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微博段子变黑屏 肾6为何复印失败?

中关村在线办公打印频道原创】我们经常使用打印机、复印机,上学的时候也都有过临近期末跑去文印店复印小抄课堂笔记的经历。那么问题来了,微博段子和朋友圈秀恩爱,能用复印机直接从肾6屏幕复印下来吗?如果复印一面镜子,是不是得到的就是复印机它自己呢?编辑动手实验,看看结果到底是什么。

iPhone 6复印为何是一片漆黑?

●微博段子变黑屏 肾6复印失败!

编辑常看的微博段子手,非大哥王振华莫属。心血来潮想要把他的段子留下来,最简单的方法莫过于直接把iPhone 6扣在复印机上,印出来。

直接扣在复印机上 办公频道编辑就是这么任性

关闭自动亮度调节,关闭自动锁屏,把屏幕亮度调到最高,看看复印出来的效果怎么样。

亮度调至最高 照片已经过曝了

结果出人意料——复印的效果,除了iPHone 6的白边框,整个屏幕都是黑的,没有任何内容。

iPhone 6复印出来竟然漆黑一片

是不是由于亮度太高的原因呢?把屏幕亮度调到最低,复印一次,再调到中等亮度,再复印一次。两次的结果完全相同,都是黑屏。

分别把亮度调到最低和中等


结果还是一样

为什么复印机复印普通的纸张,能印出文字,但是复印iPhone 6的屏幕却是一片黑暗呢?我们先看一看复印机是怎样把纸上的文字复印出来的。

●复印纸张 一个关于光的故事

大家都知道复印机一般都带有扫描功能,那么复印纸张就是先扫描、再打印的过程。而扫描呢,就像是我们用照相机拍照一样,复印机先给纸张文件“拍照”。

复印机扫描纸张文件的过程

复印机的扫描平台上,有一个细长条隐藏在平台下面,扫描的时候一道白光缓慢划过纸张表面。这个细长条,就是给文件拍照的“镜头”。光照射到纸张表面,在不同颜色的区域反射不同波长的光,由“镜头”采集下来。

复印机长条状的扫描单元

我们现在常见的这种“镜头”有两种,一种是CCD,一种是CIS,都是接收反射回来的光,把光信号转换成电信号,存储在内存中。

CIS和CCD单元的光路示意图

而这两者的不同之处就在于,CCD单元的结构比较复杂,光路经过多组透镜折射,到达最终感光的CCD,并且体积也比较大。而CIS单元的结构比较简单,需要离纸张很近的距离来成像,光路也相对单一——LED发光经过纸张表面反射,由一组透镜聚焦,到达最终感光的CIS上。

在价格较低的A4多功能一体机上,我们常见的是CIS扫描单元,它成本相对低廉;而在高档复印机上,CCD则更为常见。

A4多功能一体机(左)常用CIS扫描单元 而高档复印机(右)常用CCD扫描单元

扫描成像的过程,就是光在纸张表面反射、被聚焦、转化成电信号、存储下来的过程。只不过复印的过程,又增加了把电信号传输到激光扫描器,进行充电、曝光、显影、转印、定影这个打印输出的过程。

●探寻光路 复印镜子和光盘

再回到不能复印iPhone 6的问题上来。大家应该有过这样的经验,就是如果在复印机上什么都不放,那么印出来是一张白纸。这是由于盖板上,有一块白色的区域,反射全波段的可见光,那么感光元件接收到的仍然是曝光灯管发射出白光的反射光,所以复印出来是白纸一张。

复印机的白色稿台盖板

而镜子能够反射光的光谱,比白纸的反射光谱更大,复印镜子会不会出来也是白纸一张呢?

镜面比白纸能够反射的光谱范围更大

我们尝试复印镜子 效果会如何?

结果再次出乎意料——复印镜子与复印iPhone 6效果一样,镜面的区域漆黑一片。那么我们再看复印机CCD结构的光路。由于一方面是距离很近,另一方面透镜需要有光射入才能复印出颜色,因此唯一的可能就是镜面反射的光是单向的,而反射光路并没有射入透镜。

镜子复印效果 竟然是黑色的!

而纸张则不同,纸张表面是漫反射,反射光朝向四面八方,必定有一部分光能够射入透镜。

镜面反射和漫反射的区别 我们在中学物理课上都学过

为了印证这一点,我们用复印机再复印一张光盘。我们知道光盘底部,在不同角度看它的颜色是不一样的,光亮的部分是彩色,而暗的部分没有颜色。

我们看到光盘的底面 就是一部分有颜色而另一部分发暗

复印的结果与预期相同,反射光能够射入透镜的部分,出来是彩色的;暗的部分也就是没有反射光的部分,印出来是黑色的。

光盘复印效果

因此我们可以认为,iPhone 6没有复印出来,是由于它与镜面有类似的效果——反射光没有射入透镜。

●其实不难 都是生活经验

我们日常生活的经验中,一定有拿着手机在太阳地或者灯光下面拍照的经历。举起手机,却怎么也看不清屏幕,那是因为反射光线太强,远远超过了手机液晶屏背光灯的亮度。

在灯光下很难看清手机屏幕

复印机的成像单元,我们不妨把它看做人眼。当有光线射入眼睛的时候,复印机就能够“看到”文字并且复印出来;当没有光线射入眼睛的时候,复印机就不能“看到”文字,复印出来就是黑色的。

能不能看到东西 取决于有没有光射入眼睛

那么为什么复印机的眼睛,没有看到iPhone 6背光灯的光呢?这与复印机CCD元件的光路有关。由于CCD元件的光路通常要经过多个反射镜或者透射镜,每次反射或者透射都有光的损耗,因此复印机的曝光灯通常有很高的亮度,以确保有足够强度的光到达感光元件。这种高亮度要求,使得惰性气体荧光灯成为复印机上常见的扫描光源,并配以反光罩,使得光线集中照射向稿台的方向。复印机的这种曝光灯系统,和我们常见的汽车氙气大灯有着相似的原理,并且亮度很高。

复印机曝光灯与汽车氙气大灯原理相近

而iPhone 6的背光,即使调节到最亮的情况下,亮度也远远低于复印机曝光灯的亮度。能够射入复印机“眼睛”的有限的光,经过反射和折射的损耗后到达CCD感光元件的强度很小,复印机认为与黑色介质的反射光强度相近。

相机欠曝模式 最亮的iPhone 6屏幕亮度远远低于复印机曝光灯的亮度

正如我们把复印机盖板打开,不放任何东西在稿台上,复印出来是一张黑纸一样。天是亮的,有环境光射入复印机的成像镜头,但是这种光太弱了,被复印机作为黑色处理。

复印机盖板打开 复印出全黑的纸张

那么有没有一种办法,能够直接复印出iPhone 6呢?答案是,有的。只不过我们把复印机换成了A4多功能一体机。

●意外发现 肾6竟成辨别利器

最后回到复印机的扫描系统上来,前文我们提到复印机的扫描系统有CCD和CIS两种。CCD一类的光路长,折射多,光损耗多,因此不能复印出iPhone 6。而CIS一类的,光路简单,仅经过一次透镜的聚焦到达感光元件,光损耗小,是不是理论上来说可以复印iPhone 6呢?

我们再看一遍CIS和CCD的光路示意图

笔者凑巧有一台A4多功能一体机,配的是CIS+LED的扫描单元。动手实验的结果,证明我们的推理是完全正确的——它成功复印出了中等亮度的iPhone 6屏幕。

终于复印肾6成功!

所以我们不妨做一个大胆的猜想,就是用iPhone 6可以区分一款复印机,或者扫描仪使用的是CCD还是CIS的扫描单元。在iPhone 6中等亮度下,如果能够扫描或者复印出文字,那么就是CIS单元;反之如果不能,那么就是CCD单元。

iPhone 6可以检测出复印机的扫描单元种类

也欢迎大家拿起手中的iPhone 6,拿到复印机或者扫描仪上试试看。不管你的实验结果,对我们的结论是正向的支撑还是反面的辩驳,都欢迎大家在评论中留言讨论。

科学就在身边。

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