Розрахунково-графічна робота
з курсу «Периферійні пристрої ЕОМ»
на тему «ПІДКЛЮЧЕННЯ КОЛЬОРОВОГО
СКАНЕРА ДО КОМП’ЮТЕРА».

ЗМІСТ
  ВВЕДЕННИЕ. 3
1.ПРИНЦИП РОБОТИ СКАНЕРА.. 4
2. ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ СКАНЕРІВ.. 6
2.1. Розширення сканера. 6
2.2. Параметри сканера. 7
2.3. Порти для підключення сканера. 7
2.4. Інші характеристики. 8
3. РОБОТА ЗІ СКАНЕРОМ ТА ЗОБРАЖЕННЯМИ В WINDOWS XP. 9
3.1. Встановлення сканера. 9
3.2. Отримання зображення. 9
3.3. Перевірка сканера. 9
4. ПРАКТИКУМ ІЗ СКАНУВАННЯ.. 10
4.1. Рекомендовані параметри сканування. 10
4.2. Обробка від сканованого матеріалу. 10
4.3. Розширення діапазону кольорових градацій. 11
4.4. Зберігання від сканованих зображень. 11
4.5. Коефіцієнт яскравості та об’єм файлу. 12
4.6. Обмеження потоку даних. 12
4.7. Невідповідність формату зображення від сканованому оригіналу. 12
4.8. Раптове припинення сканування. 13
4.9. Відсутність зображення. 13
4.10. Усунення вертикальних смуг. 13
47.11. Дефекти на сканованій фотокартці 13
ВИСНОВОК.. 14
ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ.. 15

ВВЕДЕННИЕ

Сканери – це пристрої, що застосовуються для введення інформації паперових та плівкових копій в комп’ютер шляхом її перетворення в цифровий вигляд. Вони давно використовуються там, де необхідно ввести в комп’ютер фотографій або зображень для наступної їх обробки за допомогою графічних програм. Пізніше за допомогою сканерів та програм розпізнавання образів (OCR – Optical Character Recognition) стало можливим і введення текстів в ПК з їх наступним редагуванням в електронній формі.
Всі сканери діляться на два основні види:
ручні;
настільні.
Більш розповсюдженими є настільні сканери, які дозволяють вводити зображення розміром формату А4 та А3. Існує три різновиди настільних сканери: планшетні, рулонні та проекційні.
Основною відмінністю планшетних сканерів є те, що їх скануюча головка переміщується відносно паперу за допомогою шагового двигуна. Сканування здійснюється за допомогою спеціальної програми, що поставляється зі сканером.
Робота рулонних сканерів нагадує роботу факсів. Процес сканування в цьому випадку здійснюється протягуванням оригінала через такий пристрій.
В проекційних сканерах оригінальний документ кладеться на поверхню сканера зображенням вгору, а відносно нього переміщується скануючий пристрій.

1.ПРИНЦИП РОБОТИ СКАНЕРА

Щоб комп’ютер міг обробити фотографії, малюнки або тексти, сканер перетворює їх в цифровий вигляд. Це означає, що оригінал розкладається на дрібніші елементи зображення – пікселі, що мають яскравість та колір. Кольорове значення кожного пікселя описується одним байтом для кожної складової (червоної, зеленої та синьої). Для зображення, що містить градації сірого, піксель має значення від 0 до 255, що відповідає розрішенню в 8 біт.
На каретці, що рухається за допомогою шагового двигуна, встановлені дзеркала та лампи. При скануванні світло від лампи відбивається від документа і через систему дзеркал потрапляє на матрицю сенсорів, які перетворюють відображене світло в електричний сигнал. В якості сенсорів використовуються оптичні перетворювачі – CCD-сенсори (напівпровідникові пристрої із зарядовим зв’язком). Кожне вічко CCD-сенсора складається із світлочутливого зарядженого конденсатора. При попаданні на неї світлового променя вона розряджається. Саме за ступенем розрядженності можна визначити вплив світла. Вічко розпізнає 1024 або 2048 значень яскравості, та чим вище розрішення сканера, тим більше CCD-вічок і тим менше їх розміри.
Головним недоліком CCD-сенсорів є інерціонність заряду. З однієї сторони, під впливом світла вічко розряджається за деякий час, а з іншої – доки вона повністю зарядиться для наступного вимірювання, також проходить певний час. Ці два інтервали часу (розрядка і зарядка) і визначають швидкість роботи сканера.
Так як CCD-сенсори реагують тільки на розпізнання в яскравості, то для обробки кольорових оригіналів потрібні додаткові міри для обліку кольорів. Щоб виділити три основні кольори (червоний, синій і зелений), в сканерах використовуються різні методи:
потрійний прохід. Каретка з CCD-сенсорами тричі проходить над оригіналом, і при кожному проході включається кольоровий фільтр. Недоліком цього методу є те, що механіка сканера повинна весь час працювати дуже точно, щоб не виникало зміщення окремих кольорових шарів;
три різних джерела світла. За рахунок використання трьох джерел світла (червоного, синього і зеленого) для сканування достатньо одного проходу каретки з CCD-сенсорами. Помилки сканування можуть виникнути тільки через те, що неточно встановлені лампи;
три складові світлового променя. Це самий точний і самий дорогий метод, оскільки потрібна спеціальна оптична призма, що розкладає відображений від оригінала промінь на три основних складових, які потрапляють на три CCD-сенсори. Перевагою є висока швидкість сканування.

2. ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ СКАНЕРІВ

2.1. Розширення сканера

Оптичне розширення
Основна технічна характеристика сканера – розширення. При цьому розрізняють два типи розширення сканера.
Оптичне розширення визначається числом CCD-сенсорів. Розрішення сканера 300Ч600 крапок на дюйм означає, що він може опитувати 300 крапок на дюйм за вертикаллю і 600 крапок за горизонталлю. Вочевидь, що сканер з розширенням 600 крапок на дюйм розпізнає більше деталей, ніж сканер з розширенням 400 крапок. Якщо в описі сканера для розширення вказане тільки одне число, це означає, що воно однакове в обох напрямках.
Інтерполіроване розширення
В рекламних проспектах виробників сканерів іноді зустрічаються значення розширення в 4800 або навіть 9600 крапок на дюйм, що збиває з пантелику багатьох користувачів. Це так зване інтерполіроване розширення. Додаткові крапки зображення розраховуються програмно за їх оточенням в драйвері сканера за допомогою спеціальних алгоритмів. До числа таких алгоритмів відносяться алгоритми лінійної інтерполяції, що дозволяє розраховувати проміжні значення за двома сусідніми, та бікубічні інтерполяції, яка використовує для розрахунку кілька крапок.
Механічне розширення
Це відношення кількості зчитувань інформації CCD-матрицею до довжини шляху, пройденого нею за цей час. Іноді його теж називають оптичним, але як правило, виробником вказується механічне розширення, що в 2 рази перевищує оптичне.

2.2. Параметри сканера

Швидкість сканування представляє собою ще один важливий технічний параметр сканера, її різні значення обумовлені технічними причинами. Вона визначає час перекладу зображення оригіналу в електронний вид.
Щільність зображення характеризує здатність сканера розрізняти градації яскравості. Звісно, 12-розрядний сканер розрізняє більше кольорів або градацій сірого, ніж 8-розрядний.
Глибина кольору.
В сканері електричний сигнал з CCD-матриці перетворюється в цифровий за допомогою аналогово-цифрового перетворювача (АЦП). Розрядність АЦП і якість виконання CCD визначає глибину кольору сканера.
Глибині кольору в 1 біт відповідає чорно-білий режим роботи сканера, кожна крапка може бути тільки чорною або білою. В сірому режимі глибина кольору складає 8 біт (256 градацій сірого) – саме така кількість відтінків можливо для кожної крапки.
Всі сучасні сканери дозволяють отримати 30 – 36-бітний колір. Сканер з глибиною кольору 30 біт забезпечує для сканованого примірника глибину кольору в 10 біт на кожний кольоровий канал (RGB). При глибині кольору 10 біт сканер розпізнає 1024 (210) кольорових відтінки в червоному, зеленому та синьому каналах. В чорно-білому режимі це відповідає 1024 відтінкам сірого кольору.

2.3. Порти для підключення сканера

Для підключення деяких сканерів до ПК, як правило, використовують роз'їм для принтера (паралельний порт) або порт USB, який є на сучасних материнських платах. Могутні сканери працюють з SCSI-інтерфейсом.
Найкращим рішенням є використання SCSI-інтерфейсу, так як він забезпечує високу швидкість сканування. Прості SCSI-контролери входять в постачання сканера, і їх тільки треба встановити в роз’їм якщо в комп’ютері вже є SCSI-контролер, то можна підключити сканер і до нього. Як відомо, для роботи із SCSI-пристроями треба пам’ятати про термінування (резистори навантаження) та перевірки адрес.
Останнім часом з’явилися сканери, що підключаються через USB-порти.

2.4. Інші характеристики

Коли обираєте сканер слід враховувати:
- можливість сканування з прозорих і непрозорих оригіналів;
- можливість пакетного сканування і розпізнавання;
- ємкість буфера пам’яті сканера;
- Twain-драйвер.
Twain (Technology without an imported name) – це стандарт, розроблений виробниками сканерів і програмного забезпечення для їх сумісності. Він реалізований в таких популярних графічних пакетах, як Adobe PageMaker, Corel Draw, Photo Styler, в програмах оптичного розпізнавання символів (FineReader, OmniPage), в факс-додаваннях (Win FaxPro). Перетворення команд сканування в команді сканера бере на себе так званий Twain-драйвер.
В такі графічні програми, як Corel PhotoPaint або Adobe Photoshop, вбудовано з’єднання з Twain-інтерфейсом, а значить, і виклик драйвера і передача данніх.

3. РОБОТА ЗІ СКАНЕРОМ ТА ЗОБРАЖЕННЯМИ В WINDOWS XP

3.1. Встановлення сканера

Треба підключити сканер до комп’ютера. Якщо він підтримує технологію Plug&Play, то встановлення та настройка будуть виконані автоматично.
Щоб додати сканер в ручну, треба обрати команду Пуск › Панель управління › Принтери та інше обладнання › Сканери і камери. В групі Задачі для зображень клацнути на посилання Додати пристрій обробки зображень і слідувати інструкціям майстра, що з’явився на екрані.

3.2. Отримання зображення

Щоб отримати скановане зображення, клацнути правою кнопкою миші по значку сканера у вікні Сканери та камери і в контекстному меню обрати команду Отримати знімки. Буде запущений майстер роботи зі сканером. Після виконання знімку або сканування в групі Задачі для зображень вибрати команду Зробити новий знімок. Знімок буде відображений в режимі попереднього перегляду.

3.3. Перевірка сканера

Щоб перевірити працездатність сканера, треба клацнути правою кнопкою миші на значок сканери і в контекстному меню обрати команду Властивості. У вікні, що відкрилося, на вкладці Загальні натисніть кнопку Тест.

4. ПРАКТИКУМ ІЗ СКАНУВАННЯ

4.1. Рекомендовані параметри сканування

В залежності від того, в яких цілях використовується відскановані матеріали, змінюються параметри сканування, а отже, і вимоги до вибору сканера.
Таблиця 4.1
Рекомендовані параметри сканування

Тип сканування	Розрішення сканування, крапок на дюйм	Глибина кольору, біт	Час сканування кольорових / чорно-білих зображень, сек	Формат файла
Сканування для інтернету	К Ч розрішеня монітора, де К = 0.5 – 1	24	‹ 30 / 15	JPEG, GIF
Сканування для видавницьких цілей	К Ч розрішення принтера / 8, де К = 1 – 2	24	‹ 30 / 15	JPEG, GIF, TIFF
Сканування тексту	200	1	‹ 20	Формат текстового редактору
Сканування для фотодруку	К Ч розрішення принтера / 8, де К = 1 – 2	24	‹ 30 / 15	JPEG, GIF

4.2. Обробка від сканованого матеріалу

Для обробки від сканованого тексту цілком достатньо застосувати програму розпізнавання образів, наприклад FineReader або OmniPage.
Після сканування графічних матеріалів їм не достатньо чіткості. Це буває перш за все коли програми сканування працюють згідно із стандартними характеристиками. Відповідні за зовнішній вигляд сканованого зображення два параметри: розподіл значень тону та чіткість зображення.
Під розподілом значень тонів розуміють розподіл значень кольорів. Зміна яскравості і контрастності тягне за собою зміни значень тонів. Важливим параметром пов’язаним із розподілом значень тонів, є крива градацій. Її зміни викликає виділення середніх значень тонів та «оживляє» тьмяні зображення.
Для покращення чіткості зображень після сканування використовують операції фільтрації. Часто буває, що чіткість від сканованого зображення покращити не вдається тому що через подвійне розстрірування виникає муар. Багато програм для сканування мають спеціальні можливості в командах меню для усунення такого дефекту.

4.3. Розширення діапазону кольорових градацій

Зображення прямо зі сканера виглядає нечітко, тому що файл зображення не використовує всього спектру полутонів. Більшість програм обробки зображень представляють гістограму для аналізу діапазону кольорових градацій. Якщо ніяких відхилень від нуля в лівій частині не спостерігається, це означає, що особливо темні крапки зображення взагалі відсутні. Якщо є «провал» справа, то відсутні дуже яскраві крапки зображення.

4.4. Зберігання від сканованих зображень

Якщо робота над зображенням завершена і треба на довго зберегти його, можнa використати, наприклад, формат TIFF з опцією LZW-стиснення. Але значно ефективніше формат JPE, який зменшує розмір файлу в 10 – 50 разів. Хоча при цьому губиться інформація про дрібні деталі, при коефіцієнті стиснення, що не перевищує 1: 20, це не дуже помітно. Для проекту в інтернеті можна стиснути файл ще більше, наприклад з коефіцієнтом стиснення 1: 50.

4.5. Коефіцієнт яскравості та об’єм файлу

В більшості програм для сканування можна задати коефіцієнт якості. Зазвичай для кольорових зображень його значення дорівнює 2. проблема полягає в тому, що при збільшені коефіцієнта якості об’єм файлу зростає не за лінійним, а за квадратичним законом.

4.6. Обмеження потоку даних

Перед безпосереднім скануванням необхідно виконати попереднє сканування. В цьому разі на всьому зображенні можна обрати потрібну ділянку. Це дозволить заощадити час на наступному знищенні непотрібних частин та скоротить час сканування. Якщо зображення на екрані монітора після попереднього сканування відповідає оригіналу, можна переходити до чистового сканування.
При зчитуванні зображень з глибиною кольору в 24 біти створюються об’ємні графічні файли. Оригінал, який повинен повністю заповнити екран монітора з розширенням 800 Ч 600 пікселей, потребує майже 1,4 Мб на жорсткому диску (3 Ч 800 Ч 600 = 1 440 000 байт).

4.7. Невідповідність формату зображення від сканованому оригіналу

Цього можна дуже легко позбутися, якщо під час сканування погоджувати розрішення сканера та принтера. Якщо відскановане зображення призначене для друку на принтері з розрішенням 300 крапок на дюйм, то сканувати його треба саме з цим розрішенням.

4.8. Раптове припинення сканування

Порушення та зупинка процесу сканування без видимих причин відноситься до проблем, які можуть виникнути при формально вірно виконаній інсталяції. Вірогідними причинами є конфлікти драйверів.

4.9. Відсутність зображення

Якщо після представлення оригіналу в цифровій формі сканер не видає зображення, то, вірогідно, є IRQ-конфлікт: наприклад, звукова карта сконфігурована на IRQ5, а сканер підключений до раніше вільного порту LPT2, який також використовує IRQ5.

4.10. Усунення вертикальних смуг

На відсканованому зображенні спостерігаються вертикальні смуги. Якщо ця проблема виникла в новому сканері, то вона викликана тим, що сканер неправильно відкалібрований. Після включення сканера треба зачекати, щоб його лампа нагрівалась до потрібної робочої температури. Потім, користуючись каліброваним примірником, відкалібрувати сканер наново. Якщо вертикальні смуги з’явились тільки через деякий час, то, вірогідно, забруднилась лампа сканера.

4.11. Дефекти на сканованій фотокартці

Навіть найліпший сканер не може видалити подряпини та відбитки пальців на фотографії. Вони залишають на відсканованому зображенні сліди, які насилу можна «відретушувати» за допомогою спеціального програмного забезпечення. Але слід відзначити, що деякі високоякісні слайд-сканери володіють особливими можливостями для видалення подібних дефектів.

ВИСНОВОК

Щоб комп’ютер міг обробляти фотографії або тексти, їх потрібно перетворити в цифровий вигляд. Це може робити такий пристрій, як сканер. Перетворення означає, що оригінал зображення розкладується на окремі крапки (пікселі), які мають яскравість і колір. Для зміни їх значень використовуються оптичні перетворювачі – CCD – сенсори (напівпровідникові пристрої, з зарядовим зв’язком (НЗЗ)). Окреме вічко CCD – сенсори складається з світлочутливого зарядженого конденсатора. Коли на нього потрапляє світло, частина заряду губиться. За ступенем розряду можна встановити, наскільки сильним був вплив світла.
Чим вище розширення сканера, тим більше CCD – вічок в оптичному перетворювачі і тим менше розміри кожного з них. Недоліком CCD – сенсорів є інерційність заряду. Вічко потрібен деякий час для максимального розряду під впливом світла, але для наступного вимірювання потрібен деякий час, доки воно повністю зарядиться. Ці два часових інтервали і визначають швидкість роботи сканера.

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1.                             Гук М. Апаратні пристрої IBM PC. Енциклопедія.2-е вид. – «Питер», 2003р.
2.                             Зелинський С. Ефективне використання ПК. – ДМК, 2001р.
3.                             Новіков Ю., Черепанов А., Новіков Д., Чуркін В. Комп’ютери, мережі, інтернет. Енциклопедія.2-е вид. – «Питер», 2003р.
4.                             Зелинський С. ПК: пристрої, периферія, комплектування. – «Фоліо», 2005р.