Ремонт сканерів та характеристика видів

За даним критерієм всі існуючі сканери можна підрозділити на чорно-білі і кольорові. Чорно-білі сканери у свою чергу можуть підрозділятися на штрихові і напівтонові («сірі»). Однак, як ми побачимо надалі, півтону зображення можуть також емуліруватись. Отже, перші моделі чорно-білих сканерів могли працювати тільки в дворівневому (bilevel) режимі, чи сприймаючи чорний, чи білий колір. Таким чином, скануватися могли або штрихові малюнки (наприклад, креслення), або двох тонових зображень. Хоча ці сканери і не могли працювати з дійсними відтінками сірого кольору, вихід для сканування напівтонових зображень такими сканерами був знайдений. Псевдополутоновий режим, чи режим растрування (dithering), сканера імітує відтінки сірого кольору, групуючи, кілька крапок зображення, що вводиться, у так називані gray-scale-пікселі. Такі пікселі можуть мати розміри 2х2 (4 крапки), 3х3 (9 крапок) чи 4х4 (16 крапок) і т.д. Відношення кількості чорних крапок до білого і виділяє рівень сірого кольору. Наприклад, gray-scale-піксель розміром 4х4 дозволяє відтворювати 17 рівнів сірого кольору (включаючи і цілком білий колір). Не випливає, щоправда, забувати, що здатність сканера, що дозволяє, при використанні gray-scale-пікселя знижується (в останньому випадку в 4 рази).

Напівтонові сканери використовують максимальну здатність, що дозволяє, як правило, тільки в дворівневому режимі. Звичайно вони підтримують 16, 64 чи 256 відтінків сірого кольору для 4-, 6- і 8-розрядного коду, що ставиться при цьому у відповідність кожній крапці зображення. Здатність сканера, що дозволяє, виміряється в кількості крапок, що розрізняються, на дюйм зображення — dpi (dot per inch). Якщо в перших моделях сканерів здатність, що дозволяє, була 200—300 dpi, то в сучасних моделях це, як правило, 400, а те і 800 dpi. Деякі сканери забезпечують апаратний дозвіл 600х1200 dpi. У ряді випадків дозвіл сканера може встановлюватися програмним шляхом у процесі роботи з ряду значень: 75, 1 150, 200, 300 і 400 dpi.

Завдяки операції інтерполяції, виконуваної, як правило, програмно, сучасні сканери можуть мати дозвіл 800 і навіть 1600 dpi. У результаті інтерполяції на одержуваному при скануванні зображенні згладжуються криві лінії і зникають нерівності діагональних ліній. Нагадаємо, що інтерполяція дозволяє відшукувати значення проміжних величин по уже відомих значеннях. Наприклад, у результаті сканування один з пікселів має значення рівня сірого кольору 48, а сусідній з ним — 76. Використання найпростішої лінійної інтерполяції дозволяє зробити припущення про те, що значення рівня сірого кольору для проміжного пікселя могло б бути дорівнює 62. Якщо уставити всі оцінні значення пікселів у файл відсканованого зображення, то здатність сканера, що дозволяє, як би подвоїться, тобто замість звичайних 400 dpi стане рівної 800 dpi.

Чорно-білі сканери. принцип роботи чорно-білого сканера. Скануєме зображення висвітлюється білим світлом, одержуваним, як правило, від флуоресцентної лампи. Відбите світло через що редукує (зменшуючу) лінзу попадає на фоточуттєвий напівпровідниковий елемент, називаний приладом із зарядовим зв'язком ПЗЗ (Change- Coupled Device, CCD), в основу якого покладена чутливість провідності p-n-переходу звичайного напівпровідникового діода до ступеня його освітленості.

На p-n-переході створюється заряд, що розсмоктується зі швидкістю, що залежить від освітленості. Чим вище швидкість розсмоктування, тим більший струм проходить через діод.Кожен рядок сканування зображення відповідає визначеним значенням напруги на ПЗЗ. Ці значення напруги перетворяться в цифрову форму або через аналого-цифровий перетворювач АЦП (для напівтонових сканерів), або через компаратор (для дворівневих сканерів). Компаратор порівнює два значення (чинапруга струм) від ПЗЗ і опорне (мал. 1), причому в залежності від результату порівняння на його виході формується сигнал 0 (чорний колір) чи 1 (білий). Розрядність АЦП для напівтонових сканерів залежить від кількості підтримуваних рівнів сірого кольору. Наприклад, сканер, що підтримує 64 рівня сірого, повинний мати 6-розрядний АЦП. Яким образом сканується кожна наступна стрічка

 

Рис.1. Блок схема чорно-білого сканера.

Зображення, цілком залежить від типу використовуваного сканера. Нагадаємо, що в планшетних сканерів рухається скануюча голівка, а в рулонних сканерах вона залишається нерухомої, тому що рухається носій із зображенням — папір.

Кольорові сканери.В даний час існує кілька технологій для одержання кольорових скануємих зображень. Один з найбільш загальних принципів роботи кольорового сканера полягає в наступному. скануєме зображення висвітлюється вже не білим кольором, а через обертовий RGB-світлофільтр (мал. 2). Для кожного з основних квітів (червоного, зеленого і синього) послідовність операцій практично не відрізняється від послідовності дій при скануванні чорно-білого зображення. Виключення складає, мабуть, тільки етап попередньої обробки і гамма-корекції квітів, перед тим як інформація передається в комп'ютер. Зрозуміло, що цей етап є загальним для всіх кольорових сканерів.У результаті трьох проходів сканування виходить файл, що містить образ зображення в трьох основних квітах — RGB (образ композитного сигналу). Якщо використовується восьмирозрядний АЦП, що підтримує 256 відтінків для одного кольору, то кожній крапці зображення ставиться у відповідність один з 16,7 мільйона можливих квітів (24 розряду). Сканери, що використовують подібний принцип дії, випускаються, наприклад, фірмою Microtek.

Рис.2. Блок-схема кольорового сканера з обертовим RGB-фільтром.

Треба відзначити, що найбільш істотним недоліком описаного вище методу є збільшення часу сканування в три рази. Проблему може представляти також «вирівнювання» пікселів при кожнім із трьох проходів, тому що в противному випадку можливе розмивання відтінків і «змазування» квітів.

У сканерах відомих японських фірм Epson і Sharp, як правило, замість одного джерела світла використовується три, для кожного кольору окремо. Це дозволяє сканувати зображення усього за один прохід і виключає невірне «вирівнювання» пікселів. Складності цього методу полягають звичайно в підборі джерел світла зі стабільними характеристиками.

Інша японська фірма — Seiko Instruments — розробила Кольоровий планшетний сканер SpectraPoint, у якому елементи ПЗЗ були замінені фототранзисторами. На ширині 8,5 дюйма розміщено 10200 фототранзисторів, розташованих у три стовпчики по 3400 у кожній. Три кольорових фільтри (RGB) улаштовані так, що кожен стовпчик фототранзисторів сприймає тільки один основний колір. Висока щільність інтегральних фототранзисторів дозволяє досягати гарної здатності, що дозволяє — 400 dpi (3400/8,5) — без використання лінзи, що редукує.

Принцип дії кольорового сканера ScanJet Iic фірми Hewlett Packard трохи інший. Джерело білого світла висвітлює скануєме зображення, а відбите світло через лінзу, що редукує, попадає на трьох полосну ПЗЗ через систему спеціальних фільтрів, що і розділяють біле світло на три компоненти: червоний, зелений і синій

Рис.3. Блок-схема сканера з dichroic-фільтрами.

Фізика роботи подібних фільтрів зв'язана з явищем діхроизма, що полягає в різному фарбуванні одноосьових кристалів у минаючому білому світлі в залежності від положення оптичної осі. У розглянутому випадку фільтрація здійснюється парою таких фільтрів, кожний з який являє собою «сендвіч» із двох тонких і одного більш товстого шару кристалів.

 

2.5. Ремонт чорно – білих сканерів

Чорно-білі сканери у свою чергу можуть підрозділятися на штрихові і напівтонові («сірі»). Однак, як ми побачимо надалі, півтону зображення можуть також емуліруватись. Отже, перші моделі чорно-білих сканерів могли працювати тільки в дворівневому (bilevel) режимі, чи сприймаючи чорний, чи білий колір. Таким чином, скануватися могли або штрихові малюнки (наприклад, креслення), або двох тонових зображень. Хоча ці сканери і не могли працювати з дійсними відтінками сірого кольору, вихід для сканування напівтонових зображень такими сканерами був знайдений. Псевдополутоновий режим, чи режим растрування (dithering), сканера імітує відтінки сірого кольору, групуючи, кілька крапок зображення, що вводиться, у так називані gray-scale-пікселі. Такі пікселі можуть мати розміри 2х2 (4 крапки), 3х3 (9 крапок) чи 4х4 (16 крапок) і т.д. Відношення кількості чорних крапок до білого і виділяє рівень сірого кольору. Наприклад, gray-scale-піксель розміром 4х4 дозволяє відтворювати 17 рівнів сірого кольору (включаючи і цілком білий колір). Не випливає, щоправда, забувати, що здатність сканера, що дозволяє, при використанні gray-scale-пікселя знижується (в останньому випадку в 4 рази).

Напівтонові сканери використовують максимальну здатність, що дозволяє, як правило, тільки в дворівневому режимі. Звичайно вони підтримують 16, 64 чи 256 відтінків сірого кольору для 4-, 6- і 8-розрядного коду, що ставиться при цьому у відповідність кожній крапці зображення. Здатність сканера, що дозволяє, виміряється в кількості крапок, що розрізняються, на дюйм зображення — dpi (dot per inch). Якщо в перших моделях сканерів здатність, що дозволяє, була 200—300 dpi, то в сучасних моделях це, як правило, 400, а те і 800 dpi. Деякі сканери забезпечують апаратний дозвіл 600х1200 dpi. У ряді випадків дозвіл сканера може встановлюватися програмним шляхом у процесі роботи з ряду значень: 75, 1 150, 200, 300 і 400 dpi.

Треба сказати, що завдяки операції інтерполяції, виконуваної, як правило, програмно, сучасні сканери можуть мати дозвіл 800 і навіть 1600 dpi. У результаті інтерполяції на одержуваному при скануванні зображенні згладжуються криві лінії і зникають нерівності діагональних ліній. Нагадаємо, що інтерполяція дозволяє відшукувати значення проміжних величин по уже відомих значеннях. Наприклад, у результаті сканування один з пікселів має значення рівня сірого кольору 48, а сусідній з ним — 76. Використання найпростішої лінійної інтерполяції дозволяє зробити припущення про те, що значення рівня сірого кольору для проміжного пікселя могло б бути дорівнює 62. Якщо уставити всі оцінні значення пікселів у файл відсканованого зображення, то здатність сканера, що дозволяє, як би подвоїться, тобто замість звичайних 400 dpi стане рівної 800 dpi.

Принцип роботи чорно-білого сканера. Скануєме зображення висвітлюється білим світлом, одержуваним, як правило, від флуоресцентної лампи. Відбите світло через що редукує (зменшуючу) лінзу попадає на фоточуттєвий напівпровідниковий елемент, називаний приладом із зарядовим зв'язком ПЗЗ (Change- Coupled Device, CCD), в основу якого покладена чутливість провідності p-n-переходу звичайного напівпровідникового діода до ступеня його освітленості. На p-n-переході створюється заряд, що розсмоктується зі швидкістю, що залежить від освітленості. Чим вище швидкість розсмоктування, тим більший струм проходить через діод.
Кожен рядок сканування зображення відповідає визначеним значенням напруги на ПЗЗ. Ці значення напруги перетворяться в цифрову форму або через аналого-цифровий перетворювач АЦП (для напівтонових сканерів), або через компаратор (для дворівневих сканерів).

Компаратор порівнює два значення (чинапруга струм) від ПЗЗ і опорне (мал. 1), причому в залежності від результату порівняння на його виході формується сигнал 0 (чорний колір) чи 1 (білий). Розрядність АЦП для напівтонових сканерів залежить від кількості підтримуваних рівнів сірого кольору. Наприклад, сканер, що підтримує 64 рівня сірого, повинний мати 6-розрядний АЦП. Яким образом сканується кожна наступна стрічка зображення, цілком залежить від типу використовуваного сканера (рис 4)

2.6. Ремонт кольорових сканерів

 

В даний час існує кілька технологій для одержання кольорових скануємих зображень. Один з найбільш загальних принципів роботи кольорового сканера полягає в наступному. скануєме зображення висвітлюється вже не білим кольором, а через обертовий RGB-світлофільтр (мал. 2). Для кожного з основних квітів (червоного, зеленого і синього) послідовність операцій практично не відрізняється від послідовності дій при скануванні чорно-білого зображення. Виключення складає, мабуть, тільки етап попередньої обробки і гамма-корекції квітів, перед тим як інформація передається в комп'ютер. Зрозуміло, що цей етап є загальним для всіх кольорових сканерів.

У результаті трьох проходів сканування виходить файл, що містить образ зображення в трьох основних квітах — RGB (образ композитного сигналу). Якщо використовується восьмирозрядний АЦП, що підтримує 256 відтінків для одного кольору, то кожній крапці зображення ставиться у відповідність один з 16,7 мільйона можливих квітів (24 розряду). Сканери, що використовують подібний принцип дії, випускаються, наприклад, фірмою Microtek.

Треба відзначити, що найбільш істотним недоліком описаного вище методу є збільшення часу сканування в три рази. Проблему може представляти також «вирівнювання» пікселів при кожнім із трьох проходів, тому що в противному випадку можливе розмивання відтінків і «змазування» квітів.

У сканерах відомих японських фірм Epson і Sharp, як правило, замість одного джерела світла використовується три, для кожного кольору окремо. Це дозволяє сканувати зображення усього за один прохід і виключає невірне «вирівнювання» пікселів. Складності цього методу полягають звичайно в підборі джерел світла зі стабільними характеристиками.

Інша японська фірма — Seiko Instruments — розробила Кольоровий планшетний сканер SpectraPoint, у якому елементи ПЗЗ були замінені фототранзисторами. На ширині 8,5 дюйма розміщено 10200 фототранзисторів, розташованих у три стовпчики по 3400 у кожній. Три кольорових фільтри (RGB) улаштовані так, що кожен стовпчик фототранзисторів сприймає тільки один основний колір. Висока щільність інтегральних фототранзисторів дозволяє досягати гарної здатності, що дозволяє — 400 dpi (3400/8,5) — без використання лінзи, що редукує.

Принцип дії кольорового сканера ScanJet Iic фірми Hewlett Packard трохи інший. Джерело білого світла висвітлює скануєме зображення, а відбите світло через лінзу, що редукує, попадає на трьох полосну ПЗЗ через систему спеціальних фільтрів, що і розділяють біле світло на три компоненти: червоний, зелений і синій (мал. 3). Фізика роботи подібних фільтрів зв'язана з явищем діхроизма, що полягає в різному фарбуванні одноосьових кристалів у минаючому білому світлі в залежності від положення оптичної осі. У розглянутому випадку фільтрація здійснюється парою таких фільтрів, кожний з який являє собою «сендвіч» із двох тонких і одного більш товстого шару кристалів. Перший шар першого фільтра відбиває синє світло, але пропускає зелений і червоний. Другий шар відбиває зелене світло і пропускає червоний, котрий відбивається тільки від третього шару. В другому фільтрі, навпаки, від першого шару відбивається червоне світло, від другого — зелений, а від третього — синій. Після системи фільтрів розділене червоне, зелене і синє світло попадає на власну смугу ПЗЗ, кожен елемент якого має розмір близько 8 мкм.

3. Графічна частина

Схема ремонту сканера

 

 

 

Схема диагностического сканера

 

Ремонт фотовспышки

 

4. Охорона праці

 

5. Висновок

При работе сканера происходит следующий процесс. Точно так же, как и фотокопировальное устройство, сканер освещает оригинал, а его светочувствительный датчик с определенной частотой производит замеры интенсивности отраженного оригиналом света. Разрешающая способность сканера прямо пропорциональна частоте замеров.

В процессе сканирования устройство выполняет преобразование величины интенсивности в двоичный код, который передается в память ПЭВМ для дальнейшей обработки.

Если сканер при каждой выборке регистрирует всего один бит информации, то он распознает либо черный, либо белый цвет (черный цвет может соответствовать логической единице, а белый цвет логическому нулю).

В зависимости от количества битов, соответствующих одной выборке, сканер может распознавать большее или меньшее количество оттенков, от черного до белого. При 4-х битовом кодировании имеется возможность распознавания 16 различных оттенков. 8-и битовые сканеры обеспечивают регистрацию 256 уровней серого. Изображение, содержащее простейшую информацию и требующее минимального объема памяти, представляет собой "штриховой рисунок", который может быть обработан 1битовым сканированием. Такое изображение содержит только черные или белые участки без каких-либо промежуточных оттенков. 1битовое сканирование лучше всего подходит для считывания изображений, выполненных отдельными линиями.

Если поближе рассмотреть иллюстрацию в газете, то можно увидеть, что она не содержит непрерывных полутоновых переходов, а представляет собой множество точек. Именно это и называется "полутоновым изображением". Точки полутонового изображения сливаются вместе и создают имитацию оттенков. Расстояние между точками (т.е. между условными центрами точек) остается постоянным и измеряется количеством линий на дюйм (по вертикали), а размеры точек изменяются, причем более крупные точки создают впечатление черного цвета, а точки с меньшими размерами делают изображение более светлыми. Подобное "растровое" представление для газетных фотографий составляет обычно 65 линий на дюйм. Для журналов с хорошим качеством иллюстративного материала этот показатель составляет 133 или 150 линий.

Большинство сканеров работает по принципу "полутонового сканирования". Полутоновое сканирование изображения представляет собой фактически 1битовые черно-белые конфигурации, которые подвергаются процедуре фильтрации с целью образования "смазанного" изображения. Термин "смазанное" обозначает в данном случае метод имитации промежуточных оттенков серого цвета посредством группирования точек черного цвета с разной плотностью (это делает программное обеспечение).

Для получения более высококачественных результатов следует выбрать вариант с использованием "шкалы яркости" ("серой шкалы"), который отличается от метода "смазанного" полутонового изображения двумя ключевыми моментами. Во-первых, данный вариант использует много битовое сканирование изображения. Каждый элемент изображения фактически описывается некоторой группой битов, кодирующих конкретный оттенок серого цвета. Во-вторых, полутоновый растр накладывается на изображение с большим количеством градаций яркости в тот момент, когда осуществляется вывод на печать, а при получении "смазанных" полутоновых изображений происходит их наложение во время сканирования.

Человеческий глаз не в состоянии различить более 256 оттенков серого. При обеспечении такого уровня переходы между участками изображения с различной яркостью становятся плавными и выглядят вполне естественно. При понижении разрешающей способности различие между уровнями яркости или оттенками становится более заметным. При использовании всех 256 уровней шкалы яркости процесс сканирования фотографии Зх10 может потребовать 5 Мбайт дисковой памяти.

Если требуется цифровой аналог фотокопировального устройства, то известные преимущества могут обеспечить планшетные сканеры. Есть такие сканеры, которые похожи на фотоувеличители. Такой аппарат может потребовать регулировки освещенности обрабатываемого изображения (аналогично фотоувеличителю). Имеются также сканеры с роликовыми направляющими и другими средствами подачи бумаги.

Более удобным может показаться сканер c планшетом, и с подачей бумаги. Но универсальность не всегда дает выигрыш. После решения вопроса с оборудованием следует подумать о программном обеспечении. В большинстве случаев требуется сравнительно простое программное обеспечение и основное внимание следует уделить автоматизированному оптическому распознаванию символов, обеспечению факсимильной связи, а также выбор способа кодирования изображений.

 

 

6. Список літератури

 

1. Журнал «Компьютеры + программы», № 3, 1999 год.

2. Журнал «КомпьютерПресс»

3. Дэн Гукин,Энди Ратбон, «ПК для «чайников»», 4-издание, 1997

4. Лекції «Технич

5. Марк Минаси «Ваш ПК: устройство, принцип работы, модернизация,обслуживание и ремонт», СПб: КОРОНА принт, 2004г

6. Дэн Гукин,Энди Ратбон, «ПК для «чайников»», 4-издание, 1997