Faks

Dacom DFC-10-pierwsze cyfrowe urządzenie faksowe

Układ scalony w urządzeniu faksowym. Pokazana jest tylko około jedna czwarta długości. Cienka linia w środku składa się z światłoczułych pikseli. Obwód odczytu znajduje się po lewej stronie.

Poważny przełom w rozwoju nowoczesnego systemu faksowego był wynikiem zastosowania technologii cyfrowej, w której analogowy sygnał ze skanerów został zdigitalizowany, a następnie skompresowany, co umożliwiło przesyłanie dużych ilości danych przez standardowe linie telefoniczne. Pierwszym cyfrowym faksem był Dacom Rapidfax sprzedawany pod koniec lat 60-tych, który wykorzystał technologię cyfrowej kompresji danych opracowaną przez Lockheed do transmisji obrazów z satelitów.

Faksy grupy 3 i 4 są formatami cyfrowymi i wykorzystują metody kompresji cyfrowej w celu znacznego skrócenia czasu transmisji.

• Faksy grupy 3 są zgodne z zaleceniami ITU-T T.30 i T.4. Faksy Grupy 3 potrzebują od 6 do 15 sekund na przesłanie pojedynczej strony (nie wliczając w to czasu potrzebnego na wymianę i synchronizację urządzeń faksowych). Rozdzielczość pozioma i pionowa jest dopuszczona przez standard T.4
  • Pozioma: 100 linii skanowania na cal
    • Pionowa: 100 linii skanowania na cal („Podstawowa”)
  • Pozioma: 200 lub 204 linie skanowania na cal
    • Pionowo: 100 lub 98 linii skanowania na cal („Standard”)
    • Pionowo: 200 lub 196 linii skanowania na cal („Fine”)
    • Pionowo: 400 lub 391 (uwaga, nie 392) linii skanowania na cal („Superfine”)
  • Poziomo: 300 linii skanowania na cal
    • Pionowo: 300 linii skanowania na cal
  • Poziomo: 400 lub 408 linii skanowania na cal
    • Pionowo: 400 lub 391 linii skanowania na cal („Ultrafine”)
• Faksy grupy 4 są zgodne z zaleceniami ITU-T T.563, T.503, T.521, T.6, T.62, T.70, T.411 do T.417. Są one przeznaczone do pracy w cyfrowych obwodach ISDN o przepustowości 64 kbit/s. Dozwolone rozdzielczości, superset tych w zaleceniu T.4, są określone w zaleceniu T.6.

Fax Over IP (FoIP) może przesyłać i odbierać wstępnie zdigitalizowane dokumenty z szybkością zbliżoną do czasu rzeczywistego, wykorzystując zalecenie ITU-T T.38 do przesyłania zdigitalizowanych obrazów przez sieć IP z zastosowaniem kompresji JPEG. T.38 jest przeznaczony do współpracy z usługami VoIP i często jest obsługiwany przez analogowe adaptery telefoniczne używane przez starsze faksy, które muszą łączyć się przez usługę VoIP. Skanowane dokumenty są ograniczone do czasu, jaki użytkownik potrzebuje na załadowanie dokumentu do skanera i przetworzenie pliku cyfrowego przez urządzenie. Rozdzielczość może się wahać od zaledwie 150 DPI do 9600 DPI lub więcej. Ten typ faksowania nie jest związany z usługą e-mail-to-fax, która nadal używa modemów faksowych przynajmniej w jeden sposób.

ClassEdit

Modemy komputerowe są często oznaczane przez konkretną klasę faksu, która wskazuje, jak wiele przetwarzania jest odciążane z CPU komputera do modemu faksowego.

• Urządzenia faksowe klasy 1 (znane również jako klasa 1.0) przesyłają dane faksowe, podczas gdy kompresja danych T.4/T.6 kompresja danych i zarządzanie sesją T.30 są wykonywane przez oprogramowanie na komputerze sterującym. Jest to opisane w zaleceniu ITU-T T.31.
• To, co jest powszechnie znane jako „Klasa 2” jest nieoficjalną klasą urządzeń faksowych, które same wykonują zarządzanie sesją T.30, ale kompresja danych T.4/T.6 jest wykonywana przez oprogramowanie na komputerze sterującym. Implementacje tej „klasy” są oparte na wersjach roboczych standardu, które ostatecznie znacznie ewoluowały, stając się Klasą 2.0. Wszystkie implementacje „Klasy 2” są specyficzne dla producenta.
• Klasa 2.0 jest oficjalną wersją Klasy 2 ITU-T i jest powszechnie znana jako Klasa 2.0, aby odróżnić ją od wielu specyficznych dla producenta implementacji tego, co jest powszechnie znane jako „Klasa 2”. Wykorzystuje ona inny, ale znormalizowany zestaw poleceń niż różne, specyficzne dla producenta implementacje „klasy 2”. Odpowiednim zaleceniem ITU-T jest T.32.
• Klasa 2.1 jest ulepszeniem klasy 2.0, która implementuje faksowanie przez V.34 (33,6 kbit/s), co zwiększa prędkość faksowania z klas faksowania „2” i 2.0, które są ograniczone do 14,4 kbit/s. Odpowiednim zaleceniem ITU-T jest T.32 Amendment 1. Urządzenia faksowe klasy 2.1 są określane jako „super G3”.

Szybkość transmisji danychEdit

Kilka różnych technik modulacji linii telefonicznej jest używanych przez urządzenia faksowe. Są one negocjowane podczas uzgadniania faks-modem, a urządzenia faksowe używają najwyższej szybkości transmisji danych, którą obsługują oba urządzenia faksowe, zwykle minimum 14,4 kbit/s dla faksu grupy 3.

Uwaga, że faksy „Super Group 3” używają V.34bis modulację, która pozwala na prędkość przesyłu danych do 33.6 kbit/s.

KompresjaEdit

Oprócz określenia rozdzielczości (i dopuszczalnego rozmiaru fizycznego) przesyłanego obrazu, zalecenie ITU-T T.4 określa dwie metody kompresji w celu zmniejszenia ilości danych, które muszą być przesłane pomiędzy urządzeniami faksowymi w celu przesłania obrazu. Dwie metody zdefiniowane w T.4 to:

• Zmodyfikowany Huffman (MH).
• Zmodyfikowany READ (MR) (Relative Element Address Designate), opcjonalny.

Dodatkowa metoda jest określona w T.6

• Modified Modified READ (MMR).

Później dodano inne techniki kompresji jako opcje do zalecenia ITU-T T.30, takie jak bardziej wydajna JBIG (T.82, T.85) dla treści dwupoziomowych oraz JPEG (T.81), T.43, MRC (T.44) i T.45 dla treści w skali szarości, palety i koloru. Faksomaty mogą negocjować na początku sesji T.30, aby użyć najlepszej techniki zaimplementowanej po obu stronach.

Modyfikowane kodowanie Huffmana

Modyfikowany Huffman (MH), określony w T.4 jako jednowymiarowy schemat kodowania, jest schematem kodowania opartym na książce kodowej o długości przebiegu, zoptymalizowanym w celu efektywnej kompresji białych przestrzeni. Ponieważ większość faksów składa się głównie z białej przestrzeni, minimalizuje to czas transmisji większości faksów. Każda zeskanowana linia jest kompresowana niezależnie od swojej poprzedniczki i następniczki.

Zmodyfikowany READEdit

Zmodyfikowany READ, określony jako opcjonalny dwuwymiarowy schemat kodowania w T.4, koduje pierwszą zeskanowaną linię przy użyciu MH. Następna linia jest porównywana z pierwszą, określane są różnice, a następnie różnice są kodowane i przesyłane. Jest to skuteczne, gdyż większość linii niewiele różni się od swojej poprzedniczki. Nie jest to kontynuowane do końca transmisji faksu, ale tylko dla ograniczonej liczby linii, aż proces zostanie zresetowany i powstanie nowa „pierwsza linia” zakodowana za pomocą MH. Ta ograniczona liczba linii ma zapobiec rozprzestrzenianiu się błędów w całym faksie, ponieważ standard nie przewiduje korekcji błędów. Jest to opcjonalne udogodnienie i niektóre faksy nie używają MR, aby zminimalizować ilość obliczeń wymaganych przez urządzenie. Ograniczona liczba linii wynosi 2 dla faksów o rozdzielczości „Standard” i 4 dla faksów o rozdzielczości „Fine”.

Zmodyfikowane Modyfikacja READEdit

Zalecenie ITU-T T.6 dodaje kolejny typ kompresji Modified Modified READ (MMR), który po prostu pozwala na większą liczbę linii do zakodowania przez MR niż w T.4. Dzieje się tak dlatego, że T.6 przyjmuje założenie, że transmisja odbywa się przez obwód o małej liczbie błędów liniowych, taki jak cyfrowa sieć ISDN. W tym przypadku liczba linii, dla których kodowane są różnice, nie jest ograniczona.

JBIGEdit

W 1999 roku zalecenie ITU-T T.30 dodało JBIG (ITU-T T.82) jako kolejny algorytm bezstratnej kompresji dwupoziomowej, a dokładniej podzbiór JBIG (ITU-T T.85) o „profilu faksowym”. Strony skompresowane JBIG skutkują 20% do 50% szybszą transmisją niż strony skompresowane MMR i do 30 razy szybszą transmisją, jeśli strona zawiera obrazy półtonowe.

JBIG wykonuje kompresję adaptacyjną, to znaczy, że zarówno koder jak i dekoder zbierają informacje statystyczne o transmitowanym obrazie z pikseli transmitowanych do tej pory, w celu przewidzenia prawdopodobieństwa, że każdy następny piksel będzie albo czarny albo biały. Dla każdego nowego piksela, JBIG patrzy na dziesięć pobliskich, poprzednio transmitowanych pikseli. Liczy, jak często w przeszłości następny piksel był czarny lub biały w tym samym sąsiedztwie, i szacuje na tej podstawie rozkład prawdopodobieństwa następnego piksela. Jest to podawane do kodera arytmetycznego, który dodaje tylko mały ułamek bitu do sekwencji wyjściowej, jeśli napotkany zostanie bardziej prawdopodobny piksel.

Technologia ITU-T T.85 „profil faksu” ogranicza niektóre opcjonalne cechy pełnego standardu JBIG, tak że kodeki nie muszą przechowywać danych o więcej niż trzech ostatnich rzędach pikseli obrazu w pamięci w dowolnym momencie. Pozwala to na przesyłanie strumieniowe „niekończących się” obrazów, gdzie wysokość obrazu może nie być znana do momentu przesłania ostatniego wiersza.

ITU-T T.30 pozwala faksom na negocjowanie jednej z dwóch opcji T.85 „profil faksu”:

• W „trybie podstawowym”, koder JBIG musi podzielić obraz na poziome paski po 128 linii (parametr L0 = 128) i ponownie uruchomić koder arytmetyczny dla każdego paska.
• W „trybie opcji”, nie ma takiego ograniczenia.

Matsushita Whiteline SkipEdit

Zastrzeżonym schematem kompresji stosowanym w faksach Panasonic jest Matsushita Whiteline Skip (MWS). Może on być nałożony na inne schematy kompresji, ale działa tylko wtedy, gdy dwa urządzenia Panasonic komunikują się ze sobą. System ten wykrywa puste obszary skanowania pomiędzy liniami tekstu, a następnie kompresuje kilka pustych linii skanowania do przestrzeni danych pojedynczego znaku. (JBIG implementuje podobną technikę zwaną „typową predykcją”, jeśli flaga nagłówka TPBON jest ustawiona na 1.)

Typowe charakterystykiEdit

Faksy Grupy 3 przesyłają jedną lub kilka wydrukowanych lub napisanych ręcznie stron na minutę w czerni i bieli (bitonalnie) w rozdzielczości 204×98 (normalna) lub 204×196 (dokładna) punktów na cal kwadratowy. Szybkość transferu wynosi 14,4 kbit/s lub więcej w przypadku modemów i niektórych faksów, ale faksy obsługują prędkości zaczynające się od 2400 bit/s i zazwyczaj działają z prędkością 9600 bit/s. Formaty przesyłanych obrazów nazywane są grupą 3 lub 4 faksów ITU-T (dawniej CCITT). Faksy grupy 3 mają sufiks .g3 i typ MIME image/g3fax.

Najprostszy tryb faksu przesyła tylko w czerni i bieli. Oryginalna strona jest skanowana w rozdzielczości 1728 pikseli/linię i 1145 linii/stronę (dla A4). Wynikowe surowe dane są kompresowane przy użyciu zmodyfikowanego kodu Huffmana zoptymalizowanego dla tekstu pisanego, osiągając średnie współczynniki kompresji około 20. Typowa strona potrzebuje 10 sekund na transmisję, zamiast około 3 minut dla tych samych nieskompresowanych surowych danych o wymiarach 1728×1145 bitów przy prędkości 9600 bit/s. Metoda kompresji wykorzystuje książkę kodową Huffmana dla długości przebiegów czarno-białych w pojedynczej zeskanowanej linii, a także może wykorzystać fakt, że dwie sąsiednie linie skanowania są zwykle dość podobne, oszczędzając przepustowość poprzez kodowanie tylko różnic.

Klasy faksu oznaczają sposób, w jaki programy faksowe współdziałają ze sprzętem faksowym. Dostępne klasy obejmują klasę 1, klasę 2, klasę 2.0 i 2.1 oraz Intel CAS. Wiele modemów obsługuje co najmniej klasę 1, a często albo klasę 2 lub klasę 2.0. Wybór preferowanej klasy zależy od takich czynników, jak sprzęt, oprogramowanie, oprogramowanie firmowe modemu i oczekiwane zastosowanie.

Proces drukowaniaEdit

Faksy od lat 70. do 90. często wykorzystywały jako technologię drukowania bezpośrednie drukarki termiczne z rolkami papieru termicznego, ale od połowy lat 90. nastąpiło przejście na faksy na zwykłym papierze: drukarki termotransferowe, drukarki atramentowe i drukarki laserowe.

Jedną z zalet drukowania atramentowego jest to, że drukarki atramentowe mogą tanio drukować w kolorze; dlatego wiele faksów opartych na technologii atramentowej twierdzi, że mają możliwość wysyłania faksów kolorowych. Istnieje standard o nazwie ITU-T30e (formalnie ITU-T Recommendation T.30 Annex E ) dla faksowania w kolorze; jednak nie jest on szeroko obsługiwany, więc wiele kolorowych faksów może faksować w kolorze tylko do urządzeń tego samego producenta.

Szybkość przesuwuEdit

Szybkość przesuwu w systemach faksowych jest szybkością, z jaką stała linia prostopadła do kierunku skanowania jest przecinana w jednym kierunku przez punkt skanowania lub zapisu. Prędkość przesuwu jest zwykle wyrażana jako liczba przesuwów na minutę. Gdy system faksowy skanuje w obu kierunkach, prędkość skokowa jest dwukrotnie większa od tej liczby. W większości konwencjonalnych systemów mechanicznych XX wieku, prędkość skokowa jest równoważna prędkości bębna.

Papier faksowyEdit

Rolka papieru do bezpośredniego termicznego urządzenia faksowego

Jako środek ostrożności, papier termiczny do faksów nie jest zazwyczaj akceptowany w archiwach lub jako dokument dowodowy w niektórych sądach, chyba że jest fotokopiowany. Wynika to z faktu, że powłoka tworząca obraz jest usuwalna i krucha oraz ma tendencję do odrywania się od nośnika po długim okresie przechowywania.