十三物什之八：扫描仪 从平面到立体的进化论
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20世纪70年代，美国人库兹韦尔开始开发让盲人也能够读书的系统，为了把图书更快地变成计算机中存储的文件，他把传统的鼓式扫描仪变成了平板扫描。仅时隔四年，加拿大国家研究委员会开发出了使用激光的三角定位立体扫描仪。
为盲人阅读而生的平板扫描仪
1975年，斯蒂文·塞尚在柯达公司实验室里捣鼓他的数码相机时，另一个美国人也打算拿CCD做点什么。他叫雷·库兹韦尔，是20世纪下半叶最特别的传奇人物之一。
库兹韦尔1948年出生于纽约的一个移民家庭，家人在二战时期从奥地利逃到美国。他的父母都是艺术家——父亲是一位音乐家，母亲是一位画家。而他的家庭也并不是只有艺术方面的优势——他的叔叔是贝尔实验室的工程师。早在20世纪60年代，十几岁的库兹韦尔就对那些标志着未来的东西萌生了兴趣：计算机，以及当时正在蓬勃发展的科幻小说。
早在1963年，库兹韦尔15岁的时候，他就开发出了一套计算机程序；而在当时，大多数人还不知道计算机为何物。在高中的时候他已经成了一名编程高手，基于模式识别理论写出用来分析作曲风格的软件，并开始尝试计算机作曲。
这种兴趣让他在麻省理工学院读二年级的时候，就开创了自己的第一份事业。他开了一家公司，根据高中生的情况为他们选择最合适的大学。后来他卖掉了这家公司，并且开始投身于自己热爱的发明领域，尝试把各种技术结合在一起改变人们的生活。
1974年，库兹韦尔开始开发让盲人也能够读书的系统。在他的设想中，这样的系统应该由两个步骤组成：首先应该把书上的文字大批量快捷地输入计算机中，再用计算机把它读出来。在当时，用计算机把文字转换成语音，是没有人曾经尝试过的事情，而库兹韦尔成功了。不仅如此，他还改进了光学字符识别技术，让它不仅能读出数字，还能读出字符。最后，为了把图书更快地变成计算机中存储的文件，他把传统的鼓式扫描仪变成了平板扫描仪，使用的就是当时还是新事物的CCD——电荷耦合器件。
平板扫描仪的原理称不上复杂。一支灯管照亮要扫描的物体，反射光通过透镜进入一行CCD传感器当中。依然是那样，一次一行。如果你把今天的平板扫描仪拆开的话，就会发现里面的主要部件只是一块电路板，上面有一块电子器件，器件上面有着肉眼几乎无法分辨的窄窄一条细微光泽。那就是CCD。
数码相机一次拍摄一整张，而CCD一次拍摄一小条。平板扫描仪就是这样工作的。
立体扫描仪的潜力
体积小、重量轻而成本低的平板式扫描仪很快成了办公室和家庭工作者的新宠，鼓式扫描仪开始渐渐从人们的视线中消失。今天，平板式扫描仪已经能够达到每英寸2400点以上的分辨率，对于几乎所有的办公工作来说，这种精度已经够用了。
但是随着计算机硬件成本的降低和计算机图形技术的发展，人们开始探索更多的可能。设计师们希望扫描仪能够处理立体的对象，最好的结果是，用扫描仪扫过之后，能够直接在计算机中形成3D模型，免去重新建模的麻烦。对于工业设计和制造领域来说，这种需求尤为突出。
1978年，加拿大工业部下属的加拿大国家研究委员会首次开发出了使用激光的三角定位立体扫描仪。激光头、摄像机和被测物体构成一个三角形，一束激光投射到被测物体上，用摄像机接收激光的反光来形成图像。随着被测物体表面上的测量点和扫描仪距离的变化，摄像机获得的图像也有所不同。之后把摄像机接收到的图像送进计算机处理，就可以获得被测物体的三维模型。这种技术投入使用时，距离库兹韦尔发明平面扫描仪不过三年。
许多企业都意识到了立体扫描仪的潜力，越来越多的新技术也被发明了出来。为了提高效率，立体扫描仪不再每次扫描一个点，而是以水平或者垂直方式渐进，每次扫描一条线；高精度计时器的发明，让人们可以根据激光照射到物体上并返回所用的总时间，来计算出物体表面的形状，甚至诞生了一个新名词“光达”。
今天，无论是平面扫描仪还是立体扫描仪，都已经成了设计领域常见的工具，和其他计算机工具一样，让人们可以避免繁琐的基础工作，把注意力集中在最重要的事情——创造上，让人们的时间和大脑能够发挥更大的价值。说起来，所有的计算机工具，其意义也都正在于此。
下期预告：从早期一间房子般体积的计算机到今天可以放在手掌中的手机，计算机的核心部件中央处理单元的发展速度令人吃惊，以至于IT界人士曾经这样调侃：如果汽车的发展速度也像CPU一样的话，那么车速能够达到每小时一百万公里，而且油费只要一分钱。
