Факс (сокращение от факсимиле ), иногда называемый телекопированием или телефаксом (сокращение от телефаксимиле ), представляет собой телефонную передачу отсканированного печатного материала (как текста, так и изображений), обычно на телефонный номер, подключенный к принтеру или другому устройству вывода. Исходный документ сканируется с помощью факсимильного аппарата (или телекопировального аппарата ), который обрабатывает содержимое (текст или изображения) как единое фиксированное графическое изображение, преобразуя его в растровое изображение , а затем передает его по телефонной системе в виде тонов аудиочастоты. Принимающий факсимильный аппарат интерпретирует тоны и восстанавливает изображение, печатая бумажную копию. [1] Ранние системы использовали прямые преобразования темноты изображения в звуковой тон непрерывным или аналоговым способом. С 1980-х годов большинство машин передают аудиокодированное цифровое представление страницы, используя сжатие данных для более быстрой передачи областей, которые полностью белые или полностью черные.
Изначально факсимильные аппараты были узкоспециализированным продуктом, но в 1980-х и 1990-х годах они стали повсеместным явлением в офисах. [2] Они в значительной степени устарели из-за интернет -технологий, таких как электронная почта и Всемирная паутина , но все еще используются в некоторых медицинских учреждениях и правоохранительных органах. [3]
Шотландский изобретатель Александр Бейн работал над химико-механическими устройствами типа факса, и в 1846 году Бейн смог воспроизвести графические знаки в лабораторных экспериментах. Он получил британский патент 9745 27 мая 1843 года на свой «Электрический печатный телеграф». [4] [5] [6] Фредерик Бейквелл внес несколько усовершенствований в конструкцию Бэйна и продемонстрировал телефакс. [7] [8] [9] Пантелеграф был изобретен итальянским физиком Джованни Казелли . [ 10] Он ввел первую коммерческую телефаксную службу между Парижем и Лионом в 1865 году, примерно за 11 лет до изобретения телефона . [ 11] [12]
В 1880 году английский изобретатель Шелфорд Бидвелл сконструировал сканирующий фототелеграф , который стал первым телефаксом, сканирующим любой двумерный оригинал, не требующий ручного черчения или рисования. [13] Отчет о «телефане» Генри Саттона был опубликован в 1896 году. Около 1900 года немецкий физик Артур Корн изобрел Bildtelegraph , широко распространенный в континентальной Европе, особенно после широко известной передачи фотографии разыскиваемого человека из Парижа в Лондон в 1908 году, [14] использовавшийся до более широкого распространения радиофакса. [15] [16] [17] Его основными конкурентами были сначала Bélinographe Эдуарда Белина , затем с 1930-х годов Hellschreiber , изобретенный в 1929 году немецким изобретателем Рудольфом Хеллом , пионером в области механического сканирования и передачи изображений. [18]
Изобретение Элишой Греем в 1888 году телеавтографа ознаменовало дальнейшее развитие технологии факсимильной связи, позволив пользователям отправлять подписи на большие расстояния, тем самым обеспечивая возможность проверки личности или права собственности на больших расстояниях. [19] [20] [21]
19 мая 1924 года ученые корпорации AT&T «с помощью нового процесса передачи изображений с помощью электричества» отправили 15 фотографий по телефону из Кливленда в Нью-Йорк, такие фотографии были пригодны для газетного воспроизведения. Ранее фотографии передавались по радио с использованием этого процесса. [22]
Факсимильный аппарат Western Union «Deskfax», представленный в 1948 году, представлял собой компактное устройство, которое удобно помещалось на рабочем столе и использовало специальную бумагу для принтера . [23]
.jpg/1280px-Krant_per_fax_-_Faxed_newspaper_(4193509648).jpg)
Будучи дизайнером для Radio Corporation of America (RCA), в 1924 году Ричард Х. Рейнджер изобрел беспроводную фоторадиограмму, или трансокеанский радиофаксимиле , предшественника сегодняшних «факсимильных» аппаратов. Фотография президента Кэлвина Кулиджа, отправленная из Нью-Йорка в Лондон 29 ноября 1924 года, стала первым фотоизображением, воспроизведенным трансокеанским радиофаксимиле. Коммерческое использование продукции Рейнджера началось два года спустя. Также в 1924 году Герберт Э. Айвс из AT&T передал и реконструировал первое цветное факсимиле, фотографию звезды немого кино Рудольфа Валентино в костюме той эпохи в естественных цветах , используя красное, зеленое и синее цветоделение. [24]
Начиная с конца 1930-х годов система Finch Facsimile использовалась для передачи «радиогазеты» в частные дома через коммерческие радиостанции AM и обычные радиоприемники, оснащенные принтером Finch, который использовал термобумагу. Почувствовав новую и потенциально золотую возможность, конкуренты вскоре вышли на поле, но принтер и специальная бумага были дорогой роскошью, радиопередача AM была очень медленной и уязвимой к статике, а газета была слишком маленькой. После более чем десяти лет неоднократных попыток Finch и других сделать такую услугу жизнеспособным бизнесом, общественность, по-видимому, вполне довольная своими более дешевыми и гораздо более существенными ежедневными газетами с доставкой на дом и обычными устными радиобюллетенями для предоставления любых «горячих» новостей, по-прежнему проявляла лишь мимолетное любопытство к новому средству массовой информации. [25]
К концу 1940-х годов радиофаксимильные приёмники были достаточно миниатюрны, чтобы их можно было разместить под приборной панелью телеграфных машин «Telecar» компании Western Union . [23]
В 1960-х годах армия США передала первую фотографию по спутниковой факсимильной связи в Пуэрто-Рико с испытательного полигона Дил с помощью спутника Courier .
Радиофакс до сих пор ограниченно используется для передачи погодных карт и информации на суда в море. Тесно связанная технология телевидения с медленной разверткой до сих пор используется радиолюбителями .
В 1964 году корпорация Xerox представила (и запатентовала) то, что многие считают первой коммерческой версией современного факсимильного аппарата под названием (LDX) или Long Distance Xerography. Эта модель была заменена два года спустя устройством, которое установило стандарт для факсимильных аппаратов на долгие годы вперед. До этого момента факсимильные аппараты были очень дорогими и сложными в эксплуатации. В 1966 году Xerox выпустила Magnafax Telecopiers, меньший, 46 фунтов (21 кг) факсимильный аппарат. Это устройство было намного проще в эксплуатации и могло быть подключено к любой стандартной телефонной линии. Это устройство было способно передавать документ формата Letter примерно за шесть минут. Первый субминутный цифровой факсимильный аппарат был разработан Dacom , который был построен на технологии цифрового сжатия данных, первоначально разработанной в Lockheed для спутниковой связи. [26] [27]
К концу 1970-х годов многие компании по всему миру (особенно японские) вышли на рынок факсов. Вскоре после этого на рынок вышла новая волна более компактных, быстрых и эффективных факсимильных аппаратов. Xerox продолжала совершенствовать факсимильный аппарат в течение многих лет после своего новаторского первого аппарата. В последующие годы он был объединен с копировальным оборудованием для создания гибридных машин, которые мы имеем сегодня, которые копируют, сканируют и отправляют факсы. Некоторые из менее известных возможностей факсимильных технологий Xerox включали их факсимильные службы с поддержкой Ethernet на их 8000 рабочих станциях в начале 1980-х годов.
До появления повсеместного факсимильного аппарата, одним из первых из которых был Exxon Qwip [28] в середине 1970-х годов, факсимильные аппараты работали путем оптического сканирования документа или вращения рисунка на барабане. Отраженный свет, интенсивность которого менялась в зависимости от светлых и темных участков документа, фокусировался на фотоэлементе , так что ток в цепи менялся в зависимости от количества света. Этот ток использовался для управления тональным генератором ( модулятором ), ток определял частоту производимого тона. Затем этот звуковой тон передавался с помощью акустического соединителя (в данном случае динамика), прикрепленного к микрофону обычной телефонной трубки . На приемном конце динамик телефонной трубки был прикреплен к акустическому соединителю (микрофону), а демодулятор преобразовывал изменяющийся тон в переменный ток, который управлял механическим движением ручки или карандаша для воспроизведения изображения на чистом листе бумаги на идентичном барабане, вращающемся с той же скоростью.
В 1985 году Хэнк Магнуски , основатель GammaLink , выпустил первую плату компьютерного факса, названную GammaFax . Такие платы могли обеспечивать голосовую телефонию через Analog Expansion Bus . [29]
Хотя предприятия обычно поддерживают некоторые возможности факсимильной связи, эта технология сталкивается с растущей конкуренцией со стороны альтернатив на основе Интернета . В некоторых странах, [ в которых? ] поскольку электронные подписи на контрактах еще не признаны законом , в то время как факсимильные контракты с копиями подписей признаются, факсимильные аппараты пользуются постоянной поддержкой в бизнесе. [31] В Японии факсы по-прежнему широко используются по состоянию на сентябрь 2020 года по культурным и графическим причинам. [ требуется разъяснение ] [32] [33] [34] [35] Они доступны для отправки как внутренним, так и международным получателям из более чем 81% всех магазинов у дома по всей стране. Факсимильные аппараты в магазинах у дома обычно печатают слегка измененное содержимое отправленного факса в электронном подтверждении на бумаге формата A4 . [36] [37] [38] Использование факсимильных аппаратов для сообщения о случаях заболевания во время пандемии COVID-19 подверглось критике в Японии за внесение ошибок в данные и задержки в отчетности, замедление мер реагирования по сдерживанию распространения инфекций и препятствие переходу на удаленную работу . [39] [40] [41]
Во многих корпоративных средах автономные факсимильные аппараты были заменены факс-серверами и другими компьютеризированными системами, способными принимать и хранить входящие факсы в электронном виде, а затем направлять их пользователям на бумаге или по электронной почте (которая может быть защищена). [42] Такие системы имеют преимущество в снижении затрат за счет устранения ненужных распечаток и сокращения количества входящих аналоговых телефонных линий, необходимых офису.
Некогда вездесущий факсимильный аппарат также начал исчезать из среды малого офиса и домашнего офиса. [ необходима цитата ] Удаленно размещенные услуги факс-сервера широко доступны от поставщиков VoIP и электронной почты, позволяя пользователям отправлять и получать факсы, используя свои существующие учетные записи электронной почты без необходимости в каком-либо оборудовании или выделенных факсимильных линиях. Персональные компьютеры также давно могут обрабатывать входящие и исходящие факсы с помощью аналоговых модемов или ISDN , что устраняет необходимость в отдельном факсимильном аппарате. Эти решения часто идеально подходят для пользователей, которым только изредка требуется использовать факсимильные услуги. В июле 2017 года Национальная служба здравоохранения Соединенного Королевства была названа крупнейшим в мире покупателем факсимильных аппаратов, поскольку цифровая революция в значительной степени обошла ее стороной. [43] В июне 2018 года Лейбористская партия заявила, что в Национальной службе здравоохранения (NHS) работает не менее 11 620 факсимильных аппаратов [44], а в декабре Департамент здравоохранения и социального обеспечения заявил, что с 2019 года больше нельзя будет покупать факсимильные аппараты, а существующие должны быть заменены на защищенную электронную почту к 31 марта 2020 года. [45]
Больницы NHS Trust в Лидсе , которые обычно считаются передовыми в плане цифровых технологий в NHS, в начале 2019 года занимались отказом от своих факсимильных аппаратов. Это включало в себя довольно много решений для электронной факсимильной связи из-за необходимости общаться с аптеками и домами престарелых, у которых может не быть доступа к системе электронной почты NHS и которым может потребоваться что-то в их бумажных записях. [46]
В 2018 году две трети канадских врачей сообщили, что они в основном использовали факсимильные аппараты для общения с другими врачами. Факсы по-прежнему считаются более безопасными и защищенными, а электронные системы часто не могут общаться друг с другом. [47]
Больницы являются основными пользователями факсимильных аппаратов в Соединенных Штатах, где некоторые врачи предпочитают факсимильные аппараты электронной почте, часто из-за опасений случайного нарушения HIPAA . [3]
Существует несколько показателей возможностей факса: группа, класс, скорость передачи данных и соответствие рекомендациям ITU-T (ранее CCITT ). После решения Carterfone 1968 года большинство факсимильных аппаратов были разработаны для подключения к стандартным линиям PSTN и телефонным номерам.
Факсы групп 1 и 2 отправляются так же, как кадр аналогового телевидения , при этом каждая сканированная строка передается как непрерывный аналоговый сигнал. Горизонтальное разрешение зависит от качества сканера, линии передачи и принтера. Аналоговые факсимильные аппараты устарели и больше не производятся. Рекомендации МСЭ-Т T.2 и T.3 были отозваны как устаревшие в июле 1996 года.
Крупный прорыв в развитии современной факсимильной системы стал результатом цифровой технологии, где аналоговый сигнал от сканеров был оцифрован и затем сжат, что привело к возможности передачи данных с высокой скоростью по стандартным телефонным линиям. Первым цифровым факсимильным аппаратом был Dacom Rapidfax, впервые проданный в конце 1960-х годов, который включал технологию сжатия цифровых данных, разработанную Lockheed для передачи изображений со спутников. [26] [27]
Факсы групп 3 и 4 представляют собой цифровые форматы и используют преимущества методов цифрового сжатия, что значительно сокращает время передачи.
Fax Over IP ( FoIP ) может передавать и получать предварительно оцифрованные документы на скоростях , близких к реальному времени [ неопределенно ] , используя рекомендацию ITU-T T.38 для отправки оцифрованных изображений по IP-сети с использованием сжатия JPEG . T.38 разработан для работы с VoIP- сервисами и часто поддерживается аналоговыми телефонными адаптерами, используемыми устаревшими факсимильными аппаратами, которым необходимо подключение через VoIP-сервис. Отсканированные документы ограничены количеством времени, которое пользователь тратит на загрузку документа в сканер и на обработку устройством цифрового файла. Разрешение может варьироваться от 150 точек на дюйм до 9600 точек на дюйм и более. Этот тип факсимильной связи не связан со службой «электронная почта-факс», которая по-прежнему использует факс-модемы по крайней мере в одном направлении.
Компьютерные модемы часто обозначаются определенным классом факса, который показывает, какой объем обработки передается с центрального процессора компьютера на факс-модем.
Факсимильные аппараты используют несколько различных методов модуляции телефонной линии. Они согласовываются во время установления связи между факсом и модемом , и факсимильные устройства будут использовать самую высокую скорость передачи данных, которую поддерживают оба факсимильных устройства, обычно не менее 14,4 кбит/с для факса группы 3.
Факсы «Super Group 3» используют модуляцию V.34bis, которая обеспечивает скорость передачи данных до 33,6 кбит/с.
Помимо указания разрешения (и допустимого физического размера) изображения, отправляемого по факсу, рекомендация ITU-T T.4 определяет два метода сжатия для уменьшения объема данных, которые необходимо передать между факсимильными аппаратами для передачи изображения. Два метода, определенные в T.4, следующие: [52]
Дополнительный метод указан в Т.6: [48]
Позднее в рекомендацию ITU-T T.30 были добавлены другие методы сжатия в качестве опций, такие как более эффективный JBIG (T.82, T.85) для двухуровневого контента и JPEG (T.81), T.43, MRC (T.44) и T.45 для серого, палитрового и цветного контента. [54] Факсимильные аппараты могут договариваться в начале сеанса T.30, чтобы использовать наилучший метод, реализованный на обеих сторонах.
Модифицированный Хаффман (MH), указанный в T.4 как одномерная схема кодирования, представляет собой схему кодовой книги с длиной прогона, оптимизированную для эффективного сжатия пробелов. [52] Поскольку большинство факсов состоят в основном из пробелов, это минимизирует время передачи большинства факсов. Каждая сканируемая строка сжимается независимо от ее предшественника и последователя. [52]
Модифицированный READ, указанный как необязательная схема двумерного кодирования в T.4, кодирует первую отсканированную строку с использованием MH. [52] Следующая строка сравнивается с первой, определяются различия, а затем различия кодируются и передаются. [52] Это эффективно, так как большинство строк мало отличаются от своих предшественников. Это не продолжается до конца передачи факса, а только для ограниченного количества строк, пока процесс не будет сброшен, и не будет создана новая «первая строка», закодированная с помощью MH. Это ограниченное количество строк предназначено для предотвращения распространения ошибок по всему факсу, так как стандарт не предусматривает исправления ошибок. Это необязательная возможность, и некоторые факсимильные аппараты не используют MR, чтобы минимизировать объем вычислений, требуемых аппаратом. Ограниченное количество строк составляет 2 для факсов с разрешением «Standard» и 4 для факсов с разрешением «Fine».
Рекомендация ITU-T T.6 добавляет еще один тип сжатия Modified Modified READ (MMR), который просто позволяет кодировать большее количество строк с помощью MR, чем в T.4. [48] Это связано с тем, что T.6 предполагает, что передача осуществляется по каналу с низким количеством ошибок в линии, такому как цифровой ISDN . В этом случае количество строк, для которых кодируются различия, не ограничено.
В 1999 году рекомендация ITU-T T.30 добавила JBIG (ITU-T T.82) как еще один алгоритм двухуровневого сжатия без потерь , или, точнее, подмножество "профиля факса" JBIG (ITU-T T.85). Страницы, сжатые JBIG, обеспечивают передачу на 20–50 % быстрее, чем страницы, сжатые MMR, и до 30 раз быстрее, если страница содержит полутоновые изображения.
JBIG выполняет адаптивное сжатие , то есть и кодер, и декодер собирают статистическую информацию о переданном изображении из переданных до сих пор пикселей, чтобы предсказать вероятность того, что каждый следующий пиксель будет либо черным, либо белым. Для каждого нового пикселя JBIG смотрит на десять соседних, ранее переданных пикселей. Он подсчитывает, как часто в прошлом следующий пиксель был черным или белым в том же районе, и оценивает на основе этого распределение вероятностей следующего пикселя. Это подается в арифметический кодер , который добавляет только небольшую часть бита к выходной последовательности, если затем встречается более вероятный пиксель.
«Профиль факса» ITU-T T.85 ограничивает некоторые дополнительные функции полного стандарта JBIG, так что кодекам не нужно хранить данные более чем о последних трех строках пикселей изображения в памяти в любой момент времени. Это позволяет осуществлять потоковую передачу «бесконечных» изображений, где высота изображения может быть неизвестна до тех пор, пока не будет передана последняя строка.
ITU-T T.30 позволяет факсимильным аппаратам согласовывать один из двух вариантов «факсимильного профиля» T.85:
Собственная схема сжатия, используемая в факсимильных аппаратах Panasonic, называется Matsushita Whiteline Skip (MWS). Она может быть наложена на другие схемы сжатия, но работает только тогда, когда два аппарата Panasonic взаимодействуют друг с другом. Эта система обнаруживает пустые сканированные области между строками текста, а затем сжимает несколько пустых сканированных строк в пространство данных одного символа. (JBIG реализует похожую технику, называемую «типичным прогнозированием», если флаг заголовка TPBON установлен в 1.)
Факсимильные аппараты группы 3 передают одну или несколько печатных или рукописных страниц в минуту в черно-белом (битональном) режиме с разрешением 204×98 (нормальное) или 204×196 (мелкое) точек на квадратный дюйм. Скорость передачи составляет 14,4 кбит/с или выше для модемов и некоторых факсимильных аппаратов, но факсимильные аппараты поддерживают скорости, начиная с 2400 бит/с, и обычно работают на скорости 9600 бит/с. Передаваемые форматы изображений называются ITU-T (ранее CCITT) fax group 3 или 4. Факсы группы 3 имеют суффикс .g3 и тип MIME image/g3fax .
Самый простой режим факса передает только в черно-белом режиме. Исходная страница сканируется с разрешением 1728 пикселей /строка и 1145 строк/страница (для A4 ). Полученные необработанные данные сжимаются с использованием модифицированного кода Хаффмана, оптимизированного для письменного текста, что позволяет достичь среднего коэффициента сжатия около 20. Обычно для передачи страницы требуется 10 с, вместо около трех минут для тех же несжатых необработанных данных 1728×1145 бит со скоростью 9600 бит/с. Метод сжатия использует кодовую книгу Хаффмана для длин серий черно-белых серий в одной отсканированной строке, а также может использовать тот факт, что две соседние строки сканирования обычно довольно похожи, что экономит полосу пропускания за счет кодирования только различий.
Классы факсов обозначают способ взаимодействия программ факса с оборудованием факса. Доступные классы включают Class 1, Class 2, Class 2.0 и 2.1, а также Intel CAS. Многие модемы поддерживают как минимум класс 1, а часто либо Class 2, либо Class 2.0. Какой из них предпочтительнее использовать, зависит от таких факторов, как оборудование, программное обеспечение, прошивка модема и ожидаемое использование.
В факсимильных аппаратах с 1970-х по 1990-е годы в качестве технологии печати часто использовались принтеры прямой термопечати с рулонами термобумаги, но с середины 1990-х годов произошел переход к факсам на обычной бумаге: термотрансферным принтерам , струйным принтерам и лазерным принтерам .
Одним из преимуществ струйной печати является то, что струйные принтеры могут печатать в цвете по доступной цене ; поэтому многие факсимильные аппараты на основе струйных принтеров заявляют, что имеют возможность цветного факса. Существует стандарт ITU-T30e (официально Рекомендация ITU-T T.30 Приложение E [55] ) для цветной факсимильной связи; однако он не получил широкой поддержки, поэтому многие цветные факсимильные аппараты могут отправлять цветные факсы только на аппараты того же производителя. [ необходима цитата ]
Скорость хода в факсимильных системах — это скорость, с которой фиксированная линия, перпендикулярная направлению сканирования , пересекается в одном направлении сканирующей или записывающей точкой. Скорость хода обычно выражается как количество ходов в минуту. Когда факсимильная система сканирует в обоих направлениях, скорость хода в два раза больше этого числа. В большинстве обычных механических систем 20-го века скорость хода эквивалентна скорости барабана. [56]
В качестве меры предосторожности термобумага для факса обычно не принимается в архивах или в качестве документального доказательства в некоторых судах, если она не фотокопирована. Это связано с тем, что формирующее изображение покрытие стираемо и хрупко, и имеет тенденцию отделяться от носителя после длительного хранения. [57]
Тон CNG — это тон частотой 1100 Гц, передаваемый факсимильным аппаратом при вызове другого факсимильного аппарата. Факсимильные тоны могут вызывать сложности при реализации факса по IP .
Одной из популярных альтернатив является подписка на услугу интернет-факса , позволяющую пользователям отправлять и получать факсы со своих персональных компьютеров , используя существующую учетную запись электронной почты . Не требуется никакого программного обеспечения, факс-сервера или факсимильного аппарата. Факсы принимаются в виде прикрепленных файлов TIFF или PDF или в собственных форматах, требующих использования программного обеспечения поставщика услуг. Факсы можно отправлять или получать из любого места в любое время, когда пользователь может получить доступ к Интернету. Некоторые службы предлагают безопасную отправку факсов в соответствии со строгими требованиями HIPAA и закона Грэмма-Лича-Блайли для сохранения конфиденциальности и безопасности медицинской и финансовой информации. Использование поставщика услуг факсимильной связи не требует бумаги, выделенной линии факса или расходных материалов. [58]
Другой альтернативой физическому факсимильному аппарату является использование программного обеспечения , которое позволяет людям отправлять и получать факсы с помощью собственных компьютеров, используя факс-серверы и унифицированный обмен сообщениями . Виртуальный (электронный) факс можно распечатать, а затем подписать и отсканировать обратно на компьютер перед отправкой по электронной почте. Также отправитель может прикрепить цифровую подпись к файлу документа.
С ростом популярности мобильных телефонов виртуальные факсимильные аппараты теперь можно загрузить в качестве приложений для Android и iOS. Эти приложения используют внутреннюю камеру телефона для сканирования факсимильных документов для загрузки или импорта из различных облачных сервисов.
В этой статье использованы материалы из федерального стандарта 1037C, являющиеся общественным достоянием . Администрация общих служб . Архивировано из оригинала 22.01.2022. (в поддержку MIL-STD-188 ).
