Fax

Es gibt mehrere Indikatoren für die Faxfähigkeit: Gruppe, Klasse, Datenübertragungsrate und Konformität mit den Empfehlungen der ITU-T (früher CCITT). Seit der Carterphone-Entscheidung von 1968 sind die meisten Faxgeräte für den Anschluss an Standard-PSTN-Leitungen und -Telefonnummern ausgelegt.

GruppeBearbeiten

AnalogBearbeiten

Faxe der Gruppen 1 und 2 werden auf die gleiche Weise gesendet wie ein Bild des analogen Fernsehens, wobei jede gescannte Zeile als kontinuierliches analoges Signal übertragen wird. Die horizontale Auflösung hing von der Qualität des Scanners, der Übertragungsleitung und des Druckers ab. Analoge Faxgeräte sind veraltet und werden nicht mehr hergestellt. Die ITU-T-Empfehlungen T.2 und T.3 wurden im Juli 1996 als veraltet zurückgezogen.

• Faxe der Gruppe 1 entsprechen der ITU-T-Empfehlung T.2. Faxgeräte der Gruppe 1 benötigen sechs Minuten für die Übertragung einer einzelnen Seite, bei einer vertikalen Auflösung von 96 Scanlinien pro Zoll. Faxgeräte der Gruppe 1 sind veraltet und werden nicht mehr hergestellt.
• Faxgeräte der Gruppe 2 entsprechen den ITU-T-Empfehlungen T.3 und T.30. Faxgeräte der Gruppe 2 benötigen drei Minuten für die Übertragung einer einzelnen Seite, bei einer vertikalen Auflösung von 96 Scanlinien pro Zoll. Faxgeräte der Gruppe 2 sind nahezu veraltet und werden nicht mehr hergestellt. Faxgeräte der Gruppe 2 können mit Faxgeräten der Gruppe 3 zusammenarbeiten.

DigitalEdit

Das Dacom DFC-10 – das erste digitale Faxgerät

Der Chip im Faxgerät. Es ist nur etwa ein Viertel der Länge dargestellt. Die dünne Linie in der Mitte besteht aus lichtempfindlichen Pixeln. Der Ausleseschaltkreis befindet sich links.

Ein wichtiger Durchbruch in der Entwicklung des modernen Faxsystems war das Ergebnis der Digitaltechnik, bei der das analoge Signal von Scannern digitalisiert und dann komprimiert wurde, was zu der Fähigkeit führte, hohe Datenraten über Standardtelefonleitungen zu übertragen. Das erste digitale Faxgerät war das Dacom Rapidfax, das Ende der 1960er Jahre auf den Markt kam und die von Lockheed entwickelte Technologie zur digitalen Datenkompression für die Übertragung von Bildern von Satelliten nutzte.

Faxe der Gruppe 3 und 4 sind digitale Formate und nutzen die Vorteile digitaler Kompressionsmethoden, um die Übertragungszeiten stark zu reduzieren.

• Faxe der Gruppe 3 entsprechen den ITU-T-Empfehlungen T.30 und T.4. Faxe der Gruppe 3 benötigen zwischen 6 und 15 Sekunden für die Übertragung einer einzelnen Seite (ohne die anfängliche Zeit für das Handshake und die Synchronisierung der Faxgeräte). Die horizontalen und vertikalen Auflösungen dürfen nach dem T.4 Standard erlaubt, zwischen einer Reihe fester Auflösungen zu variieren:
  • Horizontal: 100 Scanlinien pro Zoll
    • Vertikal: 100 Scanlinien pro Zoll („Basic“)
  • Horizontal: 200 oder 204 Scanlinien pro Zoll
    • Vertikal: 100 oder 98 Scanlinien pro Zoll („Standard“)
    • Vertikal: 200 oder 196 Scanlinien pro Zoll („Fein“)
    • Vertikal: 400 oder 391 (Achtung, nicht 392) Zeilen pro Zoll („Superfine“)
  • Horizontal: 300 Zeilen pro Zoll
    • Vertikal: 300 Zeilen pro Zoll
  • Horizontal: 400 oder 408 Scanlinien pro Zoll
    • Vertikal: 400 oder 391 Scanlinien pro Zoll („Ultrafine“)
• Faxe der Gruppe 4 entsprechen den ITU-T-Empfehlungen T.563, T.503, T.521, T.6, T.62, T.70, T.411 bis T.417. Sie sind für den Betrieb über digitale ISDN-Schaltungen mit 64 kbit/s ausgelegt. Die erlaubten Auflösungen, eine Obermenge derer in der T.4-Empfehlung, sind in der T.6-Empfehlung spezifiziert.

Fax Over IP (FoIP) kann mit Hilfe der ITU-T-Empfehlung T.38 vordigitalisierte Dokumente mit nahezu Echtzeit-Geschwindigkeit übertragen und empfangen, um digitalisierte Bilder mit JPEG-Kompression über ein IP-Netzwerk zu senden. T.38 wurde für die Zusammenarbeit mit VoIP-Diensten entwickelt und wird häufig von analogen Telefonadaptern unterstützt, die von älteren Faxgeräten verwendet werden, die eine Verbindung über einen VoIP-Dienst herstellen müssen. Gescannte Dokumente sind auf die Zeit beschränkt, die der Benutzer zum Einlegen des Dokuments in einen Scanner und das Gerät zur Verarbeitung einer digitalen Datei benötigt. Die Auflösung kann von nur 150 DPI bis zu 9600 DPI oder mehr variieren. Diese Art des Faxens ist nicht mit dem E-Mail-zu-Fax-Dienst verwandt, der zumindest in einer Richtung immer noch Faxmodems verwendet.

ClassEdit

Computermodems werden oft durch eine bestimmte Faxklasse bezeichnet, die angibt, wie viel Verarbeitung von der CPU des Computers auf das Faxmodem ausgelagert wird.

• Faxgeräte der Klasse 1 (auch bekannt als Klasse 1.0) übernehmen die Faxdatenübertragung, während die T.4/T.6-Datenkompression und die T.30-Sitzungsverwaltung von einer Software auf einem Steuerrechner durchgeführt werden. Dies ist in der ITU-T-Empfehlung T.31 beschrieben.
• Die so genannte „Klasse 2“ ist eine inoffizielle Klasse von Faxgeräten, die das T.30-Sitzungsmanagement selbst durchführen, während die T.4/T.6-Datenkompression von einer Software auf einem steuernden Computer durchgeführt wird. Implementierungen dieser „Klasse“ basieren auf Entwurfsversionen des Standards, die schließlich zur „Klasse 2.0“ weiterentwickelt wurden. Alle Implementierungen der „Klasse 2“ sind herstellerspezifisch.
• Klasse 2.0 ist die offizielle ITU-T-Version von „Klasse 2“ und wird allgemein als „Klasse 2.0“ bezeichnet, um sie von den vielen herstellerspezifischen Implementierungen dessen, was allgemein als „Klasse 2“ bekannt ist, zu unterscheiden. Sie verwendet einen anderen, aber standardisierten Befehlssatz als die verschiedenen herstellerspezifischen Implementierungen der „Klasse 2“. Die entsprechende ITU-T-Empfehlung ist T.32.
• Klasse 2.1 ist eine Verbesserung der Klasse 2.0, die das Faxen über V.34 (33,6 kbit/s) implementiert, was die Faxgeschwindigkeit gegenüber den Faxklassen „2“ und 2.0, die auf 14,4 kbit/s begrenzt sind, erhöht. Die entsprechende ITU-T-Empfehlung ist T.32 Amendment 1. Faxgeräte der Klasse 2.1 werden als „Super G3“ bezeichnet.

DatenübertragungsrateBearbeiten

Viele verschiedene Telefonleitungs-Modulationsverfahren werden von Faxgeräten verwendet. Sie werden während des Fax-Modem-Handshakes ausgehandelt, und die Faxgeräte verwenden die höchste Datenrate, die beide Faxgeräte unterstützen, in der Regel ein Minimum von 14,4 kbit/s für Fax der Gruppe 3.

Beachten Sie, dass „Super Group 3“-Faxe V verwenden.34bis-Modulation verwenden, die eine Datenrate von bis zu 33,6 kbit/s erlaubt.

Komprimierung

Neben der Festlegung der Auflösung (und der zulässigen physikalischen Größe) des zu faxenden Bildes spezifiziert die ITU-T T.4-Empfehlung zwei Komprimierungsverfahren zur Verringerung der Datenmenge, die zwischen den Faxgeräten zur Übertragung des Bildes übertragen werden muss. Die beiden in T.4 definierten Methoden sind:

• Modified Huffman (MH).
• Modified READ (MR) (Relative Element Address Designate), optional.

Eine weitere Methode ist in T.6 spezifiziert

• Modified Modified READ (MMR).

Später wurden weitere Komprimierungsverfahren als Optionen zur ITU-T-Empfehlung T.30 hinzugefügt, wie z. B. das effizientere JBIG (T.82, T.85) für zweistufige Inhalte und JPEG (T.81), T.43, MRC (T.44) und T.45 für Graustufen-, Paletten- und Farbinhalte. Faxgeräte können zu Beginn der T.30-Sitzung aushandeln, das beste auf beiden Seiten implementierte Verfahren zu verwenden.

Modifizierte HuffmanKodierung

Modifizierte Huffman (MH), in T.4 als eindimensionales Kodierungsschema spezifiziert, ist ein codebuchbasiertes Lauflängenkodierungsschema, das für eine effiziente Kompression von Weißraum optimiert ist. Da die meisten Faxe größtenteils aus Leerraum bestehen, wird dadurch die Übertragungszeit der meisten Faxe minimiert. Jede gescannte Zeile wird unabhängig von ihrem Vorgänger und Nachfolger komprimiert.

Modified READEdit

Modified READ, in T.4 als optionales zweidimensionales Kodierungsschema spezifiziert, kodiert die erste gescannte Zeile mit MH. Die nächste Zeile wird mit der ersten verglichen, die Unterschiede ermittelt und dann werden die Unterschiede kodiert und übertragen. Dies ist effektiv, da sich die meisten Zeilen nur wenig von ihrem Vorgänger unterscheiden. Dies wird nicht bis zum Ende der Faxübertragung fortgesetzt, sondern nur für eine begrenzte Anzahl von Zeilen, bis der Vorgang zurückgesetzt wird und eine neue, mit MH kodierte „erste Zeile“ erzeugt wird. Diese begrenzte Anzahl von Zeilen soll verhindern, dass sich Fehler über das gesamte Fax ausbreiten, da der Standard keine Fehlerkorrektur vorsieht. Dies ist eine optionale Einrichtung, und einige Faxgeräte verwenden MR nicht, um den Rechenaufwand des Geräts zu minimieren. Die begrenzte Anzahl von Zeilen ist 2 für Faxe mit „Standard“-Auflösung und 4 für Faxe mit „Feiner“-Auflösung.

Geänderte READEdit

Die Empfehlung ITU-T T.6 fügt eine weitere Komprimierungsart Modified Modified READ (MMR) hinzu, die es einfach erlaubt, eine größere Anzahl von Zeilen mit MR zu codieren als in T.4. Der Grund dafür ist, dass T.6 davon ausgeht, dass die Übertragung über eine Schaltung mit einer geringen Anzahl von Leitungsfehlern erfolgt, wie z. B. digitales ISDN. In diesem Fall ist die Anzahl der Zeilen, für die die Unterschiede kodiert werden, nicht begrenzt.

JBIGEdit

Im Jahr 1999 wurde mit der ITU-T-Empfehlung T.30 JBIG (ITU-T T.82) als weiterer verlustfreier Bi-Level-Kompressionsalgorithmus hinzugefügt, genauer gesagt eine „Faxprofil“-Untermenge von JBIG (ITU-T T.85). JBIG-komprimierte Seiten führen zu einer 20 bis 50 % schnelleren Übertragung als MMR-komprimierte Seiten und zu einer bis zu 30-mal schnelleren Übertragung, wenn die Seite Halbtonbilder enthält.

JBIG führt eine adaptive Kompression durch, d. h. sowohl der Encoder als auch der Decoder sammeln statistische Informationen über das übertragene Bild aus den bisher übertragenen Pixeln, um die Wahrscheinlichkeit vorherzusagen, dass jedes nächste Pixel entweder schwarz oder weiß ist. Für jedes neue Pixel betrachtet JBIG zehn nahegelegene, zuvor übertragene Pixel. Es zählt, wie oft in der Vergangenheit das nächste Pixel in der gleichen Nachbarschaft schwarz oder weiß war, und schätzt daraus die Wahrscheinlichkeitsverteilung für das nächste Pixel. Dies wird in einen arithmetischen Codierer eingespeist, der nur einen kleinen Bruchteil eines Bits zur Ausgabesequenz hinzufügt, wenn der wahrscheinlichere Pixel dann auftritt.

Das ITU-T T.85 „Fax-Profil“ schränkt einige optionale Funktionen des vollständigen JBIG-Standards ein, so dass Codecs zu keinem Zeitpunkt Daten über mehr als die letzten drei Pixelreihen eines Bildes im Speicher halten müssen. Dies ermöglicht das Streaming von „Endlos“-Bildern, bei denen die Höhe des Bildes möglicherweise nicht bekannt ist, bis die letzte Zeile übertragen wird.

ITU-T T.30 erlaubt es Faxgeräten, eine von zwei Optionen des T.85 „fax profile“:

• Im „basic mode“ muss der JBIG-Encoder das Bild in horizontale Streifen von 128 Zeilen aufteilen (Parameter L0 = 128) und den arithmetischen Encoder für jeden Streifen neu starten.
• Im „Optionsmodus“ gibt es keine solche Einschränkung.

Matsushita Whiteline SkipEdit

Ein proprietäres Komprimierungsschema, das auf Panasonic-Faxgeräten verwendet wird, ist Matsushita Whiteline Skip (MWS). Es kann den anderen Kompressionsschemata überlagert werden, ist aber nur wirksam, wenn zwei Panasonic-Geräte miteinander kommunizieren. Dieses System erkennt die leeren gescannten Bereiche zwischen den Textzeilen und komprimiert dann mehrere leere Scan-Zeilen in den Datenraum eines einzelnen Zeichens. (JBIG implementiert eine ähnliche Technik, die „typische Vorhersage“ genannt wird, wenn das Header-Flag TPBON auf 1 gesetzt ist.)

Typische MerkmaleBearbeiten

Faxgeräte der Gruppe 3 übertragen eine oder einige gedruckte oder handgeschriebene Seiten pro Minute in Schwarzweiß (bitonal) mit einer Auflösung von 204×98 (normal) oder 204×196 (fein) Punkten pro Quadratzoll. Die Übertragungsrate beträgt 14,4 kbit/s oder höher bei Modems und einigen Faxgeräten, Faxgeräte unterstützen jedoch Geschwindigkeiten ab 2400 bit/s und arbeiten typischerweise mit 9600 bit/s. Die übertragenen Bildformate werden als ITU-T (früher CCITT) Fax Gruppe 3 oder 4 bezeichnet. Faxe der Gruppe 3 haben das Suffix .g3 und den MIME-Typ image/g3fax.

Der einfachste Faxmodus überträgt nur in schwarz/weiß. Die Originalseite wird mit einer Auflösung von 1728 Pixel/Zeile und 1145 Zeilen/Seite (bei A4) gescannt. Die resultierenden Rohdaten werden mit einem modifizierten Huffman-Code komprimiert, der für geschriebenen Text optimiert ist und durchschnittliche Kompressionsfaktoren von etwa 20 erreicht. Typischerweise benötigt eine Seite 10 s für die Übertragung, statt etwa 3 Minuten für die gleichen unkomprimierten Rohdaten von 1728×1145 Bit bei einer Geschwindigkeit von 9600 bit/s. Das Komprimierungsverfahren verwendet ein Huffman-Codebuch für die Lauflängen von Schwarz- und Weißläufen in einer einzelnen gescannten Zeile und kann auch die Tatsache nutzen, dass zwei benachbarte Scanlinien in der Regel recht ähnlich sind, was Bandbreite spart, indem nur die Unterschiede kodiert werden.

Faxklassen bezeichnen die Art und Weise, wie Faxprogramme mit der Faxhardware interagieren. Zu den verfügbaren Klassen gehören Class 1, Class 2, Class 2.0 und 2.1 sowie Intel CAS. Viele Modems unterstützen mindestens Klasse 1 und oft entweder Klasse 2 oder Klasse 2.0. Welche zu bevorzugen ist, hängt von Faktoren wie Hardware, Software, Modem-Firmware und erwarteter Nutzung ab.

Druckverfahren

Während Faxgeräte von den 1970er bis in die 1990er Jahre oft Thermodirektdrucker mit Thermopapierrollen als Drucktechnologie verwendeten, gab es seit Mitte der 1990er Jahre einen Übergang zu Normalpapier-Faxen: Thermotransferdrucker, Tintenstrahldrucker und Laserdrucker.

Einer der Vorteile des Tintenstrahldrucks ist, dass Tintenstrahldrucker kostengünstig in Farbe drucken können; daher behaupten viele der tintenstrahlbasierten Faxgeräte, farbfaxfähig zu sein. Es gibt einen Standard namens ITU-T30e (offiziell ITU-T-Empfehlung T.30 Anhang E ) für das Faxen in Farbe; er wird jedoch nicht allgemein unterstützt, so dass viele der Farbfaxgeräte nur mit Geräten desselben Herstellers in Farbe faxen können.

HubgeschwindigkeitBearbeiten

Die Hubgeschwindigkeit in Faksimilesystemen ist die Geschwindigkeit, mit der eine feste Linie senkrecht zur Scanrichtung von einem Scan- oder Aufzeichnungspunkt in einer Richtung überquert wird. Die Hubgeschwindigkeit wird normalerweise als Anzahl der Hübe pro Minute angegeben. Wenn das Faxsystem in beide Richtungen abtastet, beträgt die Hubgeschwindigkeit das Doppelte dieser Zahl. Bei den meisten herkömmlichen mechanischen Systemen des 20. Jahrhunderts entspricht die Hubgeschwindigkeit der Trommelgeschwindigkeit.

FaxpapierBearbeiten

Papierrolle für Thermofaxgerät

Als Vorsichtsmaßnahme, wird Thermofax-Papier in der Regel nicht in Archiven oder als Beweismittel in einigen Gerichten akzeptiert, es sei denn, es wird fotokopiert. Das liegt daran, dass die bildgebende Beschichtung abwischbar und spröde ist und sich nach längerer Lagerung vom Medium abzulösen droht.