传真技术简介

	传真市场

	传真的压缩

	TraFax创造更加逼真的传真效果

	节省66%的传真费用

　　　　　　　　　　　　　　　　第一节　传真技术简介

一 总体概述

　　传真技术的起源可追溯到1843年：第一台成熟的传真设备在那一年获得了专利。1865年法国开始提供商务传真业务，而通过20世纪30年代和40年代发展的传真，已比较完善，就象我们现在看到的一样。

　　随着传真日益广泛的应用，很明显，必须规定一些标准，使不同的传真机间能进行通信。1966年第一类传真机标准的建立，使传真机广泛应用成为可能。那时传送一面A4图文约需6分钟，并且分辨率很低。至1978年，CCITT提出了二类机建议，它被所有的传真机制造商采用。而我们所熟悉的传真机是根据1980年的三类机数字标准发展起来的。三类机传送速度更快（1页A4图文只需30秒），并且能够提供更高的分辨率。在1985年，Gammalink首创并开发了基于计算机的传真技术（CBF）。

　　最初，CBF只被当作用PC机来模拟传真机的方法。而现在CBF控制平台，使PC用户不仅能收发传真，而且可以把文件逼真的打印出来。CBF一个主要优点在于其接收端的复制能力，并且，通过PC机接收的图文质量总要比一般的传真机要好得多，因此，通过普通传真机传送的图文量极剧下降。CBF另一优点是，它可以在电话线空闲的时间内发送大量的传真。

　　尽管传真的前景还很广阔，但仍存在一个问题：任何一个传真设备被允许连到另一个国家公用电话网前，必须先获得那个国家的电话电报管理部门的认可，GammaLink的CBF，目前已通过30个国家的权威部门的鉴定，这是任何其它CBF设备或产品所无法比拟的。

　　一个成功的传真，受各方面的影响，最重要的是压缩技术。传真中不同的压缩编码方案可以去除扫描材料中的冗余部分，再在接收端将其直接恢复出来，从而减少传输时间和错误。

　　未来的传真技术将朝着更高的传输速率和性能（如彩色）方向发展，因类机标准把这些特性列入了将来的传真设备中。然而，目前的三类机已实现了四类机的部分功能，并且它和全世界2500万台设备相兼容，而四类机却做不到这一点。

　　工业观察家认为：传真和X.400最终将结合在一起。三类机的信息被分组，然后作为E-mail消息的一部分，通过X.400来发送。随着需求量的增加和传真的数字化发展，多媒体传真将提供更高分辨率的彩色、动画传真。它和E-mail结合在一起，可以提供数字加密。传真机不再仅仅是一个摆设，或商务工具。特别是通过过去三年的发展，传真机已成为象自来水和电话一样普及的工具。

二、发展初期

　　最早的传真概念几乎和电报同时产生。那时，传真通过电报技术来实现，用一条直流线，除了低速中继外，设有放大器。电报和传真发送信息的方式是相同的：由湿电池组提供金属模式的空分交换和中断电流。它们都被接收下来，反映在纸上。

　　1843年，苏格兰发明家亚历山大.巴因获得第一台传真机的专利权，他的"自记式电报"通过一根电话线工作。虽然他的装置只能有限地发出黑白图像而不能产生灰度等级，但这在两个世纪前并不重要。在巴因的发明后，他的一些思想得到了相当广泛的应用。1865年，凯利理制成第一台实用传真机并用于巴黎和里昂之间的通信，后来还发展到其它城市。

　　到19世纪30年代，利用光电器件和滚筒的传真系统已广泛应用于新闻业和司法部门，它通过电话线来收发图文材料。

　　第一代电子（非纯电磁）传真机利用光电管来测量文本每个点的亮度，这就是允许传送灰度信息。但有一个问题：系统中亮度变化频率会低于电话线频带范围，此时公用电话网就不能用了，而需要提供直流电路。采用幅度调制，就可以解决此低频问题：亮度变化信号不再被直接发送，而用于调制AM的载波。这尽管在理论上很简单，但在实际上它很容易受线路噪声的影响。传输中由于电路增益的变化，图像将发生畸变，因此仍需租用专线。其它的调制方式也可被采用：频率调制FM，相位调制PM和残边带调制VSB（AM的一种，它可以压缩所需带宽）。

　　二战后，曾掀起一股热潮，即用传真技术直接把报纸传到用户家中，但由于技术问题和电视的到来，使这一思想不得不被放弃。

　　在过去十年中，用扫描器和热敏打印头代替了滚筒，传真技术更适用于外出的旅行家、军队和司法部门。商人是第一受益者，私人用户正不断增加。但在此之前，机器用语的混乱状态必须得到控制，否则，相互间就无法通信。 三、标准的设定

　　直到1966年10月，电子工业协会（EIA）才公布了第一个传真标准，EIA标准RS－328。此一类机标准的出现，才使传真有可能在商业中得到广泛的应用。尽管它在北美以外的传真机间提供了兼容性，但在北美地区，相互间仍不能通信。其发送时间大同小异，一般发送一张A4图文，需要4到6分钟，且分辨率极低。

　　而后，美国制造商在分辨率和速度方面下了大功夫，声称已达到"三分钟传真"。然而，一些主要厂家仍用不同的调制方式，从而又无标准可言。直到1978年，TSS组织提出二类机建议，它被所有公司一致采用，从而使传真能更广泛地应用于商业和政府部门，并使其价格不断下降。

　　当三类机在1980年出现时，传真开始成为日常工具。数字传真打开了通往可靠通信的传输之门（利用普通电话线）。随着调制器价格的下降，三类机标准使三类机成为价格合理的桌面工具。

　　三类机的优点很多，首先想到的是它的灵活性。许多公司竞相提供功能更强，而又遵守标准的传真机。另外，分辨率的提高也是一方面，标准的分辨率是水平方向203dpi，垂直方向98dpi，这样即可满足大部分用户的要求。垂直方向可选196dpi，以提高小文本或复杂图文的分辨率。

　　三类机的速度更快，传送一幅A4图文只需30秒或更少。记忆性存储特性更可减少传真广播发送时间。新的传真机还提供了更简单的操作。可通过标准的模拟电话线进行传输，并且如果条件受限时，它可以改变传输速率，从标准的9.6Kbps一直往下降，以适应信道特性。

四、传真通信过程

　　传真发送前后进行的一些处理是一个很细致的、丝丝入扣的过程。依据TTS的T3.0定义，一次传真通信过程由5个确定阶段组成

　　阶段A：呼叫建立；阶段B：报文前进程；阶段C：分C1和C2，C1为报文中过程，C2为报文传送过程；阶段D：报文后过程；阶段E：呼叫释放。

　　1、阶段A：呼叫建立。收发双方通过电话线相连，并确认双方均为传真机。此为收发双方"握手过程"的起始阶段。它通过主叫发送一1100Hz的单音（CNG）信号来完成。主叫发送被叫站号（CED）然后被叫发送一2100Hz单音信号作答，一但本过程结束，即进入下一阶段。

　　2、阶段B：报文前过程。按高级数据链路标准（HDLC）规定的数据帧格式回答其机类标志和性能参数，通常是描述本机校准TSS特性的数字标志信号（DIS）或其它两种：非标准设备标志帧（NSF）和被叫用户标志帧（CSI）。当在此阶段发送一类机、二类机的可选信号，而接收端是一老式的一类机设备时，就不能识别数字信号。如果收发双方均为三类机，它们将从标志部分转到命令部分，此时主叫将对被叫的信息作应答。在发送此信息前，主叫将发送一关于调制器速度、图像宽度、图像编码和页长方面信息的数字命令信号（DCS），使被叫知道如何接收传真。同时主叫也将发送一带有其电话号码的用户信息帧（TSI）和一应答NSF帧的非标准设备命令（NSS），然后主叫激活调制器（调制器根据用户线特性和传真机性能来选定，一般是调制速度为2.4Kbps的V.27调制器和速度为7.2Kbps或9.6Kbps的V.29调制器）发送一系列已知的"训练序列"，使接收端根据后续的"训练检验帧"（TCF），来调整自身以适应信道要求。如接端能成功接收TCF，它将用V.21的调制信号发一接收证实信号帧（CFR）,否则发一训练失败帧（RTT），然后发一只要求较低速率的新DCS帧。

　　3、阶段C：报文传输部分。包括同时发生的C1和C2两部分，C1处理同步信号、线路检测和差错控制。C2为报文传输。由于接收端打印的写操作速度较慢，而其接收速度与主叫发送速度一样，因此数据传输速度由接收机处理能力决定。差错控制模式（ECM）把数据装成HDLC帧，使接收机有纠错功能（通过重发）。

　　4、阶段D：报文后过程。收发双方均采用V2.1调制规程。如主叫站有多页报文需发送，则发一多页信号帧（MPS），而被叫站以报文证实帧（MCF）作答，重新开始C阶段。当最后一面发送结束时，主叫站要么发报文结束帧（EOM），表示发送结束；或发过程结束帧（EOP），表示准备终止呼叫。

　　5、阶段E：呼叫结束。最后一方发一脱机帧DCN并挂机。

五、压缩技术


　　传真中逐步实用的压缩技术可减少图文信号中的冗余信息，而在接收端再将其恢复出来，这将大大减少误码和传送时间。

　　TSS规定三类机采用修正的霍夫曼编码（MH编码）。在一扫描行中，某一黑色像素前可能有一长串白色像素，每一像素代表一比特消息。原始传真机需用1728比特来表示每一白行，而现在MH编码只需9比特码，压缩了192位。其结果是只需92种二进制编码，即可满足1729个白色游程的编码需要。最短的二进制编码分给那些最长、而又经常出现的游程，这样就可大大减少传输时间，然后再在接收端重现原始游程。
　　一标准三类传真图文共有1，973，376个像素（每行1728个像素，共1143行），假如未经压缩，以9.6Kbps速度发送时，需3.5分钟，这是不实用的，其花费太高。

当前三类机采用两种压缩技术：

1、修正的霍夫曼编码（NH编码）

　　此方法利用了同行像素的同色性，结合游程长度及其统计分布规律。在处理过程中，主叫机寻找一黑像素到白像素的转化点，然后算出前一游程长度。为了保证收发图文颜色同步，每行总是从白色游程开始（如第一像素为黑色，则此长度可设为零）。在大多数文件中黑色游程总比白色游程短，因此两者的编码位数不同。如游程长度超过63个像素则分成两部分：前面是组合基干码，后为结尾码。其对2623个像素的游程编码已足够（比标准A4传真纸还宽）。修正MH编码一次只压缩一扫描行，各行独立不相关，因此是一种"一维编码方案"。

2、改进的像素相对地址指定码（MR编码）

　　 由于一页图文在垂直方向上也有很强的相关性，也就是说，无论是一封信还是一幅图，它都有连续性，从而可以作为一种参考。正因如此，MR编码只考虑了前后扫描行间的不同步，即增量部分或变化率。其压缩效率比修正MH提高了35%。

　　MR的执行看起来很复杂，实际上却很简单。假设有一幅画：一页白纸中间画了一个黑色的圆，对没有圆的部分的压缩，很简单，在压缩了第一行后，由于以后各行都没有变化，因此，根据MR算法，只需重复第一行。当MR扫描到圆时，黑色游程就开始出现，随着扫描下移，圆越来越大，但是由于采用前一行作为参考，因此不需要像MH那样记录所有的黑色像素，进行编码，而只需记录前后扫描行的变化。
因此，MH和MR的区别在于后者利用了前一行的参考信息，在垂直方向上进行了压缩。由于MR在水平方向和垂直方向都进行了压缩，因此也叫"二维压缩技术"。

　　二维压缩编码在不发生误码的前提下，比其它编码发送时间减少50%，事实上发送时间依赖于每一扫描行的编码位数和调制器速度。

六、基于计算机的传真

　　在1985年，GammaLink公司推出第一个PC传真软硬件产品，从而开创了PC传真技术。从那时起GammaLink公司在这项技术上一直处于领先地位，并且是CBF通信市场主要的供应商，它可以为任何大小的网络提供软、硬件。现在，已有越来越多的开发商把GammaLink传真卡用于各自的软、硬件产品中。
最初，传真卡被认为是PC机与传真机竞争的一种方式，其前景仅限于ASCII码文件的传输。尽管传真可传送可视图文，但在CBF之前其复制质量极差。

　　GammaLink的CBF卡使用户除了能发送传真外，还能接收传真，并将其存储到硬盘上。CBF的一个主要优点在于其接收端复印的高质量：PC产生的图文质量总要比一般的传真机好，并且在打印和删除传真之前可在计算机屏幕上进行预览。

　　CBF另一个主要优点是它能广播大批量的传真。现在，客户和供应商间经常有大量的传真需要传送，如果拥有象GammaLink这样的传真系统，这事变得很简单：只需列出所有发送对象的电话号码以及发送时间即可，并且可以指定传真机在电话线最空闲时发送。另外它还有一些其它优点，如使用户能清楚地知道费用情况和不同用途CBF的定制，并将其作一种新颖的销售工具，使远方的用户一天24小时都可获得所需信息。

七、CBF的市场

　　CBF是计算机技术的一部分，很容易改进和进行软件升级，是当前传真机主流。虽然据估计，目前所有局域网传真业务乃至所有PC传真产品的销售量仅为50万台，预计今年底所有的销售量可达100万台，尽管这已不是一个小数目，其市场占有率仍将飞速上涨。

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　　随着传真技术的不断发展和新应用的不断开发，一些新的市场正逐步形成，以满足来自商业、政府、个人的需求。下面的资料说明了CBF的主要进展和它的一些业务范围：

1、网络传真服务器

　　　越来越多的公司依靠传真来完成它们的工作，而服务器正好可以对传真通信进行控制和优化。借助网络传真服务器，用户可以定期收发传真，以提高效率，节省时间和开支。

　　网络传真使传真可以直接从用户工作站发送，乃至用户创建它的应用程序来发送，用户只需指明对方的传真号，余下的工作都由服务器来完成。

　　传真服务器也可以指单个工作站，不同的服务器提供不同的传真处理方式：处理器收到传真后将其发送到各个工作站上，可以通过每个工作站的传真号进行发送，也可以通过直接内部拨号进行。

2、E-mail传真网

　　CBF也可用于计算机网。只需把它作为一种特殊的电子邮件。借助于E-mail，传真网络把传真作为一种附加的信息来发送，这可以大大拓宽E-mail系统的功能，减少网络对它的限制。

　　网桥使所有的用户可以通过E-mail收发传真。由于传真信息直接送到传输系统，用户基本上不需要学任何新软件，用户可依靠E-mail 的功能来处理所有的事务。

3、Mini/Mainframe Fax服务器

　　在CBF通信中，每个用户都有不同的需求，尽管许多公司把资料都存储到主机上但大部分CBF硬件还依赖于PC，GammaFax把CBF引入Mini/Mainframe Fax中，可以很好的满足这些应用要求。

　　Mini/Mainframe 传真服务器和服务器工作原理一样：用户通过各自的终端收发传真以减少时间和开支，并提高传真质量。

　　本服务器除了能向用户终端提供传真业务外，还提供一些数据库系统的功能，如：可以向用户提供清算帐目、定购等功能。

4、存储转发传真系统

　　无人值守的中央控制传真系统有不少优点：高容量的传真广播传送（使传真在线路空闲时成批的发送），以及业务用户分布清单的数据库管理。本系统特别适用于有大批量传真业务的公司：通过本系统，用户可以对传真进行集中收发和管理。

　　本系统体积和功能有大有小，大的多路交换系统，每天可发送几千份传真，小的PC传真广播传送系统可以运行在现有的计算机网上。

　　GammaLink提供的产品能满足用户的大部分需求，但由于所需处理事物的多样性，GammaLink正努力开拓新的产品以满足用户需要。其传真产品可分为三大类：

　　（1）软件增强型。本类产品着重增强传真机的性能。
　　（2）多功能型。它可以提供新的功能，如邮件合并。
　　（3）硬件附件。如用于多线传真系统的大底架

5、图像传真系统

　　对越来越多的公司来说，图像传真技术已成为其信息系统的重要组成部分。图像系统包括输入、存储、恢复、处理和输出部分。整个图像系统中，CBF技术逐步成为其不可分割的关键部分。

　　通过把传真纳入图像系统，用户可以直接在图像系统中接收并处理传真文件。同样，存储在图像中的传真信息，也可以恢复并转发给其它传真机。

6、语音和传真的综合系统

　　CBF和语音系统是两种发展最快的通信技术，两者的结合将开创信息传送的新天地。它可以提高服务能力：一旦用户拨通本系统的电话号码，并选择其所需的所有信息，系统将把存于计算机的相关信息发往用户的传真机――这样用户可以一次性的得到所有所需信息。而经营者可以集中精力处理其它事务。
　　本系统不仅仅可以提高通信的自动化程序，而且它的高度便利性和低费用性，使它成为公司向客户承诺更佳服务的得力助手。

7、专业化传真应用

　　本应用提供了某些专用的高质量传真业务，如：清算帐目、材料管理和销售管理。其与CBF的结合，使它具有高度的自动化性能，如，它可以应用于购买订货系统，用户只需向它发送一购买定货指令即可。

8、公用传真业务

　　CBF技术的发展，使公用传真业务的市场不断扩大。这些市场包括政府部门、电信业务和网络增值业务的供应商。它提供了许多高级的传真业务：传真广播传送业务、传真邮箱、传真公告牌、传真诊断业务，以及专门的亲笔业务。

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一、压缩技术

　　　尽管所有的压缩技术都是针对扫描行而言，但他们之间还是有明显的区别：

　　 1、MH和MR

　 修正霍夫曼编码（MH）每次只对一扫描行进行压缩，它把各行看成互不相关，对前面的扫描而改进的像素相对地址编码（MR）殷前一扫描行作为参考行，因为一页纸上的信息在垂直方向上也有很大的相关性，换句话说，不管是一幅画还是一封信，他们除了水平方向外，在垂直方向上也有连续性。因此，前一行可作为后一行的参考行，MR只需考虑前后行间的变化，增减量即可，这样，其压缩效率比MH提高了35%。

　　MR的执行看起来很复杂，实际上却很简单，假设有一幅画：一页白纸中间画一个黑色的圆。对没有圆的部分压缩，很简单：在压缩了第一行后，由于以后各行都没有变化，因此，根据MR算法，只需重复第一行，当MR扫描到圆时，黑色游程就开始出现，随着扫描下移，圆越来越大，但是由于采用前一行作为参考，因此不需要像MH那样记录所有的黑色游程，进行编码，而只需记录前后扫描行的变化率。

　　可见，MH和MR最大的区别在于，后者利用了前一行的参考信息，在垂直方向上进行了压缩。由于MR在水平方向和垂直方向都进行了压缩，因此也叫"二维压缩技术"。

　　2、MMR和MR

　　MMR与MR的唯一不同在于差错控制方法：

　　在电话线传输中，由于电子接口或其他原因引入了噪声就会导致误码，在接收不能正确的加以恢复，为了防止产生误码，就需要引入差错控制模式（ECM）。当初，在电话网传真发生比特丢失或误码时，还没有关于恢复技术方面的协议。最初的三类机压缩技术就没有ECM功能。这就需要采用一种新技术，以便在误码发生时，保持复制文件与原稿的同步， 这就是MR和MH都有线终码（EOL）这一特殊信号的原因（一般在每一扫描行结束后添加一12-24位EOL码）。当所收的传真发生误码时，接收端对此码不作处理，直至收到一EOL码，打印机只是重复上一扫描行，通常裸眼对此操作并不敏感。

　　3、MH和MMR

　　 MH和MMR的区别在于MMR最初是为四类机设计的，因此不采用EOL码：四类机运行于数据网，有误码时，此数据包会被要求重发，因此本身就有纠错功能。由于没有数据丢失，因此就不需要EOL码对它进行压缩，从而提供更高的压缩效率。

　　压缩技术中，一个最重要的问题是参考行（MH代码行）的发送频率为多少，即所谓的系统数K。在MR中，采用标准清晰度时，K＝2，即每两线发送一参考行，采用最佳清晰度时，K＝4，即每四线发一行，而MMR不采用MH代码行，因此，其系统数K为无穷大。MMR只在每页图文的第一行发一MH代码，然后依次往下采用二维编码，当然其中需纠错信号，假如在MR中这样做，但没有差错检测，则任一扫描行上发生的误码都将影响下面的每一行，从而破坏了整页信息。

　　到1992年，TSS的三类机研究小组允许三类机选用四类机的编码技术。由于MMR只在那些支持ECM的三类机上进行发送，因此收发双方必须对任何类型数据都有ECM功能。GammaLink支持MMR技术，它是第一个支持三类机ECM，提供基于计算机的传真（CBF）卡生产厂商。

　　有趣的是，有时采用这些压缩编码的技术会产生相反的作用，产生比实际像点还多的数据流，这主要发生在灰度等级图像中。因为在这种情况下许多变化信息（黑或白，水平或垂直）要求发送许多附加的信息代码。这也是计算机发送灰度信息时，速度非常慢的原因。

二、压缩、分辨率和速度

　　压缩和分辨率之间没有一点联系：MH、MR和MMR仅仅是一些无损压缩技术，即压缩和解压缩算法，只对给定方向的像素数进行处理，它们对分辨率没有任何影响。

　　如上所述，压缩与速度也是不相干的，压缩技术是对位图进行处理，而不受扫描器和调制器的影响，有一点可以说明：我们可以对硬盘上的位图进行压缩，而获得一幅压缩图像，而这中间未涉及任何传输技术或传真。

　　任何人如果想对一个公司的传真费用进行估计和预算，就必须明白一点，由于采用不同的压缩技术，同一文件压缩后的尺寸和所需存储空间都不同。一文件经充分压缩后其尺寸会变得很小，所需传输时间也大大减少。

　　利用更快速度的调制器，如发送速度达14.4Kbps的调制器，在单位时间内就能通过电话线发送更多的信息，但这仅仅是在电话线上传输更快，而信息的压缩率没变，不管用的是MH、MR、还是MMR，即与图像、扫描系统和压缩无关。另外，发送速度不依赖于发射机，而主要与接收机有关。

　　传统的传真机是一种机械机制，在它接收完一行信息后，必须重新设置扫描头并进纸。现在的打印机扫描一行只需10 ms，这在5年前是不可想象的。

　　在握手期间，发送正文信息前，收发传真设备间必须交换一些有关扫描性能的消息。如果接收机速度为每行20 ms，而发送机速度比它快，发送端将增一些填充码，这些附加的比特，占据了一定的传输时间，使远端的接收机在接收下一扫描行前有时间重新设置，其数目由接收机性能决定。但是，假如一高速发送机向一低速接收机发送信息，增加了许多填充码，这就会使发送机原有的高速传输、省时优点没有得到应有的体现。

　　当前，传真正朝着高速化发展。GammaLink的14.4Kbps调制器的芯片已引入GammaFaxCPi和MLCP4传真卡中，它大大减少了发送时间，使低费用、高速传真成为现实，满足了用户的需要，并赢得了良好的国际信誉，使其在传真业的竞争中独领风骚。

　　有一点用户必须记住：由于传真中一种压缩技术，在CBF中用户必须拥有一些软件工具，才能对所接收的图像进行充分的解压缩，文件的尺寸决定了占用电话线的时间，而这直接决定了费用的多少。

TraFax创造更加逼真的传真效果

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　　通过TraFax Server发送的传真比传真机直接发送的图文质量高得多。 因为发送传真时不需要经过扫描的过程，而是在服务器里将电子文档转换成TIFF传真格式后，直接发送。所以您接收到的传真是非常干净和清晰的。

节省66%的传真费用

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普通传真机与TraFax智能传真系统发送传真传真费用比较