передача фотоснимков, рисунков, карт и рукописных или напечатанных текстов электрическими сигналами. (Впервые ее осуществил итальянский физик Дж.Казелли в 1855.) Свет, отраженный от изображения, преобразуется в электрические сигналы, которые передаются по проводам или по радио на удаленный приемник, где восстанавливаются на бумаге или пленке в виде копии оригинала. Факсимильная связь используется службами новостей для рассылки новостей и фотоснимков газетам и телецентрам, государственными службами, банками, авиакомпаниями и железными дорогами - для передачи содержания документов, а также многими другими предприятиями и организациями как вспомогательное средство при обработке данных, сборе и регистрации информации.

Последовательность работы факсимильной системы следующая: оптическое сканирование, кодирование сигналов, модуляция, передача сигналов, демодуляция, декодирование и изготовление копий.

Сканирование. Сканирование в факсимильных системах выполняется аналогично тому, как это делается в телевидении. Оригинал, например фотоснимок, освещают и систематически последовательно считывают малыми соседними участками, которые называются пикселами (picture element - элемент изображения). Свет, отраженный от каждого пиксела, преобразуется в электрический ток каким-либо электронным устройством - фотоэлементом, фотодиодом либо прибором с зарядовой связью (ПЗС). (См. также ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ; ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ.) Одно такое устройство можно использовать для последовательного считывания по одному пикселу друг за другом, перемещаясь вдоль строки, строка за строкой, сверху вниз до тех пор, пока все изображение не будет преобразовано в электрические импульсы. Так осуществляется линейное сканирование. Возможно также выполнять сканирование целой строки сразу, используя для этого группу расположенных в строку воспринимающих приборов; такое сканирование называется матричным. При многоточечном сканировании вертикальный ряд фотодиодов движется поперек изображения, сканируя колонки пикселов одну за другой. Каждый фотоприбор в процессе сканирования дает набор токовых импульсов. Однако передача токовых импульсов на удаленный приемник производится последовательно по одной линии.

Чтобы обеспечить получение в репродуцируемом изображении мелких деталей, надо использовать пикселы очень малого размера. Согласно стандарту Международного консультативного комитета по телеграфии и телефонии (МККТТ), каждый пиксел должен иметь форму прямоугольника размером 0,12?0,13 мм. По этому стандарту копия, изготовляемая с оригинала размером 20?28 см, содержит 3,6 млн. пиксел (для сравнения укажем, что телевизионное изображение содержит ок. 200 тыс. пиксел). Пикселы, используемые в факсимильных системах связи высокого разрешения, имеют размер впятеро меньший, чем рекомендует упомянутый выше стандарт МККТТ, тогда как в системах низкого разрешения эти размеры могут быть вдвое больше стандартных.

Независимо от того, как освещается сканируемое изображение (последовательно, как это делается при линейном сканировании, или сравнительно большими площадями), фотоприбор, воспринимающий свет, отраженный от изображения через апертуру объектива, ограничивается в каждый данный момент всего одним пикселом.

В используемой для факсимильной связи системе сканирования, изобретенной Ф.Бейкуэллом в 1848, оригинал наворачивают на барабан. Остро сфокусированное световое пятно направляется на оригинал, и свет, отраженный от данного элемента изображения, воспринимается фотодиодом. Источник света, установленный на каретке, перемещается параллельно оси барабана, так что световое пятно описывает линию поперек оригинала, освещая поочередно каждый пиксел. Барабан поворачивается, и по мере вращения барабана сканируется вся поверхность оригинала. По меньшей мере один раз за оборот барабана сигнал, передаваемый на синтезирующее факсимильное устройство, контролирует синхронизацию последнего со сканером. При сканировании с барабана возможно освещение оригинала широким лучом и считывание фотоприбором с объективом.

Оригинал не всегда бывает удобно наворачивать на барабан. Плоский оригинал сканируют световым пятном, перемещаемым поперек оригинала подвижным зеркалом. Сканирование с помощью зеркала можно также использовать при работе с оригиналом, навернутым на барабан, или с оригиналом, вытягиваемым с ролика. Излучение лазера позволяет получить очень тонкий пучок, сканирующий оригинал в поперечном направлении строка за строкой, в то время как оригинал протягивается в продольном направлении. В одной из схем для перемещения луча поперек оригинала используется качающееся зеркало. В другой схеме сканирования применяется вращающееся многогранное зеркало с 18 плоскими зеркальными поверхностями, каждая из которых может сканировать ряд пикселов. Быстрое вращение зеркала в сочетании с соответствующим перемещением оригинала по вертикали позволяет получить высокую скорость сканирования. Электронное сканирование плоского оригинала можно также выполнять с помощью линейной матрицы фотодиодов или приборов с зарядовой связью. Когда надо получить скорости сканирования более 6 строк в секунду, предпочтительнее использовать лазер в сочетании с многогранными зеркалами и матрицами фотоприборов. См. также ЛАЗЕР
.

Кодирование сигнала. В первых системах факсимильной связи импульсы тока (или аналоговые сигналы), получаемые в результате сканирования, посылались непосредственно по телеграфным или телефонным линиям. В наше время сигнальный ток преобразуют (кодируют) перед передачей. При этом используют две формы факсимильных сигналов в зависимости от типа оригинала и особенностей записывающей среды. Если оригинал черно-белый (как, например, газетная полоса), можно удовлетвориться двухуровневым кодированием сигналов, т.е. сигнал будет иметь одно значение тока для черного и другое - для белого. Если же оригинал содержит также промежуточные между белым и черным тона, называемые серыми, то требуется сигнал с многоуровневым кодированием. В таком случае сигнал, получаемый от сканера, может быть закодирован в виде двоичных цифр и "слов", используемых в вычислительной технике. При этом каждое слово представляет определенное значение на шкале серого в пределах от черного до белого.

Модуляция. На ранней стадии развития факсимильных систем связи получаемый от сканера сигнал использовали для изменения уровня несущей, но этот метод, известный под названием "амплитудная модуляция", при записи копии вызывал изменения в тенях (аналогично затуханиям, связанным с замираниями при радиопередачах). В современных системах используется плавное изменение частоты несущей (частотная модуляция). См. также РАДИО И ТЕЛЕВИДЕНИЕ
.

Передача. Для передачи факсимильного сигнала с частотной модуляцией несущей чаще других используются телефонные каналы. Телефонные линии большой протяженности обычно имеют звенья, в которых связь осуществляется на сверхвысоких частотах или через спутниковые каналы. См. также СПУТНИК СВЯЗИ; СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ ДИАПАЗОН.

Демодуляция и декодирование. После передачи закодированного и модулированного сигнала он демодулируется частотным детектором. При этом восстанавливается аналоговый сигнал или его закодированный вариант. Затем декодируются закодированные сигналы и восстанавливается аналоговая версия сигнала, полученного при сканировании. Далее этот сигнал подается на синтезирующее факсимильное устройство, которое маркирует среду записи (бумага или пленка) с той же самой последовательностью строк и колонок, какая использовалась при сканировании оригинала. См. также ОРГТЕХНИКА И КАНЦЕЛЯРСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ; ИНФОРМАЦИИ НАКОПЛЕНИЕ И ПОИСК.

фототелеграфная связь, фототелеграф, передача на расстояние плоских неподвижных изображений (графических, иллюстративных и буквенно-цифровых) с воспроизведением их в пункте приёма, осуществляемая электрическими сигналами, распространяющимися по проводам, или радиосигналами; вид электросвязи (См. Электросвязь). Исторически Ф. с. включают в состав телеграфной связи (См. Телеграфная связь). 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 (См. Факсимильный аппарат) 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 (См. Линия 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 (См. Электронная лампа), усилителей электрических колебаний (См. Усилитель электрических колебаний) и создания разветвленной сети линий и каналов связи (См. Канал 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 (См. Развёртка оптическая)), 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 (См. Фотоэлектронный умножитель) (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 мм длины 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.

фототелеграфный аппарат, комплекс механических, светооптических и электронных устройств, предназначенный для передачи изображений неподвижных плоских объектов (оригиналов) по электрическим каналам связи (см. 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 (См. Развёртка оптическая)), 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 D․m для 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. 1б. Приёмный факсимильный аппарат комплекта аппаратуры для передачи материалов газетных полос "Газета-2" (СССР).

Рис. 2. Передача и приём факсимильной информации (структурная схема).

Рис. 1(а) - передающий факсимильный аппарат.