Scanner

Scanner können Texte und Bilder von glatten Vorlagen, z. B. Papier, digitalisieren. Die Daten werden nach dem Scanvorgang an den Computer übertragen, wo sie dann von einer Software als Bild-Datei abgespeichert werden.
Ein Scanner gehört im Privatbereich praktisch zur Standard-Ausrüstung eines Computers. Egal ob Ausschnitte aus Zeitungen, Zeitschriften und sogar Fotos. Für fast alle Digitalisierungsvorgänge sind auch günstige Einsteiger-Geräte zu haben. Nur wer spezielle Anforderung hat, sollte schon genau hinsehen, was die Scanner alles können.
Um Platz zu sparen werden häufig Multifunktionsgeräte eingesetzt, in denen ein Drucker und ein Scanner kombiniert sind. Dabei entstehen vor allem Business-Geräte, die sich auch als Kopierer und/oder Faxgerät eignen. Im Privatbereich sind sie aber genauso beliebt. Da man sowieso einen Drucker braucht, kauft man sich ein Multifunktionsgerät und hat den Scanner integriert.

Inzwischen ist der Scanner als Zusatzausstattung eines Computers eher unüblich geworden. Die Kameras in Smartphones und Digicams sind inzwischen so gut, dass sich damit gute Kopien von Papierdokumenten machen lassen. Für Smartphones gibt es Apps, die Aufnahmen zurechtschneiden, in PDF-Format umwandeln und automatisch in die Cloud hochladen. Die Qualität ist dabei vergleichsweise so gut, wie bei einem Flachbettscanner.

Hand-Scanner

Hand-Scanner
Die ersten Scanner waren Hand-Scanner, die man per Hand über die Vorlage bewegen musste. Dabei musste man den Scanner sehr gleichmäßig bewegen, um ein brauchbares und unverzerrtes Bild auf den Bildschirm zu bekommen. Das Scannen von DIN A4-Seiten war zudem sehr kompliziert. Die Breite des Hand-Scanners reichte für einen einzigen Scan-Vorgang nicht aus. Der Scan-Vorgang musste mehrmals wiederholt werden, bis die gesamte Seite eingelesen war und von einer Software zusammengesetzt werden konnte. Das Scan-Ergebnis war von der Geschicklichkeit des Bedieners abhängig.
Irgendwann kamen dann die Flachbettscanner auf den Markt, die eine DIN-A4-Seite in einem Scan-Durchgang einlesen konnten. Diese Geräte wurden schnell billiger und für Privatnutzer bezahlbar.

Funktionsweise eines Flachbettscanners

Flachbettscanner
Der Flachbettscanner ist ein Kasten mit einer großflächigen Klappe an der Oberseite. Unter dieser Klappe befindet sich eine Glasscheibe, auf die die Vorlage mit der Oberseite nach unten gelegt wird. Unter der Glasscheibe befindet sich die gesamte Steuerelektronik, der Scankopf und eine sehr starke Lichtquelle.
Die Lichtquelle strahlt das Papier an. Die bedruckte Oberfläche des Papiers reflektiert das Licht unterschiedlich stark. Leere bzw. weiße Flächen reflektieren das Licht mehr als farbige oder schwarze Flächen. Beim Scan-Vorgang bewegt ein Motor den Scankopf unter der Glasscheibe entlang. Dabei nimmt er fortlaufend das reflektierte Licht auf. Der Scankopf leitet das Licht über ein Spiegelsystem weiter, bis es auf eine Linse trifft. Dort wird das Licht fokussiert und an lichtempfindliche Dioden geleitet. Diese Dioden wandeln die unterschiedlichen Lichtintensitäten in elektrische Spannung um. Je heller das Licht, desto höher die Spannung. Je dunkler das Licht, desto kleiner die Spannung. Wird ein Farbscan gemacht, dann wird das Licht vorher durch Filter mit den Grundfarben Rot, Grün und Blau geschickt. Ein Analog-Digital-Wandler setzt die analogen Spannungswerte in digitale Signale um. Anschließend werden die Daten an den Computer übertragen.

Auflösung

Die Auflösung der Wert, wie viele Details ein Scanner von einer Vorlage einscannen kann. Die Angaben zur Auflösung werden in dpi, Punkte pro Zoll, angegeben. Sie sind aber nur theoretischer Natur und haben mit der physikalisch erzielbaren Auflösung in der Praxis nichts zu tun. Generell kann man sagen, dass alle Scanner, außer im Profi-Bereich, nur ein Drittel dessen erreichen, was angegeben wird. Auflösungen von über 2400 dpi sind reine Utopie, die Otto-Normal-Verbraucher auch gar nicht braucht.
Welche Auflösung ist dann überhaupt sinnvoll? Man kann sagen, dass es davon abhängig ist, mit welcher Auflösung die Vorlage gedruckt wurde und für welchen Zweck der Scan verwendet werden soll. Es bringt z. B. nichts, ein Foto mit 1200 dpi einzuscannen, wenn es nur mit 300 dpi gedruckt wurde.

Es gibt ein paar einfache Werte aus der Praxis und die uneingeschränkt zur Anwendung kommen können.

Vorlage Auflösung
Zeitschrift, Zeitung, Buch 150 bis 300 dpi
Texterkennung (OCR) 200 bis 300 dpi
Papierfotos 300 dpi
Dia für 10 x 15 1260 dpi
Dia für 13 x 18 1600 dpi

Mehr als 300 dpi für normale Scanvorgänge sind sinnlos und erzeugen nur unnötigen Datenmüll. Allerdings wird die Auflösung ausschlaggebend, wenn Dias in einem Durchlichtscanner gescannt werden sollen. Je nachdem, was man aus diesen Bildern machen will, benötigt man eine hohe Auflösung. Sollen die Bilder entwickelt werden, ist zwingend eine hohe Auflösung vor dem Scannen einzustellen. Normale Standard-Scanner sind dann schlicht überfordert. Außerdem ist die Scan-Qualität meist so schlecht, dass man hier zu speziellen Durchlichtscannern für Dias raten muss.
Soll die gescannte Vorlage nach dem Scannen vergrößert oder nachbearbeitet werden, muss die eingestellte Scan-Auflösung größer sein, als die Zielauflösung. Wichtig ist, dass die Angabe der interpolierten Auflösung des Scanners vernachlässigt werden kann. Interpolieren bedeutet, dass dem tatsächlich abgetasteten Pixeln weitere hinzugerechnet werden. Das Bild wird matschig und unscharf. Interpolation ist also kein geeigneter Weg um ein Bild mit einer größeren Auflösung zu versehen.

Farbtiefe

Die sinnvollste Farbtiefe beträgt 32 Bit. Das ist die Standard-Farbtiefe, die jeder Bildschirm darstellen kann. Mehr geht technisch nicht. Mehr als 32 Bit ist also nicht sinnvoll. Auch nicht, wenn man die Bilder anschließend ausdrucken will. Streng genommen reichen auch schon 24 Bit vollkommen aus. Je geringer die Farbtiefe, desto geringer die erzeugte Datenmenge.

Scan-Qualität

Die Scan-Qualität lässt sich anhand technischer Werte nicht erkennen. Aber evt. helfen weitere Leistungsmerkmale weiter. Beim Scannen von Zeitungen und Zeitschriften entsteht im Bild ein unerwünschtes Moiré-Muster. Die Scan-Software sollte in der Lage sein, dieses Muster zu entfernen. Idealerweise hat der Scanner einen Hardware-gestützten Staub- und Kratzerentferner. So kann man sich nachträgliche Bildbearbeitung nach dem Scan-Vorgang sparen.
Farbverfälschungen lassen sich häufig in der Bildbearbeitung nachträglich korrigieren. Auch Fotos, die ursprünglich nichts geworden sind.
Wer jedoch eine möglichst exakte Farbwiedergabe wünscht, der muss zusätzlich ein Farbkalibrierungstool einsetzen und auch seinen Bildschirm kalibrieren.

Bei der Wahl eines Scanners stellt sich immer die Frage, ob Dias und Negative eingescannt werden sollen und ob die Vorlage nach dem Scannen vergrößert werden soll.
Bei Dias und Negative braucht man zwingend die sogenannte Durchlichteinheit. Eine zusätzliche Lichtquelle durchleuchtet beim Scannen die Durchlichtvorlage (Dia oder Negativ) von hinten. Dabei wird das Bild erhellt. Und kann dann vom Auflichtvorlagenscanner eingescannt werden. Die Auflösung sollte 1200 bis 1800 dpi betragen. Meistens befindet sich die Durchlichteinheit im Deckel des Scanners. Die Dias und Negative werden in Schablonen eingelegt und unter den Deckel gelegt.
Spezielle Dia- oder Negativ-Scanner sind bei häufigerer Nutzung besser geeignet. Nicht nur bei der Geschwindigkeit, sondern auch wegen der besseren Scan-Qualität.

Software-Ausstattung

Bei der Auswahl eines Scanner sollte die mitgelieferte Software berücksichtigt werden. Ein Bildbearbeitungsprogramm gilt als Standard. Wer es braucht, der sollte auf eine Software zur Texterkennung achten und eine Software zur Verwaltung von Bildern ist auch nicht verkehrt. Eine gute Scan-Software hat eine großzügige Vorschau und ein Histogramm mit dem Schwellwerte für hell und dunkel definiert werden können.

Optische Zeichenerkennung (OCR)

In der Regel werden eingescannte Vorlagen als Bild-Datei gespeichert. Eingescannter Text ist dann zur Weiterverarbeitung allerdings unbrauchbar. Um das zu umgehen wird statt dem Grafikmodus die optische Zeichenerkennung (OCR) vor dem Scan-Vorgang aktiviert. Mit einem ausgeklügelten Verfahren stellt das OCR-Programm fest, wo sich der Text auf der eingescannten Vorlage befindet. Das Verfahren identifiziert Spalten, Überschriften und Textbausteine. Mit Hilfe der gleichmäßigen Zwischenräume hält das Programm die Textzeilen auseinander.
Anhand gespeicherter Buchstabenschablonen verschiedener Schriftarten vergleicht das Programm mit der gescannten Vorlage. Je besser die Vorlage ist, desto schneller und präziser wird er Text erkannt. Problematisch sind die Zeichen "1" und "l". Für ein OCR-Programm sind diese praktisch identisch. Genauso die "5" und das "S" oder "cl" und "d". Eine integrierte Rechtschreibprüfung kann diese Fehler finden und beheben. Meist bleibt das händische Nachbearbeitung des Textes trotzdem nicht aus. Danach kann der Text in ein beliebiges Text-Format gespeichert werden.

TWAIN

Der TWAIN-Standard sieht im Betriebssystem einen Treiber vor, mit dessen Hilfe jedes Anwendungsprogramm direkt auf den Scanner zugreifen und eine Vorlage einscannen kann. Diese sehr komfortable Funktion steht meist in einem Menüpunkt der Bildbearbeitungsprogramme zur Verfügung.
TWAIN-kompatibel sind alle Scanner. Über die TWAIN-Schnittstelle (Sofware) kann man aus nahezu jeder Anwendung heraus eine Vorlage einscannen und so in die Anwendung übernehmen. Z. B. per Texterkennung in ein Textverarbeitungsprogramm.

Bedienung

Manche Scanner lassen sich ausschließlich per Software bedienen. Einige andere bieten die sogenannten Schnelltasten, die sich an der Vorderseite des Scanners befinden. Dahinter befinden sich festgelegte Funktionen, die die Scan-Software automatisch ausführen und einstellen. So gibt es Funktionen für die Texterkennung (OCR), Kopieren mit direktem Ausdruck auf einem vordefinierten Drucker oder das Scannen von Bildern. Auch lassen sich so automatisch PDF-Dateien erzeugen und z. B. per E-Mail versenden.

Übersicht: Scanner-Schnittstellen

Früher waren Scanner nur unter widrigen Umständen am Parallel-Port oder an einer SCSI-Schnittstelle mit einer zusätzlichen Erweiterungskarte zu betreiben. Dabei gab es mehr Probleme, als dass etwas funktionierte. Mit der USB-Schnittstelle ist der Betrieb eines Scanners viel einfacher geworden. Treiber installieren und das Gerät am Computer anschließen, schon steht dem Scannen nichts mehr im Weg.

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