А.В. Петраков - Основы практической защиты информации, страница 7

Впрочем, имеются способы и устройства деформаций объемасигнала, позволяющие согласовать сигнал с каналом, так что условиявозможности передачи сигнала по каналу можно смягчить и записатьв более общем виде:Количество сведений в объеме сигнала. Чем больше объемсигнала, тем большее количество сведений он может перенести. Хотяназначение системы связи и состоит в передаче сообщений, а не в передаче энергии, тем не менее эти две категории тесно связаны междусобой.

Оказывается, что количество сведений, переносимых в единицувремени в битах, прямо пропорционально логарифму мощности сигнала:где Р сср — средняя мощность сигнала; а — нормировочный коэффициент.Пропус кная способность канала. В действительных условиях работы системы связи в приемник поступает сигнал с примешанными к нему помехами. Количество сведений, принятых приемником, сучетом помех30Предельная пропускная способность системы связи, т.е. наибольшее количество сведений, которое приемник может принять (из переданных) в единицу времени, бит/с:(1-1)Заметим, что пропускная способность неограниченно возрастаетпри уменьшении мощности помех.

При достаточном превышении мощности сигнала над помехой единицей в скобках можно пренебречь, иколичество сведений в единицу времениПреобразования сигнала. Соотношение величин Т, F, Н зависит от того, как закодирован сигнал. Изменяя способ кодирования,можно получить разные соотношения при том же объеме сигнала и томже количестве сведений:, где — основаниекода; -— число элементов сигнала.Путем выбора кода можно так преобразовать сигнал, что ширинаспектра F или превышение Я изменятся в желаемое (необходимое) число раз, причем произведение этих величин остается неизменным.

Инвариантом преобразования является величинаВ этом случаеобщая длительность сигнала остается неизменной.Всякого рода преобразования сигналов позволяют согласовывать иххарактеристики с параметрами канала связи.Смещения объема сигнала. Возможны и практически применяются другие виды деформаций сигнала, в которых участвует любаяпара из трех характеристик сигнала или даже все три.

Кроме того, применяются преобразования сигнала, при которых он не деформируется,но сдвигается без деформации вдоль одной из осей.Простейшим преобразованиями без деформации является преобразование без переноса. Перенос сигнала вдоль оси t на to есть попростузадержка на время , которая может быть осуществлена при помощилинии задержки или для произвольно большой задержки путем записисигнала с последующим его воспроизведением (рис. 1.14,в).Перенос сигнала без деформации вдоль оси частот на(рис. 1.14,6) осуществляется при однополосной модуляции с помощьюнесущей частотыПеренос сигнала без деформации вдоль оси уровней на означаетпросто усиление сигнала (при переносе вверх, как на рис.

1.14,в); переносвниз означает ослабление сигнала.Простейшим примером деформации сигнала, в которой участвуют Fи Т, служит запись сигнала и воспроизведение с измененной скоростью.Если записанный, например, на магнитную ленту при скорости v сигналвоспроизвести со скоростьюто длительность сигнала изменитсяв b раз, но во столько же раз изменятся все частоты, а стало быть, и31Рис.

1.14.Перенос сигнала: а—задержка; б—модуляция; в — усилениеширина спектра. Превышение сигнала остается при такой деформациибез изменения: следовательно, неизменным останется и объем сигнала.Таким образом, должно быть понятно, что возможность передачиконкретного сигнала по конкретному каналу определяется только соотношением между объемом сигнала и емкостью канала.Согласование характеристик сигнала с параметрами канала всегдавозможно путем соответствующих деформаций сигнала.Физические характеристики факсимильного сигнала.Факсимильной связью называется передача неизменяющихся в процессепередачи изображений (рисунков, чертежей, фотографий, текстов, газетных полос и т.д.) по каналам электрической связи. Первичные факсимильные сигналы получают в результате электрооптического анализа,заключающегося в преобразовании светового потока, отражаемого элементарными площадками изображения, в электрические сигналы.

Этиплощадки образуются фокусированием небольшого светового пятна, которое перемещается по поверхности изображения. В приемнике полученный электрический сигнал пробуждает какое-либо физическое свойство,благодаря которому окрашиваются элементарные площадки носителязаписи, в результате чего получается копия переданного изображения.На рис. 1.15 показан один из возможных способов технической реализации электрооптического анализа и синтеза изображений. Бланкс передаваемым изображением накладывается на барабан Б передающего факсимильного аппарата.

На поверхность изображения от лампынакаливания ЛН, проецируется яркое световое пятно, перемещающееся вдоль оси барабана. При вращении барабана световое пятно обегаетего поверхность по винтовой линии, осуществляя развертку изображения. Отраженный световой поток воздействует на фотоэлемент ФЭ.'врезультате чего в его цепи появляется изменяющийся во времени токic(t), мгновенное значение которого определяется оптической плотностью (отражающей способностью) элемента изображения.В приемной части факсимильного аппарата принятый сигнал подается на безынерционную газосветную лампу ГЛ, интенсивность свечениякоторой пропорциональна мгновенному значению сигнала.

Пучок света от этой лампы фокусируется на поверхность барабана Б приемногоаппарата. На барабане закреплена светочувствительная бумага, и он32вращается синхронно и синфазно с барабаном передатчика. Световоепятно от ГЛ перемещается вдоль оси барабана так же, как и в передатчике. В результате после проявления получается копия передаваемого изображения [6].Частотный спектр первичного факсимильного сигнала определяется характером передаваемого изображения, скоростью развертки и размерами анализирующего пятна.

Максимальную частоту рисунка первичного факсимильного сигнала /рис можно рассчитать, полагая, чтооригинал представляет собой чередующиеся черные и белые полосы,перпендикулярные направлению развертки, причем ширина этих полосравна ширине анализирующего пятна. В этом случае/рис ■= TcDN/120d,(1.2)где D — диаметр барабана, мм; N — частота вращения барабана,об/мин; d -— ширина анализирующего пятна, мм.МККТТ рекомендует следующие параметры факсимильных аппаратов: N = 120, 90 и 60 об/мин; D = 70 мм и d = 0,15 мм.

Соответственно из (1.2) получаем f pH C = 1465 Гц при N = 120 об/мин/рис =' П00 Гц при N = 90 об/мин.При передаче реальных изображений получается первичный сигналсложной формы, энергетический спектр которого содержит частоты от 0До /рис- В зависимости от характера изображений они подразделяютсяна штриховые, содержащие две градации яркости (/ = 2), и полутоновые. Динамический диапазон сигнала, соответствующего полутоновомуизображению, составляет приблизительно 25 дБ.Количество информациив факсимильном сигналеопределимпо формуле (1.1),полагая / = 2 для штрихового изображения,иВ результате расчета получим Сфакс = 2,93 ■ 10 3 бит/с(для штрихового изображения и N = 120 об/мин).Наличие помех в канале приводит к появлению точек и загрязненийна воспроизводимом изображении. Качество связи оказывается удовлетворительным, если превышение факсимильного сигнала над помехойсоставляет приблизительно 35 дБ.33Важнейшим видом факсимильной связи является передача газет,т.е.

передача изображений полос центральных и республиканских газетв пункты децентрализованного печатания. Для передачи газет используются специальные высокоскоростные факсимильные аппараты, обеспечивающие высокое качество копий за счет существенного увеличения четкости — уменьшения анализирующего пятна до 0,04.. .0,06 мм.При использовании аппаратуры «Газета-2» наивысшая частота передачи рисунка составляет 180 кГц, а время передачи полосы 2,5.. .3,5 мин.Изображение газетной полосы является штриховым, т.е. 1 = 2. Следовательно, количество сведений в соответствующем сигнале в единицувремени С газ = 360 кбит/с.Т е л е в и зи о н н ы й и в ид е о т е л е ф о н н ы й с иг н ал ы .

В те л е в ид ении (это передача изменяющихся изображений) так же, как и в факсимильной связи, первичный сигнал формируется методом развертки.Согласно телевизионному стандарту, принятому в СССР (и РФ), числострок z = 625. Передача движущихся изображений сводится к последовательной передаче мгновенных фотографий — кадров.

В секунду передается п = 25 кадров. Чтобы избежать мерцания изображения на экранеприемной трубки (кинескопа), стандарт предусматривает чересстрочнуюразвертку, при которой указанные 625 строк передаются в виде двух полукадров (каждый из которых за 1/50 долю секунды) последовательнойпередачей сначала нечетных (первый полукадр), затем четных (второйполукадр) строк.

Число строк развертки в секунду N = nz = 15 625,время передачи одной строки Т с = 64 мкс.Во время смены строк и кадров развертывающий луч приемнойтрубки должен быть погашен. Кроме того, необходимо осуществитьсинхронизацию лучей приемной и передающей трубок. Таким образом,дополнительно к сигналу изображения необходимо передавать вспомогательные управляющие импульсы (гасящие и синхронизирующие). Электрический сигнал, включающий в себя сигнал изображения и управляющие импульсы, называется полным телевизионным сигналом.Спектр телевизионного сигнала (видеосигнала) зависит от характера передаваемого изображения, но структура спектра определяется восновном разверткой.

Анализ показал, что спектр телевизионного сигнала характеризуется наличием «сгустков» энергии в областях, «окружающих» гармоники частоты строк Fc = 15625 Гц. В результате экспериментальных исследований установлено, что для черно-белых изображений почти вся мощность видеосигналов сосредоточена в областичастот от 0 до 1,5 МГц, причем основная мощность сигнала сосредоточена в области от 200 до 300 кГц. Наивысшая частота эффективнойчасти спектра черно-белого видеосигнала составляет 6 МГц.Отношение сигнал/помеха определяется как отношение размаха сигнала к действующему напряжению помехи на выходе взвешивающегофильтра. Согласно рекомендации МККТТ (МККР) защищенность телевизионного сигнала от невзвешенной флуктуационной помехи долж-34на быть не хуже 57 дБ, а от взвешенной 48 дБ.

При таком отношении сигнал/помеха глаз различает на экране кинескопа около I ~ 100градаций яркости.Считая, что все градации яркости равновероятны, определим динамический диапазон и информационную содержательность телевизионного сигнала:Видеотелефонный сигнал (изображения) имеетИспользование принципов факсвидеотелефонии в телеохранных системах (в системах телеэксперимента) [41].- Наинизшая передаваемая частота от телекамеры при черно-белом изображении вдоль строк (рис.