Un escáner es un dispositivo que transforma una imagen analógica en una digital convirtiendo la luz reflejada en un objeto en una señal digital que puede ser editada, mostrada y almacenada.

Básicamente, un escáner está formado por los siguientes elementos:

• Una fuente de luz fluorescente o incandescente para iluminar el objeto que se desea digitalizar.
  
• Un sistema óptico, generalmente formado por espejos, que recoge la luz reflejada por el objeto y la dirige hacia el fotosensor.
  
• Un fotosensor que recoge la luz reflejada por el objeto y la transforma en una señal eléctrica analógica, normalmente un chip CCD.
  
• Un conversor analógico/digital (ACD o A/D), que convierte la señal eléctrica que produce el fotosensor en impulsos digitales en formato binario (ceros y unos), entendibles por un equipo informático.
  
• Un dispositivo que se encarga de almacenar esa imagen o de traspasarla a un ordenador para que sea almacenada allí.

Además, los escáneres necesitan de un software específico para poder tratar las imágenes que a través de él se obtienen. Existen dos tipos básicos de software de tratamiento de imágenes:

• Programas para la digitalización de objetos en imágenes. Producen ficheros digitales gráficos formados por imágenes de mapa de bits.
  
• Programas para la digitalización de documentos como textos, denominados OCR (Optical Character Recognition) o ICR (Intelligent Character Recognition). Producen documentos digitales formados por caracteres ASCII que se pueden editar y almacenar y por elementos gráficos de mapas de bits.
  
• Para digitalizar un objeto con un escáner se debe situar el mismo (un documento, una fotografía, una ilustración, una diapositiva, un dibujo, etc.) sobre la pantalla del escáner, donde es bañado por haces de luz procedentes de la fuente de luz del escáner. La luz reflejada por el objeto pasa al sistema óptico, que centra la luz en el fotosensor, generalmente del tipo CCD, que convierte la intensidad de la luz que reciben en una serie de señales eléctricas analógicas equivalentes.
  

El CDC (Charge Coupled Device) puede contener hasta 4000 células fotoeléctricas densamente empaquetadas que actúan convirtiendo la señal luminosa de intensidad variable que reciben en una señal eléctrica de voltaje proporcional. El CCD puede ser lineal o matricial, El primero se utiliza en los escáneres planos y de mano, y los segundos en escáneres de transparencias, cámaras digitales y cámaras de video.

Las señales eléctricas analógicas procedentes del fotosensor son enviadas al ADC, que las convierte en señales digitales codificadas aptas para ser leídas por el software apropiado. Con el paso del tiempo se ha logrado establecer un software estándar, denominado TWAIN, que suelen traer casi todos los escáneres del mercado, y que se instala como un controlador que puede ser utilizado por cualquier aplicación que cumpla con dicho estándar, permitiendo que podamos digitalizar una imagen desde la aplicación con la que vamos a retocarla, evitando pasos intermedios. Además, proporciona un interfaz visual desde el que podemos controlar todos los parámetros del escaneado (resolución, número de colores, brillo, etc), así como definir el tamaño de la zona que queremos procesar.


Los escáneres pueden realizar el proceso de lectura del original en uno o más pasos.

En el primer caso, el mecanismo del escáner captura en una sola pasada la imagen con todos sus atributos de color, separándose luego los componentes de color rojo, azul y verde de la luz reflejada mediante un prisma o un filtro, siendo enviados entonces a una franja de CCD’s responsables de cada color particular.

En el proceso de tres pasos, la imagen se escanea en tres veces, una para cada canal de color primario (rojo, verde y azul). La luz reflejada en cada paso es enviada a un filtro coloreado y centrada en la franja de CCD’s responsables de ese color.

El sistema de un paso es obviamente más rápido que el de tres pasos, pero tiene el inconveniente que necesita más CCD’s para procesar la información.

El escáner es un dispositivo de captura de imágenes imprescindible para un diseñador gráfico, existiendo modelos básicos, que se pueden conectar al ordenador a través del puerto paralelo, USB o SCSI, capaces de digitalizar hasta un tamaño DIN-A4, y cuyo valor no supera los 90 euros.

Los tipos de escáner

Existen en el mercado diferentes tipos de escáneres, cada uno de los cuales utiliza una forma particular de escaneado, una tecnología más o menos avanzada y, consecuentemente, una calidad (y un precio) mayor o menor.

Los tipos de escáner más comunes son:

Escáneres de mano:

El escáner de mano es, con mucho, la alternativa más económica, puesto que elimina gran parte de los mecanismos que encarecen a los dispositivos de sobremesa, como el de tracción, siendo el usuario quien mueve el escáner sobre la imagen o documento a digitalizar.

Resultan especialmente eficaces para escanear rápidamente fotos de libros encuadernados, artículos periodísticos, facturas y toda clase de pequeñas imágenes, y resultan bastante económicos.

Como inconvenientes, citar el limitado tamaño del original a escanear (generalmente puede ser tan largo como queramos, pero de poco más de 10 cm de ancho como máximo), su baja velocidad y la poca fiabilidad del proceso, ya que depende de la habilidad y el pulso del usuario.

Hasta hace unos pocos años eran los únicos modelos con precios asequibles para el usuario medio, ya que los de sobremesa eran extremadamente caros. Pero con los precios actuales de este tipo de escáneres, los de mano están desapareciendo del mercado, quedando aquellos que por sus características técnicas están especialmente preparados para trabajos de calidad en trabajos de campo.

Escáneres planos:

También llamados escáneres de sobremesa, están formados por una superficie plana de vidrio sobre la que se sitúa el documento a escanear, generalmente opaco, bajo la cual un brazo se desplaza a lo largo del área de captura. Montados en este brazo móvil se encuentran la fuente de luz y el fotosensor (por lo general un CCD).

Conforme va desplazándose el brazo, la fuente de luz baña la cara interna del documento, recogiendo el sensor los rayos reflejados, que son enviados al software de conversión analógico/digital para su transformación en una imagen de mapa de bits, creada mediante la información de color recogida para cada píxel.


La mayoría de estos escáneres pueden trabajar en escala de grises (256 tonos de gris) y a color (24 y 32 bits) y por lo general tienen un área de lectura de dimensiones 22 x 28 cm. y una resolución real de escaneado de entre 300 y 400 ppp, aunque mediante interpolación pueden conseguir resoluciones de hasta 1600 ppp.
Están indicados para digitalizar objetos opacos planos (como fotografías, documentos o ilustraciones) cuando no se precisa ni una alta resolución ni mucha calidad.

Algunos modelos admiten también adaptadores especiales para escanear transparencias, y otros poseen manipuladores de documento automáticos (ADH), que pueden aumentar el rendimiento y disminuir la fatiga del operador en el caso de grupos de documentos uniformes que se encuentran en condiciones razonablemente buenas.

Una variante del escáner plano es el escáner de trayectoria aérea , el cual permite escanear volúmenes encuadernados con las hojas hacia arriba gracias a que la fuente de luz y el sensor CCD se encuentran ensamblados a un brazo de trayectoria aérea.


Los escáneres planos son los más asequibles y usados, pues son veloces, fáciles de manejar, producen imágenes digitalizadas de calidad aceptable (sobre todo si están destinadas a la web) y son bastante baratos, pudiéndose adquirir uno de calidad media por menos de 120 €.

Como desventajas, citar que presentan limitaciones respecto al tamaño del documento a escanear, que queda limitado a los formatos DIN-A5 o DIN-A4.

Escáneres con alimentador de hojas:

En este tipo de escáneres el sensor y la fuente de luz permanecen fijos mientras que lo que se mueve es el documento, ayudado por un transporte de rodillos, de cinta, de tambor o de vacío.

Diseñados generalmente para digitalizar grandes cantidades de documentos, normalmente escanean en blanco y negro o en escala de grises y resoluciones relativamente bajas, utilizando la misma tecnología básica que los escáneres planos, pero maximizando el rendimiento a expensas de la calidad.


No todos los documentos son válidos para su digitalización en este tipo de escáneres. Deben tener un tamaño uniforme y ser lo suficientemente resistentes como para soportar una manipulación brusca, aunque los mecanismos de transporte de algunos modelos más nuevos reducen la tensión.

Una subtipo de escáneres con alimentador de hojas son los modelos de pie, específicamente diseñados para documentos de gran formato, como mapas y planos arquitectónicos.

Escáneres de tambor:

Los escáneres de tambor son los que más fielmente reproduce al documento original, ya que producen digitalizaciones de gran resolución (hasta 4.000 ppp en modo óptico) y calidad. En contrapartida, son lentos, no son indicados para documentos de papel quebradizo y requieren un alto nivel de habilidad por parte del operador. Además, son bastante caros.


Utilizan una tecnología diferente a la del CCD. Los originales, normalmente transparencias (aunque se pueden escanear opacos también), se colocan en un cilindro transparente de cristal de gran pureza, que a su vez se monta en el escáner. El tambor gira entonces a gran velocidad mientras se hace la lectura de cada punto de la imagen. La fuente de luz suele ser un láser que se encuentra dentro del tambor, y el sensor un Tubo Foto Multiplicador (PMT) situado en la parte exterior del tambor.

Producen digitalizaciones de alta resolución y buena gama dinámica entre bajas y altas luces, con imágenes en colores primarios, que pueden ser convertidas en CMYK mientras el lector recorre la imagen.

Son muy caros, oscilando su precio, según modelos, entre 15.000 € y 200.000 €, por lo que suelen ser usados exclusivamente por empresas especializadas del sector de las artes gráficas (laboratorios, imprentas, editoriales, etc.).

Escáneres para microfilm:

Los escáneres para microfilm son dispositivos especializados en digitalizar películas en rollo, microfichas y tarjetas de apertura.


Puede ser difícil obtener una calidad buena y consistente en un escáner de este tipo, debido principalmente a que los suelen tener un funcionamiento complejo, la calidad y condición de la película puede variar y ofrecen una capacidad de mejora mínima.

Son escáneres muy caros, existiendo pocas empresas que los fabriquen.

Escáneres para transparencias:

Los escáneres para transparencias se utilizan para digitalizar diapositivas, negativos fotográficos y documentos que no son adecuados para el escaneado directo. Pueden trabajar con varios formatos de película transparente, ya sea negativa, positiva, color o blanco y negro, de tamaño desde 35 mm hasta placas de 9 x 12 cm.


Existen dos modalidades de este tipo de escáneres:

Escáneres de 35 mm. Solo escanean negativos y transparencias, pero lo hacen a resoluciones muy altas. Escáneres multiformato. Suelen capturar transparencias y negativos hasta formato medio o hasta formato de placas 4”x 5” o incluso 5”x 7”, tienen una resolución muy alta y un rango dinámico en ocasiones sorprendente, pero frecuentemente no permiten escanear opacos. El uso de medios transparentes por lo general produce imágenes con un buen rango dinámico, pero, dependiendo del tamaño del original, la resolución puede ser insuficiente para algunas necesidades.

Su calidad es mayor que la de los escáneres planos, consiguiendo imágenes con un buen rango dinámico, aunque el rendimiento suele ser bajo y hay que tener cuidado con la presencia de motas de polvo o rascaduras en las transparencias, que pueden ocasionar la aparición de impurezas en la imagen digitalizada resultante.

Su precio oscila entre los 360 € y los 6.000 €euros.

Resolución de un escáner

El fotosensor, generalmente de tipo CCD, es el componente fundamental de un escáner, ya que de él depende en gran parte la resolución que puede alcanzar la imagen digitalizada.

En general, la resolución de un escáner se ve condicionada por los siguientes factores:

• Tipo de escáner.
  
• Tipo de sensor del CCD y alineación del mismo.
  
• Interpolación.
  
• Sistema óptico (longitud del foco, profundidad de campo de las lentes, calidad, estabilidad, cambios de temperatura, humedad, etc.).
  
• Ruido superfluo de los circuitos electrónicos y del CCD.
  
• Escala de resolución.
  
• Respuesta de frecuencia de los circuitos electrónicos.

En un escáner podemos considerar diferentes tipos de resolución:

Resolución óptica o real:

Es el número de puntos individuales de una imagen que es capaz de captar el CCD. Es la resolución más importante, ya que define los límites físicos del escáner, y se expresa dando los puntos horizontales y los puntos verticales que hay en una pulgada lineal.

Por ejemplo, un escáner con una resolución de 400 x 600 dpi es capaz de captar 400 puntos individuales en una línea horizontal de una pulgada y 600 puntos individuales en una línea vertical de una pulgada.

Resolución interpolada:

Es una resolución artificial, que crea el software del escáner o del ordenador que procesa la imagen interpolando puntos entre los puntos captados en la resolución real. Estos nuevos puntos deben sus características a los puntos reales que tengan al lado.

La interpolación es el método por el que se calculan más puntos de muestra, de acuerdo con un algoritmo del software adecuado, para compensar las limitaciones de la resolución óptica. Por lo tanto, si la resolución óptica es de 1000 dpi, la interpolación sólo se utilizará si son necesarias resoluciones mayores que este valor.


La interpolación es especialmente útil en aquellos casos en que se necesita aumentar las dimensiones de una imagen sin que sufra pérdidas desastrosas de calidad. Si la imagen se aumenta sin interpolación, el mismo números de puntos se tendrán que situar en un área dos veces mayor, dando a la imagen una calidad granulada inconsistente. Con la interpolación, la densidad de la imagen se mantiene introduciendo el número de puntos que se requieran en el espacio abierto, dando así a la imagen resultante una mejor calidad.

En estos casos, la imagen se escaneará a la mayor resolución óptica posible, y el programa de tratamiento de imágenes interpolará la imagen capturada a la resolución necesaria. El resultado final dependerá de la resolución óptica o real. Cuanto más resolución real haya, mejores interpolaciones se conseguirán.

Resolución de escaneado:

Resolución configurable, definida por el usuario. Puede ir desde un mínimo de 75 dpi hasta el máximo que pueda alcanzar el escáner con la definición interpolada.

Existe una relación directa entre la resolución de la imagen y su número de colores con la calidad de la imagen y con el tamaño del fichero de imagen resultante de proceso de escaneado. A mayor resolución y mayor número de colores, mayor peso tendrá el fichero resultante.


Cuando pasamos una imagen digitalizada a un programa de edición, como Photoshop o Paint Shop Pro, si la resolución de escaneado usada ha sido alta la imagen tendrá unas dimensiones elevadas, produciendo un fichero de mucho peso. Aun que guardemos una copia del original para futuros trabajos, es conveniente adaptar la imagen a la resolución del medio en el que se va a usar. Para imágenes destinadas a la web la resolución necesaria es sólo de 72 ppp – 96 ppp (en estos casos se pueden considerar la equivalencia entre dpi y ppp), por lo que emplear una resolución mayor aumentará excesivamente el peso del fichero sin producir aumentos de calidad apreciables.

Escala de Resolución:

La escala de resolución determina cuánta información real se captura sin interpolación en la imagen resultante, siendo determinada por el escáner automáticamente, sin intervención del usuario.

Es una variable compleja, que vamos a mencionar más que nada por no dejar lagunas en lo que a resolución se refiere, y que nos puede dar una idea de la calidad real del escáner.

De acuerdo con la teoría del muestreado digital, el escáner, si no quiere perder calidad en el proceso de digitalización, tiene que trabajar a un escala dos veces superior a la periodicidad máxima de la imagen que está siendo muestreada. Esto significa que si escanea una imagen de 200 lpi (recordemos que la resolución de imágenes impresas se mide en líneas por pulgada), la escala de muestra tiene que ser de al menos 400 dpi.

La escala de muestra del escáner se determina por el número de elementos fotosensibles en una franja del sensor y por la distancia a que se mueve la cabeza lectora por la imagen en un tiempo de exposición determinado.

Una escala de resolución típica sería de 300 x 600 dpi, por lo que, si una franja de 5000 CCD´s se escanea una anchura de 8,5 pulgadas, la escala de resolución será 5000/ 8,5 = 600 dpi, mientras que para escanear una imagen de 4,25 pulgadas de anchura, la escala de muestra sería de 1200 dpi.

Escalado:

Se entiende por escalado el proceso de aumentar o reducir el tamaño relativo de una imagen de manera que la altura y la anchura continúen teniendo la misma proporción.


Cuando se aumenta el tamaño de una imagen, la interpolación añade más detalles para compensar las pérdidas en resolución en el aumento. Por el contrario, cuando se reduce su tamaño, la información no necesaria se elimina para mantener la resolución aparente. De ello se deriva que es preferible escanear a mucha resolución y reducir luego el tamaño hasta las dimensiones necesarias que escanerla a menor resolución y aumentar luego su tamaño aplicando interpolación.

La interpolación se produce siempre que se modifica el tamaño de una imagen, tanto si se aumenta como si se disminuye, ya que si no se realizara interpolación aparecerían trazos en los contornos de la misma.

Resoluciones recomendadas:

A la hora de digitalizar un objeto con un escáner podemos elegir la resolución a que va a realizarse el proceso. Es este un valor muy importante, ya que según el medio en que va a ser usada la imagen resultante necesitaremos más o menos resolución, con lo que el fichero gráfico que la almacene tendrá más o menos tamaño. Como siempre, una de las misiones principales del diseñador va a ser determinar la relación calidad/peso más conveniente.

En general, la resolución de captura debe ser el doble de la resolución del dispositivo de salida, ya que de esta forma podremos imprimirla o visualizarla en pantalla a tamaño real, e incluso aumentarlo un poco, sin pérdidas de calidad. Si la resolución de captura es menor y aumentamos el tamaño de la imagen digitalizada (al fin y al cabo, un mapa de bits), se perderá calidad y aparecerán bordes dentados.

Por lo tanto, si la imagen digitalizada está destinada a ser impresa en un dispositivo que trabaja a 300 dpi, la resolución de escaneo debe ser de 600 dpi. En cambio, si la imagen está destinada a ser visualizada en pantalla, como las usadas en las páginas web, no necesita más de 96 dpi (72 dpi en caso de un MAC), por lo que si la hemos escaneado con mayor resolución, al preparar la imagen conviene bajar la misma a 96 (72) ppp.

Trabajando con el escáner

Vamos a explicar el funcionamiento de un escáner de sobremesa, ya que es el más usado por los diseñadores gráficos y diseñadores web.

En primer lugar habrá que conectar el escáner a la corriente eléctrica, lo que se puede hacer bien directamente, bien por medio de la fuente de alimentación que traen algunos modelos. Después tendremos que conectar el escáner a nuestro ordenador por el puerto adecuado (paralelo, USB o SCSI), usando para ello el cable de conexión que traen al efecto.

A continuación será necesario instalar el software que va a permitir el manejo del escáner por parte de las diferentes aplicaciones gráficas de nuestro ordenador (el escáner suele incluir uno o varios de estos programas, pero se puede escanear directamente desde aplicaciones como Photoshop o Paintshop Pro. Este software es habitualmente un controlador Twain (o Twain-32.), estándar de facto en este tipo de dispositivos.

La instalación del software puede realizarse desde el Panel de control del ordenador, opción Agregar hardware, con lo que el sistema operativo comenzará a buscar el nuevo dispositivo instalado y nos pedirá la ubicación del software asociado, que normalmente viene en un CD Rom. Este método no será necesario si el escáner es del tipo Plug & Play, ya que entonces será reconocido por el sistema operativo en cuanto lo conectemos al ordenador, que nos pedirá el software necesario.

Una vez instalado el escáner, si situamos sobre la placa de captura del mismo un documento y cerramos la tapa, automáticamente se cargará el programa de escaneado que por defecto traiga el escáner. También se puede iniciar el proceso de captura desde la mayoría de las aplicaciones de tratamiento de imágenes accediendo al menú Archivo > Adquirir, colocando el original sobre la placa del escáner y siguiendo las instrucciones que irán apareciendo.


Muchos controladores Twain lanzan inicialmente una previsualización de la imagen, que muestra en pantalla una captura previa del original a baja resolución. En la previsualización podemos seleccionar la parte de la imagen que nos interesa, la resolución de captura y el número de colores a usar (color, gris o blanco y negro). Incluso en algunos escáneres es posible rotar la imagen, aplicar efectos de Moare o Gaussianos y otras funcionalidades avanzadas.

Es posible configurar adecuadamente los parámetros en que se va a realizar la captura, ya que de ellos depende la calidad final de la imagen digitalizada. Los parámetros más habituales en los escáneres son:

Resolución:

Cuanto más resolución se use, mayor detalle tendrá la captura y mayor peso tendrá el fichero resultante. Sin embargo, llega un momento en que el aumento de resolución deja de producir una ganancia evidente, mientras que el peso sigue aumentando.


La clave está entonces en determinar la resolución necesaria para capturar todos los detalles importantes que están presentes en el documento fuente, ni más ni menos.

Umbral:

En el caso de que el documento a capturar con el escáner sea en blanco y negro (escaneado bitonal), como un documento escrito a máquina, el umbral define el punto, en una escala que varía entre 0 (negro) y 255 (blanco), en el cual los valores grises capturados se convertirán en píxeles negros o blancos.


Profundidad de bits:

La profundidad de bits usada en la captura va a definir el número de colores con que se va a realizar ésta, que será los máximos que pueda tener luego la imagen digital resultante.

La profundidad de bits también va a determinar el rango dinámico, total de variaciones tonales desde el más claro de los claros hasta el más oscuro de los negros, así como el peso del fichero resultante.En general, al aumentar la profundidad de bits quedarán afectados los requisitos de resolución, tamaño de archivo y método de compresión utilizado.

Obtener una captura que reproduzca fielmente los colores del original es tal vez uno de los aspectos más difícil de la digitalización de imágenes, pues depende de una serie de variables como el nivel de iluminación al momento de la captura, la profundidad de bits capturada y generada, las capacidades del sistema de escaneado y la representación matemática de la información del color a medida que la imagen es capturada, cuyo control en conjunto es difícil de conseguir.


En general, si el original es en blanco y negro con escala de grises, obtendremos mejores resultados si lo escaneamos en color de 24 bits, y luego lo pasamos a escala de grises en nuestro programa de tratamiento de imágenes.

Y si el original es en blanco y negro sin grises (un dibujo a lápiz, por ejemplo), los mejores resultados los obtendremos si lo escaneamos en escala de grises y luego lo reducimos a blanco y negro en el programa de tratamiento.

Resumiendo: es mejor capturar con más información de color que la que tiene el original, y luego adaptar el resultado a nuestras necesidades (y lo mismo podríamos decir de la resolución).

Filtros adicionales:

Muchos escáneres permiten aplicar en el proceso de previsualización diferentes filtros de corrección de errores. En general, estos filtros aumentan la calidad del escaneado, pero su utilización genera inquietudes acerca de la fidelidad y autenticidad.

Los filtros más comunes son:

Eliminación de muaré (descreening)
Eliminación de puntos (despeckling)
Eliminación de oblicuidad (deskewing)
Aumento de nitidez (sharpening)
Corrección del efecto muaré
Corrección del contraste

Halftones:
El muaré se produce porque cuando los CCD´s del escáner captan el color, a veces no pueden diferenciar perfectamente los tonos a ciertas frecuencias altas. Se origina entonces un efecto de colores o de patrones muy pequeños, conocido con el nombre de muaré (o moiré). El filtro de eliminación previene opticamente este efecto, al reducir la información de alta frecuencia que registran los fotodiodos del CCD.


La corrección del contraste es útil ya que el ojo humano tiene la tendencia a desenfocar las imágenes procedentes de un escaneado. Este error no tiene dependencia de la resolución de escaneado, incluso imágenes escaneadas en un escáner de tambor producen este efecto. La herramienta de corrección del contraste que ofrecen algunos escáneres permite paliar este efecto negativo durante el proceso de captura.


Por su parte, el proceso de escaneado mediante halftones nos ofrece la posibilidad de conseguir tonos continuos aparentes con sólo 1 bit de profundidad. La imagen se forma mediante un patrón de celdas de puntos negros consiguiéndose así un aspecto de escala de grises.


Conforme aplicamos cualquiera de estos filtros generalmente podremos ver su resultado en pantalla.

Sea como sea, una vez fijados los parámetros deseados se produce el verdadero proceso de captura, que es más o menos lento dependiendo del escáner usado y de las prestaciones del ordenador. La imagen digital obtenida en el proceso queda disponible para ser guardada o es enviada a la aplicación gráfica que ordenó el escaneo para su tratamiento.

Una vez tratada la imagen hasta el resultado final deseado, es hora de almacenarla en alguno de los formatos gráficos existentes. Es conveniente siempre guardar una copia de la imagen original sin tratar y otra de la imagen tratada en el formato nativo de la aplicación, ya que así la tendremos siempre disponible para otros trabajos con su máxima calidad. Luego tendremos que salvar otra copia, la que utilizaremos en nuestra composición, en un formato adecuado al medio en que va a usarse. Más adelante estudiaremos los principales formatos gráficos que podemos usar.