اسکنر
اسکنر یا پویشگر وسیله‌ای است برای تصویربرداری از سندی کاغذی.
اسکنرها دستگاه‌هایی برای ورود عکس یا متن به رایانه می‌باشند و کمپانیهای تولید کننده اسکنر همان کمپانیهای تولید کننده چاپگرها هستند. اسکنرها شمایلی مانند دستگاه فتوکپی دارند. در محفظه‌ای که در آن کاغذ قرار می‌گیرد تصویر یا متن مورد نظر در کامپیوتر وارد می‌شود. اگر ما بخواهیم متنی را وارد کامپیوتر کنیم باید تصویر را با برنامه‌ها و نرم افزارهای مخصوص تبدیل به متن کنیم. در پشت اسکنر دو خروجی وجود دارد که به یکی از آنها از طرف رایانه فیشی متصل می‌شود و به دیگری فیشی از طرف چاپگر متصل می‌شود. رنگ فیش خروجی اسکنر هم آبی است.
پویشگر تصویر
اسکنرها یکی از انواع دستگاه‌های ورودی هستند که به دلیل کاربردهای وسیع و متفاوتی که دارند، از تنوع و گستردگی بسیاری برخوردارند، برای مثال، اسکنر اثر انگشت و اسکنر چهره و یا حتی انواعی از اسکنرها که برای بررسی مغز و قسمتهای مختلف بدن مورد استفاده قرار می‌گیرند و نقش به سزایی در شاخه? پزشکی دارند. اسکنرهای تصویر نیز، یکی از انواع اسکنرها هستند که برای انتقال تصاویر، متون و یا دست نوشته‌ها به کامپیوتر به منظور ذخیره و یا ویرایش آنها، مورد استفاده قرار می‌گیرند. این اسکنرها نیز به نوبه? خود دارای انواع متفاوتی هستند که از میان آنها، اسکنرهای صفحه تخت(مسطح)، به دلیل قیمت مناسب، کیفیت مطلوب و استفاده? راحت، رایجترین نوع اسکنرها محسوب می‌شوند. ولی انواع دیگری از اسکنرها نیز وجود دارند که کمتر شناخته شده اند و کاربردهای تخصصی و یا حرفه‌ای دارند. در این مقاله به طور عمده به معرفی این اسکنرها و انواع آنها می پردازیم. در انتخاب یک اسکنر، مهمترین عامل، نیاز خریدار و سطح استفاده از آن است. در ادامه? این مقاله، به معرفی برخی ویژگی ها و اصطلاحاتی می پردازیم که هنگام انتخاب اسکنر، باید به آنها توجه کرد.
اسکنرها را می‌توان جانشینی برای دستگاه‌های اولیه? عکس برداری از مسافت دور دانست، که یک سیگنال آنالوگ خطی را از میان خطوط استاندارد تلفن به گیرنده ارسال می‌کردند و به طور همزمان، شکل متناسب با آن، روی کاغذ مخصوص چاپ می‌شد. این سیستم بین سالهای 1920- 1990 مورد استفاده بود. تصاویر رنگی نیز به شکل 3 تصویر مجزای قرمز- سبز- آبی فرستاده می‌شد، که البته به دلیل هزینه? بالای ارسال، انتقال تصاویر رنگی به این روش، تنها به مناسبتهای خاص صورت می‌گرفت. این دستگاه‌ها به تدریج توسعه یافتند و در نهایت به شکلی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند در آمدند. از آنجا که اسکنرها کاربرد گسترده‌ای در صنعت و امور گرافیکی دارند، بر آن شدیم تا در این مقاله، به بررسی اسکنرها و انواع آنها بپردازیم.
اسکنر چیست؟
اسکنر یا پویشگر، وسیله‌ای است که به صورت نوری، تصاویر، متون و یا دست نوشته‌ها را اسکن می‌کند و به تصویر دیجیتال تبدیل می‌کند. نخستین اسکنر تصویر، یک اسکنر استوانه‌ای بود که در سال 1957 در اداره? ملی استاندارد در آمریکا به وسیله? تیمی به سرپرستی راسل کیریش ساخته شد. اولین تصویری که با این ماشین اسکن شد، عکس والدن، فرزند 3ماهه? کیریش بود که وضوحی برابر 176 پیکسل داشت.
تصویر دیجیتال چیست؟
برای تهیه? یک تصویر دیجیتال، اسکنر، متن یا تصویر مورد اسکن را به عنوان مجموعه‌ای از نقاط تیره و روشن در نظر می‌گیرد. سپس نقاط تیره را به 1 و نقاط روشن را به 0 تبدیل می‌کند. به این ترتیب، تصویر به مجموعه‌ای از 0ها و 1ها تبدیل می‌شود که به آن تصویر دیجیتال می‌گویند و قابل انتقال به کامپیوتر و ذخیره سازی در آن است.
انواع اسکنر
اسکنر صفحه تخت یا مسطح اسکنر استوانه ای اسکنر دستی اسکنر شیت فد
اسکنر صفحه تخت یا مسطح
متداولترین نوع اسکنرها هستند که در آنها تصویر مورد اسکن روی صفحه? تخت پویشگر قرار می‌گیرد و هد اسکن کننده? متحرک با عبور از مقابل آن، از تصویر نمونه برداری می‌کند. این اسکنرها دارای 2 نوع تکنولوژی ساخت هستند:
دستگاه بار جفت شده
هنگامی که یک عکس روی صفحه شیشه‌ای اسکنر قرار می‌گیرد، ابتدا به وسیله? یک لامپ زنون یا یک لامپ فلوئورسنت کاتد سرد روشن می‌شود. (در اسکنرهای قدیمی تر از لامپ های فلوئورسنت معمولی استفاده می‌شد که از شفافیت تصویر کم می‌کرد.) پس از این مرحله، تصویر سند به وسیله یک آینه? زاویه دار به یک آینه دیگه منعکس می‌شود. بعضی از اسکنرها دو آینه و برخی دیگر سه آینه دارند. هریک از این آینه ها، تقعر کمی دارند که باعث می‌شود تصویر منعکس شده در یک سطح کوچک تر متمرکز و در نتیجه وضوح تصویر بیشتر شود. آخرین آینه، تصویر را به یک لنز منعکس می‌کند. لنز نور را از طریق یک سری فیلتر که کارشان جدا کردن سه رنگ قرمز، آبی و سبز به کار رفته در تصویر است روی دستگاه بار جفت کننده متمرکز می‌کند. این دستگاه یک آرایه از دیودهای نوری است که فوتون های نور را به الکترون ها یا بار الکتریکی تبدیل می‌کند. این دیودها، حساس به نور هستند. هرچه نوری که به یک دیود می‌تابد، روشن تر باشد، بار الکتریکی که در آن مکان جمع می‌شود نیز بیشتر خواهد بود. به این ترتیب، رنگهای مختلف تصویر، بسته به شدت روشنایی که دارند، از طریق دیودهای موجود در دستگاه بار جفت کننده، به ولتاژ الکتریکی تبدیل می‌شوند. کل مکانیسم بیان شده شامل آینه ها، لنز، و دستگاه بار جفت کننده، هد اسکن کننده را می سازند. این هد که به آرامی روی سند حرکت می‌کند، به وسیله? یک تسمه به یک موتور پله‌ای متصل است که هد را به جلو می‌برد. هد اسکن کننده از یک طرف نیز به یک ملیه متصل است که از ایجاد انحراف یا لغزش در مسیر هد، هنگام خواندن سند، جلوگیری می‌کند. تنظیمات دقیق احزای مختلف هد، به مدل اسکنر بستگی دارد. اسکنرها از نظر شفافیت و وضوح تصویر با هم تفاوت دارند که این مسئله به تعداد سنسورها در هر سطر آرایه? دستگاه بار جفت کننده، دقت موتور پله ای، کیفیت لنز و نیز میزان روشنایی منبع نور بستگی دارد. بدیهی است که یک لامپ زنون با روشنایی زیاد به همراه یک لنز با کیفیت بالا، نسبت به یک لامپ فلوئورسنت با یک لنز معمولی، تصویری با کیفیت بسیار بالاتر ایجاد خواهند کرد.
حسگر تماسی تصویر
در این حسگرها، دستگاه بار جفت کننده، آینه ها، فیلترها و لامپ، با ردیفی از دیودهای ساطع کننده? نور، تعویض شده اند. مکانیزم حسگر، مرکب از 300 تا 600 حسگر حساس به نور است که در طول ناحیه اسکن قرار گرفته اند. این حسگرها به سطح مسطح شیشه‌ای که سند بر روی آن قرار می‌گیرد بسیار نزدیک هستند. هنگام اسکن تصاویر، نور دیودهای ساطع کننده، با یکدیگر ترکیب می‌شود تا یک نور سفید یکنواخت تولید گردد. سپس نور منعکس شده توسط حسگرها ثبت می‌گردد.تکنولوژی حسگر تماسی، نسبت به دستگاه بار جفت کننده، ارزانتر است. علاوه بر این، از آنجا که به سیستم آینه‌ها و لنزها نیاز ندارد، کوچک تر و سبک تر است و مصرف انرژی الکتریکی آن کمتر است. از سوی دیگر، اسکنرهای مجهز به دستگاه بار جفت کننده، تصویری با وضوح و کیفیت بالاتر ارائه می‌دهند.
اسکنرهای استوانه‌ای
این اسکنرها بیشتر در شرکتهای بزرگ چاپ و نشر مورد استفاده قرار می‌گیرند و دارای کیفیت باور نکردنی هستند. آنها از تکنولوژی لامپ تقویت کننده نور استفاده می‌کنند در این تکنولوژی، اسناد و تصاویری که باید اسکن شوند، بر روی یک استوانه شیشه‌ای پیچیده می‌شوند. در مرکز این سیلندر، یک شعاع شکن وجود دارد که نور منعکس شده را به سه قسمت مساوی تقسیم می‌کند. هر شعاع نور از یک فیلتر رنگی (سبز، آبی و قرمز) عبور کرده و در لامپ تقویت کننده نور به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود.
اسکنر دستی
تکنولوژی اولیه? ساخت این اسکنرها، مشابه اسکنرهای صفحه تخت است، با این تفاوت که به حای استفاده از موتور برای حرکت، از نیروی انسانی استفاده می‌کنند. با وجود اینکه سرعت اسکن آنها بالاست، ولی تصویری با کیفیت کمتر ایجاد می‌کنند. از این اسکنرها معمولا در طراحی صنعتی، ازرسی و آنالیز کردن و وسایل پزشکی استفاده می‌شود.
اسکنر شیت فد
این اسکنرها نیز شبیه اسکنرهای صفحه تخت هستند، با این تفاوت که به جای هد اسکن کننده، سند حرکت می‌کند و معمولا برای اسکن کردن متون و اسناد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
انتقال تصویر دیجیتال به کامپیوتر برای آنکه تصویر اسکن شده مفید واقع شود، باید از اسکنر به نرم-افزارهایی که روی کامپیوتر اجرا می‌شوند، انتقال یابد. به منظور اتصال فیزیکی اسکنر به کامپیوتر، از چهار روش ذیل استفاده می‌شود: ===اتصال موازی=== بیشترین سرعت انتقال اطلاعات در این روش، 70 کیلوبایت بر ثانیه است، به همین دلیل کندترین روش انتقال اطلاعات محسوب می‌شود. مهمترین مزیت استفاده از پورت های موازی، صرفه? اقتصادی آنهاست، چون نیازی به اضافه کردن کارت های واسط، برای اتصال به کامپیوتر ندارند. ===واسط کوچک سیستم های کامپیوتری=== در این روش برای اتصال اسکنر به کامپیوتر، به یک کارت واسط نیاز داریم. کارتهای واسط، از بیشترین سرعتی که کنترل کننده و اسکنر دارند، برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کند.
===گذرگاه سری همه منظوره=== اسکنرهایی که از این روش برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کنند، سریعتر و ارزانتر از اسکنرهای دارای تکنولوژی کارتهای واسط هستند. گذرگاههای 1.1 اطلاعات را با سرعت1.5 مگابایت در ثانیه انتقال می‌دادند که کندتر از کارتهای واسط (روش قبلی) عمل می‌کرد، ولی استاندارد 2.0 به طور تئوری، اطلاعات را با سرعتی معادل 60 مگابایت در ثانیه انتقال می‌دهد.
===گذرگاه سریال فایروایر=== واسطی که از استاندارد 1.1 گذرگاه سری همه منظوره بسیار سریعتر بوده و قابل مقایسه با استاندارد 2.0 می‌باشد. دارای سرعت های 25 ، 50 ، 100 ، 400 و 800 مگابایت در ثانیه است. از آنجا که به کارگیری آن ساده تر و ارزانتر از کارتهای واسط است، در بسیاری از وسایل، جایگزین کارتهای واسط شده است.نتیجه? اسکن، یک تصویر قرمز، سبز، آبی غیر فشرده است که می‌توان آن را روی حافظه‌های مجازی ذخیره کرد و یا به وسیله? برنامه‌های گرافیکی پردازش نمود.
نرم افزارهای واسط
این نرم افزارها به عنوان یک مترجم بین اسکنر و هر برنامه? کاربردی هستند. برخی نرم افزارهای کاربردی نظیر مغازه? عکس، باید با اسکنر در ارتباط باشند، اما از آنجا که اسکنرهای متفاوتی وجود دارد که هر یک از پروتکل خاصی استفاده می‌کند و به منظور ساده سازی طراحی این نرم افزارهای کاربردی، نرم افزارهای واسط طراحی شدند. نرم افزار واسط، واسطی متحد و یکسان بین اسکنرهاست. به عبارت دیگر، با وجود نرم افزارهای واسط، نرم افزار کاربردی به منظور دستیابی به اسکنر، نیازی به دانستن جزئیات دقیق آن ندارد.
سازنده? هر اسکنر، نرم افزارهایی را به منظور ترجمه? نرم افزار واسط به دستورات اولیه? قابل فهم برای کنترل کننده‌های سخت افزار، فراهم می‌کند. به این ترتیب، نرم افزارهای واسط هیچگاه مستقیما به دستگاه (سخت افزار) دسترسی نخواهند داشت. برخی اسکنرها به گونه‌ای طراحی می‌شوند که بیش از یک نرم افزار واسط را پشتیبانی می‌کنند. یکی از انواع این نرم افزارها، نرم افزار "تکنولوژی بدون نام جالب" است که در سال 1992 ارائه شد و آخرین نسخه? آن، که در نوامبر 2008 ارائه شد، نسخه? 2.0 است.
اسکن کردن اسناد و متون
از آنجا که اسکنرهای متن برای پردازش حجم زیادی از اسناد و اوراق مورد استفاده قرار می‌گیرند، سرعت و جابجایی اوراق در آنها اهمیت بیشتری دارد. (سرعتی بین 20-150 کاغذ در دقیقه) در مقابل، در مقایسه با اسکنرهای تصویر، به وضوح کمتری احتیاج دارند (بین 150- 300 نقطه در اینچ) و معمولا سیاه و سفید هستند. برخی مدلهای پیچیده تر از این اسکنرها،نرم افزاهایی دارند که قادر است هنگام اسکن کردن، علامت های زاید روی صفحات را نیز تشخیص داده، در نتیجه هنگام اسکن کردن آنها را از بین ببرد. به منظور ترجمه? مکانیکی یا الکتریکی تصاویری از دست نوشته‌ها و متون چاپ شده، به متن قابل جستجو و ویرایش، از نرم افزار شناخت نوری کاراکترها استفاده می‌شود. شناخت نوری کاراکترها، بخشی از تحقیقات در زمینه? شناخت الگو، هوش مصنوعی و بینایی ماشین است. نرم افزارهای اولیه تنها قادر به خواندن فونت های خاصی بودند. ولی در حال حاضر، سیستم های هوشمند با درجه? بالایی از دقت، تولید شده اند که علاوه بر توانایی شناسایی فونت های بیشتر، اجزای غیر متنی سند را نیز تشخیص می‌دهند.
اگرچه اسکن کردن اسناد به این روش سریع و اتوماتیک انجام می‌شود، ولی آماده سازی صفحات برای عمل اسکن کردن، کاری بسیار دقیق است که نیاز به کار انسانی دارد. منظور از آماده سازی، دسته بندی اوراق به صورتی است که کاملا واضح و مرتب باشند و تاشدگی یا هر نقص دیگری که موجب گیر کردن صفحات در اسکنر شود، در این صفحات وجود نداشته باشد. یکی از کاربردهای این اسکنرها، در کتابخانه ها، به منظور تهیه? آرشیو الکترونیکی و نیز حفظ کتب خطی از خطر پارگی است.
عوامل موثر در دقت و کیفیت اسکنر
عمق رنگ
تعداد رنگهایی که در یک پیکسل وجود دارد. این متغیر به تعداد بیت های تشکیل دهنده? هر پیکسل بستگی دارد. به این ترتیب، در تصاویر سیاه سفید هر پیکسل از 1 بیت و در تصاویر رنگی، هر پیکسل از 24 بیت (16.7 میلیون رنگ) تشکیل شده است.
وضوح تصویر
تعداد نقاط (پیکسل یا نمونه ها) موجود در یک اینچ از تصویر اسکن شده را وضوح آن تصویر گویند که با واحد نقطه در اینچ، بیان می‌شود. هرچه مقدار آن بیشتر باشد، تصویر حاصل یکنواخت تر خواهد بود و بر اثر درشتنمایی تصویر و یا افزایش اندازه? آن، پیکسل های منفرد کمتر آشکار می‌شود. نکته? حائز اهمیتی که در رابطه با اسناد حاوی متن وجود دارد آن است که میزان وضوح تصویر، تاثیر چندانی در نتیجه? اسکن نخواهد داشت، چراکه متون از دقت چندانی برخوردار نیستند. به همین دلیل است که اسکنرهای متن بیش از آنکه روی افزایش وضوح تاکید داشته باشند، بر سرعت اسکن دقت دارند.
اسکنرها از تنوع و گستردگی بسیاری برخوردارند، همین امر ممکن است موجب بروزمشکلاتی هنگام انتخاب و خرید آنها شود. مهمترین نکته هنگام انتخاب یک اسکنر مناسب، سطح کاری است که ما از آن انتظار داریم و هزینه‌ای که می خواهیم برای آن پرداخت کنیم. اسکنرهای استوانه ای، تصاویری با کیفیت بسیار عالی تولید می‌کنند، ولی از آنجا که قیمت بالایی دارند و حجم زیادی را اشغال می‌کنند، برای کارهای خانگی مناسب نیستند، به همین ترتیب، اگر به دنبال اسکنری برای تصاویر هستیم، بیش از هر چیز باید به وضوح تصویر حاصل از آن و عمق رنگ اسکنر دقت کنیم.
برای اسکن کردن متون، نکته? حائز اهمیت، سرعت اسکنر و امکانات اسکنر برای جابجایی کاغذ در اندازه‌های گوناگون است. وضوح تصویر در این اسکنرها، تاثیر چندانی ندارد. نوع اتصال اسکنر به کامپیوتر نیز از نکاتی است که باید به آن توجه شود،در صورتی که، این اسکنر از گذرگاه سریال همه منظوره و یا گذرگاه سریال فایروایر استفاده می‌کند، آیا کامپیوتر شما، به این درگاهها مجهز است؟ از سوی دیگر، کابلهای اتصال موازی، با وجود صرفه? اقتصادی ای که برای تولیدکنندگان دارند، سرعت نسبتا پایینی در انتقال اطلاعات دارند. هنگام خرید اسکنر، علاوه بر قطعات سخت افزاری، نرم افزارهایی نیز ارائه می‌شوند که کاربران را در استفاده? مناسب و بهینه از دستگاه یاری می‌کنند، یکی از انواع این نرم افزارها، نرم افزار شناسایی نوری کاراکترهاست که تولید آن، نقش به سزایی در سرعت بخشیدن به عملیاتهای کامپیوتری داشت. وظیفه? این نرم افزار، تولید فایلهای قابل جستجو و ویرایش است.
اسکنر نوری
یک دستگاه ورودی که با استفاده از تجهیزات نوری، کاغذ یا هر نوع سند دیگر را پویش کرده و الگوی تاریک وروشن (یا رنگی) حاصله را به سیگنال دیجیتال (رقومی) قابل استفاده برای نرم افزار تشخیص نویسه یا نرم افزار گرافیکی تبدیل می‌کند. متداولترین نوع پویشگرها، پویشگر مسطح است که اسناد به طور ثابت روی ان قرار می‌گیرندد و بخش پویش در طول آن حرکت می‌کند؛ به عبارتی این دستگاه‌ها شبیه دستگاه‌های فتوکپی هستند. پویشگرهای دیگر، مانند دستگاه‌های دورنگار، برگه‌های کاغذ را به طرف داخل کشیده و از روی بخش پویش که ثابت است عبور می‌دهند. برخی از پویشگرهای تخصصی، با دوربین ویدئویی استاندارد کار می‌کنند. این نوع پویشگرها، سیگنال ویدئویی را به سیگنال دیجیتال (رقمی) قابل پردازش برای نرم افزار رایانه تبدیل می‌کنند. یکی از انواع متداول پویشگر، پویشگر دستی است که کاربر آن را در دست خود گرفته و روی سند می‌کشد. این پویشگرها ارزان قیمت هستند اما سطح پویش آنها به چند سانتی متر محدود می‌شود. و دارای انواع مختلف و مارکهای مختلفی است.