كيف يعمل جهاز الفاكس

الفكرة والنشأة
كلمة فاكس FAX جاءت من كلمة Facsimile اي عمل نسخة عن مستند وارساله عبر خطوط الهاتف إلى مكان اخر. ومخترع الفاكس هو العالم الاسكتلندي Alexander Bain في عام 1843 وحصل على براءة أختراع سجل بأسمه للفكرة البسيطة التي صممها والتي تتلخص في تعليق مجس في بندول ليقوم بمسح سطح معدني عليه صورة بمعالم بارزة وسجل تفاصيل الصورة. ولكن لم يتم ادخال هذا الاختراع للاستخدام في البريد والاتصالات مثل ما حدث مع جهاز التيليكس Telegraph الذي اخترعه العالم Samuel Morse بعد سبع سنوات من أختراع الفاكس. إلا ان جهاز التيليكس كان يعتمد على ارسال البيانات باستخدام اشارات موريس واصبح احد الخدمات المعتمدة في البريد والاتصالات لفترة من الزمن إلى ان حل محله جهاز الفاكس للمزايا العديدة التي لا تقارن بجهاز التيليكس الذي يتطلب معرفة باشارة موريس لترجمة الرسائل ولعدم قدرة جهاز التليكس من ارسال صورة طبق الاصل عن المستند الأصلي. إلا انه يجب الا ننكر ان Alexander Bain قام بتطوير جهازه باضافة فكرة عمل جهاز التيليكس إلى جهازه.

صور لبعض اجهزة الفاكس الاولية

طرأت عدة تطورات على جهاز الفاكس اهمها ما قام به العالم Arthur Korn في عام 1902 في ادخال نظام الفوتوديود لتطوير عملية المسح ونقل البيانات ومن ثم قيام العالم Edouard Belin في عام 1914 بارسال بعض الصور لاسلاكيا من مكان لاخر، إلى ان تبنت شركة الاتصالات الامريكية AT&T تطوير تكنولوجيا عمل الفاكس عام 1924 واطلقت على المشروع اسم تكنولوجيا ارسال المستندات بالتلفون telephone facsimile technology وصممت جهاز اسمته telephotography machine اي جهاز ارسال الصور عن بعد وهو ما يعرف حالياً بالفاكس، وكانت اول استخدامات هذا الجهاز هو في ارسال الصور من موقع الحدث إلى مسافات بعيدة حيث دور الطباعة والنشر.

لمزيد من المعلومات عن نشأة جهاز الفاكس تجدها على الموقع

فكرة عمل جهاز الفاكس القديم
اجهزة الفاكس القديمة تحتوي على اسطوانة Drum تدور حول محورها. ولارسال فاكس يتم تثبيت المستند على الاسطوانة ويقوم جهاز الفاكس بالعمليات التالية:
يتم تسليط ضوء ابيض ساطع على الورقة والضوء المنعكس عن الورقة يجمع بواسطة عدسة ليسقط على مجس ضوئي photo sensor مثبت على ذراع متحرك يمسح المستند من اليمين إلى اليسار بينما تدور الاسطوانة لتعرض باقي المستند للمسح الضوئي.
يستطيع المجس الضوئي التقاط بيانات المستند بدقة تصل إلى 0.25mm2، وحيث ان البيانات المسجلة على المستند أما صور أو نصوص فإنها عبارة عن مناطق بيضاء وأخرى سوداء، يتم تجميع هذه البيانات بواسطة الضوء المنعكس من المناطق البيضاء أما المناطق السوداء فلا ينعكس منها ضوء.

صورة جهاز فاكس قديم

فكرة عمل جهاز الفاكس الحديث
تطورت فكرة عمل جهاز الفاكس كلياً بالتحول إلى العصر الرقمي وتطور تكنولوجيا الاتصالات فتحولت فكرة عمله من الفكرة التماثلية analog لتصبح فكرة عمله رقمية digital، واجهزة الفاكس الحديثة لا تحتوي على اسطوانة مما جعله يقوم بعمله بسرعة اكبر ودقة أعلى.
يتم تثبيت المستند على سطح زجاجي مثل ماكنة تصوير المستندات وبعض اجهزة الفاكس تحتوي على حاوية لتمكن من ادخال مستند تلو الآخر لتسهل عملية ارسال عدة مستندات تلقائياً.

صورة جهاز فاكس حديث

يستخدم في مسح المستند بواسطة شريحة الكترونية CCD وهي المستخدمة في الكاميرات الرقمية والتي سبق شرحها، تحتوي شريحة الـ CCD على مصفوفة من الفوتوديود يصل عددها إلى 1728 مجس ضوئي (فوتوديود) اي ما يعادل 203 بكسيل لكل انش، وبهذا تتمكن الشريحة من مسح سطر كامل من المستند مرة واحدة بعد اضاءة المستند بمصباح فلورسنت. البيانات المستقبلة على شريحة الـ CCD تشفر encoded بطريقة خاصة ترسل عبر خطوط الهاتف ويتم فك التشفير بواسطة جهاز الفاكس المستقبل والذي يظهر المناطق السوداء على الورقة البيضاء.

كل اجهزة الفاكس اليوم تعرف رسمياً بـ CCITT (ITU-T) Group 3 Facsimile machine اي اجهزة المجموعة 3 و CCITT هي مؤسسة الاتصالات العالمية التي تحدد المقاييس العالمية للاتصالات وكل اجهزة الفاكس التابعة لهذه المجموعة تعكس عدة مواصفات هي:

• الاتصال وتبادل المعلومات مع أجهزة نفس المجموعة Group 3.
• تصل الدقة الافقية إلى 203 بيكسل لكل انش.
• ثلاثة درجات من الدقة العمودية هي:
  • الدقة القياسية: أي 98 خط كل انش
  • الدقة العالية: أي 196 خط لكل انش
  • الدقة الفائقة: 391 خط لكل انش

• سرعة تراسل البيانات يصل إلى 14430bps ويمكن ان تقل إلى 12000bps، 9600bps، 7200bps، 4800bps أو قد تصل إلى 2400bps حسب الخط الهاتفي وقيمة التشويش فيه.

ولتوضيح فكرة قراءة وتشفير البيانات دعنا نفترض ان المستند المراد ارساله عبر الفاكس يحتوي على النص الموضح في الشكل ادناه.

تستقبل شريحة الـ CCD البيانات الضوئية الناتجة عن انعكاس الضوء من خط محدد من المستند يسمى خط المسح ويظهر هنا باللون الأحمر. وتكون البيانات التي تنعكس إلى شريحة الــ CCD عبارة عن مجموعات من النقاط السوداء والبيضاء. تظهر في اسفل الشكل مستطيل يعكس البيانات التي حصلت عليها الشريحة والتي تقابل خط المسح، هذه البيانات تشفر وترسل عبر خطوط الهاتف بينما يتم مسح خط اخر من المستند وهكذا حتى تتم عملية مسح المستند بالكامل. ولا شكل ان تجميع بيانات خط المسح مرة واحدة وارسالها جعلت من عملية الفاكس اسرع.

ما هو حجم البيانات المرسل في كل مستند فاكس؟
يقوم المجس الضوئي CCD بالنظر إلى المناطق البيضاء والسوداء في المستند. وعليه فإن كل خط مسح يتم تخزين بياناته في 1728bits حجم مصفوفة الفوتوديود في شريحة الـ CCD. واذا افترضنا ان المستند يحتوي على 1145 خط فإن الحجم الكلي لبيانات المستند عبارة عن

ولتقليل حجم البيانات عند ارسالها فإن فاكس المجموعة 3 يقوم بضغط وتشفير هذه البيانات باستخدام ثلاثة طرق مختلفة تعرف بـ Modified Huffman (MH) و Modified Read (MR) و Modified Modified Read (MMR) .

تتلخص فكرة ضغط البيانات في تطبيق الغوريثم رياضي يقوم بعدم ارسال البيانات اذا كان خط المسح كله ابيض بالكامل مما يقلل من الحجم الكلي للمستند الذي يحتوي على مناطق بيضاء كثيرة حيث نلاحظ ان ارسال المستند اسرع كلما كانت مساحة المنطقة البيضاء اكبر بينما تحتاج عملية الارسال وقتاً اطول اذا كان المستند يحتوي صور.

استقبال الفاكس المرسل
تصل البيانات المرسلة من جهاز الفاكس عبر خطوط الهاتف الى جهاز الفاكس المستقبل. فيتم فك تشفير البيانات وفك الضغط وتجميع البيانات لتجهيزها للطباعة. وهناك عدة طرق لاخراج البيانات هي: