Лабораторная работа “Настройка и работа со сканером.”
учебно-методический материал на тему

Лабораторная работа

“Настройка и работа со сканером.”

по предмету: “Технические средства информатизации.”

специальность 230115 “Программирование в компьютерных системах" 

1. Цель работы: Приобрести навыки работы со сканером.

2. Литература:
а.) Электроное приложение.
б.) Конспект.

3. Оборудование: 
1.) Компьютер типа IBM PC/AT.
2.) Цветной планшетный сканер HP Scanjet G3110.

4. Техника безопасности:

1. На рабочем месте вести себя спокойно;
2. Без разрешения преподавателя ЭВМ не включать;
3. Не касаться задней панели ЭВМ;
4. С клавиатурой ЭВМ должен работать только один человек;
5. Не следует закрывать вентиляционные отверстия в корпусе оборудования, во избежании его перегрева;
6. Запрещается закрывать дверцы дисководов без дискеты, а также вставлять туда посторонние предметы или диски, не используемые в процессе выполнения задач по работе.
7. При работе в системе или оболочке запрещается запуск посторонних программ или изменение информации, содержащейся на винчестере;
8. При “зависании” рабочей программы, системы или машины следует пригласить преподавателя, зав. Мастерской, техника или лаборанта.
   ЗАПРЕЩАЕТСЯ нажимать какие либо кнопки на корпусе компьютера.

5. Подготовка к работе.

Перед выполнением работы необходимо ответить на следующие вопросы допуска

1. Какое устройство называется сканером?
2. Что такое ПЗС в сканере?
3. На какие цвета разделяется проходящий свет после фильтров в цветном сканере?
4. Какие существуют разновидности сканеров?
5. На какие типы делятся сканеры в зависимости от способа перемещения считывающей головки и изображения относительно друг друга?

6. Порядок выполнения работы.

6.1 Используя электронное приложение ознакомиться с теоретическим информационным материалом по теме " Как устроены и работают сканеры".

Как устроены и работают сканеры

Сканером называется устройство, позволяющее вводить в компьютер образы изображений, представленных в виде текста, рисунков, слайдов, фотографий или другой графической информации.

Механизм движения.

Определяющим фактором для данного параметра является способ перемещения считывающей головки сканера и бумаги относительно друг друга. В настоящее время все известные сканеры по этому критерию можно разбить на два основных типа: ручной (hand-held) и настольный (desktop).

Настольные сканеры.

Настольные сканеры называют и страничными, и планшетными, и даже автосканерами. Такие сканеры позволяют обычно вводить изображения размерами 8,5 на 11 или 8,5 на 14 дюймов. Существует три разновидности настольных сканеров: планшетные (flatbed), рулонные (sheet-fed) и проекционные (overhead). Основным отличием flatbed-сканеров является то, что их сканирующая головка перемещается относительно бумаги с помощью шагового двигателя. Flatbed-сканеры-обычно достаточно дорогие устройства, но, пожалуй, и наиболее "способные". Внешне они чем-то могут напоминать копировальные машины - "ксероксы". Для сканирования изображения (чего-нибудь) необходимо открыть крышку сканера, положить сканируемый лист на стеклянную пластину изображением вниз, после чего закрыть крышку. Всё дальнейшее управление процессом сканирования осуществляется с клавиатуры компьютера - при работе с одной из специальных программ, поставляемых вместе с таким сканером.

Наиболее популярными сканерами этого типа на российском рынке являются модели фирмы Hewlett-Packard. Работа sheet-fed-сканеров чем-то напоминает работу обыкновенной факс-машины. Отдельные листы документов протягиваются через такое устройство, при этом и осуществляется их сканирование. Таким образом, в данном случае сканирующая головка остается на месте, а уже относительно неё перемещается бумага. Понятно, конечно, что в этом случае копирование страниц книг и журналов просто невозможно. Рассматриваемые сканеры достаточно широко используются в областях, связанных с оптическим распознаванием символов OCR (Optical Character Recognition). Для удобства работы sheet-fed-сканеры обычно оснащаются устройствами для автоматической подачи страниц. Третья разновидность настольных сканеров-overhead -сканеры, которые больше всего напоминают своеобразный проекционный аппарат (или фотоувеличитель). Вводимый документ кладётся на поверхность сканирования изображением вверх, блок сканирования находится при этом также сверху. Перемещается только сканирующее устройство. Основной особенностью данных сканеров является возможность сканирования проекций трехмерных предметов.

В настоящее время существует несколько технологий для получения цветных сканируемых изображений. Один из наиболее общих принципов работы цветного сканера заключается в следующем. Сканируемое изображение освещается уже не белым светом, а через вращающийся RGB-светофильтр. Для каждого из основных цветов (красного, зеленого и синего) последовательность операций практически не отличается от последовательности операций при сканировании черно-белого изображения.

Для офисных и домашних задач, а также для большинства работ по компьютерной графике лучше всего подходят так называемые планшетные сканеры . Различные модели этого типа шире других представлены в продаже. Поэтому начнем с рассмотрения принципов построения и функционирования сканеров именно этого типа. Уяснение этих принципов позволит лучше понять значение технических характеристик, которые учитываются при выборе сканеров.

Планшетный сканер (Flatbed scanner) представляет собой прямоугольный пластмассовый корпус с крышкой. Под крышкой находится стеклянная поверхность, на которую помещается оригинал, предназначенный для сканирования. Через это стекло можно разглядеть кое-что из внутренностей сканера. В сканере имеется подвижная каретка, на которой установлены лампа подсветки и система зеркал. Каретка перемещается посредством так называемого шагового двигателя . Свет лампы отражается от оригинала и через систему зеркал и фокусирующих линз попадает на так называемую матрицу , состоящую из датчиков , вырабатывающих электрические сигналы, величина которых определяется интенсивностью падающего на них света. Эти датчики основаны на светочувствительных элементах, называемых приборами с зарядовой связью (ПЗС, Couple Charged Device — CCD). Точнее говоря, на поверхности ПЗС образуется электрический заряд, пропорциональный интенсивности падающего света. Далее нужно только преобразовать величину этого заряда в другую электрическую величину — напряжение. Несколько ПЗС располагаются рядом на одной линейке.

Электрический сигнал на выходе ПЗС является аналоговой величиной (т.е. ее изменение аналогично изменению входной величины — интенсивности света). Далее происходит преобразование аналогового сигнала в цифровую форму с последующей обработкой и передачей в компьютер для дальнейшего использования. Эту функцию выполняет специальное устройство, называемое аналого-цифровым преобразователем (АЦП, Analog-to-digital Converter — ADC). Таким образом, на каждом шаге перемещения каретки сканер считывает одну горизонтальную полоску оригинала, разбитую на дискретные элементы (пикселы), количество которых равно количеству ПЗС на линейке. Все отсканированное изображение состоит из нескольких таких полос.

Рис. 1. Схема устройства и работы планшетного сканера на основе ПЗС (CCD): свет лампы отражается от оригинала и через оптическую систему попадает на матрицу светочувствительных элементов, а затем на аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

В цветных сканерах сейчас используются, как правило, трехрядная матрица ПЗС и подсветка оригинала калиброванным белым светом. Каждый ряд матрицы предназначен для восприятия одной из базовых цветовых составляющих света (красной, зеленой и синей). Чтобы разделить цвета, используют либо призму, разлагающую луч белого света на цветные составляющие, либо специальное фильтрующее покрытие ПЗС. Однако существуют цветные сканеры и с однорядной матрицей ПЗС, в которых оригинал по очереди подсвечивается тремя лампами базовых цветов. Однорядная технология с тройной подсветкой считается устаревшей.

Выше мы описали принципы построения и работы так называемых однопроходных сканеров, которые сканируют оригинал за один проход каретки. Однако еще встречаются, хотя больше и не выпускаются промышленностью, трехпроходные сканеры. Это сканеры с однорядной матрицей ПЗС. В них при каждом проходе каретки вдоль оригинала используется один из базовых цветных светофильтров: за каждый проход снимается информация по одному из трех цветовых каналов изображения. Эта технология также устарела.

Кроме CCD-сканеров, основанных на матрице ПЗС, имеются CIS-сканеры (Contact Image Sensor), в которых применяется фотоэлементная технология.

Светочувствительные матрицы, выполненные по этой технологии, воспринимают отраженный оригиналом спет непосредственно через стекло сканера без использования оптических систем фокусировки. Это позволило уменьшить размеры и вес планшетных сканеров более чем в два раза (до 3—4 кг). Однако такие сканеры хороши только для исключительно плоских оригиналов, плотно прилегающих к стеклянной поверхности рабочего поля. При этом качество получаемого изображения существенно зависит от наличия посторонних источников света (крышка CIS-сканера во время сканирования должна быть закрыта). В случае объемных оригиналов качество оставляет желать лучшего, в то время как ССО-сканеры дают неплохие результаты и для объемных (до нескольких см в глубину) предметов.

Планшетные сканеры могут быть снабжены дополнительными устройствами, такими как слайд-адаптер, автоподатчик оригиналов и др. Для одних моделей эти устройства предусмотрены, а для других нет.

Слайд-адаптер (Transparency Media Adapter, TMA) — специальная приставка, позволяющая сканировать прозрачные оригиналы. Сканирование прозрачных материалов происходит с помощью проходящего, а не отраженного света. Иначе говоря, прозрачный оригинал должен находиться между источником света и светочувствительными элементами. Слайд-адаптер представляет собой навесной модуль, снабженный лампой, которая движется синхронно с кареткой сканера. Иногда просто равномерно освещают некоторый участок рабочего поля, чтобы не перемещать лампу. Таким образом, главная цель применения слайд-адаптера заключается в изменении положения источника света.

Если же у вас есть цифровая камера (цифровой фотоаппарат), то слайд-адаптер, скорее всего, вам не нужен.

Если сканировать прозрачные оригиналы без использования слайд-адаптера, то нужно понимать, что при облучении оригинала количества отраженного и проходящего света не равны друг другу. Так, оригинал пропустит какую-то часть падающего цвета, которая затем отразится от белого покрытия крышки сканера и снова пройдет через оригинал. Какая-то часть света отразится от оригинала. Соотношение между частями проходящего и отраженного света зависит от степени прозрачности участка оригинала. Таким образом, светочувствительные элементы матрицы сканера получат свет, дважды прошедший через оригинал, а также свет, отраженный от оригинала. Многократность прохода света через оригинал ослабляет его, а взаимодействие отраженного и проходящего пучков света (интерференция) вызывает искажения и побочные видеоэффекты.

Автоподатчик — устройство, подающее оригиналы в сканер, которое очень удобно использовать при потоковом сканировании однотипных изображений (когда не нужно часто перенастраивать сканер), например, текстов или чертежей приблизительно одинакового качества.

Кроме планшетных, есть и другие типы сканеров: ручные, листопротяжные, барабанные, слайдовые, для сканирования штрих-кодов, скоростные для потоковой работы с документами.

Ручной сканер (Handheld Scanner) — портативный сканер, в котором сканирование осуществляется путем его ручного перемещения по оригиналу. По принципу действия такой сканер аналогичен планшетному. Ширина области сканирования — не более 15см. Первые сканеры для широкого применения появились в продаже в 80-х годах XX века. Они были ручными и позволяли сканировать изображения в оттенках серого цвета. Теперь такие сканеры нелегко найти.

Листопротяжный или роликовый сканер (Sheetfed Scanner) — сканер, в котором оригинал протягивается мимо неподвижной линейной CCD- или CIS-матрицы, разновидность такого сканера — факс-аппарат.

Барабанный сканер (Drum Scanner) — сканер, в котором оригинал закрепляется на вращающемся барабане, а для сканирования используются фотоэлектронные умножители. При этом сканируется точечная область изображения, а сканирующая головка движется вдоль барабана очень близко от оригинала.

Слайдовый сканер (Film-scanner) — разновидность планшетного сканера, предназначенная для сканирования прозрачных материалов (слайдов, негативных фотопленок, рентгеновских снимков и т. п.). Обычно размер таких оригиналов фиксирован. Заметим, что для некоторых планшетных сканеров предусмотрена специальная приставка (слайд-адаптер), предназначенная для сканирования прозрачных материалов (см. выше).

Сканер штрих-кодов (Bar-code Scanner) — сканер, предназначенный для сканирования товарных штрих-кодов. По принципу действия он сходен с ручным сканером и подключается к компьютеру, либо к специализированной торговой системе. При наличии соответствующего программного обеспечения распознавать штрих-коды может любой сканер.

Скоростной сканер для работы с документами (Document Scanner) — разновидность листопротяжного сканера, предназначенная для высокопроизводительного многостраничного ввода. Сканеры могут быть оборудованы приемными и выходными лотками объемом свыше 1000 листов и вводить информацию со скоростью свыше 100 листов в минуту. Некоторые модели этого класса обеспечивают двустороннее (дуплексное) сканирование, подсветку оригинала разными цветами для отсечки цветного фона, компенсацию неоднородности фона, имеют модули динамической обработки разнотипных оригиналов.

Итак, для дома и офиса лучше всего подходит планшетный сканер. Если вы хотите заниматься графическим дизайном, то лучше выбрать CCD-сканер (на основе ПЗС-матрицы), поскольку он позволяет сканировать и объемные предметы. Если вы собираетесь сканировать слайды и другие прозрачные материалы, то следует выбрать сканер, для которого предусмотрен слайд-адаптер. Обычно собственно сканер и подходящий к нему слайд-адаптер продаются отдельно. Если не получается приобрести слайд-адаптер одновременно со сканером, то при необходимости вы сможете сделать это позже. Необходимо также определить максимальные размеры сканируемых изображений. В настоящее время типовым является формат А4, соответствующий обычному листу писчей бумаги. Большинство бытовых сканеров ориентированы именно на этот формат. Для сканирования чертежей и другой конструкторской документации обычно требуется формат A3, соответствующий двум листам формата А4, соединенным по длинной стороне. В настоящее время цены однотипных сканеров для форматов А4 и A3 сближаются. Можно предположить, что оригиналы, не превышающие по размерам формат А4, будут лучше обрабатываться сканером, ориентированным на формат A3.

Перечисленные выше параметры далеко не исчерпывают весь список, но на данном этапе нашего рассмотрения мы пока можем использовать только их. При выборе сканера решающими являются три аспекта: а ппаратный интерфейс (способ подключения), оптико-электронная система и программный интерфей с (так называемый TWAIN-модуль).

6.2 Используя электронное приложение ознакомиться с информационным материалом " Сканер HP Scanjet G3110 "

Сканер HP Scanjet G3110

Основные характеристики сканера:

• Тип сканера: планшетный
• Оптическое разрешение при сканировании: до 4800 т/д
• Разрядность: 48 бит
• Адаптер для прозрачных плёнок: встроенный адаптер для прозрачных материалов (TMA); четыре 35 мм слайда или пять 35 мм негативов
• Скорость сканирования:

• цветное фото 10 x 15 см в файл: около 9 с – сканирование нескольких изображений, до 28 с – одного изображения
• 35 мм слайды в файл: до 7 с – сканирование нескольких изображений, до 26 с – одного изображения
• оптическое распознавание страницы текста формата A4 в Microsoft Word: до 28 с при сканировании одного изображения
• цветное фото 10 x 15 см для передачи/отправки по эл. почте: до 21 с при сканировании одного изображения
• A4 PDF для отправки по электронной почте: до 28 с при сканировании одного изображения

• Размер области планшетного сканирования (максимум): 216 x 297 мм
• Поддерживаемые типы носителей: бумага (для струйной/лазерной печати, обычная), фотоматериал (галогенид серебра, пигментный краситель), трехмерные объекты, слайды и негативы 35 мм (с использованием адаптера для прозрачных материалов)
• Версия TWAIN-интерфейса: 1.9
• Потребляемая мощность: 15 Вт (макс.)
• Подключение: Hi-Speed USB 2.0
• Совместимые операционные системы: Microsoft Windows 7, Windows Vista, Windows XP (32/64-разрядная), Windows 2000; Mac OS X v10.4.11, 10.5, 10.6
• Габариты (Ш x Г x В): 455 x 305 x 70 мм
• Вес: 2,9 кг

Комплектация:

• фотосканер HP Scanjet G3110;
• блок питания/шнур питания;
• кабель USB;
• компакт-диски с ПО и руководство пользователя;
• плакат по настройке;
• гарантийный талон.

ПО в комплекте: HP Photosmart для Windows и Macintosh (включает встроенное ПО оптического распознавания символов, устранение дефектов от пыли и царапин, редактор HP Image Editor, восстановление выцветших фотографий, средство HP для устранения эффекта "красных глаз", технологию HP Adaptive Lighting).

Крышка открывается вдоль длинной стороны.

Блокировки каретки не предусмотрено. В одном из углов расположены гнезда электропитания, USB и подключения питания слайд-адаптера. Также имеется переключатель типа "вкл/выкл"

На крышке также расположено несколько кнопок для наиболее востребованных, по мнению HP, действий: собственно сканирования, печати ("ксерокс"), отправки по почте и создания PDF:

Что интересно, кнопки сии (во всяком случае кнопка "сканировать" - попробовал ее нажать) работают без каких-либо надоедливых "мониторов", висящих в трее, а список предложенных после нажатия этой самой кнопки действий приятно удивляет, хотя, разумеется, он интегрирован лишь с "родным" ПО от HP:

Что ж, перейдем к рассмотрению, так сказать, основы основ - интерфейсу и возможностям TWAIN-драйвера и параллельно с этим своего рода тестированию сканера. В качестве теста основного режима работы была бессовестным образом использована обложка от журнала Top Gear за март 2011 года как образец весьма качественного печатного материала. Итак, при открытии программы сразу же осуществляется прогрев лампы (где-то секунд 30, наверное) и затем предварительное сканирование. Сразу же скажу, что для относительно низкого разрешения (например, 300 точек на дюйм) оно же является и конечным, что я отмечу как достаточно приятную особенность драйвера. Скорость - буквально несколько секунд на всю возможную площадь сканирования. Одновременно с этим выполняется автоматическое определение области сканирования, и вот тут-то программа испытывает довольно серьезные затруднения. На мой взгляд, дело еще осложняется тем, что низ у крышки, как и верх - белый, соответственно, контраст не такой уж и высокий. У Mustek'а низ крышки черный и, возможно, поэтому он определял область сканирования несколько лучше (хотя и небезупречно). Итак, вот как выглядит окно сканирования после всех вышеозначенных операций:

Как видим, в данном случае программа почему-то некорректно определила верхнюю границу области сканирования.

Еще я хотел бы обратить внимание на настройки программы:

Выбор разрешения по умолчанию "засунули" ну очень глубоко, хотя на мой взгляд столь важный параметр надо было вынести сразу же на основной экран рядом с "типом вывода" и банально запоминать выбранное значение. В целом же настроек у программы довольно много.

На основном экране можно задать сканирование нескольких фрагментов одного изображения в различные файлы.

Закладка "Обрезать",  можно пропорции зафиксировать.

Следующий раздел довольно интересный и полезный, выбор разрешения расположен именно здесь.

Следующие две закладки отведены для настройки яркости и цветности. Для пущей важности ради нашего тестирования взвел флажок "Улучшенный цвет".

На последней вкладке собраны опции по первичной коррекции фотографий - удаление пыли и царапин, повышение резкости и т.п.:

Что ж, все настройки сделаны, по нажатию кнопки "Готово" приступаем к сканированию. Данный фрагмент с "Хуайрой" (такое вот у нее название) при разрешении 2400 т/д и описанными выше прочими настройками сканировался порядка 9-10 минут (считая от нажатия кнопки до появления изображения в графическом редакторе). На уменьшенном варианте изображения - картинка как живая:

6.3 Используя электронное приложение выполнить практическую часть лабораторной работы.

Практическая часть лабораторной работы

Чтобы отсканировать изображение или документ, выполните следующие действия:

Шаг 1: Загрузите объект сканирования 

Сканировать можно со стекла сканера или из лотка устройства автоматической подачи документов, если оно установлено в вашем устройстве.

1. Убедитесь, что устройство подключено к компьютеру.
2. Включите устройство.
3. Загрузите изображение или документ:

• Стекло экспонирования сканера : Расположите страницу стороной для печати вниз на стекло сканера, затем выровните его вдоль направляющих на стекле (обычно на правой боковой или на левой боковой стороне). Закройте крышку сканера.
• Автоматическое устройство подачи документов (ADF) : Поместите страницу в лоток подачи документов. Положите страницу стороной для печати вверх и верхним краем вперед. Отрегулируйте направляющие бумаги под ширину документа.

ВНИМАНИЕ!Не загружайте фотографии в устройство автоматической подачи документов. Для защиты фотографий от повреждений уложите их под стекло сканера.

Шаг 2: Отсканируйте выбранный объект 

1. Откройте Центр решений HP одним из следующих способов:

• Нажмите Пуск , выберите пункт Все программы , папку HP , а затем - Центр решений HP
• Дважды щелкните значок программы "Центр решений HP" () на Рабочем столе.

2. Если установлено несколько устройств HP, щелкните вкладку или значок устройства, которое используется для сканирования.
3. Выполните запуск сканирования одним из следующих способов:

• Для фотографий или иллюстраций : Нажмите "кнопку" Сканировать изображение в диалоговом окне Центра решений HP.
• Для текста с графикой или без графики : Нажмите "кнопку" Сканировать документ в диалоговом окне Центра решений НР.

Появится экран с запросом настройки параметров сканирования.

Если экран настроек не отображается до начала сканирования, было выбрано условие пропускать запрос системы. Чтобы выполнить настройку параметров, выполните следующие действия для восстановления отображения запроса системы:

• Отмените задание сканирования, вернитесь на стартовую страницу Центра решений HP и выберите пункт Параметры .
• В свойствах кнопки "Сканировать изображение" или "Сканировать документ" Центра решений HP задайте условие вывода запроса настройки параметров перед выполнением каждого задания сканирования и нажмите кнопку OK .
• Запустите сканирование повторно.

2. Просмотрите значения настроек сканирования. Выберите как минимум следующие элементы:

• Сканировать в: Выберите место приема отсканированных изображений в раскрывающемся списке.
• Тип файла: Выберите в раскрывающемся списке требуемый тип файла.
• ...Параметры сохранения..: (параметр, доступный только для некоторых мест сохранения сканированных изображений): Например, при сохранении в файл выберите этот параметр, чтобы указать Место сохранения .
• Предварительный просмотр...: Установите флажок в этом поле, чтобы предварительно просмотреть изображение перед началом сканирования.

4. Важная информация : Функциональность версий ПО Центр решений HP зависит от возраста устройства, а также от того, было ли установлено обновленное ПО после исходной установки. Чтобы прочитать специальные инструкции по всем настройкам программного обеспечения, нажмите кнопку Справка на стартовом экране или в экранах настройки в ПО Центр решений HP.
5. Нажмите кнопку Сканирование .

Может отобразиться экран предварительного просмотра, если выбран параметр вывода этого экрана. Перед сканированием выполните все необходимые корректировки в экране предварительного просмотра.

По завершении сканирования изображения оно будет перенесено в место назначения, заданное в настройках.

7. Содержание отчета.

1. Номер и название практической работы.
2. Цель работы.
3. Технические данные планшетного сканера HP ScanJet 3110;.
4. Блок схему цветного сканера с вращающимся RGB-фильтром.

8. Контрольные вопросы зачета.

1. Для каких целей служит программа Центр решений HP ?
2. С какой системной оболочкой работает программа Центр решений HP?
3. Какой кнопкой производится первичное сканирование изображения?
4. С помощью чего можно выбрать необходимый объект на отсканированном изображении?
5. Как произвести окончательное сканирование картинки?
6. Какой максимальный размер изображения можно отсканировать на сканере HP ScanJet 3110?
7. Что применено в качестве сканирующего элемента в сканере HP ScanJet 3110?
8. Какое максимальное оптическое разрешение в сканере HP ScanJet 3110?
9. Как изменить настройки сканирования.