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escáner de imágenes

Un escáner plano ( Epson Perfection V850 Pro) con la tapa abierta. Los documentos o imágenes se colocan boca abajo sobre la superficie de cristal (la platina). Un escáner de imá...

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Un escáner plano ( Epson Perfection V850 Pro) con la tapa abierta. Los documentos o imágenes se colocan boca abajo sobre la superficie de cristal (la platina).

Un escáner de imágenes (a menudo abreviado como simplemente escáner ) es un dispositivo que escanea ópticamente imágenes, texto impreso, escritura a mano u objetos y los convierte en una imagen digital . El tipo de escáner más común en el hogar y la oficina es el escáner plano , donde el documento se coloca sobre una superficie de vidrio. Un escáner de alimentación de hojas , que mueve la página a través de un sensor de imagen mediante una serie de rodillos, puede usarse para escanear una página de un documento a la vez o varias páginas, como en un alimentador automático de documentos . Un escáner de mano es una versión portátil de un escáner de imágenes que se puede usar sobre cualquier superficie plana. Los escaneos generalmente se descargan a la computadora a la que está conectado el escáner, aunque algunos escáneres pueden almacenar escaneos en medios de almacenamiento flash independientes (por ejemplo, tarjetas de memoria y unidades USB ).

Los escáneres modernos suelen utilizar un dispositivo de carga acoplada (CCD) o un sensor de imagen por contacto (CIS) como sensor de imagen, mientras que los escáneres de tambor , desarrollados anteriormente y aún utilizados para obtener la máxima calidad de imagen posible, utilizan un tubo fotomultiplicador (PMT) como sensor de imagen. Las cámaras de documentos , que utilizan cámaras de alta resolución, ya sean convencionales o especializadas, fotografían los documentos de una sola vez.

Historia

Precursores

Fax y fotografía por cable

Los escáneres de imágenes se consideran los sucesores de las primeras máquinas de facsímil (fax) y de fotograbado . A diferencia de los escáneres, estos dispositivos se utilizaban para transmitir imágenes a largas distancias en lugar de para procesarlas y almacenarlas localmente. [ 1 ] : 2 [ 2 ] : 305 El primer intento de máquina de fax fue patentado en 1843 por el relojero escocés Alexander Bain, pero nunca se puso en producción. En su diseño, un estilete metálico unido a un péndulo escanea una placa de cobre con una imagen en relieve. Cuando el estilete hace contacto con una parte en relieve de la placa, envía un pulso a través de un par de cables a un receptor que contiene un electrodo unido a otro péndulo. Un trozo de papel impregnado con una solución electroquímicamente sensible se encuentra debajo del electrodo y cambia de color cada vez que un pulso llega al electrodo. Un engranaje hace avanzar la placa de cobre y el papel al unísono con cada oscilación del péndulo; con el tiempo, el resultado es una reproducción perfecta de la placa de cobre. En el sistema de Bain, es fundamental que los péndulos del transceptor y del receptor estén perfectamente sincronizados, de lo contrario la imagen reproducida se distorsionará. [ 3 ] [ 4 ]

En 1847, el físico inglés Frederick Bakewell desarrolló la primera máquina de fax funcional. La máquina de Bakewell era similar a la de Bain, pero utilizaba un tambor giratorio recubierto de papel de aluminio, con tinta no conductora aplicada sobre el papel y un lápiz óptico que recorría el tambor y enviaba un pulso a través de un par de cables al entrar en contacto con un punto conductor del papel. El receptor contenía un electrodo que tocaba una hoja de papel tratado químicamente, la cual cambiaba de color al recibir el pulso; el resultado era una reproducción de contraste inverso (blanco sobre azul) de la imagen original. La máquina de fax de Bakewell tuvo un éxito ligeramente superior a la de Bain, pero adolecía de los mismos problemas de sincronización. En 1862, Giovanni Caselli resolvió este problema con el pantelégrafo , la primera máquina de fax que se puso en servicio de forma regular. Basado en gran medida en el diseño de Bain, aseguraba una sincronización completa al colocar los péndulos tanto del transceptor como del receptor entre dos reguladores magnéticos, que se magnetizaban con cada oscilación del péndulo y se desmagnetizaban cuando el péndulo alcanzaba los máximos y mínimos de cada oscilación. [ 5 ]

En 1893, el ingeniero estadounidense Elisha Gray presentó el telautógrafo , la primera máquina de fax de gran éxito comercial que utilizaba barras de enlace que trasladaban el movimiento en los ejes x e y en el receptor para escanear un bolígrafo sobre el papel y golpearlo solo cuando el estilete lo activaba al moverse sobre el tambor del transceptor. Debido a que podía usar papel de papelería común, se popularizó en empresas y hospitales. [ 5 ] En 1902, el ingeniero alemán Arthur Korn presentó el fototelautógrafo, una máquina de fax que utilizaba una célula de selenio fotosensible para escanear el papel que se iba a copiar, en lugar de depender de un tambor metálico y un estilete. Tuvo aún más éxito comercial que la máquina de Gray y se convirtió en la base de las máquinas de fotograbado (también conocidas como telefotografía) utilizadas por los periódicos de todo el mundo desde principios del siglo XX en adelante. [ 4 ]

escáneres analógicos

Antes de la llegada del procesamiento digital de imágenes a mediados del siglo XX, el término escáner se refería originalmente a los equipos analógicos utilizados en las imprentas offset . Estos escáneres analógicos variaban en diseño según su propósito: algunos escaneaban imágenes almacenadas como películas de transparencia en color sobre planchas de separación de color que podían usarse para imprimir la imagen original en masa; mientras que otros se usaban para convertir planchas simples de cian, magenta y amarillo (CMY) en cian, magenta, amarillo y negro (CMYK) para producir impresiones con colores más oscuros e intensos, un proceso conocido entonces en la industria como corrección de color (sin relación con el sentido cinematográfico moderno ). La conversión de CMY a CMYK solía ser un proceso muy manual que implicaba técnicas como el enmascaramiento . Los escáneres analógicos automatizaron este proceso en gran medida. [ 2 ] : 305

Alexander Murray y Richard Morse inventaron y patentaron el primer escáner analógico a color en Eastman Kodak en 1937. Su máquina era un escáner de tambor que proyectaba la imagen de una transparencia a color montada en el tambor, con una fuente de luz colocada debajo de la película y tres fotocélulas con filtros de color rojo, verde y azul que leían cada punto de la transparencia para convertir la imagen en tres señales electrónicas. En el diseño inicial de Murray y Morse, el tambor estaba conectado a tres tornos que grababan puntos de semitono CMY directamente en tres cilindros offset. Los derechos de la patente se vendieron a Printing Developments Incorporated (PDI) en 1946, quienes mejoraron el diseño utilizando un tubo fotomultiplicador para proyectar la imagen de los puntos en el negativo, lo que producía una señal amplificada que luego se enviaba a una computadora específica que procesaba las señales RGB en valores CMYK corregidos. Las señales procesadas se enviaban a cuatro tornos que grababan puntos de semitono CMYK en los cilindros offset. [ 6 ] [ 7 ]

En 1948, Arthur Hardy de Interchemical Corporation y F.  L. Wurzburg del Instituto Tecnológico de Massachusetts inventaron el primer escáner de imágenes plano analógico a color, [ 8 ] diseñado para producir planchas litográficas con corrección de color a partir de un negativo a color. En este sistema, se preparan tres planchas con separación de color (con valores CMY) a partir de un negativo a color mediante grabado de puntos y se colocan en la plataforma del escáner. Sobre cada plancha hay proyectores de haz de luz fijos y equidistantes que enfocan un haz de luz en una esquina de la plancha. La plataforma completa con las tres planchas se mueve horizontalmente, hacia adelante y hacia atrás, para alcanzar las esquinas opuestas de la plancha; con cada oscilación horizontal de la plataforma, esta se mueve un paso hacia abajo para cubrir toda el área vertical de la plancha. Mientras esto sucede, el haz de luz enfocado en un punto determinado de la plancha se refleja y rebota hacia una fotocélula adyacente al proyector. Cada fotocélula se conecta a un procesador de imágenes analógico , que evalúa la reflectancia de los valores CMY combinados mediante ecuaciones de Neugebauer y emite una señal a un proyector de luz situado sobre una cuarta placa litográfica sin exponer. Esta placa recibe un grabado de puntos de tono continuo con corrección de color , ya sea de cian, magenta o amarillo. La cuarta placa se reemplaza por otra placa sin exponer, y el proceso se repite hasta obtener tres placas con corrección de color: cian, magenta y amarillo. En la década de 1950, la Radio Corporation of America (RCA) adquirió la patente de Hardy y Wurzburg y sustituyó el sistema de proyector y fotocélula por un tubo de cámara de vídeo que enfocaba un punto de la placa. [ 6 ] [ 7 ]

Uso en imágenes digitales

La primera imagen escaneada a una computadora, del hijo recién nacido de Russell A. Kirsch , Walden (1957).

El primer sistema de imágenes digitales fue el sistema Bartlane en 1920. Nombrado en honor a sus inventores, Harry G. Bartholomew y Maynard D. McFarlane, el sistema Bartlane utilizaba placas de zinc grabadas con una imagen de un negativo de película proyectada a cinco niveles de exposición diferentes para corresponder a cinco niveles de cuantificación. Las cinco placas estaban fijadas a un cilindro giratorio largo accionado por motor, con cinco contactos equidistantes que escaneaban cada placa desde la misma posición inicial. Inicialmente, el sistema Bartlane se utilizaba exclusivamente por telégrafo, empleando el código Baudot de cinco bits para transmitir la imagen digital en escala de grises . En 1921, el sistema se modificó para su uso fuera de línea, con una perforadora de cinta de papel de cinco bits que perforaba agujeros según si sus conexiones a los contactos estaban puenteadas o no. El resultado era una imagen digital almacenada con cinco niveles de gris. La reproducción de la imagen se lograba con una lámpara que pasaba sobre los agujeros perforados, exponiendo cinco intensidades de luz diferentes a un negativo de película. [ 1 ] [ 9 ]

El primer escáner que almacenó sus imágenes digitalmente en una computadora fue un escáner de tambor construido en 1957 en la Oficina Nacional de Estándares (NBS, posteriormente NIST) por un equipo liderado por Russell A. Kirsch . Utilizaba un tubo fotomultiplicador para detectar la luz en un punto determinado y producía una señal amplificada que una computadora podía leer y almacenar en la memoria. La computadora preferida en ese momento era la computadora central SEAC ; la resolución horizontal máxima que la SEAC era capaz de procesar era de 176 píxeles. La primera imagen escaneada en esta máquina fue una fotografía del hijo de tres meses de Kirsch, Walden. [ 1 ] [ 10 ] 

En 1969, Dacom presentó la máquina de fax 111, la primera máquina de fax digital en utilizar compresión de datos mediante un ordenador integrado. Empleaba un diseño de superficie plana con alimentación continua capaz de escanear papel de hasta tamaño carta en monocromo de 1 bit (blanco y negro). [ 11 ] [ 12 ]

La serie de escáneres Autokon fue la primera de escáneres planos del mercado diseñada para el procesamiento de imágenes digitales; en la imagen se muestra el modelo 1000/DE, un modelo sucesor lanzado en 1988.

El primer escáner plano utilizado para el procesamiento de imágenes digitales fue la línea Autokon introducida por ECRM Inc. en 1975. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] El Autokon 8400 inaugural utilizaba un rayo láser para escanear páginas de hasta 11  por 14  pulgadas a una resolución máxima de 1000 líneas por pulgada . Aunque solo era capaz de escanear en monocromo de 1 bit, el procesador integrado era capaz de realizar tramado, enmascaramiento de nitidez , ajuste de contraste y distorsiones anamórficas , entre otras características. [ 15 ] [ 16 ] : 53 El Autokon 8400 podía conectarse a una grabadora de película para crear un negativo para producir placas o conectarse a una computadora central o minicomputadora para un procesamiento de imagen y almacenamiento digital adicionales. [ 16 ] : 53 [ 17 ] La serie Autokon se amplió durante las dos décadas siguientes y gozó de un uso generalizado en periódicos y preimpresión . [ 14 ] [ 18 ] [ 19 ] 

En 1977, Raymond Kurzweil , de su empresa emergente Kurzweil Computer Products, lanzó la Kurzweil Reading Machine, que fue el primer escáner plano con un elemento de imagen de dispositivo de carga acoplada (CCD). [ 20 ] [ 21 ] La Kurzweil Reading Machine se inventó para ayudar a las personas ciegas a leer libros que no habían sido traducidos al braille . Estaba compuesta por el escáner de imágenes y una minicomputadora Data General Nova , que realizaba el procesamiento de imágenes, el reconocimiento óptico de caracteres (OCR) y la síntesis de voz . [ 20 ]

Los primeros escáneres para ordenadores personales aparecieron a mediados de la década de 1980, comenzando con el ThunderScan para Macintosh en diciembre de 1984. [ 22 ] Diseñado por Andy Hertzfeld y lanzado por Thunderware Inc., el ThunderScan contiene un sensor de imagen especializado integrado en una carcasa de plástico con la misma forma que el cartucho de cinta de tinta de la impresora ImageWriter de Apple . El ThunderScan se inserta en el soporte de la cinta de la ImageWriter y se conecta tanto a la ImageWriter como al Macintosh simultáneamente. El carro de la ImageWriter, controlado por el ThunderScan, se mueve de izquierda a derecha para escanear una línea de 200 ppp (puntos por pulgada) a la vez, y el retorno del carro sirve para avanzar el escáner por la impresión que se va a escanear. El ThunderScan fue el primer escáner del Macintosh y se vendió bien, pero funcionaba muy lentamente y solo era capaz de escanear impresiones en monocromo de 1 bit. [ 23 ] [ 24 ] En 1999, Canon perfeccionó esta idea con el IS-22, un cartucho que se adaptaba a sus impresoras de inyección de tinta para convertirlas en escáneres de alimentación de hojas. [ 25 ]

A principios de 1985, Datacopy lanzó el primer escáner plano para la IBM PC , el Datacopy Modelo 700. Basado en un elemento de imagen CCD, el Modelo 700 era capaz de escanear documentos de tamaño carta a una resolución máxima de 200  ppp en monocromo de 1 bit. El Modelo 700 venía con una tarjeta de interfaz especial para conectarse a la PC, y se vendían una tarjeta de software OCR y un paquete de software opcionales para el Modelo 700. [ 24 ] [ 16 ] : 69 [ 26 ] En abril de 1985, LaserFAX Inc. presentó un escáner plano a color basado en CCD, el SpectraSCAN 200 (más tarde renombrado como SpectraFAX 200), para la IBM PC. El SpectraSCAN 200 funcionaba colocando filtros de color sobre el CCD y tomando cuatro pasadas (tres para cada color primario y una para el negro) por escaneo para construir una reproducción de color. El SpectraSCAN 200 tardaba entre dos y tres minutos en escanear una impresión tamaño carta a 200 ppp; su equivalente en escala de grises, el DS-200, tardaba solo 30  segundos en escanear una imagen del mismo tamaño y resolución. [ 27 ] [ 28 ] El SpectraSCAN fue el primer escáner plano capaz de escanear en color. [ 28 ] [ 29 ]

El primer escáner plano relativamente asequible para ordenadores personales apareció en febrero de 1987 con el ScanJet de Hewlett-Packard , que era capaz de escanear imágenes en escala de grises de 4 bits (64 tonos) a una resolución máxima de 300 ppp. [ 30 ] [ 31 ] A principios de 1988, el ScanJet había representado el 27 por ciento de todas las ventas de escáneres en términos de volumen en dólares, según Gartner Dataquest . [ 32 ] En febrero de 1989, la compañía presentó el ScanJet Plus, que aumentó la profundidad de bits a 8 bits (256 tonos) mientras costaba solo US$200 más que los $1990 del ScanJet original ( equivalente a $5169 en 2025 ). [ 31 ] Esto llevó a una caída masiva de precios en los escáneres en escala de grises con características equivalentes o inferiores en el mercado. [ 33 ] El número de desarrolladores externos que producían software y hardware compatibles con estos escáneres aumentó drásticamente, popularizando así el escáner para el usuario de ordenador personal. [ 31 ] [ 34 ] En 1999, el coste del escáner promedio con capacidad de color había bajado a 300 dólares ( equivalente a 580 dólares en 2025 ). Ese año, Computer Shopper declaró 1999 como «el año en que los escáneres finalmente se convirtieron en un producto de consumo masivo». [ 35 ]    

Tipos

Plataforma plana

Un escáner plano ( HP ScanJet IIC ) con la tapa cerrada.

Un escáner plano es un tipo de escáner que cuenta con una superficie de vidrio ( platina ) sobre la cual el objeto a escanear permanece inmóvil. El elemento de escaneo se mueve verticalmente desde debajo del vidrio, escaneando la totalidad de la platina o una porción predeterminada. El software controlador de la mayoría de los escáneres planos permite a los usuarios realizar un preescaneo de sus documentos; es decir, realizar una pasada rápida y de baja resolución para determinar qué área del documento debe escanearse (si no la totalidad), antes de escanearlo a una resolución mayor. Algunos escáneres planos incorporan mecanismos de alimentación de hojas llamados alimentadores automáticos de documentos (ADF) que utilizan el mismo elemento de escaneo que la superficie plana. [ 36 ] [ 37 ]

Este tipo de escáner a veces se denomina escáner reflectivo , ya que funciona proyectando luz blanca sobre el objeto a escanear y leyendo la intensidad y el color de la luz reflejada, generalmente línea por línea. Están diseñados para escanear impresiones u otros materiales planos y opacos; pueden utilizarse como una especie de cámara sin lente para digitalizar directamente objetos planos como hojas. Algunos modelos de escáneres planos disponen de adaptadores de transparencia o incorporan una unidad de transparencia para convertir originales de película a archivos digitales, que, por diversas razones, en la mayoría de los casos no son muy adecuados para escanear película. Sin embargo, una minoría de esos pocos modelos que resolvieron la mayoría de los problemas y pueden producir resultados similares a los de los escáneres de película, denominados escáneres "fotoplanos", tienen la clara ventaja de permitir una mayor versatilidad en cuanto al formato de película que se puede escanear. Además, el cambio entre escaneo reflectivo y de transparencia se puede realizar mediante software. [ 38 ] [ 39 ]

Alimentación por hojas

Alimentador automático de documentos ( Fujitsu ScanSnap iX500)

Un escáner de alimentación de hojas, también conocido como alimentador de documentos, [ 40 ] es un tipo de escáner que utiliza rodillos motorizados para mover una sola hoja de papel a la vez frente a un elemento de escaneo fijo (dos elementos de escaneo, en el caso de escáneres con función dúplex ). [ 41 ] [ 42 ] A diferencia de los escáneres de superficie plana, los escáneres de alimentación de hojas no están equipados para escanear material encuadernado como libros o revistas, ni son adecuados para ningún material más grueso que el papel de impresora normal. [ 41 ] [ 43 ] Algunos escáneres de alimentación de hojas, llamados alimentadores automáticos de documentos (ADF), son capaces de escanear varias hojas en una sesión, [ 44 ] [ 45 ] aunque otros solo aceptan una página a la vez. [ 42 ] Algunos escáneres de alimentación de hojas son portátiles , funcionan con baterías y tienen su propio almacenamiento, transfiriendo eventualmente los escaneos almacenados a una computadora. [ 42 ]

Portátil

Un escáner de mano ( Logitech ScanMan Color)

Un escáner de mano es un tipo de escáner que debe deslizarse o deslizarse manualmente sobre la superficie del objeto a escanear. Escanear documentos de esta manera requiere una mano firme, ya que una velocidad de escaneo irregular produce imágenes distorsionadas. [ 46 ] Algunos escáneres de mano tienen una luz indicadora para este propósito, que se activa si el usuario mueve el escáner demasiado rápido. [ 47 ] Por lo general, tienen al menos un botón que inicia el escaneo al presionarlo; el usuario lo mantiene presionado durante todo el escaneo. Algunos escáneres de mano tienen interruptores para configurar la resolución óptica , así como un rodillo que genera un pulso de reloj para la sincronización con la computadora. [ 48 ] [ 49 ] Los escáneres de mano más antiguos eran monocromáticos y producían luz de una matriz de LED verdes para iluminar la imagen; los más recientes escanean en monocromo o color, según se desee. [ 50 ] Un escáner de mano también puede tener una pequeña ventana a través de la cual se puede ver el documento que se está escaneando. Como los escáneres de mano son mucho más estrechos que la mayoría de los tamaños normales de documentos o libros, el software (o el usuario final) necesitaba combinar varias "tiras" estrechas de documentos escaneados para producir el artículo final. [ 48 ] [ 51 ]

A partir de 2024 , seguirán estando disponibles escáneres de varita y de lápiz económicos, portátiles , alimentados por batería o USB, capaces normalmente de escanear un área tan ancha como una carta normal y mucho más larga.. [ 52 ] [ 53 ] [ 54 ] Algunos ratones de ordenador también pueden escanear documentos. [ 55 ]

Tambor

Un escáner de tambor ( Hell Chromagraph DC 300) en funcionamiento.

Un escáner de tambor es un tipo de escáner que utiliza un cilindro giratorio transparente accionado por motor (tambor) sobre el cual se adhiere con cinta adhesiva o se fija de alguna otra manera una impresión, un negativo de película, una transparencia o cualquier otro objeto plano. Un haz de luz se proyecta o se refleja en el material que se va a escanear hacia una serie de espejos, que enfocan el haz sobre el tubo fotomultiplicador (PMT) del escáner de tambor. Después de una revolución, el haz de luz se mueve un paso hacia abajo. Al escanear soportes transparentes, como negativos, un haz de luz se dirige desde el interior del cilindro hacia el soporte; al escanear objetos opacos, un haz de luz desde arriba se refleja en la superficie del soporte. Cuando solo hay un PMT, se requieren tres pasadas de la imagen para un escaneo RGB a todo color. Cuando hay tres PMT, solo se requiere una pasada. [ 56 ]

Los tubos fotomultiplicadores de los escáneres de tambor ofrecen un rango dinámico superior al de los sensores CCD. Por esta razón, los escáneres de tambor pueden extraer más detalles de las zonas de sombra muy oscuras de una transparencia que los escáneres planos que utilizan sensores CCD. El menor rango dinámico de los sensores CCD (en comparación con los tubos fotomultiplicadores) puede provocar la pérdida de detalles en las sombras, especialmente al escanear películas de transparencia muy densas. [ 57 ] Los escáneres de tambor también son capaces de resolver detalles reales por encima de 10000 ppp, produciendo escaneos de mayor resolución que cualquier escáner CCD. [ 56 ]

Arriba

Un escáner de libros de techo (serie CZUR ET) con láseres para calibración.

Un escáner de techo es un tipo de escáner que coloca el elemento de escaneo en una carcasa sobre un poste vertical, suspendido sobre el documento u objeto a escanear, que permanece fijo sobre una plataforma abierta. Chinon Industries patentó un tipo específico de escáner de techo, que utiliza un espejo giratorio para reflejar el contenido de la plataforma sobre un CCD lineal, en 1987. Si bien era muy flexible —permitiendo a los usuarios escanear no solo impresiones y documentos bidimensionales, sino cualquier objeto 3D de cualquier tamaño—, el diseño de Chinon requería que el usuario proporcionara una iluminación uniforme del objeto a escanear y su configuración era más engorrosa. [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ]

Un tipo más moderno de escáner de sobremesa es una cámara de documentos (también conocida como escáner de vídeo), que utiliza una cámara digital para capturar un documento de una sola vez. La mayoría de las cámaras de documentos emiten vídeo en directo del documento y suelen reservarse para mostrar documentos a un público en directo, pero también pueden utilizarse como sustitutos de los escáneres de imágenes, capturando un único fotograma de la salida como archivo de imagen. Las cámaras de documentos incluso pueden utilizar las mismas API que los escáneres cuando se conectan a ordenadores. [ 61 ] Un escáner planetario es un tipo de cámara de documentos de muy alta resolución que se utiliza para capturar ciertos documentos frágiles. [ 62 ] Un escáner de libros es otro tipo de cámara de documentos, que combina una cámara digital con un área de escaneo definida por una alfombrilla para facilitar el escaneo de libros. Algunos modelos más avanzados de escáneres de libros proyectan un láser sobre la página para la calibración y la corrección de la inclinación mediante software. [ 63 ] [ 64 ]

Película

Un escáner de películas (Reflecta DigitDia 6000) diseñado para escanear diapositivas.

Un escáner de película , también conocido como escáner de diapositivas o escáner de transparencias, es un tipo de escáner plano especializado específicamente para escanear negativos y diapositivas . Un escáner de película típico funciona haciendo pasar un haz de luz enfocado a través de la película y leyendo la intensidad y el color de la luz que emerge. [ 38 ] Los escáneres de película dedicados más económicos se pueden conseguir por menos de 50 dólares y podrían ser suficientes para necesidades modestas. A partir de ahí, aumentan gradualmente en niveles escalonados de calidad y funciones avanzadas hasta superar las cinco cifras. [ 65 ]

Portátil

Ilustración de un escáner portátil de tarjetas de visita

Los escáneres de imágenes se suelen usar junto con un ordenador que controla el escáner y almacena los escaneos. Existen escáneres portátiles pequeños, de alimentación por hojas o de mano , que funcionan con baterías y tienen capacidad de almacenamiento, para su uso fuera de un ordenador; los escaneos almacenados se pueden transferir posteriormente. [ 52 ] Muchos pueden escanear tanto documentos pequeños, como tarjetas de visita y recibos de caja , como documentos de tamaño carta. [ 52 ] [ 66 ]

Escáneres de software

Las cámaras de alta resolución integradas en algunos teléfonos inteligentes pueden producir escaneos de documentos de calidad aceptable tomando una fotografía con la cámara del teléfono y procesándola posteriormente con una aplicación de escaneo (de las cuales existen varias disponibles para la mayoría de los sistemas operativos de teléfonos ) para blanquear el fondo de una página, corregir la distorsión de perspectiva para que se corrija la forma de un documento rectangular, convertir a blanco y negro, etc. Muchas de estas aplicaciones pueden escanear documentos de varias páginas con exposiciones sucesivas de la cámara y generarlos como un solo archivo o archivos de varias páginas. Algunas aplicaciones de escaneo para teléfonos inteligentes pueden guardar documentos directamente en ubicaciones de almacenamiento en la nube, como Dropbox y Evernote , enviarlos por correo electrónico o enviarlos por fax a través de pasarelas de correo electrónico a fax. [ 67 ]

Las aplicaciones de escaneo para teléfonos inteligentes se pueden dividir a grandes rasgos en tres categorías:

  1. Aplicaciones de escaneo de documentos diseñadas principalmente para gestionar documentos y generar archivos PDF y, en ocasiones, JPEG.
  2. Aplicaciones de escaneo de fotos que generan archivos JPEG y que cuentan con funciones de edición útiles para fotos, más que para la edición de documentos;
  3. Aplicaciones de escaneo de códigos QR similares a los códigos de barras que luego buscan en Internet información asociada con el código. [ 67 ]

Elementos de escaneo

Dispositivo de carga acoplada (CCD)

Los escáneres equipados con elementos de escaneo de dispositivo de carga acoplada (CCD) requieren una serie sofisticada de espejos y lentes para reproducir una imagen, pero el resultado de esta complejidad es un escaneo de mucha mayor calidad. Debido a que los CCD tienen una profundidad de campo mucho mayor, son más tolerantes a la hora de escanear documentos que son difíciles de colocar perfectamente planos contra el platina (como libros encuadernados). [ 68 ]

sensor de imagen de contacto (CIS)

Unidad de escáner con CIS. A: ensamblada, B: desmontada; 1: carcasa, 2: conductor de luz, 3: lentes, 4: chip con dos LED RGB, 5: CIS

Los escáneres equipados con sensores de imagen por contacto (CIS) están diseñados para estar en contacto casi directo con el documento que se va a escanear y, por lo tanto, no requieren la compleja óptica de los escáneres CCD. Sin embargo, su profundidad de campo es mucho peor, lo que produce escaneos borrosos si el documento escaneado no está perfectamente alineado con la platina. Debido a que los sensores requieren mucha menos energía que los escáneres CCD, los escáneres CIS se pueden fabricar a bajo costo y suelen ser mucho más ligeros y delgados que los escáneres CCD. [ 68 ]

Tubo fotomultiplicador (PMT)

Los escáneres equipados con tubos fotomultiplicadores (PMT) son casi exclusivamente escáneres de tambor . [ 56 ]

Calidad de escaneo

Los escáneres de color suelen leer datos de color RGB (rojo-verde-azul) de la matriz. Estos datos se procesan mediante un algoritmo propietario para corregir las diferentes condiciones de exposición y se envían al ordenador a través de la interfaz de entrada/salida del dispositivo (normalmente USB, aunque en modelos más antiguos se utilizaba SCSI o un puerto paralelo bidireccional ).

La profundidad de color varía según las características del sensor, pero suele ser de al menos 24 bits. Los modelos de alta calidad tienen una profundidad de color de entre 36 y 48 bits.

Otro parámetro de calificación para un escáner es su resolución , medida en píxeles por pulgada (ppp), a veces denominada con mayor precisión muestras por pulgada (spi). En lugar de utilizar la verdadera resolución óptica del escáner, el único parámetro significativo, los fabricantes prefieren referirse a la resolución interpolada, que es mucho mayor gracias a la interpolación por software . A partir de 2009Un escáner plano de alta gama puede escanear hasta 5400 ppi, y los escáneres de tambor tienen una resolución óptica de entre 3000 y 24000 ppi.

La resolución efectiva se refiere a la resolución real de un escáner y se determina mediante una carta de prueba de resolución. La resolución efectiva de casi todos los escáneres planos de consumo es considerablemente menor que la resolución óptica indicada por el fabricante. [ 69 ]

Los fabricantes suelen afirmar que las resoluciones interpoladas alcanzan los 19200 ppi; pero estas cifras tienen poco valor práctico, ya que el número de píxeles interpolados posibles es ilimitado y hacerlo no aumenta el nivel de detalle capturado.

El tamaño del archivo creado aumenta con el cuadrado de la resolución; duplicar la resolución cuadruplica el tamaño del archivo . Debe elegirse una resolución que esté dentro de las capacidades del equipo, que conserve suficiente detalle y que no produzca un archivo de tamaño excesivo. El tamaño del archivo puede reducirse para una resolución dada utilizando métodos de compresión con pérdida, como JPEG, aunque esto conlleva cierta pérdida de calidad. Si se requiere la mejor calidad posible, debe utilizarse la compresión sin pérdida; a partir de dicha imagen, se pueden generar archivos de menor tamaño y menor calidad cuando sea necesario (por ejemplo, una imagen diseñada para imprimirse en una página completa y un archivo mucho más pequeño para mostrarse como parte de una página web de carga rápida).

La pureza de la imagen puede verse afectada por el ruido del escáner, los reflejos ópticos, una mala conversión analógica a digital, arañazos, polvo, anillos de Newton , sensores desenfocados, un funcionamiento incorrecto del escáner y un software deficiente. Se dice que los escáneres de tambor producen las representaciones digitales más puras de la película, seguidos de los escáneres de película de alta gama que utilizan los sensores Kodak Tri-Linear de mayor tamaño.

El tercer parámetro importante para un escáner es su rango dinámico (también conocido como rango de densidad). Un rango de alta densidad significa que el escáner puede registrar detalles de sombras y detalles de brillo en un solo escaneo. La densidad de la película se mide en una escala logarítmica de base 10 y varía entre 0,0 (transparente) y 5,0, aproximadamente 16 pasos. [ 70 ] El rango de densidad es el espacio ocupado en la escala de 0 a 5, y Dmin y Dmax indican dónde se encuentran las mediciones menos y más densas en una película negativa o positiva. El rango de densidad de la película negativa es de hasta 3,6d, [ 70 ] mientras que el rango dinámico de la película de diapositivas es de 2,4d. [ 70 ] El rango de densidad del negativo en color después del procesamiento es de 2,0d gracias a la compresión de los 12 pasos en un pequeño rango de densidad. Dmax será el más denso en la película de diapositivas para las sombras y el más denso en la película negativa para las luces altas. Algunas películas para diapositivas pueden tener una Dmax cercana a 4,0d con la exposición adecuada, al igual que las películas negativas en blanco y negro.

Los escáneres fotográficos planos de consumo tienen un rango dinámico de entre 2,0 y 3,0, lo que puede resultar insuficiente para escanear todo tipo de película fotográfica , ya que la Dmax suele estar entre 3,0d y 4,0d con la película tradicional en blanco y negro. La película en color comprime sus 12 pasos de un total de 16 (latitud de la película) en tan solo 2,0d de espacio mediante el proceso de acoplamiento de tintes y la eliminación de toda la plata de la emulsión. Kodak Vision 3 tiene 18 pasos. Por lo tanto, la película negativa en color es la más fácil de escanear en la mayor variedad de escáneres. Debido a que la película tradicional en blanco y negro conserva la plata que crea la imagen después del procesamiento, el rango de densidad puede ser casi el doble que el de la película en color. Esto dificulta el escaneo de la película tradicional en blanco y negro y requiere un escáner con un rango dinámico de al menos 3,6d, pero también una Dmax entre 4,0d y 5,0d. Los escáneres planos de gama alta (laboratorio fotográfico) pueden alcanzar un rango dinámico de 3,7 y un Dmax de alrededor de 4,0d. Los escáneres de película dedicados [ 71 ] tienen un rango dinámico entre 3,0d y 4,0d. [ 70 ] Los escáneres de documentos de oficina pueden tener un rango dinámico inferior a 2,0d. [ 70 ] Los escáneres de tambor tienen un rango dinámico de 3,6 a 4,5.

Para escanear películas,La limpieza infrarroja es una técnica que se utiliza para eliminar los efectos del polvo y los arañazos en las imágenes escaneadas de película; muchos escáneres modernos incorporan esta función. Funciona escaneando la película con luz infrarroja; los tintes en las emulsiones de película de color típicas son transparentes a la luz infrarroja, pero el polvo y los arañazos no lo son y la bloquean; el software del escáner puede usar la información visible e infrarroja para detectar arañazos y procesar la imagen para reducir considerablemente su visibilidad, considerando su posición, tamaño, forma y entorno. Los fabricantes de escáneres suelen tener sus propios nombres asociados a esta técnica. Por ejemplo,Epson,Minolta,Nikon,Konica Minolta,Microteky otros usanDigital ICE, mientras queCanonusa su propio sistema,FARE(Film Automatic Retouching and Enhancement). [ 72 ] PlustekusaLaserSoft ImagingiSRD. ​​Algunos desarrolladores de software independientes diseñan herramientas de limpieza infrarroja.

Al combinar imágenes a todo color con modelos 3D, los escáneres portátiles modernos permiten reproducir objetos electrónicamente con total fidelidad. La incorporación de impresoras 3D a color posibilita la miniaturización precisa de estos objetos, con aplicaciones en numerosos sectores e industrias.

En el caso de las aplicaciones de escaneo, la calidad del escaneo depende en gran medida de la calidad de la cámara del teléfono y del encuadre elegido por el usuario de la aplicación. [ 73 ]

Conectividad

Una fotografía siendo escaneada en una computadora en la sección de fotografía del Detroit News a principios de la década de 1990.

Los escaneos casi siempre deben transferirse del escáner a una computadora o sistema de almacenamiento de información para su posterior procesamiento o almacenamiento. Hay dos aspectos fundamentales: (1) cómo se conecta físicamente el escáner a la computadora y (2) cómo la aplicación recupera la información del escáner.

Conexión directa

El tamaño de un archivo escaneado puede alcanzar aproximadamente los 100  MB para una imagen sin comprimir de 24 bits  , 23  × 28  cm (un poco más grande que un papel A4 ) y 600 ppp . Los archivos escaneados deben transferirse y almacenarse. Los escáneres pueden generar este volumen de datos en cuestión de segundos, por lo que es recomendable una conexión rápida.

Los escáneres se comunican con su ordenador anfitrión mediante una de las siguientes interfaces físicas, ordenadas aproximadamente de más lentas a más rápidas:

  • Puerto paralelo  : La conexión a través de un puerto paralelo es el método de transferencia más lento. Los primeros escáneres tenían conexiones de puerto paralelo que no podían transferir datos a más de 70 kilobytes por segundo . La principal ventaja de la conexión de puerto paralelo era económica y requería menos conocimientos técnicos por parte del usuario: evitaba la necesidad de añadir una tarjeta de interfaz al ordenador.
  • GPIB  – Bus de Interfaz de Propósito General. Algunos escáneres de tambor, como el Howtek D4000, contaban con interfaces SCSI y GPIB. Esta última cumple con el estándar IEEE-488, introducido a mediados de la década de 1970. La interfaz GPIB solo ha sido utilizada por unos pocos fabricantes de escáneres, principalmente para el entorno DOS/Windows. Para los sistemas Apple Macintosh, National Instruments proporcionó una tarjeta de interfaz NuBus GPIB.
  • Interfaz de sistema para computadoras pequeñas (SCSI)  : SCSI se usa poco desde principios del siglo XXI, y solo es compatible con computadoras que cuentan con una interfaz SCSI, ya sea en una tarjeta o integrada. Durante la evolución del estándar SCSI, las velocidades aumentaron. USB y Firewire, ampliamente disponibles y fáciles de configurar, reemplazaron en gran medida a SCSI.
  • Bus serie universal (USB)  : los escáneres USB pueden transferir datos rápidamente. El estándar USB 1.1 inicial podía transferir datos a 1,5 megabytes por segundo (más lento que SCSI), pero los estándares USB 2.0/3.0 posteriores pueden transferir a más de 20/60 megabytes por segundo en la práctica.
  • FireWire  – También conocido como IEEE-1394, FireWire es una interfaz con una velocidad comparable a la de USB 2.0. Las velocidades posibles de FireWire son 25, 50, 100, 400 y 800 megabits por segundo, pero es posible que los dispositivos no admitan todas las velocidades.
  • Interfaces propietarias  : En algunos de los primeros escáneres se utilizaban interfaces personalizadas que empleaban una tarjeta de interfaz propietaria en lugar de una interfaz estándar.

Conexión indirecta

A principios de la década de 1990, los escáneres planos profesionales estaban disponibles a través de una red informática local . Esto resultó útil para editores, imprentas, etc. Esta funcionalidad cayó en desuso en gran medida a medida que el costo de los escáneres planos se redujo lo suficiente como para que compartirlos ya no fuera necesario.

A partir del año 2000, comenzaron a comercializarse dispositivos multifuncionales todo en uno, adecuados tanto para pequeñas oficinas como para consumidores, que ofrecían funciones de impresión, escaneo, copia y fax en un solo aparato que podía ponerse a disposición de todos los miembros de un grupo de trabajo.

Los escáneres portátiles que funcionan con batería almacenan los escaneos en la memoria interna; posteriormente, se pueden transferir a un ordenador mediante conexión directa, normalmente por USB, o, en algunos casos, se puede extraer una tarjeta de memoria del escáner e insertarla en el ordenador.

Interfaz de programación de aplicaciones

Un editor de imágenes rasterizadas debe poder comunicarse con un escáner. Existen muchos escáneres diferentes, y muchos de ellos utilizan protocolos distintos. Para simplificar la programación de aplicaciones, se desarrollaron interfaces de programación de aplicaciones (API). La API proporciona una interfaz uniforme para el escáner. Esto significa que la aplicación no necesita conocer los detalles específicos del escáner para acceder a él directamente. Por ejemplo, Adobe Photoshop es compatible con el estándar TWAIN ; por lo tanto, en teoría, Photoshop puede obtener una imagen de cualquier escáner que tenga un controlador TWAIN.

En la práctica, suelen surgir problemas al comunicarse una aplicación con un escáner. Tanto la aplicación como el fabricante del escáner (o ambos) pueden tener fallos en la implementación de la API.

Normalmente, la API se implementa como una biblioteca de enlace dinámico . Cada fabricante de escáner proporciona software que traduce las llamadas a los procedimientos de la API en comandos primitivos que se envían a un controlador de hardware (como el controlador SCSI, USB o FireWire). La parte de la API que corresponde al fabricante se suele denominar controlador de dispositivo , pero esta denominación no es del todo precisa: la API no se ejecuta en modo kernel ni accede directamente al dispositivo. En cambio, la biblioteca de la API del escáner traduce las solicitudes de la aplicación en solicitudes de hardware.

Las API de software de escáner comunes incluyen:

  • TWAIN  : una API utilizada por la mayoría de los escáneres. Originalmente utilizada para equipos de gama baja y de uso doméstico, ahora se usa ampliamente para el escaneo de grandes volúmenes.
  • SANE (Scanner Access Now Easy)  es una API gratuita de código abierto para acceder a escáneres. Desarrollada originalmente para los sistemas operativos Unix y Linux , se ha adaptado a OS/2 , Mac OS X y Microsoft Windows . A diferencia de TWAIN, SANE no gestiona la interfaz de usuario. Esto permite realizar escaneos por lotes y acceder a la red de forma transparente sin necesidad de soporte adicional por parte del controlador del dispositivo.
  • Adquisición de imágenes de Windows (WIA)  : una API proporcionada por Microsoft para su uso en Microsoft Windows .
  • ImageCaptureCore  : una API de Cocoa utilizada por los dispositivos Apple, que reemplaza a los servicios ImageCapture basados ​​en Carbon .
  • Especificación de interfaz de imagen y escáner (ISIS)  : creada por Pixel Translations, que todavía utiliza SCSI-2 por razones de rendimiento, ISIS es utilizada por máquinas de gran tamaño a nivel departamental.

Aplicaciones agrupadas

Aunque ningún escáner incluye software adicional aparte de la utilidad de escaneo, muchos vienen con software preinstalado. Normalmente, además de la utilidad de escaneo, se incluye algún editor de imágenes rasterizadas (como Photoshop o GIMP ) y software de reconocimiento óptico de caracteres (OCR). El software OCR convierte imágenes gráficas de texto en texto estándar que se puede editar con programas comunes de procesamiento y edición de texto; sin embargo, su precisión rara vez es perfecta.

Datos de salida

Algunos escáneres, especialmente los diseñados para escanear documentos impresos, solo funcionan en blanco y negro, pero la mayoría de los escáneres modernos funcionan en color. En estos últimos, el resultado escaneado es una imagen RGB sin comprimir, que se puede transferir a la memoria de una computadora. La salida de color de los diferentes escáneres no es la misma debido a la respuesta espectral de sus elementos sensores, la naturaleza de su fuente de luz y la corrección aplicada por el software de escaneo. Si bien la mayoría de los sensores de imagen tienen una respuesta lineal, los valores de salida generalmente están comprimidos con gamma . Algunos escáneres comprimen y limpian la imagen mediante firmware integrado . Una vez en la computadora, la imagen se puede procesar con un editor de gráficos rasterizados (como Photoshop) y guardar en un dispositivo de almacenamiento (como un disco duro ).

Los escaneos se pueden almacenar sin comprimir en formatos de archivo de imagen como BMP ; comprimidos sin pérdida en formatos de archivo como TIFF y PNG ; comprimidos con pérdida en formatos de archivo como JPEG; o como imágenes incrustadas o convertidos a gráficos vectoriales dentro de un PDF . El software de reconocimiento óptico de caracteres (OCR) permite convertir una imagen escaneada de texto en texto editable con una precisión razonable, siempre que el texto esté impreso con claridad y en una tipografía y tamaño que el software pueda leer. La función OCR puede estar integrada en el software de escaneo, o bien el archivo de imagen escaneado puede procesarse con un programa OCR independiente.

Usos específicos

Procesamiento de documentos

Los requisitos para el procesamiento de documentos difieren de los del escaneo de imágenes. Estos requisitos incluyen la velocidad de escaneo, la alimentación automática de papel y la capacidad de escanear automáticamente tanto el anverso como el reverso de un documento. Por otro lado, el escaneo de imágenes generalmente requiere la capacidad de manejar objetos frágiles o tridimensionales, así como escanear a una resolución mucho mayor.

Los escáneres de documentos cuentan con alimentadores de documentos, generalmente más grandes que los que a veces se encuentran en las fotocopiadoras o escáneres multiusos. Escanean a alta velocidad, de 20 a 420 páginas por minuto, a menudo en escala de grises, aunque muchos escáneres admiten color. Muchos escáneres pueden escanear ambas caras de originales a doble cara (funcionamiento dúplex). Los escáneres de documentos más avanzados incorporan firmware o software que limpia los escaneos de texto a medida que se generan, eliminando marcas accidentales y mejorando la nitidez del texto; esto sería inaceptable para trabajos fotográficos, donde las marcas no se pueden distinguir con precisión de los detalles finos deseados. Los archivos creados se comprimen a medida que se generan.

La resolución utilizada suele ser de entre 150 y 300  ppp, aunque el hardware puede ser capaz de alcanzar 600 ppp o una resolución superior; esto produce imágenes de texto con la calidad suficiente para su lectura y para el reconocimiento óptico de caracteres (OCR), sin las mayores exigencias de espacio de almacenamiento que requieren las imágenes de mayor resolución.

Los documentos escaneados suelen procesarse mediante tecnología OCR para crear archivos editables y con capacidad de búsqueda. La mayoría de los escáneres utilizan controladores ISIS o TWAIN para escanear documentos en formato TIFF, de modo que las páginas escaneadas puedan integrarse en un sistema de gestión documental que se encargue de su archivo y recuperación. La compresión JPEG con pérdida, muy eficiente para imágenes, no es recomendable para documentos de texto, ya que los bordes rectos inclinados adquieren un aspecto dentado, y el texto negro sólido (u otro color) sobre fondo claro se comprime bien con formatos de compresión sin pérdida.

Si bien la alimentación y el escaneo de documentos pueden realizarse de forma automática y rápida, la preparación y la indexación son necesarias y requieren mucho trabajo manual. La preparación implica inspeccionar manualmente los documentos que se van a escanear y asegurarse de que estén ordenados, sin doblar y sin grapas ni nada que pueda atascar el escáner. Además, algunos sectores, como el jurídico y el médico, pueden requerir que los documentos incluyan la numeración Bates u otra marca que indique el número de identificación del documento y la fecha y hora del escaneo.

La indexación consiste en asociar palabras clave relevantes a los archivos para que puedan recuperarse por su contenido. Este proceso a veces se puede automatizar parcialmente, pero a menudo requiere trabajo manual por parte de personal de entrada de datos . Una práctica común es el uso de tecnología de reconocimiento de códigos de barras : durante la preparación, se insertan hojas con códigos de barras que contienen nombres de carpetas o información de índice en los archivos, carpetas y grupos de documentos. Mediante el escaneo automático por lotes, los documentos se guardan en las carpetas correspondientes y se crea un índice para su integración en los sistemas de gestión documental.

El Ministerio de Cultura, Deportes y Turismo de Corea del Sur emitió en junio de 2011 una interpretación según la cual escanear un libro por parte de un tercero que no sea el titular de los derechos de autor ni el propietario del libro constituye una violación de los derechos de autor . Por lo tanto, en Corea del Sur, los propietarios de libros acuden a una sala de escaneo para escanear sus obras personalmente.

Una forma especializada de digitalización de documentos es la digitalización de libros. Las dificultades técnicas surgen debido a que los libros suelen estar encuadernados y, a veces, son frágiles e irremplazables, pero algunos fabricantes han desarrollado maquinaria especializada para solucionar este problema. Con frecuencia se utilizan mecanismos robóticos especiales para automatizar el proceso de paso de página y digitalización.

Otros usos

Los escáneres planos se han utilizado como respaldos digitales para cámaras de gran formato para crear imágenes digitales de alta resolución de sujetos estáticos. Un escáner plano modificado se ha utilizado para la documentación y cuantificación de cromatogramas de capa fina detectados por extinción de fluorescencia en capas de gel de sílice que contienen un indicador ultravioleta (UV). [ 74 ] El ChromImage es supuestamente el primer densitómetro de escáner plano comercial . Permite la adquisición de imágenes de placas TLC y la cuantificación de cromatogramas mediante el uso del software Galaxie-TLC. [ 75 ] Además de ser convertidos en densitómetros, los escáneres planos también se convirtieron en colorímetros utilizando diferentes métodos. [ 76 ] El Trichromatic Color Analyser es supuestamente el primer sistema distribuible que utiliza un escáner plano como un dispositivo colorimétrico tristímulo.

Los escáneres planos también pueden utilizarse para crear obras de arte directamente, en una práctica conocida como escanografía .

En el campo de la investigación biomédica, los dispositivos de detección para microarrays de ADN también se conocen como escáneres. Estos escáneres son sistemas de alta resolución (hasta 1 μm/píxel), similares a los microscopios. La detección se realiza mediante CCD o tubos fotomultiplicadores.

En patología , se utilizan escáneres para capturar portaobjetos de vidrio con tejido procedente de biopsias y otros tipos de muestras, lo que permite diversos métodos de patología digital, como la telepatología y la aplicación de inteligencia artificial para la interpretación.

Véase también

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