23. Принципы построения современной цифровой факсимильной аппаратуры. Структурная схема. 39. Структурная схема факсимильного аппарата и назначение всех ее элементов.

Развитие техники идет по направлению цифровизации. Это связано с тем, что цифровые системы имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с аналоговыми:

- возможностью регенерации сигнала на промежуточных пунктах.

- универсальностью способа передачи, что позволяет передавать факсимильную информацию наряду с другими видами сообщений по единой цифровой системе связи.

- возможностью сокращения времени передачи за счет оптимального кодирования факсимильного сигнала.

- применением хорошо развитой цифровой элементной базы при создании новых образцов цифровой факсимильной аппаратуры.

- возможностью сопряжения цифровых факсимильных аппаратов с ЭВМ в целях обработки факсимильной информации.

В аналогово-цифровых аппаратах блоки электрооптического анализа и синтеза изображения аналоговые, а устройства преобразования сигналов ( УПС ) – цифровые. В цифровых аппаратах блоки электрооптического анализа и синтеза – цифровые ( например ПЗС ).

Сердцем аппарата является микропроцессор ( МП ), который управляет работой периферийных устройств, устройством термопечати, пульта управления и модема.

Считыватель изображения построен на основе устройства с зарядной связью. Подобная технология использована, например в динамических ОЗУ и ПЗУ. В отличии, от обычного ОЗУ кристалл кремния, с нанесенной на него регулярной структурой светочувствительных ячеек памяти, открыт для восприятия изображения. С помощью оптической системы изображение «построчно» переносится в кристалл. Микропроцессор синхронизирует перемещение оригинала и построчное считывание изображения на светочувствительный элемент. Освещенные и затемненные участки оригинала формируют в соответствующие ячейки кристалла значения «0» и «1», т.е. изображение оцифровывается и переносится в оперативную память микропроцессора.

Для обеспечения высокого качества изображения, защиты от помех и уплотнения, считанные в память цифровые коды, обрабатываются микропроцессором. Из оперативной памяти обработанный цифровой код поступает в модем, где преобразуется в низкочастотный сигнал, передаваемый далее по телефонной линии. Встроенный в факсимильный аппарат модем построен на основе цифровых процессоров сигналов, формирующих и обрабатывающих электронные сигналы. От способа модуляции ( протокола ), используемого в модеме, зависит скорость передачи изображения. В современных факсимильных аппаратах используются протоколы V17, V21, V27, V29.

Для сокращения полосы частот используется компрессия и декомпрессия.

В качестве считывающего устройства ( СУ ) используется линейка ПЗС, которая обеспечивает считывание информации сразу со всей строки, обеспечивая высокое быстродействие. Еще одним достоинством являются малые габариты считывающего устройства.

Устройство записи ( УЗ ) может представлять собой термочувствительную линейку или систему струйной записи.

Кодек содержит в себе устройства, позволяющие сжимать передаваемые и распаковывать принимаемые данные. Такие устройства называются компандер и экспандер. Управляющее устройство ( УУ ) служит для управления процессом передачи и приема. В качестве этого устройства в современных аппаратах используется микропроцессор. Для управления работой аппарата микропроцессор использует специальные программы, которые хранятся в ПЗУ. Для хранения принятой информации или программирования каких-либо функций предусмотрено ОЗУ. Модем для сопряжения с телефонной линией. Панель управления ( ПУ ) позволяет программировать различные функции аппарата, позволяет управлять процессом приема и передачи изображения. Блок питания ( БП ) обеспечивает питание различных узлов аппарата, преобразуя 220В в необходимые напряжения. Устройство подачи бумаги ( УПБ ) позволяет подавать бумагу для передачи изображения.

Последним блоком схемы является устройство согласования с каналом связи. Необходимость согласования выхода цифрового факсимильного аппарата с каналом связи объясняется тем, что существенной особенностью кодов и процедуры сжатия является то, что на выходе кодека будут комбинации неравномерной длины. Однако в канал кодовые комбинации должны поступать равномерно, поэтому необходимо согласование скорости выдачи кодовых комбинаций кодеком со скоростью их поступления в канал связи. Устройство согласования представляет собой промежуточную память ( буфер ) между кодеком и передающей частью системы. Сначала кодовые комбинации с выхода кодека записываются в буфер, а оттуда уже с равномерной скоростью передаются в канал связи.

Процесс работы аппарата разбит на несколько фаз:

1. Установление соединения (набор номера, снятие трубки вызываемым аппаратом и передача сигнала идентификации факсимильного аппарата).

2. Доинформационная процедура. В этой фазе идет определение группы к которым принадлежат аппараты (1,2 – аналоговые, 3-цифровые, 4- для сетей передачи данных). Затем устанавливаются параметры передачи ( скорость, метод сжатия, штриховой или полутоновый режим работы, модуль взаимодействия). После этого аппараты обмениваются сигналами фазирования и автоматического пуска записи.

3. Передача информации с одновременным контролем за ошибками и состоянием канала. В этой фазе предусмотрен автоматический переход на другую скорость, соответствующую качеству канала.

4. После информационная процедура предусматривает передачу сигналов конца сообщения, подтверждение приема сигнала конца сообщения, многостраничной передачи, конец факсимильной процедуры.

5. Отбой соединения ( автоматически или вручную ).

Рассмотрим последовательность преобразований аналогового факсимильного сигнала в цифровой при передаче полутонового черно-белого изображения.

Аналоговый факсимильный сигнал с выхода фотоэлектронного преобразователя анализирующего устройства ( АУ ) поступает на вход АЦП. В АЦП происходит дискретизация ( квантование ) сигнала по времени и по уровню. Частота дискретизации по времени находится из теоремы Котельникова и равна , где- полоса частот аналогового факсимильного сигнала. Экспериментально установлено, что число уровней квантования для получения хорошего качества изображения должно быть 128. Поэтому необходим 7-ми элементный код для кодирования значений сигнала в соответствующих точках дискретного времени. Полоса частот цифрового факсимильного сигнала на выходе АЦП в 2к раз шире, чем у аналогового факсимильного сигнала. Т.к полоса частот увеличивается, то потребуется более широкий канал связи для передачи сигнала в цифровом виде, что ограничивает скорость передачи факсимильного сообщения. Поэтому весьма остро встает вопрос о сокращении полосы частот факсимильного сигнала. Для этого используется устройство сжатия ( методы сжатия описаны в 24 вопросе ). Устройство согласования используется для согласования выхода цифрового факсимильного аппарата с каналом связи.

На приеме устройство согласования производит преобразование входного сигнала к виду, пригодному для декомпрессии. Устройство декомпрессии восстанавливает избыточность, а ЦАП преобразует цифровой сигнал в аналоговый. Затем сигнал изображения поступает в синтезирующее устройство ( СУ ), где происходитзапись изображения на носитель.