Ска́нер (scanner, optical reader) — устройство ввода, предназначенное для считывания графических данных (в том числе текстовых данных в графической форме, изображений, штрихкодов и т.п.) с поверхности человекочитаемого носителя (например, бумаги, слайда, микрофиши) при помощи оптических средств, их кодирования и ввода в компьютер или другие устройства.
В зависимости от конструкции различают сканеры: черно-белые и цветные (т. е. считывающие соответственно только черно-белые или цветные изображения); контактные сканеры и бесконтактные сканеры (их еще называют книжными), использующие промежуточные средства считывания изображения объектов, например, цифровые фотокамеры.
К контактным относятся сканеры: ручные (т.е. сканер перемещается по поверхности оригинала рукой), планшетные (настольные, в которых считывание изображения осуществляется путем автоматического перемещения по нему светочувствительной линейки), рулонные (протягивающие сканируемые изображения относительно неподвижной светочувствительной линейки) и барабанные. Помимо общераспространенных сканеров плоских (двухмерных) объектов существуют сканеры трехмерных объектов.
На рубеже 20 и 21 вв. в связи с развитием разнородных автоматизированных средств идентификации личности появились многочисленные конструкции биометрических сканеров, в том числе дактилоскопических и сетчатки глаз, использующихся в системах защиты различных объектов, включая телекоммуникационные сети, а также их вычислительные и информационные ресурсы.
Для считывания данных в сканерах используются светочувствительные датчики разных типов типов: ПЗС (приборы с зарядовой связью, CCD — Charge-Coupled Device), CMOS CIS (Contact Image Sensor — «Контактный датчик изображения»), ФЭУ (фотоэлектронные умножители). ПЗС, которые используются в большинстве сканеров, представляют собой электронные устройства, состоящие из множества миниатюрных датчиков, преобразующих интенсивность падающего на них света в электрический заряд.
В профессиональных сканерах (в частности, в барабанных) в качестве светочувствительных приборов используют ФЭУ, которые осуществляют электронное усиление интенсивности отраженного от оригинала света. Непрерывно изменяющиеся значения напряжения, получаемые с помощью ПЗС, CMOS CIS или ФЭУ преобразуются аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) в числа, соответствующие оттенкам цвета или градациям серого. (Качество сканирования зависит от разрядности используемых АЦП.) Затем цифровая информация передается в ПК по используемому сканером интерфейсу.
К основным характеристикам сканеров относятся оптическое разрешение, глубина цвета (разрядность), диапазон оптических плотностей, размер области сканирования, используемый интерфейс.
Разрешение характеризует величину самых мелких деталей изображения, передаваемых при сканировании без искажений. Измеряется обычно в dpi — числе отдельно видимых точек на дюйм изображения (dot per inch). Существует несколько видов разрешения, указываемого производителем сканеров.
Оптическое разрешение определяется плотностью элементов в ПЗС-линейке и равно количеству элементов ПЗС-линейки, деленному на ее ширину. Оно является самым важным параметром сканера, определяющим детальность получаемых с его помощью изображений.
Механическое разрешение определяет точность позиционирования каретки с ПЗС-линейкой при перемещении вдоль изображения. Механическое разрешение обычно в 2 раза больше оптического, что дает повод изготовителю сканера вводить в заблуждение покупателя тем, что сканер имеет «оптическое разрешение 300х600 dpi», хотя без интерполяции на таком сканере можно сканировать только с разрешением 300 dpi.
Интерполяционным называется разрешение, полученное путем 16-кратного программного увеличения изображения. Оно не несет в себе абсолютно никакой дополнительной информации об изображении по сравнению с реальным разрешением, причем в специализированных пакетах операция масштабирования и интерполяции выполняется зачастую качественнее, чем драйвером сканера.
Глубина цвета, или разрядность, характеризует количество бит, применяемых для хранения информации о цвете каждого пиксела. Черно-белые сканеры имеют один разряд, монохромные, как правило, 8 разрядов, а цветные сканеры, как минимум, 24 разряда (по 8 бит на хранение каждой из RGB-компонент цвета пиксела). Более совершенные сканеры могут иметь разрядность 30 или 36 (по 10 или 12 бит на каждый канал). При этом их внутренняя разрядность может быть выше внешней: «лишние» разряды используются для выполнения цветовой коррекции изображения до передачи в компьютер, хотя такая практика в основном характерна для дешевых моделей. Профессиональные и полупрофессиональные сканеры имеют и внешнюю разрядность 30, 36, 42 бит или выше.
Диапазон оптических плотностей — это динамический диапазон сканера, который во многом определяется его разрядностью. Он характеризует возможность сканера правильно передавать изображения с большим или с очень маленьким разбросом яркости (возможность отсканировать «фото черной кошки в темной комнате»). Вычисляется как десятичный логарифм от отношения интенсивности падающего на оригинал света к интенсивности отраженного света, и измеряется в D: 0, 0 D соответствует идеально белому цвету, 4, 0 D — идеально черному. У сканера этот диапазон зависит от разрядности: у 36-битного сканера он не превышает 3, 6 D, у 30-битного — 3, 0 D. Сканируемые изображения обычно обладают диапазоном до 2, 5 D для фотографий и 3, 5 D для слайдов. Дешевые 24-битные планшетные сканеры имеют динамический диапазон 1, 8 — 2, 3 D, хорошие 36-битные — до 3, 1-3, 4 D. Производители недорогих сканеров обычно не указывают динамический диапазон своих изделий.
Для бытовых планшетных сканеров наиболее распространены форматы A4 и (существенно реже) A3, для рулонных сканеров — A4, а для ручных сканеров область сканирования составляет обычно полосу шириной 11 см.
Для подключения сканеров могут использоваться различные интерфейсы: собственный интерфейс разработчика сканера (как правило, требует подключения к компьютеру дополнительной платы); параллельный порт (устаревшие модели); PCMCIA; SCSI (является стандартом для подключения высококачественных и высокопроизводительных устройств, обеспечивает межплатформенную совместимость сканера и его малую зависимость от смены операционной системы).
Все современные сканеры обмениваются данными с прикладными программами под Windows 95/98/Me/2000/XP и Windows NT при помощи программного интерфейса TWAIN, однако предоставляемый драйвером набор функций может быть разным, его обязательно следует уточнить при выборе сканера. Среди них наиболее важны: возможность предварительного просмотра изображения с выбором области сканирования и количества цветов; возможность регулировки яркости, контраста, и нелинейной цветовой коррекции (обычно задаваемой в виде кривых); возможность подавления муара при сканировании изображений с печатным растром; возможность простейших преобразований изображения (инверсия, поворот и т. п.); возможность сетевого сканирования; возможность режимов автоматической коррекции контраста и цветопередачи; возможность работы сканера (в сочетании с принтером) в режиме копира; возможности по цветокалибровке как сканера, так и всей системы; возможности по пакетному сканированию; возможности тонкой настройки фильтров и параметров цветокоррекции.