Optički skeneri

Dok štampanje predstavlja jedan od najčešćih načina pretvaranja digitalnih podataka u „nešto opipljivo”, postoji potreba i za obrnutim smerom, prebacivanjem sadržaja dokumenta u digitalni oblik

Bilo zbog čiste zabave ili radi prepravki i dalje obrade, skoro svi smo u jednom trenutku imali potrebu da neku sliku ili tekst sa papira na neki način prebacimo u kompjuter. Kada je tekst u pitanju, postoji mogućnost prekucavanja, ali to je, kao što znamo, sporo i nepouzdano, a takođe je i u potpunoj suprotnosti sa razvojem trendova i načinom razmišljanja savremenog korisnika računara.

Za ovu vrstu poslova koristimo posebne uređaje koje nazivamo skenerima. Princip na kojem rade gotovo svi skeneri u suštini je krajnje jednostavan – svetlost koju emituje lampa odbija se od skeniranog uzorka i pada na poseban senzor koji je pretvara u električnu struju. U slučaju transparentnih originala (foto-negativi, slajdovi, filmske trake...) senzor prihvata svetlost koja prolazi kroz original.

Osnovni delovi skenera su kontrolna kola, nosač uzorka, lampa, senzor i eventualno sistem ogledala koji reflektovanu svetlost projektuju na senzor. Prema konstrukciji, međutim, razlikuje se više tipova skenera.

Prva podela skenera tiče se načina na koji skener snima površinu uzorka. Kod skenera sa bubnjem (drum scanners) uzorak se postavlja na rotirajući bubanj, dok su senzor i lampa statični. Pored njih, razlikujemo i – najpopularnije – skenere sa pločom (flatbed scanners), kod kojih se uzorak postavlja na providnu ploču ispod koje se lampa i senzor sa pratećim sklopovima pomeraju po uzdužnoj osi. Ovakvi skeneri omogućavaju i skeniranje knjiga i predmeta, što ih je učinilo izuzetno popularnim kod širokih krugova korisnika. Kod treće vrste skenera (sheet fed scanners) lampa i senzor su statični, dok se skenirani uzorak provlači kroz skener jednostavnim sistemom valjaka. Poslednja vrsta skenera su tzv. ručni skeneri (handheld scanners), kod kojih su lampa i senzor spakovani u uređaj koji korisnik mora sam da prevlači preko uzorka. Zahtev za mirnom rukom pri upotrebi ovih skenera bio je izvor frustracija mnogih korisnika pa se oni zato generalno smatraju lošom idejom.

Senzori i lampe

Druga podela skenera vrši se po izvedbi lampe i senzora. Kada su lampe u pitanju, ra- zlikujemo skenere koji koriste ksenonske lampe, fluorescentne cevi, cevi sa hladnom katodom (koje se takođe koriste i kao pozadinsko svetlo za LCD ekrane), kao i svetleće diode. Najkvalitetniji izvor svetlosti je, naravno, ksenonska lampa, dok su svetleće diode najkompaktnije. Većina komercijalnih skenera, međutim, koristi fluorescentne cevi ili cevi sa hladnom katodom kao kompromis između dimenzija, potrošnje struje i kvaliteta reprodukcije.

Kada su senzori u pitanju, najstariji senzor je posebna elektronska cev koja se zove foto-multiplikator (photomultiplier tube, PMT). Ova vrsta senzora se odlikuje visokim kvalitetom reprodukcije kao i mogućnošću postizanja izuzetno visokih rezolucija. Posebna pogodnost PMT senzora je mogućnost nezavisne promene veličine skeniranog elementa i blende samog senzora, što omogućava postizanje izuzetno visoke rezolucije skenirane slike. PMT senzori se koriste kod skenera sa bubnjem i njihova osnovna primena je reprodukcija visoke vernosti, na primer za potrebe muzejskog arhiviranja fotografija ili skeniranje filmskih traka pri telekino obradi.

Međutim, PMT senzori su skupi, pa je u komercijalnim skenerima najzastupljeniji CCD senzor. CCD (Charge-Coupled Device) je poluprovodnički element koji pri pobudi svetlošću (fotonima) na svom izlazu daje struju (elektrone). Ovi senzori se koriste u fotoaparatima i TV kamerama, kao i u astronomskim teleskopima i većini fotometrijskih uređaja. Prednost CCD senzora je zadovoljavajući kvalitet uz znatno nižu cenu, a osnovna mana je to što zahtevaju sistem ogledala za fokusiranje svetlosti, jer je sam senzor mnogo manji od dimenzija skeniranog uzorka, što otežava dalje smanjivanje dimenzija skenera. CCD senzori se koriste u flatbed i sheet fed skenerima, kao i u skenerima sa bubnjem koji se koriste za brže arhiviranje dokumenata.

Najnoviji, najjeftiniji i najkompaktniji senzori su kontaktni senzori (Contact Image Sensor, CIS). Ovi senzori koriste jednostavan sistem sočiva za fokusiranje svetlosti i mogu da budu u kontaktu sa uzorkom. Kontaktni senzor se sastoji iz niza detektora koji određuju rezoluciju skenera. Kao izvor svetlosti, CIS koristi crvene, zelene i plave svetleće diode. Osnovna odlika skenera sa kontaktnim senzorom je izuzetno mala potrošnja električne energije, kao i mogućnost konstrukcije veoma malih komponenata, što ih čini pogodnim za primenu u prenosnim uređajima. Osnovna mana im je znatno niži kvalitet reprodukcije u odnosu na CCD skenere.

Rezolucija, interpolacija i boje

Osnovna vrednost koja definiše kvalitet skenera je njegova rezolucija. Prosto rečeno, skener sa većom rezolucijom biće u stanju da reprodukuje sitnije detalje uzorka. Rezoluciju skenera izražavamo, kao i kod štampača, u broju tačaka po dužinskom inču – tpi (engl. dots per inch, dpi). Kod skenera se može razlikovati horizontalna i vertikalna rezolucija. Horizontalna rezolucija zavisi od izvedbe senzora. PMT senzori mogu da postignu rezoluciju od 12.000 tpi, CCD senzori mogu da ostvare rezoluciju od 1200 do 5400 tpi, dok je CIS obično ograničen na 600 tpi. Vertikalna rezolucija određena je preciznošću koračnog motora koji pokreće glavu ili uzorak i obično se ne navodi kao podatak, jer ne predstavlja problem.

Da bi povećali rezoluciju, proizvođači skenera su izmislili zanimljivu stvar po imenu interpolacija. Naime, kako bi se povećala rezolucija dobijene slike, skener između postojećih piksela umeće one čije su boje proračunate na osnovu boja susednih piksela. Ova metoda se obično koristi kod skenera sa CCD senzorom da bi se njihova rezolucija povećala do 19.200 tpi. Međutim, upotreba interpolacije nailazi na negodovanje profesionalnih korisnika, jer su rezultati obično suviše loši i dobijena slika ima previše šuma.

Druga, ali ništa manje važna osobina skenera jeste njegova paleta, odnosno dubina boja (color depth). Paleta, jednostavno rečeno, predstavlja broj boja koje skener može da reprodukuje, i izražava se u bitima potrebnim za predstavljanje jednog piksela. Standardna true color paleta koristi 24 bita za predstavljanje jednog piksela, odnosno po 8 bita za svaku od osnovnih boja. Kvalitetni skeneri, međutim, često imaju veću dubinu boja i koriste do 48 bita za predstavljanje piksela. Pošto se tolika dubina boja ne koristi često u obradi fotografija, osnovni razlog za njihovu upotrebu jeste mogućnost skenera da samostalno izabere najpogodniju boju iz 24-bitne palete. Još jedan važan parametar skenera koji određuje njegov kvalitet je i gustina (density), to jest sposobnost skenera da reprodukuje tamne i svetle detalje uzorka.

Komunikacija

Za povezivanje sa računarom skeneri koriste veliki broj interfejsa. Prvi skeneri su koristili paralelni port, koji i dan-danas poseduju svi PC računari. Spori paralelni port je u visokoprofesionalnoj nameni zamenjen SCSI interfejsom, što je neminovno povećalo cenu samog uređaja i kao takav je postajao van domašaja većine kućnih korisnika. Moderni skeneri koriste USB i FireWire interfejse za komunikaciju sa računarom.

Što se jezika za komunikaciju između računara i skenera tiče, najpopularniji je TWAIN. Pored toga što skener mora podržavati TWAIN, računar na koji je skener povezan takođe mora da poseduje TWAIN drajver koji se isporučuje uz skener. Glavna osobina TWAIN-a je što u većini implementacija uz sam drajver ide i korisnički interfejs, koji je isti bez obzira na softver koji pristupa skeneru.

U poslednje vreme, TWAIN sve češće ustupa mesto Microsoftovom WIA (Windows Image Aquisition) sistemu, koji je mnogo fleksibilniji jer nudi jedinstven interfejs koji nije vezan za sam drajver skenera.

Pored ova dva, u industrijskoj primeni se koriste i ISIS (Image and Scanner Interface Specification) koji koriste skeneri firme EMC, kao i SANE (Scanner Access Now Easy), koji jasno razdvaja korisnički interfejs od drajvera i time omogućava transparentan pristup skeneru preko mreže.

• • •

Kao što se može videti, sa mehaničke strane skeneri predstavljaju jednostavne uređaje. Imaju mali broj pokretnih delova i uglavnom jednostavnu optiku. Međutim, njihova cena odražava kompleksnost tehnologije korišćene za što verodostojniju reprodukciju, u digitalnom obliku, boja i detalja originala. Širok spektar tehnologija i njihove implementacije znači da se na tržištu mogu naći skeneri za svaku namenu, počev od najjednostavnijeg optičkog prepoznavanja teksta, do skeniranja slika radi njihove obrade i štampanja u velikim formatima.

Bojan ŽIVKOVIĆ