Страница:
электросвязи.Исторически Ф. с. включают в состав
телеграфной связи.По сравнению с последней она характеризуется большим разнообразием передаваемой документальной информации и более высокой
помехоустойчивостью.
Методами и средствами Ф. с. пользуются при передаче фототелеграмм и материалов полос центральных газет при децентрализованной печати последних. Ф. с. служит также для оперативной передачи иллюстраций к печатным периодическим изданиям, визуальной информации с космических аппаратов, инженерной и технологической информации при внутрипроизводственной связи (на крупных предприятиях), для обмена гидрометеокартами между метеорологическими станциями и т.д.
Ф. с. включает следующие основные операции: разбиение всей поверхности объекта передачи (оригинала) в передатчике факсимильного аппарата на большое число достаточно малых элементов (элементарных площадок), различающихся по определённому физическому признаку (например, по оптической плотности), и последовательное – элемент за элементом – преобразование изображения объекта в серию электрических импульсов, несущих информацию об оригинале в соответствии с выбранным признаком; передача этих импульсов по линии связи,их обратное преобразование и запись в той же последовательности в приёмном устройстве, в результате чего получается копия передаваемого изображения.
Историческая справка.Впервые передачу на расстояние неподвижного изображения осуществил итал. физик Дж. Казелли в 1855. Сконструированный им электромеханический аппарат мог передавать изображение текста, чертежа или рисунка, предварительно нанесённого на свинцовую фольгу специальным изолирующим лаком так, что оригинал представлял собой совокупность перемежающихся элементов с большой (фольга) и ничтожно малой (лак) электропроводностью. Передающее устройство посредством контактного штифта, скользящего по оригиналу, «считывало» элементы изображения, передавая в линию связи токовые и бестоковые сигналы. Принятое изображение записывалось электрохимическим способом на увлажнённой бумаге, пропитанной раствором железосинеродистого калия (феррицианида калия). Аппараты Казелли использовались на линиях связи Москва – Петербург (1866–68), Париж – Марсель, Париж – Лион. Однако несовершенство таких аппаратов и главным образом необходимость переноса передаваемого изображения на фольгу ограничили область их применения.
В 1868 нем. изобретатель Б. Мейер предложил способ записи принимаемого изображения с помощью одновитковой спирали, покрытой слоем типографской краски. На обычной бумаге, прижимаемой в определённые моменты времени к вращающейся спирали, оставались мелкие штрихи, из которых и складывалось изображение. Этот способ применяется в усовершенствованном виде и в современных Ф. с.
Качественно новые способы и технические средства Ф. с. начали развиваться с 20-х гг. 20 в. после открытия фотоэффекта,изобретения электронных ламп, усилителей электрических колебанийи создания разветвленной сети линий и каналов связи,по которым осуществляется факсимильная передача. В 30-х гг. в СССР были разработаны и получили распространение фототелеграфные аппараты (например, ЗФТ-А4, ФТ-37, ФТ-38), основанные на использовании при записи изображения фотографических методов и материалов (см. Фотографическая запись ) .В Германии подобная аппаратура носила название бильдтелеграф, в США – телефакс, телеавтограф. С 50-х – 60-х гг. Ф. с. применяется для передачи не только фототелеграмм, но и изображений картографических материалов и газетных полос. Кроме фотографического, появились и др. методы записи изображения, поэтому ранее использовавшийся термин «фототелеграфная связь» по рекомендации Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ) в 1953 был заменен более общим – «Ф. с.».
Структура, технические средства и методы современной Ф. с.Тракт Ф. с. включает передатчик, линию связи и приёмник.
В передатчике факсимильного аппарата осуществляется анализ оригинала точечным световым пятном – развёртывающим элементом (см. Развёртка ) ,который построчно обегает всю площадь оригинала, разбивая её на элементарные площадки, характеризующиеся способностью в разной степени отражать падающий на них световой поток. Отражённый от поверхности оригинала световой поток, модулированный по интенсивности в соответствии с отражательной способностью площадок, падает на фотоэлектрический преобразователь, где превращается в пропорциональный световому потоку электрический ток – видеосигнал.В качестве фотоэлектрических преобразователей в факсимильной аппаратуре используют фотоэлектронные умножители (ФЭУ) или (реже) фотоэлементы.Далее в передатчике производится модуляция ВЧ колебаний видеосигналом с целью преобразования последнего к форме, удобной для передачи по каналу связи. В Ф. с., как правило, применяется амплитудная или (реже) частотная модуляция.
В качестве каналов Ф. с. используют стандартные телефонные каналы проводной связи или радиотелефонные каналы, характеризующиеся полосой пропускания от 0,3 до 3,4 кгц.Для быстрой передачи больших объёмов факсимильной информации (например, газетных полос) указанный диапазон частот становится недостаточным, в этом случае для передачи изображений необходимы более широкополосные каналы – первичный, с полосой 48 кгц,или вторичный – 240 кгц(см. Многоканальная связь ) .
В приёмнике факсимильного аппарата прежде всего осуществляется демодуляция (см. Детектирование ) принятого линейного сигнала, т. е. выделение из него видеосигнала. Далее производится преобразование видеосигнала в изображение (копию), записываемое на носитель. Копия синтезируется в приёмнике из всех элементарных площадок, располагаемых на носителе в той же последовательности, в которой соответствующие площадки располагались на оригинале. Эту операцию в Ф. с. называют свёрткой изображения.
В Ф. с. нашли применение следующие способы записи принимаемого изображения: фотографический, при котором в качестве носителя используется фотобумага или фотоплёнка (запись ведётся точечным источником света, яркость которого изменяется в соответствии с изменением видеосигнала во времени); электрохимический, основанный на использования специальной бумаги, чернеющей при пропускании через неё электрического тока (записывающим элементом служат 2 точечных электрода, между которыми располагается бумага, и запись осуществляется непосредственно видеосигналом, усиленным до требуемой величины); штриховой, или чернильный, при котором носителем является обычная бумага, а записывающим элементом – ролик, смазанный специальной краской, или чернильное перо, приводимое в движение электромагнитом (модификацией этого способа является запись через копировальную бумагу). Фотографический способ – закрытый: фотобумага или плёнка помещается в светонепроницаемую кассету. Это не позволяет контролировать визуально качество копии до окончания приёма и последующей фотохимической обработки носителя. Открытые способы записи – электрохимический и штриховой – лишены этого недостатка и не требуют дополнительной обработки носителя после записи. Др. способы записи – электротермический и электростатический – не получили значительного распространения.
При всех способах записи записывающий элемент перемещается по носителю вдоль строки, а затем переходит на следующую строку. Развёртывающий элемент передатчика также движется по строкам. Для обеспечения точного соответствия копии оригиналу необходимо, чтобы передатчик и приёмник работали синхронно и синфазно, т. е. движение развёртывающего элемента передатчика и записывающего элемента приёмника происходило с одинаковой скоростью и начиналось для каждой из строк в один и тот же момент времени. Несоблюдение этих условий приводит к появлению геометрических искажений принятого изображения или полной потере изображения. Синхронизация и фазирование в факсимильных аппаратах осуществляются вручную или автоматически, при помощи специальных устройств, управляющих перемещением развёртывающего и записывающего элементов.
Все изображения, передаваемые средствами Ф. с. (а также сами факсимильные аппараты), подразделяются на 2 группы: чёрно-белые, имеющие лишь две градации оптической плотности – чёрную и белую (к ним относят рукописи, чертежи, карты, изображения газетных полос и машинописный текст); полутоновые, имеющие несколько градаций плотности, например чёрную, тёмную, серую, светлую и белую (примером полутоновых изображений являются художественные фотографии, для высококачественного воспроизведения которых необходимо иметь возможность передавать не менее 8–12 градаций оптической плотности). Черно-белые изображения могут быть записаны в приёмнике любым из перечисленных способов записи. Полутоновые материалы хорошо воспроизводятся лишь фотографическим способом.
Количественные показатели Ф. с.
1) Размер передаваемого изображения. Стандартный формат изображения – 220 х 290 мм,при передаче газетных полос он составляет 422 х 600 мм.2) Скорость факсимильной передачи, измеряемая количеством строк, передаваемых в минуту. При передаче изображений по телефонным и радиотелефонным каналам стандартизованы скорости 60, 120 и 250 строк в мин.Передача газетных полос ведётся со скоростями 178, 1500 или 2250 строк в мин.3) Время передачи изображения. Оно составляет (в зависимости от скорости передачи): для формата 220 Х 290 мм –от 6 до 25 мин,для газетной полосы – от 2,8 до 50 мин.4) Чёткость, или разрешающая способность, характеризующая качество воспроизведения мелких деталей изображения. Измеряется максимальным количеством линий, приходящихся на 1 ммдлины строки, которые раздельно (не сливаясь) воспроизводятся приёмником. Значение чёткости в обычных факсимильных аппаратах – 5 линий на мм,а в аппаратуре для передачи газетных полос – от 13 до 16 линий на мм.5) Количество градаций оптической плотности, раздельно воспроизводимых на принятой копии (только для полутоновых аппаратов).
Лит.:Передача дискретной информации и телеграфия, 2 изд., М., 1974; Копничев Л. Н., Коган В. С., Телеграфные аппараты и аппаратура передачи данных, М., 1975.
Л. Н. Копничев.
Факсимильная связь
) или для приёма таких изображений (с воспроизведением объекта передачи в виде его копии – факсимиле). Ф. а. подразделяются на передающие, приёмные (
рис. 1а, б
) и приёмо-передающие.
Методами и средствами Ф. с. пользуются при передаче фототелеграмм и материалов полос центральных газет при децентрализованной печати последних. Ф. с. служит также для оперативной передачи иллюстраций к печатным периодическим изданиям, визуальной информации с космических аппаратов, инженерной и технологической информации при внутрипроизводственной связи (на крупных предприятиях), для обмена гидрометеокартами между метеорологическими станциями и т.д.
Ф. с. включает следующие основные операции: разбиение всей поверхности объекта передачи (оригинала) в передатчике факсимильного аппарата на большое число достаточно малых элементов (элементарных площадок), различающихся по определённому физическому признаку (например, по оптической плотности), и последовательное – элемент за элементом – преобразование изображения объекта в серию электрических импульсов, несущих информацию об оригинале в соответствии с выбранным признаком; передача этих импульсов по линии связи,их обратное преобразование и запись в той же последовательности в приёмном устройстве, в результате чего получается копия передаваемого изображения.
Историческая справка.Впервые передачу на расстояние неподвижного изображения осуществил итал. физик Дж. Казелли в 1855. Сконструированный им электромеханический аппарат мог передавать изображение текста, чертежа или рисунка, предварительно нанесённого на свинцовую фольгу специальным изолирующим лаком так, что оригинал представлял собой совокупность перемежающихся элементов с большой (фольга) и ничтожно малой (лак) электропроводностью. Передающее устройство посредством контактного штифта, скользящего по оригиналу, «считывало» элементы изображения, передавая в линию связи токовые и бестоковые сигналы. Принятое изображение записывалось электрохимическим способом на увлажнённой бумаге, пропитанной раствором железосинеродистого калия (феррицианида калия). Аппараты Казелли использовались на линиях связи Москва – Петербург (1866–68), Париж – Марсель, Париж – Лион. Однако несовершенство таких аппаратов и главным образом необходимость переноса передаваемого изображения на фольгу ограничили область их применения.
В 1868 нем. изобретатель Б. Мейер предложил способ записи принимаемого изображения с помощью одновитковой спирали, покрытой слоем типографской краски. На обычной бумаге, прижимаемой в определённые моменты времени к вращающейся спирали, оставались мелкие штрихи, из которых и складывалось изображение. Этот способ применяется в усовершенствованном виде и в современных Ф. с.
Качественно новые способы и технические средства Ф. с. начали развиваться с 20-х гг. 20 в. после открытия фотоэффекта,изобретения электронных ламп, усилителей электрических колебанийи создания разветвленной сети линий и каналов связи,по которым осуществляется факсимильная передача. В 30-х гг. в СССР были разработаны и получили распространение фототелеграфные аппараты (например, ЗФТ-А4, ФТ-37, ФТ-38), основанные на использовании при записи изображения фотографических методов и материалов (см. Фотографическая запись ) .В Германии подобная аппаратура носила название бильдтелеграф, в США – телефакс, телеавтограф. С 50-х – 60-х гг. Ф. с. применяется для передачи не только фототелеграмм, но и изображений картографических материалов и газетных полос. Кроме фотографического, появились и др. методы записи изображения, поэтому ранее использовавшийся термин «фототелеграфная связь» по рекомендации Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ) в 1953 был заменен более общим – «Ф. с.».
Структура, технические средства и методы современной Ф. с.Тракт Ф. с. включает передатчик, линию связи и приёмник.
В передатчике факсимильного аппарата осуществляется анализ оригинала точечным световым пятном – развёртывающим элементом (см. Развёртка ) ,который построчно обегает всю площадь оригинала, разбивая её на элементарные площадки, характеризующиеся способностью в разной степени отражать падающий на них световой поток. Отражённый от поверхности оригинала световой поток, модулированный по интенсивности в соответствии с отражательной способностью площадок, падает на фотоэлектрический преобразователь, где превращается в пропорциональный световому потоку электрический ток – видеосигнал.В качестве фотоэлектрических преобразователей в факсимильной аппаратуре используют фотоэлектронные умножители (ФЭУ) или (реже) фотоэлементы.Далее в передатчике производится модуляция ВЧ колебаний видеосигналом с целью преобразования последнего к форме, удобной для передачи по каналу связи. В Ф. с., как правило, применяется амплитудная или (реже) частотная модуляция.
В качестве каналов Ф. с. используют стандартные телефонные каналы проводной связи или радиотелефонные каналы, характеризующиеся полосой пропускания от 0,3 до 3,4 кгц.Для быстрой передачи больших объёмов факсимильной информации (например, газетных полос) указанный диапазон частот становится недостаточным, в этом случае для передачи изображений необходимы более широкополосные каналы – первичный, с полосой 48 кгц,или вторичный – 240 кгц(см. Многоканальная связь ) .
В приёмнике факсимильного аппарата прежде всего осуществляется демодуляция (см. Детектирование ) принятого линейного сигнала, т. е. выделение из него видеосигнала. Далее производится преобразование видеосигнала в изображение (копию), записываемое на носитель. Копия синтезируется в приёмнике из всех элементарных площадок, располагаемых на носителе в той же последовательности, в которой соответствующие площадки располагались на оригинале. Эту операцию в Ф. с. называют свёрткой изображения.
В Ф. с. нашли применение следующие способы записи принимаемого изображения: фотографический, при котором в качестве носителя используется фотобумага или фотоплёнка (запись ведётся точечным источником света, яркость которого изменяется в соответствии с изменением видеосигнала во времени); электрохимический, основанный на использования специальной бумаги, чернеющей при пропускании через неё электрического тока (записывающим элементом служат 2 точечных электрода, между которыми располагается бумага, и запись осуществляется непосредственно видеосигналом, усиленным до требуемой величины); штриховой, или чернильный, при котором носителем является обычная бумага, а записывающим элементом – ролик, смазанный специальной краской, или чернильное перо, приводимое в движение электромагнитом (модификацией этого способа является запись через копировальную бумагу). Фотографический способ – закрытый: фотобумага или плёнка помещается в светонепроницаемую кассету. Это не позволяет контролировать визуально качество копии до окончания приёма и последующей фотохимической обработки носителя. Открытые способы записи – электрохимический и штриховой – лишены этого недостатка и не требуют дополнительной обработки носителя после записи. Др. способы записи – электротермический и электростатический – не получили значительного распространения.
При всех способах записи записывающий элемент перемещается по носителю вдоль строки, а затем переходит на следующую строку. Развёртывающий элемент передатчика также движется по строкам. Для обеспечения точного соответствия копии оригиналу необходимо, чтобы передатчик и приёмник работали синхронно и синфазно, т. е. движение развёртывающего элемента передатчика и записывающего элемента приёмника происходило с одинаковой скоростью и начиналось для каждой из строк в один и тот же момент времени. Несоблюдение этих условий приводит к появлению геометрических искажений принятого изображения или полной потере изображения. Синхронизация и фазирование в факсимильных аппаратах осуществляются вручную или автоматически, при помощи специальных устройств, управляющих перемещением развёртывающего и записывающего элементов.
Все изображения, передаваемые средствами Ф. с. (а также сами факсимильные аппараты), подразделяются на 2 группы: чёрно-белые, имеющие лишь две градации оптической плотности – чёрную и белую (к ним относят рукописи, чертежи, карты, изображения газетных полос и машинописный текст); полутоновые, имеющие несколько градаций плотности, например чёрную, тёмную, серую, светлую и белую (примером полутоновых изображений являются художественные фотографии, для высококачественного воспроизведения которых необходимо иметь возможность передавать не менее 8–12 градаций оптической плотности). Черно-белые изображения могут быть записаны в приёмнике любым из перечисленных способов записи. Полутоновые материалы хорошо воспроизводятся лишь фотографическим способом.
Количественные показатели Ф. с.
1) Размер передаваемого изображения. Стандартный формат изображения – 220 х 290 мм,при передаче газетных полос он составляет 422 х 600 мм.2) Скорость факсимильной передачи, измеряемая количеством строк, передаваемых в минуту. При передаче изображений по телефонным и радиотелефонным каналам стандартизованы скорости 60, 120 и 250 строк в мин.Передача газетных полос ведётся со скоростями 178, 1500 или 2250 строк в мин.3) Время передачи изображения. Оно составляет (в зависимости от скорости передачи): для формата 220 Х 290 мм –от 6 до 25 мин,для газетной полосы – от 2,8 до 50 мин.4) Чёткость, или разрешающая способность, характеризующая качество воспроизведения мелких деталей изображения. Измеряется максимальным количеством линий, приходящихся на 1 ммдлины строки, которые раздельно (не сливаясь) воспроизводятся приёмником. Значение чёткости в обычных факсимильных аппаратах – 5 линий на мм,а в аппаратуре для передачи газетных полос – от 13 до 16 линий на мм.5) Количество градаций оптической плотности, раздельно воспроизводимых на принятой копии (только для полутоновых аппаратов).
Лит.:Передача дискретной информации и телеграфия, 2 изд., М., 1974; Копничев Л. Н., Коган В. С., Телеграфные аппараты и аппаратура передачи данных, М., 1975.
Л. Н. Копничев.
Факсимильная связь
) или для приёма таких изображений (с воспроизведением объекта передачи в виде его копии – факсимиле). Ф. а. подразделяются на передающие, приёмные (
рис. 1а, б
) и приёмо-передающие.
Передающий Ф. а. (или передатчик приёмо-передающего Ф. а.) содержит (
рис. 2
) анализирующую систему, которая служит для преобразования изображения оригинала в
видеосигнал,и электронный узел преобразования видеосигнала в форму, удобную для передачи по каналу связи (модулятор). Анализирующая система включает: светооптическое устройство, формирующее узкий световой пучок, который образует на поверхности оригинала «точечное» световое пятно; развёртывающее устройство (см.
Развёртка
)
,которое направляет световой пучок поочерёдно (в заданной последовательности) на все элементарные площадки, в результате чего от поверхности отражается световой поток, модулированный по интенсивности в соответствии с отражательной способностью площадок; фотоэлектрический преобразователь, преобразующий отражённый световой поток в пропорциональный ему электрический ток (видеосигнал). В узле преобразования видеосигнала осуществляется
модуляция
колебаний – позитивная амплитудная (при которой максимальный уровень колебаний с несущей частотой соответствует чёрному полю передаваемого изображения), негативная амплитудная (максимальный уровень колебаний соответствует белому полю изображения), позитивная частотная (более высокая частота соответствует белому полю) или негативная частотная (более высокая частота соответствует чёрному полю).
Приёмный Ф. а. (или приёмник приёмо-передающего Ф. а.) содержит электронный узел выделения видеосигнала, предназначенный для демодуляции (см.
Детектирование
) принимаемых модулированных колебаний, и синтезирующую систему, формирующую копию передаваемого изображения; синтезирующая система состоит из развёртывающего и записывающего устройств. В качестве носителя записи используют фотобумагу, фотоплёнку, электрографическую, электро-химическую, электротермическую или обычную писчую бумагу, ферромагнитные и др. материалы.
Развёртывающие устройства приёмного и передающего Ф. а. часто аналогичны; конструктивно они подразделяются на механические и электронные. Наибольшее распространение получили Ф. а. с механической развёрткой барабанного, плоскостного и дугового типов, осуществляемой при помощи синхронных электродвигателей. В Ф. а. с барабанной развёрткой оригинал (или носитель записи) закрепляется на поверхности цилиндра. Развёртка осуществляется в результате вращения цилиндра и его постулат, перемещения вдоль оси при неподвижном развёртывающем элементе (световом пятне) либо в результате вращения цилиндра и одновременного перемещения развёртывающего элемента вдоль образующей цилиндра. В Ф. а. с плоскостной развёрткой оригинал укрепляется между протягивающими валиками. Развёртка по строкам осуществляется развёртывающим элементом, перемещаемым по оригиналу при помощи качающегося зеркала, а по кадру (переход развёртывающего элемента на следующую строку) – перемещением самого оригинала. В Ф. а. с дуговой развёрткой оригинал (или носитель записи) размещается внутри цилиндрической камеры. Развёртка осуществляется в результате вращения оптической системы и перемещения камеры – на один шаг за каждый оборот оптической системы.
Синхронизация развёртывающих устройств передающего и приёмного Ф. а. осуществляется либо автономно (в этом случае электродвигатели развёртывающих устройств питаются от высокостабильных по частоте камертонных или кварцевых генераторов независимо друг от друга), либо принудительно (по сигналам синхронизирующей частоты, поступающим от передающего Ф. а. на приёмный, или посредством включения синхронных двигателей в единую электроэнергетическую систему). фазирование развёртывающих устройств осуществляется в приёмном Ф. а. автоматически, полуавтоматически или вручную.
К основным параметрам Ф. а. относятся: скорость развёртки, т. е. число строк разложения в
мин N,индекс взаимодействия (модуль), равный
DЧ
mдля барабанных и
L(
т/(для плоскостных Ф. а. (
D –диаметр барабана,
L –длина строки,
т –плотность строк развёртки, т. е. их число на
мм)
,время передачи, равное
h(
m/N(
h –высота кадра).
Лит.:Мельник С. О., Оксман М. И., Фототелеграфные аппараты, М., 1966; Фототелеграфная передача и децентрализованное печатание центральных газет, М., 1971; Копничев Л. Н., Коган В. С., Телеграфные аппараты и аппаратура передачи данных, М., 1975.
С. О. Мельник.
Рис. 1(а) - передающий факсимильный аппарат.
Рис. 1б. Приёмный факсимильный аппарат комплекта аппаратуры для передачи материалов газетных полос «Газета-2» (СССР).
Рис. 2. Передача и приём факсимильной информации (структурная схема).
(*),
,
,
.