Сканер: назначение, методика сканирования, основные параметры.

Сканер – это электронное устройство, которое переводит изображение объекта (рисунок или текст) в цифровой вид. По принципу действия сканер немного походит на цифровой фотоаппарат: отраженный от объекта свет попадает на матрицу, а затем через
аналогово-цифровой преобразователь в компьютер.

Параметры сканера определяют качество полученного изображения в цифровом виде. Основной характеристикой является оптическое разрешение. Поскольку на выходе со сканера получается файл растровой графики, то от этой характеристики напрямую зависит четкость изображения. Бывает, что разрешение сканнера не одинаково по ширине (определяется матрицей сканера) и высоте (определяется количеством «ходов» лампы сканера для снятия изображения). Интерполированное разрешение практической ценности мало представляет, поскольку те же операции возможны и в графических редакторах. При съемке объекта нужно правильно подобрать контраст и яркость – эти параметры можно отрегулировать практически в любом ПО для сканеров. Также нужно ограничить область сканирования, задать получаемому файлу имя и формат (для ч/б и градаций серого лучше подходит GIF и TIFF, для цветных – JPEG). Конечный файл будет отличаться от того, что можно увидеть на экране ПО для сканера – обычно ввиду малого размера окна ПО детали неразличимы, и вместо них просто ничего не видно, но на самом деле изображение выходит четким (все зависит от конкретной программы и сканера и подбирается индивидуально).

Сканирование объекта – это сложный процесс, при котором желаемое изображение нужно расположить как можно аккуратнее и ровнее. Если текст или изображение нанесены на обычный лист формата А4, то сканирование заметно упрощается выравниванием краев листа по границе стекла сканера. Сканирование толстых книг и журналов заметно сложнее – нужно учитывать возможный сдвиг книги относительно стекла после закрытия крышки сканера, неровности вблизи переплета. Иногда удачнее бывает снять крышку из шарниров и просто положить на сканируемую книгу сверху. Отклонение изображения и текста даже на малый угол будет хорошо заметно при распечатывании и при вставке в другие файлы (например, иллюстрации к MS Wordдокументам) и тяжело поддается редактированию в графических программах.

Виды графических редакторов. Преимущества и недостатки отдельных видов.

Графические редакторы - это инструменты компьютера для получения

Графических изображений: рисунков, картинок, чертежей, диаграмм,

Графиков и т.д., которые получаются на экране монитора и могут

Быть напечатаны. Графические редакторы (ГР) - это программы для

Создания и редактирования на ЭВМ графических изображений.

Виды графической информации: рисунки, схемы, чертежи, фотографии,

Карты, объёмные изображения и т.д.

Рисунок - образное представление объектов реального или вымышлен-

Ного мира. Рисунки могут быть как статическими (неподвижными),

Так и динамическими (движущимися).

Фотография-полное графическое изображение объектов реального мира.

Схема - условное изображение объектов, процессов, систем и т.п.

Чертёж - схематическое изображение объекта с точным сохранением

Геометрических пропорций.

Средствами машинной (компьютерной) графики создаётся как печатная

Продукция, так и рекламные ролики, видеоклиппы, мультфильмы (ани-

Мация) и др. Все современные компьютеры снабжены аппаратными и

Программными средствами получения графических изображений. Аппа-

Ратные средства включают в себя видеомонитор (как правило, цвет-

Ной - типа EGA, VGA, а лучше SVGA), видеокарту (видеопамять 256К,

К, 1М и более), накопитель на жёстком магнитном диске, процес-

Сор, ОЗУ, клавиатура, мышь и другие составные части компьютера.

От качества видеосистемы зависит качество изображения, палитра

Цветов, максимальное разрешение монитора. Ниже приведены параметры

Основных видеосистем.

Видеосистемы

Тип монитора	Максимальное разрешение (в пикселях)	Количество цветов	Видеопамять
Monochrome (Hercules)	720 X 348		32 Kб
CGA	640 X 320		64 Кб
EGA	640 X 350		64-128 Kб
VGA	640 X 480		256 Kб
SVGA	640 X 480		256 Kб
SVGA	800 X 600		512 Kб
SVGA	1024 X 768		512 Kб
SVGA	800 X 600		1 Mб
SVGA	1024 X 768		2 Mб
SVGA	800 X 600		2 Mб
SVGA	1024 X 768		4 Мб

Дисплеи бывают монохромные (черно-белые) и цветные. Каждый пик- сель на цветном экране - это совокупность трех точек (зерен) раз- ного цвета: красного, зеленого и синего. Эти зерна расположены очень близко друг к другу, так, что зрение человека их не разли- чает. Нам они кажутся слившимися в одну точку. Из сочетания крас- ного, зеленого и синего цветов складывается вся красочная палитра на экране. Цветные дисплеи такого типа называются RGB-мониторами (от первых букв английских слов red - красный, green - зеленый, blue - синий). Электронная пушка цветного дисплея испускает три луча. Каждый луч вызывает свечение зерна только одного цвета. Для этого в дисплее используется специальная фокусирующая система. Информация о графическом изображении хранится в видеопамяти. В видеопамяти содержится информация о состоянии каждого пикселя эк- рана. Если каждый пиксель может принимать только два состояния: светится - не светится (белый - черный), то для кодировки доста- точно одного бита памяти на пиксель (1 - белый, 0 - черный). Если нужно кодировать большее количество состояний (различную яркость свечения или различные цвета), то одного бита на пиксель недоста- точно. Для кодирования 4 цветов в видеопамяти используется 2 бита на каждый пиксель; для кодирования 8 цветов - 3 бита, 16 цветов - 4 бита и т.д. Количество цветов (К) и размер кода в битах (b) связаны формулой: K=2^b. Из трех базовых цветов можно получить 8 различных красок. Большее число красок получается путем управле- ния интенсивностью базовых цветов. На современных высококачест- венных дисплеях используется палитра более чем из 16 млн. цветов. Требуемый размер видеопамяти в этом случае - несколько мегабайт. Минимально необходимый объем видеопамяти зависит от размера сет- ки пикселей и от количества цветов. Обычно в видеопамяти помеща- ется несколько страниц (кадров) изображения одновременно. Для работы ГР необходимо наличие следующих аппаратных средств: 1. Графический адаптер (другие названия: контроллер дисплея, ви- деокарта) представляет собой единство двух компонент: видеопамяти и дисплейного процессора (монитора). Функция видеопамяти - хра- нить видеоинформацию. Функция дисплейного процессора - выводить содержимое видеопамяти на экран. Если изображение на экране пос- тоянно не подновлять, то оно гаснет (за время порядка нескольких миллисекунд). Таким образом, изображение должно выводиться на эк- ран с такой частотой, чтобы глаз не успевал заметить угасание картинки. Дисплейный процессор непрерывно просматривает видеопа- мять и выводит ее содержимое на экран 50-60 раз в секунду. 2. Графический дисплей обеспечивает отображение графической ин- формации на экране электронно-лучевой трубки. В настоящее время широкое распространение получили растровые дисплеи. Экран растро- вого дисплея разбит на фиксированное число точек, которые образу- ют матрицу (растр) из фиксированного числа строк и столбцов. Сло- во растр восходит к латинскому rastrum - грабли, мотыга. Растром обычно называют чередование прозрачных и непрозрачных полос по сходству со следом граблей, имеющим вид параллельных борозд. Растровые дисплеи работают в прямоугольной декартовой системе ко- ординат. Каждый пиксель характеризуется координатами - парой чи- сел (х, у). Первое число х задает расстояние от начала координат до заданной точки экрана по горизонтали (в пикселях), второе чис- ло у - по вертикали. В большинстве ЭВМ требуется, чтобы эти коор- динаты изменялись слева направо и сверху вниз. Это означает, что экран дисплея связан с системо координат, начало которой находит- ся в левом верхнем углу экрана. Величины, характеризующие ширину и высоту экрана (в пикселях), - х и у - в разных системах могут меняться от десятков до нескольких сотен и тысяч. Чем больше х и у, тем выше качество изображения, так как каждая точка будет за- нимать меньшую область на экране. Количество пикселей по горизон- тали и вертикали (х, у) называется разрешающей способностью. Программные средства - это графические редакторы. Однако можно получать изображения (в том числе и движущиеся) и с помощью сис- тем программирования BASIC, Turbo Pascal и др. Кроме того, су- ществуют графические редакторы систем автоматизированного проек- тирования (САПР), предназначенные для создания чертежей, схем, планов сооружений, трёхмерных изображений объектов и т.д. Это па- кеты программ PCAD и CirCad (для создания радиосхем и разводки печатных плат), AutoCAD (чертежи), ProtoCAD (стереометрия) и др. Существуют графические редакторы для DOS и для Windows. Это спе- циальные пакеты программ, содержащих в своём составе ряд важных утилит, например просмотрщики графических файлов, конверторы гра- фических файлов из одного формата в другой. Следует также отме- тить, что целый ряд популярных пакетов программ, таких как MS Word, Excel, MS Works, поддерживают создание рисунков и диаграмм и вставку их в файл. Ряд текстовых редакторов для DOS поддержива- ют псевдографику (Word & Deed), черчение вертикальных и горизон- тальных линий для создания блок-схем и таблиц (Multi-Edit, Лекси- кон и др.). Графические редакторы для DOS: Painter, NeoPainter, Paint Show, Picasso и др. Лучший из них - NeoPainter. Редактор 3D Studio слу- жит для создания трёхмерных рисунков. Графические редакторы для Windows 3.1: PaintBrush, Aldus Photo Styler, Hamilton Flamingo, Corel Draw (лучший из них) и др. Пос- ледние версии некоторых графических редакторов (например, Photo Works, Adobe Photo Shop, Photo Plus) работают только в Windows-95. PaintBrush - простейший графический редактор для Windows 3.1. Его программный элемент находится в программной группе "Реквизиты". Его улучшенным аналогом является редактор Paint для Windows-95. MicroSoft Gif Animator для Windows-95 - служит для создания движущихся изображений (анимаций) и для преобразования видеофайлов *.avi в анимационные gif-файлы. Отдельные фрагменты анимационного изображе- ния (кадры или фреймы) создаются, например, в редакторе PhotoShop или Paint, а затем через буфер обмена Windows вставляются в Gif Animator. Количество фреймов (кадров) может быть от 2 до нескольких десятков. Чтобы изображение двигалось, его всё время повторяют (меню Animat, Looping и Repeat Foreve). Чтобы движение было замедленным, устанав- ливают длительность просмотра каждого кадра (меню Image, Duration) в мс. Возможности графических редакторов для Windows шире, но они тре- буют значительно больших машинных ресурсов (оперативная и диско- вая память, процессор и др.). Таким образом, аппаратные и прог- раммные средства получения графических изображений связаны между собой. В основе технологии получения графических изображений лежит представление изображения как совокупности точек разного цвета (мозаики точек). Точечный элемент экрана компьютера называется пикселем (от слов picture element - pixel). Совокупность пикселей на экране образует графическую сетку. Чем гуще эта сетка, тем лучше качество изображения. Кроме растровой графики с точечными элементами, существует векторная графика, когда элементами изоб- ражения являются линия, окружность, прямоугольник. Информация о графическом изображении хранится в специальном разделе ОЗУ - ви- деопамяти. В видеопамяти содержится информация о состоянии каждо- го пиксела экрана. Например, для монитора VGA графический режим 640х480 пикселей реализует 16 цветов на экране. Этот режим ис- пользуется чаще всего в DOS. В Windows часто используется режим High Color (2^16=65536 цветов) с разрешением 600Х800 пикселей и True Color (2^24=16777216 цветов) с разрешением 600Х800 пикселей. Просмотр графических файлов производится в NC4, NC5 при нажатии клавиши F3 или при помощи просмотрщика-конвертора Paint Viewer (pv.exe) при нажатии на Enter (для файлов формата bmp, pcx, gif, ico, wmf, tif, jpg и др.). В некоторых случаях существуют специ- альные просмотрщики и конверторы графических файлов, например SEA, QPV, GWS, но в ряде случаев просмотр возможен только в тех редакторах, в которых созданы графические файлы. Программа GWS позволяет конвертировать графические файлы в exe-файлы, что очень удобно для просмотра. Программа PicViewer для Windows-95 позволя- ет просматривать и конвертировать графические файлы основных фор- матов, устраивать слайд-шоу. Теми же свойствами обладает программа ACDSee. Среда графического редактора Пользовательский интерфейс большинства графических редакторов (ГР) организуется следующим образом. С левой стороны экрана располага- ется набор пиктограмм (условных рисунков) с изображением инстру- ментов, которыми можно пользоваться в процессе редактирования изображений. В нижней части экрана - палитра, из которой художник выбирает краски требуемого цвета. Оставшаяся часть экрана предс- тавляет собой пустой холст (рабочее поле). Над рабочим полем на- ходится меню, позволяющее изменять режимы работы ГР. На левом краю палитры выводится квадрат, окрашенный в фоновый цвет. В нем помещаются еще два квадрата, верхний из которых окрашен в первый рабочий цвет, а нижний - во второй рабочий цвет. В левом нижнем углу экрана выводится калибровочная шкала, которая позволяет ус- танавливать ширину рабочего инструмента (кисти, резинки и т. д.). Режимы работы ГР Режимы ГР определяют возможные действия художника, а также ко- манды, которые художник может отдавать редактору в данном режиме. 1. Режим работы с рисунком (рисование). В этом режиме на рабочем поле находится изображение инструмента. Художник наносит рисунок, редактирует его, манипулирует его фрагментами. 2. Режим выбора и настройки инструмента. Курсор-указатель нахо- дится в поле экрана с изображениями инструментов (меню инструмен- тов). Кроме того, с помощью меню можно настроить инструмент на определенный тип и ширину линии, орнамент закраски. 3. Режим выбора рабочих цветов. Курсор находится в поле экрана с изображением цветовой палитры. В этом режиме можно установить цвет фона, цвет рисунка. Некоторые ГР дают возможность пользова- телю изменять палитру. 4. Режим работы с внешними устройствами. В этом режиме можно вы- полнять команды записи рисунка на диск, считывания рисунка с дис- ка, вывода рисунка на печать. Графические редакторы на профессио- нальных ПК могут работать со сканером, используя его для ввода изображения с репродукций. Обработку графической информации с вы- хода сканера производят программы PhotoShop, PhtoWorks, PhotoPlus. Они преобразуют информацию в графические файлы формата jpg, gif. При использовании графического редактора PhotoShop при сканиро- вании графических изображений, необходимо включить сканер и вло- жить в него картинку, фотографию и т.д., запустить PhotoShop, взять в меню Файл пункт Получить, TWAIN_32. Будет запущен сканер. В режиме Preview надо произвести сканирование с низким разрешени- ем и выбрать с помощью установления рамки область сканирования, а затем в режиме Scan произвести сканирование выбранной области с высоким разрешением (>=300 dpi). После этого закрывают программу управления сканером и изображение считывается программой Photo Shop. Затем указанное изображение обрабатывают в PhotoShop,напри- мер устанавливают размер изображения в пикселях, меняют яркость, контрастность, устраняют мелкие дефекты изображения, так, чтобы получить желаемое качество изображения. После этого его сохраняют на диске в виде файла с расширением jpg, чтобы он имел наименьший размер и занимал меньше места. Для обработки текстовой информации, её распознавания и преобра- зования её в текстовый файл используется программа Fine Reader. Полученный в этой программе текст копируют в буфер обмена и затем сохраняют в редакторе Word виде doc файла. Система команд ГР В каждом из перечисленных выше режимов художник может работать с определенным набором команд ГР. В различных графических редакто- рах на разных компьютерах системы команд могут существенно разли- чаться. Во всех вариантах характерно использование принципа меню для выбора и инициализации команд. В систему команд входят: -команды выбора инструмента; -команды настройки инструмента (ширина линий, шрифт букв); -команды выбора цветов; -команды масштабирования рисунка; -команды ввода/вывода рисунка на внешние устройства. Меню команд представляются в форме пиктограмм, а также в тексто- вой форме. Основные функции графического редактора Работа в графическом редакторе относится к технологии обработки графики. Для некоторого обобщённого графического редактора харак- терно выполнение следующих функций: 1. Создание рисунка а) В режиме ручной прорисовки; б) С использованием панели инструментов (штампов, примитивов). 2. Манипулирование рисунком а) Выделение фрагментов рисунка; б) Проработка мелких деталей рисунка (увеличение фрагментов кар- тины); в) Копирование фрагмента рисунка на новое место экрана (а также возможность вырезать, склеивать, удалять фрагменты изображения); г) Закраска отдельных частей рисунка ровным слоем или узором, возможность применять для рисования произвольные "краски", "кисти" и "напыление". д) Масштабирование изображения; е) Перемещение изображения; ж) Поворот изображения; 3. Ввод в изображение текста а) Выбор шрифта; б) Выбор символов (курсив, подчёркивание, оттенение); 4. Работа с цветами а) Создание своей палитры цветов; б) Создание своего узора (штампа) для закраски; 5. Работа с внешними устройствами (диски, принтер, сканер и др.) а) Запись рисунка на диск (дискету) в виде файла стандартного формата (pcx, bmp, tif, gif, jpg, png и др.); б) Чтение файла с диска (дискеты); в) Печать рисунка; г) Сканирование рисунка. В качестве "кисти" чаще всего используется мышь, реже курсор при управлении клавиатурой. Панель инструментов используется для ри- сования прямых и кривых линий, окружностей (овалов, эллипсов), прямоугольников (квадратов).