В процессе ввода изображения в компьютер в первую очередь необходимо преобразовать его в последовательность электрических сигналов. Для этого используются так называемые фотоэлектронные элементы, которые проводят ток по-разному — в зависимости от яркости света, попадающего на их поверхность. В качестве примера можно привести известный всем фотодиод. Проводимость этого прибора пропорциональна его освещенности. Поэтому, пропуская через фотодиод электрический ток и измеряя напряжение на его выводах, можно определять значение попадающего на него светового потока.

При это помните, что в качестве светочувствительных элементов для сканирующих устройств обычные фотодиоды не используются. Вместо них применяются другие устройства, чаще всего — так называемые приборы с зарядовой связью (ПЗС). Они чувствительнее к незначительным перепадам яркости света и намного компактнее.

С помощью одиночного светочувствительного элемента можно измерить яркость только одной точки изображения, а чтобы считать всю поверхность, необходимо организовать целый массив фото датчиков. Так, в цифровых видеокамерах используется двумерная (прямоугольная) матрица ПЗС, на которую с помощью оптической системы объектива проецируется кадр.

В сканерах эта проблема решена по-другому. Светочувствительные ячейки располагаются в ряд, а полученная таким образом линейчатая сканирующая головка движется относительно оригинала (или оригинал относительно нее — это зависит от конструкции сканера), считывая все изображение строчка за строчкой. Подобным образом работает обычный фотоаппарат, где пленка засвечивается через узкую щель между шторками, которая перемещается от одного края кадра к другому.

В процессе ввода цветных изображений точность передачи оттенков в значительной степени зависит от освещения. Во избежание искажений цвета в каждом сканере предусмотрен встроенный источник света — высококачественная галогенная лампа. А «связующим звеном» между источником света, изображением на бумаге и матрицей ПЗС (размер которой намного меньше ширины листа) служит оптическая система, состоящая из линз и зеркал. С ее помощью поток света направляется на оригинал, а отраженные лучи фокусируются на светочувствительных элементах.

Эти устройства являются самыми простыми и дешевыми в своем классе. В их конструкции отсутствуют сложные прецизионные механизмы: пользователь сам двигает сканер по поверхности оригинала. Практически все ручные сканеры — небольшого размера, и поэтому позволяют считывать изображения шириной до 10 см. С другой стороны, отсутствуют ограничения на высоту оригинала, а поставляемое вместе с устройством программное обеспечение дает возможность вводить картинки, ширина которых больше, чем область захвата сканирующей головки. Для этого придется сделать несколько проходов, а затем «склеить» полученные таким образом части изображения в одно целое.

Ручные сканеры обладают серьезным недостатком. Пользователь не может двигать устройство строго равномерно и прямолинейно, что необходимо для качественного процесса сканирования. Поэтому с тем, чтобы получить приемлемый результат, нужны твердая рука и постоянные тренировки. Но даже в этом случае при вводе изображений с помощью ручного сканера неизбежно возникают искажения.

Раньше, когда настольные сканеры стоили тысячу и больше долларов, их «ручные собратья» были очень популярными. Кроме этого помните, что в последнее время цены на настольные модели упали, и вследствие этого спрос на ручные сканеры уменьшился. Сегодня их покупают, в основном, пользователи, сильно ограниченные в средствах. Кроме этого помните, что у этих устройств имеется одно преимущество: они компактны и могут с успехом применяться для ввода информации в портативные компьютеры. С ними можно работать в библиотеке, архиве или в любом другом месте.

По принципу действия эти устройства напоминают факс-аппараты. Считываемая страница с помощью специального механизма протягивается мимо головки. Протяжный сканер может оснащаться лотком для автоматической подачи листов, что существенно увеличивает скорость ввода многостраничных документов. Качество процесса сканирования у этих устройств, как правило, невысокое, главным образом из-за того, что при протягивании листа бумаги очень трудно добиться его равномерного движения без перекосов.

Протяжные сканеры занимают немного места на рабочем столе и стоят довольно дешево. Кроме того, они очень часто комбинируются с другими периферийными устройствами. В качестве примера можно упомянуть дополнительный модуль для ввода изображений, которым оснащался «древний» принтер Hewlett-Packard LaserJet 1100. Сконструирована даже клавиатура, в которую встроен малоформатный сканер. И наконец, протяжные сканеры очень часто входят в состав комбинированных периферийных устройств, выполняющих также функции принтера, копира, факс-аппарата и (в некоторых случаях) модема.

Серьезным недостатком протяжных сканеров является то, что с их помощью можно сканировать только отдельные листы. Чтобы ввести таким образом страницу из журнала, его придется расшить или разорвать. А вот считать изображение с негнущегося носителя (например, картона) протяжным сканером нельзя вообще.

Устройства ввода этого типа чем-то напоминают «ксероксы»: считываемый документ располагается на поверхности стеклянной пластины, под которой перемещается сканирующая головка. Такие сканеры являются универсальными, поскольку с их помощью можно вводить как отдельные листы, так и книги, журналы и даже изображения небольших трехмерных объектов. Они также могут комплектоваться дополнительным устройством для автоматической подачи бумаги, которое устанавливается вместо крышки. В этом случае вы имеете возможность быстро сканировать большое количество страниц, правда, только отдельных.

Планшетные сканеры рассчитаны на ввод изображений с непрозрачных оригиналов. Для этого сканируемый документ подсвечивается снизу лампой, а сверху накрывается крышкой, дополнительно отражающей и рассеивающей свет. Кроме этого помните, что считать таким образом изображения со слайдов, рентгеновских снимков и других прозрачных оригиналов не удастся, поскольку эти материалы необходимо рассматривать, а значит, и сканировать в проходящем свете. Для работы с такими оригиналами планшетный сканер оснащают специальной приставкой, которая устанавливается вместо крышки и содержит дополнительный источник света.

Почему большинство пользователей выбирают именно планшетные сканеры

Список устройств, которыми можно оснастить домашний компьютер, постоянно пополняется.

Спускаясь с заоблачных ценовых высот, в наших семейных «вычислительных центрах» прописываются ЗБ-акселераторы, звуковые карты, высококачественные цветные принтеры. В последнее время перечень таких «необходимых вещей» пополнили сканеры. Казалось бы, еще совсем недавно их можно было увидеть только в издательствах и полиграфических фирмах, поскольку цены на эти устройства были недоступными для большинства владельцев домашних компьютеров. Кроме этого помните, что сегодня самую дешевую модель цветного планшетного сканера можно приобрести примерно за 60$, а заплатив от 120$, вы станете обладателем довольно качественного и производительного устройства.

Для качественного считывания изображений со слайдов существуют специальные сканеры. Поскольку они работают с оригиналами небольшого размера, а полученные изображения в дальнейшем приходится многократно увеличивать, у этих устройств очень качественные оптика и электроника, а в роли светочувствительного элемента применяется двумерная матрица ПЗС (как в цифровых видеокамерах). Эти устройства, как правило, намного дороже обычных планшетных или протяжных сканеров. Слайд-сканеры по внешнему виду обычно напоминают планшетные, но меньше по размерам. В некоторых моделях предусмотрен специальный выдвижной лоток со стеклянной подложкой, на которую помещают слайды.

Автоматизация проектирования пережила начальную стадию. Эйфория от замены кульмана на его компьютерный эквивалент на базе систем AutoCAD или КОМПАС прошла, конструкторы (архитекторы, топографы), прошедшие этот этап, осознали одно из двух: первое — это ничего не дает и карандашом я нарисую быстрее; второе — это здорово, но явно не достаточно!

С теми, кто осознал первую идею, все понятно — они здорово рисуют карандашом и не надо им мешать, они до конца жизни будут это делать (правда, не очень понятно, что делать с заказчиками, которые теперь не воспринимают чертежи на бумаге, а требуют их компьютерного эквивалента?).

Те же, кто осознал вторую идею, начали искать системы. которые смогут помочь им в решении двух задач — моделирование и проектирование разрабатываемых объектов (конструкций) и выпуск рабочей конструкторской документации.

Первая из этих задач крайне интересна, но ее обсуждение мы отложим. Для решения второй задачи на сегодняшнем рынке предлагается целая гамма прикладных систем в области машиностроения, архитектуры, геоинформационных систем, а также в других областях промышленности.

При работе со всеми этими системами приходит осознание того, что разрабатываемые конструкторские (и другие) документы необходимо упорядочивать и каким-то образом хранить. С другой стороны, пользователи с тоской поглядывают на горы бумаги под названием «АРХИВ Конструкторской Документации» и начинают размышлять на тему, каким бы образом ввести все это в компьютер ииспользовать.

Векторизация есть процесс, требующий обязательного участия человека, поскольку только человек, глядя на черные и белые точки на экране (а результат сканирования — это черные и белые точки), может окончательно решить, что является дорогой, что рекой, что взлетно-посадочной полосой, а что отдельно стоящим домом. Любой самый умный векторизатор является только инструментом, который позволяет быстро генерировать по группам черных точек линии, окружности, тексты, а не рисовать все это заново, как это делается с использованием дигитайзеров. При векторизации оператор должен разбираться в предметной области и понимать, что собственно он векторизует — машиностроительный чертеж, карту или электрическую схему, иначе количество ошибок может оказаться слишком большим.

Кроме процесса векторизации, надо выделить процесс подготовки отсканированного материала к дальнейшей работе. Сюда входит процесс чистки грязи (мелких пятнышек, почти неизбежно появляющихся в процессе сканирования), повороты на малые углы (требующиеся в результате перекоса бумаги), линейная и нелинейная калибровки растрового изображения (требующиеся при деформациях бумаги), различные алгоритмы фильтрации — утоныпение и утолщение линий, разделение близко стоящих линий.

Заметим, что в результате этого процесса получается довольно качественное растровое изображение, которое вполне может быть помещено в электронный архив. Легенда о больших объемах растровых изображений не выдерживает критики. Современные форматы хранения монохромных растровых документов (вчастности, TIFF Groupe IV) настолько плотны, что вполне сравнимы по объемам с векторными форматами. Это не касается цветных форматов, которые достаточно объемны.

И еще одно замечание. Существуют гибридные методы работы с растровыми документами, когда пользователь одновременно работает и с растровым, и с векторным изображением, наложенными друг на друга, и может их одновременно видеть, масштабировать, редактировать, выводить на твердую копию. Когда вам на плане этажа формата АО надо перепланировать одну комнату (скажем, 5%), подумайте, надо ли вам векторизовать весь план. Или же проще перерисовать 5% и вывести все вместе на плоттер.

Фактически все программные средства, обеспечивающие создание электронных архивов и все системы документооборота, имеют встроенные средства (или позволяют подключить внешние) для работы со сканированными документами в самых разнообразных форматах. О важности этого также говорит тот факт, что AutoCAD имеет встроенные средства для работы со сканированными изображениями и гибридной графикой.

• Обработка цветных и полутоновых сканированных изображений в промышленных секторах рынка занимает весьма малый процент в общем объеме запросов на обработку сканированных изображений (не более 5-8%). Это замечание, естественно, не касается автоматизации издательских и полиграфических работ, но этот сектор рынка не лежит в сфере интересов САПР и ГИС. Отметим некоторые особенности задач обработки цветных и полутоновых сканированных изображений: очень высокая стоимость промышленных цветных сканеров; высокие требования к объемам памяти — формат А4 с 256 градациями цвета и разрешением 300 точек на дюйм по самым скромным оценкам занимает 8,5 Мбайт, а для нормальной обработки требуется много больше;

• Ограниченный набор функций по их векторизации и невысокая их надежность.

Комплексы программ для обработки монохромных сканированных изображений занимают до 95% этого сектора рынка.

Одной из таких программ является CAD Overlay, появившаяся еще в 1990 году. Несмотря на очень слабые функциональные возможности, в те времена это была единственная доступная программа в этом секторе рынка.

Большим шагом в развитие этой программы стало появление CAD Overlay ESP, в которую были внесены возможность редактирования растрового изображения, вывод гибридного (то есть совместного растрового и векторного) изображения на твердые копии и функция «Разумный растр».

Известно, что цвет — это длина электромагнитной волны, регистрируемой нашим глазом. В дальнейшем придётся отталкиваться от такого объективного определения, хотя на самом деле воспринимаемый нами цвет есть понятие глубоко субъективное и зависящее от множества принципиально неучитываемых параметров — от меню за последние пару дней до просто настроения. Но измерением цвета по длине волны занимаются разве что физики, а для практических нужд используется тот факт, что глаз выделяет из света три компоненты, которые условно соотносят к красному, синему и зелёному. Смешивая лучи этих цветов в разных пропорциях можно получить любой видимый глазом цвет. Это и есть основа цветовой системы RGB, в которой и работают практически все мониторы, что прекрасно видно, если рассмотреть точки экрана под лупой.

Однако уже на этом шаге не всё так просто. Для понятий «красный», «синий» и «зелёный» определены точные длины волн — но на самом деле колбочки сетчатки чувствуют совсем не их!

Ещё в 1931 году CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) были замерены реакции глаза на свет различной длины волны, и оказалось, что кривые отзыва очень далеки от логически удобоваримых.

Постоянный обмен информацией, короткое время производства, экономия финансов, польза для окружающей среды — вот только несколько причин, которые объясняют гигантский рост интереса к цифровым фотоаппаратам. Если вы когда-либо вообще занимались фотографией, то есть, получением изображения посредством фиксирования его на фотопленке, потом ожидали, когда они будут изготовлены, затем устанавливали их в свой сканер, а потом нетерпеливо покусывали губы в ожидании результата оцифровывания ваших фотографий, то вы, бесспорно способны по достоинству оценить устройство, которое моментально преобразует изображение в цифровую форму и «запоминает» его для последующего использования.

В цифровых фотоаппаратах не применяется пленка, то есть, не теряется время на обработку и не используются фотореактивы для вывода изображения на печать. Если вы фотографируете на природе и видите, что ваше изображение получается плохого качества, то просто нажимаете кнопку удаления. Большинство цифровых фотоаппаратов, используемых в студийной работе, имеют функцию предварительного просмотра кадра непосредственно на экране компьютера. Это дает возможность изменять освещение или перегруппировывать композиционные элементы до тех пор, пока вы не добьетесь желаемого результата.

А на самом деле, кому необходимы цифровые фотокамеры? Навряд ли можно предположить, что заурядному российскому туристу, отправляющемуся греть свои кости на пляжах Турции или Греции, нужно что-то подобное. Дабы запечатлеть себя, родимого, на фоне экзотического сарая, вполне хватит и 50-долларовой «мыльницы». Да и компьютеры есть далеко не в каждой семье… Так что прогнозировать массовое распространение цифровой фототехники в нашей стране едва ли можно.

А вот профессионалы, которые так или иначе сталкиваются с проблемой ввода фотографий в компьютер, всецело могут оценить новшества по достоинству, особенно камеры высокого (1024x768) разрешения. Если фотограф допускает промах, и снимки оказываются некачественными, то наступают проблемы. В подобной ситуации возможность мгновенного контроля качества изображения бесценна. Да и потребность приглашать квалифицированного фотографа (90% работы которого — это проявка пленок и печать фотоснимков) отпадает сама собой: с цифровой съемкой классно справляются дизайнеры, которым, вдобавок, открываются новые возможности творчества.

Что касается качества изображения, изготовленного при помощи таких камер, то оно всецело приемлемо для цветной полиграфии. Мы выводим на пленки оригинал-макет с разрешением 250 dpi. Цифровые фотокамеры 1024x768 позволяют с таким разрешением публиковать снимки размером 10,4x7,8 см.