Чтобы иметь представление о характеристиках, объявляемых производителями сканеров, а также используемых как критерии в тестах, необходимо иметь общее Представление о физических принципах, которые используются в работе сканеров. Слева приведено схематичное изображение механизма настольного планшетного сканера.

4.1 Процесс сканирования с точки зрения физики

     Как известно, любое изображение можно представить в виде совокупности разноцветных точек (пикселов). Точность передачи картинки будет зависеть практически лишь от их количества. Подобная графика на данный момент наиболее распространена в вычислительной технике (компьютеру проще всего работать с большим количеством подобных элементов, различающихся лишь по одному параметру) и называется растровой. Для компьютера она, как и любые другие данные, всего-навсего последовательность бит, а точнее,– групп бит. Обычно количество бит в группе кратно 8 (байту), что существенно упрощает процесс хранения и обработки изображений. Оно определяет, сколько цветов может иметь данное изображение. Наиболее популярны: 1 бит (монохромные), 8 бит ( = 256 цветов или оттенков серого), 16 бит (HighColor — = 32 768 цветов) и 24 бита (TrueColor — = 16 777 216 цветов). Вообще говоря, цветов может быть и больше, но это избыточная цветность. Далеко не всякий человек в состоянии невооруженным глазом отличить друг от друга два, даже не самых близких друг к другу, оттенка в режиме TrueColor. Кроме того, она влечет за собой огромный расход памяти, которой и так немало тратится на хранение растрового изображения. С другой стороны, ничто не мешает сделать изображение с цветом, например, 12 бит на пиксел (хотя его обработка будет достаточно медленной). Значение описанной группы бит может иметь различный смысл. Для HighColor и TrueColor группы бит обозначают интенсивность красной, зеленой и синей (RGB) компоненты цвета данного пиксела. Для изображений с малой цветностью (8 бит и меньше) числовое значение группы бит имеет смысл индекса в цветовой палитре, которая содержит для каждого такого индекса интенсивность все тех же компонент RGB и хранится вместе с изображением. Такой способ организации данных существенно экономит память, но и сильно ограничивает количество цветов. Для "серых" изображений значение группы бит определяет интенсивность черного цвета (чем меньше, тем чернее).

4.1.1 Технология сканирования непрозрачных оригиналов

    Сам процесс сканирования непрозрачных изображений (фотографий, картинок на обычной бумаге) происходит следующим образом. Лампа подсветки и система зеркал установлены на каретке, которая передвигается при помощи шагового двигателя.
Световой поток падает на оригинал, отражается и попадает все на ту же каретку, но теперь изменения его яркости и спектрального состава уже несут информацию о той области, от которой произошло отражение. Эта информация собирается при помощи оптической системы сканера и преобразуется в электрические сигналы оптико-электронным преобразователем.
Здесь видно первое существенное отличие CIS- и CCD-технологий. Рис.2. Компоновка современного планшетного сканера: а-сканер CCD-технологии; б-сканер CIS-технологии. Условные обозначения: С планшетное стекло; К каретка; Н направляющая, вдоль которой движется каретка; D двигатель; МВ основная плата. Оптическая система CIS-сканера устроена намного проще и состоит из одного лишь оптико-электронного преобразователя, располагающегося непосредственно под планшетным стеклом. Длина светочувствительной линейки такого преобразователя (его англоязычное название - Contact Image Sensor, сокращенно CIS) соответствует ширине планшета сканера, поэтому дополнительные элементы, фокусирующие или перенаправляющие световой поток (зеркала, призмы, линзы), не нужны. Как можно видеть на рис. 2, CIS-сканер заметно компактнее своего "коллеги", реализующего технологию CCD. Это связано с вышеупомянутыми особенностями CIS-технологии, позволяющей обойтись без зеркал и объектива. В некоторых случаях конструкция CIS-сканера не содержит даже традиционной лампы, вместо которой используются полупроводниковые излучатели (светодиодные линейки). Модели с полупроводниковым осветителем отличаются низкой потребляемой мощностью и менее чувствительны к механическим воздействиям, однако имеют ограниченную область применения: эти сканеры, как правило, не способны работать со слайд-модулями (приставками для сканирования прозрачных оригиналов). Поэтому при выборе сканера имеет смысл обратить внимание на тип осветителя: если лампы на каретке нет, предложение приобрести заодно и слайд-модуль нужно рассматривать с особой осторожностью.
Оптическая система CCD-сканера заметно сложнее. Прежде чем попасть на оптико-электронный преобразователь (ПЗС-матрицу, называемую также CCD), световой поток проходит через две-три линзы, отражается несколькими зеркалами. Влияние всех этих элементов на качество изображения достаточно велико.
С выхода оптико-электронного преобразователя (ОЭП) сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя, называемого также АЦП (рис. 3, вид сигнала показан на графике а). Сигнал имеет теперь вид непериодической последовательности электрических импульсов, и может быть обработан различными электронными каскадами. Основное требование, предъявляемое к оптико-электронному преобразователю, - максимально точное преобразование светового потока в электронный. ОЭП (будь то CIS- или CCD-матрица) устройство достаточно сложное.
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) выполняет важную работу: переводит поступающий от ОЭП сигнал (рис. 3, а) в цифровую форму (рис. 3, б), более удобную для хранения и последующей обработки. Рис.3 Упрощенная структурная схема сканера. Условные обозначения: ОЭП – оптико-электронный преобразователь; АЦП – аналого-цифровой преобразователь; ЦП – центральный процессор; П – оперативная память (буфер); К – контроллер интерфейса. Вид сигнала: (а) на входе АЦП; (б) на выходе АЦП; (в) в цепях цифровой обработки сигнала. Как и в случае с оптико-электронным преобразованием, тут очень важна точность: чем меньше ошибок накопится в сигнале за время его "блуждания" по внутренним цепям сканера, тем ближе к оригиналу окажется сосканированное изображение. Точность АЦП сканера можно оценить по значению разрядности преобразователя. Это, условно говоря, цена деления той рулетки, которой АЦП измеряет входной сигнал. Низкая разрядность (например, 24 бит) - считайте, что рулетка градуирована в метрах; 36 бит - это линейка с миллиметровыми делениями; 42 бит - высокая разрядность, уже не линейка, а микрометр.
Начиная с выхода АЦП, дальнейший путь сигнала отследить довольно сложно. Цифровая обработка сигнала может быть организована по-разному, однако общий принцип, оказывается, одинаков для всех сканеров. Больше всего процесс формирования изображения напоминает теперь сборку мозаики, где в качестве разноцветных мозаичных плиток используются цифровые данные с выхода АЦП. Главным же "сборщиком" изображения является центральный процессор (ЦП) сканера (На рис. 3 процессор обозначен как ЦП). Такой вариант соответствует простейшему способу построения схемы сканера; в действительности многие современные модели имеют два процессора, один из которых (сигнальный) занимается формированием изображения, в то время как второй (центральный) осуществляет общее управление аппаратом. Промежуточные результаты сохраняются им в оперативной памяти (П), еще называемой иногда "буфером". (На рис. 3 оперативная память П показана как часть схемы сканера. Физически микросхемы ОЗУ есть не во всех моделях, некоторые сканеры используют в качестве буфера область памяти, арендованную в доступном драйверу пространстве оперативной памяти компьютера).

4.1.2 Технология сканирования пленок или прозрачных материалов

    Когда речь идет о сканировании фотографии, картинки, текста, то здесь все понятно. Но если же речь заходит о том, что нужно отсканировать негативное изображение (пленку) либо какой-нибудь другой прозрачный (полупрозрачный) материал, то здесь некоторые задумаются: "а как это?" Для сканирования пленок с негативным изображением применяется особая технология, именуемая Emulsion Direct Imaging Technology, сокращенное название – Технология E.D.I.T. В переводе Emulsion Direct Imaging Technology означает Технология отображения (сканирования) со слоя эмульсии. Между слоем эмульсии и CCD-матрицей отсутствует стекло. Это позволяет избежать отблесков и границ по краям изображения. Ниже приведена схема сканирования негативного изображения при использовании обычного сканера: При сканировании обычным планшетным сканером изображение проходит через три воздушные среды и два стекла. Если исследовать путь прохода изображения от источника к CCD-матрице, то будет ясно, что все среды различны. Воздушные среды различаются по температуре, влажности и химическому составу. О стеклах и говорить не стоит. Стеклянные поверхности, применяемые в обычных планшетных сканерах, существенно вносят искажения в поступающую на CCD-матрицу информацию. Дело в том, что идеальной равномерности оптических свойств стекла добиться невозможно. Кроме того, на верхнее стекло сканера постоянно попадает пыль. Толщина стекла, пыль, интерференция, которой невозможно избежать, значительно искажают первоначальное изображение уже при проходе через первое стекло. При сканировании пленок на планшетном сканере также возможно появление световых разводов, называющихся кольцами Ньютона. На следующей схеме приведена технология E.D.I.T.: Здесь отсутствует стекло, что не допускает появления на конечном изображении границ. Воздушная среда здесь только одна. Весь процесс обработки полученного сигнала от исходного изображения происходит внутри сканера. Кроме этого, драйверы, выпущенные для сканеров, разработанных по технологии E.D.I.T., учитывают все температурные и химические составы сред, через которые проходит изображение. При использовании технологии E.D.I.T. параллельно используется технология Flip Mirror – вращение зеркал. Система, сканируя изображение, определяет его световую и цветовую гамму и перенаправляет световые потоки. При этом зеркало (зеркало 5 на рисунке 2) находится в положении "А", а при появлении отраженного света оно переходит в положение "В". Технология E.D.I.T на данный момент используется пока только на четырех моделях сканеров. Но эта технология развивается, и возможно, ее будут использовать на многих сканерах.

4.2 Процесс сканирования с точки зрения пользователя

Общий алгоритм непрофессиональной обработки любого оригинала настолько прост, что вполне может быть описан в нескольких строках. Если вы желаете:
1. Преобразовать напечатанный на бумаге текст в электронный вид, то:
А. Запустите программу распознавания.
Б. Вызовите драйвер сканера либо (если вы работаете с FineReader) воспользуйтесь функцией Scan&Read. Выполните Preview (предварительное сканирование).
В. Установите, если это необходимо, в окне драйвера полутоновой (Grayscale) режим сканирования, задайте разрешение сканирования (Resolution) равным 300 ppi. Запустите сканирование.
Г. По окончании сканирования закройте окно драйвера сканера и запустите процесс распознавания.
Д. Готовый текст сохраните в файле требуемого формата.
2. Отсканировать картинку из журнала, с открытки, этикетки и т. п., то:
А. Запустите графический редактор.
Б. Вызовите драйвер сканера. Выполните Preview (предварительное сканирование).
В. Установите режим сканирования (черно-белую картинку незачем сканировать в цвете, так что здесь вам необходимо сориентироваться по ситуации). Задайте разрешение сканирования равным 300 ppi (если собираетесь впоследствии распечатывать картинку) или 100-150 ppi (если образ предназначен только для просмотра на экране, в т. ч. и для публикации в Internet). Запустите сканирование.
Г. По окончании сканирования закройте окно драйвера сканера.
Д. Сохраните картинку в файле требуемого формата (выберите JPEG, если требуется сэкономить дисковое пространство, либо TIFF, если приоритетным является качество образа).