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

Таблица 7.1.1

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 коддлин 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 былоне 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.

В факсимильном аппарате используются, как правило, недорогие и простые устройства термопечати,обеспечивающиедостаточно высокое разрешение.

Для выбора режимов управления факсимильным аппаратом (Рис. 7.1.5.) и ввода команд служит специальная клавиатура, похожая на клавиатуру телефонного аппарата с кнопочным управлением. Пользуясь ею, можно ввести в память аппарата телефонные номера корреспондентов, извлекать из памяти номера для соединения по телефону, производить набор телефонного номера, переключить аппарат на режим обычного телефонного разговора.

Рис. 7.1.5. Факсимильный аппарат

 

Всем этим управляет микроконтроллер аппарата. Кроме того, он осуществляет и дополнительный сервис, полезный при оценке общего времени работы аппарата, суммы оплаты телефонных счетов. В памяти аппарата ведется и по команде с клавиатуры распечатывается на бумаге журнал работы аппарата. В нем регистрируются, как правило, время всех сеансов приема и передачи изображений, номера телефонов вызывавших или вызванных корреспондентов, протокол сеанса, суммарная длительность сеанса передачи.

В настоящее время в мире эксплуатируются миллионы факсимильных аппаратов, постепенно заменяющих в учреждениях телекс и телетайп. Это объясняется важным преимуществом факсимильной связи по сравнению со средствами буквопечатания. Для нее не требуется специальной сети для связи с корреспондентами, используется обычная телефонная линия, причем наряду с обычным телефоном. Факсимильный аппарат (как и обычный телефон) постоянно подключен к сети и готов для приема или передачи документов.