ПРИНТЕРЫ И ПЛОТТЕРЫ

Для вывода информации из компьютера на твердый бумажный носитель широкое распространение получили принтеры и плоттеры.

Принтеры (печатающие устройства) – устройства вывода данных из ЭВМ, преобразующие информационные ASCII-коды в соответствующие им графические символы (буквы, цифры, знаки и т.п.) и фиксирующие эти символы на бумаге.

Принтеры разнятся между собой по различным признакам:

· цветность – черно-белые и цветные;

· способ формирования символов – знакопечатающие и знакосинтезируюшие;

· принцип действия – матричные, термические, струйные, лазерные;

· способы печати – ударные, безударные;

· способы формирования строк – последовательные, параллельные;

· ширина каретки – с широкой (375-450 мм) и узкой (250 мм) кареткой;

· длина печатной строки – 80 и 132-136 символов;

· набор символов – вплоть до полного набора символов ASCII;

· скорость печати;

· разрешающая способность – количество точек на дюйм (dpi, dots per inch).

Внутри ряда групп можно выделить по несколько разновидностей принтеров, например, широко применяемые матричные знакосинтезирующие принтеры по принципу действия могут быть ударными, термографическими, электрографическими, электростатическими, магнитографическими и др.

Среди ударных принтеров часто используются литерные, шаровидные, лепестковые (типа «ромашка»), игольчатые (матричные) и др.

Печать у принтеров может быть посимвольная, построчная, постраничная. Скорость печати варьируется от 10-300 зн./с (ударные принтеры) до 500-1000 зн./с и даже до нескольких десятков (до 20) страниц в минуту (безударные лазерные принтеры); разрешающая способность – от 3-5 точек на миллиметр до 30-40 точек на миллиметр (лазерные принтеры).

Многие принтеры позволяют реализовать эффективный вывод графической информации (с помощью символов псевдографики); сервисные режимы печати: плотная печать, печать с двойной шириной, с подчеркиванием, с верхними и нижними индексами, выделенная печать (каждый символ печатается дважды), печать за два прохода (второй раз символ печатается с незначительным сдвигом) и многоцветная (до 100 различных цветов и оттенков) печать.

Матричные принтеры относятся к последовательным ударным матричным печатающим устройствам (impact dot matrix), в которых изображение формируется из точек ударным способом. Принцип работы матричного принтера заключается в следующем (рис. 6): вертикальный ряд (или два ряда) игл или молоточков «вколачивает» краситель с ленты прямо в бумагу, формируя последовательно символ за символом. Печатающий узел перемещается в горизонтальном направлении, и знаки в строке печатаются последовательно. Многие принтеры выполняют печать как при прямом, так и при обратном ходе.

Принтеры могут работать в двух режимах - текстовом и графическом. В текстовом режиме на принтер посылаются коды символов, которые следует распечатать, причем контуры символов выбираются из знакогенератора принтера. В графическом режиме на принтер пересылаются коды, определяющие последовательность и местоположение точек изображения.

Для этих принтеров обычно возможно использование как форматной, так и рулонной бумаги. Головка принтера может быть оснащена 9 (матрица символов в таких принтерах имеет размерность 7´9 или 9´9 точек), 18 или 24 иголками.

Существуют модели принтеров как с широкой (формат А3), так и с узкой (формат А4) кареткой.

Для текстовой печати в общем случае имеются следующие режимы, характеризующиеся различным качеством печати: режим черновой печати (Draft) – печать за один проход печатающей головки по строке; режим печати, близкий к типографскому (NLQ – Near Letter Quality) для 9-игольчатых принтеров; реализуется за два прохода: после первого прохода головки бумага протягивается на расстояние, соответствующее половинному размеру точки, затем совершается второй проход с частичным перекрытием точек; режим с типографским качеством печати (LQ – Letter Quality) - для 24-игольчатых принтеров; сверхкачественный режим (SLQ - Super Letter Quality).

Матричные принтеры, как правило, поддерживают несколько масштабируемых шрифтов (встроенных или программно загружаемых): roman (мелкий шрифт пишущей машинки), italic (курсив), bold-face (полужирный), courier (курьер), san serif (рубленый шрифт сенсериф) и др.

Переключение режимов работы матричных принтеров и смена шрифтов могут осуществляться как программно, так и аппаратно путем нажатия имеющихся на устройствах клавиш и/или соответствующей установки переключателей.

Быстродействие матричных принтеров при печати текста в режиме Draft находится в пределах 100-300 символов/с, что соответствует примерно двум страницам в минуту (с учетом смены листов).

Более высокую производительность обеспечивают построчные (постраничные) матричные принтеры. Вместо маленьких точечно-матричных головок они используют длинные массивы с большим количеством игл, при этом достигается скорость печати порядка 1500 строк в минуту.

В термопринтерах вместо игольчатой печатающей головки используется головка с термоматрицей. Печать осуществляется путем «прожига» символов. При этом применяется специальная термобумага или термокопирка.

Принцип работы принтера с термопереносом восковой мастики (thermal wax transfer) состоит в том, что термопластичное красящее вещество, нанесенное на тонкую подложку, попадает на бумагу именно в том месте, где нагревательными элементами (аналогами игл) печатающей головки обеспечивается необходимая температура. Основными составными частями печатающей головки термопринтера являются несколько маленьких нагревательных элементов, расположенных примерно так же, как расположены иглы в матричном принтере: друг над другом в два ряда. Печатающая головка термопринтера позиционируется только в горизонтальном направлении, а подача бумаги осуществляется в вертикальном (последовательные принтеры).

Принтеры с термосублимацией (Dye Sublimation) используют технологию, близкую к технологии термопереноса, только элементы печатающей головки нагреваются в данном случае уже до более высокой температуры. При сублимации переход вещества из твердого состояния в газообразное происходит, минуя стадию жидкости. Таким образом, порция красителя сублимирует с подложки и осаждается на бумаге или ином носителе. Комбинацией цветов красителей можно подобрать практически любую цветовую палитру. Данная технология используется только для цветной печати, а реализующие ее устройства имеют очень хорошие технические характеристики и стоят достаточно дорого. К их основным преимуществам относятся практически фотографическое качество получаемого изображения и широкая гамма оттенков цветов без использования растрирования.

! Для того, чтобы увидеть принцип работы матричного принтера, оденьте наушники и выполните двойной щелчок мышью по этому рисунку:

Струйные принтеры относятся к классу последовательных матричных безударных печатающих устройств. Они подразделяются на устройства непрерывного (continuous drop, continuous jet) и дискретного (drop-on-demand) действия. Последние в своей работе могут использовать либо термическую «пузырьковую» технологию (bubble-jet, или thermal ink-jet), либо пьезоэффект (piezo ink-jet).

У чернильных устройств печатающая головка движется относительно неподвижной бумаги (рис. 7). Сопла (канальные отверстия) на печатающей головке, через которые разбрызгиваются чернила, соответствуют «ударным» иглам. Количество сопел у разных моделей принтеров обычно варьируется от 12 до 256. Поскольку размер каждого сопла существенно меньше диаметра иглы (тоньше человеческого волоса), а количество сопел может быть большим, то получаемое изображение четкое (если чернила не расплываются на бумаге). Максимальная разрешающая способность массовых моделей достигает значения 1440 точек на дюйм.

Основными параметрами струйных принтеров являются:

· технология печати - способ формирования капли чернил. В пьезоэлектрических печатных головках капля формируется и выстреливается на бумагу за счет пьезоэффекта (принтеры Epson), в пузырьковых головках капля выстреливается за счет давления пузырька пара, возникающего при нагревании чернил (принтеры Canon, Hewlett-Packard и Lexmark). В пузырьковых печатных механизмах сопла печатной головки изнашиваются быстрее, поэтому головка совмещена с картриджем и меняется на новую вместе с опустевшим баллончиком чернил. Пьезоэлектрические головки обычно несменные, меняются только баллончики с чернилами;

· разрешение характеризует величину самых мелких деталей изображения, передаваемых при печати без искажений, измеряется в dpi (dot per inch) — числе наносимых отдельных точек красителя на дюйм бумаги. Для полутоновых или цветных картинок цвета и оттенки при печати создаются за счет растрирования (Dithering). При этом для грубой оценки можно считать, что полутоновое и цветное разрешение будет равно указанному для принтера двухцветному, деленному на 8 (т.е. фотографию, сканированную с разрешением 150 dpi, в масштабе 1:1 следует печатать на струйном принтере с разрешением 1440 dpi, иначе мелкие детали изображения потеряются). В связи с этим важно подчеркнуть различные подходы двух ведущих производителей струйных принтеров Epson и Hewlett-Packard к улучшению своих принтеров. Если Epson непрерывно повышает их разрешение, которое в настоящее время составляет 1440´720 dpi в большинстве моделей, то Hewlett-Packard повышает качество печати своих принтеров за счет уменьшения объема капель чернил, управления диаметром капли и печати в несколько слоев, в то время как разрешение принтеров уже несколько лет не повышается и составляет 600´600 dpi для черно-белой и 300´300 dpi для цветной печати. На темных и насыщенных участках изображения обе методики дают примерно одинаковый результат. Другие компании, использующие пузырьковую технологию печати, такие как Lexmark и Canon, достигли на сегодняшний день разрешения 2400´1200 dpi;

· количество цветов. В черно-белых принтерах печатная головка (и картридж к ней) одна (например, Epson Stylus 1000, HP DeskJet 520). В трехцветных принтерах устанавливается один картридж либо с черными чернилами, либо с тремя чернилами CMY (Cyan, Magenta, Yellow — голубой, малиновый, желтый), при этом черный цвет получается смешением этих цветов и в реальности выглядит грязно-коричневым, например, HP DeskJet 600C, Lexmark 1020. В четырехцветных принтерах реализуется модель печати CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Black) и применяются либо четыре отдельных картриджа, либо два: черный и цветной. Большинство современных струйных принтеров именно четырехцветные. Сегодня наиболее качественная печать цветных растровых изображений получается при использовании не четырех, а шести цветов. Шестицветные модели струйных принтеров есть в арсенале всех ведущих производителей этих устройств.

· интерфейс. До недавнего времени основным интерфейсом для подключения принтеров был параллельный порт с различными его расширениями: EPP, Bi-Directional и т.п. С активным внедрением шины USB появляется все больше устройств с этим интерфейсом. Существуют модели, поддерживающие печать через ИК-порт. Наиболее мощные и дорогие сетевые модели позволяют подключаться непосредственно к сети Ethernet.

· удобство работы и дополнительные возможности. Сюда относятся:

§ наличие автоматической подачи бумаги;

§ большой и удобный приемный лоток;

§ возможность печати на бумаге различной плотности, конвертах, наклейках, прозрачных пленках и длинных рулонах бумаги;

§ удобные органы управления принтером;

§ наличие цветовых профилей и средств цветокалибровки принтера.

§ в качестве дополнительной функции возможно установить вместо картриджа сканирующую головку, что наделяет принтер качествами рулонного сканера начального уровня (некоторые модели Canon);

· качество драйверов - доступность и функциональные возможности драйверов для различных операционных систем. Для цветной печати очень важным является качество выполнения операции цветоделения, неудачная реализация которой способна испортить качество печати принтера с хорошими аппаратными характеристиками.

· стоимость эксплуатации. Многие струйные принтеры продаются по своей себестоимости или даже ниже, а основной доход производитель получает от продажи расходных материалов. Стоимость недорогих принтеров равна стоимости 3-5 картриджей к ним. Одним из способов снижения себестоимости черно-белой печати является заправка картриджей и их повторное использование. Заправке лучше всего поддаются картриджи от пузырьковых принтеров, в то время как для принтеров с несменной головкой эксперименты по заправке представляются слишком рискованными. Для заправки лучше применять расходные материалы известных производителей (BASF, Fullmark), предназначенные именно для этой модели картриджа. Без серьезного ухудшения качества печати картридж способен выдержать 2-3 перезаправки.

· ресурс принтера - время непрерывной эксплуатации. Для недорогих принтеров для он обычно не превышает 1000 страниц в месяц, для сетевых принтеров этот показатель превышает десятки тысяч страниц. Печать большего количества листов приводит к преждевременному износу принтера и выходу его из строя.

! Для того, чтобы увидеть принцип работы струйного принтера, оденьте наушники и выполните двойной щелчок мышью по этому рисунку:

В основе работы принтеров с изменением фазы красителя (Phase Change Ink-Jet, или Solid Ink-Jet) лежит следующий принцип. Восковые стерженьки для каждого первичного цвета красителя постепенно расплавляются специальным нагревательным элементом и попадают в отдельные резервуары. Расплавленные красители подаются оттуда специальным насосом в печатающую головку, работающую обычно на основе пьезоэффекта. Капли воскообразного красителя на бумаге застывают практически мгновенно, но обеспечивают необходимое с ней сцепление. В отличие от обычной струйной технологии в данном случае не происходит ни просачивания, ни растекания, ни смешения красителей. Именно поэтому принтеры, использующие технологию с изменением фазы красителя, работают с любой бумагой. Качество цветов получается безупречным, к тому же допустима и двусторонняя печать.

Лазерные принтеры используют электрографический принцип создания изображения, используемый в копировальных аппаратах. Этот процесс, в частности, включает в себя создание рельефа электростатического потенциала в слое полупроводника с его последующей визуализацией. Собственно визуализация осуществляется с помощью частиц сухого порошка — тонера, наносимого на бумагу. Наиболее важными элементами лазерного принтера являются фотопроводящий цилиндр (печатающий барабан), полупроводниковый лазер и прецизионная оптико-механическая система, перемещающая луч (рис. 8).

Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения – электрический заряд стекает с засвеченных лучом лазера точек на поверхности барабана. После проявления электронного изображения порошком красителя (тонера), налипающего на разряженные участки, выполняется печать – перенос тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления.

По скорости печати лазерные принтеры делятся на

· принтеры малого быстродействия – 4-6 страниц в минуту;

· принтеры среднего быстродействия – 7-11 страниц в минуту;

· принтеры коллективного использования (сетевые принтеры) – более 12 страниц в минуту.

Для лазерных принтеров, работающих с бумагой формата А4, стандартом де-факто становится разрешающая способность 600-1200 dpi (точек на дюйм). Принтеры, способные работать с бумагой формата А3, как правило, имеют разрешающую способность 1200 dpi и выше, а также невысокую скорость вывода – 3-4 страницы в минуту. К наиболее важным функциональным возможностям принтеров относятся такие, как поддержка технологии повышения разрешающей способности, наличие масштабируемых шрифтов (PostScript, TrueType), объем оперативной памяти и т.п.

Лазерные принтеры могут быть цветными и монохромными (черно-белыми).

Кроме лазерных принтеров существуют и так называемые LED-принтеры (Light Emitting Diode), которые получили свое название благодаря замене полупроводникового лазера в них «гребенкой» мельчайших светодиодов. В данном случае не требуется сложная оптическая система вращающихся зеркал и линз, что позволяет реализовывать более дешевые решения. В области светодиодных принтеров специализируется компания OKI.

К устройствам, позволяющим представлять выводимые из ПК данные в форме рисунка или графика на бумаге, относятся графопостроители (или плоттеры - Plotter) (рис. 9).

Существующие на сегодня перьевые плоттеры делятся на три группы:

· плоттеры, использующие фрикционный прижим для перемещения бумаги в направлении одной оси и движения пера по другой;

· барабанные (или рулонные плоттеры), работающие примерно так же, как и фрикционные, но использующие для перемещения непрерывной перфорированной ленты бумаги специальный трактор (Tractor Feed);

· планшетные плоттеры, в которых бумага неподвижна, а перо перемещается по обеим осям.

Наиболее часто с персональными компьютерами используются первый и третий типы графопостроителей, которые рассчитаны на форматы бумаги A3 или A4. Но существуют планшетные графопостроители даже для формата A0. Барабанные плоттеры обычно применяются для вывода длинных непрерывных графиков, диаграмм и больших чертежей, что характерно обычно для задач, связанных, например, с САПР.

Различные модели плоттеров могут иметь как одно, так и несколько перьев различного цвета (обычно 4-8). Перья бывают трех различных типов: фитильные (заправляемые чернилами), шариковые (аналог шариковой ручки) и с трубчатым пишущим узлом (инкографы). Для заправки последнего типа перьев применяется специальная тушь.

Стандартом де-факто для планшетных графопостроителей являются устройства фирмы Hewlett-Packard. Кроме того, графический язык HP-GL (Hewlett-Packard Graphics Language) также стал фактическим стандартом в промышленности.

В плоттерах могут использоваться как специальные технологии (например, электростатическая), так и технологии, используемые в принтерах (термо-, лазерная, LED, струйная). В настоящее время струйные устройства получают все большее распространение. Например, плоттеры Hewlett-Packard семейства DesignJet формата А0 и А1 работают в 4-5 раз быстрее, нежели их перьевые собратья. Используя два струйных чернильных картриджа, струйный плоттер работает с разрешением не хуже 300 dpi и имеет два режима: чистовой и эскизный. Применяемый в эскизном (черновом) режиме алгоритм позволяет почти вдвое сократить расход чернил. Обычно струйные плоттеры могут эмулировать наиболее известные принтеры, например Epson 1050 и IBM ProPrinter XL24E. Новые типы плоттеров оснащаются драйверами для большинства известных САПР, для Windows- и UNIX-платформ.

Связь принтеров и плоттеров с системным блоком ПК осуществляют через последовательный, параллельный или SCSI-интерфейс. Параллельные порты используются для подключения параллельно работающих (воспринимающих информацию сразу по байту) принтеров. Например, адаптеры типа Centronics позволяют подключать одновременно до трех принтеров. Последовательные порты служат для подключения последовательно работающих (воспринимающих информацию последовательно по 1 биту) принтеров, например адаптеры типа RS-232C (стык С2). В последние годы стал широко применяться USB-интерфейс.

Многие современные быстродействующие принтеры и плоттеры имеют собственную буферную память емкостью до нескольких десятков мегабайт, в которую загружается порция выводимой на печать информации.

СКАНЕРЫ

Основным методом перевода бумажных документов в электронную форму является сканирование — технологический процесс, в результате которого создается графический образ бумажного документа, как бы его «цифровая фотография». Сканирование осуществляется с помощью специального устройства, называемого сканером.

Сканер – это оптико-электронно-механическое устройство, которое предназначено для преобразования визуального образа бумажного документа в графический файл, сохраняющий растровое изображение исходного документа и предаваемый в компьютер для последующей обработки (распознавания, редактирования и т.п.).

По своему предназначению сканеры делятся на универсальные и специальные.

Универсальные сканеры обеспечивают ввод текстовой и графической информации в цветном или черно-белом формате. Среди универсальных сканеров выделяются следующие виды:

· Ручной сканер – самый простой вид сканеров, дающий наименее качественное изображение. Такой сканер не имеет движущихся частей, и сканирование производится путем перемещения сканера над поверхностью документа вручную. Их недостатком является очень узкая полоса сканирования (стандартный лист бумаги приходится сканировать в несколько проходов), а также высокие требования к самому процессу сканирования.

· Листовой сканер – позволяет за одну операцию сканировать лист бумаги стандартного формата. По конструкции напоминает факс-аппарат: оригинал втягивается внутрь специальными роликами (как в принтере) и сканируется по мере перемещения мимо неподвижной светочувствительной матрицы. Обеспечивая высокое качество сканирования, эти сканеры не позволяют обрабатывать книги и журналы без их разброшюровки на отдельные страницы.

· Планшетный сканер – наиболее универсальное устройство, подходящее под большинство задач и позволяющее сканировать любые документы (отдельные листы, книги, журналы и т.д.). Под крышкой сканера располагается прозрачное основание, на которое кладется документ. Блок сканирования перемещается вдоль документа внутри корпуса сканера. Продолжительность сканирования стандартного машинописного листа составляет от одной до нескольких секунд. Планшетные сканеры обеспечивают наилучшее качество и максимальное удобство при работе с бумажными документами.

Многие модели планшетных сканеров имеют возможность установки автоматического загрузчика документов из пачки, а также подключения слайд-модуля, осуществляющего «оцифровку» слайдов и негативных фотопленок для задач профессиональной фотографии или полиграфии.

Специальные типы сканеров предназначены для выполнения специальных функций. К ним относятся следующие:

· Барабанные сканеры обеспечивают наивысшее разрешение сканирования. Оригинал закрепляется на барабане при помощи специальных зажимов, либо при помощи смазки, а сканирование производится построчным перемещением объектива вдоль вращающегося со скоростью порядка 1000 оборотов в минуту барабана. Использование галогенного источника света, световой поток от которого концентрируется на точечной области барабана, позволяет исключить влияние помех и обрабатывать весь спектр оригиналов с высочайшим качеством.

· Сканеры форм — специальные сканеры для ввода информации с заполненных бланков. Это разновидность листовых сканеров. С помощью подобных устройств вводят данные из анкет, опросных листов, избирательных бюллетеней. От сканеров этого типа требуется не высокая разрешающая способность, а очень высокое быстродействие. В частности, для сканеров этого типа автоматизируют подачу бумажных листов в устройство.

· Штрих-сканеры — разновидность ручных сканеров, предназначенных для считывания штрих-кодов с маркировки товаров в магазинах. Штрих-сканеры позволяют автоматизировать процесс подсчета стоимости покупок. Они особенно удобны в торговых помещениях, оборудованных электронной связью и производящих расчеты с покупателями с помощью электронных платежных средств (кредитных карт, смарт-карт и т.п.).

· Слайдовый сканер - специализированный вариант планшетного сканера, разработанный для оцифровки слайдов и негативных фотопленок для задач профессиональной фотографии или полиграфии. Слайд или пленка вставляется в приемную щель и перемещается между лампой подсветки и объективом. Параметры выходного изображения достаточны для фотоальбома или полиграфического воспроизведения.

Несмотря на такое разнообразие видов сканеров, устройство и принципы их работы во многом схожи. В качестве примера рассмотрим, как работает планшетный сканер, упрощенная структурная схема которого приведена на рис. 10.

Основными элементами планшетного сканера являются:

· подложка (крышка) – закрывает оригинал, с которого производится сканирование. Изготовляется из черного материала, максимально поглощающего видимую часть спектра, чтобы предотвратить появление на результирующем изображении всевозможных бликов света, отраженного от размещенных за оригиналом предметов;

·
стекло, на котором размещается сканируемый оригинал;

· светодиодная матрица – набор датчиков (светочувствительных элементов), расположенных в одну линию для черно-белого сканирования или в три линии для сканирования в цвете за один проход. В качестве светочувствительных элементов используются приборы с зарядовой связью (ПЗС – CCD – Charge Coupled Device). Основное назначение матрицы ПЗС – разделить световой поток на три составляющих (красную, зеленую и синюю) и преобразовать уровень освещенности в уровень напряжения;

· оптическая система – состоит из объектива и зеркал (или призмы) и предназначена для проецирования светового потока, отраженного от сканируемого оригинала, на светодиодную матрицу, осуществляющую разделение информации о цветах. Обычно используется один фокусирующий объектив (или линза), который проецирует полную ширину области сканирования на полную ширину матрицы ПЗС;

· лампа – источник света, располагаемая на движущейся каретке и освещающая сканируемую страницу. В современных моделях используются лампы с холодным катодом (Cold Cathode Lamp), обеспечивающие световой поток заданной интенсивности и имеющие повышенные характеристики долговечности. Ориентированные на профессиональную работу с цветом, сканеры содержат схемы самокалибрации по интенсивности светового потока от лампы и поддержания стабильности светового потока при изменении температуры;

· шаговый двигатель – обеспечивает перемещение оптического блока, в который входят лампа, оптическая система и светодиодная матрица;

· блок усиления сигналов – усиливает аналоговые напряжения с выходов матрицы ПЗС, осуществляет их коррекцию и обработку;

· аналого-цифровой преобразователь (АЦП) – преобразует аналоговые напряжения в цифровой код;

· контроллер сканера – обеспечивает прием команд от компьютера и выдачу ему полученных цифровых кодов.

Процесс сканирования достаточно прост. Оригинал (лист документа, развернутая книга и т.п.) располагается на прозрачном неподвижном стекле и закрывается крышкой. При подаче с компьютера команды на сканирование включается лампа и сканирующая каретка с оптическим блоком начинает перемещаться вдоль листа. Яркий свет от лампы падает на сканируемый оригинал, а затем, отражаясь от него, световой поток фокусируется оптической системой и поступает на приемник сигнала – матрицу ПЗС, которая порознь воспринимает красную, зеленую и синюю составляющие спектра. Полученные на выходе матрицы ПЗС аналоговые напряжения, пропорциональные спектральным составляющим, усиливаются и подаются в аналого-цифровой преобразователь, который и осуществляет цифровое кодирование. С АЦП информация выходит в «знакомом» компьютеру двоичном виде и, после обработки в контроллере сканера через интерфейс с компьютером поступает в драйвер сканера – обычно это так называемый TWAIN -модуль, с которым уже взаимодействуют прикладные программы.

! Для того, чтобы увидеть принцип работы планшетного сканера, оденьте наушники и выполните двойной щелчок мышью по этому рисунку:

Основные параметры и характеристики сканеров:

1. Разрешение сканирования (Scanning Resolution) характеризует величину самых мелких деталей изображения, передаваемых при сканировании без искажений. Измеряется обычно в dpi (dot per inch) — числе отдельно видимых точек на дюйм изображения. Существует несколько видов разрешения, указываемого производителем сканеров.

· Оптическое разрешение определяется плотностью элементов в ПЗС-линейке и равно количеству элементов ПЗС-линейки, деленному на ее ширину. Оно является самым важным параметром сканера, определяющим детальность получаемых с его помощью изображений. В массовых моделях планшетных сканеров обычно оно бывает равно 600 или 1200 dpi. Сканирование всегда следует выполнять с разрешением, кратным оптическому, при этом интерполяционные искажения будут минимальны.

· Механическое разрешение определяет точность позиционирования каретки с ПЗС-линейкой при перемещении вдоль изображения. Механическое разрешение обычно в 2 раза больше оптического.

· Интерполяционное разрешение получается путем 16-кратного программного увеличения изображения. Оно не несет в себе абсолютно никакой дополнительной информации об изображении по сравнению с реальным разрешением, причем в специализированных пакетах операция масштабирования и интерполяции выполняется зачастую качественнее, чем драйвером сканера.

2. Глубина цвета, или разрядность (Color Depth) характеризует количество бит, применяемых для хранения информации о цвете каждого пиксела. Черно-белые сканеры имеют один разряд, монохромные, как правило, 8 разрядов, а цветные сканеры, как минимум, 24 разряда (по 8 бит на хранение каждой из RGB-компонент цвета пиксела). Количество цветов, воспроизводимых 24-х-битным сканером (8 бит на канал) равно 2²⁴ = 16 777 216. Более совершенные сканеры могут иметь разрядность 30 или 36 (по 10 или 12 бит на каждый канал). При этом их внутренняя разрядность может быть выше внешней: «лишние» разряды используются для выполнения цветовой коррекции изображения до передачи в компьютер, хотя такая практика в основном характерна для дешевых моделей. Профессиональные и полупрофессиональные сканеры имеют и внешнюю разрядность 30, 36, 42 бит или выше.

3. Диапазон оптических плотностей (Optical Density Range) – это динамический диапазон сканера, который во многом определяется его разрядностью. Он характеризует возможность сканера правильно передавать изображения с большим или с очень маленьким разбросом яркости (возможность отсканировать «фото черной кошки в темной комнате»). Вычисляется как десятичный логарифм от отношения интенсивности падающего на оригинал света к интенсивности отраженного света, и измеряется в ОD (Optical Density) или просто D: 0,0 D соответствует идеально белому цвету, 4,0 D — идеально черному. У сканера этот диапазон зависит от разрядности: у 36-битного сканера он не превышает 3,6 D, у 30-битного — 3,0 D. Сканируемые изображения обычно обладают диапазоном до 2,5 D для фотографий и 3,5 D для слайдов. Дешевые 24-битные планшетные сканеры имеют динамический диапазон 1,8-2,3 D, хорошие 36-битные — до 3,1-3,4 D.

4. Размер области сканирования. Для планшетных сканеров наиболее распространены форматы A4 и A3, для рулонных сканеров — A4, а для ручных сканеров область сканирования составляет обычно полосу шириной 11 см.

5. Соответствие цветов оригинального изображения его цифровой копии. На сегодняшний день одна из самых распространенных систем управления точностью цветопередачи та, что основана на профилях International Color Consortium (ICC), описывающая особенности цветопередачи различных устройств. Процесс создания профиля ICC базируется на сканировании специально изготовленной тестовой таблицы и сравнении полученных результатов с эталоном. По результатам и определяются характеристики устройства, учитываемые драйвером и приложениями. В дорогих моделях сканеров применяются специальные программно-аппаратные системы для цветокалибровки.

6. Качество драйвера. Все современные сканеры обмениваются данными с прикладными программами под Windows с помощью программного интерфейса TWAIN, однако предоставляемый драйвером набор функций может быть разным, его обязательно следует уточнить при выборе сканера. Среди них наиболее важны:

· возможность предварительного просмотра изображения с выбором области сканирования и количества цветов;

· возможность регулировки яркости, контраста и нелинейной цветовой коррекции;

· возможность подавления муара при сканировании изображений с печатным растром;

· возможность простейших преобразований изображения (инверсия, поворот и т.п.);

· возможность сетевого сканирования;

· возможность режимов автоматической коррекции контраста и цветопередачи;

· возможность работы сканера (в сочетании с принтером) в режиме копира;

· возможности по цветокалибровке как сканера, так и всей системы;

· возможности по пакетному сканированию;

· возможности тонкой настройки фильтров и параметров цветокоррекции.

7. Количество и качество прилагаемого к сканеру ПО. Традиционно в комплекте со сканерами поставляются ПО обработки изображений (Adobe PhotoDeluxe или Photoshop LE, ULead Photo Impact и др.) и программа оптического распознавания текста (OCR — Optical Character Recognition). В комплект ПО обычно входят две таких программы: англоязычная (Xerox TextBridge или Caere OmniPage Pro) и предназначенная для распознавания русских текстов программа OCR — одна из версий FineReader производства ABBY Software.

Высококачественные профессиональные и полупрофессиональные планшетные сканеры производят компании Agfa, Linotype-Hell, Microtek (ряд моделей известны под OEM-логотипом NeuHouse), Umax; рассчитанную на массового пользователя технику выпускают компании Artec, Epson, Genius, Hewlett-Packard, Mustek, Plustek, Primax и др.

Для различных типов сканеров в табл. 3 приведены типовые значения указанных параметров.

Таблица 3. Значения параметров основных типов сканеров

Для подключения сканеров в настоящее время применяют следующие интерфейсы:

· собственный (Proprietary) интерфейс разработчика сканера, применявшийся в ранних моделях планшетных и ручных сканеров и представлявший собой специализированную плату на шине ISA, для работы которой требовался драйвер;

· с параллельным портом EPP (LPT, или ECP) выпускаются самые младшие модели в семействах планшетных сканеров различных производителей. Сканеры с таким интерфейсом имеют, как правило, посредственные характеристики и рассчитаны на выполнение несложных работ;

· интерфейс SCSI является стандартом для подключения высококачественных и высокопроизводительных устройств, обеспечивает межплатформенную совместимость сканера и его малую зависимость от смены операционной системы. К SCSI-сканерам обычно прилагается SCSI-плата на шине ISA, хотя такой сканер можно подключать и к полнофункциональным SCSI-контроллерам на шине PCI. Большинство 30- и 36-разрядных сканеров с разрешением 600 dpi и выше выпускаются с этим интерфейсом;

· интерфейс USB — это интерфейс для подключения сканеров, активно рекомендуемый спецификациями PC98 и PC99. Удобство единого интерфейса для разных устройств и достаточно высокая пропускная способность привели к тому, что большинство сканеров для непрофессионального применения выпускаются именно с этим интерфейсом.

Для ввода данных в системах трехмерного моделирования и автоматизированного проектирования (САПР, или CAD/CAM — Computer-Aided Design/Modeling) используется графический планшет ( Digitizer – дигитайзер) — кодирующее устройство, позволяющее вводить в компьютер двумерное, в том числе и многоцветное, изображение в виде растрового образа.

В состав графического планшета входит специальный указатель (перо) с датчиком. Собственный контроллер посылает импульсы по расположенной под поверхностью планшета сетке проводников. Получив два таких сигнала, контроллер преобразует их в координаты, передаваемые в ПК. Компьютер переводит эту информацию в координаты точки на экране монитора, соответствующие положению указателя на планшете. Планшеты, предназначенные для рисования, обладают чувствительностью к силе нажатия пера, преобразуя эти данные в толщину или оттенок линии.

Для подключения планшета обычно используется последовательный порт. Распространенными параметрами являются разрешение порядка 2400 dpi и высокая чувствительность к уровням нажатия (256 уровней). Графические планшеты и дигитайзеры производят компании CalComp, Mutoh, Wacom и другие.

Для устройств рукописного ввода информации характерна такая же схема работы, только введенные образы букв дополнительно преобразуются в буквы при помощи специальной программы распознавания, а размер площадки для ввода меньше. Устройства перьевого ввода информации чаще используются в сверхминиатюрных компьютерах PDA (Personal Digital Assistant) или HPC (Handheld PC), в которых нет полноценной клавиатуры.

ВЫВОДЫ

1. Клавиатура является основным устройством ввода информации в ПК. Она представляет собой совокупность механических датчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих определенную электрическую цепь. Наиболее распространены два типа клавиатур: с механическими и с мембранными переключателями.

Все клавиши разбиты на группы: буквенно-цифровые клавиши, предназначенные для ввода текстов и чисел; клавиши управления курсором (эта группа клавиш может быть использована также для ввода числовых данных, просмотра и редактирования текста на экране); специальные управляющие клавиши (переключение регистров, прерывание работы программы, вывод содержимого экрана на печать, перезагрузка ОС ПК и др.); функциональные клавиши, широко используемые в сервисных программах в качестве управляющих клавиш.

Наиболее распространенным стандартом расположения символьных клавиш является раскладка QWERTY (ЙЦУКЕН), которая при желании может быть перепрограммирована на другую.

2. Для управления курсором удобным средством является устройство, называемое мышью. Подавляющее число компьютерных мышей используют оптико-механический принцип кодирования перемещения. В переносных ПК вместо мыши используюттрекбол,тачпад,трекпойнт.

3. Для визуального отображения информации используется видеосистема компьютера, включающая монитор (дисплей), видеоадаптер и программное обеспечение (драйверы видеосистемы). Монитор (дисплей) – это устройство визуального отображения текстовой и графической информации на экране кинескопа (электронно-лучевой трубке – ЭЛТ) или жидкокристаллическом экране (ЖК-экране).

К основным параметрам мониторов относятся: кадровая частота монитора, частотастрок, полоса видеосигнала, способ формирования изображения, размерзерна люминофора экрана монитора, разрешающая способность монитора, типоразмер экрана монитора.

Видеоадаптер (видеокарта, видеоконтроллер) – это внутрисистемное устройство ПК, предназначенное для хранения видеоинформации и ее отображения на экране монитора. Он непосредственно управляет монитором, а также процессом вывода информации на экран с помощью изменения сигналов строчной и кадровой развертки ЭЛТ монитора, яркости элементов изображения и параметров смешения цветов.

4. Принтеры (печатающие устройства) – устройства вывода данных из ЭВМ, преобразующие информационные ASCII-коды в соответствующие им графические символы (буквы, цифры, знаки и т.п.) и фиксирующие эти символы на бумаге.

Принтеры разнятся между собой по различным признакам: по цветности – черно-белые и цветные; по способу формирования символов – знакопечатающие и знакосинтезируюшие; по принципу действия – матричные, термические, струйные, лазерные; по способу печати – ударные, безударные; по способам формирования строк – последовательные, параллельные; по ширине каретки – с широкой (375-450 мм) и узкой (250 мм) кареткой; по длине печатной строки – 80 и 132-136 символов; по набору символов – вплоть до полного набора символов ASCII; по скорости печати; по разрешающей способности.

5. Основным методом перевода бумажных документов в электронную форму является сканирование — технологический процесс, в результате которого создается графический образ бумажного документа, как бы его «цифровая фотография». Сканирование осуществляется с помощью специального устройства, называемого сканером.

Сканер – это оптико-электронно-механическое устройство, которое предназначено для преобразования визуального образа бумажного документа в графический файл, сохраняющий растровое изображение исходного документа и предаваемый в компьютер для последующей обработки (распознавания, редактирования и т.п.).

По своему предназначению сканеры делятся на универсальные (ручные, листовые и планшетные) и специальные (барабанные, сканеры форм, штрих-сканеры, слайдовые сканеры).

Основные характеристики сканеров: разрешение сканирования (оптическое, механическое и интерполяционное), глубина цвета (разрядность), диапазон оптических плотностей, размер области сканирования, соответствие цветов оригинального изображения его цифровой копии, качество драйверов и прилагаемого программного обеспечения.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: