Skener
U oblasti računarstva, pojam skener (engl. scanner) ima više značenja. Pojam skenera slika se odnosi na optički ulazni uređaj koji omogućava da se crtež, fotografija ili štampani, odnosno rukopisni tekst pretvore u kod koji odgovarajući kompjuterski programi mogu da obrade, prikažu na ekranu ili odštampaju. Skeniranje slika (digitalizacija slika) je postupak kojim se slika (dokument) pretvara u oblik pogodan za prenos, obradu i čuvanje u elektronskom formatu. U svakodnevnoj kućnoj ili kancelarijskoj upotrebi mogu se videti razne varijante skenera:
- Ručni skener radi na principu ručnog prevlačenja uređaja preko skeniranog objekta. Može da skenira ravnu površinu širine do 10 cm i to crno-belu, sivu skalu i kolor. Rezolucija je do 800 dpi (tačaka po inču) i obično imaju najviše do 12 bita po boji. Namenjen je skeniranju manjih površina, sličica, odnosno logotipa. Ručni skeneri su uglavnom monohromatski i bili su u široj upotrebi tokom 90-ih godina 20. veka, međutim iako je njihova popularnost za skeniranje dokumenata opala, upotreba ručnih 3D skenera je u dalje velika u oblasti industrijskog dizajna, inženjeringa, inspekcije i analize, digitalne proizvodnje kao i u medicini. U uobičajenoj upotrebi zastupljeni su uglavnom u obliku barkod čitača. Jeftini su ali daju najlošiji kvalitet reprodukcije. Međutim, krajem prve decenije 21. veka pojavljuju se ručni skeneri specijalizovani za skeniranje fotografija koji skeniraju površinu širine A4 (210mm) sa dubinom skeniranja od 24 bita. Kod ovih skenera je mobilnost bitna karakteristika i biće sve popularniji u upotrebi.
- Položeni, stoni, desktop skener je najčešća vrsta skenera u kućnoj i poslovnoj upotrebi zbog dobrog odnosa cene i radnih performansi. Obično koristi A4(210×297mm) ili A3(297×420mm) format papira i može da skenira u punom koloru. Rezolucija položenih skenera može da se kreće do 5400 dpi i više. Ovi skeneri uglavnom operišu sa 24-48 bita po boji što ih čini najboljim za skeniranje svih vrsta dokumenta.
- Prolazni skener snima dokument tako što se isti provlači kroz njega. Telefaksi su najjednostavniji primer.
- Filmski skener snima filmske materijale, pozitive ili negative, formata od 35 do 120 mm. Ti uređaji su specijalno napravljeni za ovu svrhu. On radi na principu obrtnog nosača koji pokreće slajdove ispred sočiva i optičkog senzora. Rezolucija je, na 36 mm dužine filma 4000 linija, odnosno samog skenera maksimalno 2700 lpi (linija po inču). Kvalitet skeniranog slajda od 2700 lpi odgovara kvalitetu skenirane fotografije veličine 16x24cm pomoću običnog položenog skenera.
Istorijski razvoj uredi
Skeneri se mogu smatrati naslednicima ranih telefotografskih uređaja, koji su se sastojali od rotirajućeg doboša sa jednim fotodetektorom, standardne brzine od 60 do 120 o/m (obrta u minuti), a kasniji modeli su išli do 240 o/m. Oni su slali linearan analogni АМ signal kroz standardnu telefonsku žicu ka prijemniku koji je sinhronizovano štampao jednakim intenzitetom na poseban papir. Ovaj sistem je bio u upotrebi u štampi od 20-ih do 90-ih godina XX veka. Fotografije u koloru su se slale kao tri odvojene RGB slike, ali samo u posebnim prilikama usled troškova prenosa.
Prvi skeneri u pravom smislu reči bili su doboš ili bubanj skeneri (engl. Drum scanner koji su se pojavili 1957. godine. Ime su dobili po ključnom delu uređaja, rotirajućem cilindru koji se okretao velikom brzinom sa skeniranim objektom ispred precizne optike koja je slala signal vakuumskim cevima, odnosno lampama (engl. photomultiplier tubes – PMT). Većina modernih doboš rotacionih skenera u boji koristi tri odvojene lampe za razdvajanje crvene, plave i zelene boje. Samo nekoliko firmi danas proizvodi rotacione skenere usled skupe proizvodnje i zbog toga više cene u odnosu na druge tipove skenera. Ipak, oni se i dalje traže na tržištu zbog njihove superiorne rezolucije koja može ići i preko 14000 ppi (piksela po inču), dubine boja i ekonomske isplativosti. Rotacioni skeneri su najbolji uređaji za digitalizovanje retkih dokumenata. Ograničenje je da se mogu skenirati samo savitljivi dokumenti.
Princip rada uredi
Savremeni stoni skeneri se sastoje iz više delova. Najkarakterističniji deo je stakleni panel ispod kog se nalazi izvor svetlosti. Izvor svetlosti osvetljava stranu papira postavljenu licem okrenutim nadole na staklenoj podlozi iznad mehanizma za skeniranje. Prazne ili bele površine odbijaju više svetlosti od slova ili slika. Motor pomera glavu skenera koja hvata svetlost koja se odbija od skeniranog dokumenta. Odbijena svetlost prolazi kroz sistem ogledala koja je usmeravaju ka sočivu. Sočiva fokusiraju svetlosne zrake na svetlosno osetljive diode koje svetlost prevode u električnu struju. Što je veća količina svetlosti koja padne na diode utoliko je veći napon struje. Ako skener radi sa slikama u boji, odbijena svetlost se usmerava prema posebnim diodama kroz crvene, zelene i plave filtere. Na kraju, analogno-digitalni konvertor (engl. analog to digital converter, ADC) prevodi svaku analognu vrednost napona u digitalni piksel koji predstavlja jačinu svetlosti za tačku duž linije koja sadrži broj piksela po inču srazmerno deklarisanoj mogućnosti određenog skenera.
Svetlosno osetljive diode, odnosno optički senzori mogu biti izrađeni u više tehnologija kao: CCD (engl. charge coupled device), CIS (engl. contact image sensors) ili CMOS (engl. complementary metal–oxide–semiconductor). Svi ovi tipovi senzora imaju isti zadatak da svetost prevedu u elektronske signale. CCD senzori su analogni uređaji. Kod ovih uređaja prikaz objekta se smanjuje u sočivu pre nego što ga uhvati CCD senzor jer je CCD matrica mnogo manja od površine za skeniranje. Kada svetlost padne na fotoreceptor ona proizvede mali električni naboj u svakom foto senzoru koji se prevodi u vrednost napona za određeni piksel. CCD i fotoreceptor mere upadno svetlo i konvertuju intenzitet u analogni napon. CCD snima osvetljenost kao intenzitet srazmerno broju fotona uhvaćenih u određenom vremenskom periodu. Crno je najmanjeg a belo najvećeg intenziteta. CMOS senzori su novija tehnologija koja radi na principu poluprovodnika koja je jednostavnija za proizvodnju, efikasnija u potrošnji struje ali sa približno istim kvalitetom skeniranja kao i CCD. CIS senzori su relativno nova tehnološka inovacija na polju položenih skenera koja ubrzano potiskuje CCD u proizvodnji manjih, prenosnih uređaja. Kao što i ime kaže, CIS senzor je u bliskom kontaktu sa objektom skeniranja i ne koristi ogledala za usmeravanje svetlosti na statični senzor kao kod konvencionalnih CCD skenera. Pikseli kod CIS su iste veličine kao skenirani pikseli na strani. Ovi skeneri koriste LED (engl. light-emitting diode) za osvetljavanje što ih čini visoko efikasnim uređajima u pogledu potrošnje struje tako da se mogu napajati i preko USB konektora. Ovi uređaji su manji i lakši od uređaja sa CCD senzorima ali je i kvalitet skeniranog materijala lošiji zbog neefikasnih sočiva, loše dubine skeniranja tako da papir mora da bude savršeno ravan i ograničena je preciznost boja.
Uređaji se razlikuju i po načinu rada sa papirom. Papir nije uvek nepomičan kad se skenira kao kod ručnih i položenih skenera. Skeneri više klase uvlače listove papira iznad glave skenera koja se ne pomera. Kao transport koristi se sistem valjaka, kaiševa, doboša ili vakuumskih cevi.
Kvalitet skeniranja uredi
Savremeni skeneri obično snimaju u RGB paleti boja. Analogno-digitalni konvertor šalje skenirane podatke kompjuterskom procesoru preko ulazno/izlaznog interfejsa koji može biti SCSI ili dvosmerni paralelni port kod skenera proizvedenih pre pojave USB-a. Dubina boja zavisi od karakteristika samog uređaja, obično je najmanje 24-bitna dok je kod kvalitetnijih modela 48-bitna ili veća. Važan parametar kod skenera je njegova rezolucija, merena pikselima po inču (ppi), ali ponekad preciznije određena kao uzorcima tj. semplovima po inču (engl. samples per inch). Umesto isticanja optičke rezolucije kao jedinog bitnog parametra, proizvođači obično deklarišu interpoliranu rezoluciju uređaja, koja je mnogo veća usled softverske interpolacije. Godine 2004. kvalitetniji stoni skener je imao optičku rezoluciju od 1600 do 3200 ppi, vrhunski položeni skeneri do 5400 ppi, a dobar doboš rotacioni skener je imao optičku rezoluciju od 8000 do 14000 ppi. Proizvod skeniranja je obično nekompresovani RGB prikaz koji preko veze skenera i računara dalje obrađuju grafičke aplikacije, među kojima je najpoznatiji Adobe Photoshop. Obrađene slike se obično čuvaju na hard-disku računara u određenom formatu. To može biti nekompresovana bitmap slika, kompresovani TIFF ili PNG, GIF ili JPEG. Dokumente je najbolje čuvati u TIFF ili PDF formatu. Adobe PDF format (format za opis strane, engl. Page Description Format) pruža kvalitetnu komprimovanu prezentaciju kompleksnih strana uz dostupan besplatan softver za čitanje. GIF odnosno u prevodu format za razmenu grafike je format dosta korišćen za internet prezentacije. Ovaj format koristi kompresiju bez gubitka ali samo u 256 boja. JPEG format je dobar za postavljanje slika na internet strane jer ga prepoznaju veb pretraživači, ali nije dobar izbor za tekstualne dokumente jer se dobija mutan tekst u blokovima. JPEG datoteke koriste kompresiju sa gubitkom usled čega su skenirane slike lošijeg kvaliteta. Međutim, u poređenju sa GIF formatom, JPEG može da čuva 24-bita informacije o boji po pikselu, što znači preko 16 miliona boja. Kupci skenera treba da obrate pažnju u tom smislu da bez obzira na deklarisanu vrednost rezolucije i širine bitova, neki uređaji nisu u stanju da kvalitetno skeniraju u višim rezolucijama. Pošto kupac ne može biti potpuno siguran da li je deklarisana vrednost optička ili interpolirana rezolucija najbolje je pri kupovini orijentisati se ka poznatijim proizvođačima kao što su Epson, Hewlett-Packard ili Canon. Ipak, za uobičajenu kućnu i kancelarijsku upotrebu dovoljan je 24-bitni skener koji može da skenira u 300 ppi. Sa druge strane 48-bitni skener koji može da snima u 600 ppi mnogo je prikladniji za kvalitetne fotografije, negative ili 35-milimetarske slajdove. Kvalitet određenog skenera zavisi od više parametara ali najviše od: rezolucije, skaliranja, šuma slike, tonske preciznosti, vernosti boja i brzine rada.
Veza sa računarom i prateći softver uredi
Skeniranje dokumenta je samo deo procesa. Da bi skenirani dokument bio upotrebljiv, on mora biti prebačen sa skenera do aplikacije na računaru, kojom će se dalje obraditi. Postoje dva osnovna vida veze:
- način na koji je skener fizički vezan za računar, i
- kako softverska aplikacija prima podatke od skenera
Količina podataka generisana na računaru može biti veoma velika. Tako skenirani dokument u rezoluciji 600 ppi i 24-bitnoj dubini boja formata A4 može zauzimati i 100 MB podataka koje treba prebaciti i uskladištiti. Skeneri koriste četiri tipa veze sa računarom.
- Paralelni port (engl. parallel port) – ovo je najsporiji metod prenosa i zastupljen je kod starijih modela. On prenosi podatke brzinom od 100 do 800 kilobajta po sekundi.
- Small Computer System Interface (SCSI) – u prevodu, interfejs malih računarskih sistema. Podržan od većine kompjutera samo preko posebnog SCSI adaptera. Neki modeli se isporučuju sa kartom mada može biti korišćen bilo koji SCSI kontroler. Tokom razvoja SCSI standarda brzina transfera se povećavala, ali je ovaj standard danas uglavnom prevaziđen u korist USB i FireWire koji su brži, direktno podržani od strane računara i jednostavniji za podešavanje. Brzina je 1,2 MB u sekundi.
- Universal Serial Bus (USB) – ovaj standard koji se pojavio 1997. godine može da prebacuje podatke brzo, jednostavniji je i jeftiniji od SCSI uređaja. Raniji USB 1.1 standard je mogao prebacivati podatke brzinom od 1,5 MB u sekundi što je sporije od SCSI, ali noviji standard 2.0 teoretski prebacuje podatke brzinom od 60 MB u sekundi.
- 1394 ili FireWire je interfejs koji se pojavio 1998. godine i koji je mnogo brži od USB 1.1 ali približno isti kao USB 2.0. Brzine prenosa su od 25 do 800 MB u sekundi pod uslovom da ih konektovani uređaji podržavaju.
Aplikacije koje se koriste za grafičku obradu kao što je recimo Adobe Photoshop ili GIMP moraju da komuniciraju sa skenerom. Razni tipovi skenera koriste različite protokole. U cilju pojednostavljenja rada sa njima razvijeni su aplikacioni programski interfejsi (API). Oni predstavljaju zajednički način za vezu programskih aplikacija i uređaja. To znači da programska aplikacija ne mora da ima informacije o specifičnim karakteristikama skenera da bi mu pristupila. Na primeru, Adobe Photoshop podržava TWAIN standard, i u idealnom slučaju on će prihvatiti svaku sliku od skenera koji takođe podržava ovaj standard. U praksi se ipak javljaju problemi jer nemaju svi skeneri dobru implementaciju ovog standarda. Ipak TWAIN i OLE su najzastupljeniji API kog jeftinijih kućnih i poslovnih modela skenera. Manje prisutni su ISIS, SANE i WIA.
Softverski paket koji se dobija uz skener obično se sastoji iz:
Optičko prepoznavanje teksta uredi
Optičko prepoznavanje teksta (OCR) je postupak konvertovanja tekstualnog prikaza u znakove. OCR postavlja najvažniji zahtev da rezolucija skeniranja mora biti 300 ppi ili veća po mogućstvu u sivoj nijansi. Kod kvalitetnog skeniranja preciznost OCR može biti i preko 95%. Međutim, OCR mogućnosti skenera su različite. Neki skeneri imaju samo osnovne OCR funkcije koje tekst skeniraju kao sliku a zatim šalju OCR softveru. Drugi pružaju mogućnost za pripremu prikaza za OCR i pomažu korisniku tokom rada na optičkom prepoznavanju znakova. Najčešće korišćeni programi koji se koriste za OCR su Abbyy FineReader i OmniPage.
