Линейные ПЗС с пространственным разделением

В этих ПЗС разделены функции накопления и считывания.

           

           

             

                 

                 

 

Рис. 34. Линейные ПЗС с пространственным разделением

 

Под воздействием света в секции накопления (1) накапливаются заряды. В следующий момент времени открывается затвор (2) и заряды параллельно переносятся в секцию считывания 3 (регистр сдвига). После закрытия затвора параллельно происходят процессы накопления в секции 1 и считывания из секции 3.

Для увеличения разрешающей способности используют линейки биполярного считывания: две ПЗС-структуры вставлены одна в другую. Число элементов увеличивается в два раза.

              

                    

       

                

               

                       

                          

                     

                      

                      

                   

                      

                        

                        Рис. 35. Линейки биполярного считывания

 

Сигналы с выхода секции считывания (3) суммируются в определенной фазе. Используют:

· Для считывания одномерных изображений (штрих-коды);

· Системы с механикой разворачивающейся по одной координате (телефакс, сканер);

· Системы наблюдения за земной поверхностью.

Число элементов 1024-8192.

Матричные ПЗС

Матричные ПЗС позволяют получать сигнал изображения кадра. Они представляют собой пластинку из полупроводника, на которой содержится несколько сотен тысяч миниатюрных МОП-конденсаторов.

С помощью объектива на светочувствительную поверхность преобразователя проецируется оптическое изображение. Количество заряда, накопленное в каждом МОП-конденсаторе, соответствует освещенности области матрицы и времени накопления. В результате происходит распределение зарядов, точно повторяющее распределение освещенности в оптическом изображении. Меняя напряжение смещения на электродах МОП-конденсаторов, заряды перемещают поочередно на выход ФЭП.

Матричные ПЗС бывают с покадровым и межстрочным переносом.

ПЗС с покадровым переносом

ПЗС с покадровым переносом состоят из секции накопления, секции хранения и регистра считывания.

 

 

 

 

Рис. 36. ПЗС с покадровым переносом

 

В течение полукадра в секции 1 под воздействием света формируется заряд. Во время передачи кадрового гасящего импульса (КГИ) все поле зарядов сдвигается в секцию 2 (секция памяти), экранированную от света. В течение следующего полукадра в секции 1 накапливаются заряды и одновременно из секции 2 заряды построчно передаются в регистр считывания 3. И затем выводятся из регистра считывания во время прямого хода строчной развертки.

Недостаток: во время кадра передачи (КП) секция 1 остается освещенной и яркие участки изображения успевают дать вклад в чужой зарядовый пакет. На сигнале может появляться смазывающий вертикальный след от ярких участков изображения размером во весь кадр.

Этого недостатка лишены ПЗС с межстрочным переносом, т.к. функции накопления и передачи заряда в них разделены.

ПЗС с межстрочным переносом

Секция переноса как бы вставлена в секцию накопления.

 

         

 

              

               

                 

                     

                        

               

                                                                 

                    

                               

                       

                                  

                              

                         

                              

                      

Рис. 37. ПЗС с межстрочным переносом

     Так как регистры вертикального переноса 2 непрозрачны для света, то световая чувствительность таких ПЗС по сравнению с ПЗС с переносом кадра существенно уменьшается. Этот недостаток преодолен использованием микролинз (1- элементы накопления), которые располагаются перед каждым фотоэлементом и поэтому практически весь свет собирается на них, минуя закрытые от света участки.

Для получения информации о цвете используются нанесенные непосредственно на фоточувствительную секцию специальные фильтры – мозаичные или полосовые – так что каждый элемент ПЗС передает только один какой-нибудь цвет, а полный цветовой сигнал получается за счет соответствующей обработки выходного сигнала ПЗС.

КЛАССИФИКАЦИЯ И СТАНДАРТЫ ФАКС-АППАРАТОВ

В зависимости от метода обработки и передачи сигнала и используемого вида модуляции различают факсы четырех групп (согласно рекомендациям Международного союза электросвязи).

Работа факсов первой группы основана на аналоговом методе передачи информации с использованием амплитудной или частотной модуляции. Такие факс-аппараты обеспечивали передачу страницы формата А4 по телефонной сети общего пользования за 6 минут с разрешающей способностью 4 лин/мм.

В факс-аппаратах второй группы применяют аналоговый метод передачи информации с использованием амплитудно-фазовой модуляции. Стандарты второй группы усовершенствовали технологию в направлении увеличения скорости передачи. Скорость передачи одной страницы формата А4 – 3 минуты. В настоящее время факсы 1 и 2 групп почти не используют, т.к. они работают медленно и несовершенно.

Современные факс-аппараты относятся к третьей группе. Их работа основана на цифровом методе обработки и передачи сигнала. Эти аппараты передают черно-белое изображение со скоростью до 14400 бит/с по аналоговым каналам телефонной сети общего пользования. При применении метода сжатия данных факс-аппараты третьей группы передают страницу формата А4 за 30-60 секунд. Согласно стандарту группы 3 в факсах предусмотрены 3 уровня разрешающей способности:

· Нормальный – 203×98 точек на дюйм (dpi);

· Удваивающий количество точек по вертикали (203×196 dpi);

· Сверхвысокий (300×300 dpi).

Факсимильный стандарт для факсов четвертой группы был принят в 1984 году. Факсы четвертой группы предназначенны для высокоскоростных цифровых каналов связи, таких, как ISDN и т.д. Этот стандарт предусматривает очень высокое разрешение (400×400 dpi) и передачу цветных изображений, но не может работать на обычных аналоговых коммутируемых телефонных линиях. Широкое распространение получит только с цифровой телефонией.

В настоящее время практически все продаваемые факсы относятся к третьей группе и регламентируются стандартами Т.4 и Т.30. Скорость передачи 19,2 кбит/с – новые разработки увеличивают скорость передачи до 28,8 кбит/с.

Работа факс-аппарата

Связь между факсами осуществляется следующим образом: вызывающий факс посылает тоновый сигнал с частотой 1100 Гц. Его назначение – сообщить удаленной стороне, что звонит факс. Принимающий факс посылает сигнал с частотой 2100 Гц, также давая понять, что на этой стороне находится факс. Факсы сообщают друг другу по специальному низкоскоростному протоколу свои возможности, а также размер страницы, идентификатор вызывающей страницы. Это символьная строка с названием организации или владельца факса и собственный полный телефонный номер (с кодом страны и города). Факсы подбирают общую рабочую скорость на линии и переходят в режим передачи.

 Передача ведется страницами, а страница передается построчно, причем строкой является не строка символов, а строка пикселов (точек). При передаче используется аппаратное сжатие данных, что позволяет уменьшить размер передаваемых данных на 80-90%, а значит снизить стоимость передачи.

Предусмотрено несколько алгоритмов сжатия:

1. классический (одномерный) модифицированный метод Хаффмана, называемый Т.30 МН.

2. алгоритм МR (двумерный). Суть метода состоит в том, что строки пикселов, формирующих текстовую страницу в значительной степени повторяют друг друга. Поэтому кодируются только различия между строками пикселов. Этот метод примерно в два раза увеличивает сжатие по сравнению с традиционным, но только в случае коррекции ошибок. Если в случае сжатия появляется ошибка в строке, это приведет к ее размножению на все остальные строки. Поэтому через каждые 3-4 строки выбирается новая исходная строка.

3. алгоритм ММR – модификация алгоритма МR. Применяется коррекция ошибок.

Ошибка чаще всего вызываются всплеском шума на линии. При отсутствии коррекции ошибок контролируется лишь число точек (пиксел), которое должно быть фиксированным. Если длина принятой строки нестандартная, считается, что произошла ошибка. Если ошибки редки выводят строку «как есть».

При наличии большого числа слипшихся или кривых линий, плохо распознаваемого текста и др.

1. Нужно уменьшить скорость передачи в линии, так как при меньшей скорости этот всплеск шума на линии повредит меньшую часть сообщения.

2. Можно также применять повышенное разрешение, тогда не так заметно исказится строка текста или часть рисунка.

3. Можно просто отказаться от сжатия на очень зашумленных линиях.