МИР ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ ПК

Придя в магазин компьютерной техники, и просматривая полки, на которых расставлены сканеры, отмечаешь очень сильный «разбег» цен на эти устройства. Конечно же, цена устройства определяется его техническими характеристиками, именем фирмы-изготовителя, наличием дополнительных функций и аксессуаров, но не только... Очень многим покупателям и невдомек, что в сканерах могут использоваться различные технологии считывания информации, которые, в основном, и определяют то, что в сканере является самым важным – качество отсканированного изображения.

В современных сканерах в основном используются две технологии построения элементов, осуществляющих непосредственный прием изображения сканируемого документа. Этими технологиями являются:

1. Контактные датчики изображения (CIS – Contact Image Sensor).

2. Приборы с зарядовой связью – ПЗС (CCD – Charge Coupling Device).

И те, и другие в сканерах используются очень широко, и, пожалуй, даже трудно сказать, какая из технологий в данный момент применяется чаще. Но отличия существуют, причем, как в стоимости устройств, так и в качестве получаемого изображения. Так давайте попробуем оценить преимущества и недостатки каждого из упомянутых способов сканирования изображения.

Для того чтобы ответить себе на вопрос: «Какой же сканер подойдет мне лучше?», стоит разобраться в принципиальных отличиях в построении CIS и CCD. А уже взвесив все «за» и «против», каждый примет окончательное решение в пользу той или иной технологии.

Контактные датчики изображения (CIS)

CIS представляют собой единую систему, состоящую из источника света, фокусирующей линзы (точнее набора линз) и фотоприемников. Достаточно часто все это называют сканирующей головкой. Принцип устройства сканирующей головки представлен на рис.1. Как видно, такая сканирующая головке не содержит оптической системы, состоящей из набора зеркал и линз, что значительно упрощает систему сканирования, уменьшает ее габариты, и, естественно, уменьшает стоимость. Сканеры, имеющие такую систему приема изображения очень компактны. Для считывания всей строки изображения сканирующая головка содержит множество источников света (светодиоды) и еще большее количество фотоприемников (в цветных сканерах каждому источнику света соответствует три фотоприемника). Количество светодиодов должно соответствовать разрешающей способности сканера.

Как мы уже сказали, фокусировка изображения обеспечивается набором линз, причем количество линз будет точно таким же, что и количество светодиодов. Фокусное расстояние этих линз выбирается еще на стадии разработки сканера, и эти линзы имеют малую глубину резкости (± 0.3 мм). Это значит, что удаление (или приближение) сканируемого объекта от CIS приводит к потере качества – изображение «размывается» и становится более темным. Этот эффект хорошо демонстрируется при сканировании разворотов книг – центр разворота получается очень темным. Малая глубина резкости также не дает хорошего качества сканирования трехмерных объектов.

Приборы с зарядовой связью (CCD)

О принципе функционирования ПЗС рассказывалось в №1'2004 нашего журнала. ПЗС традиционно выполняются в виде единого модуля, обеспечивающего прием изображения всей строки. В составе такого модуля имеются фотоэлементы, каждый из которых имеют структуру, изображенную на рис.2. Количество фотоэлементов в модуле также должно соответствовать разрешающей способности сканера, т.е. каждой сканируемой точки должен соответствовать свой фотоприемник (а в цветных – каждой точке соответствует три фотоприемника). Длина строки ПЗС значительно меньше реальной длины сканируемой строки, поэтому (и не только поэтому) требуется применение оптической системы, обеспечивающей фокусировку изображения. В результате, сканеры такого типа имеют довольно сложную и громоздкую оптическую систему, требующую очень сложной и тонкой настройки. Соответственно, стоимость подобных устройств несколько выше. Но основным преимуществом ПЗС-технологии является более высокое качество получаемых изображений.

В отличие от контрактных датчиков изображения, ПЗС имеют значительно большую глубину резкости оптической системы – до ± 3 мм, что приводит к гораздо лучшему результату при сканировании объемных изображений.

К недостаткам ПЗС-систем можно отнести неравномерность качества отсканированного изображения в центральной зоне и на краях. На краях, обычно, изображение получается более затемненным, что связано с неидеальностью оптической системы и с особенностями распределения света сканирующими лампами. Для компенсации такого эффекта в сканерах применяются различные программные способы коррекции отсканированного изображения. Эти способы коррекции подразумевают построение специального шаблона коэффициентов усиления сигналов от ПЗС, определение и установка уровня черного цвета, определение и установка уровня белого цвета, построение кривой γ-коррекции и т.п. Справедливости ради, стоит сказать, что с возложенной на них задачей программы коррекции справляются достаточно эффективно.

Сравнительный анализ двух технологий приводится в табл.1.

Таблица 1. Сравнение CCD и CIS

На этом наш обзор технологий сканирования заканчивается, а мы надеемся, что теперь вы определились какая из рассмотренных технологий вам больше подходит. Удачи в работе и хорошего качества отсканированных изображений.