает на матрицу CCD- матрицу. В этой матрице световой поток преобразуется в электрические импульсы, которые после усиления поступают в аналогово–цифровой преобразователь, где электрические импульсы становятся последовательностью цифр – нулей и единиц, понятной компьютеру. Дальнейшая обработка визуальной информации происходит в компьютере после поступления через соответствующий порт - USB, FireWire и SCSI.

Рис. Схема сканера типа CCD.

Второй тип сканера CIS менее дорог, но и имеет худшие характеристики, так как не содержит активного источника света, а освещение оригинала производится с помощью светодиодной линейки. Эта линейка закреплена на лентопротяжном механизме, который перемещается вдоль оригинала, а отраженный свет от светодиодов через самофокусирующие линзы попадает на светосенсоры, где преобразуется в электрические импульсы. Далее эти импульсы аналогично поступают на усилитель, а затем – в аналогово–цифровой преобразователь, а потом через имеющуюся шину – в компьютер.

Рис. Схема сканера типа CIS.

Оптическое разрешение сканеров CIS обычно не превышает 1200 точек на дюйм, а отсутствие фокусирующего объектива не позволяет сканировать графические объекты, имеющие некоторую толщину, например, разворот книги или журнала.. Кроме того, такие сканеры, как правило, не могут сканировать слайды и негативы фотопленок, так как для этого требуется мощный светопоток для просвечивания изображения.

Для выполнения сканирования фотопленок разработаны специальные слайд-адаптеры, которые могут быть активными – с собственным источником света и лентопротяжным механизмом и пассивными - с использованием лампы планшетного сканера.

К характеристикам сканеров следует отнести:

- формат листа, который можно отсканировать. Форматы могут быть: А3, А4, что соответствует формату листов. Существует вид слайдового сканера, который отличается тем, что считывается информация со слайдов с небольшой площади, но с большим разрешением;

- разрешение. Подобно разрешению у принтеров и может быть 300 dpi (точек на дюйм, тнд), 600 dpi, 1200 dpi, 2400 dpi и так далее, либо пикселов на дюйм - пнд. Разрешение бывает двух видов: оптическое и интерполяционное. Оптическое разрешение зависит от физических характеристик аппарата, а точнее, от его оптики. Интерполяционное разрешение зависит от математического обеспечения, поставляемого на носителях информации к этому аппарату. Конечно, оптическое разрешение является более важным параметром устройства, так как программное обеспечение можно достаточно легко поменять, тогда как “железо” заменить сложнее;

- разрешение по цвету или глубина цвета. Определяется количеством градаций оттенков, которое может воспринять устройство для каждой сканируемой точки. Чем выше разрядность, тем больше оттенков разных цветов можно получить. Если разрядность 24битная, то можно получить 2 ²⁴ = 16 777 216 оттенков. Для сканирования фотографий желательно иметь большую разрядность. В настоящее время выпускаются 30-, 36-, 48-разрядные сканеры. Отметим, что сканирование происходит поточечно с листа бумаги. Для черно-белого сканирования определяется количество градаций серого цвета (обычно достаточно 256 градаций);

- количество проходов. У старых цветных сканеров для сканирования требовалось несколько проходов, в которых за один проход считается определенный цвет. Один из основных - например, красный, зеленый и синий. Современные сканеры - однопроходные;

- скорость сканирования определяет скорость, с которой сканируется лист бумаги отдельно для черно-белых и отдельно для цветных рисунков при максимальном разрешении. Измеряется в листах в минуту или ppm;

- тип подключения. Сканеры могут быть подключены как обычные внешние устройства, к USB, LAN или параллельному порту (для старых компьютеров). Внутренние подключаются при помощи специальной карты, вставляемой в разъем шины на материнской плате. При этом разъем может быть разных видов (PCI, SCSI, PCI-E). Большинство сканеров – внешние c разъемом USB;

- возможность сканирования пленки (слайдов). Если сканер позволяет сканировать слайды, то к нему обычно придается рамка, в которую вставляется кадр для дальнейшего сканирования. Может указываться максимальный размер слайда (по горизонтали от 12 мм до 1372 мм, по вертикали от 25 до 768 мм);

- наличие дополнительных устройств. Например, в одном устройстве могут быть факс и сканер, тем более что в любом факсе имеется сканирующее устройство, правда, черно-белое. Если имеется и принтер, то такое устройство называется МФУ (МногоФункциональное Устройство);

- другие характеристики, например, поддержка операционных систем Linux и Mac OS, формата ISIS, размер, цвет аппарата, уровень шума в режиме ожидания (от 20 до 51 Дб), в рабочем режиме (от 15 до 77 Дб), срок гарантии, потребляемая мощность в состоянии ожидания (от 1 до 50 Вт), в рабочем состоянии (от 2 до 500 Вт), рабочая температура, влажность воздуха, вес.

Перед первым подключением сканера нужно выключить переключатель-блокиратор, который фиксирует механизм протяжки при транспортировке сканера. Он может находиться в разных местах сканера, о чем можно узнать из руководства к устройству. Если сканер использует шину SCSI, то адаптер входит в комплект сканера и вставляется он в разъем PCI. Перед работой со сканером, который подключается к параллельному порту, нужно в Bios установить для этого порта режим ЕРР. Если сканер подключается к шине ISA без поддержки Plug & Play, то также нужно войти в Bios и установить номер прерывания вручную (Resources Controlled By в manual и соответствующие IRQ, DMA на Legasy ISA).

В силу того, что имеется несколько стандартов для работы со сканером, компании разработали стандарт Twain, который в настоящее время применяется во всех сканерах и позволяет производить работы с основными программами, работающими с сканером, например, Photoshop, CorelDraw и другие.

Многие современные сканеры поставляются с программным обеспечением для распознавания текста. Символ, который вводится с листа сканером, является графическим и представляется как изображение. Для его преобразования в код текстового символа необходима специальная программа. Так как многие программы разрабатываются в основном на Западе, то первые программы имеют лучшее качество восприятия латинских символов, но не русских. Появляются программы, распознающие и русские символы (кириллицу). Все это в основном относится к машинописному тексту, рукописный же текст пока трудно поддается переводу из графического представления в символьный.

Сканеры, которые имеют систему OCR (Optical Character Recognition - система распознавания символов), позволяют получать не графическое представление, а символьное в виде кодов букв и слов.

Установка драйверов проводится при включенном сканере. После подключения электропитания происходит самотестирование, при этом начнет перемещаться протяжной механизм и появится небольшой шум. После установки драйверов нужно провести тестирование работы аппарата, для чего запускается специальная программа, или он тестируется установочной программой.

Существуют 3D сканеры, которые позволяют ввести трехмерные координаты объекта. Одной из важнейших характеристик данного устройства является максимальные размеры объекта, который можно сканировать.

При сканировании оттенков серого цвета пиксели могут иметь квадрат 2х2, 3х3, 4х4 и более точек. При увеличении уровня градаций разрешение уменьшается.