Задача № 3.

Изложить принцип работы факсимильного аппарата. Определить время передачи бланка шириной B=200 мм, высотой h=200 мм при плотности развертки ν=16 строк/мм и скорости передачи N=60 строк/мм и без использования сжатия данных.

Система факсимильной связи предназначена для пе­редачи и воспроизведения на расстоянии неподвижных изображений. Передаваемым изображением являются рукописный, машинописный или типографский текст, фотография, чертеж, карта и др. Изображение, подле­жащее передаче, называется оригиналом. Пользова­тель получает информацию, визуально рассматривая ко­пию оригинала, полученную в пункте приема. Оригинал и копия являются неподвижными документированными изображениями, выполненными тем или иным способом на бумаге или фотопленке. Поэтому физической основой факсимильной связи наряду с электротехникой яв­ляется оптика, изучающая природу света.

Видимый свет представляет собой электромагнитные колебания с длиной волны от 0,4 до 0,76 мкм в относи­тельно узком участке спектра. Глаз человека воспринима­ет световое излучение с разной длиной волны, в результа­те чего возникает ощущение того или иного цвета. Измене­ние интенсивности излучения при постоянной длине вол­ны воспринимается как изменение яркости источника света.

При выборе принципов передачи изображений и па­раметров факсимильной системы необходимо учитывать особенности зрения человека. Несмотря на совершенст­во зрительного аппарата, его возможности к восприятию изображений все же ограничены. Поэтому часть инфор­мации, содержащейся в оригинале, и переданной для получения копии, будет утрачена или неиспользована при рассматривании копии. По-видимому, эту избыточ­ную информацию нет смысла передавать по каналу связи.

Копия в факсимильной связи считается хорошей, если при визуальном рассматривании наблюдатель не может отличить ее от оригинала. В этом случае говорят о фи­зиологически точном воспроизведении, т. е. подобие устанавливается на уровне возможностей человеческого глаза, хотя в принципе копия по ряду параметров от­личается от оригинала. При передаче текстовых мате­риалов часто достаточно психологически точного вос­произведения, когда принятый текст можно читать без ошибок, несмотря на существенное различие между ко­пией и оригиналом по оптической плотности, разрешающей способности и углам наклона линий.

Рассмотрим кратко эти параметры.

Под оптической плотностью понимается величина , которая характеризует степень почернения отдельных участков изображения. Эта характеристика введена с учетом известного психофизического закона Вебера-Фехнера и связывает объективные оптические величины с субъективным человеческим восприятием. Практически значениеD может меняться от 0,03-0,04 (белое поле) до 1,6-3,0 (черное поле).

Разрешающая способность n отражает наличие в изображении мелких деталей, а также резкость переходов от белого к черному и наоборот. Количественно разрешающая способность выражается максимальным числом тонких параллельных линий (штрихов), приходящихся на 1 мм длины изображения, которые не сливаются.

Геометрические искажения факсимильного изображения – это непараллельность между вертикальными и горизонтальными линиями на изображении и краями листа бумаги. Количественно искажения выражают углом наклона вертикальных и горизонтальных линий относительно краев бланка.

В принципе, факсимильное сообщение следует считать непрерывным – любой участок изображения сколь угод­но малых размеров может иметь любое значение опти­ческой плотности в некотором диапазоне плотностей. Объем информации, заключающийся в таком сообщении, будет велик, что потребует большого времени передачи или широкой полосы частот канала. Между тем огра­ниченные возможности зрения позволяют дискретизировать непрерывное факсимильное сообщение и тем самым снизить его избыточность до разумной величины. Дискретизация производится по площади изображения и по оптической плотности отдельных участков с учетом раз­решающей способности и контрастной чувствительности глаза.

Суть дискретизации по площади заключается в раз­ложении всей площади изображения на отдельные эле­ментарные площадки. Каждая площадка характеризует­ся одним единственным значением оптической плотно­сти, получаемым путем усреднения плотностей в преде­лах этой площадки. Копия в приемнике складывается из отдельных элементарных площадок подобно мозаике. При этом пользователь не должен замечать растровой (дискретной) структуры копии. Для выполнения этого условия размеры элементарной площадки должны при­мерно соответствовать разрешающей способности глаза:

,

где a₀ – размер стороны квадратной или диаметр круг­лой элементарной площадки; n_гл – разрешающая спо­собность глаза, лин/мм. Коэффициент 2 в знаменателе учитывает равенство толщины штрихов (линий) и про­межутков между штрихами. Простейшие расчеты пока­зывают, что в факсимильных аппаратах общего назна­чения размер элементарной площадки должен состав­лять около 0,1 мм.

Дискретизация по оптической плотности заключается в округлении полученного значения плотности элемен­тарной площадки оригинала до ближайшей фиксирован­ной величины. В результате на копии будут воспроиз­ведены только определенные, фиксированные плотности, число которых сравнительно невелико. Следовательно, нужно выбрать такое минимальное количество градаций оптической плотности (полутонов), чтобы обеспечива­лось физиологически точное воспроизведение копии. Экспериментально установлено, что для качественной передачи художественной фотографии необходимо пере­дать и воспроизвести на копии 10-15 градаций оптиче­ской плотности, отличающихся друг от друга. При пере­даче двухградационных изображений дискретизацию производят двумя уровнями оптической плотности – чер­ным и белым (m = 2).

С учетом вышеизложенного структурную схему трак­та факсимильной связи можно изобразить рисунком 6. Тракт состоит из передатчика, канала факсимильной связи и приемника.

Приведенная на рис. 6 структурная схема факси­мильной связи является обобщенной и раскрывает лишь основные принципы передачи изображений. Поэтому на ней не показан ряд узлов и устройств передатчика и приемника, таких как оптические системы, двигатели, источники опорных частот и др. В состав передатчика входят анализирующее устройство, устройство преобра­зования сигналов УПС_пер, устройство синхронизации и фазирования УСФ_пер. Приемник состоит из УПС_пр, син­тезирующего устройства и УСФ_пр.

Рис. 6. Структурная схема тракта факсимильной связи

Оригинал, подлежащий передаче, однозначно задает­ся двумерной пространственной функцией оптической плотности D(x, у), где х и у – координаты элементар­ной площадки. Анализирующее устройство передатчика преобразует плотности отдельных площадок в пропор­циональные по величине электрические сигналы i_в(t), называемые видеосигналами. Очередность выделения элементарных площадок на оригинале обеспечивается УСФ_пвр. В результате на выходе анализирующего устройства получают последовательность факсимильных видеосигналов i_в(t). По ряду причин видеосигналы не могут быть переданы непосредственно по каналу, поэто­му в УПС_пер последовательность i_в(t) преобразуется в сигналы u(t). Пройдя по каналу связи и подвергшись неизбежным искажениям, сигналы u'(t) преобразуются в УПС_пр, которое выделяет факсимильные видеосигналы i_в'(t). Далее синтезирующее устройство фиксирует на бумаге или фотопленке копию, собирая ее из отдельных элементарных площадок с различной оптической плот­ностью. Подобие копии D'(x, у) оригиналу D(x, у) обес­печивается работой УСФ_пр. В общем случае функция D'(x, у) отличается от исходной D(x, у) не только из-за помех и искажений в канале, но и из-за искажений дис­кретизации, по площади и оптической плотности.

Устройства синхронизации и фазирования на пере­даче и приеме обеспечивают постоянное равенство координат х_пер и х_пр, у_пер и y_пр в течение всего времени передачи бланка, т. е. синхронную и синфазную разверт­ку на оригинале и копии (рис. 7). Невыполнение этого условия или низкая точность синхронизации и фазиро­вания ведут к появлению геометрических искажений или даже к полной потере копии.

Рис. 7. Условие синхронной и синфазной работы передатчика и приемника

Решение задачи.

Время передачи бланка Т_бл. зависит от передачи N, высоты бланка h и плотности развертки v в соответствии с выражением:

мин.

Литература:

1. Копничев Л.Н., Алешин В.С. Оконечные устройства документальной электросвязи. – М.: Радио и связь, 1986.

2. Кизлюк А.И. Справочник по устройству и ремонту телефонных аппаратов зарубежного и отечественного производства. – М.: АНТЕЛКОМ, 2002.

3. Сиротко И.И. Телефонные аппараты: Методическое пособие по курсу «Документальные службы и терминальные устройства» для студентов-заочников специальности Т 45.01.03 «Сети телекоммуникаций» - Мн.: БГУИР, 2008.

4. Дьяконов В.П. Бытовая и офисная техника связи.