Rasprinter

Bonjour à toutes et à tous !

Entrons directement dans le vif du sujet, car il y a beaucoup de choses à dire.

Cela fait plusieurs mois que je travaille sur un projet visant à apporter de nouvelles fonctionnalités à mon imprimante. Il s’agit d’une imprimante multifonction assez classique, qui peut imprimer, numériser et photocopier. Jusque-là, cela suffisait, surtout lorsque je vivais dans un logement qui m’imposait d’avoir l’imprimante et l’ordinateur sur le même bureau (et donc à portée de câble USB).

Les déménagements dans des logements plus spacieux et le partage de l’imprimante ont apporté une contrainte principale : la nécessité de déplacer l’ordinateur vers l’imprimante (ou réciproquement) pour pouvoir numériser ou imprimer. Si je déplace un ordinateur portable jusqu’à l’imprimante, je me retrouve proche d’elle mais dans une position inconfortable pour l’utiliser. Inconfort d’autant plus accentué si l’ordinateur est lourd et que le pavé tactile est capricieux (i.e. presque tous les pavés tactiles qui m’ont été donné d’utiliser).

Pour résoudre ces contraintes j’ai donc décidé de m’atteler à un projet, baptisé Rasprinter.

Qu’est-ce que Rasprinter ?

Il s’agit d’une Raspberry Pi, connectée à l’imprimante et au réseau local, qui fait office d’intermédiaire entre l’utilisateur et l’imprimante. Debian étant une distribution GNU/Linux axée serveur, son dérivé, Raspbian, est donc tout désigné pour l’usage que je vais en faire.

Pour l’impression à distance, il existe déjà des serveurs d’impression faciles à mettre en place (ce que j’ai fait). Reste à trouver une solution pour la numérisation à distance.

Il existe une API libre pour la gestion des scanners, nommée SANE. Il s’agit d’une librairie qui prend en charge plusieurs scanners et permet de les piloter depuis une machine bénéficiant d’un OS type Unix (GNU/Linux, BSD, etc). Elle est déjà implémentée dans bon nombre de logiciels de numérisation, comme Simple Scan. XSane permet la numérisation à distance via un serveur saned mais je n’ai jusque-là pas réussi à en mettre un en place. De plus, cela impose de faire plusieurs voyages entre l’ordinateur et l’imprimante à chaque changement de page ou de document.

J’ai donc opté pour une solution visant à ajouter un petit écran tactile sur le Raspberry Pi pour piloter la numérisation en restant à côté de l’imprimante sans s’encombrer d’un ordinateur. L’écran que j’ai choisi a cependant une contrainte : il ne permet d’afficher que via le framebuffer de Raspbian, c’est à dire qu’il ne propose pas le rendu via la puce graphique du Raspberry Pi et empêche donc l’utilisation de certaines librairies graphiques. Une librairie permettant le rendu via le framebuffer est SDL, une librairie multimédia très largement utilisée. C’est donc cette librairie que j’ai décidé d’utiliser pour l’interface graphique (dans son ancienne version, la version 2 ne permettant plus d’utiliser le framebuffer).

J’ai également fait appel à la librairie GraphicsMagick, un fork de la librairie ImageMagick, pour permettre la conversion des images scannées brutes en d’autres formats (comme la fusion des images dans un document PDF).

Essais et mise en oeuvre

La première fonctionnalité à tester fut l’utilisation de l’API de SANE pour la numérisation. Le site de SANE liste de manière détaillée les périphériques pris en charge par l’API. Mon imprimante étant officiellement prise en charge et Simple Scan offrant un rendu plus que correct, je n’avais pas de raison de douter du bon fonctionnement de l’API avec elle. Après quelques essais, j’ai pu réaliser un programme qui initialise la librairie, liste les périphériques et se connecte au premier qu’elle trouve (si elle n’en trouve aucun, le programme s’arrête) avant de lancer une numérisation et d’enregistrer le résultat dans une image. Pour le format de l’image, j’ai décidé de m’orienter vers Portable pixmap, un format d’image brute, sans compression, assez simple à implanter dans un programme. Les images sont nommées en fonction de la date et l’heure, dans un format proche d’ISO 8601 (que j’encourage vivement à utiliser !). Après quelques tâtonnements, j’ai finalement pu obtenir un rendu correct (mais… on va y revenir) d’un document numérisé.

J’ai donc intégré cela à mon programme. Programme qui se base sur une machine à états, chaque état désignant une étape dans le processus de numérisation et un écran différent à proposer à l’utilisateur. C’est à partir de ce moment-là que j’ai commencé à mettre en place l’interface utilisateur, en concevant les différents écrans et les actions permettant de se déplacer d’une étape à l’autre. Concrètement, l’interface est très simpliste et se compose de zones cliquables correspondant à une action à effectuer. La procédure est implantée comme suit :

  • un écran permettant de lancer la numérisation d’un nouveau document. Un simple « clic » (il s’agit d’un écran tactile) à n’importe quel endroit de l’écran permet de démarrer la procédure ;
  • un écran de transition, avertissant l’utilisateur que la numérisation est en cours (sans compter le bruit du scanneur…). L’utilisateur ne peut pas passer cet écran manuellement, c’est le programme qui passe à l’écran suivant à la fin de la numérisation de la page ;
  • un écran d’aperçu pour montrer à l’utilisateur le rendu de la numérisation pour qu’il puisse vérifier si celle-ci est correcte. Comme pour le premier écran, un simple « clic » permet de le quitter ;
  • un écran offrant deux options : enregistrer toutes les pages numérisées dans un fichier PDF ou numériser une autre page. Le programme garde une trace de toutes les numérisations tant que le document n’a pas été sauvegardé ;
  • un écran de transition pour avertir l’utilisateur que l’enregistrement du document est en cours. Cet écran transite automatiquement vers l’écran de départ pour permettre le lancement de la numérisation d’un nouveau document.
  • un écran dédié à l’affichage d’un message d’erreur en cas de problème (non complètement implanté).

Vous noterez que je parle de « clics  » pour un écran tactile. En fait, pour la gestion d’un contact sur l’écran, cette version de SDL n’offre que la gestion de la souris, ce qui exclue la possibilité d’actions à plusieurs doigts (ce que l’écran choisi, un PiTFT 2.8″ capacitif, ne supporte pas de toute façon). Ce qui est bien dommage car, l’écran étant assez petit, l’aperçu ne permet de voir qu’une version très réduite de l’image ce qui empêche de constater d’éventuels défauts de l’image numérisée. La possibilité de zoomer l’image aurait été la bienvenue.

Enfin, j’ai procédé à la prise en main de GraphicsMagick pour la conversion des images pixmap en un fichier PDF. GraphicsMagick, à l’instar d’ImageMagick, est un framework très puissant qui mérite bien son nom. À l’aide de fonctions et/ou de commandes très simples, il est possible d’effectuer toutes sortes d’opérations très intéressantes sur des images, quelles qu’elles soient. Ici, nous n’utiliserons qu’une seule des possibilités de cette librairie : la conversion. En un code très concis, la librairie nous permet de lire plusieurs images, les mettre dans une liste et enregistrer ces images en un seul document. La puissance de GraphicsMagick est telle que le format des images ou du document PDF n’est à expliciter nulle part autre que dans le nom des fichiers. La librairie s’occupe d’identifier les formats et s’adapte en conséquence.

Résultats

L’interface, bien que simpliste, permet bien de numériser plusieurs pages d’un document. La conversion des images en un seul document se fait sans problème. Cependant, deux points majeurs sont à relever : les documents numérisés sont enregistrés dans le dossier temporaire du Raspberry Pi (/tmp) sans être transmis directement à l’utilisateur et la qualité des documents n’est pas suffisante.

Concernant le premier point, il est pour l’instant possible de récupérer les documents numérisés à l’aide d’un logiciel client SFTP (FileZilla fait cela très bien). Pour plus de commodités, j’ai pris soin de configurer la connexion pour qu’elle pointe directement par défaut vers le dossier /tmp du côté Raspberry Pi et vers le dossier Documents de mon répertoire utilisateur du côté local.

En ce qui concerne le deuxième point, il n’était pas facile de s’en rendre compte au départ et je n’ai pas encore trouvé de solution à ce problème. Ma copine m’a fait remarquer que ce défaut se voyait surtout sur des documents manuscrits. En comparant le rendu d’un document numérisé avec ma solution et un autre numérisé directement à l’aide de Simple Scan, il est flagrant de remarquer que la qualité est bien meilleure avec Simple Scan. A priori, je pense que le problème peut venir du fait que je n’effectue aucune configuration du scanneur (j’utilise les paramètres par défaut). Peut-être que le code source de Simple Scan peut me donner quelques indices sur la manière de procéder ou me donner d’autres pistes de réflexion.

Mise à jour du 21 mai 2018 : Le paramètre en question est tout simplement la résolution. Par défaut, celle-ci est configurée à 75dpi, la plus basse. En regardant dans les paramètres de SimpleScan, la résolution est configurée à 300dpi (pour les images, 150dpi pour le texte mais cette résolution est insuffisante pour nos besoins). J’ai configuré Rasprinter avec cette résolution et le rendu est parfait. Seulement, cela ralentit considérablement la numérisation et l’écriture des fichiers.

J’ai également ajouté une interface en ligne de commande pour des tests via SSH (qui normalement permet l’utilisation de X11 et donc l’affichage de l’interface graphique mais la configuration du Raspberry Pi pour fonctionner avec cet écran rend cette fonctionnalité capricieuse).

Pour l’instant je ne vais pas partager le code source. J’attends de le remanier complètement, pour corriger les bugs et intégrer la gestion complète des erreurs.

Mise à jour du 15 juin 2018 : J’ai pu identifier la cause de la lenteur lors des enregistrements d’images. Il se trouve que les images enregistrées par mon programme sont bien plus lourdes que celles que je parviens à obtenir avec d’autres logiciels comme SimpleScan. J’ignore s’il s’agit d’une compression faite par SimpleScan (peut-être n’utilise-t-il pas de format d’image brute, comme je le fais, mais un format compressé comme le PNG). Toujours est-il que j’ai là une piste intéressante à investiguer. Pour l’instant je ne travaille plus à ce projet, ayant d’autres impératifs, mais je m’y remettrai dès que possible.

Enfin, le programme est très minimaliste et il est facile d’imaginer l’implantation d’autres fonctionnalités ou d’apporter bon nombre d’améliorations. L’écran tactile n’étant pas incompatible avec l’affichage d’un environnement graphique, il serait peut-être plus avisé d’utiliser une librairie dédiée aux interfaces graphiques comme Qt, GTK ou wxWidgets pour réaliser une interface plus agréable à l’œil, voire plus efficace. Ou encore, permettre l’enregistrement des documents numérisés sur une clé USB branchée au Raspberry Pi, parcourir cette même clé USB pour imprimer des documents qui s’y trouvent, ajouter une interface en ligne de commandes pour effectuer les tests directement depuis mon ordinateur, ou alors permettre l’accès direct via WiFi voire via Bluetooth (pour l’instant le Raspberry Pi est seulement connecté au réseau local via Ethernet et donc uniquement accessible via celui-ci). J’aimerais aussi retravailler tout le code source, ne serait-ce que pour le simplifier en utilisant le C++ au lieu du C et ainsi le rendre plus modulable.

Conclusion

Même s’il est loin d’être parfait, je suis assez content de ce projet. J’ai appris beaucoup de choses et j’ai pu constater que malgré un emploi du temps pas forcément évident j’ai pu réaliser une première mouture fonctionnelle. Loin de moi l’idée de laisser ce projet en l’état, au risque qu’il prenne la poussière. Je compte bien corriger ses défauts majeurs et y apporter toujours plus de nouveautés. Et en parallèle, travailler sur d’autres projets, soit à base de Raspberry Pi, soit avec d’autres cartes. Concernant ce dernier point, je compte réaliser un petit tour d’horizon des différentes cartes dont je dispose, certaines relativement connues comme Arduino ou (feu) Intel Edison tandis que d’autres sont des cartes récupérées ça et là. Il y a de quoi s’amuser. ;-)

Sur ce, je vous laisse et je vous dis à bientôt.

Nicolas SAN AGUSTIN

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