Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Белорусский государственный технологический университет

Предмет:

Моделирование и автоматизация технологических процессов редакционно-издательской деятельности

Файл:

Автоматизация и автоматизированные системы управления редакторско-издательскими процессами Бартошевич лекции.doc

Скачиваний:

Добавлен:

26.03.2015

Размер:

3.12 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 55

Тема 6. Структура обеспечения асу

Обеспечение функционирования АСУ подразделяются на:

организационное обеспечение – выработка общей концепции функционирования АСУ; разработка алгоритма, правил взаимодействия между ее подсистемами и отдельными элементами, а так же разработка на основе принятых концепций и алгоритмов взаимодействия технологических инструкций персоналу и мероприятий, обеспечивающих устойчивое взаимодействие и эффективное функционирование АСУ;
алгоритмическое;
программное;
технологическое;
информационное.

Организационное обеспечение– выработка общей концепции функционирования АСУ; разработка алгоритма, правил взаимодействия между ее подсистемами и отдельными элементами, а так же разработка на основе принятых концепций и алгоритмов взаимодействия технологических инструкций персоналу и мероприятий, обеспечивающих устойчивое взаимодействие и эффективное функционирование АСУ. Автоматические системы регулирования вводятся как на действующих предприятиях, так и на вновь организуемых.

При создании АСУ производятся следующие работы:

1) научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы;

2) предпроектные работы (технико-экономические обоснования, номенклатура, стоимость оборудования, рассчитывается предполагаемый экономический эффект);

3) изготовление АСУ, ее наладка и ввод в эксплуатацию.

На этапе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ решаются следующие вопросы:

1. Главное внимание должно быть уделено проверке экономической эффективности предстоящей модернизации или введения АСУ.

2. Предусматривается анализ видов продукции, выбор объектов, величина предполагаемых тиражей, выбор наиболее эффективной схемы автоматизации и очередность ввода различных объектов. Выбор технических средств автоматизации. При решении данного вопроса важнейшей задачей является выбор средств автоматизации по причине того, что технические средства АСУ и в первую очередь ЭВМ быстро устаревают, происходит смена поколений. Сложность вопроса в совместимости некоторых средств автоматизации и ЭВМ.

А так же на этапе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ осуществляется ВЫРАБОТКА ОБЩЕЙ КОНЦЕПЦИИ функционирования АСУ, формируются задачи по управлению, которые разделяются по уровню иерархии объектов управления (цех, участок, предприятие).

Информационное обеспечение– совокупность директивных данных, памяти, данных слежения, данных документооборота. Любая система управления включает в себя несколько отдельных подсистем. Входом для этих подсистем являются плановые задания и планируемые категории качества функционирования, получаемые от систем управления более высокого уровня. Эти плановые задания и критерии качества служат для выработки плановых заданий и критериев функционирования для подсистем более низких уровней. Выходными данными (выходом) управляющей части подсистемы является передача данных о ее текущем состоянии в управляющую часть системы более высокого уровня. Эти выходные данные передаются по специальной сети (цепи) обратной связи АСУ.

Система памятиинформационного обеспечения включает в себянормативно-справочную информацию. Время внесения изменений в данные памяти, записываются в памяти ЭВМ. И с определенной периодичностью вносятся в систему памяти.

Система слеженияобеспечивает формирование исходной информации о состоянии объекта управления.

Сбор данныхо состоянии объекта, представляющие собой информационные потоки, может осуществлятьсятремя способами:

1) в автоматическом режиме – данные о состоянии объекта фиксируются датчиками, а затем оцениваются оператором и вводятся в ЭВМ. Или же данные с датчиков вводятся автоматически, а анализируются оператором уже после ввода в систему.

2) неавтоматизированный режим – данные считываются, анализируются и вводятся в систему оператором.

Система документооборотавключает в себя всю совокупность документации, используемой на предприятии. К этой документации относятся всевиды:техническая, планово-учетная, оперативно-производственная, административная, документация по кадровому составу. Система документооборота связана не только с формой и содержанием документа, но она еще и обеспечивает рациональные маршруты прохождения информации, внесение ее изменений, а так же отслеживает быстрое и своевременное исполнение решений по документам.

При разработке информационного обеспечения конкретных подсистем АСУ решаются вопросы о задачах переработки информации. А именно, на каждом этапе производственного процесса при передаче информации из одной подсистемы в другую, а так же при хранении, поиске и представлении информации, производится вывод ее на различные носители. Таким образом, информационное обеспечение поддерживает связи не только между различными системами внутри подсистем, но и с различными внешними объектами и устройствами.

Ввод информации в ЭВМ осуществляется: автоматически, вручную. Цифровая и текстовая информация может вводиться в любом режиме, поэтому важнейшей задачей информационного обеспечения является ОПТИМАЛЬНОЕ формирование, обработка и использование информационных массивов. Информационный массив представляет совокупность данных постоянных или обновляемых, объединенных одним смысловым содержанием.

Информационные массивыделят на:

входные;
выходные;
внутренние:
- постоянные – содержат неизменяемые директивные нормативные и справочные данные. ;
- промежуточные – промежуточные результаты предыдущего этапа обработки информации и исходный материал для последующей обработки;
- текущие – информаци о состоянии АСУ в каждый момент времени;
- служебные – информация, предназначенная для переработки информации всех предыдущих массивов.

Вспомогательные массивы получают из основных путем их сортировки или объединения.

Одним из главных результатов переработки информации (организации информационного обеспечения) является создание БАНКОВ ДАННЫХ. Банк данных состоіт із одной ілі несколькіх БАЗ ДАННЫХ, а так же системы управления этими базамі, программ пользователей и системами управления программами. Базой данных называется хранилище специально организованных и логически связанных информационных элементов. Между данными, находящимися в базе, поддерживаются постоянные информационные связи.

Алгоритмическое обеспечение. В процессе функционирования АСУТП управляющий вычислительный комплекс призван решать задачи:

1) сбор данных о параметрах объекта, обработка, регистрация и сохранение;

2) определение параметров процесса или объекта;

3) анализ режима протекания процесса с целью выработки рекомендаций для его регулирования или подачи команд для непосредственного управления.

Нормальное функционирвоание АСУТП возможно только тогда, когда при решении задач все операции выполняются по определенным правилам и в нужной последовательности – это и называется АЛГОРИТМОМ. Алгоритм – это перевод исходных данных в последовательность выполняемых операций, приводящих к требуемому результату

Основные требованияк АЛГОРИТМУ:

1) определенность – общепонятность и точность алгоритма, не допускающее его различных толкований;

2) массовость – возможность его приложения к решению различных задач оптимального типа;

3) результативность – отсутствие в нем вариантов, которые могут привести к неверному результату.

Программное обеспечение.Программойназывают данные, используемые для управления ЭВМ при обработке информации в соответствии с принятым алгоритмом управления.Программирование– научная дисциплина, в которой изучаются способы составления, улучшения программ; процесс составления упорядоченной последовательности действий. Совокупность программ системы обработки информации и документов, необходимых для эксплуатации этих программ –программное обеспечение, управляющее вычислительным комплексом. Всякое ПО делится на:

1) общее (системное) – математическое обеспечение, разрабатываемое одновременно с проектированием ЭВМ. Это его операционная система. Совокупность алгоритмов и программ, служащих для организации взаимодействия между отдельными составными элементами ЭВМ. В состав операционной системы входит: файловая система, драйверы внешних устройств и командный язык. Файловая система– это хранилище программ и некоторых данных. Файлы размещаются на конкретных участках памяти внешних магнитных дисков, гибких и жестких. Каждый файл имеет свое имя. Кроме этого в состав ЭВМ входят внешние устройства: принтеры, модемы мышь… Для управления ими используютсядрайверы– программы, предназначенные для управления внешними устройствами. Командный язык ОС обеспечивает управление ЭВМ при выполнении следующих действий: разметка дисков, обращение к каталогу, при загрузке готовых программ, при запуске программ. Командный язык позволяет составлять командные программы;

2) специальное (функциональное) – используется для сбора и обработки информации на основе которой вырабатываются команды управления реальной системой. Специальные программы отличаются разнообразием. Разработано множество программ, которые используются для управления производственными процессами. Например: решение систем диф. уравнений; решение задач линейного программирования; обработка статистических данных; решение задач оптимального управления технологическими процессами. Для записи таких программ используется совокупность символов и правил, которые образуют язык программирования. Для обращения оператора с ЭВМ разработано несколько систем языков программирования. По степени приближения к обычному языку:

1) низший – внутренний машинный язык конкретных ЭВМ: перечень операций, которые может выполнить ЭВМ с присвоенными числовыми кодами.

2) четвертого уровня – самый развитый! Максимально приближен к языку человеческого общения. Позволяет осуществлять общение с ЭВМ человека без специальной подготовки.

Следует различать язык программирования и его конкретную реализацию. Язык – система записи, набор правил, определяющих синтаксис правильной записи программы. Реализация языка – сама программа, которая преобразует запись высокого уровня в последовательность машинных команд.

Технологическое обеспечение– совокупность технологической документации, основу которой составляют инструкции для каждого пользователя и всего обслуживающего персонала. Кроме инструкции в состав технологического обеспечения входят технологические схемы, рекомендуемые при прохождении заказов производства, журналы учета прохождения заказов, документы фиксирующие сроки и исполнителя заказа на всех этапах технологического процесса. В инструкции регламентируются действия исполнителям при выполнении каждой технологической операции. При этом предполагается, что персонал должен обладать требуемой квалификацией и хорошо знать средство техническое и обязанности. Важнейшее требование к технологической документации: полнота, понятность описания последовательности действий оператора во всевозможных ситуациях, которые могут возникнуть в процессе управления АСУ. При использовании автоматизированных систем переработки информации в полиграфии технологические процессы должны по возможности исключать требующие большого времени корректурного обмена между типографией и издательством. Наибольшей экономический эффект достигается путем внедрения автоматизированных систем переработки текста и иллюстраций. Они выдают типографии откорректированные и сверстанные фотоформы полос издания или даже печатные формы для этих полос издания.

ЛК 4

19.02.13

Системный подход к анализу и синтезу АСУ

Понятие системного подхода.

Структура систем: децентрализованная, централизованная…

сами!!

Сигналы и их информационные свойства

Сигнал– физический процесс или явление, несущее сообщение о каком-либо событии или состоянии объекта, либо передающее команды связи и оповещения. Следовательно, он является материальным носителем информации и используется для ее передачи. Впервые разработано в кибернетике как – единство четырех компонентов: физического носителя, выражение формы (сигнал синтаксиса), смысла и интерпретации (сигнал семантики), правил, приписывания различного смысла одному и тому же сигналу (сигнал програматики).

По своей физической природесигналы могут быть:

1) механические – деформация, давление;

2) тепловые – изменение температуры;

3) световые – изменение силы света, освещенности, изменение цвета светового сигнала;

4) электромагнитными – радиоволны и рентгеновские волны;

5) звуковые – акустические колебания;

6) электрические—изменение силы тока, величины напряжения, амплитуды, фазы.

В АСУ полиграфических производств в основном используются: электрические и световые. В некоторых конкретных случаях в системах управления приходится иметь дело с электромагнитными, механическими и тепловыми сигналами.

С помощью различных датчиков сигналы могут преобразовываться из одной физической природы в другую.

Информация, передающаяся с помощью сигналов, может представляться изменением одного или нескольких параметров: ширина спектра для светового сигнала и т.д.

В зависимости от возможности измерения точного значения параметров сигнала в любой момент времени выделяют два класса:

1) детерминированные (регулярные). Если возможно промоделировать такой сигнал с помощью математической модели, которая позволяет определять значение его параметров в любой момент времени;

2) случайные – определение сигнала в любой момент времени является случайной величиной.

Взаимодействие информационной системы с окружающими ее физическими объектами и полями приводит к появлению в этих информационных системах случайных составляющих сигналов. Такие случайные составляющие сигналов представляются как ПОМЕХИ, они искажают и препятствуют извлечению правильной информации из принимаемого или передаваемого сигнала.

По форме детерминированные сигналы:

непрерывные;
дискретные.

Квантованиемсигнала называется процесс преобразования непрерывного сигнала в дискретную форму.

Главной характеристикой случайных сигналовявляется их плотность вероятности или функция распределения.

Одномерная плотность вероятности . Дифференциал этой функции представляет собой вероятность того, что в момент времени значение сигналаxлежит в интервале [x;x+dx]. Для стационарного сигнала одномерная плотность вероятности не зависит от времени, то есть дифференциал равен дифференциалу функции от икс.

Импульсная модуляция сигналов

Особенностью АСУ является наличие в его звеньях, которые превращают непрерывные сигналы в дискретные. Процесс преобразования непрерывных сигналов в дискретные – квантование сигналов, существуют три способа квантования:

ПО УРОВНЮ. При этом сигнал превращается в дискретную форму на момент, когда значение сигнала определяют на равноотстоящих уровнях dx, 2dx…. Системы управления, в которых осуществляется такое квантование сигнала, называютсярелейными.

ПО ВРЕМЕНИ. При этом дискретные значения сигнала выделяются через равные промежутки времени. Системы, в которых осуществляется квантование по времени, называются импульсными.

СМЕШАННЫЙ. При нем непрерывный сигнал превращается в дискретную форму через равные промежутки времени dt, но при этом выделяется ближайший уровень квантованного сигнала. Такие системы называютсяцифровыми. Наиболее распространены в АСУ и обработке информации, осуществляются с помощью ЭВМ

В импульсных системах управления предусматривается модуляция трех видов:

1) амплитудно-импульсная. При ней (рис. 1) период следования импульса Т_iявляется постоянным. И длительность импульса тау тоже является постоянно. Изменяется только их амплитуда (по высоте);

2) широтно-импульсная (рис. 2), предусматривает изменение широты импульсов в зависимости от амплитуды (где больше амплитуда – больше ширина);

3) временно-импульсная (рис. 3). Имеет две разновидности: частотно-импульсную и фазово-импульсную. Амплитуда дискретных сигналов при этих способах модуляции остается постоянной, а частота их следования изменяется в зависимости от амплитуды квантуемого сигнала.

При обработке информации в АСУ чаще всего применяется амплитудная импульсная модуляции. Форма импульса представляется прямоугольной.

Цифровая обработка сигналов

Аналоговый сигнал, снимаемый с датчика в АСУ, может подвергаться цифровой обработке. Для этого он сначала превращается в аналогово-цифровом преобразователе (АЦП) в цифровую форму. Затем обрабатывается в цифровом фильтре, которым, как правило, является ЭВМ. После чего может использоваться или преобразовываться в нужную форму сигнала.

Информационные свойства сигнала

Понятие информации является центральным понятием кибернетики. Она не имеет устоявшегося и однозначного определения. Существует большое количество этих определений. Они отражают различные стороны.

С точки зрения философской, информация – отражение реального мира. С точки зрения практической, информация – классифицируется в зависимости от объекта, который она характеризует. В зависимости от этого различают виды информации:

1) технологическая;

2) техническая;

3) научная;

4) экономическая;

5) социальная;

6) медицинская;

7) культурная.

Количественная мера информации

В инженерной практике наибольшее внимание уделяется анализу количественной стороны информации. В теории информации в чистом виде понятие информации не существует. Необходимым и достаточным для построения теории информации является понятие «количество информации». Вводимая мера информации должна быть удобной для анализа, синтеза, для передачи и хранения, и не чувствительной к смыслу, ценности и степени правдивости информации. То есть информация должна определяться через нечто общее. Этим общим, характеризующим факт получения произвольной информации является:

1) наличие опыта. Опытом может быть и чтение книг, и смотрение телевизора, и визуальные наблюдения, и измерения параметра с помощью прибора;

2) до опыта должна существовать некоторая определенность в том или ином исходе опыта.

Таким образом, до опыта всегда имеется большая или меньшая неопределенность интересующей нас ситуации. Разность между этими количествами неопределенности до и после опыта можно отождествлять с количеством полученной информациив результате опыта.

Исходя из вышеизложенного, к количеству информации можно предъявить три априорных условия:

1. Количество получаемой информации больше в том опыте, у которого большее число возможных исходов.

2. Опыт с единственным исходом несет количество информации равное нулю.

3. Количество информации от двух независимых опытов должно равняться сумме количества информации от каждого из них.

Функцией, удовлетворяющие этим трем условиям, является логарифмическая функция.

С и альфа – произвольные постоянные.

n– число исходов опытов.

I– информация.

2 – число исходов, Р – вероятность. Р=1/n.

Если исходы опытов не равновероятны, то усредненное количество информации будет иметь вид:

-- энтропия,H.

Энтропия – это величина случайная и априорная до проведения опыта. После проведения опыта она будет равняться нулю.

Пример:

Известно такое событие, что наш поток сдаст экзамен по автоматизации с вероятностью Р1 = 7/8. Будут люди, которые не сдадут экзамен с вероятностью Р2 = 1/8

Тогда в первом и втором случае информация для деканата будет:

В настоящее время теория информации рассматривает следующие основные вопросы:

1) анализ сигналов как средства передачи сообщений;

2) анализ информационных характеристик источников сообщения и каналов передачи информации;

3) принципы кодирования и декодирования сообщений;

4) принцип передачи информации в отсутствии помех и при их наличии.

Энтропия как мера неопределенности

Энтропия – мера вариантности системы или мера неопределенности результатов наблюдения какого-либо события.

Формула, определяющая энтропию выводится через результаты наблюдений, которые нумеруются в двоичной системе счисления с учетом следующих правил:

1) равновероятные результаты наблюдений обозначаются одним и тем же количеством двоичных знаков;

2) чем больше вероятность результата, тем меньшим числом двоичных знаков он нумеруется.

После этого результаты наблюдений разбиваются на две группы, так, чтобы сумма вероятностей в каждой группе была приблизительно равна ½. При этом вероятности нельзя перемешивать, то есть, чтобы в первой группе были все самые большие вероятности.

Например:

Р1=0,4

Р2=0,06

Р3=0,1

Р4=0,04

Р5=0,2

Р6=0,2.

Все результатам первой группы приписывается первый двоичный знак 1, а второй – 0. Чтобы определить второй двоичный знак, каждая из групп разбивается на две подгруппы, с суммой вероятности ¼. Первой и третьей подгруппам присваивается второй двоичный знак 1, а 2 и 4 – нолики. Продолжая это разбиение на всё более мелкие подгруппы и обозначив числом, вероятность всех возможных испытаний будет выглядеть:

Р_i=2m_i,

где Iизменяется от 1 доm, аm – целые положительные числа.

ЛК 5

21.02.13

При чем сумма вероятностей .

За меру неопределенности результатов наблюдений целесообразно принимать математическое ожидание числа двоичных знаков.

Так как величины 2 в степени –м являются вероятностью Р этого события (этого опыта), а величина m1 =

Таким образом:

-- формула Шинона (первый закон) для количественного определения энтропии в общем виде. Вероятности событий могут быть различными в данном случае. Она является общей мерой неопределенности, наблюдений или опытов в случае если исходы наблюдений или опытов не равновероятны.

Предложенная ранее Хартли формула позволяет учитывать энтропию для случаев с равновероятными исходами опытов. Единицей измерения энтропии является один двоичный знак – бит. В тех случаях, когда в этой формуле используется натуральный логарифм, то тогда единицей данного измерения являетсянат. Эта натуральная единица используется крайне редко.

Свойства энтропии

1. Энтропия является величиной вещественной и не отрицательной. Так как вероятность исхода любых событий или опытов может изменяться только от 0 до 1, то логарифм таких величин является отрицательным, поэтому произведение двух отрицательных величин всегда положительно.

2. Энтропия – величина ограниченная. Для слагаемых в диапазоне изменения вероятности от 0 до 1 ограниченность энтропии очевидна, но предел произведения отрицательной вероятности на логарифм этой вероятности не пределен. Если найти предел при вероятности, стремящейся к нулю, то, используя правило Лопиталя, мы в конечном итоге получим, что предел:

3. Энтропия обращается в ноль в том случае, когда вероятность одного из состояний равна единице.

4. Энтропия максимальна, когда все события равновероятны. Чтобы доказать это свойство, можно пользоваться математической величиной, но формула, предложенная Хартли, представляет собой:

m– величина исходов.

Так как величина исходов берется равная ½, то и энтропия при этой вероятности является максимальной. То есть частная форма подтверждает это свойство.

5. Энтропия двух независимых опытов с числом исходов, равнымm₁иm₂, равна сумме энтропий каждого из этих опытов, взятых в отдельности.

Суммарная энтропия:

Кодирование информации

Информация, поступающая в АСУ от датчиков, измеряющих различные параметры технологического процесса, а так же вводимых при помощи клавиатуры по каналам связи, могут эти сигналы все носить непрерывный или дискретный характер. Непрерывные сигналы перед вводом их в ЭВМ преобразуются в дискретную форму с помощью АЦП. Таким образом информация в АСУ представляется в дискретной форме. Текстовая информация состоит из конечного числа символов, букв, цифр, пробелов, знаков препинания, значков. Совокупность знаков текста и цифр образует первичный алфавит. Этот первичный алфавит не удобен для кодирования информации, так как содержит довольно много всевозможных знаков. Поэтому непосредственное его использование при обработке информации крайне сложно. Чтобы обеспечить удобство переработки информации необходимо преобразовать этот первичный алфавит во вторичный. Сам алгоритм преобразований алфавита с первичного, например, кириллицы, во вторичный алфавит, называется кодом. А операция –кодированием.

Последовательности символа вторичного алфавита, который соответствует содержанию передаваемого алфавита называется КОДОВЫМ СЛОВОМ.

Для того, чтобы вторичный алфавит можно было применить и он был пригоден для кодирования, к нему предъявляются требования:

1) простота, надежность и эффективность аппаратной реализации информационных устройств;

2) минимальное время для передачи информации (максимально сжатая информация);

3) минимальный объем памяти запоминающих устройств;

4) простота выполнения всех арифметических и логических операций с помощью вторичного алфавита.

Если в канале присутствуют помехи при передаче информации, то важнейшее значение приобретает проблема достоверности принимаемых, декодированных сообщений. Заданная достоверность обеспечивается внесением некоторой избыточности в сообщение. Эта избыточность позволяет определить и исключить ошибки при передаче символов.

Кодирование, как процесс представления информации в цифровой форме.

При кодировании информации обычно используются позиционные коды(системы счисления). При этих системах счисления значение каждого символа зависит от его разряда или его положения по отношению к другим символам. Цифры двоичного кода позволяют легко выполнять все вышеприведенные требования. Простота: 0 и 1. Эффективное кодирование: учитывая вероятностное появление букв в алфавите, мы можем сжать информацию без потери информативности. Минимальное время передачи за счет сжатия. Минимальный объем. Легко реализуются действия в двоичной системе.

Но двоичный код несколько неудобен при вводе и выводе информации, так как оператору трудно оценить непривычные числа. Поэтому получили распространение и другие системы счисления. Наиболее распространенные: 8-ричная и десятично-двоичная.

В восьмеричной для записи всех возможных символов используется 8 цифр: 0—7. Перевод из 8-ричной в 2-чную осуществляется заменой на двоичные числа.

Например: 714 в двоичной системе: 111=7; 001=1; 101=4.

Двоично-десятичная СИ наиболее приемлема, так как она имеет большие преимущества и легко переводится с одной в другую. При этом каждая цифра десятичного числа записывается в виде четырех двоичного.

Например:

Десятичный

Двоично-десятичный

Десятичный

Двоично-десятичный

00000000

00000001

00000010

00000011

00000100

00000110

00000111

00001000

00001001

00010000

Более сложные проблемы возникают при кодировании текстовой информации. Необходимо учитывать необходимость обнаружения ошибок при приеме, при декодировании, а не только вероятность появления букв в сообщении.

При кодировании текстов используются равномерные и неравномерные коды. Равномерные – длина сообщений об одной букве постоянная. Пример: коды Бодо. Они состоят из пяти элементов. У неравномерных кодов они состоят из различных по длительности для каждой буквы кодов. Например: код Морзе. Длина сообщения в этом коде для каждой буквы различна.

Код Шинона—Фоно.

Эффективное кодирование состоит в том, чтобы, учитывая статистические свойства источника сообщения, а именно, вероятность появления каждого знака первичного алфавита, минимизировать среднее число двоичных знаков, требующихся для кодирования одного знака. То есть наиболее часто повторяющиеся знаки обозначаются минимальным числом двоичных знаков, а те, которые применяются редко, -- длинными. Средняя величина знаков на одну букву в результате этого уменьшается на 30%.

Теоретической базой эффективного кодирования является теорема Шинона для каналов передачи с отсутствием помех. Теорема Шинонаформулируется следующим образом:сообщение, передаваемые источником с энтропией Н можно закодировать так, чтобы среднее число двоичных знаков на одну букву первичного алфавита было сколь угодно близким к энтропии, но не меньше этой величины.

Эта методика кроме Шинона была разработана и Фоно, независимо.

Последовательность построения такого кода можно изложить в следующем виде:

1. Буквы первичного алфавита записываются в таблицу в порядке убывания их вероятности появления в сообщении.

2. Все буквы разделяются на две группы, так, чтобы суммы вероятностей в них были примерно одинаковыми.

Например:

z₁. Вероятность появления Р_z₁=0,27

P_z₂=0,23

P_z3=0,16

P_z4=0,16

P_z5=0,1

P_z6=0,08

Р_z₁=0,27

P_z₂=0,23 0,5

P_z₃=0,16

P_z₄=0,16

P_z₅=0,1

P_z₆=0,080,5

Это идеальный пример, но нужно как можно ближе подгонять к половине!!

При чем не переставляя буквы местами.

3. Буквы первой группы в качестве первого символа получают 1. А буквам второй группы –0.

4. Эти две подгруппы снова разбиваются в свою очередь на две подгруппы. С условием, чтобы вероятности в этих подгруппах были приблизительно одинаковыми и равны ¼. Каждой подгруппе присваивается 1 первой половине, 0 – второй половине. Таким образом, разбиваются так подгруппы, пока не дойдет до одной буквы.

Недостаток методики построения кодов Шинона—Фоно: неоднозначность вариантов кодов отдельных знаков. Это следует из того, что разбиение знаков алфавита можно сделать большей по вероятности как верхнюю, так и нижнюю. Буквы с равной вероятностью попадают в разные группы, тогда код у нее становится более длинным. Эта неопределенность вносит некоторую избыточность в код.

Код Хаффмана

Методика построения кода Хаффмана включает в себя следующие этапы:

1. Буквы алфавита располагаются в порядке убывания вероятностей.

2. Две последние буквы объединяются в одну вспомогательную букву, которой приписывается суммарная вероятность. В нашем примере: z₆+z₅.P_z_5,6=0,17. Она бы, соответственно поднялась вверх по столбу вероятностей.

3. Вероятности букв, не участвующие в объединении и полученные суммарные вероятности снова располагаются в порядке убывания. Пункты 2-3 повторяются до тех пор, пока не будет получена единственная вспомогательная буква с вероятностью равной 1.

4. На втором этапе построения кода строится кодовое дерево. Для составления кодовой комбинации необходимо проследить путь перехода по строкам и столбцам таблицы. Эта задача облегчается при использовании кодового дерева. Из точки, соответствующей вероятности 1 выходят две ветви, ветвь с большей вероятностью, которой присваивается символ 1, а ветвь с меньшей – символ 0. Такая последовательность ветвления продолжается до тех пор, пока ветвь не дойдет до каждой буквы.

На 3-ем этапе по кодовому дереву составляется кодовая комбинация для каждой буквы. Двигаясь по кодовому дереву от единицы, можно записать для каждой буквы соответствующую ей кодовую комбинацию.

Методы кодирования, когда кодируются сочленения букв, позволяют достигнуть максимального сжатия букв.

Средняя величина значков на каждую букву уменьшается.

Пути совершенствования эффективного кодирования

При эффективном кодировании среднее количество знаков приближается к значению ЭНТРОПИИ за счет присвоения более вероятным знакам первичного алфавита более коротких комбинаций и более длинных комбинаций – менее вероятным знакам. Неравномерность кодов существенно усложняет задачу декодирования. А как вы знаете, эффективные коды неравномерные, имеют длину в зависимости от вероятности. Эта разность вероятностей и разность длин кодов затрудняет определение начала и конца символов. Введение же разделительного символа невыгодно по причине, что изменится средняя длина кодовой комбинации (она взрастет). Более рациональным методом разделения знаков является такое построение кода, при котором ни одна комбинация кода не совпадает с началом более длинной комбинации. Такие коды называются ПРЕФИКСНЫМИ.

Пусть задана последовательность кодов:

1) 100000110110110100.

Эти коды имеют вид:

z1=00

z2=01

z3=101

z4=100

Данная последовательность однозначно декодируется:

100\00\01\101\101\101\00.

Таким образом, можно сказать, что эта последовательность – префиксный код.

2) 000101010101.

Приведенная последовательность комбинаций непрефиксного кода при значении букв:

z1=00

z2=01

z3=101

z4=010.

Данная последовательность может декодироваться различным способом, так как комбинация 01 является началом более длинной комбинации 010:

00\01\01010101.

00\010\1010101.

Коды, полученные по методу Шинона-Фено и Хаффмана удовлетворяют требованиям префиксных кодов.

Для совершенствования эффективного кодирвоания целесообразно укрупнять знаки первичного алфавита, то есть разбивать подлежащие передаче сообщения на двух-, трех- или n-знаковые сочетания, вероятности которых определяются на основе вероятностей появления знаков исходного алфавита. Каждому такому сочетанию ставится в соответствие своя кодовая комбинация, найденная по ранее указанным методикам. При таком объединении знаков первичного алфавита процесс кодирования облегчается, так как укрупненные знаки корреляционно ослабляются (ослабляется корреляция).

Помехоустойчивое кодирование

Если в канале связи отсутствуют помехи, то при приеме сигнала его код легко устанавливается и соответствует коду, с помощью которого сообщение было закодировано. При наличие же помех возможно искажение сигнала, а следовательно, и информации. Для того, чтобы это не происходило предпринимаются специальные меры, направленные на повышение достоверности принимаемой информации.

Главные среди них:

1. Увеличение мощности полезного (передаваемого) сигнала, для того, чтобы его мощность значительно выделялась по сравнению с помехами.

2. Многократное повторение кодовых комбинаций.

3. Помехоустойчивое кодирование.

Увеличение мощности передаваемого сигнала связано с энергетическими затратами, а многократное повторение его связано с затратами по времени, в то же время и энергии на передачу. Поэтому основным средством борьбы с влиянием помех является помехоустойчивое кодирование.

Теория помехоустойчивого кодирования базируется на второй теореме Шинона:при любой скорости передачи двоичных сигналов меньше чем пропускная способность канала связи существует такой код, при котором вероятность ошибочного декодирования может быть сведена к минимальной.Если скорость передачи больше пропускной способности канала связи, то вероятность ошибки не может быть сделана произвольно малой.

На основе этой теории и разрабатываются помехоустойчивые (КОРРЕКТИРУЮЩИЕ) коды. Эти коды позволяют не только обнаружить ошибку в принимаемом сигнале, но и исправить ее.

Рассмотрим двоичный код длиной n. С помощью этого кода можно получить число комбинаций.

Ошибка при приеме этих комбинаций состоит в том, что в результате действия помехи вместо единицы можно принять ноль или вместо нуля – единицу. Когда в кодовой комбинации 1 знак заменяется другим, то такая ошибка называется ОДИНОЧНОЙ, два – ДВОЙНОЙ и т. д. Если в процессе передачи используется всё число комбинаций N, то ошибка любой кратности остается незамеченной, так как при этом одна из возможных комбинаций переходит в другую кодовую комбинацию, которая является так же допустимой и разрешенной. Поэтому с полным основанием мы можем считать ее верной, хотя на самом деле принятая комбинация не соответствует переданной.

Для пояснения рассмотрим пример:

Сообщение состоит из 4 знаков z. Данные знаки закодированы двухзначным кодом, то естьn=2, а количество комбинаций

z1=00

z2=01

z3=10

z4=11.

Поскольку комбинаций 4 и они все используются при кодировании, то любое изменение комбинации, например, z2, приведет к ошибке: вместоz2 применяется либоz4 либоz1.

Ошибка во втором разряде приводит к изменению комбинаций на z1, в первом – к изменению комбинаций наz4, а так как они обе разрешены, то мы не можем знать, на самом деле они ошибочны или правильны.

Это происходит потому что комбинации 01 и 00 различаются только в одном знаке.

Для того, чтобы можно было обнаружить одиночную ошибку необходимо, чтобы комбинации различались между собой не менее чем в двух знаках и в этом случае одиночная ошибка даст комбинацию, которая от истинной или любой другой будет отличаться в одном или двух знаках. На этом принципе основано построение кодов, обнаруживающих ошибку.

Принцип формулируется так: правила построения кода, позволяющего обнаружить одиночную ошибку заключается в том, что из всех возможных комбинаций для кодирования используется только половина.

Рассмотрим пример построения кода, позволяющего обнаружить одиночную ошибку:

Для построения такого кода нужно, чтобы выбранные 4 комбинации для обозначения сообщения или букв z1-z4 отличались друг от друга не менее чем в двух разрядах. Это возможно, если для кодирования используются трехразрядные кодовые комбинации, при чем используется из них только половина.

То есть n=3, тогдаN = 8. 4 комбинации мы и берем для кодирования нашего сообщения:

z1=000

z2=011

z3=101

z4=110.

Если при приеме сообщения z2 произошла ошибка во втором разряде и вместо комбинации 011 принята комбинация 001, то тому, кто это принимает сразу видно, что это ошибка, такой комбинации быть не может, она относится к запрещенным.

Но в данном примере устанавливается только факт ошибки, но не ответ на вопрос, какая из четырех комбинаций была передана.

Для того, чтобы установить не только наличие ошибки, но и указать, какая комбинация передавалась, необходимо построить так называемый код, позволяющий исправлять ошибку. В таком коде все кодовые комбинации должны отличаться не менее чем в трех разрядах от остальных, а от истинной в одном разряде.

Пример построения кодовой комбинации, исключающей ошибку:

Необходимо выбрать пятиразрядный код. То есть n=5, тогдаN = 32. 4 комбинации мы и берем для кодирования нашего сообщения:

z1=00000

z2=01101

z3=10110

z4=11011.

Алгоритм декодирования кодовых комбинаций кодов, которые могут исправить ошибку, заключается в следующем:

1) производится сравнения принятых комбинаций с таблицей разрешенных;

Если для z2 вместо 01101 будет принята: 01001, то, сравнивая по принятому алгоритму мы видим, что среди разрешенных комбинаций ее нет, поэтому сравним эту комбинацию со всеми разрешенными. В результате сравнения получим:от z1 отличия принятой комбинации в 2-х знаках, отz3 – в пяти знаках, отz4 – в двух знаках. И только отz2 отличие в одном знаке. Следовательно, была передана комбинацияz2. И необходимо принятую комбинацию исправить, то есть изменить, в третьем разряде 0 на 1.

Из рассмотренных примеров ясно, что помехоустойчивость кода достигается путем введения избыточных символов в кодовую комбинацию, однако кодовая комбинация состоит из информационной части символов n_и , иn_к– контрольная. Общая длинаnестественно равна их сумме.

Чтобы определить величину эн контрольного мы знаем, по какому принципу нужно выбирать число контрольных комбинаций. Таким образом, для того, чтобы определить число контрольных комбинаций для кода Хэмминга мы будем исходить из следующих позиций. Код Хэмминга – один из наиболее распространенных систематических кодов. Он очень прост при технической реализации для обнаружения и исправления ошибки. В данную комбинацию входят как информационные, так и контрольные символы, которые определяются исходя из формул:

Соотношение n,n_и,n_копределяются из вышепредставленных формул.

Передача информации по каналам связи

Характеристики каналов связи

В зависимости от вида передаваемого сигнала каналы передачи могут быть непрерывными или дискретными. Непрерывный канал связи представляет собой совокупность средств, предназначенных для передачи непрерывных аналоговых сигналов. Дисккретным каналом связи называют совокупность технических средств для передачи дискретных сигналов. Информационная моджель каналов с помехами задается множестовм символов на его входе выходе и описанием вероятности передачи информации отдельных символов. Канал моежт иметь множество состояний и переходить из одного состояния в другое как с течением времени, так и в зависимости от последовательности передаваемых символов.

Состояние канала характеризует матрица условных вероятностей P(x_i|y_i), что обозначает что икс будет передан как игрик. Значение условных вероятностей зависит от многих факторов свойств сигналов, метода кодирования, наличия случайных помех в канале, принципа декодирования сигналов.

Если переходные вероятности не зависят от времени, то канал называется СТАЦИОНАРНЫМ каналом. В НЕСТАЦИОНАРНОМ канале переходные вероятности изменяются с течением времени. В том случае, когда переходные вероятности зависят от предыдущего состояния, то канал называется КАНАЛОМ С ПАМЯТЬЮ. Иначе его называют КАНАЛОМ БЕЗ ПАМЯТИ.

Стационарный дискретный двоичный канал без памятиопределяется четырьмя условными переходными вероятностямиP(0|0),P(0|1),P(1|0),P(1|1). Из этих четырех вероятностейP(0|0) иP(1|1) – вероятности неискаженной передачи символов 1 и 0, а две другие – вероятности искажения символов 1 и 0. Когда вероятности искажения символовP(1|0)P(0|1) равны, канал носит названиедвоично-симметричного канала.

Скорость передачи информациипо каналу связи – одна из важнейших его характеристик.Технической скоростьюилиV_тявляется скорость, соответствующая числу элементарных символов, передаваемых по каналу в единице времени. Техническая скорость иногданазывается скоростью манипуляций. Единица измерения:бод. Бод – это скорость, при которой за одну секунду передается один символ. Скорость передачи информации определяется средним количеством информации, которая передается по каналу за единицу времени, она зависит отследующих факторов:

1) характеристик канала связи;

2) объема алфавита символов;

3) технической скорости передачи;

4) статистических свойств помех;

5) вероятности поступления на вход символов и их статической взаимосвязи.

ЛК

05.03.13

Передача дискретной информации при отсутствии помех

В случае передачи информации при отсутствии помех в канале каждому сообщению на входе соответствует вполне определенное сообщение на выходе. Пропускной способностью такого канала называют максимальную скорость передачи, которая возможна для данного канала. Максимальное число элементов можно передавать по каналу только при оптимальном кодировании – это и будет пропускной способностью. В реальных каналах скорость передачи несколько меньше пропускной способности канала. Потому что есть некоторая избыточность.

Передача дискретной информации при наличии помех

Помехи, действующие в канале, вызывают искажения полезного сигнала, что приводит к потере или искажению некоторой части информации. Пропускной способностью в этом случае считается максимальная скорость передачи информации в условиях заданного уровня помех, при котором вероятность ошибки передачи символов не превышает 0,5 (сколь угодно малая).

Передача информации с использованием непрерывных сигналов

Передача информации непрерывными, но квантованными сигналами может осуществляться как при отсутствии помех, так и при их наличии. При этом пропускная способность зависит не только от характеристик передаваемых сигналов и помех, но и от параметров канала передачи информации. При чем скорость передачи информации можно повысить путем изменения характеристик, как сигнала, так и канала передач: увеличить шаг квантования, уменьшить дисперсию помехи, увеличить амплитуду сигнала, увеличить частотную полосу пропускания канала (расширить полосу), повысить допустимую вероятность ошибки передачи информации.

Информационные свойства теста и изображения

Количество информации в дискретных сообщениях определяется буквой Nи равноmⁿ.

Текстовая информация очень широко используется в АСУ. Например, при выдаче данных о состоянии объектов, о значении параметров технологического процесса. Для этого используются специфические англоязычные тексты, которые применяются при составлении программ на языках более высокого уровня.

В процессе работы все источники и приемники сообщений обладают дискретными свойствами. Они создают и передают сообщение последовательно, символ за символом. Последовательность символов образует слова и фразы. В принципе, эта последовательность не является случайной, она подчиняется определенным статистическим закономерностям. Если бы все символы алфавита были равновероятными, то энтропия была бы равной для кириллицы. Однако вероятности появления букв в русском языке не одинаковы. Статистический анализ текстов усложняется в следствие того, что вероятности появления последующих символов значительно зависит от предыдущих.

Вероятность появления букв в русском тексте

Буква	Р	Буква	Р	Буква	Р	Буква	Р
Пробел	0,174	Р	0,04	У	0,021	Ч	0,012
О	0,09	В	0,038	Я	0,018	Й	0,01
ЕЁ	0,072	Л	0,035	З	0,016	Х	0,009
И	0,062	К	0,028	Ы	0,016	Ж	0,007
Н	0,053	М	0,026	Б	0,014	Ш	0,006
Т	0,053	Д	0,025	ЬЪ	0,014	Ю	0,006
С	0,045	П	0,023	Г	0,013	Ц	0,004
						Щ	0,003
						Э	0,003
						Ф	0,002

Зная вероятности можно подсчитать значение энтропии на один знак.

Для немецкого алфавита при равновероятном появлении знаков 4,75 бит/зн., а с учетом реальных вероятностей 4,11 бит/зн.

Значение частоты появления знаков в текстах в полиграфии всегда имело большое значение. Например, при ручном наборе количество шрифтовых знаков набора должно было быть не меньше вероятности их появления в русском языке. Значение частоты буквенных сочетаний позволяет совершенствовать методику кодирования текста за счет создания многокодовых клавиш. Одной из статистических характеристик текстов является избыточность текста.

Мера избыточности:

где Н_макс– максимально возможная энтропия при равновероятном появлении знаков. Н – энтропия реальная, с учетом вероятности появления знаков и их сочетаний. Избыточность нельзя рассматривать как признак несовершенства языка или несовершенства построения сообщений. Обычно избыточность является следствием его лингвистических свойств. Избыточность имеет как положительные, так и отрицательные свойства. С одной стороны, избыточность требует дополнительных затрат на их передачу и увеличение объемов памяти и так далее. Но, с другой стороны, избыточность повышает помехоустойчивость, так как позволяет обнаруживать и даже исправлять ошибки. Высокая избыточность естественных языков общения людей обеспечивает надежное распознавание смысла речи при наличии у различных людей и акцентов, и дефектов. Все равно это позволяет понимать человека.

Определим избыточность русского языка.

Как известно, при равновероятном событии энтропия равна 5. Значение 4,35 нельзя принимать в качестве исходной величины при оценке избыточности. Если учесть корреляцию между появлением одного знака после другого, то энтропия уменьшится до величины 3,52 бит/зн. Учет всех ограничений в языке, включая связи между отдельными словами, позволяет найти минимальное значение энтропии на знак: 1,5 бит/зн.

Это означает, что каналы передачи информации, которые конструируются без учета ограничений с отсутствием помех, используется всего на 30 %.

Информационные свойства иллюстраций

Общая характеристика изобразительной информации.

Это иллюстрационный материал, который несет в себе оптический сигнал, идущий от оригинала или от оттиска и является для зрителей или читателей источником сообщения.

Иллюстрации, полученные полиграфическим способомделятся на две группы:

штриховые (чертеж, график. оттиск с гравюры, штриховой рисунок и так далее). У этих изображений все элементы на всех участках имеют одинаковую насыщенность.;
полутоновые. Для тоновых изображений характерен плавный переход от светлого тока к темному. Полиграфическое воспроизведение тоновых картинок осуществляется путем операции растрирования, иначе говоря, преобразования тонового изображения в микроштриховое с помощью печатной точки. Растрирование – разбиение на совокупность точек или линий, плотность распределения которых соответствует оптической плотности участков изображения. Ранее растрами являлись физические пластинки с сеткой. В одной пластинке – горизонтальные полоски, в другой – вертикальные. Через наложенные друг на друга пластинки фотографировалось, и изображение было разбито на квадратики. Величина этих точек определятся линиатурой.

При рассматривании растрированных изображений с некоторого расстояния, отдельные элементы растровой структуры сливаются и глаз ее видит как общую картинку. Получается целостность картины, адекватной тоновому оригиналу. В полиграфии применяются различные виды растра, в зависимости от характера полиграфической продукции. Основной характеристикой растра является линиатура – число линий растра, приходящихся на единицу длины.

Линиатуры растра для различных видов полиграфической продукции

Вид издания	Линиатура, лин/см	Максимальный размер растровой точки, мкм
газеты	24-36	850-550
книги, журналы	36-54	550-360
глянцевые журналы, изобразительная продукция	до 80	до 250 = 0,25 мм

Из данной таблицы видно, что с увеличением линиатуры уменьшаются минимальные размеры отдельных деталей на полутоновом изображении, то есть повышает информативность изобразительного материала. Световой сигнал, несущий информацию об оптической плотности оригинала – случайная функция трёх переменных «альфа», «бета», t., где альфа и бета – координаты каждой точки изображения,t– оптическая плотность.

Световой сигнал должен быть настроен на минимальную точку. Размеры точки задаются координатами.

Основными источниками, влияющими на ее характер являются: случайная микроструктура фотопленок и бумаг, квантовая статическая природа формирования скрытого изображения, преобразуемого в видимое путем проявления, случайные дефекты проявления (загрязнения, случайные блики).

При анализе информационных свойств иллюстраций целесообразно считать оптический сигнал дискретным. Число отсчетов дискретного оптического сигнала определяется микроструктурой изображения. Для фотографического изображения оно определяется зернистостью фотографического материала для формы или зернистостью оттиска на фотобумаге.

ЛК

07.03.13

Число символов сигнала соответствует числу уровней квантования оптической плотности или вязанной с ней функциональной зависимостью светлоты участка оригинала или элемента растра. Если появление каждого из символов равновероятно, то количество информации определяется зависимостью:

I– общее число всех возможных реализаций символов в оптическом изображении. Количество информации зависит от уровня случайных помех, которые присутствуют. С учеом него количество информации записывается так:

D_x– дисперсия полезного сигнала,

D_y– дисперсия помех.

Информационная емкость оригинала

Информационная емкость фотопленки, которая на ряду с фотобумагой чаще всего бывает тоновым оригиналом, определяется с учетом следующих факторов:

плотностью элементарных ячеек, определяемой размерами зерен фотопленки (зернистостью фотопленки и размерами между зернами);
числом уровней оптической плотности, а так же законом распределения оптической плотности.

В том случае, если появления каждой градации оптической плотности равновероятны, то количество информации на единицу площади определяется всё той же формулой:

Количество информации на одном сантиметре квадратном:

Число ячеек, см2	Число уровней плотности (оптическая плотность)	Количество информации, бит на 1 см2
0,44*10	3	0,7*10⁶
160*10⁶	2	160*10⁶

При увеличении фотографическим путем информационная емкость единицы площади изображения естественно уменьшается пропорционально квадрату увеличения.

Количество информации при ее вводе с оптических носителей в ЭВМ

Для расчета информационной емкости оптического изображения при вводе его в ЭВМ методом сканирования необходимо учитывать следующие факторы:

линиатуру сканирования;
закон распределения оптической плотности;
шаг квантования и связанное с ним количество распознаваемых градаций оптической плотности.

Чем меньше линиатура тем больше потери информации и не только за счет количества распознаваемых точек на единицу площади, но и за счет усреднения самой оптической плотности отдельных ячеек фотопленки или фотобумаги.

Экспериментальные исследования показывают, что закон распределения оптических плотностей близок к усеченному нормальному распределению.

Информационная емкость растрированных изображений

Растрированные изображения теряют информационную емкость в следствие уменьшения количества элементарных ячеек на единице площади. На сегодня основной технологией изготовления растрированных форм является лазерная технология. Кол-во градаций оптической плотности или шаг квантования зависит от:

вида модуляции видеосигнала при растрировании изображения;
способа создания растровых элементов;
качества краски, бумаги, расходных материалов, используемых при получении оттиска.

Информационная емкость нерастрированного изображения при выводе его на пленку

При выводе информации из ЭВМ на пленку нет необходимости в его растрировании. С целью максимально возможного сохранения информации вывод должен осуществляться с той же линиатурой, как и ввод ее в ЭВМ при сканировании. Снижение информационной емкости возникает в следствие причин:

потери информации при обработке в ЭВМ;

наличие помех;

уменьшение количества распознаваемых градаций. Количество распознаваемых градаций определяется:

1) числом уровней оптических плотностей фотопленки;

2) разрешающей способностью глаза оператора.

Потери информации в этом случае незначительны.

Информационная емкость цветных изображений

Процесс обработки цветных изображений делится на два способа:

1) аддитивный – пространственное или временное суммирование излучений трех цветов, образующих цветное изображение. Даже есть печать! Принтеры, которые переносят краску, изменяя фазу;

2) субтрактивный синтез – создается в результате различного поглощения света окрашенными цветными поверхностями. Способ печати в полиграфии: краски накладываются друг на друга и каждое наложение вносит свои коэффициенты поглощения различных длин волн.

В зависимости от того, какой способ использовался, изменяется информационная емкость.

В чистом виде не существует ни одного способа. При наложении красок остаются незапечатанные поверхности, на которые краски ложатся в чистом виде.

В случае печати репродукций и географических карт используют от 6 до 8 красок, которые ложатся друг на друга. но наиболее распространена четырехкрасочная печать. Четвертая краска – черная краска, которая позволяет избавиться от цветных оттенков при наложении основных трех красок и расширить диапазон оптической плотности на запечатке. Оттенки каждого из элементарных составляющих цветного изображения являются источником взаимосвязанных сообщений. Количество информации многокрасочного изображения примерно в три раза больше количеств информации черно-белого тонового изображения при тех же самых условиях.

Сам сигнал черной краски не вносит дополнительной информации.

Необходимо отметить, что значение количества информации цветного изображения в отличие от черно-белого изображения является весьма приближенным. Причина этого заключается в особенностях восприятия цветных изображений человеческим глазом. Дело в том, что человеческий глаз воспринимает градации или цветные оттенки для разных цветов по-различному. Число градаций в области синего цвета в десятки аз больше, чем в области зеленого. Наличие двух различных порогов цветных изображений по цветности и яркости тоже зависит от человеческого глаза. Существенная зависимость величины порога цветности от его яркости, ведь чем ярче картинка.

РИП, как объект автоматизации

Автоматизация допечатных процессов с применением средств электроники и вычислительной техники является важнейшим фактором научно-технического прогресса за последние годы в полиграфии. Уровень автоматизации репродукционных и наборных процессов растет значительно быстрее, чем брошюровочно-переплетных процессов послепечатного производства. Это происходит по той причине, что именно последние 20-25 лет произошли революционные изменения в самой природе набора и репродукционных процессов. Это все и сказалось на автоматизации как наборных процессов, так и репродукционных. Процессы автоматизированного набора в системах переработки текстовой информации сочетаются с лазерными технологиями вывода информации либо на бумагу, либо на фотопленку, а так же, в некоторых случаях, непосредственно на печатную форму.

Традиционные фотографические методы обработки черно-белых и цветных иллюстраций уступили место автоматизированным процессам обработки. Применение цветокорректоров в сочетании с цифровыми оптимизаторами цвета позволяет улучшить качество цветных иллюстраций.

Автоматизированный набор как текстовой информации, так и изобразительной, позволяет решить многие технические, экономические, социальные проблемы полиграфии. К числу технических проблем относится увеличение скорости набора, улучшение качества выпускаемой продукции, уменьшение сроков издания полиграфической продукции.

Экономические проблемы, которые решаются при автоматизации:

1) снижение себестоимости продукции;

2) экономия полиграфических материалов или их исключение (например, современный набор исключает использование свинца);

3) уменьшение персонала, занятого в производственном процессе.

Социальные проблемы, решенные за счет автоматизации набора:

1) улучшение условий труда за счет исключения свинцового набора;

2) повышение престижности профессии полиграфиста-наборщика;

3) улучшение экологии в районах расположения полиграфических предприятий.

В настоящее время в полиграфическом производстве применяется три типа оборудования, предназначенного для автоматизации процесса набора, верстки, корректуры :

наборные комплексы с пооперационным обслуживанием входящих в них аппаратов и автоматов;
автоматизированные комплексы обработки текста на базе ЭВМ;
комплексные автоматизированные системы переработки текста и иллюстраций.

Использование первых двух видов оборудования предусматривает автономную обработку иллюстраций и окончательная верстка текста с иллюстрациями осуществляется, как правило, в ручную, то есть формируются текстовые полосы, в которых оставляется место для каждой иллюстрации, не заполненной текстом и эти места заполняются вручную.

Широкое распространение получили НИС на основании персональных ЭВМ. Они обрабатывают и текст, и изобразительную информацию. Применение комплексных систем обработки текстовой и иллюстрационной информации возможно только на крупных полиграфических предприятиях, так как тут требуются большие денежные вливания для покупки систем комплексной обработки. Кроме того, должны совершенствоваться организационные формы изменения редакционно-издательского и полиграфического процесса. В том случае, когда используется комплексная обработка, автоматический вывод, то в этом случае просто философия издательско-редакционной подготовки издания значительно меняется.

Настольно издательские системы могут относиться и к системе переработки текста и к комплексным системам переработки информации. Совершенствование комплексов идет по направлениям:

1) повышение разрешающей способности при обработке иллюстраций;

2) увеличение количества гарнитур;

3) повышение скорости вывода информации;

4) увеличение объема в оперативной памяти.

Автоматизированные системы управления РИП

Система переработки текста и иллюстраций.

Типовая структура такой системы переработки текстовой и иллюстрационной информации включает в себя три подсистемы:

1) редактирование и корректуры текста;

2) обработки иллюстраций;

3) вывод текста вместе с иллюстрацией.

Такая система позволяет обрабатывать все виды полиграфической продукции: книги, газеты, журналы – эффективность ее применения определяется процентным содержанием иллюстраций в издании, а так же требуемым качеством печати текста и иллюстраций. На эффективность влияет время, затрачиваемое на подготовку фотоформ, печатных форм, если система имеет выводные устройства.

Для изготовления фотоформ газетных полос линиатура сканирования качества печатных иллюстраций снижается за счет увеличения скорости вывода фотоформ и допускается 24-36 лин./см. При обработке книжной информации как правило эти иллюстрации делаются автономно и затем вставляются в текст вручную.

В подсистему редактирования и обработки текста входят устройства:

1) кодирования и корректуры;

2) верстки;

3) распечатки для получения корректурных оттисков.

В этой же подсистеме целесообразно применять читающие автоматы, которые позволяют увеличить скорость ввода текстовой информации. Через управляющий вычислительный комплекс эта система связана с внешним источником информации. При газетном производства в подсистему редактирования и обработки текста текст непосредственно вводится с телетайпных (телеграфных) источников.

Подсистемы обработки иллюстраций включают в себя:

1) устройство ввода иллюстраций;

2) устройства обработки информации;

3) устройство вывода пробных иллюстраций после из обработки и корректирования;

4) ввод в ЭВМ осуществляется путем повторного сканирования.

Коррекция полутоновых иллюстраций осуществляется с помощью полутонового видеотерминала (экран монитора). Подсистема вывода изображений служит для вывода текста с иллюстрациями на фотоформу, печатную форму, бумагу. При выводе информации как правило используется лазерная техника.

При отсутствии иллюстраций в издании нет смысла использовать комплексную систему. В этом случае целесообразна обработка издания автоматизированной системой ОТИ.

Структура НИС предназначена для обработки общего вида издания, подготовки текста и иллюстраций, редактирования, корректирования и верстки. Эта система позволяет в последующем выводить изображения как на фотопленку, так и на печать с помощью лазерной техники. В ее состав входят ЭВМ центральная, видеотерминал (монитор), клавиатура, сканер для ввода информации, для вывода информации на бумагу или на пленку используются плоттеры, или принтеры, или ФНА.

Настольные сканеры в таких системах обеспечивают распознавание до 256 градаций серого цвета. Но при большом количестве иллюстраций и особенно, когда иллюстрации цветные, процессор не в состоянии обработать такую информацию из-за большого размера файлов этих иллюстраций. Программное обеспечение НИС позволяет решить задачи, доступные комплексным системам переработки информации. Данные НИС постоянно совершенствуются, характеристики улучшаются, они вытесняют из полиграфического производства комплексные системы переработки текста и иллюстраций.

Алгоритмы АСУ РИП

ЛК

12.03.13

Ввод текста. Устройства ввода текста предназначены для ввода информации и состоит из самого устройства ввода, данных о шрифтах и необходимых команд, служащих для обработки введенной информации. Разнообразные устройства ввода можно разделить на две основные группы:

1) устройства непосредственной связи оператора с ЭВМ;

2) устройства ввода с носителей информации.

Устройства непосредственной связи с оператором, путем ввода, работают в режиме, определяемом психофизиологическими возможностями оператора. При этом используются как универсальные, так и специальные клавиатурные устройства. Все эти устройства предусматривают ручной ввод текстовой информации. К устройствам ввода с носителей относятся кодирующие устройства и читающие автоматы.

Кодирующие аппаратыпозволяют получать текст, закодированный на магнитном диске, который затем вводится в ЭВМ.Читающие аппаратыобладают высокими скоростями ввода информации, прямым считыванием ее с текста. К сожалению, эти устройства обладают одним недостатком: невысокая надежность при распознавании текста, напечатанного. К этой группе устройств относятся устройства ввода информации от телеграфных агентств с телетайпов напрямую, а так же широко используются в газетном производстве.

Кодирующие аппараты предназначены для кодирования и ввода текста, содержащего сложные математические и физические формулы. Эти аппараты являются специализированными устройствами, входящими в состав автоматизированных систем переработки текстовой информации. По своим характеристикам кодирующие аппараты существенно могут отличаться друг от друга. По скорости кодировки, по числу знаков набора, по формату, по числу гарнитур, которые они могут кодировать или распознавать, по шрифтам.

Одной из важнейших задач, решаемых при кодировании текста, является расчет и формирование строки. При этом суммируются ширина закодированных знаков и выдается сигнал об окончании строки. А так же производится выключка строки. Что касается переноса слов, то он производится только в том случае, когда слово состоит не менее чем из 4 букв. Слово при этом анализируется на наличие приставки, при ее наличии перенос производится после нее, слово анализируется на наличие в нем твердого, мягкого знака, й после которых тоже допускается перенос. Далее слово просматривается на наличие пар букв: чередование гласная/согласная. При наличии таких пар осуществляется перенос по ним.

Читающий автомат. Предназначен для считывания и распознавания знаков текста, а так же знаков препинания и т. д. Он же производит кодирование считанной информации. Читающий автомат позволяет существенно повысить скорость кодирования вводимой информации. Он заменяет 15-20 операторов, которые работают на кодирующих аппаратах. Сами считывающие автоматы не широко используются для ввода информации. Причина в том, что читающие аппараты очень зависят от качества печати и напечатанная полиграфическим образом информация не всегда распознается с должным качеством. Вероятность распознавания знака составляет 0,9999.

Процесс перевода текста на машинный язык с помощью читающих устройств включает этапы:

1) подготовка массива страниц для их раздельной подачи в автомат;

2) считывание знаков, при котором просматривается очередной знак, после чего он преобразуется в кодовую комбинацию и заносится в память ЭВМ;

3) распознавание считанного знака, в процессе которого кодовая комбинация сравнивается с эталонным знаком библиотеки и принимается решение о наименовании знака (к какому классу его отнести);

4) регистрация – при которой распознанные знаки записываются на носитель или выводятся на мониторе.

Большое разнообразие печатных шрифтов значительно затрудняет задачу решения обобщенного образа для каждого знака и затрудняет сам процесс распознавания.

При распознавании машинописных текстов приходится различать не только размеры знаков и их начертания, но и учитывать возможные дефекты их изображения на бумаге. Совершенно не пригодны для автоматического чтения и распознавания тексты, написанные под копирку. Для повышения надежности распознавания знаков текста используются так называемые стилизованные шрифты. Типичный пример – цифры почтовых индексов.

Обработка текста после его кодирования.

Обработка текста после кодирования сводится в основном к корректуре с целью устранения в нем ошибок, а так же к верстке текста в соответствии с требованиями и совместно с иллюстрациями. Для этой цели (верстки) используются корректурные аппараты и аппараты для верстки.

При работе корректурного аппарата, подлежащих корректуре текст выводится параллельно на экран монитора. Верстальные аппараты служат для верстки полос уже откорректированного текста и управления наборными автоматами. Аппарат верстки позволяет визуально контролировать процесс, обеспечивать переформирование строк, смещение и переформирование блоков, полос, анализировать правильность кодирования и корректуры. Видеотерминальное устройство позволяет видеть сверстанную полосу в натуральном, а в некоторых случаях и в увеличенном масштабе.

Как правило, этим устройством для верстки пользуются в газетном производстве для спуска газетных полос.

Ввод параметров газетных полос производится с клавиатуры аппарата верстки, затем из накопителя считывается файл очередной статьи и в соответствии с макетом полосы оператор вводит в память ЭВМ координату начала статьи на полосе по вертикали, номер колонки, количество колонок в статье, месторасположение фотографий и иллюстраций и их размеры. Формирование полосы производится в автоматическом режиме. После завершения операции на экран аппарата верстки для контроля выводится весь сверстанный материал, после чего его отправляют в буфер памяти если все нормально.

Аппарат верстки может вести обработку текста в двух режимах:

1) верстки;

2) правки.

Ввод и обработка иллюстраций.

Сканирующие устройства предназначены для ввода иллюстраций в память ЭВМ. Барабанный сканер. Такие устройства включают в себя механизму развертки изображений, фотоэлектрический датчик, считывающий световой сигнал, усилитель-преобразователь и синхронизирующие и кодирующие устройства. Кодируемый оригинал размещается на внешней или внутренней поверхности вращающегося цилиндра. Развертка изображения по строке производится за счет вращения цилиндра, а развертка по кадру – за счет перемещения анализирующей головки с фотоэлектрическим датчиком вдоль образующей цилиндра. Сигнал, попадающий на фотоэлектрический датчик, подвергается импульсной модуляции. После кодирования информация об оптической плотности различных участков иллюстрации и их координатах направляется в память ЭВМ. Для обеспечения синхронности вращения цилиндра и перемещения анализирующей головки вдоль образующей последнего, используются двигатель и программно-аппаратное синхронизирующее устройство.

Обработка тоновых черно-белых иллюстраций.

Обработка иллюстрационной информации включает операции:

1) апертурная коррекция (нерезкое маскирование) – реализуется как аппарато, так и программно. Предназначена для компенсации погрешностей, возникающих при рассеивании света объективом анализирующей головки. Его задачей является восстановление интенсивности сигналов на границах светлых и темных элементов изображений;

2) градационная коррекция. Обеспечивает требуемое воспроизведение полутонов на репродукции. Она компенсирует не только те погрешности, возникающие при передаче полутонов, которые являются следствием несовершенства сканера, но и погрешности, возникающие при печате иллюстраций. Основными причинами градационных искажений при репродуцировании иллюстраций являются:

нелинейность световых характеристик фотоэлектрических датчиков;
нелинейность амплитудных характеристик устройств обработки информации;
уменьшение интервала оптических плотностей при растрировании изображений.

;

3) электронное растрирование изображений;

4) электронное масштабирование оригиналов.

Обработка цветных изображений.

Репродукционные процессы цветной печати различаются по способу синтеза цвета:

1) аддитивный – пространственное или временное суммирование. С помощью синего, зеленого и красного участка люминофора суммируются цвета по площади и по времени и в силу ограниченной разрешающей способности человеческого глаза эти три цвета при суммировании воспринимаются в виде единого светового потока с суммарным цветом. Способ аддитивного синтеза получается так же при печати в случае запечатывания каждой из указанных красок на чистом листе бумаги;

2) субтрактивный синтез – цветное изображение получается в результате различного поглощения света окрашенными участками бумаги. Этот способ реализуется в цветных фотографиях, в полиграфических процессах, при печати полутоновых цветных изображений. Для субтрактивного синтеза используются дополнительные краски Г, П, Ж.

Малая толщина слоя краски при офсетной печати обеспечивает хорошую прозрачность для излучений соответствующих частот.

Основная задача обработки цветных иллюстраций: цветокоррекция. В некоторых случаях необходимо компенсировать цветоделительные искажения. В некоторых случаях производят художественную коррекцию.

Структура обеспечения автоматической системы обработки текстовой информации

Информационное обеспечение в зависимости от назначения и организации обработки информационное обеспечение делится на ВНЕШНЕЕ и ВНУТРЕННЕЕ

Внешнее: размеченная к набору и верстке рукопись издания, то есть кодированный текст рукописи на магнитном носителе, параметры набора, команды полиграфического оформления издания, различные виды распечаток текста.

Внутреннее: основные рабочие и выходные массивы информации, а так же нормативно-справочную информацию и шрифтовое обеспечение.

Основой информационного обеспечения является базы данных АС ПереработкиТИ. В ее состав входят: текст издания, основные параметры набора, таблицы перекодирования символов, словари, инструкции, подготовленные для организации процесса набора и верстки издания. Все эти данные формируются в виде специальных массивов.

Особенностью базы данных АС ПТИ является ее обязательное постоянное обновление. Так как в ЭВМ нового издания меняется содержание массивов этих данных.

Для того, чтобы новое содержание массивов не потребовало пересмотра программ, необходимо обеспечить при формировании базы независимость данных от программного обеспечения.

посмотреть самостоятельно структуру базы данных, независимой от программного обеспечения стр. 63, рис. 4.6

База включает в себя 4 массива:

1) входной внешний;

2) основной;

3) выходной внешний;

4) нормативный (справочный).

Массивы базы хранятся во внешней памяти системы переработки текстовой информации. По мере необходимости частично или полностью считываются в оперативную память. Выходной внешний массив записан в кодах устройства подготовки данных. В нем содержатся файлы текста издания, параметров набора и корректирующей информации. Параметры набора включают в себя формат издания, величину абзацного отступа, гарнитуру, кегль и т. д.

Основной массив представляется на внутреннем языке системы и содержит текст издания, сноски, инструкции к сноскам и строкам. Этот массив используется как программами правки, так и верстки полос.

Результат обработки издания помещается в выходной внешний массив. При этом файл сформированного издания представлен на внутреннем языке, а файл для вывода – в кодах наборного автомата.

Массив нормативных данных включает в себя словари, команды полиграфического оформления издания, таблицы перекодирования, таблицы ширин символов и знаков, таблицы приставок. Этот массив по мере надобности может дополняться, исправляться. Постоянно.

Программное обеспечение

Базы данных, как видно из той схемы, имеют иерархическое построение. В соответствии с этим и программное обеспечение системы переработки текстовой информации имеет такую же иерархическую структуру. Программная иерархия предусматривает наличие программных диспетчеров, которым подчиняются другие управляемые ими программы. Эти диспетчеры находятся на более высоком уровне, по сравнению с подчиненными ему программами.

Программы связи между программным и информационными уровнями выглядят так:

На приведенном рисунке показаны взаимосвязи между программными и информационными уровнями. Для упрощения схемы в нее включена только одна подсистема верстки. Аналогичными подсистемами, не указанными в данной схеме являются подсистема ввода, корректуры и вывода. При создании программного обеспечения, его удобно конструировать из отдельных программных модулей. Модулем считается совокупность команд, предназначенных для реализации отдельной логически завершенной функции.

Модули самого низкого, четвертого уровня, называются исходными, а модули более высоких уровней – производными.

Совокупность модулей низшего уровня совместно с соответствующим модулем более высокого уровня образует более крупную структурную программную единицу. Основными требованиями, предъявляемыми к программным модулям, являются:

1) универсальность – его можно использовать для обработки изданий любой категории сложности, а так же в других вариантах АС ПТИ. Это достигается за счет однотипности оформления текста, отдельных символов с помощью команд с числовыми параметрами;

2) унифицированность – состоит в согласованности представлений входов, выходов модуля, оформлении программ стандартным путем, снабжение их дополнительной информацией для использования в автономном режиме. Вертикальная соподчиненность модулей позволяет логически обоснованно включать их в единый программный комплекс;

3) координируемость – однозначность реакции модуля на управляющий сигнал. Способность воспроизводить действия, которые обеспечивают решение поставленной задачи. Управляющая команда в модуль может поступать из различных источников, но вышестоящего по уровню модуля (команды постоянных параметров набора, имеющихся в тексте набора оператора ЭВМ);

4) модифицируемость – предполагает возможность внесения изменений и усовершенствований в программный модуль. Важность обеспечения этого требования проявляется при тестировании и отладке программного обеспечения;

5) агрегируемость – заключается в способности модуля к объединению в более крупные программные блоки. При выполнении этого требования необходимо решать задачи размещения модулей в памяти ЭВМ. Согласование управления или реализации способа передачи данных от модулей к модулю.

Рассмотренная структурная схема ПО является открытой. Это значит, что она может включать в себя любое число дополнительных модулей, при чем на любом иерархическом уровне. Включение в нее новых подсистем требует установления дополнительных связей между модулями и модификации информационной базы.

Методы оценки качества процесса переработки текста

Количество ошибок – это та характеристика, которая определяет качество набора текста. Естественно, количество ошибок в нем определяет уровень качества. В некоторых изданиях (энциклопедиях, справочной литературе, важных политических документах) в принципе ошибки недопустимы. Поэтому такие издания должны снабжаться списками замеченных опечаток. Для анализа качества выполнения отдельных этапов переработки текста целесообразно применять метод дискретных Марковских процессов. Основными понятиями, которыми целесообразно пользоваться, будут:

вектор состояния текста – записывается в виде матрицы строки Рi= |P0P1P2…Pn|;

Pi– вероятность того, что количество ошибок в тексте равно величинеі. Компонента вектора должна удовлетворять требованию: сумма Pi=1, приіот 1 доn.

Чем больше объем текста, тем больше вероятность нахождения ошибки. Идеальный авторский текст после вычитки автором может быть описана вектором 10000. Идеальный компонент вектора: данные получены на основании обработки газетного текста, на фотонаборном аппарате.

матрица переходов текста из одного состояния в другое.

ЛК

пропуск

где а и b– постоянные параметры, определяющие уровень подготовки оператора, аN– общее число клавиш на наборном поле.

При вводе сообщения на специализированной клавиатуре другое количество клавиш. Эффективность ввода с помощью специализированной клавиатуры достигается в том случае, если клавиатура содержит число клавиш, не превышающее 200.

Современные тенденции в полиграфии таковы, что построение наборных комплексов и АС ОТП производятся на базе вычислительной техники. Современные клавиатуры выполняют в конструктивно и функционально оформленных электронных узлов, оснащенных клавишными переключателями. Они преобразуют движения пальцев в сигнал, реализуя функцию кодирования. Современные клавиатуры содержат порядка 100 клавиш – стандарт.

Для упрощения работы со стандартной клавиатурой используется принцип кодирования клавиш, не связанный с кодированием символа, воспроизводимого ей. То есть в системное устройство ПЭВМ посылается от клавиши, а не код символа, а процессор ПЭВМ позиционный код клавиши преобразует с помощью специальной программы в код символа. Такая структура работы ПК расширяет его функциональность, обеспечивая гибкость и мобильность, и позволяет работать с несколькими фонетическими системами, или обеспечивать с помощью специальных программ использование клавиш и для других целей.

ПО функциональному призначению клавиши разделяются на наборные группировки:

1 – алфавитно-цифровое поле;

2—управляющие клавиши;

3 – поле редактирования;

4 – отдельное цифровое поле;

5 – функциональные клавиши.

Основное алфавитно-цифровое поле расположено в центре клавиатуры и состоит из символов многорядной матрицы клавиш, при чем позиции символов алфавитно-цифровых клавиш соответствуют стандарту 20 века для пишущих машинок, что способствует простому переключению с печатных машин. Помимо основного наборного поля клавиатура содержит вспомогательное поле, необходимое для ввода числовой информации. Это цифровое поле содержит не только цифры, но и символы арифметических операций. Кроме алфавитно-цифровых клавиш имеются управляющие клавиши, предназначенные для ввода прописных или строчных букв и других управляющих воздействий. Управляющие клавиши располагаются слева и справа от основного алфавитно-цифрового поля. К управляющим относятся и клавиши управления курсором. В некоторых моделях они могут размещаться в отдельной зоне. К управляющим можно отнести функциональные клавиши Fиспользуемые для ввода наиболее часто задаваемых команд или функций (наборное поле 5).

Технические и эргономические показатели клавиатур во многом определяются конструкцией и типом клавишных переключателей.

По способу управления клавишные переключатели делятся на контактные и бесконтактные.

КОНТАКТНЫЕ работают по принципу замыкания и размыкания цепи электромеханических контактов и срабатывают после нажатия или отпускания клавиш.

Достоинстваэтих переключателей:

1) простота конструкции;

2) дешевизна;

3) низкое омическое сопротивление контактов.

Недостатки:

1) наличие дребезга контакта в следствие неустойчивого замыкания или размыкания цепи при нажатии и отпускании клавиш;

2) непостоянство переходного сопротивления контакта по причине окисления и электроэрозии;

3) малый срок службы переключений до отказа.

Влияние некоторых недостатков можно устранить. В первую очередь это относится к дребезгу. Это устраняется схемным или программным путем. Путем некоторой задержки срабатывания клавиш.

Сопротивление контакта устраняют с помощью гериконовых контактных переключателей – герметизированные переключатели, у которых коммутационное устройство герметизировано. Они представляют собой герметизированные контакты из ферромагнитных материалов, замыкание которых осуществляется постоянным магнитом, приводимым в движение клавишным стержнем.

Широкое распространение получили простые по конструкции контактные переключатели на основе токопроводящей резине. На нижней поверхности таких переключателей помещается прокладка из токопроводящей резины, которая в момент нажатия замыкает на плате клавиатуры нужные контакты. Конструкция таких клавиатур характеризуется малым ходом и бесшумностью. Мембранные клавиатуры характеризуются хорошей герметичностью, низким дребезгом и относительно высокой технологичностью изготовления.

К БЕСКОНТАКТНЫМ переключателям относятся клавишные переключатели, механическое воздействие которых преобразуется в изменение емкости, индуктивности или чего-то другого , или сопротивления. Это явление потом вызывает электрический сигнал.

Основное достоинствобесконтактных датчиков:

1) бесшумность;

2) влаго- и коррозионно- защищенность.

Управление работой ПЭВМ при наборе с клавиатуры осуществляется с помощью контроллера, выполненного на микропроцессорах. Микропроцессор, используемый в клавиатуре, производит сканирование матрицы матричного поля, обработку дребезга при нажатии клавиш, буферизацию кодов сканирования, поддержание двунаправленной последовательности передачи данных системным устройствам. Микропроцессор кроме этого выполняет постоянное тестирование клавиатуры при ее включении и по требованию системного устройства. При нажатии клавиши наборного поля микропроцессор посылает в системное устройство код нажатия, а при отпускании – подтверждает, что действие произведено. Таким образом работа клавиатуры происходит последовательно через ЦИКл сканирования клавишного поля и выдачи кода.

Назначение, структура и характеристика читающих автоматов

Читающие автоматы предназначены для автоматического чтения и распознавания цифр, букв, слов и любого печатного и рукописного текста с целью их ввода в ЭВМ Существуют принципиальные различия ввода с помощью сканера и с помощью читающего автомата. С помощью сканера текст не может быть подвергнут обработке, а с помощью читающего автомата ЧА можно.

Необходимость автоматизации распознавания знаков текста вызвана с большим разрывом между скоростью ввода текста в ЭВМ и скоростью обработки в ЭВМ набранного текста. Для ввода затрачивается 80% общего времени. Один ЧА заменяет около 20 операторов – большой экономический эффект! Второе достоинство ЧА: происходит повышение качества ввода текста в ЭВМ за счет значительного снижения количества ошибок. Читающие автоматы могут быть использованы для автоматизации процесса корректуры, объективной оценки степени сложности текста и прочее.

Применение ЧА началось в банковском деле для считывания цифр на чеках, а затем на почте – для сортировки писем.

Распространению ЧА в полиграфии по настоящее время препятствуют их некоторые технические недостатки, главным из которых является НЕОБХОДИМОСТЬ применения специальных шрифтов с целью улучшения вероятности распознавания.

Системы чтения и распознавания реализованы в:

1) специализированные ЧА;

2) ЭВМ со сканером и принтером.

ЧА состоит из трех основных устройств:

1) рецепторное устройство – предназначено для сбора информации и служит для считывания текста (типа ПЗС-линейки). Является важнейшим в ЧА. Оно выполняет еще и:

нахождение начальной точки;
определение положения знака в каждой строчке;
определение конца строчки и начала страницы;

2) селекторное устройство – служит для выбора признаков идентификации, классификации и распознавания образов. Может быть представлено в виде самонастраивающегося фильтра, который синтезирует воспринимаемый образ, либо самонастраивающегося генератора электронных образцов и устройства, которое производит сравнение эталона и считанного;

3) эфекторное устройство – для представления результатов распознавания на каком-либо носителе.

Кроме трех основных устройств существуют следующие устройства:

1) входной бункер со счетчиком и транспортирующим устройством для подачи листа. Лист подается в рецепторное устройство с последующим выводом листа в выходной бункер или вывода листа в бункер листов с отказами, если такие обнаружены;

2) устройство передачи символа отказа со счетчиком числа этого отказа, с указанием строки и знака, в котором произошел отказ. Это необходимо, чтобы не искать ошибку.

Основными характеристиками ЧА являются:

скорость считывания;
вероятность ошибки.

Наибольшее количество ошибок при распознавании машинописи приходятся на ж, ю, и, й. Из анализа литературных источников видно, что различие в принципах построения читающих автоматов связано с их назначением. Одни предназначены для распознавания стилизованных, другие - печатных, рукописных.

Различие по назначению от методов считывания:

1) бегущим лучом;

2) линейкой фотоэлементов;

3) матрица фотоэлементов – скорость лучше (2700).

Максимальный размер листов: 279х216 – 356х356.

Речевой ввод информации

Системы распознавания звуков речи весьма перспективны, так как позволяют решить проблемы ввода информации в ЭВМ, возможность управлять голосом машинами и роботами.

Решение этой задачи сводится к распознаванию звуков речи – фонем. А затем к их идентификации, превращении в слова. Любое устройство, любое устное сообщение работает в виде последовательности фонем и пауз между ними. Точное выделение фонем и их число позволяют описать устную речь без искажений. В русской устной речи выделяют 40-45 фонем, которым соответствуют определенные коды, которые можно хранить в ЭВМ для воспроизведения некоторых команд. Распознавание может осуществляться на уровне объединения фонем в слова. В таком случае в ЭВМ должны храниться фонемы, которые в результате складываются в слова и сравниваются с моделью эталоном слова. Словари подобных эталонов насчитывают до нескольких десятков единиц. Главная трудность в реализации таких устройств – распознавание речи отдельных людей, так как одни и те же слова, произнесенные слова разными людьми отличаются дикцией, скорость и т. д. Поэтому сначала не производят сравнение слова с моделью, а отыскивают наиболее близкие модели.

Простейший анализатор представляет собой набор частотных полосовых фильтров – многоканальный анализатор. Позволяет разделить исследуемый сигнал на сумму частотных составляющих, которое анализируют поступающий сигнал одновременно во всем диапазоне частот.

Другой метод – методом разделения по признакам. Аналогичен рассмотренному методу частотного анализа и реализуется в последовательности: слова, подлежащие распознаванию – в них выявляются частотные спектры фонем. В силу того, что максимумы частот отдельных фонем не совпадают и сдвинуты, их анализируют на наличие максимумов и путем сравнения с моделью слова определяют сами фонемы, а потом и слово.

Практика применения метода показывает, что их распознавание производится на пределе. Всегда оказываются два-три близко расположенных максимума и избежать ошибки возможно при повторном произношении данной команды.

Метод многошаговой дифотомии: разделение звуков на глухие и звонкие – 1 звонкому, 0 глухому. Звонкие делят на шумные (0) и нешумные (1) и т. д. На каждом этапе распознавания предлагается альтернатива выбора между двумя множествами. Перемещаясь от узла к узлу мы записываем код распознавания звуков.

Современные устройства речевого ввода.

Сама система идентификации речи включает: человек, алгоритм распознавания, устройство реализации. Основная стратегия решения задачи распознавания речи базируется на заблаговременном формировании словаря речевых сегментов, которая играет роль эталона. Процедура распознавания сводится к сравнению сигнала на входе устройства с эталонами и определение для эталонов допустимой меры сходства. Обычно в таких системах в качестве речевого сегмента выбирается слово, так как для него просто определить границы. В этом случае словарь соответствует количеству распознанных слов. Аппаратно программные средства получили название речевых анализаторов. Они осуществляют преобразование речевых сигналов с микрофонов. Информационный поток сигналов порядком 100 000 бит/сек. в последовательность цифровых кодов с существенно меньшим информационным потоком (10 000 бит/сек), с обязательным сохранением передачи смыслового компонента речи. Сжатие осуществляется за счет распознавания смысловых элементов речи. Анализаторы разделяются на группы:

1) ограниченного словаря;

2) универсальные.

ЛК

пропуск

ЛК

02.04.13

Ввод изобразительной информации

Для ввода изобразительной информации в компьютеры используются сканеры и цифровые фотоаппараты. Эти устройства считывают иллюстрации, разлагая на оптические точки, анализируя оптическую, плотность точек и преобразуют их в двоичный числовой код. При этом осуществляется для цветного изображения разложение его на основные цвета.

Развитие программных и аппаратных средств вычислительной техники привело к тому, что сканеры могут считывать и распознавать, а так же кодировать и текстовую информацию. При чем с достоверностью 98-99%. Кроме того, сканеры позволяют вводить в компьютер не только тексты, но и рисунки, слайды, фотографии, атак же изображения некоторых объемных объектов небольших размеров.

Механизм сканирования оригинала.

Устройство сканера во многом определяется фотоприемником. Профессиональные сканеры, используемые в допечатных процессах, можно классифицировать:

ПО ХАРАКТЕРУ РАСПОЛОЖЕНИЯ ОРИГИНААЛА: плоскостные (планшетные), проекционные (для сканирования с высоким разрешением и качеством слайдов небольшого формата), барабанные (с расположением на внутренней или внешней стороне барабана.

ПО ХАРАКТЕРУ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ: с подвижным оригиналом, с неподвижным оригиналом.

ПО ЦВЕТНОСТИ: цветные и черно-белые.

ПО РЕЖИМУ СКАНИРОВАНИЯ: однопроходные.

ПО ВИДУ ФОТОУСТРОЙСТВА: ФЭУ, ПЗС-линейка или матрица.

ПО ВИДУ ДВИЖУЩИХСЯ ПРИ СКАНИРОВАНИИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ: движущиеся считыватели, движущиеся зеркала, гибридные (движется всё).

Цифровой фотоаппарат – устройство для фотографической съемки, в котором изображение регистрируется, но не на пленку, а на несколько линеек или ПЗС-матрицу. Эти изображения сохраняются в цифровом виде.

ПО КОНСТРУКЦИИ: с задней разверткой, трехкадровые камеры, однокадровые камеры с одной матрицы, однокадровые камеры с тремя матрицами.

Основные параметры и технические характеристики фотоаппаратов аналогичны сканерам.

Оснонвые параметры цифровых камер:

разрешающая способность;

динамический диапазон;

выдержка – время, в течение которого засвечивается ПЗС элемент и формируется цифровое изображение.

Однокамерные фотоаппараты обязательно имеют ПЗС матрицу, на которой есть мозаичные фильтры, которые ставятся на каждый цвет RGB. Каждый пиксель видит свой цвет, а потом по определенной программе в зависимости от мощности, они перемешиваются.

Барабанные сканеры – дорогое и сложное устройство. С их помощью можно получить изображение с высокой степенью детализации. Эти изображения могут быть использованы для последующего ретуширования, цветоделения. Оригинал в них с помощью специальной ленты или масла закрепляется на поверхности прозрачного барабана. Этот барабан сделан из органического стекла и закреплен на массивном основании. Основание не воспринимает никаких вибраций. Барабан вращается с высокой угловой скоростью, а сканирующая головка через малую апертуру стоит в непосредственной близости к считываемому материалу. В сканерах используются так называемые микрообъективы, позволяющие производить увеличение довольно в больших размерах (70—80 раз). Окошечко, через которые они видят – мало (аппретура), 0,1 мм! иногда. В качестве фотоприемника используются ФЭУ. Они перемещаются по направляющим вдоль образующей барабана и точечно сканируют оригинал. Для освещение оригинала используются ксеноновые или галогенные источники света. Стабильности и волновому диапазону этих источников предъявляются очень высокие требования: излучение постоянной интенсивности света, не только по световым характеристикам, но и по качеству излучения. Источник света должен быть во всем видимом волновом диапазоне. Характеризуется источник света так называемой цветовой температурой: температура, до которой нагрето абсолютно черное тело, излучающее тот же волновой диапазон электромагнитных волн, что и свет, который мы вилим. Белый свет при дневном освещении имеет температуру 6400 К. При сканировании прозрачных оригиналов.

При сканировании прозрачных оригиналов используется внутренний источник света. при сканировании в отраженном свете – в непосредственной близости с поверхностью барабана. Несмотря на то, что лампы накаливания нагревают поверхность сканируемого материала, она не портится, не загорается, не подвергается тепловому воздействию, так как скорость вращения барабана очень высока. Это вращение позволяет использовать яркий мощный источник света.

В наиболее простом исполнении это полупрозрачные хроматически нейтральные цветоделенные элементы, частично пропускающие пропорциональные световые потоки энергии, независимо от их спектрального анализа.

Более совершенные барабанные сканеры используют дихроичные зеркала: полупрозрачные, но пропускают только одну какую-то длину волны: красный или синий или зеленый. При таком распределении световая энергия используется более рационально и правильно. Могут использоваться специальные цветоделительные призмы. Могут быть и дихроичные зеркала. В зависимости от типа материала (прозрачный или нет) сканируемый оригинал закрепляется или снаружи, или внутри.

Размещенные в анализирующей головке ФЭУ принимают этот разделенный свет, усиливают его, затем полученные аналоговые сигналы преобразуются в цифровой код.

Для повышения производительности и универсальности некоторые сканеры имеют различные по размеру прозрачные барабаны. То есть барабан становится сменным элементом, ведь на него не может закрепляться фотоформа, если она очень большая, а фотоформа делается исходя из того, какая у нас печатная машина. Современные барабанные сканеры позволяют сканировать с интерполяционным разрешением 24000 дпи. Отличительный признак – возможность сканировать оригиналы с большой оптической плотностью в отраженном и проходящем свете.

Для повышения разрешения, качества картинок, используются специальные конструкции сканирующих анализирующих головок. Анализирующие головки в барабанных сканерах имеют специальный дополнительный канал – канал нерезкого маскирования. Для освещения в этих головках используются ксеноновые или металлогалогенные лампы накаливания. Свет от этой лампы берется в разных точках нити накаливания. С помощью пяти световодов этот свет подается или во внутрь барабана, или наружу. Это делается для того, чтобы расширить частотную величину этого диапазона. Свет отличается длиной волны. Они проецируются с помощью пяти конденсоров на поверхность сканируемых материалов. Конденсоры – оптические устройства, обеспечивающие равномерность излучения. Отдельно взятые потоки перемешиваются, светят фактически в одну точку, таким образом добиваются усреднения частоты светового потока, обеспечения его стабильности и расширения диапазона светового потока. Отраженный свет попадает в диафрагму анализирующей головки.

Диафрагма микро объектива представляет собой микроотверстие в зеркале, которое установлено под углом 45 градусов. Оно конструктивно выстроена на турели, что позволяет изменять диафрагмы в зависимости от линиатуры и масштаба сканирования. Отраженные от зеркальной поверхности диафрагмы свет, проходит через нейтральный фильтр, цветоделительный фильтр и попадает на ФЭУ канала нерезкого маскирования. Часть света, прошедшая через диафрагму, разворачивается призмой и попадает на цветоделительные дихроичные зеркала, которые делят световой поток на три спектральных зоны: синюю, зеленую, красную. Спектрально поделенные потоки с помощью призм направляются на дополнительные светофильтры, после чего они попадают на фотоумножители соответствующих цветоделенных каналов. Потери качества наиболее заметны при воспроизведении мелких деталей. Уменьшить потери качества при растрировании можно путем электронного нерезкого маскирования, при помощи которого даже удается выделить и заметить существенные для изображения детали. Эта задача решается с помощью канала нерезкого маскирования. Он получает одновременно с цветовым каналом сигнал соответствующего цветоделенного изображения. Диафрагма в канале нерезкого маскирования больше, чем диафрагма, передающая изображение. Большая точка нерезкого маскирования при прохождении контура характеризуется перепадом плотностей и обеспечивает более качественный сигнал, так как во время сканирования больший элемент улавливает больше подробностей изменения плотностей, чем малый канал основной.

В результате вышеприведенного вычисления в канале в сканере между разностью основного и нерезкого сигналов и последующего суммирования результат этого вычитания с основным цветоделенным каналом образуется нерезкая градационная маска. Разностный сигнал добавляется к основному. Благодаря увеличению контраста деталей и образованию дополнительной канвы, повышается резкость изображения и улучшается прорисовка отдельных деталей. Степень прорисовки деталей можно регулировать выбором величины диафрагмы в канале нерезкого маскирования. Канал нерезкого маскирования тоже имеет свои величины.

Основные достоинства барабанного сканера:

1) возможность сканирования высокохудожественных работ с разрешающей способностью 24000 дпи с динамическим диапазоном более 4 единиц;

2) возможность сканирования как в отраженном, так и в проходящем свете. Единственное условие – носители информации должны быть гибкими;

3) повышение производительности сканирования за счет автоматической корректировки апертуры и освещенности в зависимости от световой плотности оригинала и его насыщенности; возможность использования сменных барабанов;

4) возможность изменения фокусного расстояния позволяет автоматически или вручную изменять разрешение сканирования в зависимости от требуемой степени детализации изображений.

Недостатки барабанных сканеров:

1) невозможность сканирования переплетенных оригиналов;

2) большие габариты и большая масса;

3) невозможность сканирования оригиналов на жесткой основе;

4) сложность загрузки оригиналов;

5) так как скорость вращения барабаны высока, то оригинал крепится с большой аккуратностью.

Устройства вывода изображения используемые для контроля

Цветопроба – цветной отпечаток, получаемый с целью оценки качества, обработки и цветоделения изобразительной информации. Особенностью цветопробы является то, что она выполняется с помощью печатающих устройств непосредственно с компьютера: цифровая цветопроба. В настоящее время для получения цифровых цветопроб используются принтеры, работающие на различных технологиях нанесения краски на запечатываемую основу:

1) по принципу термопереноса;

2) сублимационной печати;

3) струйные;

4) лазерные;

5) принтеры на твердых чернилах.

ЛК

04.04.13

Цветопроба – моделирование оттиска с целью колориметрического контроля качества и его предсказания. Так же может быть использована в качестве подтверждения правильности выполненного заказа при возникновении разногласий в случае конфликтной ситуации между заказчиком и полиграфистом.

Цветопробы:

экранные – изображения на откалиброванном качественном мониторе. При такой цветопробе можно говорить лишь о первоначальной визуальной оценке качества будущего тиражного оттиска. Эта цветопроба не является документом, подтверждающим правильность последующего репродуцирования;
на твердых носителях:

а) цифровая – ее место в технологической печати отведено сразу после верстки. По окончании верстки полос, до изготовления цветоделенных растровых фотоформ, производится контроль и прогнозируется будущее качество полученного оттиска;

б) аналоговая – ее место в технологическом цикле после получения цветоделенных фотоформ. Призвана контролировать качество самих технологических процессов до получения цветопробы и прогноз изготовления печатных форм и качества печати;

в) пробная печать – печатный оттиск с печатных форм. Контролируется качество изготовления фотоформ и печатных форм, и всех технологических процессов вплоть до печатания тиража.

На любом из перечисленных этапов цветопроба должна максимально соответствовать качеству оттиска. Наиболее часто применяемый цветопробы: аналоговые, цифровые.

Цветные отпечатки, получаемые с целью проверки качества и обработки, цветоделения изобразительной информации – цифровые цветопробы. Особенность ее в том, что она выполняется с помощью печатающих устройств непосредственно с компьютера с цифрового массива. В настоящее время в качестве устройств для получения цифровых цветопроб используются принтеры, работающие с различными технологиями нанесения красочного пигмента на запечатываемый материал.

Различают:

принципы, работающие по принципу термопереноса;
сублимации;
струйные;
лазерные;
принтеры на твердых чернилах.

В основу принтера с термопереносомцветных красителей, нанесенных на специальной лавсановой пленке, на бумагу под действием высоких температур. Красители содержат в своем составе воскоподобные красящие вещества, которые плавятся при нагревании, и это позволяет расплавленным точкам переходить с лавсановой основы на бумагу. В процессе печати на лавсановой подложке, которая является носителем красящих пигментов, создается в местах, где должна производиться растровая структура, высокая температура. Каждый цветной оттиск печатается в 4 прогона. Краски по цвету очень близки к триадным, а отсутствие их смешения позволяет получить хорошую цветопередачу. Разрешающая способность принтеров такого типа 300dpi. При печати используется специальная бумага и скорость печати такого принтера 1—2 страницы/мин.

Недостатки способа:

1. Низкая разрешающая способность.

2. Специальная бумага.

3. Неэкономичное использование пленочного красителя.

Сублимационные принтерыиспользуют практически такой же принцип переноса красящего вещества на подложку, как и предыдущие технологии, но с одной немаловажной особенностью. Это отличие заключается в том, что при сублимационной печати не создается растровая структура. Запечатывание происходит равномерно и полностью, а изображение имеет фотографический вид, лишено растровой структуры. В этих принтерах специальные красители, которые обладают повышенной прозрачностью. Формирование того или иного оттенка во многом зависит от толщины слоя базового красителя, перенесенного на бумагу. Кроме того, что не создается растровая структура, присутствует и некоторая особенность нанесения самого красителя. Процесс переноса красителя основывается на нагревании его до состояния, близкого к парообразному. Краситель испаряется, и выделившиеся пары красителя соприкасаются со специальным покрытием на бумаге. Это покрытие способствует отсорбирования красителя и его закреплению на поверхности бумаги. Степень переноса красителя зависит от температуры и длительности нагревания в данной точке. После завершения процесса на этих четырех базовых цветах на бумаге формируется полноцветное изображение.

Недостатки:

1. Высокая стоимость оттиска.

2. Невозможность печати на простой бумаге.

3. Невозможность воспроизведения растровой структуры.

Струйные принтеры– наиболее распространенные устройства для получения цветовых цветопроб. Это связано не только с относительно небольшой стоимостью печати, но и дешевизной самого устройства. Делятся на: каплеструйную печать, струйно-импульсная (с пьезоэлектрической головкой, с термоголовкой).

Принтеры с твердыми чернилами– чернила в процессе печати изменяют фазу своего состояния. В них имеется 4 цветные восковые палочки. Основной недостаток печати: нерациональное расходование чернил. Для того, чтобы работать успешно, она расплавляет большую часть палочки сразу, не задумываясь, как будет печатать. Остатки расплавленного воска выплевываются. Нагреватели расплавляют воск до 90 градусов. Для получения изображения печатное устройство откачивает небольшое количество чернил. Подлетая к бумаге восковые капли сразу же застывают и имеют выступающую фактуру. преимущества: высокое качество. Недостаток: высокая стоимость печати.

Аналоговая цветопроба без изготовления печатных форм. В печатном процессе для контроля качества обработки, в том числе цветоделения изображения, кроме цифровых цветопроб используются также и аналоговые цветопробы с вещественным носителем изображения – фотоформ. Ее целесообразно применять в допечатных системах, реализующих технологию Компьютер-фотоформа, после изготовления комплекта цветоделенных растрированных фотоформ.

Подразделяются на сухие и мокрые. На сухих цветопробах не используются химические растворы. Пигмент с пробельных элементов удаляется механически. В случае мокрой цветопробы процесс проявления, то есть разрушения и вымывания элементов, происходит с помощью приобретения пробельными элементами растворимости, путем вымывания этих пробельных элементов.

Этапы получения:

1) ламинирование – приклеивание пигментного слоя к основе под воздействием температуры;

2) экспонирование – воздействие на пигментный слой УФ-излучением;

3) проявление – удаление пигментного слоя с пробельных элементов (в мокрой цветопробе путем вымывания, в сухих – механически).

Изготовление сухим способом:

на лист бумаги со специальным покрытием при помощи ламинатора наносится слой светочувствительного материала с защитной пленки сверху. Затем поверх защитной пленки крепится фотоформа. Проламинированная бумага с фотоформой помещается в копировальную раму и подвергается кратковременному экспонированию. Происходящий при этом фотохимический процесс является основой формирования изображения. Светочувствительный слой, который был клейким по всей поверхности до экспонирования, полимеризуется и теряет свою клейкость именно в тех местах, в которых УФ свет попал, то есть на пробельных элементах. После экспонирования фотоформа снимается, защитная пленка удаляется.

Бумага с воспринявшим изображение светочувствительным слоем пропускается через валики, где по ней прокатывается металлическая алюминиевая фольга, на поверхности которой имеется пигментный слой. Процесс, происходящий при этом достаточно прост. Слабо держащийся на поверхности фольги пигмент прилипает к оставшимся клейким элементам и в результате этого на участках бумаги, соответствующем печатным точкам, появляется изображение. Для получения цветного изображения процесс повторяется четыре раза с использованием последовательно всех фотоформ. Каждый раз берется фольга с соответствующим пигментом на ней и прокатывается по полученным растровым точкам в виде клейкой массы. При чем совмещение красок осуществляется вручную -- основной недостаток, так как получение оттиска полноцветного зависит от мастерства человека, который его производит.

Данная технология обеспечивает имитацию фиксированной величины растискивания растровой точки, которое закладывается в клеящемся веществе. Это растискивание 17-20%. Красители соответствуют по спектральному составу офсетным краскам, что обеспечивает довольно точное соответствие тиражным оттискам.

При мокром прокатываемый по основе ламинат уже содержит красящее вещество внутри светочувствительного слоя. После экспонирования, подвергшиеся воздействию света участки меняют свою чувствительность к реактивам и при обработке в проявочном устройстве удаляются химическим способом вместе с защитным слоем ламината.

Основной недостаток систем аналоговой цветопробы:

1. Высокая себестоимость оттиска.

2. Трудоемкость.

3. Невозможность использования тиражного запечатываемого материала.

ЛК

09.04.13

Аналоговая цветопроба с изготовлением печатной формы

Качество будущего тиража в некоторых случаях проверяют до печатания тиража. Такая цветопроба производится на специальных пробопечатных станках, условия печати на которых максимально приближены к тиражным условиям. Это позволяет получать наиболее достоверный результат о качестве получаемого тиража. Существуют специальные пробопечатные станки, оснащенные увлажняющим аппаратом, красочным аппаратом и позволяющие печатать оттиски на полученных уже изготовленных печатных формах и на тиражной бумаге. Процесс получения оттиска заключается в том, что предварительно форма увлажняется, затем производится нанесение краски на печатную форму и перенос краски с печатной формы на офсетный цилиндр, после чего происходит печать.

При изготовлении пчеатного оттиска каретка офсетного цилиндра освершает холостой ход и рабочий ход. Во время рабочего – движется над столом с формой, валики опускаются и наносят. Офсетный цилиндр прокатывается под давлением по печатной форме, в результате чего получаются отпечатки.

Пробная печать обеспечивает полную гарантию соответствия пробного оттиска тиражу. Это достигается за счет использования тиражных форм, всех расходных материалов, краски, увлажняющего раствора, бумаги, но по сравнению с цифровой и аналоговой цветопробами пробная печать – более дорогой процесс. Кроме того, надо помнить, что в случае несогласия заказчика с результатом качества будущего тиража, возникают большие проблемы по замене печатных форм. Поэтому желательно проверять качество печатного процесса на каждом этапе.

CtPтехнологии. Рекордер для записи форм на внутренней поверхности барабана

СтП – Компьютер ту принт. Цифровая технология получения печатных форм. Позволяет автоматизировать процесс записи формных пластин. Все рекордеры, устройства, изготавливающие печатные формы, делятся на:

1) по месту закрепления формной пластины на поверхности барабана: с внутренней рабочей поверхностью барабана, с наружной, плоскостные.

Рекордеры для записи формных пластин на внутренней поверхности барабана состоят из трех секций: ввода, экспонирования, вывода. Секция ввода оснащена кассетами с формными пластинами и устройством автоматического или ручного ввода в секцию экспонирования. Секция экспонирования формных пластин предназначена для записи на рабочей поверхности формных пластин растрового изображения. Секция вывода проэкспонированных пластин предназначена для подачи заэкспонированных пластин на последующую обработку и как правило подключается к проявочным устройствам, которые называются часто процессорами. Все секции объединяются в общую линию с помощью устройств транспортирования пластин. Эти устройства транспортирования в каждой конструкции рекордера имеют свои особенности. Наиболее распространена система транспортирования, в которой подачу пластин из кассеты производят в вертикальном положении пластины, после чего ее размещают на рабочую поверхность внутреннего барабана. В секции экспонирования пластине предварительно прошиваются базовые отверстия. На эти отверстия пластина позиционируется на внутренней поверхности в рекордере. При помощи вакуума плотно прижимается к его рабочей поверхности. Прошивка штифтовых отверстий позволяет использовать их для базирования как при экспонировании, так и при закреплении на формном цилиндре печатной машины. Это позволяет получить максимальную точность приводки. После экспонирования пластина вновь вертикально извлекается из секции, кантуется на транспортное устройство в горизонтальное положение и отправляется в проявочный процессор. Проявочный процессор – устройство, которое удаляет с поверхности незаполимеризованные пробельные элементы. Вымывание в процессоре осуществляется с помощью специальных растворов и щеток.

Загрузка и выгрузка пластины с позиции экспонирования осуществляется параллельно во времени. Пока экспонируется предыдущая – последующая извлекается, а загрузка в барабан осуществляется одновременно с выгрузкой проэкспонированной.

В секции экспонирования экспонирование производится с помощью лазера. В зависимости от типа пластины используются как инфракрасные, так и фиолетовые лазеры. Самым распространенным лазером, который используется в редукторах с внутренним барабаном, является твердотельный миодиновый лазер, мощностью до 100 мили ватт. Особенность: длина волны может меняться от 1064 до 532 нм. Удвоение частоты накачки такого лазера и позволяет трансформировать его излучение из инфракрасной зоны в 1064 нм в видимую, фиолетовую (зелено-фиолетовую) с длиной 532 нм.

Оптическая система рекордера с внутренним барабаном обеспечивает высокоточную запись изображения со следующими разрешениями: 1270, 1692, 2540, 3386 dpi. Рекордер состоит из лазера, затвора, который открывается и закрывается. Имеется в нем акусто-оптический модулятор, который позволяет записать растровую структуру по принципу вкл./выкл. Кроме того, у него имеется объектив, который может изменять фокусное расстояние. Линзы, установленные на поворотной турели и выставляются в соответствии с разрешением, формирую лазерную точку нужной апертуры. Мощность луча контролируется с помощью фотодиода. Для приведения мощности лазерного луча в соответствие со светочувствительностью формных пластин в записывающей головке рекордера имеются два набора светофильтров, расположенные на поворотной турели. После того, как фотодиод определил мощность лазера, выставляется необходимая светочувствительность луча, для чего используются серый светофильтры. Проходя через поворотное зеркало, он поворачивается дважды, при чем одно из поворотных зеркал является регулируемым. Оно установлено с возможностью регулировки по двум координатам. Это необходимо для того, чтобы луч попал в записывающую головку, которая движется внутри барабана, параллельно внутренней образующей поверхности. Управление отклонением луча осуществляется с помощью подачи напряжения на Пьезоэлемент, который в результате этого поворачивается в ту или другую сторону. Команду на этот поворот подает специальный фотодиодный датчик, определяющий положение луча и дающий управляющий сигнал на пьезоэлемент. Датчик и зеркало закрепленные на пьезоэлементе являются измерительным и исполнительным элементами автоматической системы коррекции пространственного положения луча. Данная система призвана компенсировать погрешности, возникающие при перемещении головки во время экспонирования, а так же некоторые погрешности, возникающие в результате износа подвижных частей записывающей головки.

Второе поворотное зеркало направляет лазерный луч в объектив, который имеет привод для осуществление фокусировки луча на рабочей поверхности пластины. Развертку производит двигатель, который вращает пентапризму, установленного на ней. И вместе с объективом, турелью и датчиком коррекции составляет записывающую головку рекордера. Фокусировка лазерного луча на рабочей поверхности пластины осуществляется потому что пластины, подаваемые в барабан, могут быть разные по толщине.

Устройство рекордера и наличие транспортных систем между его отдельными звеньями позволяет полностью автоматизировать процесс получения печатных форм. Этим рекордером могут экспонироваться различные формные пластины в зависимости от используемого в нем лазера.

Рекордеры для плоскостной записи форм

Не деформируют поверхность пластины – так как не надо изгибаться. Эта особенность позволяет работать с пластинами разной толщины и формата. Обеспечивают экспонирование с высокой точностью. Они оснащены системой позиционирования по двум краям формной пластины с последующей вакуумной фиксацией ее на подвижном двух координатном столе. В качестве источника света используются лазерные диоды с длинной волны 633 нм. Специальная оптическая система имеет двойную фокусировку луча, до и после многогранного зеркала.

Если запись осуществляется не с помощью поворотного дефлектора, а осуществляется субрастровая запись, которая заключается в том, что когда стол перемещаем вдоль, то пишем не просто один луч, а отклоняем его туда-сюда. Луч ходит на промежуток и пишет полоску шириной небольшой. Лучевая запись – лазер идет и построчно ставит промежутки. Можно лазерный луч разбивать на две-три строчки и они пишут тогда три сразу строчки. При субрастровой записи применяется акусто-оптический модулятор. Это значительно повышает производительность.

ЛК

Рекордеры обеспечивают экспонирование с высокой точностью, так как головка перемещается, пластина крепится на неподвижный стол, базируется по двум сторонам – точность.

Конструкция рекордера такого как правило соединяется в автоматическую линию с проявочным процессором. В такой линии используется рекордер с источником света лазерный диод. Специальная оптическая система имеет двойную фокусировку пластин: до и после многогранного зеркала. Такая двойная фокусировка компенсирует нелинейность развертки и угла поворота луча, что обеспечивает точное соблюдение геометрических размеров изображения. На ряду с субрастровой записью для обеспечения высокой скорости подачи информации (записи) используется буфер с емкостью 2 жестких диска по 1 Гб. Пока информация с одного диска выводится на пластину, растровый процессор записывает следующую битовую карту на второй диск. Такое технологическое решение позволяет более плавно и равномерно производить запись пластины в зоне экспонирования, что обеспечивает точность совмещения и высокую скорость записи. Такие рекордеры имеют довольно высокие скорости записи – 1014 мм/мин при разрешении 1200 дпи. Исходя из этих параметров они используются в основном для записи газетных полос на формы.

Рекордер обеспечивает довольно высокую точность совмещения 25 мкм на 4х последовательно выведенных пластинах.

Рекордер снабжен устройством подачи пластин в зону экспонирования. Подача осуществляется автоматически с автоматическим удалением с кассет прокладочной бумаги и не требует никакой ручной загрузки пластин.

Рекордеры снабжены системой автоматического распознавания номера газеты и автоматической выборки из памяти параметров, находящихся в ней пластин (формат, светочувствительность, центровка изображения, необходимость прошивки штифтовых отверстий).

При заполнении кассет данная информация вносится в память машины, что позволяет оперативно переключаться из одного вида записи пластины на другой вид записи пластины.

При экспонировании 4х пластин максимального формата рекордеру требуется порядка 1 минуты для их записи и проявления. Широкий диапазон доступных разрешений позволяет выбрать оптимальное соотношение между скоростью записи формной пластины и качеством ее.

При записи изображения на формной пластине методом субрастрового сканирования записывающая головка совершает непрерывное возвратно-поступательное движение по одной оси координат и старт-стоповое поступательное движение по другой. Один из акустических модуляторов работает в режиме акусто-оптического дефлектора, производя модуляцию и отклонение луча параллельно возвратно-поступательного движения. Головка записывает полосу изображения небольшой ширины. После записи полосы записывающая головка смещается на ширину этой полосы и возвращается в исходное положение, записывает следующую полосу. Так повторяется до полной записи пластины.

Рекордеры, в которых используются два акусто-оптических модулятора, один из которых работает в режиме акусто-оптического дефлектора, а другой – модулятора, записываются по двум координатам. Они содержат три кассеты для формных пластин и механизм их смены. Эти рекордеры имеют механизм подачи и выборки формных пластин из кассет, которые после выборки подаются на вакуумную плиту и на ней закрепляются. Над вакуумной плитой в двух направлениях перемещается записывающая головка, которая производит запись растрового изображения и после окончания экспонирования пластины она по транспортному устройству передается в процессор для последующей обработки. Такие рекордеры обеспечивают запись формных пластин как серебросодержащих, так и гибридных, и фотополимерных. При этом разрешение может изменяться от 1270 до 3386 дпи. Повторяемость в них достигает 5 микрон. Время записи зависит от разрешения и формата. Для 650х550 мм при разрешении 2032 дпи – 3,3 мин.

Как видно, CtPтехнология, реализуемая на различных рекордерах, легко позволяет автоматизировать процесс и записи, и связать его в автоматическую линию, применяя процессоры. Технологический процесс позволяет легко с цифры получить готовые печатные формы, которые могут быть использованы в частности для офсетной печати.

Система непосредственной записи формы в машине

Данная система реализовалась в двух различных технологиях: Компьютер-печатная форма; Прямая цифровая печать (ЦПМ). По сути обе технологии являются выводными устройствами компьютерной системы допечатной подготовки.

Применение цифровых печатных машин позволяет сократить сроки выпуска печатной продукции за счет сокращения технологического цикла. А так же повысить качество этой продукции и обеспечить гибкость производства за счет повышения уровня автоматизации и контроля технологических параметров при печати. Сократить номенклатуру технологического оборудования и численность персонала. Данные технологические системы можно разделить на две группы:

1) машины первой группы предусматривают запись печатных форм автоматически, непосредственно на своем формном цилиндре с использованием так называемых пленочных технологий. Печать после этого осуществляется традиционным, например офсетным способом. Технология таких машин называется Компьютер-Печать.

2) машины второй группы реализуют прямую цифровую печать, где каждый оттиск получается непосредственно из цифрового массива и из технологического цикла этой машины выпадает процесс подготовки и изготовления вещественной печатной формы. В этих машинах перед получением каждого оттиска происходит повторная запись изображения на специальном носителе, которые называют «фоторецепторными носителями». Технология таких машин носит название Компьютер-ту-принт.

ЦПМ первой группы, у которых на формном цилиндре производится изготовление печатных форм соединяют в себе рекордер с лазерной записью формы и собственно саму печатную машину. Изготовление форм в печатных машинах происходит под действием лазерного излучения с использованием так называемых пленочных технологий. Примером такой ЦПМ является офсетная машина для печати без увлажнения форм (сухой офсет).

Структурная форма пленочного материала показана на рисунке:

Рис. 1

Машина использует рулонный формный материал толщиной 0,18 мм, состоящий из полиэстеровой основы 4 с нанеченным теплопоглощающем слоем 5 меньше 1 микрона (слой графитовой пыли) и силиконовым слоем 3 (около 3 мкмк). Поверхность этого силиконового слоя 2 отталкивает краску и является пробелообразующими элементами. Проэкспонированный лазерным лучом силиконовый слой под действием тепла (используется ИК лазер) с длиной волны 830 нм удаляет силикон и теплопоглощающий слой и тем самым образует печатные элементы. Рулон формного материала, рассчитанный на 35 печатных форм, имеет специальную систему подачи материала, которая устанавливается в формном цилиндре.

Схема установки формного материала в ЦПМ показана на рисунке:

Где 1 – рулонный формный материал, 2 – формный цилиндр, 3 – офсетный цилиндр, 4 – устройство удаления остатков формного материала, 5 – валики красочного аппарата.

Формный материал рассчитан на 35 печатных форм, устанавливается внутри формного цилиндра и обладает тиражестойкостью 20 тыс. оттисков при скорости печати до 10 000 отт./час.

Для замены формы формный материал перематывается с одного рулона на другой. Запись формы на материале осуществляется лазером ИК излучение 830 нм. Записывающая головка этого лазерного устройства состоит из 16 модулей, расположенных вдоль оси формного цилиндра и конструктивно выглядит так:

Данная линейка располагается вдоль образующей формного цилиндра 2 (параллельно ей). Каждый модуль содержит инфракрасный лазерный диод 5 мощность 1 Вт, световод 4 и фокусирующую оптику 3. Оптика фокусируется так, что на печатной бумаге образуется точечный печатный элемент 1, диаметр минимальный которого 30 мкм, что позволяет получить разрешение 1270 дпи. цифровые сигналы об изображении от компьютера поступают а контроллер 6, который управляет модуляцией лазерных диодов 5. Модули лазерных диодов закреплены на линейке 7 и распределены вдоль формного цилиндра 2 через равные расстояния. Запись по оси х осуществляется за счет возвратно-поступательного движения линейки. Размер шага этого движения определяется разрешением записи, а по оси у за счет частоты вращения формного цилиндра. Для экспонирования пластины форматом 460х340 мм с разрешением 1270 дпи уходит 6 минут.

ЦПМ работает следующим образом:

цифровая информация, обработанная в РИП поступает на контроллер 6 печатной машины, который управляет процессом записи формного материала головками 3. Материал закреплен на формном цилиндре 2. После записи формы красочный аппарат валиками 5 рис.1 наносит на форму слой краски, которая затем переносится на офсетный цилиндр, а затем и на запечатываемые листы, закрепляемые на печатном цилиндре. После печатания тиража пленочное изображение формы убирается с офсетного полотна устройством 4 рис. 1, предназначенного для удаления формного материала.

Печатная секция построена по планетарному типу: в центре расположен большой барабан, по окружности расположены печатный, офсетный, печатный, офсетный, печатный, офсетный, печатный, офсетный цилиндры. Барабан вращается. На нем с одной стороны приемный стол, а с другой стороны – стапик с бумагой.

Теоретические особенности электрофотографического процесса и его основные технологические этапы

Наиболее распространенной и в научной степени изученной является технология прямой цифровой печати Компьютер-ту-принт на основе электрофотографии.

Электрофотография – это совокупность технологических методов и средств, предназначенных для получения изображения на специальных формных материалах. Эти материалы изменяют свои электрические в соответствии с количеством световой энергии, попавшей на их поверхность. Другими словами, способ получения изображения основан на способности некоторых фотополупроводников в темноте воспринимать и удерживать заряд, а при воздействии света увеличивать электропроводность и разряжаться. Такое явление носит название фотоэлектропроводимость.

На основе этого явления создается так называемое скрытое электростатическое изображение на электрофотографических материалах, которые имеют общее название фоторецепторы.

Фоторецепторы – основной элемент электрофотографического устройства. Состоит из металлической подложки, как правило, алюминиевой. А в качестве фотополупроводниковых сенсоров используются чистый селен, селен с добавками, окись цинка, сернокислый кадмий, аморфный кремний, многослойные органические фотополупроводники (OPC).

Наиболее распространено покрытие в виде многослойного органического фотополупроводника. Этот материал состоит из нескольких тонких слоев.

На рисунке показано покрытие рецепторов в разрезе. Они состоят из нескольких тончайших полимерных слоев, нанесенных на электропроводящую подложку или металлизированную пленку.

Седьмой слой – подложка.

Шестой слой – грунтовый. Толщина 10—20 мкм. Назначение слоя – выравнивание подложки.

Пятый слой – барьерно-адгезионный. Толщина 0,2-1,5 мкм. Выполняет две функции: увеличивает адгезию генерационного слоя 5 и предотвращает перенос заряда на заземленную подложку.

Четвертый – генерационный. Толщина 0,2-1 мкм. Необходим для поглощения света и образования электронно-дырочной проводимости.

Третий – транспортный слой. Имеет толщину 25-35 мкм, выполняет функции удерживания поверхностного заряда и переноса носителей заряда к поверхности.

Второй – защитный слой. Толщина 0,5-5 мкм. Служит для защиты поверхности фоторецептора и для удержания поверхностного заряда. Защитные свойства слоя заключаются в том, что он содержит нитрит кремния.

Скрытое изображение формируется следующим образом:

свет проходит через збарьерный слоя. Светочувствительная молекула генерационного слоя, поглощая квант света распадается на пару свободных носителей заряда. Под действием электрического поля положительный заряд дрейфует к верхней поверхности генерационного и транспортного слоя. Подойдя к заряженной поверхности положительный заряд нейтрализует один из поверхностных отрицательных зарядов. В результате освещенные участки разряжаются, образуя скрытое электростатическое изображение. Электроны движутся в противоположном направлении к подложке и, таким образом, на фоторецепторе возникает потенциальный рельеф, называемый скрытым электростатическим изображением.

Генерационный слой – главный слой фоторецептора и представляет собой дисперсию твердых микрочастиц светочувствительного пигмента в прозрачном полимере, то есть этот слой гетерогенный, что значит неоднородный, что оказывает положительное влияние на светочувствительность, увеличивая квантовый выход свободных носителей заряда.

Выбор этого светочувствительного пигмента зависит от назначения фоторецептора. Слои на основе фталоцианинов чувствительны к ИК-излучениям и используется для записи на их поверхности ИК излучатели. В последнее время начали использоваться более чувствительные к ИК излучению пигменты.

В современной электрофотографии используются так же рецепторы с неорганическим электрофотоматериалом. Основным элементом в этих рецептрах является аморфный кремний, насыщенный водородом. Слой этого материала толщиной около 30 мкм наносится химическим осаждением из паров силана на токопроводящую основу, которую затем покрывают барьерно-адгезионным слоем. Затем наносят покрытие из карбида кремния. Зарядка такого рецептора может быть как положительной, так и отрицательной. Применение его в последнее время расширяется, а использование селена сужается.

Электрофотоматериалы на основе ОРС как правило заряжаются отрицательным зарядом. Фоторецепторы на основе аморфного кремния имеют большую устойчивость к истиранию. Их стоимость, по сравнению с материалами ОРС значительно выше. Но тиражестойкость тоже выше.

Характеристики электрофотографических оригиналов соотвесттвуют галогенсребряным оригиналам: обладают общей светочувтсвительностью, контрастностью, разрешающей способностью. Кроме того, они обладают специфическими свойствами: начальный потенциал, темновая устойчивость, остаточный потенциал, многократность применения, тиражестойкость.

Общая или интегральная светочувствительность – способность определенным образом реагировать на белый цвет. Что касается спектральной светочувствительности, то она определяется:

S=1|H=1|(E*t)

где Н – энергетическая экспозиция для определенной длины волны. Экспозиция равна световому потоку Е, t– время.

Кроме того, есть и энергетическое выражение спектральной чувствительности:

S=dU/U0

dU– изменение потенциала при облучении.

Важным параметром электрофотографического слоя является его разрешающая способность, которая определяется максимальным числом передаваемых фотослоем параллельных линий на одном миллиметре изображения. Для электрофотографического слоя на основе селена она самая высокая, составляет порядка 1000 лин/мм.

Запись изображения на электрофотографическом слое состоит из трех стадий:

рисунок

1 этап – зарядка поверхности фоторецептора;

2 этап с зарядом «тау т» -- время транспортирования фотоматериала в зону экспонирования. При этом поверхностный потенциал частично спадает на некоторую величину и становится равным U0. Эта величина спада определяется величиной темнового тока для конкретного материала. Здесь и происходит экспозиция. Время экспозиции зависит от материала, а время спада зависит по-другому.

3 этап – экспонирование, в результате которого на электростатическом слое образуется скрытое изображение. Освещенные участки разряжаются до Uостаточного. Разность этих потенциаловUост. иUт – электростатический контраст, который можно получить в результате записи изображения. На эту важную характеристику влияние оказывает потенциал зарядкиUзарядки, а так же темновая устойчивость электрофотографического слоя и скорость спада.

По сравнению с классической фотографией, электрофотография имеет обращенный характер, то есть меньшим экспозициям соответствуют большие оптические плотности.

Важный параметр – время экспонирования, во многом определяет качество изображения, зависит от мощности источника, свойств фотополупроводникового слоя.

Для зарядки электрофотослоя с целью придания ему светочувствительности используются явления коронного разряда. Для получения коронного разряда на небольшом расстоянии от заземленного фоторецептора 1,5 см располагают тонкую, не более 50 мкм, вольфрамовую проволоку, на которую подают потенциал в несколько киловатт. Между проволокой и фоторецептором возникает электромагнитное поле, в котором можно выделить две области:

1) внутреннюю область короны, примыкающую к облаку;

2) внешнюю.

Во внутренней области короны молекулы воздуха ионизируются с образованием плазмы с образованием светового ореола, что напоминает корону.

Под действием электрического поля носители заряда движутся противоположно проволоке и фоторецепторам. Т. о. образуется направленное движение, которое называется коронным разрядом.

Явление коронного разряда создает потенциал Uс=Id/E0EсU=qd|E0Eс

I– ток, текущий.

эпселон 0– диэлектрическая постоянная в вакууме

эпселон с – диэлектрическая проницаемость слоя

ку – поверхностная плотность заряда наносимого на слой.

Процесс, разложенный на три стадии – светоэффект, который проявляется в повышении электропроводимости полупроводникового слоя. В резульатте заряженность стекает до определенного уровня с поверхности полупроводника на металлическую подложку.

Поскольку это электричество стекает только в тех местах, где произошло экспонирование света, то эта особенность слоя и приводит к созданию рельефной потенциальной записи на поверхности фоторецепторов. Эта запись называется скрытым электростатическим изображением.

ЛК

Проявление изображения – этап визуализации скрытого электростатического изображения, полученного на фоторецепторе. Этот процесс осуществляется с помощью жидкого тонера. Проявление происходит в результате взаимодействия заряженных частиц тонера с поверхностью фоторезистора.

картинка

Он происходит в результате взаимодействия частиц заряженных тонера с поверхностью слоя. На рисунке показано рис.а – схема прямого проявления, б – обращенного. Заряженные красящие пигменты осаждаются на поверхности фоторезистора избирательно в следствие действия кулоновских сил, возникающих между заряженными частицами и зарядом фотослоя. Это явление визуализирует скрытое электростатическое изображение. В общем случае оптическую плотность визуализируемой картинки можно записать:

D=Dmax*(1-exp^(-tn|^тау⁾).

Проявление происходит по двум напралвением:

1) прямое – полярность тонера и поверхностного заряда фоторезистра разноименны. Тонер в этом случае осаждается на участках с максимальной величиной заряда (рисунок а);

2) обращенное проявление – полярность тонера и поверхностного заряда фоторезистора одноименны. Тонер в этом случае осаждается на участках, где заряд минимален. Тонер, попадающий на участки с повышенной проводимостью не отталкивается кулоновскими силами, а мгновенно разряжается и в дальнейшем удерживается на поверхности за счет сил адгезии между частицами тонера и электрофотографического слоя.

Основные этапы технологического цикла, реализуцемые в Е-print1000:

1) формирование скрытого электростатического изображения на фотомтериале. Зависит от свойств электрофотоматериала;

2) нанесение тонера –проявление. Но следует отметить, что технологические особенности этого процесса, как и качество печати в основном определяются свойствами используемого тонера. Для Е-принт 1000 был разработан специальный тонер, который состоит из масла, используемого в качестве диэлектрического носителя, красящих пигментов, имеющих мелкодисперсную структуру и своеобразную игольчатую форму с относительно большой поверхностной площадью. Введение в масло специальных добавок с полимеризованными молекулами и воздействие на тонер электрического поля позволяет зарядить пигментные частицы тонера отрицательным зарядом. Этому способствует большая площадь внешней поверхности, на которой и закрепляются электроны. Кроме этого, большое значение имеет размер пигментных частиц тонера. Игольчатая форма при сжатии и уплотнении тонера создает эластичные пигментные пленки. Оттиски могут подвергаться всем отделочным операциям, используемым в традиционной офсетной печати. Концентрация пигментных частиц в масле-носителе не превышает 17-18 %. Взвешенные и равномерные распределения этих частиц добивается за счет постоянного перемешивания;

3) перенос тонера осуществляется посредством промежуточного офсетного цилиндра. Этот этап включает в себя два краскопереноса. Первый – 100% краскоперенос происходит после предварительных этапов: снятие остатков масла с пробельных элементов, уплотнение и удаление излишков тонера с печатных элементов, придание пленочным поверхностям тонера требуемой прочности; первый перенос осуществляется с формного цилиндра на декельное полотно офсетного. Кроме удаления излишков осуществляется еще и засветка всей поверхности. При втором 100% краскопереносе краска переносится за счет нагрева декельного полотна до температуры 130 градусов. Этот краскоперенос осуществляется на бумагу и его особенность в том, что растровые точки краски переходят на запечатываемый материал в полурасплавленном состоянии, после чего они, встречаясь с поверхностью бумаги остывают и затвердевают. Это обеспечивает высокое качество печати, так как растровые точки имеют четкие края и не растекаются на бумаге.

4) очистка, подготовка фоторезисторной поверхности цилиндра для нанесения на нее нового скрытого электростатического изображения. Этот этап необходим для того, чтобы на фоторезисторе не осталось отдельных частиц тонера или остаточных зарядов. Этап очистки сводится к механическому удалению остатков тонера с электрофотографического слоя.

Машина имеет несколько режимов печати:

стандартный;

с высокой разрешающей способностью.

В качестве рабочей станции как правило используется Макинтош или другие станции или РИП процессоры. Машина может производить электронную сортировку по заданному алгоритму. Может печатать на максимальной скорости, внося изменения в каждую копию.

Подобные печатные машины называются многопроходными, так как печатный лист проходит через печатную секцию столько раз, сколько красок на него необходимо положить. Машина работает так:

1) многослойный органический фотополупроводник закрепляется на вращающемся формном цилиндре. С помощью скоротрона он заряжается до потенциала -800 вольт, после чего на заряженную поверхность с помощью лазерной записывающией головки заисывается скрытое электрографическое многоуровневое изображение. Потенциал на засвеченых участках становится равным – 100 вольт. Включение записывающей головки осуществляется по команде электрометра. После записи на ФЦ впрыскивается с помощью инжекторов краска, которая подается со станция приготовления тонера. Пигментные частицы тонера заряжены до потенциала -400— -600 вольт.

Красящие пигменты осаждаются на засвеченных участках и визуализируют картинку. Неиспользованные остатки тонера возвращаются в систему для повторного применения. Это происходит за счет использования лотков-улавливателей с автоматическим включением ракелей в них. После визуализации происходит подготовка к первому краскопереносу. Удаляется масло. Лампа стираения электрического заряда нейтрализцет электрофотослой, освобождая его от статического электрическта. После этого печатная форма встречается с офсетным цилиндром. В силу того, что офсетное полотно нагрето до 130 градусов, происходит первый краскоперенос пигментных печатных элементов на резиновое полотно. Пары масла удаляются вытяжным вентилятором. Печатный цилиндр захватывает с помощью клапанов бумагу, поданную самонакладом, и удерживает ее на своей рабочей поверхности. Офсетное полотно с цветной картинкой встречается с запечатываемым материалом и в следствие прижатия бумаги к офсетному полотну происходит второй краскоперенос.

Все цилиндры имеют между собой кинематическую связь, которая обеспечивает им одинаковую линейную скорость на поверхности. Только проявочный цилиндр имеет несколько большую скорость вращения.

После первого переноса на фоторезисторе могут оставаться отдельные частички тонера. Поэтому на станции очистки производится очистка. На станцию очистки поступают. После четырех оборотов запечатанный лист отправляется в приемный лоток (дуплексной печати).

В рассматриваемой машине обеспечивается полный перенос красящих пигментов за счет свойств самих пигментов и свойств декельного полотна. Особенность магины: жидкий тонер, система лазерной записи на фотополупроводниковом слое, работающая в диапазоне 630—780 нм, с разрешение 800 дпи.

Существует модель ЦПМ Omniuxфирмы Индиго для печати на рулонной бумаге. Используется жидкий тонер, тот же диапазон и разрешение. Основное ее отличие от Е-принт 1000 заключается в том, что цветоделенное изображение не накладываются последовательно одно на другое за 4 оборота барабана, а всё цветоделенное изображения предварительно собираются на промежуточном цилиндре, а потом переносится на рулонную бумагу за 1 оборот. В следствие этой особенности переноса краски процесс печати назван технологией одного кадра. Преимущество: высокая совместимость красок.

ЛК

Методы распознавания и способы считывания знаков

Си распознавания состоят из совокупности технических средств и совокупности программных алгоритмов.

Способы считывания знаков

В системах распознаыания знаков тектса применяются 4 основных способа считывания знака:

с помощью светового луча;

с помощью линейки фотоэлементов;

с помощью матрицы фотоэлементов;

с помощью слежения за кривой.

С ПОМОЩЬЮ СВЕТОВОГО ЛУЧА

реализуется путем засвечивания световым лучом знака. Проходя многократно по каждому знаку через определенные промежутки времени световой луч образует растровую сетку. Световой луч может считывать строчку, перемещаясь и поперек страницы, читая одну строчку, и вдоль, считывая каждую строчку, одну за другой. Световой луч может формироваться как с помощью оптико-механических устройств, так и с помощью ЭЛТ. Использование ЭЛТ позволяет существенно повысить скорость считывания знаков, а, следовательно, и производительность читающего автомата. Чтение знаков происходит с помощью одного или нескольких фотоумножителей, на катод которых с помощью оптических устройств проектируется изображение участков текста, освещенных световым лучом. Величина сигнала на выходе фотоумножителя зависит от того, какой участок знака в данный момент освещается бегущим лучом. Фотоумножитель при сканировании лучом воспринимает свет только от отдельных точек растра и отключается при обратном ходе луча.

В результате электронный образ знака представляет собой набор точек. Достоинством метода бегущего луча является:

1) большая скорость считывания;

2) возможность выполнения операций считывания с помощью электронных устройств без механических приспособлений;

3) возможность считывания знаков при неподвижной странице, что исключает необходимость использования сложных механических устройств, синхронизирующих перемещение страницы с функционированием оптического и электронных устройств.

Недостаток:

низкая помехозащищенность от засветки знаков посторонними источниками света.

С ПОМОЩЬЮ ЛИНЕЙКИ ФОТОЭЛЕМЕНТОВ:

Освещенная точка проецируется на линейку фотоэлементов, которая перемещается вдоль строки (или строка вдоль нее).

Способ считывания заключается в том, что освещенная строчка печатного текста проектируется на вертикальную линейку из фотоэлементов, при этом строчка перемещается с постоянной скоростью поперек линейки фотоэлементов. Результат отображается на информационном поле, заносится в память и хранится в памяти до тех пор, пока знак не будет распознан. Число фотоэлементов на линейке должно обеспечивать перекрытие изображения знака и обеспечивать необходимую разрешающую способность, чтоб знак был узнаваем. Обычно линейка включает в себя до 30-ти фотоэлементов. Сигнал снимается с каждого элемента и квантуется по двум уровням: темным и светлым. В некоторых случаях это квантование осуществляется для четырех уровней, что позволяет повысить надежность распознавания. Это необходимо по той причине, что данный способ считывания требует обеспечения максимальной контрастности изображения знака по отношению к фону, на котором он пишется.

Кроме того, освещенность знака должна быть максимально возможной. Так, например, на глянцевой бумаге, если знак имеет высокую отражающую способность, то контраст текста и самого знания, всё это бликует, и распознавание затруднено. Иногда для усиления контраста применяют ИК-источники излучения. Фотоэлементы используют те, которые воспринимают ИК-излучения. Достоинством этого способа является то, что надежность распознавания данного способа не зависит от внешних засветок. Недостаток: необходимость синхронизации всех частей устройства распознавания, повышенные требования к качеству печати и запечатываемого материала.

СПОСОБ СЛЕЖЕНИЯ ЗА КРИВОЙ

основан на последовательном обходе лучом ЭЛТ контура знака. Изменение направления движения луча и характерные точки контуров (обрыв линии, точки схождения линии) фиксируются и передаются в запоминающее устройство. Системы слежения могут быть двух типов:

1) обеспечивающие движение луча по границе знака;

2) работающие в колебательном режиме, когда луч периодически пересекает границу темного и светлого участков и одновременно движется вдоль контуров начертания знаков. Достоинства: возможность использования этого способа в системах распознавания рукописного текста. Так как данный способ может одинаково успешно распознавать разноформатные по величине знаки. Может распознавать нестандартные знаки или формулы.

Недостаток способа:

1) необходимость технической реализации обратного ходу луча и сложность этой реализации;

2) сложность в определении начальной точки слежения;

3) сложность обеспечения слежения при разрывах контуров знаков (и в виде погрешности начертания знака, так и в виде самого знака, например, «и», «ж»).

При обходе буквы необходимо учитывать точки обрыва линий, которые кодируются, например, единицей. В соответствии с этим, буква А имеет кодировку: 10001001. Нули ставятся в тех точках, где сходятся две и более линии.

СПОСОБ СЧИТЫВАНИЯ С ПОМОЩЬЮ МАТРИЦЫ ФОТОЭЛЕМЕНТОВ

НА матрицу фотоэлементов проецируется изображения, увеличенное, каждого знака. Информация о знаке поступает в систему распознавания не по частям, а одновременно и единовреемнно. Объем в каждом знаке информации зависит от разрешающей способности матрицы, определяется числом элементов матрицы. Обычно 16 рядов по 15 элементов = 240 элементов. А есть и 20на20 = 400. Достоинство: простота механизмов считывания, возможность считывания различных по форме, размерам, способам нанесения знаков.

Недостаток: сложность изготовления такой матрицы элементов и их дороговизна.

Программные средства автоматизации

обработки и фильтрации изображения

AdobePS– многофункциональный графический редактор. Этот пакет программ позволяет использовать его в растровых изображениях, но и имеет некоторые векторные инструменты. Продукт – лидер рынка в области коммерческих средств редактирования растровых изображений.

Он разрабатывался как редактор изображения для полиграфической отрасли, широко используется и для веб-дизайна.

Основными средствами обработки изображений являются: изменения градационной характеристики изображения, изменение резкости и контраста.

Преобразования для изменения градационной характеристики изображения обычно выбираются интерактивно. Например, задачу подбора яркости и контраста изображения, чтобы возможно было обеспечить максимальную детализацию.

Осуществляются с помощью команды «Уровни».

Нерезкое маскирование и фильтр выделения краев.

Имеется возможность применения функций автоматизации операций в фотошопе и создание этих операций и запись их.

Программные средства автоматизации распознавания образа – FineReader, позволяет переводить в электронные редактируемые программы. Для экономии времени возможно выполнение анализа одного документа и в дальнейшем пользоваться для распознавания созданным макетом полей (шаблоны областей).

Системы автоматизации и управления в издетельстве и полиграфии

Использование информационных технологий – основная черта для эффективности! Минимизации издержек и оптимизация структуры предприятия.

Основопологающим шагом на пути повышения эффективности издательского бизнеса – внедрение на предприятии информационных технологий, способных оптимизировать деятельность издательского предприятия, компании – системы автоматизации процессов подготовки регулярных периодических изданий. Подавляющее большинство систем используют в качестве программы верстки Ин Дизайн, хотя есть и другие, более экзотические.

Решения среди систем управления:

1) системы организации коллективной работы – средства, которые организуют работу больших редакций и оптимизируют взаимодействие журналистов, редакторов, отделов верстки. В этом и основное предназначение систем коллективной работы. Конечно, в коллективе работает большое количество людей с разграниченными правами доступа к документам. Автоматизация в это число приоритетов не входит;

2) си управления взаимоотношениями с клиентами. Ориентированы как на производственные, так и на торговые компании. Они используются и в полиграфии. Создатели и инициаторы: АГФА – Delano, Хайдельберг –MetaDimenision.

Программы для решения частных задач, например, приема и размещения рекламы, ведения бух. учета. Плохо интегрируются в комплексную механизацию в силу универсальности.

Программы для решения технических задач: обработка для допечатной подготовки, управление потоком этих работ. Потоки работ связаны в основном с определенной технологией.

Технологии workflow в издательстве и полиграфии

Этот термин переводится как «поток работ» ли «рабочий поток». В некоторых источниках – другой вариант перевода: бизнес-процесс, деловой-процесс. В действительности это понятие более широкое, чем поток или бизнес. Согласно документам международной организации эта система – это несколько связанных между собой процедур ілі операцій, которые совместно решают определенную бізнес-задачу в рамках конкретной организационной структуры.

Бизнес-процесс обычно связан с операционными задачами и бизнес-отношениями.

Например, процесс обработки заявок рекламодателя или процесс согласования нового макета издания. Обе эти операционные задачи связаны бизнес-отношениями с заявителем, заказчиком.

Процесс может осуществляться в пределах одного организационного подразделения, а может охватывать несколько подразделений или даже всю организацию. Потоком работ называют упорядоченное по времени задание, которое сотрудники получают и обрабатывают либо вручную, либо с помощью средств автоматизации по определенной последовательности и в рамках определенных правил. Эти правила определяются для конкретного бизнес-процесса. Проще говоря, можно провести следующие аналогии: бизнес-процесс – это конвейер, работающий по определенному технологическому алгоритму. А поток заданий аналогичен потоку некоторых изделий, узлов и деталей, которые поступают на данный конвейер. Сам бизнес-процесс – это поток работ и функций, которые должны выполняться над элементами потока. Эти функции, которые выполняются над элементами потока, выполняются с помощью сотрудников, определенного технологического оборудования, программного обеспечения, а так же управляющих правил, которые регламентируют последовательность выполнения всех работ и функций.

Эти технологии призваны автоматизировать управление потоками этих работ. Согласно существующему ныне пониманию, полная или частичная автоматизация бизнес-процесса, при которой документы, информация, а так же задания предаются для выполнения необходимых технологических действий от одного участника к другому по соответствующим регламентным правилам.

Система управления воркфлоу, описывающая поток, создает его и управляет им при помощи ПО, которое способно интерпретировать описание процесса, взаимодействие с участниками потока работ и при необходимости вызвать соответствующие программные приложения и инструментальные средства. Появления соответствующих программных средств – это реакция рынка информационных технологий на внедрение новых принципов управления предприятиями.

Процессный подход заставляет менеджмент предприятий сконцентрироваться, обратить свое внимание на правила взаимодействия участников процесса. То есть если это ты продаешь, то обязан оплатить согласно договору стоимость.

Процессный подход заставил в рамках автоматизации отслеживать последовательности выполнения операций, их временные рамки, маршруты, занятость сотрудников на различных стадиях процесса. Это привело к идее создания именно этого потока ВОРКФЛОУ.

Реальные преимущества, которые дает внедрение системы ВОРКФЛОУ:

ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЯ

1) воркфлоу усиливает контроль над производительностью;

2) привносит промышленные методы руководства и управления процессами заведомо в не производственных учреждениях (например, издательства);

ДЛЯ РУКОВОДСТВА:

1) позволяет принимать решения в нужный момент. Предоставляет достаточную информацию, чтобы руководство могло эффективно реагировать на принимаемое решение. Эффективность руководства заключается в том, что мероприятия, назначаемые ими, должны давать нужный эффект;

2) менеджерам дается возможность действовать компетентнее, оперативнее, быстрее, обеспечивается постоянный доступ к информации о создании каждого заказа, о системе мониторинга, позволяет держать ситуацию под контролем.

ДЛЯ СОТРУДНИКОВ:

1) каждый сотрудник имеет перечень функций, которые он должен выполнять, и может организовывать свою работу по своему усмотрению и соответствующим образом наглядно представляя контекст тех функций, которые требуют от него технологический процесс и руководство. Эта система означает гибкость в работе.

ДЛЯ КЛИЕНТА:

1) улучшается качество обслуживания;

2) повышается оперативность обслуживания;

3) клиент имеет четкую информацию о состоянии заказа.

ДЛЯ АНАЛЕЙТЕ-КА

1) автоматизация процедур, позволяет предоставить всю информацию о затратах, использовании средств, бла-бла;

2) моделирование процедуры и сценариев ее выполнения.

Сектор рынка этого программного продукта ежегодно увеличивается на 30%. Этот рост объясняется развитием новых фирм, которые ведут свой бизнес по данному методу с применением данных потоков. Эта система стала ключевой технологией, которая оказала воздействие на развитие.

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ИЗДАТЕЛЬСТВА И ПРИНЦИПОВ ЕЕ ПОСТРОЕНИЯ

Житников сайт – клоакаТипография ЗимаЛето. ДонаРит теперь (Гляков).

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 55