SCANNERS

Um scanner é um aparelho de leitura ótica que permite converter imagens, fotos, ilustrações e textos em papel, num formato digital que pode ser manipulado em computador. Por exemplo, é possível "passar" uma capa de revista ou uma fotografia para a tela de seu PC. Existem diversos tipos de scanners no mercado, que utilizam vários tipos de tecnologia. Este artigo mostrará um pouco do funcionamento dos scanners e as tecnologias usadas. As informações fornecidas aqui podem te ajudar na hora de adquirir um equipamento desse tipo. O mais comum é o scanner de mesa, que parece muito com uma máquina copiadora, outro muito utilizado também é o scanner de código de barras, que não serve para captura de imagens, mais sim para a decodificação do código (EAN 13 ou EAN 8 que são usados no Brasil.

O processo de escaneamento (scanning) é realizado por dois componentes que trabalham conjuntamente:

- um hardware, isto, o um dispositivo de varredura ou scanner;

- um software, que é utilizado para controlar o processo de varredura.

Tipos de Scanners:

• Scanners de mesa são os scanners que você vai encontrar mais facilmente em lojas de informática e até supermercados. O mais baratos custam por volta de R$ 200, porém sua qualidade deixa um pouco a desejar. Existe uma infinidade de modelos e a dica aqui é a de sempre: o barato às vezes sai caro. O melhor é optar por marcas de qualidade (Canon, Epson, HP, Microtek, Umax, etc), que podem custar um pouco mais, porém o resultado final será bem melhor.
  Alguns modelos permitem o uso de um adaptador para transparências (foto à direita), o que permite a digitalização de negativos e slides, porém o preço geralmente é alto e a qualidade não é tão boa quanto a dos mostrados acima.
   

• Scanners de página são parecidos com os de mesa, mas o documento se move e a cabeça do scanner fica imóvel. O scanner de página se parece bastante com uma impressora portátil.
   

• Scanners de mão usam a mesma tecnologia básica do scanner de mesa, mas dependem de o usuário movê-los ao invés de uma cinta motorizada. Este tipo de scanner geralmente não oferece uma boa qualidade de imagem. No entanto, pode ser muito útil para uma rápida captura de texto.
   

• Scanners cilíndricos são usados pela indústria editorial para capturar imagens incrivelmente detalhadas. Eles usam a tecnologia chamada de tubo fotomultiplicador (PMT). No PMT, o documento a ser digitalizado é montado em um cilindro de vidro. No centro do cilindro fica um sensor que divide a luz refletida do documento em três feixes. Cada feixe é enviado através de um filtro de cor para dentro do tubo fotomultiplicador onde a luz é transformada em um sinal elétrico.

             Cilíndrico                       De mesa                              De mão   

Funcionamento

Todos os scanners se baseiam no principio da refletância da luz, que consiste em posicionar a imagem de forma que uma luz a ilumine. Um sensor capta a luz refletida pela figura, formando assim uma imagem digital. Os scanners mais simples usam lâmpada fluorescente para iluminar a imagem, enquanto que os mais sofisticados usam uma lâmpada do tipo catodo-frio.

No entanto, um outro fator determinante para a qualidade de imagens escaneadas, é o sensor. Abaixo há uma descrição dos tipos de sensores mais usados:

Photo Multiplier Tube (PMT): usado nos scanners de tambor, que são mais sofisticados e caros. Esse tipo de scanner é usado principalmente na indústria gráfica, para impressões de alta qualidade. Para digitalizar a imagem, a mesma é posta num cilindro de vidro que gira em alta velocidade ao redor do sensor PMT, que divide a luz refletida em três feixes que passam por filtros e geram a imagem digitalizada. Devido a sua complexidade, os scanners de tambor praticamente só são usados em aplicações profissionais;

Charge Coupled Device (CCD): esse sensor é usado em quase todos os scanners domésticos, os mais comuns. Seu destaque é a boa qualidade e preço baixo. O sensor CCD é usado inclusive, em aparelhos de FAX e câmeras digitais. Esse tipo de sensor transforma a luz refletida em sinais elétricos que por sua vez, são convertidos em bits através de um circuito denominado conversor analógico-digital. Os scanners de mesa geralmente possuem vários sensores CCD organizados em forma de linha reta;

Contact Image Sensor (CIS): esse tipo de sensor usa uma série de LEDs vermelhos, azuis e verdes para produzir a luz branca e substituir os espelhos e lentes usados nos scanners com sensor CCD. Isso permite um escaneamento mais leve e que gasta menos energia. No entanto, a qualidade da imagem escaneada não é tão boa quanto à do CCD, mas o suficiente para aplicações simples. O preço desse tipo de scanner é bem baixo.

Anatomia do scanner de mesa

As peças de um scanner de mesa são:

• sensor do dispositivo de carga acoplado (CCD)

• espelhos

• cabeça de leitura

• bandeja de vidro

• lâmpada

• lente

• tampa

• filtros

• motor de passo

• barra estabilizadora

• cinta

• fonte

• porta(s) de interface

• circuitos de controle

O sensor do CCD visto de perto

O principal componente do scanner é o sensor CCD. A tecnologia CCD é a mais comum para a captura de imagens em scanners. O CCD é um conjunto de minúsculos diodos sensíveis à luz, que convertem fótons (luz) em elétrons (carga elétrica). Estes diodos são chamados de photosites. Em suma, cada photosite é sensível à luz: quanto mais brilhante for a luz que atingir um determinado photosite, maior é a carga elétrica que se acumulará naquele ponto.

O processo de digitalização

Estes são os passos para um scanner digitalizar um documento:

• O documento é colocado na bandeja de vidro e a tampa é fechada. A parte de dentro da tampa, na maioria dos scanners, é branca e plana, apesar de algumas serem pretas. A tampa fornece o fundo uniforme que o software do scanner pode usar como ponto de referência para determinar o tamanho do documento a ser digitalizado. A maioria dos scanners de mesa permite que a tampa seja removida para digitalizar um objeto volumoso, como uma página de um livro grosso.

Na imagem acima é possível ver a lâmpada fluorescente

na parte de cima da cabeça de leitura

• Uma lâmpada é usada para iluminar o documento. A lâmpada usada nos scanners mais novos ou é uma lâmpada fluorescente de cátodo frio (em inglês) (CCFL) ou uma lâmpada de xenônio, enquanto scanners mais antigos podem usar uma lâmpada fluorescente padrão.

   

• O mecanismo todo (espelhos, lente, filtro e sensor CCD) forma a cabeça de leitura. A cabeça de leitura é movida lentamente pelo documento por uma cinta presa a um motor de passo. Ela é presa a uma barra estabilizadora para assegurar que não haja oscilação ou desvio na passagem. Passagem significa que a cabeça fez uma leitura completa do documento.

A barra estabilizadora é muito resistente e fica presa de maneira
bem firme à carcaça do scanner

• A imagem do documento é refletida por um espelho em ângulo para outro espelho. Em alguns scanners, há somente dois espelhos, enquanto outros usam três. Cada espelho é ligeiramente curvado para focar a imagem que reflete sobre uma superfície menor.

   

• O último espelho reflete a imagem para uma lente. A lente foca a imagem através de um filtro no sensor CCD.

Preste atenção na imagem acima e você verá os três espelhos
e a lente nesta cabeça de leitura

O arranjo do filtro e da lente varia dependendo do scanner. Alguns scanners usam o método de digitalização de três passagens. Cada passagem usa um filtro de cor diferente (vermelho, verde ou azul) entre as lentes e o sensor CCD. Quando as três passagens são completadas, o software do scanner monta as três imagens filtradas em uma única imagem com todas as cores.

Tecnologia CCD

A maioria dos scanners atuais usa o método de passagem única. A lente divide a imagem em três versões menores do original. Cada versão menor passa por um filtro de cor (vermelho, verde ou azul) e vai para uma seção diferente do sensor CCD. O scanner combina os dados das três partes do sensor CCD em uma única imagem colorida.

Outra tecnologia de sensor de imagem, que se tornou popular nos scanners de mesa mais baratos, é o sensor de imagem por contato (CIS). O CIS substitui o sensor CCD, os espelhos, os filtros, a lâmpada e a lente por uma linha de diodos emissores de luz (LEDs) vermelhos, verdes e azuis. O mecanismo do sensor de imagem, que consiste de 300 a 600 sensores cobrindo a largura da área de digitalização, é posicionado muito próximo da bandeja de vidro sobre a qual o documento é colocado. Quando a imagem é digitalizada, os LEDs se combinam para fornecer a luz branca. A imagem iluminada é então capturada pela linha de sensores. Os scanners CIS são mais baratos, mais leves e mais finos, mas não têm o mesmo nível de qualidade e resolução da maioria dos scanners CCD.

Saberemos o que acontece entre o computador e o scanner, mas antes vamos falar de resolução.

Para escanear imagens com alto padrão de qualidade, usam-se os caros scanners de tambor (veja a foto ao lado). Neste tipo de scanner a imagem a ser escaneada é anexada a um tambor de vidro (daí o nome). Com os giros do tambor, a imagem é lida linha-a-linha por um tubo fotomultiplicador em vez de um CCD. Então, um forte ponto de luz é enfocado na imagem e sua reflexão é medida pelo tubo.

Estes tubos possibilitam um escaneamento da alta qualidade, incluindo definições grandemente melhoradas e muitos detalhes de sombras. O alcance dinâmico deles é tão alto que eles podem capturar tanto sombras profundas quanto realces muito luminosos e também capturam diferenças sutis em sombreados. As resoluções dos scanners de tambor, ultrapassam os 12.500 dpi (como o scanner da figura ao lado). Se você necessitar um dia de um scanner de tambor, pode usá-lo em estabelecimentos (como gráficas por exemplo), que cobram pela imagem escaneada. Isso porque além de muito caro, um scanner de tambor também tem altos custos de manutenção.

Um fato curioso, é que a resolução dos scanners de tambor permitem alcançar resoluções e qualidade de imagem tão altas, que manipular o arquivo resultante do escaneamento num computador (ou até mesmo numa estação de trabalho) é complicado, visto o tamanho que o arquivo da imagem assume. É, de fato, necessário um computador com capacidade suficiente para isso.

Recursos a considerar

Ao comprar um scanner, leve em conta a quantidade de recursos disponíveis. Aqui está uma referência prática:

Resolução e interpolação

Os scanners variam em termos de resolução e nitidez. A maioria dos scanners de mesa tem uma resolução física de pelo menos 300x300 pontos por polegada (dpi). A resolução dpi do scanner é determinada pelo número de sensores em uma única linha (taxa de amostragem do eixo x) do sensor CCD ou CIS em relação à precisão do motor de passo (taxa de amostragem do eixo y).
 

A precisão do motor de passo determina a taxa de amostragem do eixo y

Por exemplo, se a resolução for de 300X300 dpi e o scanner for capaz de digitalizar um documento de tamanho carta, então o CCD tem 2.550 sensores em cada linha horizontal. Um scanner de passagem única teria três dessas linhas, totalizando 7.650 sensores. O motor de passo, no nosso exemplo, é capaz de mover-se a passos de 1/300 de polegada. Da mesma maneira, um scanner com resolução de 600x300 dpi tem um CCD com 5.100 sensores em cada linha horizontal.

A maioria dos scanners tem uma área de digitalização do tamanho carta (21,6x27,9 centímetros ) ou do tamanho ofício (27,9x35,6 centímetros)

A nitidez depende principalmente da qualidade ótica da lente e da luminosidade da fonte de luz. Uma lâmpada xenon e uma lente de alta qualidade vão criar uma imagem muito mais clara e, portanto, mais nítida do que uma lâmpada fluorescente padrão e uma lente básica.

É claro que muitos scanners prometem resolução de 4.800x4.800 ou até mesmo 9.600x9.600. Atingir resolução física com uma taxa de amostragem do eixo x de 9.600 exigiria um CCD com 81.600 sensores. Se você prestar atenção às especificações, estas altas resoluções são geralmente chamadas de 'enriquecida por software', 'resolução interpolada' ou algo semelhante. O que isso significa?

Interpolação

Os scanners que usam sensores CCD, geralmente possuem uma resolução ótica de no máximo 600 x 1200 dpi. No entanto, há os scanners que trabalham com resoluções de 2400, 4800, 9600 dpi ou mais. Isso é possível graças a uma técnica chamada Interpolação. Trata-se de um software (geralmente presente num chip do scanner) capaz de aumentar a resolução. A resolução obtida é chamada então de resolução interpolada. O que o software de interpolação faz é criar novos pontos entre pixels obtidos através da resolução ótica original. O problema é que essa técnica não é tão precisa quanto a resolução ótica. Isso porque o software faz uma espécie de suposição de onde novos pixels possam ser adicionados, mas esse processo nem sempre dá certo. O scanner calcula novos pontos baseados nos pixels que o mesmo consegue ver. Há programas, como o PhotoShop que também fazem interpolação de imagens.

Profundidade de cor / bits

Os primeiros scanners que surgiram somente distinguiam cores em tons de cinza. Quando uma imagem é escaneada, o aparelho o faz pixel a pixel. Para cada um desses pixels, o scanner atribui uma determinada quantidade de bits. Quanto maior for o valor de cada pixel, maior será a qualidade da imagem digitalizada. Os scanners "pioneiros" somente atribuíam um bit por pixel, o que somente permitia trabalhar com preto e branco.

A maioria dos scanners atuais usam pelo menos 24 bits para representar as cores possíveis de um pixel. Isso permite ao scanner trabalhar com até 16,7 milhões de cores. Essa quantidade também é conhecida por "true color". O número de bits usados para representar as cores de um pixel é chamado de profundidade de cor.

Outro termo usado quando falamos de scanners é profundidade de bit, também chamada de profundidade de cor. Isso nada mais é do que o número de cores que o scanner é capaz de reproduzir. Cada pixel requer 24 bits para criar cores reais padrão e praticamente todos os scanners no mercado têm essa capacidade. Muitos deles oferecem profundidades de bit de 30 ou 36 bits. Ainda assim, a saída é em 24 bits de cor, mas os scanners realizam um processamento interno para selecionar a melhor opção possível entre as cores disponíveis na palheta aumentada. Há muitas opiniões sobre se há alguma diferença notável de qualidade entre os scanners de 24, 30 e 36 bits.

Velocidade.

A menos que você pretenda digitalizar centenas de páginas rapidamente, a velocidade não deverá ser um fator essencial. Vale a pena aguardar alguns segundos a mais para conseguir uma digitalização de qualidade na primeira tentativa.

Facilidade de uso.

É um recurso mais importante do que os números. Afinal, não importa a resolução alta que o scanner possui, se você não conseguir utilizá-lo. Recursos como botões para realizar ações em uma única etapa (permitindo concluir tarefas de rotina em uma única etapa) e software amigável contribuem muito para a facilidade de uso.
 

Recursos para fotografia digital

Os scanners HP possuem recursos especiais para os entusiastas da fotografia digital. Aqui está uma pequena amostra:

• Vários softwares de fotos da HP são de grande valia para qualquer fotógrafo amador. Por exemplo, o HP Instant Share compartilha fotos de maneira fácil para o remetente e o destinatário.

Alimentadores automáticos de fotos

Facilitam digitalizar uma pilha de fotos 8 x 13 ou 10 x 15.

• Um adaptador com iluminação permite digitalizar slides ou negativos de 35 mm.

• O scanner de fotos portátil da HP tem design compacto que possibilita digitalizar imagens de qualidade profissional praticamente em qualquer lugar.

Outros recursos especiais

Considere estes recursos adicionais que ajudam a obter o máximo do seu scanner:

• Software de OCR. Se você pretende digitalizar texto para editá-lo em seu processador de textos, procure um scanner com digitalização e edição de textos.

OCR

          O utilitário Optical Character Recognition - OCR - é o software de reconhecimento óptico de caracteres. Responsável por converter documentos impressos em arquivos-texto, o OCR realiza varredura ótica em apostilas, panfletos, anotações e listas com a finalidade de interpretar caracteres sentidos em imagens e convertê-las em padres ASCII. Com esse software é possível, por exemplo, ler uma apostila antiga para transformá-la em documento do Word. Depois que o documento estiver dentro do processador de textos, é possível editá-lo livremente. Este programa já vem de fabrica na maioria dos scanners.
 

Transferência de imagem

Digitalizar o documento é apenas uma parte do processo. Para que a imagem digitalizada tenha alguma utilidade, ela precisa ser transferida para o seu computador. Existem três conexões comuns usadas pelos scanners:

- Conexão por porta paralela: boa parte dos scanners existentes fazem sua conexão ao computador através da porta paralela. Este tipo de conexão é muito usada, pois praticamente todos os PCs possuem porta paralela. A maioria usa portas paralelas comuns, mas há modelos que precisam de tipos especiais. Isso significa que há mais de um tipo de porta paralela. Uma delas é a EPP (Enhanced Parallel Port). Outra é a ECP (Extended Capabilities Port). Ambas possuem maior velocidade para transferência de dados e podem trafegar em ambas as direções, ou seja, a transmissão é bidirecional. A grande maioria dos PCs possui uma porta paralela que trabalha com as três formas: normal, EPP ou ECP. Por isso, se o scanner precisa de porta EPP ou ECP, basta fazer a alteração no Setup do computador. Essa tarefa é um tanto perigosa para usuário leigos, portanto, peça ajuda a alguém especializado se não tiver experiência suficiente para esta ação;

- Conexão por porta USB (Universal Serial Bus): muitos periféricos fazem uso do padrão USB. Um deles é o scanner. Se o seu computador possui entrada USB, a instalação do scanner resume-se ao ato de conecta-lo à entrada. É o tipo de instalação mais fácil e a escolha ideal para usuários domésticos;

- Conexão por interface SCSI (Small Computer System Interface): Os scanners que usam a interface SCSI existem há muito tempo, mas não são essenciais ao usuário doméstico. Os scanners SCSI geralmente possuem alta qualidade e contam com acessórios extras, como alimentadores automáticos de documentos, adaptadores para slides e outros, o que o torna uma opção para ser usada em escritórios. A instalação desse tipo de scanner é um pouco mais complicada, já que é necessário instalar uma placa controladora SCSI dentro do computador.

Normalmente os scanners possuem várias possibilidades de conexão
com os computadores.

No seu computador, você precisa de software, chamado de driver, que sabe como se comunicar com o scanner. A maioria dos scanners fala a mesma língua, TWAIN. O driver TWAIN funciona como um intérprete entre qualquer aplicativo que suporte o padrão TWAIN e o scanner. Isso significa que o aplicativo não precisa conhecer detalhes específicos do scanner para acessá-lo diretamente. Por exemplo, você pode optar por adquirir uma imagem do scanner usando o Adobe Photoshop, pois o Photoshop suporta o padrão TWAIN.

Além do driver, a maioria dos scanners vem com outro software. Um aplicativo de digitalização e algum tipo de programa para edição de imagem sempre acompanham o scanner. Muitos scanners incluem software OCR. O OCR permite que você capte palavras de um documento e as converta em texto para computador. Ele usa um processo de adaptação para determinar o formato de um caractere e o associa à letra ou ao número correto.

Hoje, o mais interessante da tecnologia do scanner é que você consegue fazer exatamente o que precisa. É possível encontrar um bom scanner com um bom software por menos de US$ 200, ou comprar um scanner fantástico com software incrível por menos de US$ 1.000. Tudo depende da sua necessidade e do seu orçamento.

TWAIN não é uma sigla. Na verdade, vem da frase "Os dois (em inglês 'twain') nunca vão se entender" porque o driver é o intermediário entre o software e o scanner. Como o pessoal da informática adora criar siglas para tudo, TWAIN acabou virando "Tecnologia Sem um Nome Interessante" (Technology Without An Interesting Name).
 

Calibração

Calibração é o processo de fazer funcionar um dispositivo de acordo com certos padrões, para assegurar um funcionamento dentro de intervalos de precisão compatíveis com os padrões do fabricante, com padrões da industria e de outros dispositivos de sua cadeia técnica. Além de um ajuste para as condições do sistema particular, é possível a calibração de alta precisão proporcionada pela utilização de colorímetros ou de densitômetros. A necessidade da calibração pode não ser tão aguda para os casos em que a exibição de dados será feita apenas na tela. Mas para os casos em que o produto final será impresso, ou que outras exigências do projeto exijam um ajuste fino, será absolutamente necessário manter um ambiente de produção equilibrado e consistente. Nesse caso, a calibração do sistema tem inicio pela calibração do scanner, obtendo resultados que poderão ser utilizados na calibração do monitor, e depois das impressoras e plotters.

A calibração de scanners pode oferecer:

• reprodução mais fiel das cores;

• ajustamento dos dispositivos a situações particulares de iluminação;

• compensação por "fadiga das cores" de equipamentos velhos;

• dados externos para a calibração de outros dispositivos.

O software de calibração é provida por alguns fabricantes independentes, e também por grandes fabricantes de sotware de desktop publish. Para efetuar a calibração leia os manuais de seu equipamento e de seu software de pre-processamento.

Quando o scanner é calibrado, o recurso de calibração gera um modelo matemático de suas características denominado "perfil de dispositivo", que é armazenado como um arquivo .ICM e fica à disposição do sistema. Os perfis de dispositivo padrão são armazenados no ICC (International Color Consortium).

Escolher ou criar um perfil de scanner é o primeiro passo para configurar um sistema de cores. É necessário para medir a variação entre a saída do scanner e um ponto de referência conhecido. Isto é essencialmente calibragem de software de um dispositivo para um padrão. Há dois modos de fixação de perfis:

• perfis de scanner fornecidos por fabricantes;

• perfis de scanner personalizados.

Os perfis fornecidos são próprios para scanners novos, sem desgaste de componentes de recepção de luz. É útil para o usuário que não tem familiaridade com os procedimentos de calibração personalizada. Os perfis de dispositivo estão disponíveis para a maior parte das marcas mais comuns, monitores e impressoras usadas de editoração eletrônica, o que simplifica muito o processo de seleção de perfis.

Os perfis personalizados são recomendados para scanners velhos. Na dependência da freqüência de utilização, os scanners velhos, terão seus detectores de luz afetados. Os sinais de saída RGB irão variar e chegarão a necessitar de calibração mensal. O perfil fornecido pode não ser mais tão preciso quanto deveria ser. Nesse caso o usuário deve criar um perfil personalizado.

Para proceder à calibração personalizada é necessário acionar o programa calibrador e fazer um scanning de uma folha-alvo fornecida por fabricantes, e que, normalmente, acompanha os aparelhos. A saída digital do scanner é comparada com sistemas de referência internos e um novo perfil é criado.