扫描仪的原理及选购 夏师卿 1999年 第23期 40版 作为计算机新型的输入设备——扫描仪，随着性能的不断提高和价格的大幅度降低，越来越多地出现在广告设计、出版印刷、网页设计等领域。家庭购买扫描仪的也越来越多。但是选择一台称心如意的扫描仪并不是一件很容易的事，让我们从扫描仪的工作原理说起…… #1 两种扫描仪的工作原理 根据工作原理的不同，我们把扫描仪分为两种：滚筒式扫描仪和平板式扫描仪。 1.滚筒式扫描仪：把原图贴放在一个干净的有机玻璃滚筒上，让滚筒以一定的速率（通常是每分钟300～1500转）围绕一个光电系统（常称为“探头”）旋转。探头中有一个亮光源，发射出的光线通过细小的锥形光圈照射在原图上，一次一个像素一个像素地进行采样。如果原图采用的是反射型介质（如不透明的纸张等），那么探头从滚筒的外面照射，反射回来的光线通过一套分光滤色系统将其分成RGB三束光，再由接收系统接收并生成模拟信号。如果原图是透射型介质（如幻灯片、投影用的胶片等），那么探头是从滚筒的内部照射，接收系统接收的是透射光。生成的模拟信号由ADC（Analog to Digital Conversion，模→数转换器）将该模拟信号转换成数字信号，通过滚筒式扫描仪内的单板机处理后，将信号传送给计算机，完成扫描过程。 由于滚筒式扫描仪的结构特殊，其优点非常明显：光学分辨率很高（2500～8000dpi）、高色深（30～48bit）和很宽的动态范围、能处理大幅面的图像、速度快、生产率高。滚筒式扫描仪输出的图像普遍具有色彩还原逼真、阴影区细节丰富、放大效果优秀等特点。当然，它的缺点也很明显：占地面积大、造价非常昂贵（是平板扫描仪的5～50倍），市场上很少见到。 2.平板扫描仪（又称CCD扫描仪）：将原图放置在一块很干净的有机玻璃平板上，原图不动，而光源系统（CCD）通过一个传动机构水平移动，发射出的光线照射在原图上，经反射或透射后，由接收系统接收并生成模拟信号，通过ADC转换成数字信号后，直接传送至计算机，由后者进行相应的处理，完成扫描过程。 平板扫描仪的优点是占地面积小、售价低廉。随着科技的不断进步，现在市场上的高中档平板扫描仪具有滚筒式扫描仪所具有的绝大多数优点，通常只有在需要扫描一些特大幅面的图像，或者大量出版精细艺术出版物，以及必须达到非常高的劳动生产率（比如：扫描仪的使用频率非常高，职员加班加点工作）的时候，才会考虑到选用滚筒式扫描仪。 #1 市场纵览及常见品牌 由于平板扫描仪的性能日益提高，价格越来越低，市场占有率很大，而笨重且昂贵的滚筒式扫描仪在市场上很少见到，我们的市场调查只能局限于前者。尽管如此，对于大多数的应用，本文介绍的平板扫描仪都能满足要求。 1998年底，位于中国大陆市场占有率的前三名是：Microtek（全友）、清华紫光（Uniscan）、惠普（HP）。市场上常见到的品牌除了这三个外，还有：AGFA（爱克发）、Mustek、Umax、Scanport（斯肯派克）、N－TEK等。Microtek是世界第一大扫描仪厂商的品牌，进入大陆较早，并一直由清华紫光集团代理，技术力量雄厚、根基扎实；紫光则是在消化了扫描仪的先进技术后于1996年推出自有品牌（Uniscan）的扫描仪，具有价格低、性能好、售后服务好的优点；惠普的产品质量一直是有口皆碑，无论计算机、打印机还是扫描仪，很少有人对它提出异议，只是价格也是高高在上，也许正是这个原因影响了它在大陆的市场占有率；Scanport是美国著名扫描仪品牌，最近才进入中国市场，近期的广告攻势比较凌厉，当然它的质量也有保证；其它的几个品牌多为中国台湾的产品。另外，佳能（Canon）、爱普生（Epson）、宏碁（Acer）等也生产扫描仪产品，但市场份额并不大，很多地方见不到它们的产品。 从性能指标上看，一般办公领域使用的光学分辨率是600×1200dpi，而300×600dpi的扫描仪则主要定位于家用。高档的机型可以达到3048×3048dpi，在这个分辨率之上的并不多见；最大分辨率多在2400～9600dpi之间，再高也没有什么用处，而且这个指标本身并不太重要。色深度常见的有30bit和36bit，24bit的已经淘汰了，42bit多数用于广告设计、精美艺术出版等领域，售价高出前者数倍。灰阶度常见有10bit和12bit两种，8bit的连手持扫描仪都很少见。最大扫描幅面有A4、A4加长、A3三种，幅面（如A2、A1幅面）更大的平板扫描仪应用得并不多，由于占地和成本原因，顾客通常更愿选用滚筒式扫描仪。 #1 选购向导 在购买扫描仪之前，有必要了解扫描仪各项技术指标的含义，读者可以参考《电脑报》及其合订本的有关文章，这里不再详细叙述。本文仅就重要指标和相应的注意事项略作说明。 衡量扫描仪性能的主要指标有：光学分辨率、最大分辨率、色深度、灰阶度和接口形式。在光学分辨率中，水平分辨率（比如600×1200dpi中的“600”）是非常重要的，它决定了微型传感器（CCD探头）在横跨扫描头方向的排列数量，是CCD的真实分辨率，从根本上决定了扫描仪的档次。最大分辨率又称“插值精度”，是利用软件对扫描出的图像进行修补后的分辨率，通常在4800～14400dpi之间，因为扫出来的图像文件很大，在大多数情况下用不到，所以这个指标并不很重要。色深度代表了扫描仪能够描述的颜色范围，从24位（bit）到36位不等，高档的甚至达到48位，它决定了颜色还原的真实程度。24位的色深就是通常所说的“真彩色”，肉眼很难分辨出24位与36位的区别，有些人认为后者扫描出的图像相对平滑一些。灰阶度决定了图像从亮到暗的层次感，常见有8、10、12位（bit）3种灰阶度。8位灰阶度可以把“亮→暗”的变化用28=256种层次表示出来，这种灰阶度常常会丢失一些层次，使得扫描出来的图像在明暗方面过渡得并不好，如果将图像放大，甚至会出现马赛克现象，而10位（1024种）以上的灰阶度则能较好地解决这个问题。对于接口形式，现在常见有3种：EPP、SCSI、USB。EPP是增强型并行口，安装方便，并且没有硬件冲突问题，只是速度相对略慢；采用SCSI接口的扫描仪当然需要一块SCSI接口卡，速度略微快一些（并不绝对，视品牌型号而定），但是价格较贵、安装繁琐、容易与其它硬件产生冲突；采用USB接口的扫描仪是近期进入大陆市场的产品，速度不算快，但是安装最简便（即插即用）。 根据使用方向不同，我们把应用领域分为四大块：美术广告设计、出版印刷、网页设计和家庭使用。 #1 一、美术广告设计 尤其注重色彩的真实再现，即使是对黑白图像的扫描，也要求能够精确地再现图像的细节。对于业务复杂的大公司，推荐采用UMAX的PowerLook－3000（如^234001a^1）：采用双镜头设计，光学分辨率分别为1220×3048dpi和3048×3048dpi，42位色深，附设TMA，可以扫描透明胶片；采用“位增强”技术产生光滑的位阶曲线，即使是高亮度和暗部地区也能传送丰富的细节。其扫描质量与滚筒式扫描仪在伯仲之间，但是价格远低于后者（也要注意狠狠“砍”价哟）。另外，大幅面扫描仪Eagle3640C、4240C、6250C分别能扫描宽度36、42、62英寸、长度无限的图样，这几种扫描仪采用多镜头（3～7组不等），光学分辨率400dpi（6250C是500dpi），色深24位，精度0.05％，能满足这一行业的一些特殊要求；对于一般的美术广告设计，紫光的M1200和惠普的4100C均在选择范围内，两者的最大区别在于扫描的幅面不同，而图像的输出质量旗鼓相当。 #1 二、出版印刷 除非是高品质艺术精品的印刷，多数的出版印刷行业在扫描质量上应该没有太高的要求，因为控制最终产品质量的工序不在扫描输入阶段，而是在印刷阶段。印刷机、纸张、油墨等等才是印刷行业真正要解决的难题。如果长期印刷高品质艺术精品，可以参考“美术广告设计”的推荐，对于一般印刷业，清华紫光的4C和6C，以及惠普4100C（如^234001b^2）均可满足要求。紫光的产品在保证质量的同时更重视扫描速度，捆绑的软件也丰富而专业化；惠普4100C的速度慢于前者，但是彩色和黑白图样的扫描质量均相当出色。 #1 三、网页设计 一般的网页设计用的图样，光学分辨率能达到150dpi即可，即便是扫描一些照片，300dpi的也能应付自如。从这一点来说，即便价格最低的扫描仪都能满足要求。但是大多数“网虫”多半不会经常调用PhotoShop等大型图像处理软件来修饰扫描后的图像文件，因此要求扫描仪捆绑的图像处理软件简单实用。推荐的产品是UMAX的1220S和紫光的A600（如^234001c^3）（号称“小天使”的家用级扫描仪）。1220S的档次略高一些，它的驱动程序提供了很多选项，包括消除网纹、调节显示器Gamma值、MagicMatch选项等，另外还提供了Adobe PhotoDeluxe、用于文本管理和OCR的一些较为实用的软件；A600不用多说，这款定位于家用的扫描仪最大的特点在于捆绑了许多相当实用的本地化软件，网页设计已够用了。 #1 四、家庭使用 要求图像质量满意，软件使用而容易上手，价格低廉。千元以下的产品可以考虑如Scanport的SQ300B（如^234001d^4）：36位色深，300×600dpi，A4幅面，EPP接口便于安装和维护，售价840元左右，只是软件都是英文的，但是容易理解，用惯了也很方便；另外一个选择就是紫光的“小天使”A600，图像质量完全满足家用，特别是软件常常能激起青少年朋友的兴趣。 在实际选购时，除了对市场做一番调查外，还应该自己带一些今后经常用到的图样进行实地验证，不能完全相信说明书。最后，祝大家都能购买到自己满意的扫描仪!