Сканер — устройство ввода информации¶
Сканер — устройство ввода, преобразующее изображение физического объекта (документа, фотографии, предмета, прозрачной или непрозрачной поверхности) в цифровую форму, пригодную для обработки компьютером. Сканеры применяются в офисах, архивах, медицине, промышленности, научных исследованиях и быту. Результат работы устройства — растровый файл (чаще всего в форматах TIFF, JPEG, PNG или PDF), представляющий собой матрицу пикселей с зафиксированными значениями яркости и цвета.
¶История
Первые сканирующие устройства появились в 1930-х годах в телевизионной технике: механические барабаны с фотоэлементами использовались для преобразования изображения в электрический сигнал. В 1957-м инженер Russell Kirsch из Национального бюро стандартов США создал первый в истории цифровой сканер, с помощью которого была оцифрована фотография его трёхмесячного сына — изображение размером 176×176 пикселей стало одним из первых растровых файлов.
В 1980-е годы сканеры вошли в сферу персональных компьютеров. Компания Hewlett-Packard в 1984 году выпустила ScanJet — одно из первых массовых потребительских устройств подобного типа. В 1990-е и 2000-е сканеры стали стандартным офисным оборудованием, а функция сканирования была интегрирована в многофункциональные устройства (МФУ), совмещающие принтер, копир и сканер в одном корпусе.
¶Принцип работы
Основа большинства сканеров — линейный или площадной оптический сенсор (CCD или CIS), который считывает отражённый от объекта свет. Процесс сканирования состоит из следующих этапов:
- Объект размещается на стеклянной поверхности (плоскостные сканеры) или подаётся в лоток подачи.
- Источник света (лампа или светодиодная линейка) освещает поверхность.
- Оптическая система фокусирует отражённый свет на сенсор, преобразующий световой поток в электрический сигнал.
- Аналого-цифровой преобразователь переводит сигнал в числовые значения яркости и цвета для каждого пикселя.
- Программное обеспечение формирует растровое изображение и сохраняет его в файл.
Ключевые характеристики: оптическое разрешение (измеряется в точках на дюйм — dpi), глубина цвета (бит на пиксель), скорость сканирования и размер сканируемой области.
¶Виды сканеров
¶Плоскостные сканеры
Наиболее распространённый тип. Объект укладывается на плоское стекло, под которым перемещается сенсорный блок. Подходят для книг, фотографий, документов. Именно этот тип интегрируется в МФУ.
¶Планшетные (книжные) сканеры
Разновидность плоскостных с V-образной раздвижной крышкой, позволяющей сканировать толстые книги и переплётные издания без разрушения переплёта.
¶Протяжные (ленточные) сканеры
Документы подаются через узкий лоток по одному листу. Используются для массового сканирования больших объёмов бумаги. Скорость подачи может достигать сотен листов в минуту.
¶Сканеры штрих-кодов
Специализированные устройства для считывания линейных (1D) и двумерных (2D, QR) штрих-кодов. Применяются в розничной торговле, логистике, складском учёте. Бывают ручные (сканеры-пистолеты) и стационарные (встроенные в кассовые системы).
¶3D-сканеры
Устройства, фиксирующие геометрию трёхмерных объектов. Принципы работы: структурированная проекция (проекция световых узоров и анализ их деформаций), время полёта импульса (ToF) или триангуляция. Результат — облако точек, из которого строится цифровая модель. Применяются в промышленном проектировании, медицине (изготовление протезов), археологии, криминалистике, создании моделей для 3D-печати.
¶Документальные (стримовые) сканеры
Профессиональные устройства для непрерывной обработки потока документов. Часто оснащаются автоматическим дуплексным сканированием (одновременное считывание обеих сторон листа).
¶Сканеры в промышленности и науке
Помимо офисного применения, сканирующие технологии используются в медицинских томографах (КТ и МРТ), где «сканирование» означает послойное получение срезов тела. Геодезические лазерные сканеры (LiDAR) строят трёхмерные модели местности и зданий. Спектральные сканеры анализируют состав материалов по отражённому излучению. В полиграфии и архивном деле сканеры высокого разрешения используются для оцифровки художественных произведений и исторических документов.
¶Сканеры и программное обеспечение
Современные сканеры работают в связке с программами, обеспечивающими оптическое распознавание символов (OCR) — преобразование отсканированного текстового документа в редактируемый текстовый файл. Популярные решения: ABBYY FineReader (разработка российской компании «АBBYY», основанной в 1989 году в Москве), Tesseract и Adobe Acrobat. OCR-технологии критически важны для архивной оцифровки и поиска по документным массивам.
¶Перспективы
С ростом мобильных устройств функцию сканирования частично переняли смартфоны: камера в сочетании с приложением выполняет роль сканера документов и QR-кодов. Тем не менее специализированные сканеры сохраняют преимущество в разрешении, точности цветопередачи и скорости обработки больших объёмов.
¶Исторические факты
- Первый в мире цифровой сканер, созданный Расселом Киршем в 1957 году, использовал барабан диаметром около 20 см и давал разрешение 176×176 пикселей.
- Оцифрованная этим сканером фотография младенца Глена Кирша считается одним из первых цифровых изображений в истории.
- В СССР сканеры для оцифровки документов начали активно применяться в 1980-е годы, прежде всего в системах автоматизированного проектирования и издательском деле.