Cómo funciona una máquina de FAX?

El principio básico de operación de los fax, también llamados facsímil, fue inventado en 1842 por un ingeniero escocés llamado Alexander Bain. Esto fue cinco años después de que Morse hubiera inventado el telégrafo. Sin embargo, para que se convirtiera en un aparato de venta y empleo masivo se necesitaron muchos años hasta que los circuitos integrados y la miniaturización de la industria electrónica lo permitiera.

Básicamente, una máquina de fax lo que hace es leer un documento, dividirlo en muchas piezas pequeñas llamados elementos gráficos o pixeles y enviarlos uno por uno a otra máquina similar a través de una línea telefónica. La densidad gráfica de cada elemento se convierte en una señal de corriente eléctrica proporcional a ella, la cual se transmite hacia el receptor. El receptor recibe estas señales, las convierte nuevamente en puntos impresos los cuales va uniendo hasta que aparece en el papel una copia del documento original.

Los modos de operación de las máquinas de fax están regulados estrictamente por el CCITT (International Telegraph and Telephone Consultative Committee) el cual establece las normas o estándares de tal forma que cualquier equipo se pueda comunicar con otro similar en cualquier parte del mundo. De acuerdo a los modos y a los tiempos de transmisión, se han establecido varias categorías así:

. Grupo I (G1): Sistema antiguo por FM. Tiempo de transmisión de 6 minutos aproximadamente.

. Grupo II (G 2): Tiempo de transmisión de 3 minutos aproximadamente.

. Grupo III (G 3): Tiempo de transmisión de menos de 1 minuto.

. Grupo IV (G 4): Tiempo de transmisión de 10 segundos aproximadamente.

Proceso de transmisión:

Como ya lo mencionamos, durante la transmisión el documento se divide en pequeños elementos llamados pixeles. Esto se hace reflejando la imagen a través de un arreglo de lentes hacia un elemento llamado CCD (Charged Coupled Device) que convierte cada pixel en una corriente eléctrica cuyo valor depende de la intensidad de luz recibida de cada punto. Este proceso recibe el nombre de conversión fotoeléctrica. Luego, estas señales se modulan, lo cual explicaremos más adelante, y se envían a través de la línea telefónica. Para ello, el final del proceso se encuentra un módem dedicado. …

Proceso de recepción:

Durante la recepción, la señal se recibe a través del módem, luego se demodula y las señales eléctricas se envían al mecanismo de impresión que generalmente es del tipo térmico el cual convierte estas señales en los puntos en el papel que forman la imagen que se había recibido en el otro lado… Algunos modelos de máquinas de fax imprimen con el sistema de chorro de tinta Inkjet) o por el método láser. Las impresoras térmicas tienen como dispositivo principal una serie de elementos caloríficos que producen puntos negros en el papel al aplicarles las respectivas señales eléctricas.

El proceso de escaneo:

Este proceso consiste en ir pasando el documento lentamente en dirección vertical sobre el elemento sensor el cual se mueve en forma horizontal una línea a la vez. La resolución de la imagen generada depende del movimiento de motores paso a paso y el tamaño de los pixeles depende de ella. Como elementos sensores puede haber un CCD o (Charge coupled Device) o un sensor de contacto. Los CCD…, son circuitos integrados que tienen 2048 sensores de imagen en su superficie. Estos sensores se comportan como condensadores que almacenan un voltaje proporcional a la cantidad de luz que reciben y luego lo entregan al resto del circuito. A mayor cantidad de luz recibida, mayor voltaje producen.

Cuando el sensor recibe la luz de un punto blanco la intensidad es alta y cuando el punto es negro la intensidad es baja. Los puntos grises o de colores producen niveles intermedios entre el máximo y el mínimo. Para formar el mecanismo de escaneo o barrido, se requiere además del CCD, una fuente luminosa que se debe reflejar en el documento original y un conjunto de espejos y lentes que enfocan el rayo luminoso sobre el sensor. Los sensores de contacto incluyen todos estos elementos en una sola unidad compacta lo que reduce el tamaño de los mecanismos y aumenta su confiabilidad.

Conversión de la señal de análoga a digital (A/D)

Para que las imágenes ya convertidas en señales eléctricas se puedan transmitir sobre la línea telefónica, se deben convertir en señales binarias es decir en unos (1) y ceros (0) o altos y bajos. Estas señales binarias indicarán si el pixel o punto es blanco o negro. Para establecer esto, se utiliza un voltaje de referencia. Cualquier voltaje del CCD mayor al de referencia, será tomado como un punto blanco (nivel alto) y los menores se tomarán como un punto negro (nivel bajo).

Modulación, demodulación y codificación

Hay tres tipos principales de modulación utilizados en la máquina de fax. Estos son modulación en amplitud (AM), modulación en frecuencia (FM) y modulación de fase (PM). Dentro del grupo 3 (G3) y posteriores, que son los que hay en el mercado actualmente, se utilizan los métodos de modulación de fase (PM) y de cuadratura de amplitud (QAM). Las especificaciones del módem están reguladas por la CCITT y se utilizan los tipos V.27 y V.29. Las velocidades de transmisión dependen de las condiciones de la línea telefónica y de la capacidad de la maquina receptora.

Estas velocidades son:

· 2400 bps V.27 ter

· 4800 bps V.27 ter

· 7200 bps V.29

· 9600 bps V.29

· 12000 bps codificación/modulación trellis y no trellis

· 14400 bps codificación/modulación trellis y no trellis

· 33.6k bps

Una de las características que distinguen el modo G3 de los modos G2 y G1 es que entre la conversión análogo/ digital y el proceso de modulación, hay un proceso de codificación lo que hace que este método se considere digital. Esta codificación se utiliza para reducir considerablemente el tamaño de los archivos a enviar lo que agiliza el tiempo de transmisión y recepción de los documentos. Si observamos una hoja tamaño A4 de 8.5´´ x 11´´ en ella habrá 1728 bits o pixeles de datos en una línea horizontal y 1145 líneas de información vertical, Esta división nos da entonces 1.978.560 bits o 2 Mbits aproximadamente. Sin codificación, este documento se tardaría un poco más de tres (3) minutos para transmitirse a una velocidad de 9600 bps.

Veamos ahora como funciona la codificación. Tomando cómo ejemplo el envío de un documento que tiene una letra C de gran tamaño en la hoja, vemos que en la línea de escaneo o barrido habrá grupos de pixeles blancos. Estos grupos se han llamado Black Run Lenghts (Segmento negro) y White Run Lenghts (Segmento blanco). Una línea de escaneo tiene 1.728 bits. Esta línea se ha dividido entonces en segmentos (R un Lenghts ) negros y blancos. El primer segmento es blanco de 9 pixeles o bits, el segundo es negro con 4 bits, el tercero blanco con 5 bits, el cuarto negro con 3 bits y por último un segmento blanco con 1707 bits. Luego se escanea la siguiente línea y se divide nuevamente en los segmentos negros y blancos. Después de dividir las líneas, se debe generar el código correspondiente.

De acuerdo a esto, se pueden asignar códigos a los tamaños y al tipo de las longitudes y transmitirlos por la línea telefónica. Para elaborar los códigos hay varios métodos llamados el Modified Huffman Scheme (MH), el Modified Read Scheme (MR), el Modified Modified Read Scheme (MMR) y el Trellis Coding Scheme.

Si se utiliza el código MH, este tiene dos factores por cada segmento, la longitud en bits y el color. De esta forma se reduce la longitud de la linea de 1728 bits a solamente 28 bits con lo que se reduce considerablemente el tiempo de transmisión y recepción. Con estos datos, y una serie de protocolos para cada línea, se forma el archivo digital que corresponde a una pagina.

El código MR es muy parecido al MH y lo que hace es comparar la nueva línea con la línea anterior y solamente transmite los cambios con el fin de ahorrar tiempo. Como este procedimiento puede generar errores, se limita a 2 o 4 líneas hacia atrás.

El proceso de modulación QAM lo que hace es dividir el código digital en elementos de 4 bits ( quadbits ) y llevarlo sobre una señal análoga que es la que puede viajar por la línea telefónica. Además de la señal con un determinado ángulo de fase variable y cambios en la amplitud según el código entregado. En el receptor se produce el proceso inverso o demodulación que restaura la señal original y la entrega al elemento impresor.

Artículo de interés pericial

Escrito por Felipe Gonzalez G. y publicado en la “Revista Electrónica & Computadores” Nº 57. (Avenida 30 de agosto Nº 36, Pereira, Colombia)

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