Лабораторна робота №8

Тема: Застосування сканера для вводу символьної інформації

1 МЕТА РОБОТИ:

1.1 Дослідити можливості та принцип дії сканера.

1.2 Порівняти якість розпізнавання при різних режимах сканування.

2 ОБЛАДНАННЯ:

2.1 Персональний комп’ютер.

2.2 Сканер.

3 ВКАЗІВКИ НА ТЕОРЕТИЧНИЙ МАТЕРІАЛ:

3.1 Аппаратные средства IBM PC.Энциклопедия - СПб: «ПИТЕР».2000, - 816 стр.

3.2 Журнал "Мир ПК". №3 март 1999.

3.3 Журнал "Мир ПК". №5 май 1999.

3.4 www.ixbt.com/. Компьютеры и периферия.

4 ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ:

Сканер – це пристрій введення текстової або графічної інформації в комп'ютер шляхом перетворення її в цифровий вид для наступного використання, обробки, зберігання або виведення.

Настільні сканери з'явилися в 80-х роках і відразу стали об'єктом підвищеної уваги, але складність використання, відсутності універсального програмного забезпечення, а сама головне, висока ціна не дозволяли вийти сканерам за межі спеціалізованого використання. Виділився цілий напрямок настільних сканерів призначених в основному для офісного й домашнього використання. За останні кілька років, завдяки неймовірному зниженню цін популярність сканерів значним образом виросла.

Настільний сканер незамінний при роботі з комп'ютером, якщо у Вас є потреба робити вставки графічних зображень або текстів з паперових носіїв у документи, створювані за допомогою комп'ютера. Сучасні настільні сканери достатні прості у використанні, мають інтуїтивний-зрозумілий інтерфейс, але існує ряд характеристик й особливостей, на які варто звертати увагу при виборі сканера. Також необхідно дотримувати деякі запобіжні заходи при підключенні, подальшому використанні сканерів.

Ручні сканери не використають механізму протягання. Користувач повинен вручну – по можливості рівномірно й не занадто швидко або повільно - простягнути над оригіналом голівку, що зчитує. Через, що випливає із цього недостатньої точності сканування (через тремтіння руки, що веде сканер), ручні сканери лише умовно придатні для "схоплювання" зображень. Крім того, їхній дозвіл занадто мало. Планшетні сканери більше прості в обслуговуванні. Як й у копіювальному апарату, користувач кладе оригінал, що може бути й упакуванням й об'ємною книгою, на горизонтальну скляну пластину. Після початку процесу сканування каретка з електронікою, що зчитує, пересувається по рядкам уздовж підлягаючому зчитуванню області.

Більшість сканерів для зчитування інформації використають розташовані в смужку CCD-сенсори (Charge Coupled Devіce) – напівпровідникові пристрої із зарядовим зв'язком, які складаються із кремнієвих напівпровідникових елементів. Багато тисяч їх складений впритул друг до друга у вигляді смужки, і від їхньої кількості залежить горизонтальний дозвіл. Вертикальний дозвіл залежить від величини кроку переміщення оригіналу уздовж CCD-сенсорів або каретки з CCD-сенсорами уздовж оригіналу.

Оптичний дозвіл визначається числом використовуваних CCD. Сканер з оптичним дозволом 600 dpі розпізнає більше деталей (дає більше чисті лінії), чим з 400 dpі. Оптичний дозвіл сканера може бути збільшено лише за допомогою програмної інтерполяції.

Щоб комп'ютер міг обробляти фотографії, креслення або тексти, сканер перетворює їх у цифрову форму. Це означає, що оригінал розкладається на окремі крапки (пиксели), які мають ту або іншу яскравість і колір.

Щоб виміряти їхні значення, застосовуються оптичні перетворювачі - CCD-сенсори. Абревіатура CCD означає "Charge Coupled Devіce" і може бути переведена як "елемент із переміщенням зарядів". Окремий осередок CCD-сенсора складається зі світлочутливого зарядженого конденсатора. Коли на цей осередок попадає світло, воно губить частину заряду. По ступені розрідженості може бути встановлено, наскільки сильним був вплив світла.

Осередок розпізнає 1024 різних значень яскравості. Уже є пристрої, які можуть визначати 2048 значень. Чим вище дозвіл сканера, тим більше CCD-осередків має оптичний перетворювач і тим менші розміри має кожна з них. Так, наприклад, CCD-осередок у сканері з оптичним дозволом 600 крапок на дюйм має ширину всього 0,042 мм. Принцип дії CCD-сенсорів має й недоліки.

Щоб виділити три основних кольори, у сканерах застосовуються три різних методи.

Найдешевшим з них є так званий метод потрійного проходу. У цьому випадку оптичний перетворювач тричі проходить над оригіналом. При кожному проході перед CCD-сенсором включається кольоровий фільтр: наприклад спочатку червоний, потім зелений й, нарешті, синій. Тоді CCD-сенсор сприймає значення яскравості спочатку для червоних, потім для зелених і на закінчення для синіх складові зображення (Рис. 4.1).

Рисунок 4.1 – Трьохпрохідний метод з фільтрами різного кольору.

Другий метод полягає в тім, щоб замість одного убудованого джерела світла використати три різних. Ці джерела світла є не білими, як звичайно, а мають червоний, зелений і синій кольори. Тоді досить одного єдиного проходу для сканування (звідси й назва Sіngle-Pass), тому що для кожного ряду датчиків є своє джерело світла (Рис 2).

Рисунок 4.2 – Трьохпрохідний метод з лампами різного кольору

Помилки сканування, особливо при високих дозволах, у цьому методі можуть виходити через те, що лампи встановлені не точно. Тому через різний кут відбиття з'являються кольорові крайки.

Третій метод є самим точним, але найдорожчим . У ньому призма розкладає відбитий від оригіналу промінь світла на три основні складові. Три промені попадають зрештою на три CCD-сенсори. Замість призми застосовують також систему напівпрозорих дзеркал і встановлених перед CCD-сенсорами три кольорових фільтри. При цьому методі не тільки три оптичних перетворювачі повинні бути точно встановлені, але й чутливість всіх елементів повинна бути однакової. Перевагою є те, що процес сканування відбувається дуже швидко й залежить тільки від часу реакції CCD-сенсорів (Рис. 3)

Рисунок 4.3 – Однопрохідне сканування

TWAІN – стандарт для сканерів

Довгий час можна було керувати сканером тільки за допомогою специфічних для кожного сканера команд, це приводило до того, що сканер підтримувався не будь-яким ПЗ.

Виготовлювачі програм і сканерів погодилися на стандартний програмний інтерфейс, щоб можна було за допомогою тих самих команд керувати будь-яким сканером. Перетворення цих команд у специфічні для кожного сканера команди бере на себе так званий Twaіn-драйвер.

TWAІN означає "Technology wіthout an іmported name" (технологія без вбудованого імені). Twaіn драйвер сканера – це програмний додаток із графічним інтерфейсом, що несе на собі функції панелі керування сканером і здійснює передачу даних від сканера в програмний додаток, з якого ви викликаєте сканер. За допомогою Twaіn драйвера виробляється установка параметрів й області сканування, попереднє сканування й перегляд, забезпечується можливість робити корекцію кольору одержуваного зображення.

Є дві версії 32-бітового TWAіN-драйвера, а саме версії 1.5 й 1.6. Вони не цілком сумісні між собою. Наприклад, програмне забезпечення для обробки графіки, розроблене для версії 1.5, відмовляється працювати з версією 1.6 і навпаки.

Цифрові дані від сканера передаються в комп'ютер за допомогою апаратного інтерфейсу. Найпоширеніший спосіб передачі даних для планшетних сканерів – це SCSІ інтерфейс, що є платформо-неззалежним і дозволяє використати сканер, як на Macіntosh, так і на PC. Більшість виробників комплектує сканер урізаним адаптером SCSІ, що дозволяє підключити тільки сканер.

Останнім часом все більшою популярністю користуються моделі, що підключають до паралельного порту комп'ютера, що не вимагають знімати кришку системного блоку комп'ютера для установки плати. Як правило, всі сканери з таким інтерфейсом, мають прозорий порт для підключення принтера. Зараз є планшетні сканери, які мають власну інтерфейсну плату, що крім функції передачі даних, здійснює електричне живлення сканера від системного блоку комп'ютера.

У сканері електричний сигнал з CCD матриці перетвориться в цифровий за допомогою аналого-цифрового перетворювача. Розрядність АЦП й якість виконання СCD визначає глибину кольору сканера. Всі настільні сканери зараз дозволяють одержати 24-бітний колір. Графічні адаптери й монітори підтримують 24-бітний колір, але вже не підтримують 30 або 36 бітний колір.

Роздільна здатність.

Роздільна здатність – одна з основних характеристик сканера. Виміряється в крапках на дюйм DPІ. Для настільних сканерів: 300х300, 400х400, 300х600, 400х800, 600х600, 600х1200 dpі.

Відносно механізму сканера, оптичний дозвіл сканера визначається ПЗС матрицею по горизонтальній осі. Кількість кроків на дюйм, що дозволяє робити двигун сканера при переміщенні каретки, визначає дозвіл по вертикальній осі. У зв'язку із цим багато виробників указують різні значення по горизонталі й вертикалі, як правило, у такий спосіб завищуючи реальний дозвіл, тому що в сканера з дозволом 300х600 (300 по лінійці ПЗС й 600 по кроковому двигуні) при заданому дозволі 600 програмний додаток (іноді це робиться на апаратному рівні) буде штучним образом збільшувати дозвіл по лінійки математично розраховуючи відсутні крапки. Представте якби він реально сканував з різними значеннями по вертикалі й горизонталі, те одержуючи з одного дюйма по одній осі у два рази більше крапок чим по іншійій, підсумкове зображення було б розтягнуте у два рази по вертикальній осі. Тому при виборі сканера в увагу потрібно приймати менше значення, що показує реальний оптичний дозвіл сканера.