فكرة عمل جهاز الفاكس القديم والحديث

فارس المسيلي · 2011-01-23, 20:23

فكرة عمل جهاز الفاكس القديم والحديث

كلمة فاكس FAX جاءت من كلمة Facsimile أي عمل نسخة من مستند وإرساله عبر خطوط الهاتف إلى مكان آخر. ومخترع الفاكس هو العالم الاسكتلندي Alexander Bain في عام 1843 وحصل على براءة اختراع سجل باسمه 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 إدخال هذا الاختراع للاستخدام في البريد والاتصالات مثل ما حدث مع جهاز التيليكس Telegraph الذي اخترعه العالم Samuel Morse بعد سبع سنوات من اختراع الفاكس. إلا أن جهاز التيليكس كان يعتمد على إرسال البيانات باستخدام إشارات موريس وأصبح 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 بإشارة موريس لترجمة الرسائل ولعدم قدرة جهاز التليكس من إرسال صورة طبق الأصل عن المستند الأصلي. إلا انه يجب إلا ننكر أن Alexander Bain قام بتطوير جهازه بإضافة فكرة عمل جهاز التيليكس إلى جهازه.

أجهزة الفاكس الأولية

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

فكرة عمل جهاز الفاكس القديم

أجهزة الفاكس القديمة تحتوي على اسطوانة Drum تدور حول محورها. ولإرسال 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.

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، وأجهزة الفاكس الحديثة لا تحتوي على اسطوانة مما جعله يقوم بعمله بسرعة اكبر ودقة أعلى.

يتم تثبيت المستند على سطح زجاجي مثل ماكينة تصوير المستندات وبعض أجهزة الفاكس تحتوي على حاوية لتمكن من إدخال مستند تلو الآخر لتسهل عملية إرسال عدة مستندات تلقائياً.

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 بوصة، وبهذا تتمكن الشريحة من مسح سطر كامل من المستند مرة واحدة بعد إضاءة 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 أجهزة الفاكس اليوم تعرف رسمياً بـ CCITT (ITU-T) Group 3 Facsimile machine أي أجهزة المجموعة 3 و CCITT هي مؤسسة الاتصالات العالمية التي تحدد المقاييس العالمية للاتصالات وكل أجهزة الفاكس التابعة لهذه المجموعة تعكس عدة مواصفات هي:

1. الاتصال وتبادل المعلومات مع أجهزة نفس المجموعة Group 3.
2. تصل الدقة الأفقية إلى 203 بيكسل لكل بوصة.
3. ثلاثة درجات من الدقة العمودية هي:
* الدقة القياسية: أي 98 خط كل بوصة
* الدقة العالية: أي 196 خط لكل بوصة
* الدقة الفائقة: 391 خط لكل بوصة
4. سرعة تراسل البيانات يصل إلى 14400bps ويمكن ان تقل إلى 12000bps، 9600bps، 7200bps، 4800bps أو قد تصل إلى 2400bps حسب الخط الهاتفي وقيمة التشويش فيه.

ولتوضيح فكرة قراءة وتشفير البيانات يمكن القول أن شريحة الـccd تستقبل 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 أسفل الشكل مستطيل يعكس البيانات التي حصلت عليها الشريحة والتي تقابل خط المسح، هذه البيانات تشفر وترسل عبر خطوط الهاتف بينما يتم مسح خط آخر من المستند وهكذا حتى تتم عملية مسح المستند بالكامل. ولا جدال أن تجميع بيانات خط المسح مرة واحدة وإرسالها جعلت من عملية الفاكس أسرع.

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. وإذا افترضنا ان المستند يحتوي على 1145 خط فإن الحجم الكلي لبيانات المستند عبارة عن

1728 بكسيل لكل خط مسح x 1145 خط في المستند = تقريباً 2 مليون بت من المعلومات

ولتقليل حجم البيانات عند إرسالها 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 إرسال البيانات إذا كان خط المسح كله ابيض بالكامل مما يقلل من الحجم الكلي للمستند الذي يحتوي على مناطق بيضاء كثيرة حيث نلاحظ أن إرسال المستند أسرع كلما كانت مساحة المنطقة البيضاء اكبر بينما تحتاج عملية الإرسال وقتاً أطول إذا كان المستند يحتوي صور.

استقبال الفاكس المرسل

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

طابعة الليزر Laser printer تستخدم بعض أجهزة الفاكس طابعة ليزر كجزء منها للحصول على المستند المستقبل.

جهاز الكمبيوتر وهذا في حالة تثبيت كرت فاكس مودم fax modem على جهاز الكمبيوتر فيتم تخزين البيانات المستقبلة في ذاكرة الكمبيوتر ويمكن تخزينها على شكل ملف وورد ويمكن طباعتها على أية طابعة متصلة مع الكمبيوتر.