9. Emisje obrazowe

  Wspólną cechą przedstawionych poniżej emisji jest to, że służą one do przekazywania obrazów lub pisma w postaci obrazowej.

    Mixw w obecnej wersji (2.0) pozwala jedynie na odbiór obrazów faksymile. Spis stacji komercyjnych i ich rozkłady pracy znajdują się m.in. w Internecie pod adresem www.hffax.de/HF_Fax/HF-Fax_Schedules/hffax_schedules.html. Emisja faksymile jest też stosowana przez krótkofalowców w zakresach fal krótkich i ultrakrótkich.
    Do odbioru faksymile należy wybrać w odbiorniku górną wstęgę (USB). W niektórych spisach częstotliwości podawana jest częestotliwość środkowa sygnału, odbiornik należy więc dostroić do częstotliwości o 1,9 kHz niższej. W sygnale faksymile poziom czerni odpowiada częstotliwości podnośnej akustycznej 1500 Hz a poziom bieli - 2300 Hz, co oznacza, że częstotliwość środkowa wynosi 1900 Hz. Po dostrojeniu odbiornika pomocnicza podnośna na wskaźniku wodospadowym powinna mieć częstotliwość 2300 Hz. Znacznik myszy należy umieścić w położeniu niższym o 400 Hz czyli właśnie w środku pasma. Jasność obrazu można regulować przez przemieszczanie wskaźnika w lewo lub w prawo od położenia środkowego.
    Wskaźnik wodospadowy należy skonfigurować tak, aby wyświetlał widmo sygnału akustycznego (menu "View|Sound"). Zaleca się usunięcie pasków narzędziowych z ekranu w celu powiększenia obszaru przeznaczonego na obraz (w tym celu należy w menu "View" - "Widok" usunąć zaznaczenia przy paskach narzędziowych).
    Większość stacji meteorologicznych pracuje z szybkością analizy 120 linii obrazowych /min. W urządzeniach mechanicznych odpowiadało to 120 obrotom bębna / min. Ze względu na niedokładność podstawy czasu (częstotliwości zegarowej) płytki dźwiękowej odebrane obrazy mogą być pochylone. Konieczne jest wówczas przeprowadzenie kompensacji odchyłki podstawy czasu. Kompensację przeprowadza się po uprzednim wybraniu emisji faksymile (menu "Mode|Fax" - "Emisja|Faksymile") w punkcie "Mode|Mode settings" ("Emisja|Parametry"). Otwierane jest wówczas okno dialogowe, w którym należy wprowadzić szybkość analizy lekko różniącą się od znormalizowanej i sprawdzić przy odbiorze w jaki sposób zmiana wpłynęła na pochylenie obrazu. Po kilku próbach można osiągnąć zadowalające rezultaty.
    Na pierwszej ilustracji poniżej przedstawiono wygląd wskaźnika wodospadowego po prawidłowym dostrojeniu się do stacji faksymile, a na następnej przykład odebranego obrazu.





    Kolejne dwie ilustracje przedstawiają następny przykład dostrojenia stacji i uzyskanego obrazu.





9.2. System Hella
    System Hella został opatentowany w r. 1929 i jest stosowany do dzisiaj zarówno w oryginalnym formacie jak i w kilku jego odmianach. Był to pierwszy system transmisji tekstów w postaci graficznej i znalazł zastosowanie zarówno w służbie prasowej jak i w wojsku dzięki znacznej odporności na zakłócenia. Pierwotny system znany jest obecnie pod nazwą Feld-Hell. Znaki w systemie Feld-Hell są złożone tworzących matrycę o wymiarach 7 x 7 punktów. Przykład tekstu pokazany jest na ilustracji poniżej.



    Elementom czarnym odpowiada transmisja sygnału a białym - jej brak. Jak wynika z załączonego przykładu fektywny czas transmisji sygnału wynosi ok. 22 % całości czasu nadawania. Odpowiada to wysokiemu stosunkowi mocy szczytowej do średniej co przyczynia się do poprawy czytelności w warunkach zakłóceń. Szybkość transmisji wynosi 150 znaków / min (2,5 znaku /sek) czyli długość znaku wynosi 400 ms. Przy 49 punktach długość punktu równa jest 8,163 ms czyli szybkość transmisji wynosi 122,5 boda. W pierwotnych urządzeniach Hella i w lepszych programach każde z pól jest dzielone w pionie na dwie niezależnie przekazywane połowy dzięki czemu wzrasta efektywna rozdzielczość pionowa. Szerokość pasma nie wzrasta ponieważ pojedyńcza połowa pola nie występuje w kroju czcionki. Dopuszczalne są jedynie dwie lub trzy połówki. Unika się w ten sposób także zafałszowania impulsów w przypadku dłuższych czasów przełączania nadajnika. Ograniczenie szerokości pasma zajmowanego przez sygnał uzyskuje się też poprzez odpowiednie kształtowanie impulsów. W przypadku prostokątnego kształtu impulsów szerokość pasma przekraczałaby 1 kHz. Istotne zawężenie pasma daje zastosowanie impulsów o kształcie podniesionego cosinusa - szerokość pasma nieznacznie przekracza 245 Hz. Kształt impulsu przedstawiono na ilustracji poniżej.



    Impulsy o kształcie podniesionego cosinusa modulują wypadkowo podnośną sygnałem sinusoidalnym o częstotliwości 122,5 Hz, a więc sygnał w.cz. zawiera dwa prążki rozmieszczone w odstępie 122,5 Hz wokół nośnej.



    Na następnej ilustracji przedstawiono widmo sygnału kluczowanego impulsami prostokątnymi. Skala na osi pionowej jest logarytmiczna.



    Wiele programów pozwala na transmitowaanie w systemie Feld-Hell każdej z kolumn podwójnie. Znaki mają wówczas podwójną szerokość co poprawia ich czytelność w trudnych warunkach odbioru (patrz rysunek).



    Transmisja pól podzielonych na połowy jak dwukrotne powtarzanie kolumn nie powoduje utraty kompatybilności z normą podstawową. Liczba pól, na które dzielony jest znak może także ulegać zmianom pod warunkiem, że nadawanych jest 17,5 kolumny / sek i że szerokość pasma sygnału nie ulegnie zmianie.

    W mechanicznych aparatach Hella znajdował się obracany bęben, na który nałożone były pierścienie z układem kontaktów dla każdej z liter. Grupy kontaktów odpowiadających poszczególnym kolumnom umieszczone były kolejno na obwodzie pierścienia (patrz ilustracja poniżej). Naciśnięcie klawisza powodowało obrót bębna, a rozkład kontaktów decydował o rytmie kluczowania nadajnika. Mechanizm klawiatury uniemożliwiał jednoczesne naciśnięcie dwóch klawiszy i zapewniał właściwe odstępy między nadawanymi znakami. Klawisz odpowiadający następnemu nadawanemu znakowi musiał być naciśnięty jeszcze w czasie transmisji poprzedniego, ponieważ w przeciwnym wypadku wtrącany był odstęp między znakami.



    W aparatach stosowanych w czasie wojny kluczowany był pomocniczy generator akustyczny pracujący na częstotliwości 900 Hz. Sygnał podnośnej przesyłany był przez sieć telefoniczną lub nadajniki radiowe. Alternatywnie stosowane było bezpośrednie kluczowanie nadajnika. W pewnym uproszczeniu można stwierdzić, że system Feld-Hell jest swego rodzaju prostym systemem faksymile.

    Służby prasowe stosowały dawniej również odmianę systemu F-Hella pracującą z podwójną szybkością transmisji (245 bodów, czyli 5 znaków / sek).

    W odmianie asynchronicznej - GL-Hell - każdy z nadawanych znaków poprzedzony jest blokiem startowym służącym do zasynchronizowania odbiornika na czas odbioru znaku. System ten nie oferuje szczególnych korzyści w zastosowaniach amatorskich.

    W łącznościach krótkofalarskich stosowany jest przeważnie system Feld-Hell. Nadajniki są albo kluczowane bezpośrednio jak w przypadku telegrafii albo też kluczowana podnośna jest podawana na wejście nadajnika SSB. Rozbieżność podstawy czasu po stronach nadawczej i odbiorczej powoduje pochylenie odebranego tekstu, który jednak mimo wszystko pozostaje czytelny. Odebrany tekst jest drukowany (obecnie wyświetlany) dwukrotnie, pomimo że jest nadawany tylko raz.



    Następny przykład ilustruje wynik niezgodności faz podstawy czasu. Wyświetlana poprawnie linia znajduje się pomiędzy dwoma fragmentami drugiej z nich.



    Nowoczesne techniki cyfrowej obróbki sygnałów (COS) pozwalają na znaczne poprawienie jakości odbioru i zawężenie pasma sygnału. Dostępne obecnie programy krótkofalarskie wykorzystują jako modem bądź to płytkę dźwiękową komputera bądź też modem-komparator typu Hamcomm. Dla zilustrowania korzyści płynących z zastosowania cyfrowej obróbki sygnałów porównajmy dwie następne ilustracje. Na pierwszej z nich widoczny jest tekst stacji DX-owej wyświetlany po zdekodowaniu przez program wyposażony wprawdzie w filtr cyfrowy ale nie dysponujący pozostałymi możliwościami COS, natomiast na drugiej - przez program intensywnie wykorzystujący te możliwości. Dodatkowo w drugim z przykładów stosowana jest skala szarości. Dalszym czynnikiem zwiększającym odporność systemu Hella na zakłócenia jest fakt, że otrzymany obraz jest odczytywany przez człowieka, a nie interpretowany przez komputer. Oko i umysł ludzki mogą prawidłowo rozpoznać znaki odebrane niekompletnie lub zamazane przez zakłócenia.



9.2.1. Wyniki praktyczne
    System Feld-Hell daje dobre rezultaty na trasach o stabilnych warunkach odbioru (słabych zanikach) i zapewniających siłę sygnału na poziomie średnich szumów lub wyższym. Wyświetlanie obrazu w pełnej skali szarości, a nie tylko w postaci czarno-białych elementów znacznie poprawia czytelność przy niskich stosunkach sygnału do szumu. System jest także mało wrażliwy na zakłócenia interferencyjne ale nośne lub sygnały telegraficzne znajdujące się wewnątrz kanału transmisyjnego mogą poważnie utrudnić lub uniemożliwić odczyt tekstu.

    Najbardziej szkodliwym efektem jest wpływ zmian fazy sygnału spowodowany zanikami i zmianami trasy propagacji fali. Zmiany te mogą spowodować różnice opóźnień w odbiorze poszczególnych elementów dochodzące nawet do 20 ms. W kolejnym przykładzie widoczne są dwa kolejne słowa odebrane poprzez krótką i długą trasę propagacji. Różnica długości obydwu tras wynosi w przybliżeniu 6000 km co powoduje przesunięcie elementów o ok. 20 ms.

    Czas trwania kolumny wynosi 57 ms, dlatego też przesunięcia elementów o 20 ms może uniemożliwić odczytanie tekstu w wyniku nakładania się elementów na siebie. Efekt ten jest widoczny w pierwszym słowie widocznego po lewej stronie przykładu. Druga litera (A) w następnym słowie jest częściowo niewidoczna z powodu krótkiego ale bardzo silnego zaniku sygnału. Efekty te są typowe dla niższych pasm krótkofalowych.

    Przykład obok ilustruje sytuację typową dla warunków propagacji występujących wieczorem w paśmie 80 m. Przesunięcie czasowe pomiędzy falą przyziemną i odbitą wynosi tu ok. 16 ms (na przykładowej trasie 300 km).

    Ostatni z przykładów ilustruje efekt nakładania się fal dochodzących trasami długą i krótką. W niektórych miejscach widoczne są wyraźnie dwie przesuniete w pionie kopie tej samej litery. Niektóre z liter są widoczne wyraźnie słabiej w skutek zaniku.

    Dodatkowe informacje dotyczące systemu Hella i innych systemów cyfrowych stosowanych przez krótkofalowców można znaleźć w Internecie m.in. w witrynach:
www.qsl.net/zl1bpu/FUZZY/History/feldhell.html
www.qsl.net/zl1bpu/FUZZY/History/feldhell.html
www.qsl.net/zl1bpu/

9.3. Praca w systemie Hella
    Emisja Hella należy do emisji wąskopasmowych podobnie jak PSK31. Ustawienia parametrów odbiornika (radiostacji) są w obu przypadkach identyczne. W programie wyboru systemu dokonuje się za pomocą menu "Mode | Hellschreiber" ("Emisja|System Hella") lub pola rodzaju emisji w linii informacyjnej. Parametry konfiguracyjne wprowadza się korzystając z menu "Mode | Mode settings" ("Emisja|Parametry").

    Częstotliwości nadawania i odbioru widoczne w oknie są zależne od wyboru dokonanego w oknie wskaźnika widma. Korzystne jest takie dostrojenie odbiornika aby leżały one w pobliżu środka pasma przenoszenia, czyli ok. 1500 Hz. Program jest wyposażony w filtr cyfrowy o paśmie przenoszenia regulowanym między 100 i 250 Hz. Szerokość pasma można dobrać eksperymentalnie w zależności od warunków odbioru. W wiekszości przypadków wartością optymalną jest 200 Hz.
Pole "RX Scale" pozwala na dwukrotne powiększenie odbieranego tekstu, co może ułatwić jego odcyfrowanie w przypadku występowania silnych zakłóceń.
W oknie znajdują się także cztery przyciski, którym można przypisać dowolne kroje czcionek z okna zawierającego ich przykłady. Wybrany krój jest stosowany w trakcie nadawania. Rodzaj czcionek stosowanych w odbieranym tekście jest wybrany przez korespondenta. Jak pamiętamy odbiór w systemie Hella jest zbliżony do faksymile - odbieramy obrazy znaków nadanych przez korespondenta, a nie ich kody (ASCII, dalekopisowe itp.).



    Na ilustracji przedstawiono przykładowy wygląd okna programu w trakcie QSO. Wskaźnik dostrojenia ma postać pojedyńczego rombu identycznie jak dla PSK31. Odbierany tekst jest widoczny w postaci dwóch lub trzech linii. Dla powiększenia okna odbiorczego można usunąć paski narzędziowe, okno dziennika itp. Wyboru elementów widocznych na ekranie dokonuje się w menu "View" ("Widok") poprzez zaznaczenie (lub usunięcie zaznaczenia) każdego z nich.
    Wyboru odbieranej stacji dokonuje się przez zaznaczenie jej w oknie widma za pomocą myszy (lewym klawiszem). Tekst nadawany przez tą stację jest wyświetlany w oknie odbiorczym.
    Nadajnik jest włączany za pomocą przycisku T/R klawisza Pause/break lub przez naciśnięcie pola TX/RX w linii informacyjnej identycznie jak dla wszystkich innych rodzajów emisji. Tekst przeznaczony do nadania jest wpisywany do okna nadawczego. Możliwe jest zarówno uprzednie przygotowanie tekstu jak i pisanie na bieżąco w trakcie nadawania. Tekst nadany jest kopiowany do okna odbiorczego. Do wyłączenia nadajnika służą te same, wymienione powyżej elementy. Klawisz ESC powoduje natychmiastowe zakończenie nadawania bez dojścia do końca tekstu.

9.4. SSTV
    System SSTV jest zasadniczo spokrewniony z faksymile z tą jednak różnicą, że stosowane są niższe rozdzielczości, a przez to krótsze czasy transmisji obrazu. Pozwala to na transmisję ciągów obrazów - rodzaju telewizji wolnozmiennej w kanale fonicznym. W amatorskim systemie SSTV stosowanych jest szereg norm począwszy od najprostszej czarno-białej o rozdzielczosci obrazu 120 x 120 punktów (lub 128 x 128) i czasie trwania obrazu ok. 8,5 sek. Nowsze normy pozwalają na trasmisję obrazów kolorowych o większej rozdzielczości do 640 x 480 punktów włącznie. Osiąga się to kosztem przedłużenia czasu transmisji do 2 - 3 minut. Najczęściej stosowanymi normami kolorowymi są obecnie Martin 1 (głównie przez stacje europejskie) i Scottie 1 (głównie przez stacje amerykańskie). W zawodach stosowana jest często podstawowa norma czarno-biała.

    W systemie SSTV stosowana jest podnośna akustyczna modulowana sygnałem wizyjnym analogicznie jak w systemie faksymile. Poziom bieli odpowiada częstotliwości 2300 Hz a czerni 1500 Hz. Impulsy synchronizacji nadawane są na częstotliwości 1200 Hz. W systemach kolorowych nadawane są kolejno obrazy w trzech podstawowych kolorach.
    Stacje nadające emisją SSTV można spotkać najczęściej w okolicach 3730, 7035, 14230 i 21340 kHz a także w pasmach 2 m i 70 cm. W niektórych krajach czynne są stacje przekaźnikowe przeznaczone do pracy emisjami faksymile i SSTV lub tylko SSTV. Pracują one przeważnie w paśmie 70 cm a czasami są wyposażone także w wejścia w paśmie 10 m.

9.5. Praca emisją SSTV
    W obecnej wersji progamu użytkownik może korzystać z następujących możliwości:
- ładowanie obrazów z pliku (320 x 256 punkty z 24-bitową rozdzielczością kolorów).
- zapis na dysku odebranych obrazów.
- pobieranie obrazów z innych programów przez schowek. Obrazy ładowane z dysku i wczytywane przez schowek są skalowane tak aby wypełniały okno nadawcze.
- korekcję pochylenia obrazu za pomocą przycisków [\],[\\],[//],[/].
- rysowanie linii na odebranych obrazach.
- automatycznego zapisu odebranego obrazu.
- korekcji położenia obrazu na ekranie (fazy synchronizacji).
- regulacji koloru za pomocą przycisków [<<], [<], [>], [>>].

    Ruchoma linia w oknie nadawczym informuje operatora o przebiegu transmisji. Nadawane obrazy można uzupełnić o tekst, który jest wpisywany do okienka poniżej. Użytkownik programu może wybrać kolor tekstu. Gotowy tekst jest umieszczany w oknie nadawczym metodą przeciągania i upuszczania. Po najechaniu znacznikiem myszy na tekst należy nacisnać lewy klawisz myszy i nie puszczając go najechać na właściwe miejsce na obrazie po czym puścić klawisz. Tekst można umieścić w oknie nadawczym także w trakcie transmisji obrazu.

    W celu skorygowania pochylenia obrazu lub jego przesunięcia należy narysować linię na krawędzi obrazu. Po najechaniu myszą na krawędź i naciśnięciu jej lewego klawisza program koryguje położenie obrazu w poziomie. Naciśnięcie prawego klawisza powoduje przesunięcie obrazu w górę. Korekcji pochylenia i położenia obrazu można dokonać na bieżąco w trakcie odbioru. Naciśnięcie klawisza "duże litery" (ang. "shift") i przycisku korekcji pochylenia ("slant") powoduje zapamiętanie prze program współczynników korekcji, które są następnie używane także w trakcie transmisji obrazów.
    Mixw pozwala obecnie na odbiór i transmisję obrazów przy użyciu norm Martin 1/2 i Scottie 1/2/DX.
    Nagłówek obrazów znajduje się w pliku sstvhdr.bmp. Użytkownik może dowolnie zmodyfikować jego zawartość i dostosować do swoich potrzeb. Wyboru innego pliku nagłówka dokonuje się za pomocą kombinacji klawisza CTRL i przycisku Load ("Ładuj"). Nagłówek nie jest obowiązkową częścią obrazu, można więc usunąć plik nagłówka lub zmienić jego nazwę. Nie jest on wówczas nadawany. Pod polem wyboru normy znajdują się przyciski służce do włączenia następnego okna odbiorczego, wprowadzenia do okna nadawczego pustego obrazu, zapisu odebranego obrazu na dysku, powtórzenia odebranego obrazu w obrazie nadawanym, cofnięcia wykonanych ostatnio zmian w obrazie, otwarcia plku graficznego z dysku, wstawienia zawartości schowka Windows oraz wyboru stylu tekstu, rodzaju czcionki i jej koloru.

    W przypadku wystąpienia trudności w pracy np. przerw w odbiorze lub nadawaniu można spróbować zoptymalizować następujące parametry w pliku mixw2.ini:
- Sekcja
[Device 0 Setup]
m_iBufRxNum=48
m_iBufRxSize=256
m_iBufTxNum=48
m_iBufTxSize=256

    W sekcji tej zadeklarowano 48 buforów odbiorczych o długości po 256. Bufory te są wykorzystane do zapisu sygnałów dźwiękowych przetwarzanych następnie cyfrowo. Przy przejęciu częstotliwości próbkowania 11025 Hz ich sumaryczna pojemność wynosi 48*256/11025 ~ 1.1 sek. Zmianę sumarycznej pojemności bufora można osiągnąć przez zmianę liczby buforów lub zmianę rozmiaru bufora. Zredukowanie liczby buforów przy jednoczenym powiększeniu ich długości może przyczynić się do zmniejszenia obciążenia systemu:
m_iBufRxNum=24
m_iBufRxSize=512
m_iBufTxNum=24
m_iBufTxSize=512

- sekcja
[Priority]
MainThread=0
Class=32
definiuje priorytet zadań. Podane powyżej wartości są wartościami domyślnymi.
Wartość 128 parametru "Class" definiuje wysoki priorytet, a wartość 256 - priorytet dla czasu rzeczywistego. Zmiana priorytetu może pomóc w przypadku korzystania z innych programów równolegle. Następnym krokiem może być zmiana priorytetu głównego wątka programu (ang. MainThread). Parametr określający jego priorytet może przyjmować wartości w zakresie od 0 do 15.
Przykład:
Class=256
MainThread=15
- sekcja
[SSTV]
FilterLength=4
Można zwiększyć nawet do 64. Parametr ten definiuje liczbę gałęzi filtru cyfrowego.
Dec=5
Można zmniejszyć do 3 lub 4.

---

---

Wydanie z dn. 06.07.2001.
© Prawa autorskie Krzysztof Dąbrowski, OE1KDA.