Сущность факсимильного метода передачи

Факсимильные аппараты предназначены для передачи и приема неподвижных изображений (текстовых документов, графических изображений)

Всостав факсимильного аппарата входят: сканер для снятия копии с листа оригинала, модем для передачи и приема передаваемого сообщения и принтер для распечатки документа. Иногда надо еще добавить телефон (причем с возможностью DTMF-набора, а часто и с автоответчиком).

Сущность факсимильного метода передачи состоит в том, что передаваемое изображение (оригинал) разбивается на отдельные элементарные площадки, которые сканируются со скоростью 60, 90, 120 или 240 строк/мин. Сигнал яркости, пропорциональный коэффициенту отражения таких элементарных площадок, преобразуется в факсимильный сигнал и передается по каналу связи с использованием того или иного способа модуляции. На приемном бланке эти сигналы преобразуются в элементы изображения и воспроизводятся (записываются) на приемном носителе. Структурная схема факсимильной связи представлена на рисунке 1.8.1

Рисунок 1.8.1 Структурная схема факсимильной связи.

1-оригинал; 2- развертывающий элемент, 3- фотоэлектрический преобразователь, 4- устройство обработки и преобразования сигнала, 5,7- линейные блоки, 6- канал связи, 8- приемник, 9- устройство записи, 10- копия, 11- устройство развертки, 12- устройство фазирования,13- устройство синхронизации, 14- устройство анализа, 15- аппарат передающий, 16- аппарат приемный, 17- устройства синтеза.

Факсимильный способ передачи информации состоит из нескольких основных этапов:

-Формирование элементарных площадок на поверхности оригинала разверты­-
вающим элементом передающего аппарата. При этом размер элементарных
площадок вдоль строки развертки определяет разрешающую способность
аппарата, а размер в направлении, перпендикулярном строке развертки,
определяет плотность развертки факсимильного изображения.

-Развертка оригинала развертывающим устройством на передаче. Развертка осуществляется по строкам и по кадру. В плоскостных развертках, как правило, развертка по строкам осуществляется за счет перемещения развер­тывающего элемента вдоль оси, а развертка по кадру — за счет поступатель­ного движения развертываемой поверхности. В барабанных развертках движение по строке и кадру производится в результате одновременного вращения и поступательного перемещения вдоль оси вращения развертывающего барабана с изображением.

-Преобразование оптических плотностей (отражающей способностью) элемен­тарных площадок оригинала во временную последовательность электрических сигналов. Эта операция производится с помощью фотоэлектрического преобразователя. Фотоэлектрический преобразователь должен обеспечить пропор­циональную зависимость амплитуды выходного сигнала от яркости изображения. Устройства развертки, развертывающий элемент и фотоэлект­рический преобразователь составляет анализирующее устройство передатчика. При этом нормируются такие параметры, как: скорость развертки, ее направление, шаг и плотность, размер светового пятна, формат документа.

-Обработка и преобразование факсимильного -сигнала к виду, удобному для
передачи по телефонным каналам связи. В факсимильной аппаратуре первой
группы применяется амплитудная (AM) или частотная (ЧМ) модуляция. В
аппаратуре второй группы используется амплитудно-фазовая модуляция с
частично подавленной верхней боковой полосой. Аппаратура третьей и чет­-
вертой групп имеет цифровую форму сигнала.

-Передача факсимильного сигнала по сети связи. В факсимильной аппаратуре
с AM несущая частота выбирается в пределах 1300-1900 Гц. Уровень на
выходе передатчика от 0 до 7 дБ. Уровень белого поля на 15 дБ ниже уровня
черного поля. Среднечасовой уровень мощности сигнала в пределах 15 дБ. В
факсимильной аппаратуре с ЧМ средняя несущая частота равна 1700 Гц,
уровень на выходе передатчика — от 0 до 15 дБ. В факсимильном аппарате
второй группы с АФМ несущая частота 2100 Гц, уровень сигнала на выходе
передатчика от 0 до 15 дБ, уровень сигнала белого поля выше уровня сигнала
черного поля на 20 дБ, среднечасовой уровень мощности не должен превы­-
шать 15 дБ. В факсимильной аппаратуре третьей и четвертой групп параметры
цифрового сигнала определяются типом используемых модемов.

-Прием факсимильного сигнала. Факсимильные приемники аппаратов первой
и второй групп должны осуществлять нормальный прием факсимильных
сигналов при их мощности от 0 до -40 дБ, а приемники аппаратов третьей и
четвертой групп - от 0 до -43 дБ.

-Преобразование сигнала к виду, удобному для управления записывающим
устройством. Оно заключается в усилении принятого сигнала и преобразова­-
нии его в видеосигнал.

-Развертка факсимильного бланка на приеме. Она производится синхронно и
синфазно развертке сигнала на передающем аппарате. Синхронизация факси-

I мильных аппаратов — заключается в установлении равенства скоростей развертки в передающем и приемном аппаратах, а их фазирование - в установлении одинакового положения развертывающих элементов передаю-

щего и приемного аппаратов по отношению к началу строки.

- Запись факсимильных сигналов на носитель записи. Она может производиться на светочувствительные материалы (фотографический способ), на обычную бумагу специальными красящими веществами, на специальные бумаги, обладающие способностью изменять цвет под воздействием принятого сигнала, либо образовывать потенциальный рельеф под воздействием света или электрических воздействий с последующим проявлением этого рельефа специаль­ными красителями.

Каждый из приведенных этапов выполняется соответствующим техническим устройством, а конструктивно объединенная совокупность этих устройств пред­ставляет собой факсимильный аппарат.

Работа факса на передачу

Примерная схема преобразования графи­ческой информации в факсаппарате в электриче­ский сигнал при передаче сообщения представлена на рисунке 1.8.2

Рисунок 1.8.2 Примерная схема преобразования графи­ческой информации при передачи.

1 — оригинал документа; 2 — транспортные валики; 3 — источник света; 4 — оптическая система; 5 — качающееся зеркало; 6 - фототранзистор; 7 — усилитель постоянного тока; 8 — преобразователь постоянного тока в перемен­ный; 9 — усилитель передачи; 10 — световой луч.

Первое, что нужно сделать — это обеспечить поэлементное снятие информации с оригинала оптическим способом. Это обеспечивается сильным и точечным осве­щением последовательно всех элементов одной «строки» оригинала. Здесь термин «строка» также отличается от общепринятого типографского термина и представля­ет ряд точек, которые, в принципе, могут быть расположены в этом ряду как угодно — от полного их отсутствия (белое поле), до полного заполнения ряда (прямая черная линия через весь лист). Нужно отметить, что современные факсаппараты, как правило, работают с оригиналами на стандартном листе формата А4. Таким образом, с учетом полей, длина факсовой строки составит около 200 мм, а при горизонтальной разрешающей способности порядка 5 точек на один миллиметр необходимо снять информацию с 1000 элементов.

Здесь показана, так называемая, плоскостная схема развертки, когда сфокусированный до d < 0,2 мм све­товой луч, отражаясь от зеркала, по­падает на элемент изображения и, от­ражаясь от него, попадает на светочувствительный электронный прибор. Зеркало качается при помо­щи специального механизма таким об­разом, что время прохода луча от на­чала строки к концу составляет 95% цикла, а на обратный проход остается 5%. Поскольку разные элементы изображения по разному отражают световой луч (белое почти 100%, а черное почти 0), то в цепи фотоприемника будет течь постоянный ток, изменяющий во времени свою величину. В течение второй части цикла передачи строки (обратный ход луча) транспортная система продвигает лист оригинала на строго опреде­ленную величину, которая определяет, сколько полностью различимых черных и белых линий должно уложиться на 1 мм листа по вертикали.

Учитывая верхний и нижний отступы на листе формата А4 и считая вертикаль­ную разрешающую способность порядка 4 линии/мм, получим около 1000 строк. Если мы предположим, что передается черно-белое изображение без полутонов, то ток в фотоприемнике будет изменяться от максимального значения (при отражении от «белого») до минимального (при отражении от «черного») скачкообразно. В этом случае очень просто представить простую кодировку по принципу: «да — нет» или «0 — 1» в двоичной системе.

Единичная посылка в этом случае носит название бит. Таким образом, для передачи информации о графическом оригинале с 10³ строк по 10³ элементов в строке нам потребуется передать 10³ х 10³ = 10⁶ бит или 10³ кбит. Современные факсаппараты работают на скоростях передачи от 2,4 до 36,6 кбит/с. Поделив объем информации (10³ кбит) на среднюю скорость (9,6 кбит/с), увидим, что информацию одного листа формата А4 можно передать за 104 с, т.е. за 1,75 минуты. Конечно здесь не учтено множество мешающих факторов, а также не учтены все применяемые в современных факсаппаратах ухищрения, направленные на «сжатие» информации

Рассмотрим, каким образом единичные посылки становятся пригодными для передачи по линиям и каналам электросвязи, где сигнал должен иметь вид перемен­ного тока и находиться в пределах 300...3400 Гц, т.е. в пределах эффективно-передава­емой полосы частот стандартного канала тональной частоты. На рисунке 1.6 под номера­ми 7, 8 и 9 показаны усилитель постоянного тока, преобразователь постоянного тока в переменный и усилитель передачи. Назначение усилителей понятно: усилить сигнал до нужного значения для нормальной работы следующего устройства.

Преобразователь 8 представляет собой управляемый источник переменного тока - модулятор. В том случае, когда изменение постоянного тока на входе устройства изменяет амплитуду (размах) переменного тока на выходе, мы получаем амплитуд­ную модуляцию (AM), а в случае, когда изменения постоянного тока вызывает изменение частоты переменного тока на выходе — частотную модуляцию (ЧМ). На заре фототелеграфной связи (предка факсимильной) использовалась только AM, сегодня от нее полностью отказались из-за того, что сигнал AM достаточно сильно подвержен влиянию помех на канал связи, а также и по другим соображениям.

Сигналы ЧМ меньше подвержены влиянию помех, т.к. амплитуда сигнала остает­ся постоянной при всех изменениях, и значительно проще отделить сигнал от меша­ющих шумов в каналах связи. Простая ЧМ заставляет изменяться частоту переменно­го тока на выходе модулятора в пределах fHcc. ±Af. Величина отклонения частоты Af называется девиацией и сильно зависит от пределов изменения входного сигнала.

В нашем случае вопрос решается просто. Если принять несущую частоту факсаппарата равной 1,8...2,1 кГц, то девиация составит около 10% значения несущей, т.е. 180...210 Гц. Приняв, что «да» (1) соответствует +Af и «нет» (0) соответствует —Af, получаем простейший способ передачи факсимильной информации по каналу ТЧ. Так и работали первые факсаппараты. Но скорость передачи в этом случае была на порядок ниже той, которую мы приняли в нашем примере, и составляла всего 600 бит/с.

Сейчас ЧМ в чистом виде в факсимильной связи не используется, ее заменили более сложные виды модуляции, например, фазово-частотная с цифровой кодиров­кой сигнала по достаточно сложным правилам.

Работа факса на прием.

Рассмотрим процесс приема сигнала и воспроизведения копии ори­гинала факс-аппаратом.

Для эго воспроизведения копии необходимо, кроме информации о со­стоянии элемента изображения (белый- черный), передать информацию о еш месте в строке или, другими словами, передать информацию о начале строки и каждом шаге считывания с неё.

Эта информация передается совместно с информацией о состоянии эле­мента и заставляет фиксирующий элемент факсаппарата на приеме пере­мещаться вдоль строки абсолютно синхронно со световым лучом на пере­даче. В зависимости от способа воспроизведения это может быть:

термоголовка (печать на специальную термобумагу или печать на
обычную бумагу через термопленку),

головка струйной печати (печать на обычную бумагу),

лазерная головка (печать на обычную бумагу при помощи селенового
барабана и угольного порошка, как у копировальных аппаратов),

светодиодная линейка (печать, как в предыдущем случае).

В первых трех случаях перемещение воспроизводящих устройств механи­ческое, а в последнем случае электрическое. На рисунке 1.8.3 показана примерная схема организации приема на факсаппарате с записью на термобумагу. Передвижение носителя при приеме так же синхронизируется с передачей при помощи специальных сигналов.

Рисунок 1.8.3 Принцип работы факса на прием с записью на термобумагу.

1-носитель копии (термобумага); 2- транспортная система носителя; 3 - транс­-
портная система термоголовки ; 4 термоголовка ; 5 приемник (питающее ус-во термоголонки); 6- усилитель приема.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: