金华广播电视大学开放教育学院课件.ppt
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1、第8章 传真机第8章 传真机8.1传真机的种类和技术指标传真机的种类和技术指标 8.1.1 传真机的种类传真机的种类 1.文件传真机的分类文件传真机的分类 根据国际电报电话咨询委员会(CCITT)建议,将目前已应用的文件传真机分为四类,即一类机、二类机、三类机和四类机。1)传真一类机第8章 传真机 一类机为双边带调制,其发送信号不采取任何频带压缩措施,适用于在电话线路上以3.85线/mm的扫描密度,在6分钟时间内传送一页ISO(国际标准化组织)A4幅面文件。2)传真二类机 二类机是采用频带压缩技术。在3.85线/mm的扫描密度下,在一个话路上约在3分钟内传送一页ISO(国际标准化组织)A4幅面
2、文件。3)传真三类机 三类机在调制处理前采用减少文件信息冗余度措施。在电话电路上,若以48 kb/s的速率传送一份ISO A4幅面的典型打字文件,约需1分钟。第8章 传真机 4)传真四类机传真四类机 四类机对发送前的报文信号采取了减少信息冗余度措施,主要用于公共数据网(PDN)。此类设备适用于公共数据网的通信规程,并保证文件无差错接收。它能以64 kb/s的数据信号速率,在15秒内传送一页ISO A4幅面文件。由上述可见,三类传真机是高速传真设备,而四类传真机则是更高速的传真设备,但它需有高质量的通信网络来支持。2.传真机的分类传真机的分类 根据传送的内容,传真机可分为如下几类:1)文件传真机
3、第8章 传真机 文件传真机是话路文件传真机的简称,是一种利用市内电话交换网络(或长途交换),在任意两个电话用户之间进行文字、图像资料传送的设备,是用途最广泛、用量最大的传真机。文件传真机的发展,按性能技术指标由低到高,经历了一个从一类机(G1)、二类机(G2)、到三类机(G3)和四类机(G4)的发展过程。文件传真机一般分为用户传真和公用传真两种(目前用户传真占80%以上),但是按其功能又可分为独立传真机(即只有传真功能的传真机)和多功能传真机(即主要用于传真,但也可用作复印机、打印机、文档扫描机,而且可与个人计算机兼容),按其输出方式还可以分为感热式传真机(即直接利用感热式打印技术)和普通纸传
4、真机(即在普通纸上进行激光打印、LED打印或喷墨打印)。第8章 传真机 2)相片传真机 这种传真机大量应用于公安、武警、新闻出版等部门。相片传真机不仅能传送黑白相片,而且还能传送有灰度等级的相片,可以保证接收的照片的清晰和逼真。相片传真机一般用一个电话电路传送。3)气象图传真机 这种传真机与短波定频接收机配套,利用无线电广播和气象卫星来发送和接收气象云图资料。其主要用于气象、军事、航空、航海和渔业等部门。第8章 传真机 4)报纸传真机 报纸传真机可以传送整版的报纸,从而使边远地区能及时收到中央报纸的样张,便于就地制版、印刷、发行,使边远地区能看到当天的中央报纸。这比用飞机运送报纸,发送航空版报
5、纸更方便、迅速,而且不受气候和班机航次的限制。目前,报纸传真机一般利用微波通路来传输。5)信函传真机 信函传真机一般具有自动拆封装置。当地邮局把待寄信函自动拆封,自动送入信函传真机,把信函传送到对方邮局 对方邮局的传真机收到后,自动封好信函送出机外,以便投送到收信人。第8章 传真机 8.1.2 传真机的主要技术指标传真机的主要技术指标 1.扫描方式扫描方式 传真机的扫描方式通常有滚筒扫描和平面扫描两种基本方式,如图2-1所示。在滚筒扫描方式中,沿着滚筒圆周的扫描方向称为主扫描方向,滚筒轴线方向称为副扫描方向。在滚筒表面形成的螺纹轨迹就是扫描线。如果把滚筒圆周表面展开成平面图,则扫描点从原稿的左
6、上角开始扫描,结束于原稿的右下角,扫描线成为一条条的直线。在平面扫描方式中,主扫描方向是沿着原稿幅面宽度从左到右的方向,而副扫描方向则是输入纸的反方向。第8章 传真机图 2-1 传真机的扫描方式(a)滚筒扫描(b)平面扫描主扫描方向l副扫描方向 扫描点滚筒转动方向滚筒轴心线I主扫描方向LD扫描点副扫描方向扫描线(a)r副扫描方向输纸方向主扫描方向(b)第8章 传真机 比较平面扫描与滚筒扫描两种方式的扫描平面展开图,可以看出,两者的主、副扫描方向是一致的。接收机的扫描方向取决于发送机的扫描方向,两者必须保持一致。2.扫描点尺寸扫描点尺寸 扫描点的尺寸取决于图像的类型和对复制图像(所接收的图像)的
7、要求。扫描点越小,复制出的图像与原图像越相似。从图2-2(a)可以看出,圆形扫描点的直径dn越小,反射到光电管内的光通量随时间的相对变化越能准确地反映图像像素本身的变化。图2-2(a)表示了三种情况:dn=dmin,dn=dmin/2,dn=0,其中dmin为图像最小像素的长或高。第8章 传真机 dn越小,图像的发送时间越长,光电管的输出越弱,干扰影响也就越大。由于人眼的觉察能力有限,无法辩认太小的像素,因此理论上认为dn和dmin的最佳比值为 0.92 1 用简单的光学方法虽然可以获得圆形扫描点,但当圆形扫描点直径较大时,容易在复制图像上出现一条条的线。如果采用长方形扫描点,便可以克服这一缺
8、点。如图2-2(b)所示,长方形扫描点的高度dn由dmin决定,宽度dw越小越好。但由于扫描点面积减小,会导致干扰影响增大,因此dw一般取0.070.1 mm。minddn第8章 传真机图 2-2 扫描点的尺寸和形状dn0dndmindn dmin12dmindmin扫描方向扫描光点沿扫描方向的距离0反向光相对变化量图像上最小圆点(黑色)dWdmindmindmin沿扫描方向的距离0(a)(b)反向光相对变化量长方形扫描光点dWdh第8章 传真机 根据不同性质的图像可以选择不同尺寸的扫描点。对于手抄和打字文件,一般取dmin为0.20.25 mm,譬如采用圆形扫描点时,我国规定话路一类传真机的
9、dn取0.23 mm。对于照片图像,dmin一般取0.1 mm。3 扫描线长度扫描线长度 扫描点沿主扫描方向扫描一行的距离称为扫描线长度,用字母L来表示,单位为mm。采用滚筒扫描时,扫描线长度等于滚筒的圆周(L=D,D为滚筒直径)采用圆弧扫描时,扫描线长度等于两相邻扫描头之间的弧长 采用平面扫描时,扫描线长度或等于扫描头(圆一直变换扫描器)的有效宽度,或等于扫描点扫描一行的长度。第8章 传真机 我国国家标准GB 3382-82规定,一类传真机的标称扫描线全长为191.20 mm(允许加长到195 mm)。但是,采用滚筒扫描时因压条占有一定的宽度,扫描线长度不能全部被利用 另外由于收、发信机滚筒
10、相对的误差,使可利用的扫描线长度又有所减少,因此,扫描线有效长度等于扫描线全长减去损失长度。在我国,按GB 148-59规定,我国公文纸以B4幅面尺寸186 mm263 mm为标准,扫描线有效长度不得小于165 mm CCITT建议以A4幅面尺寸210 mm297 mm为标准,传真三类机标准的扫描线长度为215 mm,扫描线有效长度不得小于193 mm。原稿的有效长度(与扫描线垂直方向的长度)应该小于滚筒长度。常用文件的有效长度为250 mm,则滚筒扫描传真机的标准有效传送面积为165 mm250 mm。第8章 传真机 4 扫描行距扫描行距 扫描行距指相邻两扫描线对应边之间的距离,用字母P来表
11、示,单位为mm。扫描行距也就是扫描点在图像上扫描一行后,在扫描的垂直方向上所移动的距离。扫描行距越小,图像分解的像素数目越多,复制的图像越清晰,分辨力越高,但是图像的发送时间也就越长。扫描行距的大小应从扫描点的尺寸和记录方法两方面综合考虑。通常,对于圆形扫描点,扫描行距P=dn,若在接收端采用电热记录法,对于图像质量要求不太高,可使P在P-dn小于0.05 mm这个范围内取值,这样,图像的发送速率就会提高15%20%。当对图像质量要求较高时,如照相信息,P就应略小于dn,使相邻扫描行略有重合,增强记录图像的曝光量,以提高图像的复制质量。第8章 传真机 5.扫描线密度扫描线密度 扫描线密度是指每
12、毫米内扫描线的条数,用字母F来表示,单位为线/mm。扫描线密度是扫描行距的倒数。一般来说,扫描线密度越密,记录质量就越好。但是若固定图像尺寸和主扫描频率,则传输时间随扫描线密度成正比增加。我国规定,对于一类传真机,扫描点直径为0.23 mm,则F为3.85(11%)线/mm,供选用的高清晰度标准的扫描线密度为7.7(11%)线/mm。目前生产的传真机还设有超精度的(扫描线密度为15.4线/mm)。在水平方向的分辨率(也称主扫描方向分辨率)为8个像素/mm。在215(11%)mm长的标准扫描线上有1728个黑白像素,可供选用的255(11%)mm长的扫描线上有2048个黑白像素,303(11%)
13、mm长的扫描线上有2432个黑白像素。第8章 传真机 6 扫描线频率和扫描线速率扫描线频率和扫描线速率 扫描线频率指每分钟能传送的扫描线条数,用N来表示,单位为线/min。滚筒扫描时,扫描线频率即为滚筒转速,单位为 r/min 平面扫描时,扫描线频率为每分钟扫描的行数,单位为行/min,故扫描线频率也叫扫描行速。常见的扫描线频率有60,90,120,180,360线/min等。扫描点在单位时间内扫过的距离叫扫描点的扫描线速率,用Vx表示,单位为mm/s。扫描线速率由下式确定:60LNVx第8章 传真机式中,L扫描线全长或扫描行长度,单位为mm N扫描线频率,单位为线/min。单位时间所传送的面
14、积S(面速率)由下式确定:S=LPN 式中,P扫描行距,单位为mm。7 图像传送时间图像传送时间 采用滚筒扫描时,最大尺寸图像的传送时间(单位为min)用下式表示:NFI第8章 传真机式中,扫描线密度,单位为线/mm I滚筒长度,单位为mm 扫描线频率,单位为线/min。采用平面扫描时,在输纸方向上的原稿尺寸不受限制。但是,如果每张图像的长度已确定,也可以将其作为I代入上式,从而求出每六张图像的传送时间。8 合作系数合作系数 合作系数表示传真机之间的互通性,用扫描线密度和滚筒直径的乘积来表示,即 第8章 传真机 当收、发两传真机的合作系数不同时,例如收、发两传真机的滚筒长度不同,II1/,而其
15、它参数均相同,则接收图像的长度与发送图像的长度相同,但其宽度变为原来的一半,即图像发生了变窄的畸变 若收、发两传真机滚筒直径不同,D2D1/2,而其它参数相同时,则接收图像的宽度不变,但长度变为原来的一半,即图像发生了压扁的畸变。只要发送传真机与接收传真机的合作系数相等,接收的图像就与发送的图像相似,不会发生图像畸变。即不管收、发两传真机的或是否相同,只要发送机与接收机的扫描线密度为a,那么就能得到按比例放大或缩小的接收图像。第8章 传真机 不同用途的传真机,其合作系数一般各不相同。为了使类型不同而用途相同的传真机互通,国际上建议M取或。如果收、发两传真机的合作系数相差小于(即单个传真机的允许
16、偏差为),所产生的图像畸变是不易被人眼察觉的。9.频带宽度频带宽度 扫描点按一定顺序扫描发送图像时,在图像色调变化频繁处所产生的信号频率高,而色调无变化处的频率很低,甚至为零。传真信号的频带宽度为最高频率max与最低频率min之差。如果发送的图像一半为黑色,一半为白色,此时传真信号的频率最低。第8章 传真机 min 当滚筒转速为,r/min时,min为z。可见,min是很低的,传真信号的频带宽度主要取决于max。增加图像的黑白间隔数,则图像频率将按比例增加,但是黑条和白条的宽度不能小于扫描行距,否则难以分辨。黑白间隔数达到极限时的图像信号频率称为最高图像信号频率max。60N第8章 传真机8.
17、传真机的工作原理和基本组成传真机的工作原理和基本组成 8.传真通信的基本原理传真通信的基本原理 传真通信的基本原理,可用图 2-3 来说明。如果要将一张图像(或文件、报纸、信件、相片、图表)传送到对方,首先需要对它进行分解,将发送图像分解成许多微小像素,并按照一定的顺序将这些像素转变为电信号(这些电信号的幅度与所发送的像素亮度成比例),再把电信号进行调制处理后,通过有线或无线通路传输到接收端。接收端将接收到的电信号进行解调,再转变为记录纸上相应亮度的微小像素,同时把这些微小像素按照与发送端相同的顺序合成图像。另外,为了保证接收图像与发送图像一致,必须使接收扫描与发送扫描速度一致,接收扫描与发送
18、扫描单元起始位置一致,即同步和同相。第8章 传真机图 2-3 传真通信的基本原理 发送图像光电转换调制传输解调记录转换接收图像同步同相接收扫描同步同相线路接收发送分解像素组合像素发送扫描第8章 传真机 1.发送扫描发送扫描 因为图像是二维信息,若想传送它,需将其转换为一维信息。发送扫描就是在发送图像上进行从左到右,从上到下的扫描,把发送图像分解成许多微小像素,从而把二维信息转换成一维时间序列信号。发送扫描分为机械扫描和电子扫描两种方式。2 光电转换光电转换 光电转换就是把通过发送扫描分解的各个像素的深浅信息转变为不同强度的电信号的过程,具体地讲,把光照射在发送图像上,根据各像素反射光的强弱转变
19、成相应的电信号。光电转换元件常使用光电倍增管、光敏二极管、电荷耦合器件(CCD)或MOS图像传感器等。第8章 传真机 3 图像信号的调制与解调图像信号的调制与解调 在发送端把通过光电转换得到的电信号再转换为线路传输频带内的信号,称为调制 在接收端把由发送端送来的被调制的电信号复原,称为解调。当把电话线作为传输线路时,调制方法为:低速机(6分钟机)采用调幅(AM)或调频(FM)中速机(3分钟机)采用调幅调相残余边带调制(AM-PM-VSB)高速机(1分钟机)采用在数据传输中使用的多相相位调制(MPM)或正交振幅调制(QAM)。另外,有时为缩短图像信号的传送时间,在调制之前需要进行编码,以便消除图
20、像信号的冗余度。编码处理后的信号经解调后还要进行解码处理。第8章 传真机 4 记录转换记录转换 为了把解调后的信号记录下来,需要将其转换为记录所需的能量,称为记录转换。记录能量包括光、电、热、磁、压力。根据记录图像的再现能力,记录可分为黑白两值记录、半色调记录、图片全调记录、彩色记录 根据记录所需的处理,可分为直接记录和间接记录,其中间接记录需要显影、定影等后继处理。5 接收扫描接收扫描 发送扫描的逆过程叫接收扫描,即把按时间序列传送过来的一维信号还原为二维图像信息。接收扫描也分为机械扫描和电子扫描两种方式。第8章 传真机 6 同步和同相同步和同相 同步就是使收、发两端的扫描速度保持一致,同相
21、就是使收、发两端扫描单元的起始位置保持一致。同步可分为独立同步方式、电源同步方式、传输同步方式、自动同步方式等。同相可分为释放式和追赶式。第8章 传真机 8.2.2 传真机的基本组成传真机的基本组成 传真机虽然机型很多,功能及电路各异,但不同型号传真机的基本结构和电路组成大致相同。传真机的基本结构和电路组成可用如图 2-4 所示功能框图来表示。1.文件传送系统文件传送系统 文件传送系统,主要包括步进驱动电机、走纸机构、纸页分离器及各种检测传感器等。该系统在主控制电路的控制下,将准备发送或复印的文件,一页一页地自动送入扫描拾取部件中,并把原稿的进稿情况通过位置传感器通知给主控制电路,使其能根据进
22、稿情况控制整机的工作状态。第8章 传真机图 2-4 传真机的功能框图记录副本输切纸系统感热记录头记录控制电路视频处理电路抽样量化电路图像处理电路信源编解码电路图像扫描电路光学系统网络控制电路调制解调电路信道编译码电路缓冲存贮电路照明系统原稿电话线路操作及显示电路主控制电路电源部件文件传送系统第8章 传真机 走纸机构由原稿导向器、主驱动轴、从驱动轴、传动皮带及啮合轮等构成。纸页分离器由电磁铁ADF、ADF辊及橡胶分离片等构成。检测传感器包括原稿有无检测传感器、原稿幅面检测传感器及扫描点位置检测传感器等。2.照明系统照明系统 照明系统主要包括荧光管及变频器等,有的传真机采用发光二极管阵列作为光源。
23、照明系统的作用是将原稿图像转换为图像光信号。传真机光源采用荧光灯,它具有以下三个特点:(1)荧光灯为传真机的专用灯管 (2)荧光灯不是直接使用市电,而是使用经过变频振荡的高频电源 第8章 传真机 (3)灯管有一细长的窗口,为确保透明度,使强光能几乎无损地射出,其玻璃管内壁大多涂有荧光涂料。之所以使用高频电源点燃荧光灯,其主要原因是:(1)市电频率低(50 Hz或60 Hz),荧光灯在同样的扫描时间内储备的电荷量不均匀,会促成CCD(电荷耦合器件)光电转换后输出的图像信号电压不一致,造成图像信号不稳定,使传真质量受影响。而使用高频电源点燃荧光灯,则无上述情况发生。(2)高频电源频率高,在CCD扫
24、描一条线的时间内,将会发生频繁的点灭,可消除若隐若现的现象,并且所得到的存储电荷量均匀,使其输出的图像信号电压保持稳定一致,使传真副件质量大大提高。第8章 传真机 3.光学系统光学系统 光学系统主要用于成像,即将原稿的图像光信号成像在光敏组件受光表面上。它由2 块或3块棱镜以及遮光校正板、镜头及光敏组件等构成。传真机镜头的作用是成像并使图像缩小。传真机棱镜的表面镀有水银,其作用是传递原稿图像与延长物距。传真机的遮光校正板,中间部分开有特殊形状的狭缝,其作用是控制图像光信号的光能量,使通过狭缝两侧的光量多一些,以弥补荧光灯管两端发光强度减弱等原因造成的图像光信号的损失。4.图像扫描电路图像扫描电
25、路 图像扫描电路,主要是对原稿图像进行读取和分解,完成从图像光信号到图像电信号的转换。第8章 传真机 大部分传真机使用CCD图像传感器作为光电变换器件,少数传真机使用CLS密触型图像传感器作为光电变换器件。图像扫描电路的扫描过程是:荧光灯产生的光照射到原稿图像上,将原稿一行对应像素的黑白色调反射到光电变换器件上,不同强度的反射光将在光电变换器中感应出电荷量不同的存贮信息。之后,再在图像传感器移位时钟的同步控制下,串行输出相应的一行图像电信号。5.视频处理电路视频处理电路 由于光电变换器件固有的电噪场、热噪场,使得荧光灯的亮度不均匀,字迹浓淡不同以及原稿底色不同,以致造成图像原始信号畸变,因此采
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