Table des matières Chapitre 21

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1 Les scanners 24/09/00 Chapitre 21, Page 1 Table des matières Chapitre 21 Les scanners...2 Introduction...2 L'interface...2 Le pilote...2 La résolution et la palette....3 Le détramage...3 Scanner a plat...4 Technologie CCD...4 Technologie CIS...4 Le scanner à tambour...6 La reconnaissance optique de caractères : OCR...7 Appareils photo numériques...8 GLOSSAIRE...10

2 Les scanners 24/09/00 Chapitre 21, Page 2 Les scanners. Introduction Voire fiche technique No 21-A Fonctionnement Le principe de fonctionnement d'un scanner est assez simple. Une source de lumière éclaire le document à numériser. Ce dernier réfléchit la lumière d'une manière différente selon qu'il est plus ou moins foncé. Pour des scanners couleur, on fait d'abord passer la lumière incidente par un filtre correspondant aux trois couleurs fondamentales (rouge, vert, bleu) ce qui permet d'obtenir les réflexions correspondantes à chacune d'elle. Le faisceau lumineux passe ensuite dans un système de miroirs et de lentilles convergentes qui l'envoient sur une barrette de capteurs CCD (coupled charged device) ou CIS (Contact Image Sensor ou CMOS Image Sensor) qui convertissent l'énergie lumineuse reçue en une tension électrique proportionnelle à celle-ci ; enfin un convertisseur analogique numérique transforme cette dernière en une donnée exploitable par l'ordinateur. L'interface. L'interface du scanner vers le PC peut être SCSI (généralement SCSI 2), parallèle ou USB. Pour rappel, en parallèle et en SCSI, l'appareil doit être connecté avant de démarrer le PC, seul USB est plug & play. Les nouveaux scanners (décembre 2002) sont également compatibles USB 2.0 avec une vitesse pratique de 15 MB/s. Pour rappel, USB 1.1 est compatible ascendant avec les ports USB 2.0. En clair, vous pouvez connecter un périphérique USB 2.0 sur un port USB 1.1 et vis versa. Néanmoins, les périphériques USB 1.1 ne fonctionneront qu'avec la vitesse d'un port USB 1.1 (1,5 MB/s) sur un port USB 2.0, les scanners USB 2.0 ne fonctionneront qu'avec la vitesse USB 1.1 sur un port USB 1.1. Le pilote. Les scanners sont généralement pilotés par un programme compatible TWAIN. (Technology Without Any Interesting Name.)Ceci permet à n importe quel logiciel de traitement d image d utiliser le scanner. Néanmoins, le pilote est spécifique à chaque scanner. Actuellement, les "drivers" sont capables de bien plus que la simple acquisition d'images: détection automatique de la nature des originaux (couleur, Noir et Blanc, textes, images, dessins, ), correction automatique des images (amélioration des images en agissant sur les tons, couleurs et netteté), gestion automatique des couleurs (restitution fidèle des couleurs sur l'imprimante et l'écran). Certains pilotes dont Hewlett Packard découpent le document en partie suivant le type.

3 Les scanners 24/09/00 Chapitre 21, Page 3 La résolution et la palette. La résolution d un scanner correspond au nombre de points que le scanner peut acquérir dans une surface donnée. Comme tous les appareils liés aux images, elle est exprimée en dpi (dot per inch). La résolution d un scanner est exprimée en résolution optique et résolution logicielle. La résolution logicielle est une simple extrapolation software des points. Ceci ne donne pas plus de détails, mais affine les différences de couleurs en faisant gonfler la taille du fichier. Pour des travaux courants, une résolution de 200 dpi (voire 150) est largement suffisante. Attention qu un doublement de la taille de l image par rapport à l original réduit la résolution par 2. En cas d agrandissement, mieux vaut doubler la résolution de départ. Chaque scanner se distingue également par sa palette de couleurs. Elle est exprimée en bit. Les scanners courants actuels ont une palette de 30 ou 36 bits. 30 bits permet de reconnaître plus d un milliard de couleur, 36 bit permet de reconnaître un peu plus de 68 milliards de couleurs. Les scanners professionnels peuvent monter jusqu à 42 bits. La palette de couleur en niveaux de gris est généralement le 1/3 de celle couleur. Ces 2 considérations sont trop simplistes pour différencier un modèle de scanner à l autre. En effet, à résolution équivalente, la qualité de l optique varie. Comme les scannages couleurs font passer l image par 3 filtres de couleurs, la qualité de ces filtres influence fortement la qualité de l image finale. De plus, la netteté des contours de chaque points influence également la qualité de l image. Ceci explique qu à caractéristiques équivalentes, les scanners se distinguent fortement des scanners de bas de gamme type " Aldi ". Même si cela peut sembler bizarre, l'impression en haute qualité avec une résolution de scannage de 200 dpi donne un meilleur résultat à l'impression qu'un scannage de 600 dpi. Pour les images Internet, la résolution habituelle de l'écran est de 72 dpi. Le détramage. A cause de leur mode d'impression, certains supports tels que les magazines ou certains journaux donnent des effets de quadrillage à la numérisation. Le tramage consiste à convertir les images en une série de lignes ou de points. Pour atténuer ou faire disparaître cet effet indésirable de moiré entre les points et les pixels qui rend l'image numérisée quasi inutilisable, les pilotes des scanners disposent quasiment tous d'une option de détramage. Comme il s'agit d'un traitement logiciel interne au scanner, l'efficacité et la durée de ce traitement varient en fonction des modèles.

4 Les scanners 24/09/00 Chapitre 21, Page 4 Scanner a plat Technologie CCD Technologie de numérisation qui tient son nom à cause des éléments qui la composent. Les CCD sont des composants électroniques dont la fonction est de transformer la lumière en électricité, plus la lumière est forte, plus l intensité du courant est élevée. Le principe de fonctionnement des scanners de ce type est assez simple. 1. Une fois le document placé sur le verre, une source lumineuse de forte puissance éclaire la feuille avec un certain angle. 2. Une certaine quantité de la lumière émise est alors réfléchie par la page, plus ou moins en fonction de la couleur des points qui la composent. 3. La lumière est projetée, grâce à des jeux de miroirs vers un capteur CCD. Celuici contient de nombreuses cellules photosensibles, dont certaines sont précédées de filtres rouges, verts ou bleus. 4. Le capteur CCD transforme la lumière en signal électrique. 5. Un convertisseur analogique/numérique se charge de générer les données binaires nécessaire au PC En résumé, la technologie CCD est assez ancienne, elle est assez complexe et délicate à mettre au point. De plus elle est plus coûteuse que la technologie CIS, assez volumineuse et de ce fait les scanners le sont aussi, et enfin réputée pour sa bonne qualité de numérisation. La source lumineuse est mobile et balaye la plaque de verre sur laquelle est posé l'original. Un miroir se déplace avec elle et se charge "d'envoyer" le résultat à un bloc fixe généralement composé d'un autre miroir et du circuit CCD. Inconvénient, la lumière traverse deux fois le verre (légère perte de luminosité), mais surtout, l'image est obtenue par réflexion de la lumière sur l'original. De ceci résulte une très grande perte de lumière et surtout de contraste. Cependant, les progrès de ces types de scanners ont été fulgurants ces derniers mois. Le rayon de lumière traverse le document (transparent) qui est lui- Technologie CIS

5 Les scanners 24/09/00 Chapitre 21, Page 5 La seconde technologie utilisée dans certains scanners s appel CIS Contact Image Sensor ou CMOS Image Sensor ou capteur d'images par contacts Cette alternative au CCD présente l originalité de regrouper toutes les composantes importantes du système de numérisation dans un bloc qui se déplace sous la feuille. Les cellules photosensibles ne sont plus de types CCD, mais CMOS le CIS est moins courant mais commence à être de plus en plus présent. Basé sur la même technologie que le CCD, la lumière ne chemine pas à l'intérieur du scanner car le capteur est directement en contact au travers de la vitre avec le support à numériser. Dans ce système, une lentille cylindrique fait converger vers le capteur la lumière émise par des diodes électroluminescentes rouges, vertes et bleues. Ces diodes, la lentille et le capteur font partie du même dispositif. Ceci permet un spectre de couleurs plus propre et une plus grande fidélité chromatique, mais la netteté des images peut être moins bonne que celles des scanners à CCD. Les scanners à CCD sont généralement plus rapides que ceux à CIS. En effet, une vitesse de numérisation trop rapide en CIS rendrait l'image floue. Comme les scanners à CIS n'incluent pas de miroirs, ni d'objectifs, ils sont facilement identifiables. De plus, ils sont nettement moins encombrants et nettement moins chères. Le signal capté par les capteurs (CCD ou CIS) est transformé en signal électrique digital. Comme mes différentes nuances de couleurs ne sont pas parfaitement linéaires en signal analogique, tout le travail de ce convertisseur est de reproduire le plus fidèlement l'image. Le microcontrôleur, processeur spécialisé, surveille tous le processus et assure la conversion de l'image brute en un format compréhensible par le logiciel de retouche d'images. Outre le format de l'image, le microcontrôleur doit également s'assurer que le logiciel comprend les images. En effet, la majorité des logiciels de traitent d'images les traite en 8 bits par couleurs, alors que les scanners utilisent 10, 12 ou même 14 bits.

6 Les scanners 24/09/00 Chapitre 21, Page 6 Le scanner à tambour Même monté sur un cylindre de verre rotatif. Un jeu de miroirs assez simple permet d'atteindre trois capteurs photosensibles, un par composante de la lumière. La caractéristique la plus importante d'un scanner lors du choix d'un modèle demeure sa résolution, exprimée en points par pouce (dpi). Plus elle est élevée, plus le scanner est précis et l'on donne toujours les résolutions horizontales et verticales, car elles sont souvent différentes. La résolution maximale de la numérisation dépend de la densité des cellules photosensibles sur le capteur CCD (résolution horizontale) et du nombre de déplacements élémentaires que le chariot est capable d'exécuter (résolution verticale).. Mais attention. Il y a résolution et résolution. La plus importante est la résolution optique, encore appelée résolution réelle ou résolution sans interpolation du scanner. En effet, pour améliorer le rendu des documents numérisés, les constructeurs ont parfois recours à une technique d'interpolation : entre deux points effectivement numérisés, le scanner introduit un troisième point, fictif celui-là, dont la valeur se situe à mi-chemin entre celles des deux autres. Ainsi, entre un point gris foncé et un point blanc, le scanner rajoute un point gris clair. On obtient donc une nouvelle résolution, souvent dénommée résolution avec interpolation. Ce procédé d'interpolation offre deux avantages : 1. il permet d'égaliser les résolutions verticale et horizontale, ce qui facilite le traitement ultérieur de l'image car on dispose alors de points carrés. 2. il lisse les transitions entre deux points. En revanche, il introduit aussi des erreurs. a. une rupture franche entre deux points est atténuée par un tel dispositif.

7 Les scanners 24/09/00 Chapitre 21, Page 7 La reconnaissance optique de caractères : OCR Les textes sont transformés en fichiers informatiques au moyen de systèmes composés d'un scanner et d'un logiciel de reconnaissance optique de caractères (OCR - Optical Character Recognition). Le document est numérisé avec une résolution d'environ 300 ppi. Ensuite chaque lettre est analysée, taille, forme, lignes droites, courbes, puis comparées à une base de typologie de référence. Les fichiers ainsi créés sont réutilisables dans la plupart des logiciels de traitement de textes, de publication assistée par ordinateur ou de base de données documentaire. Les documents de base peuvent être des pages de texte, des cartothèques, des listings, des fichiers d'adresses, etc. La majorité des scanners sont associés à un logiciel de reconnaissance de caractères. Ces logiciels permettent de traiter des textes numérisés comme des textes utilisables par Word, WordPro, Le choix de la langue de départ est primordial puisqu'en cas de difficulté, les logiciels d'ocr ont tendance à vérifier le mot le plus proche. De toute façon, un reconnaissance à 100 % n'existe pas, même avec des versions complètes du logiciel (les logiciels fournis avec le scanner sont généralement en version lite). De plus, la taille de caractère et la police influencent fortement la reconnaissance.

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9 Les scanners 24/09/00 Chapitre 21, Page 9 Courant 2000, FujiFilm sort des appareils photo de 4,3 millions de pixels avec un capteur de 2 millions de pixels. Ceci est possible grâce à la technologie Super CCD qui permet 2400 X 1800 pixels. Le Super CCD exploite un système de pixellisation intelligente. Elle donne une nouvelle orientation (verticale et horizontale) et une nouvelle forme (octogonale plutôt que rectangulaire) aux pixels pour produire des données supplémentaires (plus de photodiodes pour une surface identique) sur une base d'informations identiques. Il ne s'agit donc pas d'extrapolation.

10 Les scanners 24/09/00 Chapitre 21, Page 10 GLOSSAIRE. OCR Optical Character Recognition