10.2. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ФАКСИМИЛЬНЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ

Вне зависимости от способа развертки изображение оказывается представленным совокупностью элементарных площадок (растр-элементов), информация о яркости которых передается по каналу связи. Размеры растрэлементов определяются прежде всего разрешающей способностью анализирующего устройства.

Рис. 10.2 Формирование сигнала в идеальном случае а — строка развертки, б — отраженный световой поток; в — видеосигнал

Рис. 10.3. Форма сигнала в случае конечного размера растрэлемента

Если развертка изображения происходит за счет перемещения светового луча, то размеры сечения этого луча определяют минимальную площадь растрэлемента. Тогда величина разрешающей способности , где — диаметр светового пятна, мм.

Роль разрешающей способности легко уясиить на следующем примере.

Предположим сначала, что световой луч является идеальной световой точкой, т. е. луч бесконечно тонкий. Тогда выходной сигнал 1 с фотоэлемента (рис. 10.2) будет точно повторять по форме все изменения градаций яркости анализируемого фрагмента (рис. 10.2). Предположим, что черному цвету соответствует сигнал единичного уровня, а белому — сигнал нулевого уровня

Однако на самом деле световое пятно, формирующее растрэлемент, имеет конечные размеры, поэтому отраженный световой поток будет отличаться от идеальной формы (рис. 10.3). Пусть световое пятно имеет диаметр а толщина самого тонкого штриха фрагмента (рис 10 2) меньше этого диаметра; . При попадании светового луча на этот штрих изображения суммарная интенсивность отраженного потока в случае будет мала или равна нулю, и поэтому видеосигнал, соответствующий данному штриху, воспроизведется со значительными искажениями.

Очевидно, что толщина воспроизводимого штриха полностью определяется размером светового пятна (апертуры) и не может быть меньше, чем

Таким образом, качество факсимильного изображения целиком определяется способностью аппарата передавать (и воспроизводить) самые мелкие детали изображения, т. е. разрешающей способностью. При высокой разрешающей способности изображение получается четким (резким), перепады градаций яркости хорошо выделяются, могут быть переданы самые тонкие линии.

При низкой разрешающей способности изображение получается размытым, тонкие линии могут быть потеряны.

Выбор величины разрешающей способности целиком определяется требованиями к качеству факсимильного изображения и в большинстве случаев согласовывается с особенностями зрительного восприятия. Так, при передаче метеокарт достаточно иметь разрешающую способность порядка 4 лин./мм, для передачи деловой корреспонденции 4... 8 лин./мм. Передача газет в силу особенностей полиграфического процесса требует 30...60 лин./мм.

В современной цифровой факсимильной аппаратуре в качестве устройства считывания изображения применяется линейка длиной в строку, состоящая из ряда миниатюрных фотодиодов, и поэтому анализируемая строка состоит из дискретного по времени набора сигналов — растр-элементов. В этом случае можно считать, что все изображение разбито на элементарные площадки — растр-элементы, размеры которых определяются разрешающей способностью анализирующей системы факсимильного аппарата.

Удобно представлять такое изображение дискретным, заданным на решетке с ячейками квадратной формы. В качестве примера рассмотрим изображение буквы газетного текста, которая имеет размеры Примем, что разрешающая способность равна 30 лин./мм, т. е. размеры растр-элемента порядка 0,03X0,03 мм2. Тогда изображение буквы будет представлено 6600 растр-элементами черного и белого цветов. Примем, что белому цвету соответствует сигнал «0», а черному «1». Тогда изображение знака будет можно записать в виде матрицы, состоящей из «1» и «0». Таким образом, каждая буква данного газетного шрифта будет иметь свое факсимильное изображение, состоящее из 6600 двоичных символов.

Напомним, что при кодовых способах передачи буквенных знаков, например при телеграфной передаче, каждый знак кодируется при использовании кода МТК-2 пятиразрядной кодовой комбинацией. Сравнивая эти два способа передачи знака, нетрудно видеть, что факсимильный способ крайне неэффективен. При одной и той скорости передачи двоичных символов за время передачи изображения только одной буквы кодовым способом можно было бы передать знаков!

Столь не эффективная по времени поэлементная передача изображения имеет и положительную сторону: огромная избыточность факсимильного сообщения обеспечивает очень высокую помехоустойчивость этого вида передачи документальной информации. Действительно, любая ошибка, возникшая при кодовом способе передачи в любом из разрядов пятиэлементной комбинации, приведет к регистрации другого знака. Например, кодовая комбинация, соответствующая букве , при возникновении ошибки во втором младшем разряде (01011) будет дешифрирована телеграфным аппаратом как буква

На факсимильном же изображении ложный переход из «0» в «1» (т. е. появление ложной точки другого цвета размером 30X30 мкм) вообще не будет заметен наблюдателю.

Известно, что факсимильную передачу можно осуществлять при очень больших помехах в канале связи в условиях, когда любые другие способы передачи оказываются абсолютно неработоспособными. Помимо того, что факсимильное изображение буквы состоит из очень большого числа элементов, эти элементы образуют определенную геометрическую структуру, соответствующую данному знаку, т. е. все элементы изображения определенным образом связаны между собой. Помехи и ошибки, которые они вызывают, имеют случайную природу и такими связями не обладают. Поэтому для того, чтобы разрушить изображение знака, помеха должна быть очень мощной.

Таким образом, источники факсимильных сообщений являются избыточными и требуют при прочих равных условиях существенного увеличения времени передачи. В аналоговых системах факсимильной связи требуемое время передачи факсимильного сообщения достигалось в принципе за счет увеличения полосы пропускания канала связи. Практические возможности сокращения времени передачи факсимильного сообщения возникают при переходе к цифровым методам передачи на основе реализации принципов эффективного кодирования. При этом можно построить факсимильную аппаратуру, позволяющую по скорости передачи успешно конкурировать с кодовыми методами. Так, если обычный аналоговый факсимильный аппарат передает бланк документа формата в канале ТЧ примерно за 5 мин, то современный цифровой факсимильный аппарат способен передать этот бланк в том же канале менее чем за 1 минуту.