64. Факсимильді сигналдарды қысу әдістері. Хаффмена әдістемесі, модифицирленген біршамалық Хаффмен коды.

Основные способы кодирования факсимильных бланков - код Хафмана; Read; MRC;.UMRC. Кодированные факсимильные сообщения преобразовываются в аналоговую форму и передаются в канал связи. Для уплотнения факсимильных сообщений в стандартные цифровые потоки они (например с помощью ИКМ или АДИКМ методов ) преобразуются в цифровой вид.

Анализ характера международных сообщений передаваемых в каналах систем связи показывает, что объем передаваемых факсимильных сообщений возрастает чрезвычайно быстрыми темпами. В среднем, факсимильные сообщения составляют 90% всех сообщений передачи данных, передаваемых в речевом диапазоне.

Передача факсимильных сообщений в аппаратуре DCME со скоростью 40 кбит/с с использованием АДИКМ быстро исчерпывает пропускную способность ствола. С целью увеличения пропускной способности аппаратуры DCME по передаче факсимильных сообщений третьей группы, без ухудшения качества передачи речевых каналов, рядом иностранных фирм-производителей аппаратуры связи разработаны различные модификации аппаратуры обработки факсимиле, получившей название 'факсимильный компрессор'. В 1992 году Международным Консультативным Комитетом по Телеграфии и Телефонии (МККТТ) была принята рекомендация G.766 определяющая использование в аппаратуре DCME факсимильного компрессора.

В работу факсимильного компрессора заложен принцип обработки факсимиле позволяющий не только увеличить пропускную способность аппаратуры DCME, но и значительно улучшить качество передачи факсимильных сообщений по сравнению с существующими ИКМ и АДИКМ методами.

При получении факсимильного сообщения аппаратура DCME, имеющая в своем составе факсимильный компрессор, демодулирует его в исходный цифровой поток бит, мультиплексирует с другими цифровыми факсимильными данными и передает их в канале со скоростью 32 кбит/с. Тем самым исключается ухудшение фазовых характеристик факсимильного сигнала, возникающее при аналогово-цифровом преобразовании и передачи ИКМ сигнала по каналам связи. На оконечном устройстве системы связи факсимильный сигнал восстанавливается за счет процесса модуляции для дальнейшей передачи его абоненту. Таким образом, базовая модель факсимильного компрессора позволяет передавать в стандартном канале АДИКМ до трех факсимильных сообщений со скоростью 9600 бит/с и действует как регенератор факсимильных сигналов, исключая накопление искажения формы сигнала. Факсимильный компрессор может быть как встроенным в аппаратуру DCME, так и отдельным блоком в зависимости от конфигурации системы. Использование факсимильного компрессора позволяет достичь коэффициента уплотнения до 6:1 для факсимильных сигналов третьей группы, передаваемых со скоростями 9.6; 7.2; 4.8 и 2.4 кбит/с. Для высокоскоростных сигналов типа V.17 (12 кбит/с, 14.4 кбит/с) обеспечивается коэффициент уплотнения 4:1. В настоящее время на линиях связи отмечается активное использование факсимильных компрессоров разработанных фирмами NEC и 'ECI Telecom.

В одномерном кодировании используется модифицированный код Хаффмана, суть которого заключается в использовании комбинации кодирования RLE и метода Хаффмана

Кодирование длин серий (англ. Run-length encoding, RLE) или Кодирование повторов — это очень простой алгоритм сжатия данных, который оперирует сериями данных, то есть последовательностями, в которых один и тот же символ встречается несколько раз подряд. При кодировании строка одинаковых символов, составляющих серию, заменяется строкой, которая содержит сам повторяющийся символ и количество его повторов.Рассмотрим изображение, содержащий простой чёрный текст на сплошном белом фоне. Здесь будет много серий белых пикселей в пустых местах, и много коротких серий чёрных пикселей в тексте. В качестве примера приведена некая произвольная строка изображения в черно-белом варианте. Здесь B представляет чёрный пиксель, а W обозначает белый:

WWWWWWWWWWWWBWWWWWWWWWWWWBBBWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWBWWWWWWWWWWWWWW

Если мы применим простое кодирование длин серий к этой строке, то получим следующее:

12WB12W3B24WB14W ("двенадцать W", "одна B", "двенадцать W", "три B" и т. д. Таким образом, код представляет исходные 67 символов в виде всего лишь 16)

Изначально алгоритм Хаффмена создавался для сжатия текстов, но сейчас он успешно применяется и для сжатия изображений. Основной идеей этого алгоритма является замена данных более эффективными кодами. Каждой уникальной величине присваивается двоичный код, причем длина этих кодов различна: чем чаще используется величина, тем короче код. Присвоения хранятся в таблице перекодировки, которая записана перед самими запакованными данными.

Рассмотрим, например, последовательность

Bcacdbebebeedceecef в ней есть шесть уникальных величин. Частоты, с которыми они появляются, равны соответственно:

a:1 b:4 c:4 d:2 e:7 f:1

Для того, чтобы сформировать минимальный код для каждого символа, используется двоичное дерево. Дерево строится от листьев к корню: сначала объединяются два элемента с наименьшими частотами; затем эта пара рассматривается как один элемент с частотой, равной сумме частот объединенных элементов.

Наиболее редко используемые значения в данном примере — «a» и «f», поэтому они становятся первой парой; «a» присваивается 0-ая ветвь, а «f» 1-ая. Это означает, что 0 и 1 будут младшими битами кодов для «a» и «f» соответственно, а остальные биты будут получены из дерева по мере его построения.

Затем частоты этих символов суммируются. У получившейся пары частота равна двум. Поскольку теперь 2 является наименьшей частотой, то эта пара объединяется с «d» (также имеющей частоту 2). Исходной паре присваивается 0-ая ветвь, а «d» 1-ая. Таким образом, код для «a» заканчивается на 00, для «f» — на 01, а для «d» заканчивается на 1 и при этом будет на 1 бит короче, чем для «a» и «f». В данном алгоритме также помогает разобраться визуализатор [4].

Дерево продолжает строиться подобным образом, так что наименее распространенные величины описываются более длинными кодами, а наиболее распространенные — более короткими. Отсюда видно, что необходима точная статистика того, как часто встречается в исходном файле та или иная величина. Без этой статистики мы не только не получим максимально возможного сжатия, но можем и увеличить файл. Поэтому для правильной работы алгоритма необходимо два прохода. В первый проход составляется статистика использования величин, во второй — кодируются данные.

Сжатие с помощью кодов переменной длины имеет некоторые недостатки. Наиболее значимые из них — это достаточно медленные процессы компрессии и декомпрессии. А также чувствительность к измененным битам, так как замена одного бита сделает невозможной декомпрессию всей оставшейся части файла, а не только этого символа.

Оценим время работы данного алгоритма. Для сжатия получаем: O(L + N * log(N) + L * log(N)), где L — количество символов в тексте, N — количество возможных символов. O(L) — это время, требуемое на сбор статистики. O(N * log(N)) — время, уходящее на построение дерева. O(L * log(N)) — время, уходящее непосредственно на кодирование.

Для разархивации время будет пропорционально O(L * log(N)).

65.Импульсные помехи (аддитивті) - это помехи, сосредоточенные по времени. Они представляют собой случайную последовательность импульсов, имеющих случайные интервалы времени, причем вызванные ими переходные процессы не перекрываются по времени. Причины появления этих помех: коммутационные шумы, наводки с высоковольтных линий, грозовые разряды.

В общем случае действие помехи w на передаваемый сигналБ можно описать оператором

x=\\f(s,w) (3.19)

В частном случае, когда оператор у вырождается в сумму

X = S + W (3.20)

то помеха называется аддитивной. Если же оператор может быть представлен в виде произведения

S (3.21) то помеху называют мультипликативной.

Мультипликативные помехи обусловлены случайными изменениями каналов связи. В частности эти помехи проявляются в изменении уровня сигнала на выходе демодулятора. Различают плавные и скачкообразные изменения уровня.

В реальных каналах обычно имеют место и аддитивные и мультипликативные помехи

X = [IS+W