553_Innovatsii_i_nauchno-tekhnicheskoe_2013_

Необходимо отметить, что объем передаваемой информации непрерывно увеличивается. Современная техника временного и спектрального мультиплексирования обеспечивает скорость передачи в канале более 40 Гбит/с, а число каналов передачи в одном оптическом кабеле может достигать 100 спектрально-мультиплексированных каналов.

Еще одним важнейшим следствием развития ВОЛП является увеличение длины регенерационных участков за счет развития техники широкополосных усилителей оптического сигнала.

Информационная емкость современного информационного канала на основе ВОЛС может составлять 1 Тбит/с для одного оптического волокна при расстояниях между регенераторами 200 км.

Наиболее эффективно перечисленные задачи могут быть решены с помощью систем автоматического мониторинга ВОЛП, включающих систему удаленного контроля ОВ, программу привязки топологии сети к электронной географической карте местности, а также базы данных оптических компонентов, критериев и результатов контроля.

Системы мониторинга должны служить для решения задач проектирования, строительства, инсталляции, эксплуатации и восстановления ВОЛП.

Использование автоматизированной системы администрирования ВОК позволяет обеспечить: автоматическое обнаружение, точную локализацию и индикацию на географической карте возникшей неисправности ВОЛП; немедленное проведение восстановительных работ, минимизировать время устранения нарушений оптических кабелей.

Внедрение системы автоматического мониторинга неразрывно связано с созданием базы данных кабельного хозяйства волоконно-оптической сети. Ввиду ее централизованности, гибкой наращиваемости и конфигурируемости это способствует повышению степени оперативности управления сложными и разветвленными ВОЛП, упрощению задач документирования новых прокладываемых кабелей и изменения статуса уже существующих.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ МОНИТОРИНГА И РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ РАЗВЕТВЛЕННЫХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Харинская С.Н. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Горлов Н.И., профессор СибГУТИ

Оптические рефлектометры применяются в телекоммуникациях в соответствии с рек. G. 651 и G. 652. Измерения параметров линии с помощью OTDR обычно выполняются в автоматическом режиме.

Одной из важнейших задач, решаемых с помощью OTDR, является измерение расстояний до неоднородностей. Это расстояние определяется по

111

времени запаздывания импульсов, отразившихся от неоднородности и вернувшихся обратно в рефлектометр. Пересчет времени в расстояние осуществляется автоматически с помощью формулы

L = (c/nг)(T/2),

где c/nг - групповая скорость распространения света в волокне, с – скорость света в вакууме, nг – групповой показатель преломления волокна. Множитель 1/2 учитывает то, что импульс света проходит участок длиной L дважды – в прямом и обратном направлении. При оценках обычно используют приближенные значения с = 3 105 км/с и nг = 1.5. Тогда коэффициент пересчета времени в расстояние получается равным 0.1 км/мкс = 0.1 м/нс.

В результате такого пересчета рефлектограмма представляется на дисплее OTDR как функция длины волокна.

Длительность импульсов определяет величину сигнала обратного релеевского рассеяния света в волокне и ширину мертвой зоны в начале рефлектограммы. При большой длительности импульса (1 мкс) сигнал обратного релеевского рассеяния заметно превосходит уровень шумов в конце рефлектограммы, но при этом мертвая зона делает недоступным для измерения большой участок в начале волокна (~ 0.5 км). При уменьшении длительности импульса до 100 нс ширина мертвой зоны уменьшается примерно в 10 раз. При этом уровень сигнала обратного релеевского рассеяния уменьшается на 5 дБ, и вклад шумов может уже стать заметным.

Для OTDR характерно то, что точность измерения расстояния практически не зависит от длительности (t) зондирующих импульсов, которая может меняться в широких пределах (от 2 нс до 20 мкс). Обусловлено это тем, что положение неоднородности на рефлектограмме определяется по переднему фронту импульса.

Рефлектограммы представляют собой прямые линии (с углом наклона ~ 0.2 дБ/км) и с всплесками сигнала в начале и в конце линии. Эти всплески сигнала вызваны отражением импульсов света от оптического разъема рефлектометра и от торца волокна и представляют собой по существу осциллограммы отраженных импульсов.

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ И ИЗГИБОВ НА ПОЛЯРИЗАЦИОННО-МОДОВУЮ ДИСПЕРСИЮ И ЗАТУХАНИЕ В ОПТИЧЕСКОМ ВОЛОКНЕ

Черепанова Н.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Горлов Н.И., профессор СибГУТИ

Внешние механические воздействия и изгибы ОВ увеличивают поляризационно-модовую дисперсию и затухание в оптическом волокне. Потери вследствие изгибов волокна. Зависимость величины потерь от радиуса изгиба и длины волны: при больших длинах волн потери на изгиб значительно

112

возрастают. Они еще больше увеличиваются, если радиус изгиба уменьшается; Потери из-за удлинения ОК: на ОВ практически не воздействует натяжение ОК до того момента, пока удлинение ОК не превысит значения «избыточной длины» (0,25%) ОВ в ОК. При превышении «избыточной длины» начинает растягиваться и ОВ, соответственно увеличиваются потери; Потери из-за раздавливания: при приложении нагрузки происходи рост затухания. Предельно допустимое значение коэффициента затухания 0,22 дБ/км возникает при увеличении нагрузки сжатия, рассчитанной на 1 см длины кабеля (приведенная нагрузка), более 500 Н/см; Потери из-за ударов: в момент удара происходит рост коэффициента затухания тем больше, чем выше энергия удара;Потери из-за изменения температуры: при пониженных и повышенных температурах наблюдается прирост затухания; Потери из-за радиации: рост радиационно-наведѐнного затухания (РНЗ) с увеличением дозы облучения; Потери из-за воды: проникновение в кабель воды существенно ухудшает

взаимодействие между модами, происходит обмен энергией между медленной

ибыстрой модами - поляризационно-модовая дисперсия (ПМД);начительное влияние на изменение ПМД могут оказывать вихревые вибрации, порывы ветра

ипляска проводов (галопирование), а также изменения температуры окружающей среды; Значения ПМД подвесного кабеля сильно флуктуируют за счет влияния внешних факторов, в то время как значение ПМД для оптоволокна на барабане остается стабильным; Причиной изменения спектра сигнала при деформации является поляризационно-модовая дисперсия. Импульс сигнала расширяется вследствии того, что поляризационные моды, составляющие его, распространяются по волокну с различными скоростями, а это ведет к смещению спектра; При деформации волокна происходит смещение спектра в сторону меньших длин волн.

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ СОЛИТОНОВ В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ

Юрин А.С. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Горлов Н.И., профессор СибГУТИ

В настоящее время теория солитонов получила широкое распространение, она охватывает различные области естественных наук.В нелинейной оптике исследование солитонов оказалось возможным как теоретически, так и экспериментально.

Применительно к оптике особый интерес к солитонам возник вместе с появлением лазеров, мощное излучение которыхспособно менять оптические свойства среды, вкоторой оно распространяется. Качественно можно объяснить причины образования солитона следующим образом. Так, в случае

113

распространения световой волны в нелинейной диспергирующей диэлектрической среде показатель преломления среды изменяется в том месте, где напряженность электромагнитного поля достаточно велика – солитоны возбуждаются пороговым образом. В лазерном пучке интенсивность максимальна на его оси и спадает к периферии. Тогда, если показатель преломления возрастает с ростом интенсивности, лучи будут изгибаться к оси пучка, и среда станет эквивалентной собирающей (фокусирующей) линзе. Такая нелинейная фокусировка способна скомпенсировать линейное (дифракционное) расплывание – это свойства пространственного консервативного солитона. Эффект самофокусировки дает возможность передачи лазерного излучения в виде пучка неизменной формы и диаметра на большие расстояния. Позже были открыты временные консервативные солитоны- в световодах, для которых нелинейная фокусировка уравновешивает линейное дисперсионное расширение импульсов, и сейчас уже функционирует несколько коммерческих линий связи на основе временных оптических солитонов.

Так же интересны солитоны, приводящие к эффекту самоиндуцированной прозрачности. Он обуславливается следующим. Если на атомную систему воздействовать импульсом когерентного электромагнитного излучения, длительность которого много меньше времен релаксации атомов, то вся резонансная система ведет себя, как один атом - все атомы испускают или поглощают фотоны синфазно. В итоге непрозрачная для импульса света малой мощности среда может оказаться прозрачной для более мощного импульса.

Оптические солитоны могут распространяться только в световоде с небольшим, но конечным значением дисперсии, однако оптического волокна, сохраняющего требуемое значение дисперсии во всей спектральной ширине многоканального передатчика, просто не существует. Для этого было разработано волокно с управляемой дисперсией. В нем величина дисперсии по длине всего волоконного световода периодически изменяется между отрицательным и положительным значениями.

Использование оптических солитонов повышает широкополосность линии передачи, но необходимо учитывать неизбежные потери, основной вклад в которые сносит рэлеевское рассеяние. Поэтому сигнал необходимо усиливать, для чего применяется оптическое волокно, легированное эрбием.

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ЯВЛЕНИЙ В ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ

Якушев Е. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Горлов Н.И., профессор СибГУТИ

С появлением оптических усилителей нелинейные эффекты в оптических волокнах стали одним из основных факторов, ограничивающих

114

ретрансляционного участка волоконных линий передачи и их пропускную способность.

С ростом емкости ВОСП очевидна тенденция увеличения мощности сигнала. А нелинейные эффекты проявляются, как известно, только при достаточно больших мощностях света. Первоначально, согласно G.622, величина мощности, вводимой в волокно, ограничивалась 17 дБм (на длине волны 1550 нм), а затем она была увеличена до 19 дБм. В настоящее время ряд компаний представили DWDM системы, в которых уровень мощности увеличен до 30 дБм.

Оптические волокна обладают двумя специфическими свойствами, которые обуславливают высокую эффективность протекания в них нелинейных процессов. Во-первых, свет сконцентрирован на малой площади вблизи сердцевины волокна. Во-вторых, такая высокая концентрация света сохраняется на всей многокилометровой длине волокна.

Когда выходной уровень источника света становится слишком большим, сигнал может модулировать свою собственную фазу. Как подразумевает само название, это явление является фазовой самомодуляцией (SPM). Оно приводит к уширению переданного импульса и временному расширению или сужению сигнала.

Вынужденное рассеяние Рамана (SRS) вызывает ухудшение сигнала только тогда когда уровень оптической мощности оказывается высок.

Вынужденное рассеяние возникает тогда, когда падающий сигнал рассеивается. Это рассеяние может быть как в прямом, так и в обратном направлениях, и объясняется действием одного или нескольких механизмов. В каждом случае, свет сдвигается в область длинных волн.

Четырехволновое смешение приводит к появлению новых частот, часть из них попадает в каналы DWDM системы и вызывает перекрестные помехи.

Модуляционная нестабильность наблюдается только в волокнах с положительной дисперсией. Во временном представлении оно проявляется в виде пичков на импульсах, а в спектральном представлении – как уширение спектра импульса.

Исследования рассеяния Брюэллна в сочетании с другими методами позволяют получать ценную информацию о свойствах рассеивающих сред. Оно используется для генерации мощных гиперзвуковых волн в ряде технических применений.

Как видно из перечисленных нелинейных эффектов можно сказать, что они оказывают отрицательное так и положительное воздействие.

115

Секция 5

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

СОЗДАНИЕ АНИМАЦИОННЫХ ЗАСТАВОК ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПЕРЕДАЧ

Бронников А. А. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: Brand_nsk@mail.ru.

Научный руководитель – Забелин Л.Ю., доцент СибГУТИ

Анимационный ролик – востребованный и экономически выгодный мультимедийный продукт при подготовке и показе информационных передач. Создание 3D анимации позволяет заменить дорогостоящую аппаратуру современными компьютерными программами, а подбор актеров и декораций для съемки – созданием спецэффектов. Существуют различные методы создания анимации. Это анимация по ключевым кадрам. При этом анимированными параметрами являются координаты объекта. Продолжительность анимации зависит от количества промежуточных кадров между ключевыми кадрами. Если математически отобразить зависимость анимированного параметра (или ключа анимации, как его еще называют) от времени, каждый ключевой кадр будет характеризоваться двумя кривыми, которые определяют функциональные зависимости анимированного параметра на промежутке между текущим ключевым кадром и предыдущим, а также настоящим ключевым кадром и следующим.

Процедурная анимация – вид компьютерной анимации, который автоматически генерирует анимацию в режиме реального времени согласно установленным правилам, законам и ограничениям. Процедурная анимация используется для создания и моделирования систем частиц (дым, огонь, вода), ткани и одежды, динамики твѐрдых тел, динамики волос и меха.

Поскольку в реальном мире движение любого объекта подчиняется законам физики, для создания реалистичной трехмерной анимации необходимо учитывать влияние многих физических факторов — гравитации, массы тел, направления ветра и т. д. Если это условие выполняется, анимация выглядит правдоподобно. В программу 3ds Max для просчѐта физического взаимодействия твѐрдых (и не только) тел встроен физический движок Reactor. При помощи reactor можно решить задачу создания динамики в трѐхмерных сценах при моделировании следующих ситуаций: соударение твѐрдых тел; деформации мягких тел; разламывания на осколки; имитации поведения ткани; физически правильной имитации водной поверхности; просчѐта взаимодействий тел, состоящих в конструкциях, например дверей на петлях. В трехмерной анимации используются так называемые источники частиц для

116

одновременного управления большим количеством объектов. Все эти методы позволяют получить реалистичную анимацию.

РАЗРАБОТКА ТРЕХМЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ В СРЕДЕ 3D MAX

Бутыльченко С. А. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: ButylSer@mail.ru

Научный руководитель – Забелин Л.Ю., доцент СибГУТИ

Одним из основных направлений развития современного общества является более сильное углубление и взаимосвязь человека и науки, усложнение окружающей его техники, прогрессирующей все быстрее с каждым годом. Примером данного факта может служить закон Мура.

Разработка трехмерных моделей в среде 3D max имеет цель научить студентов, в легкой и доступной форме, типовому процессу производства транзистора, от кремневой пластины, до готового элемента.

Для достижения данных целей необходимо проиллюстрировать стадии промышленного изготовления с пояснением выполняемых операций и процессов.

По ознакомлению с проиллюстрированным материалом студенты должны сформировать базовое представление о технологическом процессе: стадии, выполняемые операции, получаемые слои, методику и способ промышленного изготовления радиоэлектронного компонента.

Согласно данным задачам был выбран «Simplified transistor Process Flow»,

составлен список рекомендуемой к ознакомлению литературы, интернет материалов, опираясь на которые будет основываться построение 3D max моделей для иллюстрирования процесса изготовления транзистора.

Для освоения студентами материала была выбрана программа 3D max studio, так как данный программный продукт обладает наиболее подходящим набором инструментов для поставленной цели.

Ознакомление с данным материалом необходимо студентам для профессионального выполнения своих рабочих обязанностей в сфере проектирования, топологии и т.п.

Студенты, ознакомленные с данным проиллюстрированным процессом, показали более высокие показатели в учебе. Было продемонстрировано углубленное понимание дисциплины.

Таким образом, данный материал можно признать эффективным, наглядным, доступным и необходимым студенту, обучающемуся по техническим дисциплинам, связанным с интегральной схемотехникой.

117

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРЕХМЕРНОГО ПЕРСОНАЖА И ЕГО АНИМАЦИЯ С ПОМОЩЬЮ 3DS MAX

Гагарин А.Ю., Митрачева Ю.С. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: group_k96@mail.ru

Научный руководитель – Забелин Л.Ю., доцент СибГУТИ

Компьютерная графика сосредоточилась как бы на двух генеральных направлениях: придание изображению необходимой реалистичности и придание изображению необходимой динамики. Достижения компьютерной графики мы видим в компьютерных играх, на экранах телевизоров, на рекламных заставках. Игры и реклама в этом случае выступает как мощный стимул к развитию все более совершенного графического инструментария. Он существует в виде разнообразных графических пакетов, начиная от простеньких графических редакторов и заканчивая специальным программным обеспечением. 3D Studio Max от компании Autodesk является одной из наиболее популярных 3D программ среди любителей и профессионалов, уверенно, доминируя в индустрии разработки видеоигр.

Программный пакет используется для создания антуража и моделей для игр. Некоторые компании пользуются Max-ом в производстве и фильмов и телепрограмм. Max предоставляет удобное моделирование, анимацию и рендеринг в одном флаконе, хотя большая часть мощностей системы приходится на рынок плагинов и дополнений, доступных для него. Это плагины для рендеринга самозатеняющегося объемного дыма, для имитации сложнейшей динамики жидкостей. Max был первым приложением, получившим плагины для рендеринга 3D сцен непосредственно во Flash. Есть также еще несколько дополнений систем рендеринга, дающих Max-у большую мощь в трассировке и огромные возможности для освещения, включая связи с Renderman или Mental Ray. Таким образом, программа 3ds Max располагает обширными средствами для создания разнообразных по форме и сложности трѐхмерных компьютерных моделей, реальных или фантастических объектов окружающего мира, с использованием разнообразных техник и механизмов. Полигональное моделирование, в которое входят Editable mesh (редактируемая поверхность) и Editable poly (редактируемый полигон) — это самый распространѐнный метод моделирования, используется для создания сложных моделей и низкополигональных моделей для игр. В докладе рассматриваются этапы создания персонажа для компьютерной игры и анимация этого персонажа на сцене.

118

РАЗРАБОТКА ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА ПО ДИСЦИПЛИНЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МЕДИАИНДУСТРИИ:

ТЕХНИКА АУДИОВИЗУАЛЬНЫХ СРЕДСТВ ИНФОРМАЦИИ

Гапчук И. М., Березин И.В., РМ-811 СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: IvanGapchuk@yandex.ru

Научный руководитель – Сединин В. И., профессор СибГУТИ

Проведение лабораторного практикума имеет целью научить студентов современным методам создания, хранения и обработки видеофайлов.

Для достижения данных целей появляется необходимость разделения лабораторного курса на две составные части: 1) основы видеосъемки; 2) монтаж и оформление видеороликов.

По прохождению первой части лабораторного практикума студенты должны освоить основные принципы съемочного процесса: этапы и стадии создания композиции, приемы построения кадра, создание правильного освещения, выбор удачных ракурсов съемки, а также организацию архива.

По прохождению второй части лабораторного практикума студенты должны освоить особенности создания видео в таких область как моушндизайн и видеомонтаж, а именно: создание видеоряда из статичных изображений, создание полноценных фильмов и роликов из отснятого видео, сведение статичных изображений и видео, цветокоррекция видео, работа с хромакеем.

Также необходимо, чтобы студент после прохождения лабораторного практикума сумел создать портфолио, ролик, короткометражный фильм или видео презентацию.

Согласно данным задачам был составлен список современных книг по цифровой видеотехнике, основам видеосъемки и описание работы в различных видео редакторах, на которых будет основываться построение лабораторного курса.

Для освоения студентами этого курса была выбрана платформа Adobe Premiere Pro, так как данный программный пакет обладает наиболее полным набором инструментов для обработки видео.

Овладение данными навыками необходимо студентам для профессионального выполнения своих рабочих обязанностей в сфере медиаиндустрии, в таких областях, как реклама, съемки роликов и фильмов, монтаж готового материала и другое.

119

ФОРМАТЫ И ОСОБЕННОСТИ WEB-ГРАФИКИ

Горинова Н.А. СибГУТИ, Новосибирск e-mail: ezopr@yandex.ru

Научный руководитель – Забелин Л.Ю., доцент СибГУТИ

На сегодняшний день практически все фирмы стараются иметь свой сайт или оптимизировать существующий для повышения продаж. На сайте размещается вся необходимая информация. Ни один сайт не обходится без графических изображений, а разработка сайта подразумевает под собой не только программирование и верстку html-кода, но и создание привлекательного дизайна. При создании сайта самостоятельно большинство пользователей сталкивается с ограниченной группой шрифтов, которые можно использовать на сайте. Дело в том, что базовая сборка любой операционной системы оснащена определѐнным небольшим набором шрифтов. Дополнительные шрифты устанавливают только те пользователи, которые используют их в дальнейшем в работе с графикой и программным обеспечением: webдизайнеры, программисты, графические дизайнеры, другие специалисты сферы информационных технологий. Это означает, что на подавляющем большинстве домашних или офисных компьютеров дополнительные шрифты не устанавливаются.

Чтобы задержать посетителя на сайте или «приковать» его взгляд, нужно предложить броские и грамотно выполненные графические элементы оформления сайта. Логотипы и баннеры, навигационные кнопки и анимационные эффекты – все должно быть информативным. Поэтому подготовка изображения для создания сайта так же важно, как и грамотная верстка html. Однако, рисунки для web должны быть не только привлекательными, но и компактными, чтобы обеспечить компромисс между эффектным оформлением и малым временем загрузки web-страницы. Это достигается за счет оптимизации, то есть подбора наиболее подходящего для конкретного изображения файлового формата, а так же количества цветов или степени компрессии. При создании сайтов наиболее часто применяются три основных формата изображений: JPEG, GIF и PNG.

Рассмотрим разработку и дизайн сайта с использованием CMS Joomla. Joomla предлагает богатый функционал, при этом основное ядро системы очень простое, что дает возможность наращивать функционал во время работы сайта. Например, вы захотели добавить на сайт флеш игры, чтобы они работали онлайн в реальном времени. Джумла вам с легкостью позволить сделать это! Вторым плюсом является гибкость Joomla. Вы можете сделать несколько вариантов оформления сайта (например, праздничный дизайн на 8 марта или на годовщину компании). Переключения между ними занимают два-три клика в панели администрирования, причем для этого не нужно знать все тонкости работы системы. В докладе будет представлен сайт на Joomla.

120