Conviértete en un especialista en estos perifericos

EscáneresEl escáner es el producto que he-mos seleccionado para realizar un estudio detallado en la aper-tura de esta sección con el objeto de proporcionar, de forma estruc-turada, unos conocimientos que nos permitan dominar su funciona-miento y todo lo relaciona-do con su manejo.

Todo proceso o tarea suscepti bles de ser ejecutada por un ordenador está definida por tres factores bien diferenciados: los datos de entrada, el procesamiento de es-tos y la obtención de una salida que responda a la ejecución controlada del procedi miento en cuestión. La potencia que presentan los procesadores actuales permite realizar múltiples operaciones realmente complejas en cuestión de segundos pero, para poder seguir con el esquema mencionado, se hace necesario una fuente de información que constituya el origen de los datos que se van a tratar. Desde el comienzo de la informática tal y como hoy la conocemos, la aparición de pe-riféricos de entrada/salida con posibilidad de conexión al PC ha ido aumentando a un ritmo acelerado. Si hacemos recuento de la canti-dad de dispositivos que podemos enchufar a nuestro ordenador con objeto de elaborar una lista, probablemente tardaremos bastante en llegar a finalizarla. Además aunque todos responden al esquema básico descripto, no es posible confeccionar una definición global que permita conocer a fondo todas y cada una de las opciones del mercado.Por este motivo, y en contra de lo que reza el dicho «aprendiz de mucho, oficial de nada» hemos querido dedicar las páginas siguientes a un único aparato que, gracias a su bajo costo y a las posibilidades que ofrece, ha ocupado su lugar en los escritorios de un gran número de usuarios en un periodo de tiempo relativamente corto.

El ojo humanoSi prestamos un poco de atención a un

gran número de dispositivos electrónicos elaborados por un hombre, notaremos que existe una gran similitud entre el modo de funcionamiento y estructura de estos, y los movimientos y la morfología del ser humano. En muchas ocasiones, a la hora de iniciar el desarrollo de uno nuevo, se realiza un análisis en profundidad de alguna parte del cuerpo que tenga relación con él .De este modo, es factible copiar algunos esquemas existentes en la propia naturaleza, de manera que la adaptación de los futuros montajes al medio o al usuario que vaya a manejarlos sea tal que el concepto de ergo-nomía adopte su máxima amplitud.

Si nos centramos en el proceso de fabri-cación de escáners, a la hora de buscar la semejanza con el hombre, será inevitable acudir al sentido de la vista para tratar de aportar ideas que faciliten la comprensión del mecanismo interno de digitalización. El ojo humano cuenta con una pared fotorreceptora llamada retina que, gracias a la presencia de una gran cantidad de pequeños captadores de luz colocados en forma de matriz, genera un impulso nervioso que viaja hasta el cere-bro para ser interpretado correctamente.Los conos y cilindros encargados de recibir los impulsos luminosos en la retina producen estímulos nerviosos cuando las ondas de luz

La sección que inauguramos este número con el presente artículo pretende dar a conocer todos y cada uno de los factores que debemos tener en cuenta a la hora de adquirir, manejar y mantener un determinado dispositivo. Nuestro objetivo con PC experto es especializar al lector en cualquier aspecto relacionado no sólo con el mundo de la informática, sino con el entorno de las Tecnologías de la Información en una sola entrega, de modo que si quien empieza a leer el artículo es un aficionado novel, a cabe asimilando de los conocimientos propios de un

experto .

PC EXPERTO

co» que debemos aplicar a los fotosensores para que la imagen no «parpadee» en nuestro cerebro.El ojo mantiene cada imagen en la retina durante un periodo aproximado de 50 mi-lisegundos, por lo que no sería capaz de distinguir la intermitencia de una bombilla que se encienda y se apague a un ritmo superior a veinte veces por segundo. Si realizamos un experimento semejante, lo que nuestro cerebro interpretará es que la bombilla está constantemente encendida, por lo que recibiremos una apreciación «falsa» de la realidad. Aunque esto no afecta para nada a la hora de trabajar con escáners, es la base que nos permite ver la televisión con el sistema de superposición de imágenes utilizado en la actualidad. La segunda característica significativa, la agudeza visual, resulta determinante a la hora de mencionar el concepto de resolución en un escáners o en cualquier otro artilugio que trabaje con matrices de punto.El ojo no distingue dos puntos situados en una determinada distancia de separación, cuando éstos se encuentran muy cerca el uno del otro. Si trazamos una línea que vaya desde nuestro ojo hasta cada uno de los ob-jetos que queremos diferenciar, únicamente

inciden sobre ellos. Sin embargo, nuestro cerebro no interpreta las emisiones infrarrojas ni ultravioletas, por lo que debemos tener en cuenta que nuestros receptores biológicos sólo reaccionan ante frecuencias de luz per-tenecientes a un determinado rango . El espectro visible para el ojo humano, com-puestos por señales luminosas comprendidas entre los 400 y 700 nanómetros de longitud de onda, engloba todas las variaciones elec-tromagnéticas que abarcan desde el blanco brillante hasta el negro más oscuro. Por encima y por debajo de esta banda te-nemos las señales, invisibles para nosotros, que se utilizan en diversas aplicaciones basadas en el manejo de luz infrarroja y/o ultravioleta . Al igual que ocurre en cualquier cámara foto-gráfica convencional, el ojo cuenta con una lente o cristalino que sirve para enfocar las imágenes de modo que sea posible tener una visión que abarque los 180 grados. La función que desempeña este cristal orgánico es la de concentrar la luz que se refleja en los objetos del medio, para que incida directamente en la zona de la retina que contiene los receptores luminosos individuales.

Memoria y agudeza visualSiempre que vayamos a relacionar el ojo humano con cualquier dispositivo electrónico que trabaje con señales luminosas, tendre-mos que tener en cuenta dos factores funda-mentales propios del sistema visual. En primer lugar, la memoria o remanencia de la vista que hace referencia a la capacidad retentiva, es decir a la « frecuencia de refres-

apreciaremos la presencia de dos bultos cuando el ángulo que formen ambas rectas sea superior a 8 grados y 35 minutos. Esta medida, que define la agudeza visual, debe tenerse muy en cuenta a la hora de concretar la resolución de cualquier aparato captador de imágenes.Cuanto mayor sea el número de puntos que se captura menor será la apariencia de granulado en la imagen. Sin embargo, hay que tener muy presente que, a partir de un valor concreto, el ojo no es ca-paz de diferenciar una imagen de otra cuya resolución sea mayor .

Lente digitalizadoraCon las ideas un poco más claras sobre el funcionamiento del ojo humano, el estudio de las lentes digitalizadoras utilizadas en un escáner resulta mucho más sencillo. La primera similitud digna de mención es la composición en forma de matriz de puntos que utilizan ambos sistemas. Como si se tratase de una copia de la estructura básica de la retina, el sistema de captación de un escáner está formado por una serie de puntos

El voltaje que se obtiene como resulta-do de la aplicación de una intensidad luminosa a los sensores de un escáner debe ser transformado de modo que la información sea comprensible para el ordenador. Siempre que deseamos convertir valores analógicos en combinaciones digitales basada en unos y ceros, debemos llevar a cabo un proceso de cuantificación y codificación muy similar al que tiene lugar en cualquier escáner.Para representar mediante dígitos binarios el brillo que puede tomar la luz en cada momento, debemos establecer un número máximo de valores que de-termine la longitud del codigodigital que vamos a necesitar.Asi, si queremos representar cuatros to-nalidades, bastará con tener dos digitos (combinaciones 00, 01, 10 y 11) para caracterizar cualquiera de ellas.

La tarea del cuantificador es precisamente ésta. Se encarga de dividir en escalones, uni-formes o no, la señal de salida del CCD. De este modo, podemos trabajar con un conjunto finito de valores manejable con un número relativamente reducido de bits. En aquellas unidades en las que la corrección gamma se realiza mediante la circuiteria interna, los escalones de división de la señal no seran uniformes con objeto de modificar la función de transferencia.EI codificador. bloque electronico que siem-pre se sitúa a la salida del cuantificador se encarga de asignar un código binario a cada uno de los rangos de la señal de entrada. Habitualmente, para facilitar la comprensión de los datos, los codigos consecutivos seasignan a rangos adyacentes de la señal cuantificada.

Cuantificación y codificación

PC EXPERTO Escáneres

fotosensibles perfectamente alineados, que emiten impulsos eléctricos en función de la cantidad de luz que incida sobre ellos. Sin embargo, al contrario de lo que ocurre con nuestro sentido de la vista, el escáner no puede abarcar un ángulo de visión tan amplio en todas las direcciones. Para obtener la máxima precisión, delante del sensor de digitalización se coloca una lente reductora que concentra la luz recibida en la superficie de cada uno de los fotodiodos. En lugar de ser circular como ocurre con el cristalino, la lente que se monta en los escáners conven-cionales tiene forma de barra alargada. Esto hace que sea posible digitalizar documentos mediante el sistema secuencial clásico que realiza capturas línea por línea.La técnica que actualmente se utiliza para interpretar el reflejo de la luz cuando esta incide sobre un documento ha evolucionado partiendo de otros métodos más rudimenta-rios empleados en los primeros escáners que se desarrollaron. En un principio, cuando se hablaba de faxes como la única aplicación para la que era necesaria la captación de imágenes, la técnica que se usaba basaba su funcionamiento en la elaboración de un documento maestro realizado en relieve. Mediante una punta magnética que recorría, línea por línea, los altibajos del original, se generaban los impul-sos eléctricos que interpretaba el receptor para llegar a convertirlos en copias de la transmisión, utilizando una pluma móvil sobre un documento en blanco . Desde la aparición de este sistema hasta el desarrollo del CCD (Char-ge Coupled Device), dispositivo de captura utilizado en la actualidad, han aparecido multitud de métodos de conversión de luz en electricidad que, con el paso de los años, inevi-tablemente han ido quedando obso-letos. El proceso de miniaturización que ha dejado huella en todos los dispositivos electrónicos no habría sido posible en los escáners sin el importante avance que supuso el desarrollo de este minúsculo sensor

fotoeléctrico.

Sensores CCDEl CCD ha sido resultado de la aplicación del omnipresente silicio al estudio de la optoelec-trónica. Analizando la capacidad de algunos materiales para reaccionar ante la incidencia de luz, se desarrolló un chip de dimensiones realmente reducidas que, gracias a la utiliza-ción de pequeños condensadores basados en el uso del silicio, respondía perfectamente a los cambios de luminosidad.

Existe una gran similitud entre la estructura de un gran número de dispositivos electróni-cos y la morfología del ser humano

Cuando un haz incide sobre uno de los foto-sensores que componen el CCD, los fotones (partículas que, en teoría, componen la luz) llegan a producir un aumento de la carga eléctrica en el condensador directamente

proporcional a la intensida del haz.Así, cuanto mayor sea el brillo de éste, más carga eléctrica quedará almacenada en CCD, lo cual se traduce en una diferencia de potencial o voltaje que será interpretada por escáners a la hora de transmitir la imagen al ordenador. Al recurrir al silicio como materia prima básica para la fabricación de dispositivos CCD, los componentes resultantes se pueden empa-quetar en pastillas estándar del tamaño de cualquier circuito integrado convencional. Gracias a esto, la gran mayoría de los inge-nios que usan la luz como fuente de informa-ción ha adoptado el CCD con un método de captación más avanzado. Las cámaras fotográficas o de vídeo digitales, al igual que los escáners, utilizan este tipo de sensores para capturar las imágenes partien-do de la luz. Sin embargo, la sensibilidad de su CCD es considerablemente mayor, ya que no reciben la luz a tan corta distancia como lo hace un escáners durante el proceso de digitalización.

Resolución Uno de los factores que más influencia ejerce sobre la calidad de un escáner es el que to-dos conocemos como la resolución. Aunque

no siempre está bien empleado, este término define el número de capturas individuales que el periférico puede realizar en una superficie cuadrada expresada normalmente en pulgadas. Cuando hablamos de resolución, lo hacemos sobre un área definida, por lo que es importante diferenciar entre la precisión horizontal y la vertical.A la hora de referirnos a la primera, normalmente los hacemos utilizando el término resolución óptica o real. Esto se debe a que el valor numérico de esta medida corresponde con el número de fotodiodos que apare-cen alineados en una determinada longitud del sensor digitalizador. Así, cuando encontramos 300 captadores individuales dispuestos longitudinal-mente al largo de una pulgada del CCD diremos que estamos trabajando con un escaners de 300 ppp (puntos

PC EXPERTO Escáneres

por pulgada) de resolución horizontal.En cambio, la precisión que se define en el sentido vertical, conocida como resolución hardware, está condicionada por el número de pasos que realiza el sensor de un escáner durante un recorrido a través de la superficie de digitalización. Si en una distancia de una pulgada el CCD realiza 600 saltos (y por tanto 600 capturas), diremos que estamos tratando con un escáner cuya resolución vertical es de 600 ppp.La unión de estos dos valores con una «x» de separación entre ambos, es lo que todos los fabricantes proporcionan como medida resolutiva a la hora de comercializar sus productos. Cuando vemos uno cuya preci-sión es de 600 por 1200 ppp, ya sabemos

Cualquier fragmento de informática, por pequeño que sea, siempre cuenta con su propia terminología. Si nos adentra-mos un poco en el ámbito de la imagen digital y más concretamente en el de los escaners, notaremos que la cantidad de términos que se utiliza para denominar multitud de técnicas y componentes es realmente grande . Las descripciones que mostramos a continuación preten-den dar una visión global de todo lo que puede resultar interesante en este marco.ADF: siglas que se utilizan para hacer referencia al alimentador automático de hojas. Este accesorio permite digitalizar lotes de varios documentos de forma completamente automatizada. En los escaners profesionales cada vez es más frecuente encontrarlo de serie integrado en la propia carcasa del dispositivo.Anillos de Newton: es un efecto no deseado que se produce al trabajar con vidrios o plásticos transparentes. Al fotografiarlos o escanearlos, apare-cen anillos de vapor que no existen en la realidad. Fueron descubiertos por Newton aunque no fue capaz de darles una explicación.Actualmente existen muchas teorías que los justifican en función de la naturaleza de la luz.Calibración: el recorrido de la lente de captación a través de la superficie de digitalización debe realizarse de forma paralela a la horizontal. Para evitar des-viaciones, las cabezas móviles de los escáneres se calibran automáticamente hasta llegar a la perpendicularidad total con la vertical.CCD: Charge coupled device. Dispositi-vo de captación de imágenes basado en la utilización de silicio. Emplea sensores capacitivos que varían la cantidad de energía eléctrica almacenada según la intensidad de la luz que incida sobre ellos.

CIS: Contac Image sensor. Sensor ba-sado en el mismo principio que los CCD

que realiza la digitalización sin necesidad de lentes reductoras entre los fotorrecepto-res y el original. Proporciona peor calidad, pero resulta mucho más barato.CMYK: Cyan Magenta Yellou Black. Mode-lo de representación cromática que basa la eloboración de todos los colores partiendo únicamente de cuatro: cyan, magenta, amarillo y negro.Efecto aliasing: Efecto no deseado que se produce cuando tratamos de digitalizar imá-genes que reflejan la luz a mayor frecuen-cia de la que soporta el CCD del escáner. Cuando se produce el aliasing en la imagen aparecen patrones de líneas que no están presentes en el documento original.Efecto Moaré: efecto no deseado que se produce sobre todo cuando digitalizamos imágenes creadas por impresoras de baja calidad. El efecto Moaré es un tipo de alia-sing, ya que también provoca la aparición de patrones inexistentes en el original . Escala de grises: cuando trabajamos con el sensor sin utilizar los filtros cromáticos, lo único que percibimos es la intensidad del brillo de la luz incidente sobre los sensores. La representación de estas tonalidades sin color se denomina escala de grises.Escaners de tambor: en él, los originales se depositan sobre un cilindro giratorio semí transparente que guarda en su interior el dispositivo digitalizador. La luz llega desde el exterior, atraviesa el documento a capturar que incide sobre el sensor con el brillo y el color modificados por el original. Son más caros pero más precisos.Histograma: diagrama de representación en el que se muestra la distribución de las tonalidades en una escala que suele variar entre 0 y 255. Si un color no aparece en toda la imagen, el histograma marcará un cero de su frecuencia correspondiente.

Interpolación: proceso matemático que consigue incrementar, de forma ficticia, el número de puntos por pulgada que tiene el documento de salida. Los puntos adiciona-les se obtienen realizando estimaciones es-tadísticas a partir del análisis de la imagen digitalizada .

OCR: optical character recognition. El re-conocimiento óptico de caracteres se utiliza para digitalizar documentos de texto de modo que el resultado no sea una imagen, sino una secuencia de caracteres idéntica a la original. La calidad de impresión de la fuente determina el resultado del reconoci-miento. PPP: puntos por pulgada. Representa la unidad de resolución que se utiliza al hablar de un escáner. Cada uno de los puntos que se digitalizan se corresponden con un fotosensor del dispositivo CCD o CIS. Profundidad de color: número de bits utilizados para codificar las tonalidades que se reciben al digitalizar a cada uno de los colores primarios. La única diferencia con escala de grises es que, en este caso, se utilizan los filtros cromáticos . RGB: Red, green, blue. modelo de representación cromática que basa la elaboración de todos los colores partiendo únicamente de tres: rojo, verde y azul.

Glosario de términos

que se refiere a las resoluciones óptica y de hardware respectivamente .

PC EXPERTO Escáneres

¿Cuánto más puntos mejor ? Siempre que hablamos sobre cualquiera de las partes que forman un ordenador, lo hacemos expresando su nombre comercial acompañado de alguna característica que lo define. Así, por ejemplo, a nadie le resul-

ta extraño oír algo del Athlon trabajando a 900 MHZ o del último modelo Trinitron de Sony de 21 pulgadas.Sin embargo, el usuario que tenga un míni-mo de experiencia sabrá que los 900 mhz del procesador de AMD o las 21 pulgadas del monitor de Sony no definen por comple-to la calidad de estos dos componentes. La cache de nivel 1 y 2 o el grado de paralelis-mo de la unida aritmético-lógica en el «mi-cro», y el tamaño del punto o la intensidad de los colores en el monitor son factores tanto o más importantes que la velocidad

de proceso en el primero y el tamaño de la pantalla en el segundo. Por tanto, aun-que los fabricantes se empe-ñan en divulgar determinado parámetro como medida de calidad que utilizan para competir contra sus rivales, en muchas ocasiones lo úni-co que consiguen es tener engañado al usuario consi-guiendo ventas asombrosas a costa de la desinformación que proporcionan al público.Trasladando todo esto al campo de los escáners y

más concretamente a la variable de la re-solución, debemos indicar que este valor, al contrario de lo que se tiende a pensar, no define la calidad de las imágenes que ob-tendremos tras el proceso de digitalización. Lo único que nos indica este dato es el número de porciones por unidad de super-ficie que nuestro aparato diferencia a partir del documento que decíamos procesar. Si su calidad dependiese únicamente de este valor,dos escáners cualquiera cuya resolu-ción fuese la misma deberían proporcionar

resultados idénticos a la hora de capturar un único original. Sin embargo basta con realizar la prueba partiendo del mismo documento para observar que esto es totalmente erróneo. La aparición de «pará-sitos» en una u otra imagen resultante o la diferencia de tonalidad en los colores de las mismas serán factores que inevitablemente diferirán de una solución a otra.

La interfaz desde la que se ajustan los parámetros que intervienen en el proceso de digitalización de una imagen recibe el nombre de TWAIN Teniendo en cuenta todo esto, a la hora de seleccionar el artículo que mejor se adapte a nuestras necesidades, no será suficiente con prestar atención a la resolución, es de-cir, al número de puntos, sino que tendre-mos que fijarnos en otros muchos detalles que, por norma general, influirán más nota-blemente en la fidelidad de los resultados con respecto a los originales.

Normalmente, siempre que nos encon-tramos valores superiores a 600 o 1200 puntos por pulgada en las especificacio-nes de un escaner, debemos pensar que se trata de una medida de resolución ficticia . Los CCD más modernos montados en productos profesionales llegan como máximo hasta 2400 de PPP, por lo que debemos desconfiar de las llamativas cifras que superan los 9600 o 19200 puntos, que algunos fabricantes resaltan en el embalaje de sus ofertas. Estos valores tan atractivos para la vista se consiguen utilizando métodos de cálculos estadísticos, a partir de los resultados de la digitalización a la máxima resolución real del escáner. Así, si contamos con un producto cuya pre-cisión horizontal y vertical máxima sea de 600 PPP, para obtener el doble de puntos tendremos que emplear la inter-polación desde la aplicación de control del escáner. A través de un sencillo proceso mate-

Resolución interpolada

Función de transferenciaPara realizar un estudio matemático de cualquier dispositivo que reaccione pro-porcionando una salida ante un estímulo de entrada, se utiliza una representación gráfica denominada función de transferen-cia. Mediante un diagrama cartesiano se muestra comportamiento del dispositivo; se reserva el eje x para representar los valores de entrada, que tendrán su corres-pondiente proyección en el eje Y destinado a la salida. Si disponemos de la función de

PC EXPERTO Escáneres

mático, el ordenador (no el escáner) se encarga de añadir puntos adicionales a la imagen entre los que realmente han sido capturados. El color de los pixels añadidos se obtiene haciendo un degradado a partir de los puntos adyacentes. Por este motivo, aunque muchas ocasiones parece tratarse de un fragmento más de la imagen, otras veces resulta evidente el «engaño» por tratarse de puntos colocados en franjas de alto contraste. Cuando la interpolación se realiza entre dos zonas de color totalmente distinto, los puntos que aparecen entre me-didas generan un degradado inexistente en el documento original . Por tanto, aunque puede resultar muy útil para determinadas aplicaciones, no es conveniente abusar de la resolución inter-polada como método para obtener mejores resultados. Teniendo en cuenta que el tamaño de los archivos resultantes sería mucho mayor, el pequeño o nulo aumento de calidad que notaremos no habrá mere-cido la pena.

transferencia característica del componente bajo estudio, podremos predecir fácilmente su funcionamiento acudiendo a la gráfica y traduciendo su significado. Para poder evaluar la calidad de un esca-ner de forma precisa, es necesario tener delante la función de transferencia de cada uno de los fotosensores que componen el CCD. Este esquema muestra la respuesta de los captadores ante las las distintas frecuencias de la luz que incide sobre ellos. Así, si queremos saber si existe un com-portamiento de proporcionalidad entre la intensidad de la luz incidente y la diferencia de potencial que aparece en los sensores, tendremos que acudir a la gráfica y comprobarlo matemáticamente. Sin embargo, aunque esto sería lo más indicado para determinar la presición indivi-dual de cada sensor, normalmente no es posible, ya que ningún fabrican-te proporciona estas curvas en las es-pecificaciones de sus productos. En el ámbito de los componentes electrónicos, es muy común encontrar este tipo de ca-racterísticas en diversos libros que editan fabricantes como National Semi conductor o Texas Instruments. Sin embargo, en el campo de la informática a nivel de usuario, estas representaciones nunca llegan al interesado, es decir, al comprador. Por este motivo, el cliente está obligado a confiar en la imagen de una determinada marca para decidir el escáner que más le conviene. Si las especificaciones fuesen más precisas, nosotros mismos podríamos evaluar, sin salir de la tienda, todos los productos que nos ofrece el mercado. Elegir lo que más nos conviene en este caso sería realmente sencillo pero, desgraciadamente, debemos

La resolución, al contrario de lo

que se tiende a pensar, no define la calidad

de las imágenes que obtendremos tras

su digitalización

Rango dinámico Aunque ya hemos hablado de la resolución del escáner y de la función de transferen-cia de los sensores fotoeléctricos, todavía no estamos en condiciones de dar una valoración justificada que corresponda al análisis de todos los factores que definen la calidad del sensor CCD. A pesar de que no resulta tan importante como los parámetros mencionados, también debemos tener en cuenta el rango dinámico que abarcan los fotorreceptores para evaluar la precisión.

Bajo el nombre de Contact Image Sensor o Sensor de Imagen por Contacto, encontra-mos uno de los más senos competidores del CCD en el terreno de los escaneres. Disenado para reducir costes y con objeto de fabncar productos máspequeños, el CIS se ha convertido en una opción cada vez mas usada por diferentes marcas para comercializar productos de bajo precio. Su principal caracteristica es que puede prescindir de las lentes reductoras, presentes en cualquier CCD y encargadas de concentrar los haces de luz. Estos cns-tales adaptan el tamaño de la superficie de digitalización a la anchura del sensor de captacidn. Sin embargo, un CIS no pre-cisa este ajuste, ya que tiene las mismas dimensiones, en sentido horizontal, que la ventana sobre la que se depositan los documentos a escanear.

CIS, la alternativa al CCD

La naturaleza analógica de la luz supone un problema a la hora de precisar, median-te el código binario que maneja el ordena-dor, la intensidad de los haces que inciden sobre el CCD. Los infinitos estados de brillo que puede tomar un rayo luminoso desde el blanco hasta el negro, deben acotarse a un conjunto finito de valores que pueda ser representado mediante el sistema digital de unos y ceros que utilizan nuestra PC. El número de saltos que podemos realizar para representar el brillo desde la máxima claridad hasta la oscuridad total es lo que se conoce como rango dinámico. Sin em-bargo, como este valor tiende ser muy

elevado (del orden de varios miles), lo que se hace es proporcionar el

número de bits que son nece-sarios para generar todas las

combinaciones posibles en un sistema digital. Así,

cuando hablamos de un escáner de 16 bits (en esca la de grises),

lo que estamos diciendo es que es capaz de diferenciar entre 2 elevado a la 16 cam-bios en la intensidad de la luz. Es decir, detecta 65.536 niveles diferentes desde el blanco hasta el negro. La señal eléctrica que aparece en los fotosensores, fruto de la conversión de la luz en diferencia de potencial, es de la misma naturaleza que la fuente luminosa, es decir analógica. Por tanto, para llevar a cabo el «escalonamien-to» de los niveles de brillo, será necesario añadir un bloque funcional escáner que realice esta tarea. El cuantificador, nombre que recibe este bloque, es el encargado de generar los códigos binarios a partir de la salida que producen los sensores CCD.Su descripción, que permite conocer la téc-nica de codificación utilizada en la mayoría de las conversaciones analógico - digital, puede leerse en uno de los cuadros de este artículo.

Obtención de los colores A pesar de todo lo que hemos hablado sobre el sensor CCD, todavía no hemos mencionado nada acerca del método que utiliza para reproducir los colores. Sabemos que los fotosensores reaccionan de forma diferente ante distintas intensidades del brillo del rayo incidente. Sin embargo, esta información no resulta suficiente como para

PC EXPERTO Escáneres

conformarnos con datos tan poco significa-tivos como la resolución óptica para poder hacer la elección .

Por este motivo, el sensor queda terminado al montar los foto receptores individuales para cada pixel, una delgada lente de autoenfoque y la lampara para la iluminacion intenia. Todo esto, teniendo en cuenta que no incluye el cristal de reducción, ocupa muchisimo menos que su homólogo CCD. Aparte de la reducción de coste y tamaño, también es posible utilizar diodos luminosos en lugar de hibos fluorescentes con objeto de limitar el consumo considerablemente. Sin embargo, todo hay que decirlo, la calidad que se obtiene con un CCD es bastante superior a la que proporciona un CIS, por lo que a la hora de decidir nos veremos obligados a sopesar la relación calidad / precio.

apreciar si se trata de una luz roja, verde y naranja, ya que únicamente nos muestra la intensidad del rayo independientemente de su color . La mezcla de los colores primarios rojo, verde y azul en distinta proporción es su-ficiente para generar la gama cromática visible para el ojo humano.Teniendo en cuenta esta característica, la obtención de la copia de una imagen a todo color por medio del escáner es tan fácil como realizar una captura, de forma independiente, de las tres componentes cromáticas de cada punto. De este modo, conseguiremos tres imágenes con brillos y contrastes idénticos pero con tonalidades distintas que, al superponerlas, darán como resultado el documento original.Para ello, lo que se hace es colocar filtros cromáticos entre el original y el sensor de digitalización. La técnica predominante en las unidades antiguas se basaba en la relación de tres procesos de digitalización completos, en cada uno de los cuales se colocaba, de forma automatizada, el filtro de color correspondiente. Con este siste-ma, bastaba con mezclar las tres copias resultantes para adquirir un documento

idéntico al original. Sin embargo, esta téc-nica resultaba demasiado lenta y costosa, ya que hacía necesaria la presencia de gran cantidad de memoria en el escáner donde almacenar las copias intermedias. Para solucionar este problema, lo que se hizo fue multiplicar por tres el número de fotosensores que aparecía en el dispositivo CCD. De este modo, en lugar de contar con una única línea de captación con la que dar tres pasadas, disponemos de tres filas de sensores que permiten, acoplando un filtro diferente delante de cada una, obtener una

Archivos de imagen

copia del original recorriendo una sola vez la superficie de digitalización. Este método, que es el que se utiliza actualmente en la inmensa mayoría de los periféricos domésticos y profesionales que se comercializan, proporciona mejores resultados y reduce el tiempo de digitaliza-ción considerablemente. Al dar una única pasada, cualquier defecto del movimiento de la lente se produce de igual manera en los tres colores. Por el contrario, en el caso de los escáners de tres tiempos, podría ocurrir que la superposición de las imágenes, debido a la mala calibración de la lente, no fuese del todo correcta.

Corrección gama Cuando nos disponemos a visualizar los resultados de una digitalización en la panta-lla del ordenador, debemos tener en cuenta un factor de proporcionalidad que suele ser inverso en escáners y monitores. Como ya hemos mencionado anteriormente, la respuesta en forma de diferencia de poten-cial o voltaje, que aparece en los sensores cuando incide sobre ellos un haz de luz, responde finalmente a la gráfica de la fun-ción de transferencia. Si la representación visual de esta curva es lineal, a cada varia-ción de la intensidad luminosa que ataca a los sensores le corresponderá un cambio proporcional en el voltaje que suministran a su salida.

El resultado de una digitalización se suele almacenar en disco para utilizarlo como posteridad. La transmisión de la imagen de escaners hasta ordenador se realiza. punto por punto es decir, en forma de mapa de bits. Este formato almacena una secuencia de valores que se corresponde con el color y el brillo de cada una de las por-ciones que componen la ilustración . El tamaño de uno de estos archivos puede llegar a ser realmente grande, ya que no se utiliza ningún mecanismo de compresión. Para hacer que los do-cumentos almacenados en disco sean mas pequeños y manejables, podemos utilizar el formato que mejor se adapte a nuestras necesidades. Eso sí, tendre-mos que prestar mucha atención a la relación calidad/tamaño, ya que ésta es directamente proporcional. BMP: Bitnap. se trata de un for-mato realmente sencillo que, aunque teóricamente permite la compresión, normalmente almacena la información sin aplicarle ningún tratamiento. Guarda los valores de cada pixels de izquierda a derecha, comenzando por la línea inferior de la imagen para acabar en la esquina superior derecha.

GIF: graphics interchance format. uti-liza un algoritmo de compresión L Z W modificado mucho más complejo que el RLE. Escapadas de detectar repeticiones en los colores y determinadas secuencias mediante la utilización de diccionarios diná-micos. Ocupó muy poco y no proporciona demasiada calidad. Se utiliza sobre todo en internet. JPEG: Joint Photogtaphic Experts group. Es uno de los algoritmos que pro-porciona el mayor grado de compresión en la imagen. El la reducción del tamaño se producen pérdida de calidad, pero el factor de compresión lo puede definir el propio usuario. TIFF: Tagged Image File Format. For-mato compatible con múltiples plataformas ( MS-DOS, Windows, Macintosh, Unix, Etc.) que utilizan, ocasionalmente, diferentes for-matos de comprensión (LRE, L Z W, CCITT 3 y 4). Para la representación de los colo-res trabaja, en función de los requisitos de la imagen, como profundidades cromaticas que varían desde 1 hasta 24 bits.

PC EXPERTO Escáneres

Cuando atacamos a un monitor para repro-ducir una imagen ocurre algo semejante. La aplicación de un voltaje a cada uno de los puntos de la pantalla hace que se iluminen con mayor o menor intensidad en función de la cantidad de tensión empleada. Por tanto, al igual que ocurre con los sensores del escáner, los pixels del monitor también tienen su propia función de transferencia. El problema que surge a la hora de visua-lizar una imagen digitalizada por medio de una escáner en un monitor es que la fun-ción de transferencia de ambos dispositivos no es lineal. En un caso, es logarítmica y, en otro es exponencial, por lo que la rela-ción intensidad/voltaje de sensores y pixels es totalmente diferente. Esta desigualdad, que tiene lugar en las conversiones, provoca que los contrastes interpretados de una forma en el escáner se representen de otra en el monitor. Por tanto la imagen que el usuario recibiría de la pantalla no se correspondería con el original, sino que se vería bastante más oscura. Para corregir este defecto sin tener que modificar la función de transferencia de los sensores o los pixels, lo que se hace es pasar la señal de salida del escáner por un bloque denominado corrector gamma. Esta función puede estar alojada en algún circui-to de escáner o efectuarse desde el orde-nador por medio de software. La ventaja de esta última opción es que podemos ajustar el factor gamma, de manera que sea posi-

Reconocimiento óptico de caracteres

ble adaptar las funciones de transferencia de 2 dispositivos cualesquiera .

Lámparas fluorescentesMientras que la fotografía convencional puede valerse de la luz solar o artificial para realizar las capturas de las imágenes, los escáners necesitan contar con su propia fuente de luz para llevar a cabo esta tarea. Dado que el original se coloca en la super-ficie de digitalización impidiendo el paso de todo haz luminoso hasta la lente, es nece-sario contar con un dispositivo emisor que ilumine el documento a digitalizar desde la parte interna del escáner. Por este motivo, siempre que se monta el mecanismo móvil

que realiza las capturas línea por línea, se añade un foco fluorescente que emite la luz necesaria para obtener los detalles con total precisión. Colocada de forma paralela a la lente de digitalización, la lámpara emite rayos luminosos que, tras rebotar en el do-cumento bajo tratamiento, inciden sobre el sensor CCD para ser interpretados por los fotoreceptores. El tipo de foco que utilicemos para genera la luz necesaria es otro de los factores que va a influir directamente en la calidad de los resultados. Es imprescindible contar con una emisión estable, que mantenga una intensidad mínima constante. La aparición de cualquier pico, fluctuación o variación del brillo de la lámpara se reflejaría inevi-tablemente en el documento de salida. Por tanto, además de la resolución, la función de transferencia de los sensores y su rango dinámico, otro aspecto que debemos tener muy presente a la hora de adquirir el apara-to es el tipo de fuente luminosa que utiliza.

La mezcla del rojo, ver-de y azul en distinta proporción es suficiente para generar la gama cromática visible para el ojo humano

Los tubos de descarga de xenón, em-pleados en su versión de color verde en escáners antiguos, son los que ahora se usan en la mayoría de los productos pro-fesionales con emisiones de luz blanca. Gracias a su gran estabilidad, velocidad de encendido y larga duración, son los más indicados para un mercado tan exigente.En el terreno de lo doméstico encontramos dos opciones bastante parecidas que, en función del precio final del producto, se montan en unos escáneres u otros. Las lámparas de cátodo frío, cuya principal ventaja es su larga vida útil, se utilizan en soluciones de bajo precio donde es más importante el ahorro económico que la ve-locidad de encendido del sistema luminoso.

Una de las opciones más atractivas que nos ofrece un escáner es la posibilidad de realizar el reconocimiento óptico de los caracteres impresos en cualquier documento. Las aplicaciones de OCR (Optical Character Recognition) recogenla imagen que se obtiene en el proceso de digitalización y, tras un completo aná-lisis de curvas y trazados, generan un archivo de texto editable que será idén-tico o muy parecido al original. Gracias a estos programas, podemos almacenar en un solo CD-ROM los documentos que, en caso de tenerlos impresos, ocu-parían montañas realmentevoluminosas.Para llevar a cabo el reconocimiento óptico, el escáner divide de forma es-tructurada todos los campos indepen-dientes del documento. En una primera pasada, marca las zonas que contienen imágenes con objeto de excluirlas del proceso de reconocimiento. En segundo lugar, elaborando una dependencia je-rárquica, separa párrafos, líneas, frases y palabras, para terminar teniendo una descomposición del original en sus fragmentos más pequeños, es decir, en caracteres. A partir de aquí, utiliza una

biblioteca de patrones con los que compa-ra cada letra y efectúa un análisis de sus líneas y huecos con objeto de identificarlas. Finalmente, con cada carácter debidamente reconocido, genera un documento de texto siguiendo la jerarquía estudiada con ante-rioridad. Añadiendo las imágenes donde corresponda, da por finalizado el proceso y devuelve el control al usuario.La tremenda complejidad de estas aplica-ciones no se limita al reconocimiento de documentos simples, sino que es capaz de trabajar con hojas impresas a todo color (revistas, libros de texto, etc.), formularios con campos destinados a la introducción mecánica de datos e, incluso, manuscritos con determinadas características. Siempre que los caracteres escritos a mano estén separados unos de otros, algunos OCR serán capaces de reconocerlos. El objetivo de estos programas, al igual que ocurre con los que reconocen el habla, es llegar a comprender la escritura manual del ser humano.

PC EXPERTO Escáneres

Por otro lado, las de cátodo caliente son bastante más rápidas que las anteriores (aunque no tanto como las de descarga de gas xenón) y tienen un precio ligeramente superior. Las ventajas que presentan sobre las de cátodo frío es que no necesitan per-manecer encendidas entre digitalizaciones consecutivas por lo que se obtiene un con-sumo eléctrico mucho más reducido.Aunque pueda parecer extraño, en muchas ocasiones encontramos productos que mantienen el tubo fluorescente permanen-te encendido. Normalmente, se trata de aquellas unidades en las que la lámpara es de cátodo caliente. Dado que el tiempo necesario para encender este tipo de fuen-te luminosa es muy elevado, resulta más conveniente mantener el consumo eléctrico y, así, evitar el tiempo de calentamiento previo a cada proceso de digitalización .

Taiwan, el controlador La interfaz desde la que se ajustan todos los parámetros que intervienen en el proce-so de digitalización de una imagen recibe el nombre de TWAIN. Este driver, estándar desarrollado para windows por diferentes empresas como Hewlett Packard, Kodak, Aldus, Logitech y Caere, permite manipu-lar, de forma rápida y sencilla, todas las opciones de configuración y manejo que nos ofrece el escáner en cuestión. El ajuste del brillo, color y contras-te, o el envío del resultado de la digitalización a una determinada aplicación de retoque fotográfico son algunos ejemplos de lo que po-demos hacer con el controlador que nos proporciona cada fabricante. Antes de que este grupo de empre-sas desarrollara el TWAIN como es-tándar para la adquisición de imá-genes desde windows, el proceso que había de llevar a cabo era mu-cho más complejo. En primer lugar, debíamos ejecutar la aplicación que cada fabricante nos proporcionaba para realizar las capturas desde el escáner. Efectuando los ajustes y ordenando la digitalización, obte-níamos una copia del original en la misma ventana de dicha aplicación. A continuación debíamos guardarla en disco, cerrar el driver, lanzar el

programa de retoque fotográfico, buscar el archivo para abrirlo y proceder a hacer las modificaciones que estimábamos oportu-nas. Demasiado complicado . El gran logro del TWAIN fue precisamente la simplificación de todo este procedimiento

con el fin de facilitar la labor al usuario. Partiendo directamente desde cualquier programa de manejo de imágenes se invo-ca, pulsando un botón, al controlador del escáner, independientemente de quién sea el fabricante del mismo. Desde la nueva

ventana se realizan las modifica-ciones pertinentes y se solicita la digitalización. Cuando ésta llega a su término, automáticamente se cie-rra el TWIAN y la copia aparece en nuestra aplicación de retoque como si fuese una imagen que acabáse-mos de abrir. La copia que antes estábamos obligados a pasar por el disco duro, ahora sólo la guardare-mos cuando estamos contentos con los resultados de la imagen. como ya hemos mencionado, cada fabricante programa su propio TWAIN para dotar al escáner de la funcionalidad que a él le interese. Por este motivo, aunque todos guar-dan la compatibilidad con el sistema de adquisición de windows, no es extraño encontrar controladores que prácticamente no dejen libertad de configuración u otros que permitan ajustar hasta el más mínimo detalle.

PC EXPERTO Escáneres

Para llegar a todos los públicos, en alguna ocasión, los desarrolladores introducen dos versiones del driver del escáner que comercializan, una avanzada y otra para principiantes.

Consejos de utilización La utilidad práctica que le vayamos a dar a las imágenes digitalizadas condiciona alguno de los parámetros que debemos modificar antes de efectuar la captura. Si queremos una para publicar en una revista, para imprimirla en un folio o para alojarla en una página web, en cada caso tendremos que trabajar con unos determinados valores de configuración. No hay duda de que el más importante de todos es la resolución definida durante la captación. Si nuestro objetivo es lanzar por la impresora la salida del escáner, normal-mente bastará con aplicar una precisión de 200 PPP. Podemos realizar diferentes pruebas con cifras mayores, pero nuestro ojo seguramente no será capaz, debido a la agudeza visual, de apreciar la imagen de mayor calidad. Si lo que deseamos es insertar un gráfico en una página web, la resolución normal-mente no debe superar los 100 PPP . La mayoría de los monitores no son capa-ces de representar más de cien pixels en una pulgada cuadrada, por lo que resulta absurdo intentar visualizar escenas más detalladas. Sin embargo lo que sí debemos tener muy presente es el tamaño de la imagen. Si queremos realizar ampliaciones para dupli-car las proporciones del original, la resolu-ción del resultado se reducirá exactamente a la mitad. Por este motivo, debemos pre-ver estas situaciones y ajustar la precisión óptima desde el comienzo del proceso de digitalización.

Tendencias futuras Hablar de avances en el terreno de los escáners prácticamente es lo mismo que mencionar los aumentos de calidad en los sensores de digitalización. Al igual que ocurre con la resolución de las cámaras fotográficas, la frecuencia de trabajo de los «micros» o la cantidad de memoria de las

tarjetas gráficas, los valores de precisión horizontal y vertical de un dispositivo de este tipo tienen tendencia a ir en aumen-to. Cada vez es más frecuente encontrar productos de gama doméstica con reso-luciones de 1200 PPP, valor que antes estaba reservado únicamente a modelos profesionales. Sin embargo, llegará un momento en el que el aumento de la resolución, debido a la agudeza visual de nuestro ojo, no suponga un beneficio para la calidad de las imáge-nes, sino que simplemente consiga agran-dar el tamaño de los archivos. Cuando esto tenga lugar, seguramente empezaremos a ver que los fabricantes publican otras características, ocultas hasta ahora, como el tipo de lámpara utilizado, la función de transferencia de los sensores o el rango de frecuencias que soporta el CCD. A partir de aquí los esfuerzos por hacerse con el

mercado por parte de la distintas marcas se materializarán en el desarrollo de nuevos componentes más fiables, baratos y sobre todo, de mayor calidad. En cuanto a las nuevas tecnologías hay que mencionar que cada vez son más frecuentes los prototipos para tres dimen-siones que llegan al segmento profesional. Basados en la medición de las distancias desde un punto de origen hasta cada uno de los pixels «espaciales» del objeto bajo estudio, estos dispositivos que recorren las tres dimensiones de cualquier bulto que entre dentro de su campo de acción. Sin embargo, el altísimo precio de venta y la gran voluminosidad de estos aparatos ha-cen que su adquisición se limite al entorno de las grandes empresas.

PC EXPERTO Escáneres

Jaime Cabañas Hernández

Versión digital del articulo de Jaime Cabañas Hernández, publicado en la revista PC Actual N°129 Año 2001, recopilada por los señores Die-go Matus y Luis Cueli con la colaboración de la Arq. Maria Lucrecia Aragón como trabajo de ads-cripción para la asignatura Computación Gráfica 1 de la carrera Diseño Gráfico de la F.A.U.D. de la U.N.S.J.

Computación Gráfica I

PC EXPERTO Escáneres