Автоматизированные системы обработки информации и управления (стр. 29 из 37)
Развертывающие устройства приёмного и передающего факсимильного аппарата часто аналогичны. Конструктивно они подразделяются на механические и электронные. Наибольшее распространение получили факсимильные аппараты с механической разверткой барабанного, плоскостного и дугового типа.
В факсимильном аппарате с барабанной разверткой оригинал (или носитель записи) закрепляется на поверхности цилиндра. Развертка осуществляется в результате вращения цилиндра и его поступательного перемещения вдоль оси при неподвижном развертывающем элементе (световом пятне) либо в результате вращения цилиндра и одновременного перемещения развертывающего элемента вдоль образующей цилиндра.
Факсимильный аппарат с плоскостной разверткой оригинал укрепляется между протягивающими валиками. Развертка по строкам осуществляется развертывающим элементом, перемещаемым по оригиналу при помощи качающегося зеркала, а по кадру (переход развертывающего элемента на следующую строку) - перемещением самого оригинала.
В факсимильный аппарат с дуговой разверткой оригинал (или носитель записи) размещается внутри цилиндрической камеры. Развертка осуществляется в результате вращения оптической системы и перемещения камеры – на один шаг за каждый оборот оптической системы.
Синхронизация развертывающих устройств передающего и приемного факсимильного аппарата осуществляется либо автономно. В этом случае электродвигатели развертывающих устройств питаются от высокостабильных по частоте камертонных или кварцевых генераторов независимо друг от друга. Либо принудительно по сигналам синхронизирующей частоты, поступающим от передающего факсимильного аппарата на приёмный аппарат. Или посредством включения синхронных двигателей в единую электроэнергетическую систему. Фазирование развертывающих устройств осуществляется в приёмном факсимильном аппарате автоматически, полуавтоматически или вручную.
Занятие 1. Принцип работы современного факсимильного аппарата
В передающей части факсимильного аппарата световой луч просматривает (сканирует) неподвижное изображение и образует на светочувствительном приемнике его электрическую копию (Рис. 7.1.2).
Рис. 7.1.2. Процесс факсимильной передачи и приема
Каждой точке (ячейке) изображения оригинала соответствует электрический сигнал. В процессе считывания он превращается в последовательность «0» и «1» – цифровую кодовую комбинацию. Цифровые комбинации преобразуются далее в аналоговые сигналы – в последовательность импульсов, которые и поступают в канал связи. На приемной стороне процесс происходит в обратном порядке. Аналоговые сигналы де модулируются и преобразуются в оцифрованное изображение, которое распечатывается на бумаге.
Перечисленные операции в том или ином виде реализованы в факсимильном аппарате любой системы и постоянно совершенствуются с появлением новых технических решений.
Современный факсимильный аппарат является по существу специализированным компьютером для передачи изображений по - обычным телефонным каналам.
Факсимильный аппарат CANON PBX-230
Структурная схема факсимильного аппарата (например, CANON PBX-230) приведена на Рис. 7.1.3.
Рис. 7.1.3. Обобщенная блок – схема факсимильного аппарата
Она весьма напоминает структуру микрокомпьютера. «Сердцем» аппарата является микроконтроллер, который управляет работой периферийных устройств, – считывателя изображения, устройства термопечати, пульта управления и модема. Каждый элемент аппарата построен на основе наиболее надежной и дешевой электронной технологии, реализующей данную функцию. Устройство позволяет передавать на тысячи километров изображение формата обычного листа бумаги А4 (210Х297 мм) с разрешением 1728Х1160 точек. В среднем, разрешение обычного факсимильного аппарата – 8 точек на 1 мм. Этого достаточно, чтобы точно воспроизводить рукописные тексты и рисунки.
Считыватель изображения построен на основе устройства с зарядовой связью. Подобная технология использована, на пример, в динамических ОЗУ и ПЗУ. В отличие от обычного оперативного запоминающего устройства, кристалл кремния с нанесенной на него регулярной структурой светочувствительных ячеек памяти открыт для восприятия изображений. С помощью оптической системы оно «построчно» переносится на кристалл. Микроконтроллер синхронизирует перемещение оригинала и построечное считывание изображения на светочувствительный элемент. Освещенные и затемненные участки оригинала формируют в соответствующих ячейках кристалла значения «0» и «1». Таким образом, изображение «оцифровывается» как это показано на Ошибка! Источник ссылки не найден.. Оцифрованное изображение переносится в оперативную память микроконтроллера. Для обеспечения высокого качества изображения, зашиты от помех и уплотнения считанные в память цифровые коды обрабатываются микроконтроллером.
Из оперативной памяти обработанный цифровой код поступает в модем–модулятор/демодулятор электрических сигналов. Модем преобразует цифровой код изображения в низкочастотный сигнал, передаваемый далее по обычной телефонной линии. Встроенный в факсимильный аппарат модем построен на основе цифровых процессоров сигналов, формирующих и обрабатывающих электрические сигналы. От способа модуляции (протокола), используемого в модеме, зависит скорость передачи изображения. Данные протоколы в соответствии с рекомендациями Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ) классифицируются по четырем группам.
В современных факсимильных аппаратах используют протоколы третьей и четвертой групп МККТТ (G3 и G4). Они позволяют передавать по телефонным каналам оцифрованные изображения. Время передачи изображения формата А4 составляет менее одной минуты при использовании скорости передачи по телефонной линии 9600 Вод. Протоколы G3 приведены в Табл. 7.2.2.
Протоколы группы G3
| Скорость передачи бит/сек | Способ модуляции | Скорость модуляции, Вод | Частота несу щей, Гц | Протокол МККТТ |
| 9600 | Шестнадцатимет-ричная QAM | 2400 | 1700 | V.29 |
| 7200 | Восьмиричная AM | 2400 | 1700 | V.29 |
| 4800 | 8-фаз PSK | Д600 | 1800 | V.27 |
| 2400 | 4-фаз PSK | 1200 | 1800 | V.27 |
| 300 | FSK | 300 | 1650/1850 | V.21 |
Наименьшую скорость передачи характеризует наиболее простой протокол V21 с частотной модуляцией (FSK). Большие скорости передачи достигаются при применения более сложных протоколов V.27 и V.29, использующих фазовую модуляцию (PSK) и ее модификацию – квадратурную амплитудную модуляцию (QAM).
Важным элементом протоколов является кодирование (сжатие данных) оцифрованных факсимильных изображений.
Оно не только приводит к сокращению объема передаваемой информации и экономит время передачи изображений, но и обеспечивает совместимость протоколов этой группы. Поэтому способы кодирования, как и способы модуляции, входят в область стандартизации МККТТ.
Способы кодирование сигнала
Рекомендация этого комитета – Т.4 для факсимильной аппаратуры третьей группы – устанавливает так называемую одномерную схему кодирования, в которой кодируются длины белых и черных серий элементов изображений с помощью кода Хаффмена, Строка развертки содержит 1728 белых или черных элементов, каждый из которых отображается в оцифрованном изображении «0» или «1». Таким образом, строчная развертка отображается в виде массива строк двоичных цифр, которые образуют случайную последовательность. Код Хаффмена учитывает статистические свойства черно-белых изображений и представляет собой код длин серий «0» и «1», в котором длина кодовой комбинации связана с вероятностью появления кодируемой серии в оцифрованном массиве данного изображения. Чем больше вероятность (частота) появления серии, тем меньше длина кодовой комбинации для такой серии. Для кодовых комбинаций составляется специальная таблица, позволяющая восстановить оригинальное содержание оцифрованного массива.
В общем случае полное кодовое описание строки изображения состоит из трех частей:
«данные», «заполнение», «конец строки» (Рис. 7.1.4).
Рис. 7.1.4. Кодовое описание строки
«Данные» – это последовательность кодовых комбинаций «черных» и «белых» серий одной строки изображения, расположенная в последовательности развертки строки. Код «конец строки» сопровождает комбинацию каждой строки, а также предшествует первой строке развертки. Последовательность «заполнение» (последовательность «0…0») передается между последовательностями «данные» и «конец строки» для того, чтобы время передачи строки было не менее установленного стандартом процедуры передачи. Окончание передачи страницы документа обозначается серией из шести последовательностей «конец строки».
Использование кодирования Хаффмена позволяет сократить объем передаваемой информации от 3 до 5 раз, что значительно повышает эффективность систем факсимильной передачи.
При приеме изображения модем демодулирует электрические сигналы, поступающие по телефонному каналу. Микроконтроллер восстанавливает из сжатого цифрового кода оригинальный код оцифрованного изображения, а затем принятая факсимильная копия оригинального изображения распечатывается на бумаге.