Сканеры в цифровой фотографии

Сканирование производится построчно, за один цикл линейка светочувствительных элементов считывает изображение с узкого линейного участка поверхности оригинала. Для считывания изображения с соседнего участка транспортный механизм, приводимый в действие шаговым электродвигателем, смещает линейку на небольшое расстояние, и процесс сканирования повторяется.

Величина шага, с которым перемещается сканирующая линейка, обозначается тоже в пикселях на дюйм. Таким образом, полное значение разрешающей способности планшетного сканера обозначается двумя величинами - разрешением по горизонтали (шаг, с которым на линейке расположены светочувствительные элементы) и разрешением по вертикали (шаг, с которым механизм транспортировки перемещает сканирующую линейку вдоль поверхности оригинала). Координатными осями при этом служат боковые стороны предметного стекла сканера, горизонтальная ось совпадает с короткой стороной, вертикальная - с длинной стороной стекла. И светочувствительная линейка, захватывая участок от одной короткой стороны к другой, перемещается вдоль длинных сторон предметного стекла сканера.

Разрешение по горизонтали в обозначении характеристик сканера всегда указывается первым, разрешение по вертикали вторым. При этом разрешение по горизонтали всегда больше разрешения по вертикали. К примеру, разрешение 1200х600 пикселей означает, что в сканирующей линейке на один дюйм ее длины приходится 1200 элементов, расположенных в ряд. А шаг, с которым линейка перемещается вдоль оригинала, составляет 1/600 дюйма.

Если указывается обратное значение, например, 600х1200, то это явная ошибка, поскольку такового быть не может. (Зачем добиваться сверхмелкого шага перемещения линейки, если сама линейка не способна сканировать оригинал с таким разрешением?) А если в характеристиках сканера указывается равное разрешение по горизонтали и вертикали, скажем, 1200х1200, то к таким данным следует относиться с большой осторожностью, поскольку это заявление, скорее всего, носит рекламный характер (производитель хочет привлечь внимание потенциального покупателя и выдает желаемое за действительное).

Планшетный сканер оцифровывает только двухмерные изображения, расположенные в плоскости предметного стекла. Но его устройство удивительно напоминает устройство цифрового фотоаппарата, не так ли? Если перед линейкой светочувствительных элементов установить один большой объектив, который бы фокусировал изображение на плоскости, в которой перемещаются элементы, то сканер мог бы построчно сканировать и трехмерное изображение. И такие камеры есть. Они предназначены для высокоточной съемки трехмерных объектов -интерьеров, скульптур, других объемных предметов в стационарных условиях. Из-за построчного сканирования плоскости кадрового окна выдержка, с которой производится съемка, достигает десятков минут. Но качество изображения при этом высочайшее - максимально возможное для цифровой технологии вообще.

Рис. 7.6. Цифровой фотоаппарат - настоящий трехмерный сканер

Каким образом оцифровывается цветное изображение? Существуют два типа сканирования цветного изображения - трехпроходное и однопроходное. При трехпроходном сканировании линейка светочувствительных элементов последовательно фиксирует цветовые характеристики изображения для каждого из базовых цветов. То есть при каждом проходе меняется цвет подсветки (путем введения в световой поток фильтров ), и линейка оцифровывает изображение для каждого базового цвета (красного, зеленого, синего). При последующем сложении цветов получается полноцветная картинка.

Трехпроходное сканирование применялось в первых цифровых сканерах и сегодня используется только в высокоточных барабанных устройствах. Современные планшетные сканеры работают по однопроходной технологии. Для оцифровки цветных изображений светочувствительные элементы делают составными из трех субэлементов. Каждый субэлемент прикрыт светофильтром одного из базовых цветов. Совокупность трех субэлементов со светофильтрами всех базовых цветов составляет триаду (элементы триады расположены параллельными рядами). Благодаря этому, светочувствительные элементы сканирующей линейки способны не только сканировать изображение, но и передать в компьютер его цветовые характеристики.

Планшетные сканеры устроены иначе, нежели сканеры CCD. В них отсутствуют лампа подсветки, набор микрообъективов и система зеркал. Устройство сканирующей линейки максимально упрощено. На ней установлен ряд комбинированных элементов, каждый из которых освещает небольшой участок поверхности оригинала и фиксирует отраженный световой поток.

Процесс сканирования изображения устройствами этого типа выглядит следующим образом. Излучающая часть элемента освещает небольшой участок поверхности оригинала. Свет отражается и возвращается к комбинированному датчику, засвечивая светочувствительную его часть. В результате состояние фотоэлемента датчика меняется, пропуская ток или препятствуя его прохождению. На основе изменяющейся проводимости элементов электронная схема контроллера формирует электрический сигнал, который преобразуется аналого-цифровым преобразователем ( АЦП ) в цифровой код. Далее программа-драйвер восстанавливает оцифрованное сканером изображение на экране монитора компьютера.

Датчики линейки сканера CIS располагаются в непосредственной близости от поверхности сканируемого оригинала. По сути, их отделяет только предметное стекло. Поэтому датчики и называются контактными. Конструкция получается простой и надежной. Для сканеров CIS не существует проблемы юстировки оптической системы, когда приходится настраивать положение отклоняющих световые лучи зеркал и объективы элементов. Сканеры CIS не боятся транспортировки и не требуют при этом жесткой фиксации сканирующей линейки, которая от сотрясения может утратить точность оцифровки или, вообще, выйти из строя. Наконец, сканеры CIS обходятся без лампы подсветки, следовательно потребляют минимум электроэнергии. Необходимый для функционирования излучающих светодиодов ток составляет ничтожно малую величину, а основным потребителем является шаговый двигатель, перемещающий сканирующую линейку вдоль поверхности оригинала.