Trong bài báo này, bạn sẽ biết nguyên tắc hoạt động của loại thiết bị diệu kỳ này!

Ý tưởng sơ khai

Cho đến nay, chiếc máy fax đã được hơn 100 tuổi – cha đẻ của nó, Alexander Bain nhận bằng sáng chế cho bản thiết kế chiếc máy fax đầu tiên năm 1843 (vào Science Line: Alexander Bain & the Fax Machine để tìm hiểu thêm). Từ những thiết kế ban đầu này, bạn có thể hiểu được nguyên lý hoạt động của những chiếc máy fax hiện đại.

Phần lớn những thiết kế buổi ban đầu của chiếc máy fax đều kèm theo một trống quay. Để gửi fax, bạn phải gắn mảnh giấy vào trống này, với mặt in quay ra ngoài. Phần còn lại của chiếc máy fax làm việc như sau: 

·        Một thiết bị cảm biến ánh sáng nhỏ với thấu kính và đèn. 

·        Thiết bị cảm biến ánh sáng được gắn vào cần và quay mặt vào tờ giấy cần gửi. 

·        Chiếc cần có thể chuyển động lên xuống dọc tờ giấy khi tờ giấy được quay trên tấm bảng. 

Nói cách khác, nó hoạt động gần giống như một chiếc máy tiện. 

Bộ cảm biến ánh sáng có thể lấy tiêu điểm và nhận được những điểm rất nhỏ trên giấy -- với diện tích khoảng 0.01 inch vuông (0.25mm²), màu trắng hoặc đen. Trống sẽ quay để bộ cảm biến ảnh có thể kiểm tra lần lượt từng dòng trên giấy. Nó thực hiện việc này theo dạng bậc thang hoặc theo đường xoáy ốc. 

Để truyền thông tin qua đường điện thoại, những chiếc máy fax sơ khai sử dụng kỹ thuật vô cùng đơn giản: nếu một điểm trên giấy là màu trắng, máy sẽ gửi một nhịp, còn nếu nó là màu đen, máy sẽ gửi một nhịp khác. Ví dụ như, nó sẽ gửi một nhịp có tần suất 800-Hertz cho điểm màu trắng và một nhịp 1,300-Hertz cho điểm màu đen.

Tại đầu dây bên kia cũng có một trống quay tương tự, và một thiết bị giống như chiếc bút để đánh dấu lên tờ giấy. Khi chiếc máy fax nhận được nhịp có tần suất 1,300-Hertz, nó sẽ chấm chiếc bút lên tờ giấy, và khi nhận được nhịp 800-Hertz, nó sẽ nhấc chiết bút khỏi tờ giấy.   

Máy fax hiện đại

Một chiếc máy fax hiện đại không có trống quay nhưng hoạt động nhanh hơn nhiều, dù vẫn sử dụng nguyên tắc hoạt động cũ: 

·        Tại bên gửi, có một thiết bị cảm biến để đọc tờ giấy. Thường thì một chiếc máy fax có một bộ phận nhận giấy để để dễ dàng gửi những bản fax dài. 

·        Có một số nguyên tắc tiêu chuẩn để mã hoá và gửi những điểm trắng hoặc đen mà chiếc máy fax nhìn thấy do đó chúng có thể truyền qua đường dây điện thoại. 

·        Tại bên nhận, có một thiết bị chuyên để đánh dấu những điểm đen lên tờ giấy. 

Một chiếc máy faxthông thường mà bạn thường thấy trong văn phòng hiện nay là loại máy CCITT (ITU-T) Group 3 Facsimile. Thiết kế Group 3 cho bạn biết nhiều điều về chiếc máy này: 

·        Có khả năng liên lạc với bất kỳ chiếc máy Group 3 nào khác.

·        Có độ phân giải theo chiều ngang là 203 pixel/inch (8 pixels/mm).

·        Có 3 độ phân dải dọc khác nhau: 

·          Tiêu chuẩn: 98 dòng/inch (3.85 dòng/mm)

·          Tốt: 196 dòng/inch (7.7 dòng/mm)

·          Cao cấp (không hẳn là tiêu chuẩn Group 3 chính thức, nhưng khá phổ biến): 391 dòng/inch (15.4 dòng/mm)

·        Nó có thể truyền dữ liệu với tốc độ tối đa là 14400 bit/giây, nhưng thường chỉ đạt 12000, 9600, 7200, 4800 hay 2400 bit/giây nếu như đường dây quá ồn.   

Những chiếc máy fax thường gặp đều có bộ cảm biến kiểu CCD hoặc mạng cảm biến photo-diode, chứa 1728 bộ cảm biến (203 pixel/inch), vì thế nó có thể quét toàn bộ dòng của văn bản cùng một lúc. Ngoài ra, một đèn huỳnh quang nhỏ sẽ giúp bộ cảm biến nhìn rõ hơn. 

Bộ cảm biến ảnh chỉ nhận được 2 màu: trắng và đen. Do đó, một dòng đơn trong văn bản có thể được thể hiện thành 1,728 bit. Trong mode tiêu chuẩn, mỗi văn bản có 1,145 dòng. Vậy kích cỡ tổng cộng của văn bản là: 

1,728 pixel/line * 1,145 dòng = xấp xỉ 2,000,000 bit thông tin

Để giảm số lượng bit cần chuyển chiếc máy fax Group 3 sử dụng ba phương pháp nén như sau: 

·        Giảm bớt kiểu Huffman (MH)

·        Giảm bớt MR

·        Giảm bơt kiểu MMR

Các bạn có thể xem chi tiết về những kiểu nén tại đây . Nguyên tắc nén chung là tìm những dòng cùng một màu. Ví dụ, nếu một dòng trên văn bản gồm toàn điểm màu trắng, modem có thể chuyển một loạt gồm khoảng 12 bit hoặc ít hơn thay vì quét toàn bộ 1728 bit trong một dòng. Cách nén này sẽ giúp giảm thời gian chuyển dữ liệu xuống ít nhất là hai lần, và thường là nhiều hơn thế. Một văn bản chứa nhiều điểm trắng có thể được chuyển toàn bộ chỉ trong vài giây. 

Nhận fax

Những bit trên văn bản sẽ thực hiện hành trình qua đường dây điện thoại rồi hạ cánh ở máy nhận, sau đó được giải mã, giải nén và tổng hợp lại theo đúng như văn bản gốc. Có 5 cách thường gặp để in fax tuỳ thuộc vào dạng máy nhận: 

·        Giấy nhiệt – Khi máy fax lần đầu tràn vào hàng loạt công sở trong những năm 1980, phần lớn chúng đều sử dụng giấy nhiệt. Loại giấy này được phủ một lớp hoá chất khi gặp hơi nóng sẽ chuyển sang màu đen. Chúng có một số điểm bất lợi lớn như sau: 

·          Chi phí cho một chiếc máy in nhiệt là rất lớn. 

·          Những bộ phận của máy in nhiệt không thể tháo rời ra được, trừ ổ nạp giấy. 

·          Không có những thành phần dễ huỷ như mực hay ống đựng mực bởi giấy đã chứa sẵn mực. 

·          Máy in nhiệt rất bền và ít bị hỏng hóc

Nhược điểm duy nhất không lớn lắm của loại giấy này là nó mất màu theo thời gian và sẽ chuyển hoàn toàn thành màu đen nếu bạn để chúng gần nơi có nhiệt độ cao.   

·        Phim nhiệt – phim nhiệt sử dụng một ống mực chứa lượng mực đủ cho một trang và sẽ chảy lên giấy khi gặp hơi nóng. Nguyên lý hoạt động cua chúng còn rắc rối hơn của loại giấy nhiệt, nhưng đơn giản hơn máy in phun.

·        Máy in phun   

·        Máy in laser   

·        In qua máy tính - Bức fax được nhận qua một modem fax (theo tiêu chuẩn Group 3) chứa trên ổ cứng máy tính như một file đồ hoạ, sau đó được chuyển tới máy in của máy tính.