Среднее Заочное отделение / 5 семестр / ТУТиДС / ТУТК В-16
.pdf
жен обмен аудио- и видеоинформацией в реальном масштабе времени с учётом передачи управляющих данных.
Самый простой и дешёвый метод организации компьютерной видеосвязи — через Ин-
тернет. Однако качество сеанса связи в данном случае может быть низким, так как интернет не является гарантированным каналом передачи аудио- и видеоданных. К этому добавляется про-
блема безопасности видеосвязи, то есть она может стать «общественным достоянием». Для ор-
ганизации видеосвязи через Интернет требуется иметь статические IP-адреса и каналы связи с пропускной способностью не менее 384 кБит/с в обе стороны (для исходящего и входящего трафика).
Рисунок 5 – Схема построения защищенной сети компьютерной видеосвязи
11
Задание 4
Составьте структурную схему факсимильного аппарата третьей группы. Перечислите основные этапы факсимильного способа передачи информации. Рассчитайте, во сколько раз сократиться избыточность факсимильного сообщения, закодированного с использованием кода Хаффмана, если в строке передаваемого сообщения содержатся серии элементов (сегментов)
черного и белого цветов.
Длины черных сегментов и их количество, а также вероятность появления сегментов белого цвета, приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Данные для расчета факсимильного сообщения
|
Длины/серии импульсов сегментов черного цвета и |
Вероятность появления |
||||||||
Вариант |
|
|
их количество в строке |
|
|
сегментов белого цвета |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
21 |
|
3 |
120 |
|
15 |
9 |
Р(Б1) |
Р(Б2) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
40 |
6 |
|
67 |
3 |
|
15 |
16 |
0,0663 |
0,1837 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение:
Считыватель изображения построен на основе устройства с зарядной связью. Подобная технология использована, например, в динамических оперативном (ОЗУ) и постоянном (ПЗУ)
запоминающих устройствах. В отличии от обычного ОЗУ кристалл кремния с нанесенной на него регулярной структурой светочувствительных ячеек памяти открыт для восприятия изоб-
ражения. С помощью оптической системы изображение «построчно» переносится на кристалл.
Микропроцессор синхронизирует перемещение оригинала и построчное считывание изображе-
ния на светочувствительный элемент. Освещенные и затемненные участки оригинала форми-
руют в соответствующих ячейках кристалла значения «0» и «1». Т.о., изображение оцифровы-
вается и переносится в оперативную память процессора.
Сердцем аппарата является микропроцессор (МП), который управляет работой перифе-
рийных устройств, устройством термопечати, пульта управления и модема. Каждый элемент аппарата построен по электронной технологии.
Для изображения высокого качества изображения, защиты от помех и уплотнения, счи-
танные в память цифровые коды обрабатываются микропроцессором. Из оперативной памяти обработанный цифровой код поступает в модем, где преобразуется в низкочастотный сигнал,
передаваемый далее по телефонной линии.
12
Встроенный в факсимильный аппарат модем построен на основе цифровых процессо-
ров, формирующих и обрабатывающих электронные сигналы. От способа модуляции (протоко-
ла), используемого в модеме, зависит скорость передачи изображения. В современных факси-
мильных аппаратах используются протоколы V29; V27; V17; V21. Они позволяют передавать по каналам цифрованные изображения.
Время передачи изображения составляет менее одной минуты при использовании ско-
рости передачи по телефонной линии 9600 Бод при использовании фазовой и её модификацию квадратурную амплитудную модуляцию.
Для сокращения полосы частот используется компрессия и декомпрессия.
В качестве считывающего устройства (СУ) используется линейка ПЗС, которая обеспе-
чивает считывание информации сразу со всей строки, обеспечивая высокое быстродействие.
Устройство записи (УЗ) может представлять собой термочувствительную линейку или систему струйной записи. Кодек содержит в себе устройства, позволяющие сжимать передаваемые и распаковывать принимаемые данные. Такие устройства называют компандер и экспандер.
Управляющее устройство (УУ) служит для управления процессом передачи или прие-
ма. В качестве этого устройства в современных аппаратах используется микропроцессор. Для управления работой аппарата микропроцессор использует специальные программы, которые хранятся в ПЗУ. Для сохранения принятой информации или программирования каких-либо функций предусмотрено ОЗУ. Модем предназначен для сопряжения аппарата с телефонной ли-
нией. Панель управления (УП) позволяет программировать различные функции аппарата, поз-
воляет управлять процессом приема и передачи изображения. Блок питания (БП) обеспечивает питание различных узлов аппарата, преобразуя напряжение питания 220В в напряжение пита-
ния отдельного узла. Устройство подачи бумаги (УПБ) позволяет подавать бумагу для передачи изображения.
Рисунок 6 – Структурная схема факсимильного аппарата третьей группы
13
Факсимильный способ передачи информации состоит из нескольких основных этапов:
1)Формирование элементарных площадок на поверхности оригинала развертывающим элементом передающего аппарата.
2)Развертка оригинала развертывающим устройством на передаче. Развертка осу-
ществляется по строкам и по кадру.
3) Преобразование оптических плотностей элементарных площадок оригинала во вре-
менную последовательность электрических сигналов. Эта операция производится с помощью фотоэлектрического преобразователя.
4)Обработка и преобразование факсимильного сигнала к виду, удобному для передачи по телефонным каналам связи.
5)Передача факсимильного сигнала по сети связи.
6)Прием факсимильного сигнала.
7)Преобразование сигнала к виду, удобному для управления записывающим устрой-
ством. Оно заключается в усилении принятого сигнала и преобразовании его в видеосигнал.
8) Развертка факсимильного бланка на приеме. Она производится синхронно и синфаз-
но развертке сигнала на передающем аппарате.
9) Запись факсимильных сигналов на носитель записи.
Рассчитаем, во сколько раз сократиться избыточность факсимильного сообщения, зако-
дированного с использованием кода Хаффмана, если в строке передаваемого сообщения содер-
жатся серии элементов (сегментов) черного и белого цветов.
Определим количество импульсов в строке, принадлежащих серии с длинами 6, 21, 3, 120, 15, 9:
N1 = 6*40=240;
N2 = 21*6=126;
N3 = 3*67=201;
N4 = 120*3=360;
N5 = 15*15=225;
N6 = 9*16=144.
Определим вероятность появления серий определенной длины в строке передаваемого сообщения:
P(Чi ) = Ni , 1728
где P(Чi) – вероятность появления в строке i-го черного сегмента;
Ni – количество элементов в строке, принадлежащей серии i-ой длины.
(2)
14
|
|
Ч |
= |
240 |
= 0,139 |
|
360 |
|
|
|
|
|
P( 1 ) |
1728 |
P(Ч4 ) = |
|
= 0,208 |
|
|
||
|
|
|
|
|
1728 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P(Ч2 ) = 126 |
= 0,073 |
P(Ч5 ) = 225 = 0,130 |
|
|
||||
|
|
|
|
1728 |
|
1728 |
|
|
|
|
|
|
P(Ч3 ) = 201 = 0,116 |
P(Ч6 ) = 144 |
= 0,084 |
|
|
||||
|
|
|
1728 |
|
|
1728 |
|
|
|
|
|
Обозначим вероятности буквами |
|
|
|
|
|
||||
|
P(Ч1 ) = 0,139 − a3 ; |
P(Ч4 ) = 0,208 − a1 ; |
|
|
||||||
|
P(Ч2 ) = 0,073 − a7 ; |
P(Ч5 ) = 0,130 − a4 ; |
|
|
||||||
|
|
P(Ч3 ) = 0,116 − a5 ; |
P(Ч6 ) = 0,084 − a6 ; |
|
|
|||||
|
P(Б1 ) = 0,0663 − a8 ; |
P(Б2 ) = 0,1837 − a2 . |
|
|
||||||
|
Произведем процедуру сжатия алфавита из всех букв a1 … a |
8 воспользовавшись кодом |
||||||||
Хаффмана. Процедура приведена в таблице 4. |
|
|
|
|
|
|||||
|
Таблица 4 – |
Процедура сжатия алфавита |
|
|
|
|
||||
буквы |
|
|
|
Вероятности и кодовые обозначения |
|
|
|
|||
Исходный |
|
|
|
|
Сжатые алфавиты |
|
|
|
||
алфавит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
A1 |
|
|
A2 |
A3 |
A4 |
|
A5 |
A6 |
|
А |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a1 |
0,208 |
0,208 |
|
|
0,208 |
0,269 |
0,323 |
0,408 |
0,592 |
|
a2 |
0,1837 |
0,1837 |
|
0,2 |
0,208 |
0,269 |
0,323 |
0,408 |
||
a3 |
0,139 |
0,1393 |
|
0,1837 |
0,2 |
0,208 |
0,269 |
|
||
a4 |
0,130 |
0,139 |
|
|
0,1393 |
0,1837 |
0,2 |
|
|
|
a5 |
0,116 |
0,130 |
|
|
0,139 |
0,1393 |
|
|
|
|
a6 |
0,084 |
0,116 |
|
|
0,130 |
|
|
|
|
|
a7 |
0,073 |
0,084 |
|
|
|
|
|
|
|
|
a8 |
0,0663 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для нахождения кодовой комбинации каждой буквы строим кодовое дерево. |
|
||||||||
15
1
|
|
|
|
|
0,592 |
|
0,408 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
0,323 |
|
0,269 |
|
|
|
0,208 |
||||
|
|
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
1 |
|||
0,1837 |
0,1393 |
|
0,139 |
|
0,130 |
|
|
|
|||||
|
1 |
|
0 |
0,0663 |
|
1 |
0 |
|
|
|
|||
|
|
|
0,073 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a2 |
a7 |
|
|
a8 a3 |
|
a4 |
a1 |
||||||
Рисунок 7 – Кодовое дерево
a1 |
= 01; |
a5 |
= 001; |
a2 |
= 111; |
a6 |
= 000; |
a3 |
= 101; |
a7 |
= 1101; |
a4 |
= 100; |
a8 |
= 1100. |
Определим среднюю длину слова кода
8
n = ∑ni × Pi ,
i=1
где n - средняя длина слова кода; ni - длина буквы;
Pi - вероятность появления буквы.
0,2
0
0,116 0,084
1 0
a5 a6
(3)
n = 2 × 0,208 + 3× (0,1837 + 0,139 + 0,130 + 0,116 + 0,084) + 4 × (0,073 + 0,0663) = 2,931
Оценим теперь избыточность полученного кода и сравним ее с избыточностью сооб-
щений. Вычислим энтропию сообщения по формуле
8 |
|
Ia = -∑ P(ai ) ×log2 P(ai ) |
(4) |
i=1
I a = -(0,208 × log 2 0,208 + 0,1837 × log2 0,1837 + 0,139 × log 2 0,139 + 0,130 × log 2 0,130 + 0,116 × log 2 0,116 +
+0,084 × log2 0,084 + 0,073 × log2 0,073 + 0,0663 × log2 0,0663 = 0,471 + 0,449 + 0,396 + 0,383 + 0,361 + 0,300 +
+0,276 + 0,260 = 2,896 бит.
I max (a) = log 2 8 = 3 бит.
16
Определим избыточность сообщения
Ra = 1 - (Ia / Imax (a)) = 1 - (2,896 / 3) = 0,035 .
Определим избыточность построенного кода
Rк = 1 - (Ia / n × log2 m) = 1 - (2,896 / 2,931× log2 2) = 0,012
Рассчитаем во сколько раз сократится избыточность факсимильного сообщения, зако-
дированного с использованием кода Хаффмена.
Rа = 0,035 = 2,917
Rк 0,012
Ответ: в 2,917 раза.
17
Литература
1.Ковалева В.Д. Основы телефонной коммутации. - М.: Радио и связь, 1987.
2.Дьяконов В.П., Смердов В.Ю. Бытовая и офисная техника связи. - М.: Солон-Р, 1999.
3.Кизлюк А.И. Справочник по устройству и ремонту ТА зарубежного и отечественного производства. - М.: Библион, 1995.
4.Зубарев Ю.Б., Глариозов Г.П. Передача изображений. - М.: Радио и связь, 1989.
5.Глен Видок. Модернизация домашнего ПК. – М.: Торговый дом СПАРРК, 2002.
6.Гинзбург А. и др. Периферийные устройства. – С-Пб.: ПЕТЕР, 2001.
7.Иванова О.Н. Абонентские терминалы и компьютерная телефония. – М.: ЭКО-
ТРЕНДЗ, 1999.
8.Лагутенко О.И.. Модемы. Справочник пользователя. – С-Пб.: Лань, 1997.
9.Бройдо. Вычислительные системы.
10.Гук. Аппаратные средства ПК.
1