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Escáneres de sobremesa (parte 1)
Enviado el 20/01/04 a las 02:00 por Noticias

Agalisa

Vamos a echar un vistazo al interior de un escáner de sobremesa actual para descubrir como funciona y de qué dependen sus características y calidad. Primera parte de una traducción de un artículo aparecido en X-bit labs.

En una primera impresión, un escáner no parece tener nada de sofisticado: una caja con un par de conectores y un par de botones, una tapa y un cristal en donde se coloca el original a escanear. Es simple, uno puede usar el escáner sin romperse la cabeza con detalles técnicos.

Sin embargo, en una segunda mirada, cuando se intenta encontrar sentido a los misteriosos números que aparecen en las especificaciones, surgen las primeras complicaciones. Por eso, toda aquella persona que tenga la intención de comprar uno debería aprender como son las cosas que se ocultan tras las características declaradas por el fabricante. En este artículo, abriremos un escáner (literalmente) para mostrar como está construido y como funciona.

Y para empezar, vamos a hacerlo echando un vistazo al componente más importante del escáner: sus ojos, formados por una matriz sensible a la luz.

Sensor o matriz

Es el sensor o matriz quien determina en buena medida la calidad de un escáner. Es la parte que transforma el color y el brillo de la luz en señales eléctricas analógicas, las cuales tendrán sentido sólo para el Conversor Analógico-Digital (ADC). El ADC hace el papel de intérprete de señales. Sin dicha interpretación, ningún procesador o controlador podría entender la señal analógica proveniente del sensor. El ADC convierte dichas señales analógicas en sus equivalentes binarias, formadas por ceros y unos, las cuales son entendibles por cualquier circuito digital.

El sensor es la única parte sensible a la luz. Cuando los fotones inciden en su superficie, arrancan electrones de ella, produciéndose una corriente eléctrica. Cuanto más intensa sea la luz, más electrones serán arrancados y mayor será la corriente producida. Pese a todo, esta corriente es demasiado débil como para ser captada por un ADC, y es por ésto que entre ambos se intercala un amplificador, que aumenta la intensidad de la señal de la misma forma que un megáfono amplifica la voz de una persona. La señal amplificada es ponderada y cuantificada por el ADC, de forma que se le asigna un valor digital proporcional a la intensidad de la corriente.

Esta es una descripción muy general, por lo que vamos a concretar algunos detalles. Los actuales escáneres de sobremesa para casa y oficina (Small Office Home Office - SOHO) vienen con dos posibles tipos de sensores: Dispositivos de Transferencia de carga (Charge-Coupled Device o CCD) o Sensor de Imagen de Contacto (Contact Image Sensor o CIS). De este hecho surgen dos preguntas: "¿Como se qué tipo lleva mi escáner, y cual es mejor?"

Es fácil saber a simple vista si un escáner tiene uno u otro tipo de sensor: los escáneres dotados de sensor CIS son mucho más bajos que los que incorporan un CCD (su altura es de unos 4 o 5 centímetros). Respecto a cual es mejor o peor, es algo relativo, pues ambos sensores tienen ventajas e inconvenientes. Esta es una pequeña lista:

VentajasInconvenientes
CCD
  • Permiten resoluciones muy altas (un escáner CCD de bajo coste puede trabajar con hasta 2400ppp -puntos por pulgada-)
  • Tiempo de vida de la lámpara largo.
  • Alta calidad de imagen
  • Gran rango focal (profundidad de campo)
  • Admiten alimentadores automáticos
  • Relativamente caros (comparados con CIS)
  • La lámpara suele tener un elevado tiempo de calentamiento antes de poder escanear.
  • Necesita una fuente de alimentación con potencia
CIS
  • Pequeño tamaño
  • Encendido rápido
  • Bajo coste
  • Bajo consumo (muchos escáneres CIS se alimentan del bus USB)
  • Funcionamiento autónomo
  • Resolución óptica limitada (hasta 1200ppp)
  • Rango focal no muy grande
  • Sensible a luz espúrea
  • Calidad de imagen relativamente baja
  • Un escáner CCD consigue una mayor profundidad de campo que su homólogo CIS gracias al uso de lentes y un sistema de espejos.


    Aunque en la imagen se muestra un único espejo, los escáneres reales suelen tener tres o cuatro

    Los escáneres con CCD están mucho más extendidos que los CIS. Esto se debe a que, en general, los compradores quieren un escáner no sólo para digitalizar texto, sino también para escanear fotografías e imágenes en color. En este caso, interesa un escáner capaz de reproducir el color de forma precisa y realista, y en este sentido los escáneres CCD son mucho más fiables reproduciendo tonos de colores, luces y difuminados que los CIS. A modo de referencia: los escáneres con CCD suelen tener un error en torno al 20%, frente al 40% de los basados en CIS.

    Un sensor CIS consiste en una fila de LEDs que iluminan el documento, un conjunto de lentes con autoenfoque, y los sensores en sí. El conjunto es bastante compacto, por lo que, en general, un sensor CIS suele ser más fino que su homólogo CCD. Este tipo de sensor, además, consume muy poca energía y es muy estable a nivel mecánico. Sin embargo, su funcionalidad es algo limitada pues, en general, no admiten adaptadores de negativos ni alimentadores automáticos de hojas.

    Debido a estas características, los sensores CIS disponen de una profundidad de campo relativamente limitada. Por ejemplo, los sensores CCD tienen un rango de unos 30mm, mientras que el de los CIS es de sólo 3mm. En otras palabras: si se coloca un libro sobre el escéner, el resultado será una imagen borrosa en la zona del lomo, donde el papel no toca el cristal. Un sistema CCD podrá producir una imagen más nítida gracias a su sistema de espejos y la lente de enfoque. Sin embargo, hay que pagar por esta calidad extra: los voluminosos espejos no permiten a los escáneres CCD ser tan finos como sus homólogos CIS. Por otra parte, el sistema óptico de un escáner CCD tiene que cumplir una serie de requisitos muy estrictos, por lo que esos rumores de escáneres con espejos de plástico no son más que eso: rumores.

    Los escáneres CIS tampoco pueden competir con los CCD en cuanto a resolución óptica. Algunos modelos CCD ofrecen una resolución óptica de 3200ppp, mientras que los escáneres CIS no pasan de 1200ppp (si no estamos equivocados...). Pese a todo, tampoco se deben tomar a la ligera, pues son buenos a la hora de escanear hojas sueltas en vez de libros. Por otro lado, el hecho de que se puedan alimentar directamente del bus USB los hace también atractivos para los usuarios de ordenadores portátiles, pues pueden escanear cualquier original estén donde estén, sin depender de un enchufe.


    Un sensor CCD, la parte más importante de un escáner

    Un sensor CCD, como el de la imagen superior, parece un "microchip grande" con una ventana de cristal, a través de la cual pasa la luz reflejada por el original a digitalizar. La matriz funciona durante todo el proceso, y cubre una linea horizontal completa (linea raster). Una vez digitalizada esa linea, el sensor es desplazado mediante la mecánica del escáner hasta la linea siguiente, así hasta recorrer la totalidad de la hoja.


    Ampliación de un sensor CCD. Se aprecia el triple filtro de color Rojo, Verde y Azul (RGB)

    En la fotografía superior se puede apreciar el filtro RGB del sensor. Este filtro se encarga del proceso de separación de colores.

    Caja

    La carcasa de un escáner ha de ser suficientemente rígida como para evitar deformaciones que, inevitablemente, afectarían a la calidad de la imagen. Lo ideal sería disponer de un chasis metálico en la base. Sin embargo, buena parte de los escáneres baratos se fabrican con carcasas de plástico, para reducir el coste de fabricación. En estos casos, el chasis se refuerza mediante la inclusión de nervios.

    El bloqueo de transporte es otro elemento importante de la carcasa: protege el cabezal del escáner de posibles daños durante el transporte. Antes de encender un escáner por primera vez, es necesario liberar este bloqueo. De no hacerlo, se podría dañar la mecánica. Los fabricantes suelen enfatizar esto mediante grandes pegatinas de aviso.

    Algunos usuarios creen que la carcasa no influye para nada en la calidad del escáner. Esto no es del todo cierto. El sistema óptico ha de mantenerse totalmente libre de polvo, por lo que la carcasa ha de ser completamente hermética, sin ranuras o agujeros. Hay algunos modelos que no cumplen esto, por lo que es importante fijarse en la tienda antes de comprar uno.

    El poder retirar la tapa del escáner es una característica bastante útil también, pues permite digitalizar libros o revistas gruesas.

    Botones de control

    Todos los escáners son controlados directamente por el ordenador al que están enlazados, y el usuario puede ajustar todos los parámetros a través del software. Esto significa que los escáneres para casa u oficina no tienen que tener necesariamente botones de control, aunque algunos fabricantes los incluyen para ayudar a los principiantes.


    Los botones de control son algo de lo que se puede prescindir

    Cada botón está marcado habitualmente con un icono. Las funciones asociadas a éstos suelen ser: iniciar un proceso de digitalización con salida a la impresora ("fotocopiar"), al programa de correo electrónico ("enviar por e-mail"), al programa de fax ("enviar por fax"), etc. De todas formas, cada vez que se pulsa un botón lo único que ocurre es que se lanza una aplicación en el ordenador que es la responsable de ejecutarla. De hecho, estos botones sólo existen en los escáneres baratos, y nunca en las máquinas profesionales.

    Algunos fabricantes también eliminan algunas opciones del driver que consideran que los usuarios no usan. Un ejemplo es Hewlett-Packard, que no permite cambiar el parámetro gamma, o cargar perfiles ICC, en sus escáneres de bajo precio.

    Fuente: X-bit labs (en inglés).


     
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