Азбука Морзе

Азбука Мо́рзе, «Морзя́нка», Код Мо́рзе — способ знакового кодирования, в котором буквы алфавита, цифры, знаки препинания и другие символы представляются в виде последовательностей коротких и длинных сигналов, называемых точками и тире. Предназначена для передачи по последовательным каналам связи. Уникальной особенностью азбуки Морзе является возможность кодирования и декодирования человеком без применения специальных терминальных устройств.

Наиболее широко используется слуховой приём азбуки Морзе, который получил распространение в радиосвязи (слуховой радиотелеграф). В ВМФ код Морзе применяется в световой связи между кораблями, осуществляемой при помощи специальных сигнальных прожекторов. Тактильная передача кода Морзе встречается редко, в частности, она есть в некоторых моделях смарт-часов.

В стандартном коде Морзе за единицу времени принимается длительность самого короткого сигнала — точки. Длительность тире равна трём точкам. Пауза между элементами одного знака — одна точка, между знаками в слове — 3 точки, между словами — 7 точек. Код может передаваться с любой доступной скоростью, причём возможность декодирования сохраняется и при значительных неточностях в соблюдении временных интервалов.

Назван в честь американского изобретателя и художника Сэмюэля Морзе. Буквенные коды (собственно «азбука») были добавлены коллегой Морзе, Альфредом Вейлем — факт, который Морзе впоследствии всячески отрицал (а заодно приписывал себе изобретение телеграфа как такового). Вейлем же, возможно, была придумана и цифровая часть кода. А в 1848 году код Вейля/Морзе был усовершенствован немцем . Код, усовершенствованный Герке, используется до настоящего времени.

История

Аппарат Морзе 

Азбука Морзе была создана изобретателями Сэмюэлем Морзе (Samuel Finley Breese Morse 1791-1872),  Альфредом Вейлем и Джозефом Генри в 1838 году для изобретённого ими телеграфного аппарата, получившего название аппарат Морзе. Некоторые исследователи полагают, что автором кода был Альфред Вейл — партнёр Самюэля Морзе по бизнесу, известный тем, что ввёл «коммерческий код» из групп по 5 символов.

В отличие от первых телеграфных аппаратов стрелочного типа с довольно ненадёжной передачей информации, которая часто производилась посредством сложных для того времени многопроводных линий связи и с небольшими скоростями (порядка 25 слов в час), аппарат Морзе позволил в 10 раз повысить скорость передачи, применяя при этом только один сигнальный провод (вторым могла служить земля) и ведя автоматическое документирование в виде записи сигнала на бумажную ленту. Аппарат состоял из телеграфного ключа, которым телеграфист вручную модулировал ток в линии и приёмного пишущего устройства, протягивающего перед иглой или валиком с краской бумажную ленту. Под действием электромагнита, подключённого к линии, валик прижимался к бумаге, оставляя на ней следы разной длительности, которыми, посредством азбуки Морзе, кодировалось переданное сообщение.

Развитие азбуки Морзе 
Первый, оригинальный, код Морзе отличался от современного, в нем использовались посылки множества разных длительностей, «точка», «тире», «длинное тире» (в 4 раза длиннее «точки»), а так же паузы разной длины внутри символа. К примеру буква «C» (кириллический аналог - «Ц») кодировалась тремя точками в которых пауза между 1-й и 2-й была короткой а между 2-й и 3-й более длинной, а цифра «0» вообще представляла собой очень длинное тире (более 10 точек). Еще одним недостатком было то что не предусматривалась передача букв отсутствующих в английском алфавите, это осложняло использование кода в разных странах.

В 1848 году Фридрих Герке (Friedrich Clemens Gerke) усовершенствовал код Морзе, введя туда новые символы, сделав неизменными межэлементные паузы внутри символа и оставив только два по длительности элемента: короткий - точка и длительный - тире. С 1851 года код Герке, получивший название "гамбургский алфавит" (Hamburg alphabet) или континентальный код Морзе, был принят в Германии и Австрии, первоначальный код Морзе при этом получил название американского.

В 1865 году, на первой Международной телеграфной конференции, ставшей учредителем Международного союза электросвязи, разрабатывается и принимается международный вариант азбуки Морзе - International Morse code, который явился дальнейшим развитием кода Герке. Долгое время различные версии азбуки Морзе в разных странах сосуществовали независимо, это не вызывало больших неудобств так как телеграфные линии были проводными, однако в начале XX века началось бурное развитие радиосвязи и в 1930-х международный вариант азбуки Морзе вытеснил остальные. Он используется и в настоящее время.

Русский вариант азбуки был принят в 1856 году. Для передачи русских букв использовались коды сходных латинских букв; это же соответствие алфавитов позже перешло в буквопечатающий телеграфный код МТК-2 (1963 г.), а потом в компьютерные кодировки кириллического алфавита КОИ-7 и КОИ-8. Отличием этих кодов стало изменение в интерпретации буквы «Q», которая в азбуке Морзе соответствует «Щ», а в МТК и КОИ — «Я».

В 2004 году Международный союз электросвязи (МСЭ) ввёл в азбуку Морзе новый код для символа «коммерческое эт» @ (· — — · — ·) для удобства передачи адресов электронной почты.

В настоящее время использование кода Морзе в электросвязи регламентировано Рекомендацией МСЭ-R M.1677-1 (10/2009). Согласно документу, официально определено 37 букв и цифр, а также 20 знаков препинания и других символов. В использовании знаков препинания и букв других языков, не имеющих аналогов в английском алфавите, до сих пор существуют некоторые разночтения в разных странах.

Азбука Морзе в проводной телеграфии 

Телеграфные аппараты системы Морзе быстро распространились по всему миру, вместе с ними получила распространение и азбука Морзе. С развитием буквопечатающей (БПЧ) телеграфной техники стало ясно что код Морзе не является оптимальным способом последовательного кодирования, он был на 60% длиннее 5-битного кода БПЧ аппаратов. Максимальная скорость передачи также невелика, например, появившийся в России в 1865 году буквопечатающий аппарат Юза мог передавать со скоростью до 180 знаков в минуту, в то время как предельная скорость аппарата Морзе того времени составляла 500 - 550 слов в час. Впоследствии появились еще более совершенные БПЧ аппараты Бодо, Симпса, Шорина и др. синхронного и стартстопного действия а также факсимильные аппараты. Несмотря на это, благодаря своей простоте, надежности и гибкости в использовании аппарат Морзе около 100 лет был основной рабочей лошадкой телеграфных сетей.

В 1880-х начали появляться быстродействующие телеграфные аппараты Уитстона, в которых код Морзе, при помощи перфоленты передавался в 3 - 5 раз быстрее. Впоследствии их дополнили аппараты Крида, дешифрующие механическим способом код Морзе в буквопечатающий режим. Также получили распространение клопферы, аппараты для слухового приема азбуки Морзе. Причем звук в них создавался не тональным сигналом, как принято в радиосвязи, а щелчками якоря специального электромагнита, один ограничитель которого делался из металла, а другой из слоновой кости, чтобы легче отличались точки и тире. Клопферы работали быстрее самопишущих аппаратов Морзе, могли применяться на линиях с большим затуханием, когда для пишущего механизма не хватало тока, либо в случае если он выходил из строя. Однако клопфер требовал постоянной работы квалифицированного оператора, в то время как аппарат Морзе вел запись телеграмм автоматически.

В 1913 году в телеграфных сетях России использовалось 9014 аппаратов системы Морзе и 121 аппарат Уитстона (также использующих код Морзе), и только 790 буквопечатающих аппаратов Юза и 115 аппаратов Бодо. Аппараты Морзе долго использовались и в советское время, в основном в периферийных сетях низовой связи, где не требовались большие скорости и объемы информации. Окончательно они перестали выпускаться и вышли из употребления только после Великой Отечественной войны, однако азбука Морзе в это время продолжала широко использоваться в радиосвязи.

Азбука Морзе в радиосвязи 

Широкое распространение азбука Морзе в радиосвязи обусловлено возможностью использования слуховых способностей оператора для преодоления шумов и помех возникающих при радиоприеме. Первоначально радиоприемные устройства пытались делать по образу и подобию проводных телеграфных аппаратов и основным приемным элементом в них являлось пороговое устройство - электромагнитное реле или звонок. Однако порог срабатывания даже самого чувствительного реле часто оказывался слишком высок для регистрации очень слабых сигналов с антенны. 29 мая (9 июня) 1899 года помощник А. С. Попова П. Н. Рыбкин, проводя наладку радиосвязи на форте Милютин вблизи Кронштадта, неожиданно обнаружил возможность приема телеграфных сигналов на слух при помощи головных телефонов, которая возникала благодаря не известным ранее детектирующим свойствам когерера, проявляющимся только при слабых сигналах. Новый телефонный радиоприемник, сделанный на базе открытия П. Н. Рыбкина, был запатентован А. С. Поповым в России, Англии и Франции и вскоре слуховой прием азбуки Морзе стал основным в радиосвязи.

На уровне радиотехники начального периода, радиопередатчики не могли передавать в эфир немодулированные сигналы а получение «незатухающих колебаний»  (англ. Continuous wave - CW) представляло сложную проблему для радиотехники. Искровые источники ВЧ колебаний модулировались естественным шумом или тоном звуковой частоты при помощи специального прерывателя и телеграфные посылки могли приниматься на детекторный радиоприемник. После Первой Мировой войны, благодаря появлению электромашинных генераторов и электронных ламп, появилась возможность использовать в телеграфе спектрально чистый сигнал с постоянной амплитудой, гетеродинные и супергетеродинные радиоприемники, а также, поднять рабочие частоты до диапазона коротких волн. Всё это значительно повысило дальность телеграфной связи.

12 января 1930 года азбукой Морзе, впервые, была осуществив радиосвязь между диаметрально противоположными районами земного шара: полярной станцией Бухта Тихая на архипелаге Земля Франца-Иосифа и антарктической базой Литл-Америка на шельфовом леднике Росса в Антарктиде.

По мере развития технологий передачи информации, все более проявлялись недостатки азбуки Морзе, в частности: ограниченная скорость, зависимость качества связи от субъективных факторов, таких как уровень подготовленности или степень усталости оператора, сложность автоматического распознавания кода. В то же время, благодаря своей хорошей помехозащищенности и способности передаваться по самым разным каналам цифровой и аналоговой связи, морзянка долгое время успешно сосуществовала с более современными системами передачи данных но использовалась, чаще всего, в служебном радиообмене, когда решались вопросы установления связи, выбора рабочих частот и видов модуляции, проблем в случае нарушения скоростного радиоканала.

Во время работы азбукой Морзе (особенно в служебном радиообмене) широко используются международные коды и сокращения наиболее часто встречающихся слов и фраз. Это не только ускоряет радиообмен, но и позволяет операторам понимать друг друга без знания языка. Наиболее распространены Q-код (Щ-код), созданный в 1909 году для морской радиосвязи и буквенные сокращения пришедшие из проводного телеграфа. Более редко используется Z-код. Список международных кодов зафиксирован в документах ИКАО («Сокращения и коды ИКАО») и Международного союза электросвязи («Сокращения и коды, используемые для радиосвязи в морской подвижной службе»).

Особенно эффективно азбука Морзе используется при радиосвязи на коротких волнах, отличающихся нестабильностью и непредсказуемостью. Почти вся аппаратура коротковолновой связи имеет вид модуляции специально предназначенный для использования азбуки Морзе - амплитудный телеграф (в радиолюбительской аппаратуре обычно обозначается как CW, в профессиональной A1).

В конце XX века, с появлением более совершенных цифровых видов радиосвязи, морзянка начала выходить из употребления и сейчас используется гораздо реже, в основном радиолюбителями или в качестве позывных сигналов автоматических радиомаяков. В настоящее время использование кода Морзе в радиосвязи более не является обязательным, тем не менее, в ряде случаев, он признается наиболее эффективным, а иногда и единственно доступным средством связи в случае чрезвычайной ситуации или бедствия.

Телеграфная азбука

Принцип кодирования 
Азбука Морзе является неравномерным кодом, основанным на принципе что более употребительные в английском языке буквы, кодируются более короткими и простыми сочетаниями точек и тире, что делает освоение азбуки Морзе проще, а передачу — быстрее. Этот принцип Самуэлем Морзе был подсмотрен в типографии, где он подсчитал количество типографских литер, используемых наборщиками в работе и тем самым определил, какие буквы наиболее часто используются в текстах.

Все буквы в азбуке содержат от 1 до 4 элементов, за исключением «Э», состоящей из пяти элементов (· · —  · ·). Все цифры содержат по 5 элементов. Так как цифры являются довольно длинными, существует их сокращенный вариант, когда серия тире в символе заменяется одним тире, но при этом надо учитывать что часть цифр превращаются в буквы и они не должны быть перепутаны при декодировании.

Скорость передачи 
Передаваться и приниматься азбука Морзе может с различной скоростью — это зависит от возможностей и опыта радистов. .

Скорость передачи кода Морзе чаще всего выражается в количестве слов (групп) в минуту — WPM (Words Per Minute) или в количестве символов в минуту — CPM (Characters Per Minute). Так же, существует физическая скорость манипуляции — аналог бодовой скорости (Baud rate), которая для азбуки Морзе обычно выражается в длительность самого короткого импульса - точки. Так как код неравномерен, средняя длительность символов для разных алфавитов, а также для букв и цифр отличаются, кроме того отличается и длина слов в различных текстах, всё это может вызвать проблемы с определением скорости передачи. Поэтому, размер слова или группы, по умолчанию, всегда принимается равной 5 символам, кроме самих символов, в него входят четыре межсимвольных интервала, длительностью по 3 точки каждый, и один стандартный интервалом между словами (7 точек). Таким образом:

Чтобы определить среднюю длительность символа, для английского алфавита за образец приняты слова PARIS (Париж) и CODEX (кодекс). Общая длина слова «Paris»,  с учетом всех интервалов, составляет 50 точек и среднее время передачи одного символа в нем равно 10 точкам, что соответствует средней длительности букв при передаче осмысленного английского текста. Длительность звучания точки, которая определяет скорость манипуляции, можно рассчитать по формуле:

 (сек.)

Слово «Codex» имеет длину 60 точек и средняя длина символа в нем (12 точек) соответствует случайному набору букв, характерному для зашифрованных, чисто буквенных, радиограмм. Длительность точки для данного случая будет меньше и составит:

 (сек.)

Средняя длина символа в цифровой радиограмме с равномерной частотностью цифр составит уже 17,8 точек и длительность точки при том же самом WPM будет еще меньше.

Таким образом, для сохранения скорости передачи в словах в минуту (WPM) или в символах в минуту (CPM), скорость манипуляции должна меняться в зависимости от передаваемого текста. Это учитывается при проведении соревнований по радиоспорту, однако, при автоматической передаче с помощью компьютеров, автоматических телеграфных ключей или клавиатурных датчиков кода Морзе, привязка, чаще всего, идет к скорости манипуляции (длительности точки), которая не зависит от набора передаваемых символов. Поэтому шкала установки скорости таких устройств градуируется в WPM по слову Paris или Codex и реальная скорость передачи радиограммы из случайного набора английских букв может оказаться в 1,2 раза ниже, а цифр в 1,78 раза ниже установленной.

Таким образом, говорить о скорости передачи в словах (символах) в минуту, в применении к коду Морзе, можно только приблизительно, так как число повторений различных символов имеет статистический характер и даже при точном соблюдении всех временных интервалов возможна определенная погрешность. При ручной передаче, в том числе на различных электронных ключах и клавиатурных датчиках Морзе, погрешность может быть еще выше, в основном из за различной длительности межсимвольных (межгрупповых) интервалов. Передача при удлиненных межсимвольных интервалах (в несколько раз более стандартных 3 точек) применяется при обучении слуховому приему азбуки Морзе.

Техника передачи и приема 
Передача кодов Морзе производится при помощи телеграфного ключа различных конструкций: классического ключа Морзе, электронного ключа, механических полуавтоматов типа «виброплекс», а также при помощи клавиатурных датчиков кода Морзе (например, Р-010, Р-020) и электронных устройств, автоматически формирующих телеграфное сообщение. При достаточной квалификации оператора приём коротких сообщений возможен без записи, но обычно весь принимаемый текст должен быть записан либо вручную, либо на печатной машинке. При приёме опытные радисты производят запись с отставанием на несколько знаков, что делает приём более спокойным и надёжным и является показателем мастерства оператора (на высоких скоростях, выше 150 знаков в минуту, отставание может составить до 100 знаков за полминуты — радисту приходится их запоминать и дописывать после окончания радиограммы). При приёме на высоких скоростях (более 125 знаков в минуту) приходится записывать тексты, отказавшись от стандартных алфавитных символов и использовать специальные укороченные значки (например, знак «точка» для буквы «e» или знак «галочка» для буквы «ж»). В таком варианте после окончания приёма радисту необходимо переводить текст в символы обычного алфавита.Телеграф и радиотелеграф первоначально использовали азбуку Морзе; позже стали применяться код Бодо и ASCII, которые более удобны для автоматизации, . Впрочем, сейчас и для азбуки Морзе есть средства автоматической генерации и распознавания, например свободно распространяемая программа для персонального компьютера CwType. Кроме того, радиолюбителями разработано множество аппаратных декодеров азбуки Морзе на базе микроконтроллеров.

Обучение 
Запомнить, как кодируются символы в азбуке Морзе, довольно просто. В этом могут помочь различные визуально-ассоциативные таблицы, в которых буквы алфавита и цифры изображены в виде точек и тире. Однако такое обучение не позволит принимать код Морзе на слух с достаточной скоростью, так как подсчет точек и тире и перевод каждого символа потребует от оператора слишком большой нагрузки и времени.

Обучение слуховому приему чаще всего производится при помощи «напевов» или словоформ, позволяющих запомнить ритмическую структуру знака без разделения его на отдельные точки и тире. Структура (напев) знака состоит из условных речевых обозначений «ти» (точка) и «таа» (тире), произносимых с соответствующими длительностями и интервалами. Словоформа образуется аналогично, только каждый символ сопоставляется слову или фразе с количеством и длительностью слогов, соответствующим его ритмической структуре в коде Морзе. При этом, для простоты запоминания, первая буква или смысл фразы должны легко ассоциироваться с символом.

По мере обучения формируется ассоциативно-рефлекторная связь между звучанием и значением символа, это позволяет относительно легко научиться передавать и принимать азбуку Морзе со скоростями 50 — 100 знаков в минуту, что уже достаточно для ее использования в практической радиосвязи. Дальнейшее повышение скорости во многом зависит от индивидуальных способностей человека. Как правило, обучение легче дается людям с развитыми чувством ритма и музыкальным слухом.

Уже при средних скоростях передачи становится невозможно успеть записать текст обычным способом, поэтому в ходе обучения часто отрабатываются и методы сокращенной записи радиограмм. Как правило, упрощенными знаками заменяются наиболее сложные в написании буквы. При высоких скоростях полностью переходят на стенографическое письмо либо приём текста на клавиатуре.

Азбука Морзе в радиоспорте 
Согласно правилам радиоспорта, утвержденным приказом Минспорта России от 25.12.2017 N 1102, азбука Морзе используется в соревнованиях по скоростной радиотелеграфии, включающих в себя скоростной прием и скоростную радиопередачу радиограмм и радиолюбительских позывных (упражнения «Rufz» и «Morse Runner»), а также в соревнованиях по радиосвязи на КВ. Кроме того, позывные в коде Морзе применяются для радиомаяков в соревнованиях по «охоте на лис».

Напевы 

На практике вместо заучивания количества точек и тире и их последовательности запоминают так называемый «напев» (мнемоническую словесную форму), соответствующий каждому знаку кода Морзе. «Напевы» не являются стандартными, они могут различаться в зависимости от школы обучения или вообще не применяться (тогда обучаемый запоминает «мелодию» символа). 
Если в радиограмме только цифры, то вместо пяти тире нуля передается только одно тире.

Аудиозапись музыкального звучания цифр, знаков препинания и латинских букв.

Сокращения 

Для ускорения радиообмена широко используются условные кодовые сокращения: специальные «Q-коды» и многочисленные жаргонные выражения, например:
 GM, GA, GE, GN (от , , , ), ЗДР — приветствие;
 CQ (вероятно, от ) — общий вызов;
 DE (далее позывной) — это такой-то;
 GB (от ), ДСВ — до свидания;
 K (от  — ключ, работать ключом) — передавайте, перехожу на приём;
 PSE (от ) — пожалуйста;
 QRZ? — кто меня вызывает?;
 QRS — передавайте медленнее;
 QRQ — передавайте быстрее;
 R (от roger that) — вас понял;
 TKS, TNX (от ), СПБ, БЛГ — спасибо;
 73 — наилучшие пожелания.

Альтернативное отображение кодов 
Некоторые методы обучения или изучения азбуки Морзе.

Достоинства 

 Высокая помехозащищённость при приёме на слух в условиях сильных радиопомех;
 Возможность кодирования вручную;
 Узкая полоса занимаемых частот;
 Запись и воспроизведение сигналов простейшими устройствами.

Недостатки 

 Неэкономичность, на передачу одного знака кода требуется в среднем 9.5 элементарных посылок;
 Малая пригодность для буквопечатающего приёма (из-за переменной длины кода);
 Низкая скорость телеграфирования (из-за переменной длины кода необходимость длинных пауз между передаваемыми символами).

Первое сообщение, переданное азбукой Морзе 
Первое официальное сообщение было передано 24 мая 1844 года. Из помещения Верховного Суда в Вашингтоне в Балтимор была отправлена телеграмма из одной фразы: «». Данное сообщение соответствует окончанию библейского стиха из книги  в переводе короля Иакова, в русском синодальном переводе — «Вот что творит Бог!».

См. также 
 Телеграфный ключ
 Автоматический датчик кода Морзе
 Радиожаргон
 Q-код
 SOS

Примечания

Литература 
 Иванов Г. Г., Красносельский Б. М. Радиооператор. — М.: ДОСААФ, 1976
 Красовский М. М. Азбука Морзе. Приём на слух и работа на ключе // Дешёвая библиотека журнала «Радио всем», вып. 19. — М.: Государственное издательство, 1927
 ''„Мелодия“ телеграфного кода // Журнал «Радио», № 6, 1973

Ссылки 

 Переводчик кода Морзе, аудио и флэш-сигнал(EN)
 Как выучить азбуку Морзе (портал радиолюбителей)

Радио
Кодировки
Радиолюбительство