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 częstotliwoœci podawana jest częestotliwoœć œrodkowa sygnału, odbiornik należy więc dostroić do częstotliwoœci o 1,9 kHz niższej. W sygnale faksymile poziom czerni odpowiada częstotliwoœci podnoœnej akustycznej 1500 Hz a poziom bieli - 2300 Hz, co oznacza, że częstotliwoœć œrodkowa wynosi 1900 Hz. Po dostrojeniu odbiornika pomocnicza podnoœna na wskaŸniku wodospadowym powinna mieć częstotliwoœć 2300 Hz. Znacznik myszy należy umieœcić w położeniu niższym o 400 Hz czyli właœnie w œrodku pasma. Jasnoœć obrazu można regulować przez przemieszczanie wskaŸnika w lewo lub w prawo od położenia œrodkowego.
    WskaŸnik wodospadowy należy skonfigurować tak, aby wyœwietlał 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).
    Większoœć stacji meteorologicznych pracuje z szybkoœcią analizy 120 linii obrazowych /min. W urządzeniach mechanicznych odpowiadało to 120 obrotom bębna / min. Ze względu na niedokładnoœć podstawy czasu (częstotliwoœci zegarowej) płytki dŸwiękowej 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 szybkoœć 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 wskaŸnika 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 odpornoœci 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 % całoœci czasu nadawania. Odpowiada to wysokiemu stosunkowi mocy szczytowej do œredniej co przyczynia się do poprawy czytelnoœci w warunkach zakłóceń. Szybkoœć transmisji wynosi 150 znaków / min (2,5 znaku /sek) czyli długoœć znaku wynosi 400 ms. Przy 49 punktach długoœć punktu równa jest 8,163 ms czyli szybkoœć 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 rozdzielczoœć pionowa. Szerokoœć 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 szerokoœci pasma zajmowanego przez sygnał uzyskuje się też poprzez odpowiednie kształtowanie impulsów. W przypadku prostokątnego kształtu impulsów szerokoœć pasma przekraczałaby 1 kHz. Istotne zawężenie pasma daje zastosowanie impulsów o kształcie podniesionego cosinusa - szerokoœć pasma nieznacznie przekracza 245 Hz. Kształt impulsu przedstawiono na ilustracji poniżej.



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



    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 szerokoœć co poprawia ich czytelnoœć w trudnych warunkach odbioru (patrz rysunek).



    Transmisja pól podzielonych na połowy jak dwukrotne powtarzanie kolumn nie powoduje utraty kompatybilnoœci 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 szerokoœć pasma sygnału nie ulegnie zmianie.

    W mechanicznych aparatach Hella znajdował się obracany bęben, na który nałożone były pierœcienie z układem kontaktów dla każdej z liter. Grupy kontaktów odpowiadających poszczególnym kolumnom umieszczone były kolejno na obwodzie pierœcienia (patrz ilustracja poniżej). Naciœnięcie klawisza powodowało obrót bębna, a rozkład kontaktów decydował o rytmie kluczowania nadajnika. Mechanizm klawiatury uniemożliwiał jednoczesne naciœnięcie dwóch klawiszy i zapewniał właœciwe odstępy między nadawanymi znakami. Klawisz odpowiadający następnemu nadawanemu znakowi musiał być naciœnięty 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 częstotliwoœci 900 Hz. Sygnał podnoœnej przesyłany był przez sieć telefoniczną lub nadajniki radiowe. Alternatywnie stosowane było bezpoœrednie 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 szybkoœcią 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 korzyœci w zastosowaniach amatorskich.

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



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



    Nowoczesne techniki cyfrowej obróbki sygnałów (COS) pozwalają na znaczne poprawienie jakoœci odbioru i zawężenie pasma sygnału. Dostępne obecnie programy krótkofalarskie wykorzystują jako modem bądŸ to płytkę dŸwiękową komputera bądŸ też modem-komparator typu Hamcomm. Dla zilustrowania korzyœci płynących z zastosowania cyfrowej obróbki sygnałów porównajmy dwie następne ilustracje. Na pierwszej z nich widoczny jest tekst stacji DX-owej wyœwietlany po zdekodowaniu przez program wyposażony wprawdzie w filtr cyfrowy ale nie dysponujący pozostałymi możliwoœciami COS, natomiast na drugiej - przez program intensywnie wykorzystujący te możliwoœci. Dodatkowo w drugim z przykładów stosowana jest skala szaroœci. Dalszym czynnikiem zwiększającym odpornoœć 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 œrednich szumów lub wyższym. Wyœwietlanie obrazu w pełnej skali szaroœci, a nie tylko w postaci czarno-białych elementów znacznie poprawia czytelnoœć przy niskich stosunkach sygnału do szumu. System jest także mało wrażliwy na zakłócenia interferencyjne ale noœne 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 opóŸnień 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 długoœci 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 częœciowo 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 paœmie 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 wyraŸnie dwie przesuniete w pionie kopie tej samej litery. Niektóre z liter są widoczne wyraŸnie słabiej w skutek zaniku.

    Dodatkowe informacje dotyczące systemu Hella i innych systemów cyfrowych stosowanych przez krótkofalowców można znaleŸć 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").

    Częstotliwoœci nadawania i odbioru widoczne w oknie są zależne od wyboru dokonanego w oknie wskaŸnika widma. Korzystne jest takie dostrojenie odbiornika aby leżały one w pobliżu œrodka pasma przenoszenia, czyli ok. 1500 Hz. Program jest wyposażony w filtr cyfrowy o paœmie przenoszenia regulowanym między 100 i 250 Hz. Szerokoœć pasma można dobrać eksperymentalnie w zależnoœci od warunków odbioru. W wiekszoœci przypadków wartoœcią 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 tekœcie 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. WskaŸnik 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 wyœwietlany w oknie odbiorczym.
    Nadajnik jest włączany za pomocą przycisku T/R klawisza Pause/break lub przez naciœnięcie 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 dojœcia do końca tekstu.

9.4. SSTV
    System SSTV jest zasadniczo spokrewniony z faksymile z tą jednak różnicą, że stosowane są niższe rozdzielczoœci, 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 rozdzielczoœci do 640 x 480 punktów włącznie. Osiąga się to kosztem przedłużenia czasu transmisji do 2 - 3 minut. Najczęœciej 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 podnoœna akustyczna modulowana sygnałem wizyjnym analogicznie jak w systemie faksymile. Poziom bieli odpowiada częstotliwoœci 2300 Hz a czerni 1500 Hz. Impulsy synchronizacji nadawane są na częstotliwoœci 1200 Hz. W systemach kolorowych nadawane są kolejno obrazy w trzech podstawowych kolorach.
    Stacje nadające emisją SSTV można spotkać najczęœciej w okolicach 3730, 7035, 14230 i 21340 kHz a także w pasmach 2 m i 70 cm. W niektórych krajach czynne są stacje przekaŸnikowe przeznaczone do pracy emisjami faksymile i SSTV lub tylko SSTV. Pracują one przeważnie w paœmie 70 cm a czasami są wyposażone także w wejœcia w paœmie 10 m.

9.5. Praca emisją SSTV
    W obecnej wersji progamu użytkownik może korzystać z następujących możliwoœci:
- ładowanie obrazów z pliku (320 x 256 punkty z 24-bitową rozdzielczoœcią 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 właœciwe miejsce na obrazie po czym puœcić klawisz. Tekst można umieœcić 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 krawędŸ i naciœnięciu jej lewego klawisza program koryguje położenie obrazu w poziomie. Naciœnięcie prawego klawisza powoduje przesunięcie obrazu w górę. Korekcji pochylenia i położenia obrazu można dokonać na bieżąco w trakcie odbioru. Naciœnięcie 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 zawartoœć i dostosować do swoich potrzeb. Wyboru innego pliku nagłówka dokonuje się za pomocą kombinacji klawisza CTRL i przycisku Load ("Ładuj"). Nagłówek nie jest obowiązkową częœcią obrazu, można więc usunąć plik nagłówka lub zmienić jego nazwę. Nie jest on wówczas nadawany.

    W przypadku wystąpienia trudnoœci 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 długoœci po 256. Bufory te są wykorzystane do zapisu sygnałów dŸwiękowych przetwarzanych następnie cyfrowo. Przy przejęciu częstotliwoœci próbkowania 11025 Hz ich sumaryczna pojemnoœć wynosi 48*256/11025 ~ 1.1 sek. Zmianę sumarycznej pojemnoœci bufora można osiągnąć przez zmianę liczby buforów lub zmianę rozmiaru bufora. Zredukowanie liczby buforów przy jednoczenym powiększeniu ich długoœci 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 wartoœci są wartoœciami domyœlnymi.
Wartoœć 128 parametru "Class" definiuje wysoki priorytet, a wartoœć 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 okreœlający jego priorytet może przyjmować wartoœci 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.