Skenery

Skener – čtecí zařízení, snímač grafické informace z papírové předlohy (Akademický slovník cizích slov,
Academia, Praha 1995)

Scan (scanned, scanning) – pozorně prohlížeti, ale též zběžně prohlédnouti, mimochodem
(Ant. Osička, Ivan Poldauf: Anglicko-český slovník, Nakladatelství ČSAV 1957)

Skaner – zařízení pro snímání obrázků do počítače. Sejmuté obrázky lze použít do připraveného textu
knihy nebo pro účely zpracování obrazů apod.
(Petr Rapant: Začínáme s PC, Grada Publishing, Praha 1992)

Všichni již dnes bereme scanner jako velmi užitečné periferní zařízení počítače, které nám umožní s minimální námahou sejmout obrázky z předlohy a umístit je v počítači tam, kam se to uživateli hodí. Skenery nejen dovedou snímat obrázky, ale docela dobře přečtou text a převedou jej do podoby vhodné pro další zpracování počítačem.
Zhruba před čtyřmi lety byste za dva tisíce sehnali maximálně skener ruční, snímající mizerně a v 256 barvách. Jenom trochu slušněji fungující stolní skenery nebylo možné sehnat pod osm tisíc.
Prodejní ceny stolních skenerů jsou již nějakou dobu na svém minimu, což konkrétně znamená cca 2500,-- za nejlevnější typ a necelých pět tisíc za modely s parametry výbornými.

Využití skenerů

 Nejjednodušší je naskenovat pár obrázků a pak je využít pro zpříjemnění práce s počítačem.
 Vytváření rodinných alb. Album fotografií se v digitální podobě snadno vejde na jeden kompaktní disk.
 Skenované obrázky mohou posloužit jako základ při prezentaci výrobků vaší firmy, která je zpracována například programem PowerPoint.
 Ve škole lze skenované obrázky využít pro vytvoření učebních pomůcek – skenovaný obrázek stačí vytisknout na fólii a vložit do zpětného projektoru.
 Skenované obrázky můžete dále zpracovávat pomocí grafických programů a vytvořit z nich umělecká díla.
 Některé skenery umožňují snímat diapozitivy a tím pádem i negativy. Grafickým programem můžete následně vytvořit pozitiv a tím i vlastní fotografie – tím odpadá práce v temné komoře, popř. fotolaboratoři.
 Máte-li dostatečně dobrou textovou předlohu, pak můžete text převést do tzv. znaků ASCII, takže naskenovaný text budete moci dále zpracovávat pomocí textového procesoru. Ušetříte tak čas za opisování.

Typy skenerů

K dispozici máme několik modifikací, které se od sebe liší jak konstrukčně, tak způsobem použití, a v neposlední řadě i cenou. Na trhu se vyskytují tyto typy:
 Ruční skenery patří, zdá se, minulosti. Na pohled připomínají větší myš a právě tak padnou do ruky. Obraz se snímá pohybem skeneru po předloze. Hlavní roli tady hraje pevná ruka, která s přístrojem nesmí uhnout stranou. Problémy působí také šíře záběru – například na sejmutí stránky A4 je třeba přejet dvakrát ve dvou sloupcích, a pak je otázkou jaký výsledek tento dvojí pohyb přinese.
Mají však své výhody – lze jimi snímat i obrázky, které pohledem najednou neobsáhnete, například
etiketu na lahvi. Což žádný jiný typ nedokáže. Jsou velmi levné, ale vzhledem k nízké ceně stolních
skenerů je dnes už skoro nikdo nekupuje.
 Ploché (stolní) skenery jsou v současnosti nejpoužívanější. Odpadá u nich nedokonalost lidského pohybu, protože pohyb nutný k sejmutí obrazu obstarává přesná technika. Předloha se pokládá na skleněnou desku, pod níž se pohybuje světelný zdroj, který soustavou zrcadel přenáší obraz na snímač. Jejich použití je mnohastranné, protože dokážou sejmout bez vady prakticky vše, co jim předložíte. U běžných typů je omezení velikosti formátu předlohy A4.
 PMT (rotační) skenery používají fotonásobič, což je elektronka, v níž je elektrický signál mnohonásobně zesílen a pak digitalizován. Obrazová předloha se připevní na rychle rotující válec. Při jedné otáčce se nasnímá jeden řádek a válec se o kousek posune., pak se snímá další řádek.
Tyto skenery poskytují dokonalejší výsledky, ale jsou také mnohem dražší, proto se používají pouze pro profesionální práci.
 Knižní skenery umožňují skenování atypických předloh, zejména pak rozevřených knih, což by ostatním typům skenerů činilo značné potíže, nebo by to bylo dokonce nemožné.

Princip funkce skeneru

Co to vlastně znamená přenos do paměti počítače? Předloha, která je snímaná, se digitalizuje. Zjednodušeně: z předlohy se stanou nuly a jedničky, a když počítač tyto nuly a jedničky stanoveným postupem zpracuje, pak na obrazovce nebo na výstupu z tiskárny uvidíte týž obrázek, který jste skenovali.
Běžný plochý skener je skříňka se skleněnou plochou nahoře, pod níž se rovnoměrně pohybuje světelný zdroj. Na ní je umístěn obrázek. Světlo vyzařované zdrojem projde sklem a odrazí se od obrazové předlohy. Světlá plocha odráží více světla, tmavá pak méně.
Toto odražené světlo se soustavou zrcadel dopraví na detektory CCD, což je zařízení proměňující světlo na elektrický proud, jehož intenzita odpovídá množství odraženého světla.
Některé levné skenery používají místo zářivky tzv. diody LED, které vydávají podstatně méně světla, což při běžném skenování není na výsledku znát.Tyto skenery mají některá omezení - nemohou skenovat tam, kam diody nedosvítí, takže skenovaný obrázek či předmět musí vždy přiléhat těsně k podložce.
Prvky CCD jsou obvykle uspořádány v řádcích. A protože se barevný obraz skládá ze tří základních barev, jsou tyto řádky prvků celkem tři. Prvky CCD snímají červené, zelené a modré světlo zvlášť.Tři různobarevné obrazy se na obrazovce monitoru vzápětí složí do jednoho obrazu a následné skládání barev způsobí, že obraz můžete vidět v přirozených barvách.

CCD versus CIS

Asi před čtyřmi lety se na trhu objevily skenery se snímacím mechanismem označovaným „CIS“. Nejprve zaujaly svou cenou, vzápětí však znechutily zákazníky nekvalitou snímání. Přestože se od té doby kvalita CIS zlepšila, zůstává CCD i nadále symbolem vyšší kvality, stejně tak vyšší ceny.
CCD (Charge Couple Device) je snímací čip, jaký se používá například též ve videokamerách a digitálních fotoaparátech. Skládá se z tisíců na světlo citlivých buněk (pixelů), založených na principu fototranzistorů. CCD prvek je menší než šířka snímané stránky, a proto se od předlohy odražené světlo na něj musí směrovat pomocí optiky.
CIS (Contact Image Sensor) je snímací zařízení pracující odlišným způsobem a do stolních skenerů bylo nasazeno v zájmu snížení jejich ceny.Snímací prvek CIS v sobě zahrnuje jak světelný zdroj (zpravidla LED diody), tak snímací body. Jeho šířka odpovídá šířce snímané stránky, a není proto třeba žádná další optika (to umožňuje i celkové zmenšení skeneru).
Tabulka hlavních kladů a záporů

CCD CIS
Odstup signál/šum dobrý horší
Spotřeba vysoká nízká
Vzdálenost od předlohy proměnná malá (do 3 mm)
Cena vyšší nižší
Datový tok rychlý (okolo 15 MHz) pomalý (1 MHz)
Výroba náročná snadná
Konstrukce složitější, větší kompaktní, menší
Potřeba seřizování ano ne
Kvalita obrázků dobrá horší

Skenování

1) Vložení skenovaného obrázku na skleněnou plochu skeneru (rub nahoru).
2) Sejmutí náhledu – skener sejme buď celou plochu nebo předem určenou oblast a vyšle na
obrazovku orientační obrázek – náhled.
3) Výběr skenovaného výřezu – myší vybereme pravoúhlou oblast, kterou chceme skenovat.
4) Nastavení parametrů skenování – určíme rozlišlišení, popř. kontrast, sytost barev, popř. jak přesně má skener obrázek snímat.
5) Vlastní skenování
6) Uložení obrázku (do souboru)
7) Konečná úprava obrázku

Práce s různými obslužnými programy je v detailech rozdílná.

Jaký počítač použít pro práci se skenerem

Nejlepší je mít minimálně počítač s procesorem Pentium II s taktovací frekvencí minimálně 200 MHz a operační pamětí přinejmenším 32 MB. Čím více tím lépe.
Nutností je operační systém Windows 95 nebo 98, mohou být i Windows NT. S Windows řady 3.x si některé softwary už vůbec nerozumí.

Vlastnosti skenerů - parametry

Rozlišení
Je to základní parametr, se kterým souvisí vše další. Jde o to, jaké podrobnosti ze snímané předlohy dokáže nabízený skener zaznamenat. Jak přesné a ostré snímané obrázky budou.
Snímaný obrázek se zakládá do rastru, který si lze představit jako šachovnici s malými políčky. Toto políčko je dále nedělitelné – má tedy svou barvu a svou barevnou intenzitu. Hodnota rozlišení je počet bodů, jež je skener schopen rozpoznat na jednom palci (1“ = 2,54 cm).
Jednotkou rozlišení je tedy počet bodů na jeden palec – 1 dpi (dots per inch).
Př.: Pokud hodnota rozlišení je 600 dpi, pak jeden palce předlohy je rozložen na 600 bodů a tímtéž
způsobem vložen do počítače. Jeden čtvereční palec je pak rozložen do 600 x 600, tedy
360 000 bodů.
Rozlišení je dáno vstupním zařízením, elektronika jej dokáže rozlišit.

Interpolace
Interpolace je rozšířené rozlišení (např. 600 dpi je na vstupu interpolované na 1200 dpi).
Když zdvojnásobíme rozlišení, pak proniknou mezi řádky a sloupce obrázku prázdné body. Skener je následně odhadem zaplní. Nejprve posoudí barvu bodů, které sousedí s prázdným místem a pak vypočte průměrnou hodnotu.
Tímto postupem se však žádné další detaily na snímku neobjeví. Pokud se interpolace přežene, je výsledkem pouze rozmáznutý obrázek.

Barevná hloubka
Tento parametr vypovídá o tom, jak věrně dokáže skener vložit do počítače barvy předlohy, tj. kolik barevných odstínů dokáže rozlišit. Neměl by jich rozlišit méně, než dokáže grafická karta počítače.
Barevná hloubka je počet bitů vyčleněných pro uložení barevné informace o jednom každém bodu – 24, 30, 36. To by konkrétně znamenalo, že při 24bitových barvách dostaneme 16,7 milionu barev, při 30bitových 1 miliardu a při 36bitových 68 miliard.
Realita je však trochu jiná. Ani skener s 36bitovými barvami nevyužívá nevyužívá všechny bity pro uložení barevné informace (ve skutečnosti je ani nemá). Ukládají se zde pouze korekční hodnoty, které pomáhají přepočítat a zajistit přesnější barvy.
Dalším faktem je to, že běžné grafické karty a monitory zobrazují maximálně 16,7 milionu barev, a tiskárny ani to. Proto i většina grafických programů pracuje maximálně s 24-, výjimečně 30bitivými barvami.

Barevné režimy
Vlastní snímání může probíhat v různém rozlišení s různým počtem barev. Základní barevné režimy jsou: čárová grafika (Line Art), polotóny (Halftone), odstíny šedi (Grayscale) a barevný (Color).
Veškeré naskenované obrázky se musí uložit jako bitmapový grafický soubor v příslušném barevném režimu.
 Formát čárové grafiky (Line Art) zabere při ukládání nejméně místa. Poněvadž se zaznamenává pouze bílá a černá, stačí pro každý bod pouze jeden bit paměti. Tento formát se hodí při snímání textu nebo čárované grafiky (výkresů), naopak téměř nepoužitelný je pro fotografie.
 Technika polotónování (Halftone) vznikala při zpracovávání šedí na tiskárnách tisknoucích pouze černě. Půltónové obrázky se skládají z černých bodů, které se lidským očím jeví jako různě světlá šeď (př. noviny).
 Obrázek ve stupních šedi (Grayscale) je ekvivalentní černobílé fotografii. Počítač zobrazuje patřičný odstín šedivé podle přiřazené hodnoty od 0 do 255.
 Barevné (Color) obrázky jsou nejzajímavější, a proto i nejvíce používané.
Výsledná velikost souboru při různých způsobech skenování

REŽIM ROZLIŠENÍ 100 dpi 150 dpi 300 dpi 600 dpi
černobílý 9,5 KB 44 KB 175 KB 703 KB
stupně šedi 156 KB 352 KB 1,37 MB 5,5 MB
barevný 469 KB 1 MB 4,12 MB 16,5 MB

Bitmapa versus vektor

Všechny grafické soubory lze rozdělit na dva typy – vektorové a bitmapové. Liší se jak způsobem zpracování, tak uložení, velikostí a možnostmi úpravy.
 Vektorové obrázky obsahují přesně definované grafické prvky jako jsou text, křivky a různé tvary (mnohoúhelníky, elipsy) s přesně definovanými barvami.
Vektorové obrázky jsou vhodné především pro ilustrace a nákresy, kde je potřeba zachovat přesné
rozměry. Díky jejich matematické definici je lze velmi jednoduše zvětšovat a zmenšovat beze ztráty
kvality či detailů. Tento popis objektů zabere výsledně daleko méně místa než bitmapa.
Jejich stinnou stránkou je, že je nelze použít pro zobrazování a ukládání fotografických obrázků –
plnobarevné snímky reálného světa se zpravidla neskládají z matematicky jednoduše
definovatelných objektů.
 Obrázky bitmapové jsou typem daleko rozšířenějším. Zde je obrázek založen na mřížce bodů, přičemž rozměry této sítě jsou dány velikostí a rozlišením obrázky. Obecně lze říci, že bitmapové obrázky zabírají v počítači více místa, což je dáno tím, že bitmapový soubor obsahuje popis jednoho každého bodu obrázku, resp. jeho barvy.

Skenery produkují obrázky bitmapové, ale u písma a někdy i firemních značek a symbolů se je snažíme převádět, tzv. vektorizovat, resp. „OcééRkovat“. K tomu poslouží u lepších skenerů přibalený OCR program nebo samostatná vyspělejší grafická aplikace.

Formáty pro Internet
Pokud snímáme obrázky za účelem publikace na Internet, budeme je muset ve výsledku uložit do jednoho z následujících formátů .
Výhody:
GIF je nejčastěji používaný formát. Jeho omezením je maximální počet 256 barev, což snižuje barevnou hloubku. Je to formát vhodný pro obrázky obsahující jen několik převažujících barev (např. ikony). Již méně se hodí pro fotografické snímky.
JPG je dalším z oblíbených internetových grafických formátů, dnes asi nejvhodnějším pro ukládání fotografických snímků, protože nesnižuje počet barev a dosahuje výrazné komprese (zmenšení) výsledného souboru. Nevýhoda: obrázek uložený do JPG s kompresí se později hůře upravuje.

Software
Grafický software – je ten, který dokáže podle postupů ovládat skener, aniž na něj sáhnete. Dovede
nastavit rozlišení, kontrast, jas obrázku, přenést obrázek z předlohy do paměti
počítače a předat jej k dalšímu zpracování.
Sooftware OCR (optical character recognition = optické rozpoznávání znaků) – dokáže načíst a
zpracovat text.
Skener sice vždy načte text, ale jako obrázek, proto si jej můžete pouze přečíst.
Pokud chcete s textem pracovat dál pomocí textových editorů, pak je třeba
jednotlivé znaky z jejich grafické podoby na předloze převést do textové podoby (forma počítačově zpracovatelná).
To je úkolem softwaru OCR.

Závěr:

Při skenování je třeba počínat si tak, abychom nepřišli do konfliktu se zákonem. Proto neskenujeme platné peníze. Každý takový experiment by mohl soud kvalifikovat jako padělání peněz.
Pokud skenujete jakýkoliv obrázek, musíte si uvědomit, že autorem je někdo jiný. Jemu patří autorská práva. Pro soukromý archiv se nic neděje. Pro využití ke komerčním účelům je třeba získat výslovný souhlas autora.

Použitá literatura:
Josef a Rudolf Pecinovský – Skenery a skenování
PC WORLD – listopad 2000