Технологии и средства связи

12 декабря

Выпуск #014

Архив

ФАКСИМИЛЬНАЯ СВЯЗЬ 

Телексные аппараты обеспечивают удовлетворительный способ передачи печатного текста, но не позволяют получить копию документа, а также передавать подписи и схемы. Факсимильные (FAX) позволяют получить точную копию и поэтому имеют более широкий диапазон применений, чем телексные аппараты. Типичная структурная схема факсимильного терминала показана на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема факсимильного терминала

Документ, подлежащий передаче, сканируется по горизонтали построчно. Следовательно, близость соседних строк определяет разрешение по вертикали (для разрешения с удовлетворительным качеством достаточно от 3,5 до 4 строк на миллиметр). Вертикальное смещение для разнесения строк — относительно медленное и обеспечивается механическим продвижением бумаги или сканирующей головки. В процессе горизонтального сканирования создается аналоговый или цифровой сигнал, соответствующий интенсивности отраженного света вдоль строки. Сканирование обеспечивается механически за счет горизонтального смещения сканирующей головки вдоль каждой строки и поперечного по странице, но в этом  случае требуется очень быстрый возврат головки при переходе с одной строки на другую.

В другом варианте механического сканирования бумага наматывается на барабан и за время одного оборота барабана сканируется одна строка, а сканирующая головка смещается на расстояние разнесения соседних строк. Механическое устройство сканирования оказывается простым и надежным, но в нем нельзя использовать бумажные рулоны. В системах с механическим сканированием для получения электрического сигнала применяются фотоэлектрические преобразователи, сфокусированные на бумагу, а для обеспечения горизонтального сканирования предложены различные оптические системы, например вращающийся зеркальный многогранник. Каждое зеркало поочередно обеспечивает оптический путь между точкой на бумаге и фотоэлектрическим преобразователем, и при вращении зеркала точка перемещается по бумаге.

Электронное вертикальное сканирование строк не дает какого-либо преимущества; действительно, для подачи бумаги (в листах и в рулоне) требуется ее механически перемещать. Однако электронное горизонтальное сканирование, которое устраняет ограничения по скорости, налагаемые механической системой, обеспечивает очень быстрый возврат к началу строки, а также допускает очень быстрое сканирование по строке, что уменьшает время передачи и печати.

Электронное сканирование выполняется либо путем отклонения электронного луча (чтобы сканировать оптический образ строки), либо с помощью матрицы пьезоэлектрических элементов, контролирующей всю строку сразу, причем сигнал с элементов матрицы снимается последовательно.

Разрешение по горизонтали определяется числом элементов изображения (пикселов), приходящихся на 1 мм. Элемент изображения — это минимальное расстояние, на котором может быть достигнут переход от уровня белого к уровню черного, что в цифровой системе соответствует расстоянию, представляемому одним битом. Следовательно, для равного разрешения по вертикали и горизонтали ширина элемента изображения, или «ширина» бита, должна быть равна разнесению между соседними строками. Например, при этом условии разнесение строк 4 стр/мм потребовало бы 16 пикселов на 1 мм², а для передачи потребовалось бы 1600 бит на каждый квадратный сантиметр документа.

Необходимо проводить различие между факсимильной аппаратурой, в которой требуется только воспроизведение белого и черного, и аппаратурой, которая может воспроизводить градации «серого». Для воспроизведения большинства документов, включая под­писи и чертежи, вполне достаточно черно-белой печати, причем от запачканного оригинала будет получена чистая копия, если запачканный фон воспринимается аппаратом как уровень белого. Принтер, способный воспроизводить градации серого (иногда называемые полутонами), необходим, если требуется фотографическое или художественное воспроизведение. На рис. 2 показана связь между интенсивностью света от элемента изображения и передаваемым сигналом; чтобы получать градации серого, передаваемый сигнал либо должен быть аналоговым, либо содержать более одного бита на элемент изображения.

Рис. 2. Световая характеристика факсимильного аппарата. 
А—линейная зависимость для фотографического воспроизведения серых тонов; 
В — высококонтрастная — резкий переход от черного к белому; 
С— цифровая — воспроизведение только белого или черного.

Оборудование для подключения к линиям PSTN соответствует рекомендациям ITU-T для факсимильных аппаратов групп 1-3, технические характеристики которых представлены в таблице.

Имеется еще одна группа (группа 4), предназначенная для высокоскоростной (64 кбит/с) передачи, правда, пригодная для использования только на частных каналах, в сетях ISDN и LAN, способных принимать цифровые сигналы со скоростью передачи 64 кбит/с. Для таких сетей аппаратура группы 4 обеспечивает очень высокую скорость передачи документов: передача копии формата А4 занимает лишь 2-4 с.

Аппаратура группы 1 уже устарела, а группы 2 применяется очень редко. Аппаратура группы 3 работает быстрее (частично благодаря тому, что в ней предусматриваются пропуски белых зон), обеспечивает более качественное воспроизведение и является цифровой. Поэтому при необходимости она присоединяется к другому цифровому оборудованию и к PSTN через модем. Метод многоуровневой фазовой манипуляции MPSK (Multilevel Phase-Shift Keying), применяемый в таком модеме, подобен методу 4-уровневой фазовой манипуляции QPSK (Quaternary Phase-Shift Keying), но в нем используется большее число фазовых сдвигов.

Факсимильные аппараты группы 3 обладают большими скоростными возможностями за счет применения более высокоскоростных модемов. Вначале в них использовались модемы стандарта V.27 ter, которые передавали сигналы со скоростью 2,4 или 4,8 кбит/с. Аппараты группы 3, выпускавшиеся в начале 90-х гг., использовали модемы стандарта V.29, которые могли передавать сигналы со скоростью 7,2 или 9,6 кбит/с. В середине 90-х гг., чтобы повысить скорость передачи до 12 или 14,4 кбит/с, использовались модемы стандарта V.17. Наконец, в конце 90-х гг. были введены модемы V.34, скорость передачи которых достигала 28,8 кбит/с.

Факсимильные аппараты группы 4 сопрягаются с терминалами ISDN, но могут также работать с факсимильными аппаратами группы 3.

Принтер факсимильного аппарата работает как сканер и обычно содержит те же механические элементы. Существует много альтернативных методов печати, выбор которых зависит от используемого типа сканирования. К ним относятся:

Струйная печать. Используется управляемая струя распыленной краски. Требуется механическое горизонтальное сканирование. Воспроизведение градаций серого регулируется с трудом.

Термопечать. Вощеная поверхность бумаги прожигается, и формируется оттиск. Для этого используются нагревательные элементы с низким сопротивлением, каждый из которых «печатает» один элемент изображения. Они образуют матрицу вдоль горизонтальной строки и подключаются к источнику питания группами, чтобы каждый элемент мог разогреться и начать печатать. В такой системе устраняется механическое горизонтальное сканирование. Этот метод печати широко распространен для факсимильных аппаратов группы 3. К сожалению, в этом случае для печати требуется специальная бумага.

Лазерная печать. Лазерный луч сканирует по покрытой селе­ном поверхности барабана, который электростатически заряжается в точках, освещаемых лазерным лучом. Заряженная поверхность притягивает угольный порошок, который наносится на бумагу, когда барабан вращается. Затем бумага нагревается так, что клеящее вещество (адгезив), прикрепленное к частицам угольного порошка, плавится и фиксирует их на поверхности бумаги, создавая, таким образом, четкое изображение. Лазерная печать наиболее часто применяется в факсимильных аппаратах, выпущенных во второй половине 90-х гг. Это связано с тем, что можно использовать обычную бумагу, к тому же резко подешевели лазерные принтеры, поскольку они используются во многих компьютерных системах.

Факсимильная передача более устойчива к ошибкам в передаваемых битах, чем телекс, поскольку одна ошибка поражает только один элемент изображения, а это может исказить символ, но не изменить его. Поэтому при факсимильной цифровой передаче не нужны биты проверки четности. Чтобы установить совместимость между передающим и принимающим оборудованием, до начала пе­редачи выполняется специальная процедура обмена сигналами.