Ивановская И.А., заведующий отделом документального обеспечения РНТБ

 Сканер. История создания

Сегодня на офисном столе сканер, наряду с принтером, воспринимается как что-то вполне обычное. Но по сравнению с принтером, который обеспечивает вывод документа с электронного носителя на бумагу, сканер обеспечивает обратный процесс.

Сканер (от англ. «scanner») – это устройство, которое оптически сканирует изображение, печатный или рукописный текст и преобразует их в цифровое изображение. В офисах обычно используются разновидности настольного планшетного сканера, при котором документ помещается на стеклянное окно для сканирования. Сканеры с механическим приводом, которые перемещают документ, обычно используются для документов большого формата, где планшетная конструкция была бы непрактична [2].

Во время сканирования при помощи аналого-цифрового преобразователя (АЦП) формируется цифровое описание изображения, которое затем передается на компьютер или на другие устройства с помощью системы ввода-вывода. Процесс формирования цифровой копии исходного изображения и принято называть сканированием.

 Первые эксперименты

История создания сканеров насчитывает, как ни странно, почти два века. Эксперименты с целью преобразовать оптическое изображение в электрические сигналы стали проводить еще до того, как мир увидел первые компьютеры.

В 1843 году изобретатель Александр Бэйн из Шотландии получил патент на первый аналогичный девайс. Он разработал «записывающий телеграф», который действовал на телеграфных линиях и был наделен способностью осуществлять передачу только черно-белых изображений, в которых не было полутонов. Надо признать, что на тот момент это было выдающееся достижение.

1865 год. Именно тогда флорентийский аббат Джованни Казелли (итал. Giovanni Caselli) впервые применил в коммерческих целях возможности факсимильной технологии. Его пантелеграф (Pantelegraph) мог обеспечить передачу документов по линии, которая соединяла столицу Франции и Лион.

Картинка, которая передавалась в пантелеграфе, наносилась на барабан из металла токопроводящими чернилами. А считывание происходило с использованием иглы. Если можно было создать определенные условия, то изображения можно было воспроизвести с большой точностью. Позднее и многие другие города присоединились к Парижу и Лиону [1].

Новые технологии в новом веке

Дальнейшее развитие сканера началось только в XX столетии, когда был изобретен фототелеграф.

В 1902 году физик Артур Корн из Германии получил патент на технологию фотоэлектрического сканирования, на основе которого был создан телефакс для того, чтобы осуществлять факсимильную передачу изображения по телефонной сети.

Он содержал в себе:

• сканер, который обеспечивал ввод данных;
• электронное устройство для приема/передачи сигнала адресату;
• принтер, который печатал сообщение.

Изображение, предназначенное для передачи, нужно было закрепить на прозрачном вращающемся барабане. Луч света от лампы, который перемещался вдоль оси барабана, проходил через оригинал, а также сквозь объектив и призму, которые располагались на оси барабана. В результате он попадал на селеновый фотоприемник [1].

Такие устройства стали называть барабанными сканерами. С их помощью обеспечивается точное воспроизведение графического оригинала.

Барабанный сканер можно назвать первым на планете оригинальным сканером в современном понимании. В 1957 году в США в Национальном Бюро стандартов был сделан первый черно-белый скан. Его разрешение составляло 176 пикселей. Данный сканер используется и сейчас – преимущественно в издательской индустрии. В этой технологии применяются для сканирования так называемые фотоэлектронные умножители, в основу которых было положено изобретение Артура Корна.

С повсеместной компьютеризацией технологических процессов обработки информации стал возможен выпуск самостоятельных анализирующих устройства (сканеров).

В 1985 году компания Microtek выпускает черно-белый поточный сканер с разрешением 300 dpi. А в 1990 году крупные компании HP, Eastman Kodak, Logitech в составе группы Macintosh начали разрабатывать универсальный протокол, который должен был для обработки изображения наладить взаимодействие сканера с программным обеспечением.

В дальнейшем, с развитием полупроводников, усовершенствовался фотоприемник, был изобретен планшетный способ сканирования, но сам принцип оцифровки изображения остается неизменным.

Первыми производителями, которые стали массово выпускать сканеры, считаются компании Mustek, Plustek, Epson и Fujitsu.

 Виды сканеров

В настоящее время разработано множество универсальных и специализированных сканеров.

В целом сканеры можно разделить на планшетные, ручные, роликовые (листопротяжные) и барабанные. Такое разделение, в первую очередь, обусловлено способом перемещения сканирующих чувствительных элементов относительно изображения. В планшетных сканерах оригинал кладется на стекло и сканируется при помощи подвижной линейки из светочувствительных элементов, приводимой в движение электроприводом. В ручном сканере линейка с чувствительными элементами уже перемещается вручную, что требует от пользователя некоторой сноровки. Роликовые сканеры потихоньку сходят с прилавков – в них оригинал протягивается мимо неподвижной линейки элементов (что-то наподобие факса). В барабанном сканере изображение закрепляется на вращающемся барабане [3]. Есть еще проекционные сканеры, слайд-сканеры и др.

Среди обычных пользователей наибольшее распространение получил планшетный сканер. Схема технологии сканирования на таком сканере приведена ниже. Стоит отметить, что этот принцип в большинстве случаев применим и к другим типам сканирующих устройств.

В современных сканерах наиболее распространены два типа приемных чувствительных элементов: CIS-матрица (Contact Image Sensor – контактный датчик изображения) и CCD-матрица (Charge Coupled Device – прибор с зарядовой связью), когда световой поток проецируется на матрицу CCD посредством системы зеркал и фокусирующего объектива. Разрешение в таких сканерах строго ограничено числом чувствительных элементов в матрице, и если ширина оригинала меньше рабочей поверхности сканера, то используется только часть фотоэлементов от возможного числа. По этой причине в особо качественных сканерах оптика может переключаться в режим, когда на полную ширину CCD-матрицы проецируется только часть ширины рабочего стола сканера. Таким образом, на постоянное число приемных ячеек CCD-матрицы проецируется участок меньшей ширины, сохраняя при этом качество изображения [3].

В 1994 году на рынке появился первый 3D-сканер. Данное периферийное устройство способно проводить анализ формы предмета, и полученные таким образом данные позволяют создать его 3D-модель. Их можно условно поделить на два типа по методу действия. Контактный основан на непосредственном контакте сканера и объекта, который исследуется, а бесконтактный (активный) – на применении светодиодного или лазерного луча.

Модели современных сканеров очень разнообразны, это может быть бесконтактный вариант или переносной, то есть работающий в беспроводной системе. Выпускаются сканеры для телефона, лазерные типы для стационарного применения и миниатюрный карманный вариант. Современные производители стремятся совершенствовать свои сканеры и расширяют их функционал за счет все новых и новых операций. Сканирующее устройство является незаменимым помощником человека и применяется для:

• обработки документации, изображений;
• сканирования чертежей;
• работы с фотографиями в фотостудии, реставрационных услуг;
• сканирования объектов архитектуры и строительства в 3D-формате;
• сохранения редких книг, архивных документов, изображений;
• создания электронных библиотек;
• сохранения рентгеновских снимков (в медицине).

Ценные свойства сканирующей аппаратуры заключаются не только в процессе оцифровки исходных данных, но и в возможности их корректировки.

Список использованных источников

1. Изобретение сканера: 180 лет истории [Электронный ресурс]. – URL: https://mcgrp.ru/article/6595-izobretenie-skanera-180-let-istorii (дата обращения: 11.04.2024).
2. Сканер изображений [Электронный ресурс]. – URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Image_scanner (дата обращения: 11.04.2024).
3. Ширко С. Популярно о сканерах [Электронный ресурс] / С. Ширко. – URL: https://www.kv.by/archive/index2003034701.htm (дата обращения: 10.04.2024).