A szkennerek alig néhány évvel ezelőtt még igen ritka, speciális eszköznek számítottak a PC piacon, főként az otthoni felhasználók körében. Ahogy azonban teltek az évek, és a technológia fejlődött, az egyébként rendkívül hasznos eszközök ára egyre elérhetőbb szintre süllyedt, miközben a készülékek egyre kifinomultabbá, kisebbé, szebbé, jobbá váltak.

Ahogy a 21. századba léptünk, egyre nyilvánvalóbbá vált, hogy a fotózás, a képek, és a grafikák jövője is a digitális világban keresendő. A nagykapacitású tárolóeszközök, mint például az írható CD és -DVD lemezek, illetve a merevlemezes meghajtók általános elterjedésével egyre több felhasználó szeretné hagyományos, analóg fényképezővel készült felvételeit, illetve nyomtatott képeit, dokumentumait digitális formában megörökíteni az elkövetkező évekre, évtizedekre. A felhasználók ezen tervének megvalósítását nagymértékben elősegítik az egyre olcsóbb, és jobb minőségű szkennerek.

Sokan bizonyára azt mondják, a megfelelő szkenner kiválasztásához nem szükséges a készülékek belső felépítését, működését ismerni, mint ahogy a mobiltelefon használatához sem kell ismerni a hálózat működési elvét, és valószínűleg igazuk is van. Feltételezhetően akadnak azonban olyanok is, akik szeretnének többet megtudni ezekről az érdekes eszközökről, amelyekről általában meglehetősen kevés szó esik.


Ez a cikk, amely nem egy szkennerteszt, elsősorban azoknak készült, akik - a készülék kalapáccsal való szétszerelése nélkül - szeretnének többet megtudni saját szkennerükről, vagy a boltban kiszemelt jövőbeli "áldozatról", illetve érdeklődnek a készülékek történelme, fejlődési irányvonala iránt.

Technológia a dobozon belül

Az első szkennerek természetesen nem az otthoni felhasználókat célozták, hanem a fotóipar, illetve a kiadók számára készültek. Az úgynevezett dob szkennerek arról az üveghengerről (dob) kapták nevüket, amelyre a beolvasni kívánt képet rögzíteni kell. A henger közepén egy érzékelő (szenzor) található, amely a dokumentumról beérkező fényt a három fő színkomponensre, vagyis pirosra, zöldre, és kékre bontja. A különböző hullámhosszúságú (színű) fénysugarakat színszűrők segítségével választják el egymástól, hogy aztán a CCD (Charge-Coupled Device) cső elektronikus jellé alakítsa át azokat.

A dob szkennereket jelenleg is gyártják a kiadók számára, a nagy precizitású alkatrészeket igénylő, következésképpen rendkívül drága eszközök azonban ismeretlenek maradtak az otthoni felhasználók szegmensében, ellenben néhány technológiai megoldásukkal, amelyek az otthoni eszközökben is helyet kaptak.

A hagyományos asztali szkennerek egy nagy precizitással készült, sík üvegágyat tartalmaznak, amelyre a rögzíteni kívánt képet fejjel lefelé kell elhelyezni. A beolvasni kívánt dokumentum, illetve kép fölött gyakorlatilag csak a lecsukható fedél található, amely a lapot egyenletesen az üvegre szorítja, kiszűri a környezeti fényeket, és egyenletes sötétségű hátteret biztosít.

A síkágyas szkenner szíve az üveglap alatt található egy fényforrásból, prizmákból, lencsékből, és szenzorból álló fejblokkban, amely soronként végig tudja járni a dokumentum minden egyes részét. A szenzor maga egy CCD chip, illetve egy nagyszámú, sorban elhelyezett érzékelőt tartalmazó Compact Image Sensor (CIS - Kompakt Képszenzor) lehet.


A fényforrás dokumentumról visszaverődő fényét prizmák/tükrök vetítik a lencsékbe, amelyek a CCD-re fókuszálják azt. CIS esetében a dokumentum világos és sötét pontjait a szenzor közvetlenül rögzíti. A CCD/CIS szenzorok a fény által gerjesztett analóg jeleket egy analóg-digitális konverter (ADC) segítségével alakítják a szkenner saját hardvere, illetve a PC által feldolgozható formátumúra. Egyes, leginkább régebbi gyártmányú, olcsóbb szkennerek kézi kialakításúak, és külsőre leginkább egy üveglehúzóra hasonlítanak. A felhasználónak ezeket az eszközöket magának kell végigvezetnie a beolvasandó dokumentum fölött, amely biztos kezet igényel, és értelemszerűen rosszabb minőséget, gyakran pontatlan képet eredményez, főleg nagyobb képek, dokumentumok esetében.

Régen, amikor a szkennerek még csak fekete-fehéren olvasták be a képeket, a szkennelési folyamat meglehetősen átlátható, folyamatos volt. Ahogy a szkenner fejblokkját vezérlő motor lépésenként haladt előre, a CCD tömb egy-egy vízszintes sort olvasott be a dokumentumból, amelyet a szkenner azonnal eltárolt, és a folyamat már ment is tovább.

Színes szkennereknél a helyzet némileg bonyolultabb, mivel az egyes színeket külön-külön kell rögzíteni a dokumentumról. A probléma megoldására több, egymástól eltérő megoldás látott napvilágot, mindegyik saját előnyeivel és hátrányaival.

Az első, legegyszerűbb színes szkennerek egyszínű (szürkeárnyalatok érzékelésére alkalmas) CCD tömböt tartalmaztak. Az egyes színeket úgy rögzítette a készülék, hogy három önálló, teljes beolvasási lépésben, vörös, zöld, és kék lámpával világította meg a dokumentumot. Hasonló logikájú megoldás volt, amikor a fényforrás minden esetben fehér fényt bocsátott ki, és a szürkeárnyalatos CCD elé került először vörös, aztán zöld, majd végül kék színszűrő.

A tradícionális módszer szerint a színes szkennerek tehát háromszor olvasták be a dokumentumot, majd a három színben rögzített képből épült fel a színes felvétel. Ennek a megoldásnak elsősorban az volt a hátránya, hogy a beolvasások közben a dokumentum legkisebb elmozdulása is hibás képet eredményezett, mivel az egyes színek elcsúsztak egymáshoz képest. (Ilyet egyébként néha a színes újságoknál, illetve a katódsugárcsöves (CRT) televíziók és -monitorok képénél lehet megfigyelni) A színes felvételek készítése ilyen módszerrel emellett lassú is volt, mivel az egész beolvasási folyamatot háromszor kellett elvégezni egymás után.


Az új szkennerek már egy lépésben olvassák be a színes dokumentumokat, az egyes eszközökben alkalmazott megoldások azonban itt is eltérőek. A legegyszerűbb, és egyben legdrágább megoldás a színes CCD érzékelőtömb alkalmazása. Ebben az esetben a dokumentumot mindig fehér fénnyel világítja meg a szkenner, a színes szenzor egyes színekre érzékeny cellái pedig mindig az adott szín erősségét érzékelik. Mivel a színes CCD drága, ez a megoldás nem túlzottan költséghatékony, ugyanakkor viszont gyors, és precíz.

A másik változat a régi, három lépéses technológiához hajlik vissza, a különbség leginkább csak az, hogy a három szín egymás utáni rögzítése soronként történik. Amikor a léptetőmotor megáll egy sornál, először a vörös, majd a zöld, végül pedig a kék fényforrás kapcsol be. Miután mindhárom fényforrással elkészült a szürkeárnyalatos CCD felvétele, a motor a következő sorra lépteti a fejet. A legtöbb jelenlegi, LED-alapú szkenner ezt a megoldást használja. Mivel a LED fénye rendkívül gyorsan kapcsolható ki és be, a folyamat a hármas beolvasás miatt sem lassul le számottevően.

Különböző felbontású felvételek készítése

A szkenner valós felbontásának megfelelő, kis méretű területekről készít felvételt a beolvasás során. Mindez azonban problémát okozhat akkor, ha a felhasználó kisebb felbontású képet szeretne kapni a beolvasandó dokumentumról. A legegyszerűbb megoldás során a szkenner a dokumentum egyes pontjairól nem készít felvételt. Az ilyen megoldásra épülő eszköz maximális felbontásának felét alkalmazva a szkenner például csak minden második képpontot rögzíti.

Mivel ez a módszer meglehetősen gyenge minőséget eredményez, a jobb minőségű szkennereken ilyen esetben is rögzítésre kerül az összes képpont. A felbontás lecsökkentése már a készülék memóriájában történik méghozzá úgy, hogy az eszköz több egymás melletti képpontot eggyé olvaszt össze.

Szintén több megoldást alkalmaznak a gyártók abban az esetben, ha a felhasználó szürkeárnyalatos felvételt szeretne készíteni színes szkennerével. A három színű fényforrást, és szürkeárnyalatos CCD-t tartalmazó készülékek szürkeárnyalatos felvétel készítése esetén általában csak a zöld lámpát alkalmazzák. Mindez megfelelő minőséget biztosít eredetileg is fekete-fehér dokumentumok beolvasására, ugyanakkor korántsem biztos, hogy fenntartások nélkül alkalmas színes dokumentum szürkeárnyalatos rögzítésére. A színes CCD tömböt tartalmazó szkennerek mind a három alapszínben rögzítik a dokumentum képét, majd az egyes képpontok színkomponenseinek értékeit egyesítik. Ez utóbbi megoldás minden esetben optimális szürkeárnyalatos felvételt biztosít. Mi kell egy jó szkennerhez?

Az elején kezdve, a készülékben alkalmazott megvilágításnak tökéletesen egyenletesnek, erősnek, és a természetes (nap-)fényhez minél jobban közelítő színűnek kell lennie. A kis fogyasztás elsősorban az USB portot terhelő megoldásoknál szempont, a minél kisebb hőtermelés pedig a kép esetleges torzulását csökkenti, és a hosszú élettartamot biztosítja.


A Cold Cathode Fluorescent Lamp (CCFL) nevének megfelelően hideg katódú, mert működés közben csak csekély hőt bocsát ki. A Xenon-Gas Cold Cathode Lamp (XGCCL) egy újabb, jobb megoldás, mivel gyorsabban éri el maximális fényerejét, jobban hasonlít a természetes fényre, és hosszabb élettartammal rendelkezik. Hátránya, hogy drágább az előzőnél.

A harmadik manapság is alkalmazott megoldás a LED (Light Emitting Diode - Fénykibocsátó Dióda), amely elsősorban az olcsóbb szkennerekben található meg. Előnye a kis fogyasztás, amely lehetővé teszi, hogy a készülék kizárólag a USB-, illetve FireWire portot használja áramforrásként, valamint a két előbbi megoldásnál jóval hosszabb élettartam, a kis méret, illetve az alacsony ár. A LED-alapú szkennerek hátránya, hogy az általuk nyújtott képminőség - főleg a színárnyalatok számát és pontosságát illetően - elmarad a többi megoldástól.

Ami az alkalmazott lencséket illeti, kétféle szkenner létezik: A fix-, illetve a változó fókuszú. Az üvegágyra pontosan illeszkedő, sík dokumentum esetén a fix fókuszú készülék is megfelelő minőséget nyújt, egy vastag könyv, illetve füzet oldalának beolvasása esetén azonban már csak a változó fókuszú megoldások tudják biztosítani az éles képet a lap üvegtől távolabb eső részein, vagyis többnyire a kötés felőli, belső oldalon.

A drágább, dinamikusan változó fókuszú szkennerekre van szükség háromdimenziós tárgyak szkenneléséhez, illetve a diák jó minőségű beolvasásához. Ez utóbbiakat a keret kissé eltartja az üveglaptól, amely a fix fókuszú készülékek esetében homályos képet eredményezhet. Szintén jelentős eltérés, hogy amíg az olcsó készülékekben műanyag lencsék találhatók, a drágább készülékekbe speciális üvegből készült lencséket szerelnek a gyártók.

Szenzorokból, érzékelőkből a már korábban is említett Contact Image Sensor-okat (CIS), illetve CCD (Charge Coupled Device) tömböket alkalmazzák a gyártók, amelyből az utóbbiak egyébként a digitális videókamerákban, és digitális fényképezőkben is megtalálhatóak. A CCD chipek pontos, jó minőségű képet adnak, az olcsóbb, kisebb CIS szenzorok ugyanakkor gyakran "zajos" felvételt készítenek, amelyek csak utólagos kozmetikázással alakíthatók elfogadható minőségűre.

Összeköttetési felületek

A szkennerek gyártói az évek során számos technológiát alkalmaztak a készülékek PC-vel való összekötéséhez. Az első szkennerek a hagyományos, párhuzamos (nyomtató) portra kapcsolódtak, amely gyakorlatilag az összes PC-n megtalálható. A megoldás hátrányai a lassúság, illetve a nyomtató és szkenner egyidejű jelenléte esetén felmerülő problémák.

Akárcsak a korai CD-ROM meghajtók, a régebbi szkennerek egy része is speciális vezérlőkártyára csatlakozott. A megoldás azonban nem terjedt el általánosan, mivel a vezérlőkártya megdrágította a szkennert, ráadásul nem minden számítógépben volt szabad ISA csatlakozó a beépítéséhez.

A SCSI interfész szintén elterjedt megoldásnak számít a szkennerek körében. A technológia előnye a nagy sebesség, a processzor minimális terhelése, illetve a nagyszámú SCSI egység csatlakoztatási lehetősége. Mivel azonban a legtöbb PC nem rendelkezik SCSI vezérlővel, vagy a gyártó kénytelen mellékelni egyet az eszközhöz, vagy a felhasználónak kell borsos áron vásárolnia. Mindez az extraköltségek, illetve a szabad PCI csatlakozó szükségének figyelembe vételével szintén nem nevezhető optimális megoldásnak. A szkennerek egyszerű és hatékony PC-hez kötésének problémájára két viszonylag új technológia jelenti a megoldást. Ezek a USB (Universal Serial Port - Univerzális Soros Port), és a FireWire (IEEE1394/iLink). Mivel minden jelenleg forgalmazott, új számítógépen található legalább egy, valóban univerzális USB port, amelyre akár 63 eszköz is kapcsolható, jelenleg ezt a technológiát alkalmazza a legtöbb szkennergyártó. A USB szkennerek elterjedését mindemellet a rendkívül egyszerű telepítés is elősegítette. A felhasználó csak bedugja a készüléket a USB portba, feltelepíti a meghajtószoftvert, és - a legtöbb esetben - már használható is az eszköz.

A USB további előnye, hogy a port áramforrásként is használható, így egy kisebb fogyasztású USB eszköznek saját tápegységre sincs szüksége. A piacon számos olyan, általában kompakt, pehelysúlyú USB szkenner kapható, amelynek nincs saját hálózati tápegysége. Mivel azonban ezek az eszközök a USB korlátozott tápellátási képességei miatt kis fogyasztásúak, nem várható el tőlük sem gyors beolvasás, sem igazán jó képminőség.

A FireWire csatoló, bár kevésbé népszerű, mint a USB, egyáltalán nem számít ritka megoldásnak a szkennerek piacán. Mivel a FireWire csatoló implementálása viszonylag drága, elsősorban a drágább készülékek készülhetnek ilyen interfésszel. A FireWire port szintén alkalmas a rácsatlakoztatott eszköz tápellátására, ilyen megoldást alkalmazó szkenner egyelőre azonban nem kapható.

A FireWire legnagyobb előnye a USB 1.1-hez képest elsősorban a nagy, 400 Mbit/s-os adatátviteli sebesség, amely drasztikusan lecsökkentheti a nagyfelbontású képek továbbítási idejét a 12 Mbit/s sebességű USB 1.1 megoldásokhoz képest. Az új USB 2.0 már 480 Mbit/s sávszélességet ígér, igaz egyelőre még ritka megoldás a szkennerek körében.

Felbontás, színmélység, és egyéb tulajdonságok

A színmélység arra utal, hogy az adott szkenner hány biten tárolja el az egyes képpontok színét. Ez természetesen annál jobb, minél nagyobb. Nem szabad azonban elfeledkezni arról, hogy a szkennerek általában kétféle színmélységet használnak. A belső színmélységet maga a szkenner alkalmazza a kép beolvasásakor, illetve átalakításakor, a külső színmélység pedig az, amelyen a készülék elküldi a képet a PC-felé, és ahogy a felhasználó megkapja.


A belső színmélység a legtöbb szkenner esetében nagyobb, például 36 bites (68 milliárd szín), a külső színmélység pedig - a drágább modellek kivételével - rendszerint 24 bit (16 millió szín). Egy ilyen szkennerrel jobb képminőség érhető el, mint egy olyannal, amelynek belső színmélysége is 24 bites, mivel a készülék által elvégzett átalakítások nagyobb pontossággal kerülnek végrehajtásra. A professzionális felhasználásra készített, csúcsminőségű készülékek gyakran csak egy színmélységet alkalmaznak, amely azonban igen nagy, 32 és 48 bit között változik. Az ilyen készülékekhez azonban olyan szoftverre van szükség, amely támogatja ezeket a nagy színmélységeket.

A szkenner felbontása szintén fontos tényező. A készülék CCD szenzora által elérhető, hardveres felbontás mellett általában egy interpolált felbontást is megad a gyártó. Mindez azt jelenti, hogy például egy 600 x 1200 DPI (Dot Per Inch - Képpont/Coll) hardveres felbontású szkenner szükség esetén akár 4800 x 4800 DPI-re is feljavíthatja a kép felbontását egy szoftveres eljárás segítségével. Az így feljavított (interpolált) kép minősége természetesen közel sem lesz egyenértékű egy esetleges, 4800 x 4800 DPI hardveres felbontású szkennerével.

Merre tovább?

Mint az elektronikai eszközök gyakorlatilag mindegyike, a szkennerek is folyamatosan fejlődnek. A gyártók megpróbálnak alkalmazkodni a piac, a felhasználói igények, és a körülmények változásához, illetve maguk is alakítják azokat. Az eszközök csatlakozó felületei csakúgy változnak, mint a készülékek felső felépítése, külseje, és mérete. Annyi biztos, hogy a jövőben megjelenő szkennerek kisebbek, könnyebbek, gyorsabbak, jobbak, és olcsóbbak lesznek, a felhasználó pedig feltehetően egyre elégedettebben fogja használni a készülékeket.