Контрольная работа по курсу Оконечные устройства
 Скачать 2.88 Mb.
|
  Рис. 3. Временная диаграмма изменения напряжения на выходе телефонного аппарата при импульсном наборе номера. При тональном наборе номера цифра 36 передается сочетанием двух различных частот fв и fн, значения приведены в таблице 4. Таблица 4
На рисунке 4 изображена временная диаграмма изменения напряжения на выходе телефонного аппарата при тональном наборе.   Рис. 4. Временная диаграмма изменения напряжения на выходе телефонного аппарата при тональном наборе. 2. Факсимильные аппараты 2.1 Структурная схема факсимильной передачи сообщения Факсимильной связью называется передача неподвижных изображений по каналам связи [1]. С помощью факсимильных аппаратов возможна мгновенная передача информация на любые расстояния. Принимаемые изображения воспроизводятся на твердом носителе (специальной или обычной бумаге), поэтому факсимильная связь относится к документальным видам связи (документальная факсимильная связь – ДФС). Документ, подлежащий передаче, может быть напечатан или написан вручную. Он может содержать текст, чертежи, рисунки, подписи, оттиски печатей, быть черно-белым, полутоновым, многоцветным. В последнем случае воспроизведение копии (факсимиле) будет черно-белым, так как системы ДФС рассчитаны на передачу наиболее широко распространенных двухградационных черно-белых документов. Факсы были обречены на короткую жизнь, однако уже больше десятилетия они являются незаменимой техникой в любом офисе. Их особенность заключается в том, что они служат не только для передачи и приёма информации, но и наделены функциями телефона, сканеры, принтера и модема.  Рисунок 5. Структурная схема факсимильной передачи. 2.2 Параметры факсимильной передачи Принцип преобразования изображения передаваемого документа в электрический сигнал состоит в следующем. Основным элементом, осуществляющим фотоэлектрическое преобразование (ФЭП) в современных факсимильных аппаратах, является сканер на основе линейки миниатюрных приборов с зарядовой связью (ПЗС). Совокупность ПЗС «просматривает» расположенную под ними узкую полосу (шириной порядка 1/8 мм) изображения передаваемого документа. Эта полоса называется строкой. Световой поток, отраженный от поверхности растр-элемента, т.е. участка строки, находящегося под соответствующим прибором с зарядовой связью, вызывает в приборе зарядовый пакет электронов, величина которого пропорциональна силе отраженного от растр-элемента светового потока. С помощью двух сдвиговых транспортных ПЗС-регистров зарядовые пакеты переносятся вдоль линейки ПЗС в выходное устройство, где преобразуются в импульсы видеосигнала. После «просмотра» и формирования импульсов видеосигнала одной строки документ протягивается под линейкой ПЗС для просмотра и передачи сигналов следующей строки и т.д. Сканирование элементов строки передаваемого документа совместно с процессом переноса зарядов вдоль линейки ПЗС в выходное устройство называется строчной разверткой. Скорость строчной развертки определяется частотой тактовых импульсов, поступающих на сдвиговые транспортные ПЗС-регистры. Минимальные размеры элементов строки, которые могут быть различимы сканирующей системой, определяют разрешающую способность фотоэлектрического преобразователя вдоль строки. Очевидно, что разрешающая способность вдоль строки зависит от плотности расположения ПЗС на линейке. Сканирующая система современных факсимильных аппаратов обеспечивает разрешающую способность вдоль строки 8 точек/мм. Разрешающая способность по вертикали (по кадру) зависит не только от размеров ПЗС, но и от величины протяжки документа после передачи очередной строки и составляет 3,85 линий/мм в стандартном режиме работы; 7,7 линий/мм в улучшенном (FINE) режиме и около 12 линии/мм при сверхвысоком (Super Fine) режиме разрешающей способности. Большее разрешение позволяет передавать мелкий шрифт или сложную графику, но время передачи также возрастает пропорционально. Следует отметить, что разрешение определяется передающей стороной, а принимающая подстраивается под нее. Следующим параметром факсимильной передачи является модуль взаимодействия M= L/(3,14*d), где L – длина строки развертки, d – расстояние между серединами соседних строк, называемое шагом развертки. Равенство модулей взаимодействия совместно работающих факсимильных аппаратов обеспечивает сохранение пропорциональности размеров изображения оригинала и копии документа по горизонтали и вертикали. Рекомендациями МККТТ Т.2÷Т.4 установлено L=215 мм, M=264 для стандартного режима работы нецифровых факсимильных аппаратов. В соответствии с рекомендациями Т.4 число элементов изображения на строке развертки номинальной длины L=215 мм составляет 1728, а число строк в одной странице номинальной длины 297 мм (формат А4) равно 1145 (стандартный режим работы). Процессом сканирования документа по горизонтали и вертикали управляет устройство развертки. На приемной стороне импульсы видеосигнала поступают в синтезирующее устройство (устройство записи, принтер). В факсимильных аппаратах широко используется термографический метод записи с помощью линейки микрорезисторов на специальную термочувствительную бумагу. Импульсы видеосигнала через ячейки регистра сдвига поступают на соответствующие микрорезисторы, находящихся в соприкосновении с поверхностью термочувствительной бумаги. При локальном нагреве микрорезистором термочувствительного слоя бумаги он меняет свой цвет в точке нагрева. В современных факсимильных аппаратах также применяется струйный способ записи на обычную бумагу с помощью специальной краски. Для безискаженного воспроизведения копии документа, записывающее устройство приемного аппарата должно работать согласованно с анализирующим устройством (сканером) аппарата передающей стороны. Для этого, во-первых, сканирование строки и ее запись должны осуществляться с одной скоростью и, во-вторых, считывание и запись должны начинаться с одинаковых положений на оригинале и копии. Оба этих условия обеспечивают устройства синхронизации, управляющие устройствами разверток. 2.3 Метод сжатия факсимильных сообщений – модифицированный код Хаффмана. Факсимильный способ передачи обладает универсальностью, поскольку позволяет передавать любые графические образы документов. Однако для передачи некоторых типов сообщений, например, машинописных, требуется передавать в канал связи существенно больше единичных элементов, чем при обычном способе передачи символов соответствующими кодовыми комбинациями телеграфного кода. Действительно, при числе факсимильных строк в одной странице формата А4 равном 1145 и числе растр-элементов на одной строке 1728 для передачи одной страницы факсимильным методом потребуется передать около 2 млн. импульсов видеосигнала. В то же время на странице формата А4 размещается до 1600 символов машинописного текста. При использовании 8-разрядных кодовых комбинаций потребуется всего примерно 0,013 млн. единичных элементов, то есть в 150 раз меньше. Соответственно, во столько же раз меньше будет время передачи документа. Приведенный пример иллюстрирует введение избыточности в передаваемое факсимильным методом сообщение и необходимость сокращения избыточности в системах документальной факсимильной связи. В современных факсимильных аппаратах в соответствии с рекомендацией МККТТ Т.30 для устранения избыточности используется одномерная схема кодирования модифицированным кодом Хаффмана – МКХ (в рекомендации Т.30 обозначен как МН). Суть этого метода состоит в следующем: при сканировании строки изображения последовательности черных и белых растр-элементов преобразуются, соответственно, в последовательности нулей и единиц (серии «черного» и серии «белого»). На основании статистического анализа большого числа типовых документов были определены вероятности появления различных длин серий «белого» или «черного». Значения длин серий, которые имеют большую вероятность появления, кодируются короткими комбинациями единиц и нулей, и наоборот, длины серий, редко встречающиеся в передаваемых сообщениях, кодируются длинными кодовыми комбинациями. Такой метод кодирования длин серий, позволяет получить для машинописного текста сокращение времени передачи от 5,5 (для листа полностью заполненного текстом) до 18 раз (для малозаполненного листа). Для уменьшения размеров кодовой таблицы, отображающей соответствие между длинами серий и передающими их значения кодовыми комбинациями, используется модифицированная процедура кодирования. В основе этой модификации лежит представление длины серии /\ в виде /\i =  ,т.е. каждая серия элементов изображения разбивается на две серии - основную длиной 64  (Ni - целое число) и завершающую Ki длиной 0...63.Значения Ki с учетом их вероятностей кодируются кодовыми комбинациями так называемых оконечных кодовых слов (ОКС). Значения Ni кодируются комбинациями начальных кодовых слов (НКС) (также с учетом вероятностей). Таким образом, длина серии одинаковых по цвету элементов передается в канал составной кодовой комбинацией, состоящей из начального кодового слова и оконечного кодового слова. При такой модификации кодирования необходимы две кодовые таблицы - для НКС и ОКС, которые содержат, соответственно, 27 (1728/64) и 64 строки. При обычном методе кодирования кодовая таблица содержала бы 1728 строк. Код МКХ учитывает, что длины серий «черного» и «белого» имеют разную статистику, поэтому используются отдельные таблицы кодирования для серий «черного» и «белого». Для обозначения конца кодируемой строки используется специальная кодовая комбинация конца строки (КС) 000...01 (12 элементов), которая не встречается в кодах длин серий. Принято также, что первая комбинация в строке отображает длину серии «белого». Если строка начинается с черных элементов, то длина серии «белого» считается равной нулю. Рекомендация Т.4 МККТТ кроме МКХ допускает применение двумерного, так называемого модифицированного кода выбора относительно адреса элемента - READ (обозначается в Т.30 как MR). В этом коде кодируется позиция каждого меняющегося элемента сканируемой строки. При этом кодируется расстояние до предыдущего меняющегося элемента опорной строки, расположенной непосредственно над кодируемой. Каждая строка после кодирования используется в качестве опорной для следующей кодируемой строки. Таким образом, осуществляется учет корреляции растр-элементов и в вертикальном направлении, что позволяет увеличить коэффициент сжатия по отношению к одномерным методам кодирования. Сжатие факсимильных сообщений приводит к снижению помехоустойчивости передачи, так как возникновение одной ошибки в кодовой комбинации при восстановлении изображения вызывает неверное воспроизведение длины серии «черного» и «белого». При этом, чем больше коэффициент сжатия, тем заметнее искажения воспроизводимого документа. Поэтому при использовании методов сжатия применяются различные способы повышения верности передачи, например, решающая обратная связь для повторной передачи искаженных элементов сообщения. Кроме того, используются методы, учитывающие собственную избыточность факсимильных сообщений и служащие для маскирования ошибок на изображении, в результате чего часть ошибок исправляется, а оставшиеся становятся в среднем менее заметными для наблюдателя. С этой целью могут использоваться следующие процедуры: 1. замена всей искаженной строки белой строкой; 2. повторение предыдущей строки; 3. применение корреляционного метода, использующего корреляцию между смежными местами изображения для реконструкции части изображения, и ряд других приемов. Процедура сжатия факсимильного сообщения осуществляется компрессором, а восстановление избыточности – экспандером. Задача. 1. Рассчитать время передачи штрихового изображения одной страницы формата А4, для разных режимов разрешающей способности – стандартной, улучшенной и сверхвысокой (STANDART, FINE, Super FINE). Модем факсаппарата использует модуляцию, соответствующую Рекомендации V.29 (скорость передачи данных R=9600 бит.с, скорость модуляции B=2400 Бод). Модуляционный код приведен в таблице 6 (1). 2. Изобразить осциллограмму модулированного сигнала на выходе факс-аппарата, передающего двоичную последовательность, отображающую двоичную запись трех последних цифр номера зачетной книжки (036). 3. Изобразить фрагмент строки, отображенный этой двоичной последовательностью (1 – белое, 0 – черное). 4. Рассчитать коэффициент сжатия для строки факсимильного сообщения при использовании модифицированного кода Хаффмена. Задание для варианта выбрать из электронного учебника. Решение Время передачи штрихового изображения 1 страницы формата А4 для разных режимов разрешающей способности рассчитываем по формуле:  , где прэ = 1728- количество растровых элементов на строке. пстрок - количество строк на 1 странице формата А4. STANDART (3,85 линий/мм) Nстр = 1145 строк; FINE (7,7 линий/мм) Nстр = 2290 строк; SUPER FINE (12 линий/мм) Nстр = 3569 строк; R =9600 бит/с – скорость передачи информации. Тогда получаем:    Изобразим осциллограмму модулированного сигнала на выходе факс-аппарата, передающего двоичную последовательность, отображающую двоичную запись трех цифр (036). Модем факс-аппарата использует модуляционный код V.29 Для определения начальной фазы первой посылки необходимо знать начальную фазу предыдущей посылки, которая нам неизвестна. Предположим, что она равна нулю градусов. Тогда: 0 (0000) – передается синусоидальным сигналом с амплитудой 3 и начальной фазой ϕ=0⁰ 3 (0011) – передается синусоидой с амплитудой 21/2 и разницей фазы по отношению к предыдущему сигналу ∆ϕ= +135⁰, то есть ϕ=0⁰+135⁰=135⁰ 6 (0110) – передается синусоидой с амплитудой 21/2 и разницей фазы по отношению к предыдущему сигналу ∆ϕ= +225⁰, то есть ϕ=135⁰+225⁰=360⁰(360⁰ – 360⁰)=0⁰   Рис. 6. Осциллограмма модулированного сигнала, отображающая двоичную запись 036 на выходе факс-аппарата. Изобразим фрагмент строки, отображающий двоичную последовательность 0000, 0011, 0110.
Рисунок 7. Фрагмент строки, отображающий двоичную последовательность: 036 Закодируем структуру строки факсимильного сообщения формата А4 модифицированным кодом Хаффмана (МКХ), используя таблицу кода МКХ. Рассчитаем коэффициент сжатия, учитывая, что число растр-элементов в строке 1728. Структуру строки выбираем в соответствии с вариантом задания (номер в списке группы=1) из таблицы 4 МУ. Таблица 6. Код МКХ.
Таблица завершающих серий (Ki)
Таблица 7 – кодирования основных серий (Ni * 64)
Кодируем длины серий согласно таблице МКХ. 191 (Б) – 128 (10010) + 63 (00110100) 127 (Ч) – 64 (0000001111) + 63 (000001100111) 622 (Б) – 576 (01101000) + 46 (00000101) 65 (Ч) – 64 (0000001111) + 1 (010) 145(Б) – 128 (10010) + 17 (101011) 81 (Ч) – 64 (0000001111) + 17(0000011000) 32(Б) – 00011011 465 (Ч) – 448 (000000110101) + 17 (0000011000) КС – 000000000001 Суммируем разряды всех кодовых комбинаций, получаем 137 разрядов. Находим коэффициент сжатия: К = 1728 : 137 = 12,613 В результате решения данной задачи видим высокую эффективность модифицированного кода Хаффмена. МКХ дает нам сокращение времени передачи, уменьшает число переданных двоичных разрядов. 3. Многофункциональный терминал на базе персонального компьютера 3.1 Назначение и структурная схема многофункционального терминала Многофункциональный терминал представляет собой сложный комплекс аппаратных и программных средств. Позволяет передавать и принимать сообщения различной природы: речевые, факсимильные, телексные, электронную почту, файлы, мультимедийные сообщения. Основным средством терминала является компьютер. С терминала производится запуск задачи, а на экран выводятся результаты. Компьютер может эмулировать работу терминала. Работая с удаленным информационным сервером, компьютер работает как терминал, получая меню и результаты от сервера. Многофункциональный терминал должен выполнять следующие функции: – обмен документальной информацией с абонентами сетей передачи данных и телеграфных сетей (АТ/ТЕЛЕКС) как в интерактивном, так и в неинтерактивном режимах; – обеспечение возможности взаимодействия с телеграфной сетью общего пользования; – обеспечение передачи-приема факсимильных сообщений; – обеспечение взаимодействия с кассовым аппаратом. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||