从软件技术看专业扫描仪选购

扫描仪的类型较多，应用范围十分广泛，所适应的扫描环境也各不相同。为此，人们从多方面对扫描仪进行了分类，从外形和体积上看，常见扫描仪主要有滚筒式、平台式和手持式三种；从与计算机主机的连接方式上看，目前主要有USB、SCSI、IEEE1394接口的扫描仪；但从应用对象上看，

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扫描仪的类型较多，应用范围十分广泛，所适应的扫描环境也各不相同。为此，人们从多方面对扫描仪进行了分类，从外形和体积上看，常见扫描仪主要有滚筒式、平台式和手持式三种；从与计算机主机的连接方式上看，目前主要有USB、SCSI、IEEE1394接口的扫描仪；但从应用对象上看，主要分为家用扫描仪、办公用扫描仪和专业用扫描仪。其中专业扫描仪以其功能新颖、性能优异，特别是无与伦比的高扫描品质和高扫描速度，使之成为专业应用领域中文字、表格、图形和图像处理与编辑中不可缺少的录入设备。这类扫描仪不仅能为普通用户在图形处理和多媒体应用中提供具有创造性的后期处理与编辑手段，也能在印刷、出版、报刊、摄影、图像和网络网页制作等专业应用领域中发挥重要作用。

为何专业

　　所谓专业扫描仪，从外形上看，基本上都采用平台式，从性能方面看，分辨率普遍在2400dpi以上，色彩位数在36位以上，扫描速度每分钟可完成5页以上照片扫描，扫描对象既有反射稿也有透射稿，扫描幅面既可扫描35毫米的彩色负片也可以扫描A3以上大幅面彩色印刷图像。从功能方面看，专业扫描仪不仅具有大信息量录入，具有较高的品质图像、文字和表格混排录入能力，同时还具有某些特殊对象录入的专业功能，如医学专用胶片的录入等。也就说，专业扫描仪主要特点是以扫描质量、扫描速度、扫描幅面为优势，具有适应特殊专业扫描任务中特殊要求的扫描仪。

　　专业平台式扫描仪是一款融合了多项扫描新技术、新工艺，具有较高光学分辨率和较高扫描速度的传统扫描仪。专业平台式扫描仪是通过稿件表面的反射光线来完成扫描成像的，所以大都是反射稿式扫描方式。在专业扫描仪中，因平台式扫描仪功能越来越强，性能越来越高，体积和重量却越来越小，扫描质量和扫描速度也越来越高，既可以完成传统的反射稿扫描，也可用来扫描透射稿，既可扫描小到35毫米小底片彩色图像，也可扫描宽幅彩色印刷图像。尤其是高速度扫描、高数量文稿扫描和高质量彩色扫描等性能特点为专业应用所独有，因而广泛应用于印刷、绘图、出版等专业领域。

　　专业平台式扫描仪基本上采用CCD传感器，其标准光学分辨率普遍在1200×2400dpi，色彩深度（色彩数）基本上在36位以上，扫描一张彩色照片仅需几秒钟，并配有动态范围控制、智能扫描、微频进电机等扫描控制先进技术，既可以方便完成透射稿的丰富层次扫描，也可以极大地提高扫描图像的质量。某些专业扫描仪还在扫描仪面板上配有扫描、传真、复印和电子邮件等直接“扫描到因特网”功能，用户使用一台扫描仪就可以完成扫描、传真、电子邮件和彩色复印，甚至可以对文档进行电子档案管理等工作，使扫描仪真正成为专业办公室的全能助手。为了尽量提高扫描稿件的速度，专业扫描仪基本上都配有高速传输的SCSI接口，扫描速度普遍高于普通扫描仪30%以上。

下面，我们就专门全面介绍这类在专业应用领域中占有重要地位的扫描仪的结构特点、软件技术以及选购要点。

专业扫描仪“专”在哪里——硬件篇

　　我们在选购扫描仪的时候，经常会看到这样的现象，很多技术参数，如扫描幅面、光学分辨率、色彩位数相同的扫描仪，价格差别却非常大，有的甚至达数十倍。目前扫描仪市场，A4幅面、1200dpi光学分辨率、USB接口、48位彩色扫描仪的价格一般在1000元以下，但专业扫描仪价格却从4000-5000元到几万，甚至十几万。与普通的家用、商用扫描仪比较，专业级的扫描仪有何不同，究竟贵在何处呢？

　　让我们先看一下扫描仪的工作原理。灯管发出光线，照射到扫描仪玻璃板上的反射稿件上，根据稿件不同地方亮暗程度的不同，形成强弱不等的反射光线，然后通过一系列反射镜，聚焦在镜头另一端的CCD上，CCD将光学信号转换为相应的电信号，即模拟信号，这些信号最终通过A/D转换器转化为计算机所能识别的数字信号，然后经不同的接口输送到计算机。整个扫描过程涉及到光学、机械、电子等不同方面，任何一个部件的设计都会影响到最终的数字化结果。

专业扫描仪与家用、办公用的扫描仪的构造基本一样，但所使用的部件及技术却大不相同。

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灯管

　　首先让我们看一下灯管，对扫描仪而言，光源是非常重要的，因为CCD上所感受的光线，全部来自于扫描仪自身的灯管。光源不纯或偏色，会直接影响到扫描结果。在正午的时候，我们用肉眼去看一张白纸，看到的是白色，但黄昏的时后，在金黄色阳光的作用下，同样的一张白纸会呈现出金黄色。光源变了，我们看到的结果自然不同。

　　专业扫描仪在扫描前会自动检测灯管发出的光线强度，特别是在扫描仪刚启动时，由于灯管未进入稳定状态，扫描仪有一定的预热时间，只有当光线强度足够达到标准，机内的光源检测传感器才会发出通过指令。而这时的扫描仪才能以最佳的工作状态进行扫描。普通家用、办公用扫描仪基本没有自检程序，有的扫描仪灯管发出的光线甚至连肉眼看上去都感觉不到刺眼，这样的光线强度自然不足以表现原稿中的暗部细节。

反射镜

 

　　从灯管发出的光线，照射在反射稿上，反射到扫描仪内部的一系列反射镜中。这些反射镜，对扫描仪而言，它们起着至关重要的作用。我们知道，当光线照射到某一表面时，会产生漫反射现象（图2），由于不可能制造出绝对的平面，所以，光线照射在镜面时或多或少会有一些损失，镜面的平整度越高，损失的光线越少。专业的扫描仪，为了将这种干扰降到最低，在镜头前后都做了特别的喷黑处理，甚至采用了与照相机暗室材料一样的涂料。不过近年各厂商已将这种技术应用到了普通家用与商用扫描仪中。

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CCD

　　代表原稿信息的光线穿过镜头后，最终照射在扫描仪的核心部件CCD上，CCD称为光电藕合器件，它能够根据照射光线的强弱，输出不同强弱的电流，完成光电转换过程。专业扫描仪与普通家用、办公用扫描仪的区别除了前面提到的灯管，反射镜，镜头组不同之外，在CCD上又有何区别呢？

　　扫描仪一般采用线性的CCD，线性CCD每线一般由3000个到10000个光检测点组成，共有R、G、B三条线。在一定单位长度上的光检测点越多，扫描仪的光学分辨率越高。与普通扫描仪的CCD比较，专业扫描仪的CCD大多采用绝缘性极高的二氧化硅材料，从而保证了信号传递的一致性。普通扫描仪由于受到成本的限制，普遍采用绝缘性一般的P-N结CCD，这种CCD在进行光电转换时，输出数据的误差较大。可以说，CCD的价格直接影响着扫描仪的价格，目前，专业CCD全球只有柯达一家厂商生产，而近年生产普通CCD的厂家则非常多，这也是目前普通家用、商用扫描仪市场价格一再下滑的重要原因。

　　此外，专业CCD的尺寸更大，大尺寸的CCD有助于进一步提高每个感光点的一致性与感光能力，对色彩的信噪比也更高。所谓信噪比，简单讲，即有用信号与无用信号的百分比。CCD在光信号转换成模拟电信号这一环节，目前对于8bit，10 bit的转换已比较成熟，但在12 bit和16 bit转换时，要求CCD必须具有12 bit和16 bit以上的信噪比(S／N)。而48 bit的扫描仪，要求必须采用信噪比在16 bit以上的CCD，目前这种类型的CCD价格非常昂贵。此外，信噪比会随温度的升高而降低，平均为温度每升高l0℃，信噪比则降低一位。因此专业扫描仪的CCD配有专门的恒温系统，确保CCD工作时的温度不变。

双平台技术

　　高性能、低价位的扫描仪主要以扫描反射稿为主，即使能扫描透射稿，也是在扫描反射稿的工作平台上，通过其附带的透射适配器来实现的，其扫描透射稿的成像质量较差，主要作为显示用，即主要用于制作电子相册，发电了邮件、制作图文并茂的个人网页等。而专业扫描仪是以追求高质量的图像复制为主要功能，主要作为印前输入设备、广告创意等，以印刷为输出目的，因此要求扫描的图像层次细腻，特别是暗调和亮调的层次也清晰，即使是扫描透射稿也不例外。为此，厂商开发出了双平台式的扫描仪，一个平台用于扫描反射稿，另一平台用来扫描正片，同时也偶尔扫描层次感较差的负片。由此可见，双平台技术的优点在于扫描透射稿方面，它提供了另外一套光学系统去扫描透射稿，除了没有不必要的光线折射外，还可以捕捉更多的细节，阴影部分的表现能力也增强了，这样就解决了在与扫描反射稿同一工作平台上扫描出来的图像质量低的问题。

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镜头和机械传动技术

　　代表反射稿信息的光线经过反射镜，到达扫描仪最重要的部分镜头。完美的影像质量在很大程度上依赖于优质的镜头。优质的镜头必须解决有关光线控制的一系列问题：影像的质量、涵盖的画面区域、大范围拍摄距离内的一致性、大孔径等。用于优质制造镜头的玻璃必须具有良好的物理性能，在加工和抛光成型的过程中不能发生破裂。此外，它还必须是完全无色的，普通的窗用玻璃，我们观看其横断面时，会呈现绿颜色。家用、办公用的扫描仪，出于成本及使用需求的考虑，采用的镜头一般较为低廉。与普通扫描仪的镜头相比，专业扫描仪的镜头，有着超大的孔径、极好的光线透过率，其内部的一系列透镜使光线能精确地聚焦在CCD上。多镜头技术是由几组高品质的定焦镜头自动对焦镜片，对不同的扫描分辨率进行精确校准，可始终维持图像边缘最精确的对焦，降低了边缘畸变效应，但必须配合高精度的机械结构和特别磨制的高品质镜头，配合其粗调和微调的机械定位系统，因此在使用4000dpi分辨率扫描35毫米胶片时也能获得极好的效果，但多镜头技术成本高，且电路与机械配合必须十分精密。但为普遍提高扫描品质，满足专业扫描的特殊要求，在专业扫描仪中更多的是采用多镜头技术。

　　扫描仪的机械传动象软驱驱动装置一样分为步进电机的皮（钢）带传动和螺杆传动，其中螺杆传动的精度和可靠性较好，因此分辨率在5000dpi以上的高精度高档专业扫描仪都采用螺杆传动，从而可使专业扫描仪的扫描线数普遍小于步进电机的步距。

电缆

　　从CCD传出的信号，需要通过连接CCD与扫描仪主板的电缆，然后传到主板上的A/D转换器中进行数模转换。由于CCD传出的信号是模拟的信号，容易受到外界的干扰，高档的扫描仪在设计时已充分考虑到这一点，电缆外面包有金属丝做成的屏蔽层，将信号受干扰的程度降至最低。在扫描时，我们透过玻璃可以看到扫描仪内部的扁平电缆，家用与商用扫描仪的电缆是裸露的，不配有屏蔽层。

　　普通扫描仪的密度范围通常在3.0以内，而专业扫描仪一般都可以超过3.3。这不仅是色彩位数的问题，从CCD传感器的质量、光学镜头的素质、模拟/数字转换电路的精度，到整体设计、光源类型、扫描元件移动精度，专业扫描仪都与普通产品有很大的区别，因此，价格自然也不能同日而语。
 

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专业扫描仪“专”在哪里——软件技术篇

　　由于专业扫描仪对图像分辨率、色彩层次、扫描速度、扫描幅面等基本性能，以及扫描作品的后期处理与色彩校正等功能的要求较高。因此，在专业扫描仪中不但普遍包含有大量最新工艺和最新技术，而且对其传统技术也有较高的指标和复杂的要求，这些基本技术主要有色彩管理与校正、位增强、智能扫描和硬件去网纹等技术，下面我们就来介绍这些基本技术的主要内涵。

　　在印前系统、广告、图形图像等专业制作领域，用户除了对于扫描仪的光学分辨率、色彩描述等硬性指标的要求比较高以外，人们还关心每款扫描仪产品的独特技术与性能，因为它们可能会成为专业人士选择扫描仪的重要依据。下面介绍的几种技术，就是为适应那些对色彩斤斤计较的设计师而设置的。

1.色彩管理与校正技术

　　每台扫描仪都有自己的色彩管理系统与色彩校正功能，尤其是专业扫描仪不仅具有很高的光学分辨率，还具有先进完善的色彩管理与校正系统，可以用有限的物理分辨率完成无限的自然色彩录入。

　　所谓色彩管理就是要使扫描后的图像色彩变得饱满、生动逼真，达到降低色彩失真的目的。色彩管理技术一般反映在扫描仪驱动软件所内置的一系列其它设备的色彩特性值（ICC）方面，如打印机、显示器、油墨类型设置等。通过驱动软件本身的色彩系统标准（高档专业扫描仪大多采用HSB、HLS等中性色彩系统）来对扫描仪输出影像作校正处理，其主要目的是要尽量做到所见即所得，以简化使用者复杂的校正过程，节省每次扫描图像需要手工校正色彩的时间，提高扫描效率和扫描速度。同时为了保证输出色彩的精确性，一般高档专业扫描仪的驱动软件还提供了分色表，该表提供了分色时所需的重要设置，如果GCR和UCR设置、色调范围校准、CMYK四色网点增益设置和油墨类型设置等。

　　而色彩校正技术的基本原理是扫描仪先对专用的柯达或AGFA等IT-8标准色片扫描，然后再将扫描仪对各种色彩的识别表现与其标准值进行对比后得出平均色彩偏差，形成该扫描仪的色彩特性文件（ICC），最后在扫描仪的每次扫描过程中通过该特性文件对扫描仪进行扫描过程中的色彩校准，使扫描仪的表现能力达到最佳水平。所以扫描仪用户，定期做一下色彩校正是有益的，因为扫描仪的色彩校正是针对用户当前扫描仪的识别表现能力作出修正的，在扫描过程中由于老化等问题会使扫描仪的表现能力下降，而定期作色彩校正可以使用户的扫描仪保持良好的扫描品质。现代专业扫描仪有的还使用了动态色彩校正技术，这种即用即校的临床校正技术使扫描结果更加接近原稿，技术特点是扫描仪在工作时，可将扫描结果直接与标准色彩值进行动态比较，并得到该扫描图像所需要补偿的状态数据，从而大大提高了扫描图像的品质和扫描速度。显然，专业扫描仪的色彩管理系统和色彩校正系统不仅完善，而且功能非常强大。

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2.“位增强”技术

　　人眼的感光曲线与扫描传感器的感光曲线是不一致的，扫描仪因是精密电子机械设备，所以感光曲线是线性的，而人眼的感光曲线是一条复杂的曲线，并且对暗部细节的灵敏度明显高于传感器。如果将传感器获得的数据信息原封不动地传递给人的眼睛，就会使图像出现明显的失真，所以越来越多的专业扫描仪采用了校正技术。但采用校正技术就意味着传感器必须采集比常用的24位真彩色具有更多的数据，于是就出现了36位、42位甚至于48位的专业扫描仪，以便校正时能够获得更多的参考点来提高扫描图像的精度。但光学分辨率的大幅度提高必将导致扫描仪的价格大幅度上升。所以，对于36位专业扫描仪，一般采用相关强技术来间接提高扫描仪的扫描品质。

3.智能扫描技术

　　智能扫描技术主要包括双分辨率扫描技术、自动对复杂页面进行分析技术、增强型图形技术、保留页面格式和1200dpi 硬件超级取样技术及36位彩色处理技术。其中双分辨率扫描技术可以在一次扫描中获得同一文档的两个版本，且每个版本都能依照不同的图像类型进行优化，由于是在一次扫描中获得两个版本，所以用户可以迅速得到满意结果，从而极大地提高了扫描速度和录入效率。自动对复杂页面进行分析技术是指依据整个页面中各类图像的类型和选定的用途，分别设置适当的分辨率、色彩深度及文件格式，自动复杂页面分析扫描仪在一次简单扫描阶段就可完成多处局部处理，并可自动识别页面上的文本、照片、图形，依据图像类型对各图像块进行合理优化，为用户选择目的地发送每个图像块和文件格式。

　　增强图形技术则能够智能地调整因扫描背景或扫描比例缩放时所出现的图像衰减或产生的“锯齿状”等失真现象，可对黑白标识及图形进行优化，取得的扫描图像往往比原件还要清晰整洁。在图片扫描中，增强图形技术还可分别优化页面上的图片，提供自动曝光、自动锐化功能，并根据打印机进行优化。对于文本或OCR文档，增强图形技术还可产生更加准确的OCR识别率和更加完善的转换功能，可完成无限大字体尺寸识别，可保留字体及尺寸、保留斜体、粗体及下划线等特征，保留页面格式，可把文本转换成软件缺少字体等。智能扫描技术还可以将黑白图形文件转换成矢量文件，从而可使得用户文件在任意缩放时没有任何图质降低，创建了没有约束的扫描分辨率。所以，在具有特殊要求的专业扫描仪中，采用智能扫描技术后，可以收到如虎添翼的效果。

4.智能硬件去网技术

　　硬件去网功能的原理是将整幅图像分解为许多小方格，每个方格大小与网点的大小相同，然后对方格内的数据进行平均化处理，就可将图像复原为照片效果，实现去除网点功能。显然，该功能完美实现的理想情况是方格与网点一一对应，没有重合等情况发生。但由于扫描仪内建位置固定，而扫描原稿位置的随机性，往往会使网格与网点出现错位、重合现象，将临近的点一起进行平均化处理，使图像丧失原有锐利的边界。在智能硬件去网技术方面，网点图像经扫描后产生一组代表信号强弱的电信号，每一个网点都变成了一个电脉冲。这些电脉冲的宽度各不相同，代表着网点的大小，而两个电脉冲中心的距离却是恒定不变的。只要精确检测出每两个电脉冲之间的距离，并将其中三个电脉冲作为基准点进行定位，就可以精确得出网点的密度，并且可以使网格准确地与网点吻合，从而达到理想的去网效果，获得清晰的扫描图像。

5.其他专业扫描新技术

　　在专业扫描仪中，为了尽可能提高扫描性能，大量采用了新技术与新功能，其中优化扫描速度新技术是一种软件功能，但它能使扫描仪自动以计算机并行口所能提供的最快速度来进行数据传输，能确保用户以最优速度扫描；双镜头技术是利用一个CCD感光器件实现两个不同光学解像度的新技术，其原理是变换镜头焦距从而提高扫描仪的固定光学解像度；并行扫描技术可使扫描仪同时读取rgb三原色通道的数据，比一般扫描仪要快三倍以上，对于专业扫描系统中大信息量扫描任务十分重要；超级消复色差镜头系统虽然是一种精密的专业光学设计系统，但可以最大程度地消除成像边缘的色差，防止图像虚化，即使在最高分辨率下也能提供没有色差且极为清晰的图像；微步进驱动技术能精确控制扫描头位移，可提高扫描精度和清晰度，减少不稳定 带来的锯齿波纹和色彩失真；动态范围控制技术可自动实现对图像动态范围调整和重建，极大地改善了扫描中存在的暗部层次不足和一团黑现象；同步RGB扫描技术改变了以往镜头将RGB分开扫描后再合并的方式，使之可同步进行RGB扫描，确保RGB都能反映到CCD上的同一点上，减少了色彩失真。

本文转自天极网

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