十三物什之八：扫描仪 图片传递的革命
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扫描仪的基本技术在19世纪第一个十年就已经初见端倪，只不过它当时被用于电报——也可以看作是传真的前身。进入20世纪之后，传递新闻照片成为扫描仪最广泛的用途。
钟表匠和神父
说来有趣，传真机和扫描仪实际上系出同门。把图像转化成电信号，不仅可以把图像数字化，还可以用电波传输。在计算机发明之前，把图像转化成电信号的设备就已经有了很长时间的历史——19世纪的一位钟表匠就已经制造出了这样的设备。
这位钟表匠的名字叫亚历山大·贝恩，1811年出生于苏格兰凯斯内斯郡的一个佃农家庭，有六个姐妹和六个兄弟。他在学校的表现并不怎么突出，在很年轻的时候就成为了钟表匠学徒。在大概30岁的时候，他在伦敦开了自己的钟表作坊，并且开始尝试各种各样的发明，例如用电流驱动的钟表，以及能够传递图像的电报技术。
1843年，他的设备原型制造完成。这台复杂的机器用摆锤扫描图片，一次一行，把纸上的图像转化成电脉冲。在接收端的过程则刚好相反：摆锤划过浸透了硝酸铵和亚铁氰化钾的纸张，把电脉冲转化成纸上的蓝色印记。这种设备效果不错——1846年冬天，从法国巴黎到里尔，用这种设备在52秒钟之内传递了282个词，而莫尔斯电报只能大概达到每分钟40个词的速度。1850年，发明家弗雷德里克·贝克威尔改进了贝恩的设计，并且在1851年的伦敦世界博览会上展出。贝克威尔改进的设计让图像的质量有所提升，但是并没有解决最大的问题：发送端和接收端之间并不能真正的同步。只要摆锤的频率稍有偏差，就会让传递图像的质量惨不忍睹。
十年后，意大利神父乔瓦尼·卡塞利再次改进了这套系统，让它成为真正可行的传真设备。卡塞利开发的机器主要解决的是发送端和接受端同步的问题，不过它能够传递的图像大小有限，只有150毫米×100毫米。
无论如何，传递图像的基本思路已经确定了——一点一点地扫描图像，把它转化成电信号，再在接收端把电信号还原成图像。今天扫描仪的原理依然如此，不过和当时相比，精确度和颜色数早已不可同日而语。
电报图片和婴儿照片
进入20世纪之后，卡塞利开发的系统开始用于传递新闻照片。美国电报电话公司和美联社开始开展这样的业务，配合蒸蒸日上的通讯产业，让人们的报纸变得更加丰富多彩。
不过也只能仅此而已。在计算机还不能处理图片之前，把图片变成电信号的意义也只在于能够远程传递。直到上个世纪50年代，美国国家标准局终于开始尝试把照片和计算机结合在一起。
美国国家标准局的工程师拉塞尔·基尔希和一组同事开发了一台可以显示和处理图像的计算机，叫做“东部标准自动计算机”，简称SEAC。这台计算机能够保存图片，而图片的来源，是当时还很原始的鼓式扫描仪。
鼓式扫描仪，也叫滚筒式扫描仪，当时还是种罕见的设备。它主要由一个有机玻璃滚筒、一组透镜和光电倍增管构成，要扫描的材料贴在滚筒上，光源以每次一个像素的方式照亮材料，返回的光线被光电倍增管（PMT）——一种能把电流进行多次放大的真空管接收和放大，把模拟信号转化成数字信号，再传递给计算机保存。
他们扫描的第一张图片，是基尔希的13个月大的儿子的照片。原始照片5厘米见方，扫描出来的图片的高度却只有176像素——相当于每英寸80像素多一点，而且还只能扫描成灰度图像。今天看来，这种指标真是有点可怜。
不过今天，鼓式扫描仪已经成为了桌面出版领域的高端产品，因为其高性能和高成本而很少出现在家庭和企业办公室中。专业级鼓式扫描仪能够达到惊人的分辨率和色彩深度，把红绿蓝三种色光分别导入不同光电倍增管的设计让色彩还原更加逼真。不过当然，这种扫描仪的价格也令人印象深刻。
对于要求不是十分严格的个人用户来说，在扫描仪中使用光电耦合器件（CCD）也许比光电倍增管更方便一些。平板扫描仪就是这一类，而它的原理，和数码相机几乎没什么区别。
下期预告：家用和办公室扫描仪早已不再使用滚筒，而使用窄窄一条的CCD。今天，无论何种材质和形状，都可以用扫描仪数字化，而林林总总的扫描仪都拥有同样的用途——让那些繁杂的手工工作变得并非必需。