Fax

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Fax.jpg Ein Fax ist die Übertragung einer oder mehrerer Papierseiten über das Telefonnetz oder per Funkfax-Betrieb im Amateurfunk. Als Sender beziehungsweise Empfänger dienen dabei meistens analoge Faxgeräte, man kann jedoch auch von einem PC mittels Fax-Server und Modem oder Fax over IP Faxe verschicken und empfangen.

Verwendet wird dabei die Norm G2 oder G3 (siehe CCITT Recommendation T.4 Standardization of Group 3 Facsimile Apparatus for Document Transmission und T.30-Protokoll).

Das Wort Fax ist eine Verkürzung von Telefax, welches wiederum eine Verkürzung ist von Telefaksimile (vergleiche Faksimile), also eine Fernbildabschrift, daher auch die deutsche Bezeichnung Fernkopie.

Technik und Normung

Für ISDN existiert mit der Norm G4 ein Standard für ein digitales Fax, der mit einer deutlich höheren Geschwindigkeit (64 kbit/s statt bis 14.400 bit/s) arbeitet, in der Praxis jedoch nur selten verwendet wird.

Der MIME-Typ lautet image/g3fax, die Dateikennung .g3.

Programme, mit denen am PC eingegangene Faxe betrachtet werden können, sind z. B. unter X xli und kfax, unter Mac OS X FAXstf (oder das systemeigene Programm "Vorschau.app") und unter Windows IrfanView. Es gibt auch Faxsoftware, die mit TIFF- oder SFF-Dateien arbeitet.

Codierung und Komprimierung der Daten

In Schwarz/Weiß-Faxen werden die Bildinformationen verlustfrei mit den Algorithmen MH (Modified Huffman, RLE-basiert), MR (Modified READ, auch als "Fax Group 3" oder eindimensionale Kodierung bezeichnet) oder MMR (Modified Modified READ, auch als "Fax Group 4" oder zweidimensionale Kodierung bezeichnet) komprimiert. Die Komprimierungsraten sind abhängig von den Bilddaten, im Allgemeinen liefert MMR jedoch die beste Komprimierung, gefolgt von MR. Die relativ einfach zu implementierende MH-Kodierung wird heute noch verwendet, um mit älteren Faxgeräten oder mit Faxsoftware über die CAPI-Schnittstelle zu kommunizieren.

Die Bildinformationen in Farbfaxen werden üblicherweise im verlustbehafteten JPEG-Format übertragen. Verlustfreie JPEG-Komprimierung ist zwar vorgesehen, wird jedoch so gut wie nicht verwendet. Die Farbinformationen sind dabei im Lab-Farbraum kodiert. Graustufenbilder enthalten nur die L-Komponente.

Papierformate und Auflösungen

Bei der Negoziierung wird dem Empfänger das vom Sender verwendete Papierformat mitgeteilt. Dieses bestimmt die Länge der abgetasteten Zeile (Scanline). Zusammen mit der Anzahl der abgetasteten Bildpunkte pro Zeile ergibt sich die Auflösung. Nach T.4 sind folgende horizontalen Auflösungen möglich:

Für ISO A4, Letter und Legal
- 1728 Pixel auf einer Scanline von 215 mm (± 1 % Toleranz) (s/w und Farbe)
- 3456 Pixel auf einer Scanline von 215 mm (± 1 % Toleranz) (s/w und Farbe)
- 2592 Pixel auf einer Scanline von 215 mm (± 1 % Toleranz) (nur für Farbfax)
Für ISO B4
- 2048 Pixel auf einer Scanline von 255 mm (± 1 % Toleranz) (s/w und Farbe)
- 4096 Pixel auf einer Scanline von 255 mm (± 1 % Toleranz) (s/w und Farbe)
- 3072 Pixel auf einer Scanline von 255 mm (± 1 % Toleranz) (nur für Farbfax)
Für ISO A3
- 2432 Pixel auf einer Scanline von 303mm (± 1 % Toleranz) (s/w und Farbe)
- 4864 Pixel auf einer Scanline von 303 mm (± 1 % Toleranz) (s/w und Farbe)
- 3648 Pixel auf einer Scanline von 303 mm (± 1 % Toleranz) (nur für Farbfax)

Mögliche vertikale Auflösungen sind 3,85 Zeilen/mm, 7,7 Zeilen/mm und 15,4 Zeilen/mm für Schwarz/Weiß-Faxe sowie 7,7 Zeilen/mm und 15,4 Zeilen/mm für Farbfaxe. In Annex E zu T.4 werden für Farbfaxe nicht nur die Auflösungen 200 dpi und 400 dpi, sondern zusätzlich 300 dpi, was 11,55 Zeilen/mm entspricht, zugelassen. Bei Farbfaxen gilt die Einschränkung, dass horizontale und vertikale Auflösung übereinstimmen müssen.

Die beiden gebräuchlichsten Schwarz/Weiß-Formate sind:

1728 Pixel bei 203 oder 204 dpi horizontal; 98 dpi vertikal (niedrige Auflösung)
1728 Pixel bei 203 oder 204 dpi horizontal; 196 dpi vertikal (hohe Auflösung)

Farbfaxe sind wenig verbreitet.

Einfaches Nach- und Umrechnen zeigt, dass die in T.4 aufgeführten Zeilenbreiten und Auflösungen ungenau oder widersprüchlich sind. So muss eine 1728 Pixel breite 200-dpi-Zeile etwa 219,5 mm lang sein; beim Ausdruck eines Farbfaxes kann dies zu Problemen führen. Eine Scanline von 215 mm Breite entspricht den US-Formaten Letter und Legal, ist aber auf A4 nicht darstellbar. Um eine Zeile mit 1728 Bildpunkten auf A4 darzustellen, wird eine Auflösung von 209 dpi benötigt. In diversen Dateiformaten, die zum Speichern von Faxdokumenten geeignet sind (z. B. TIFF), werden für Faxdokumente häufig horizontale Auflösungen von 200, 203 dpi oder 204 dpi sowie vertikale Auflösungen von 98/100 dpi und 196/200 dpi verwendet.

Das Papierformat bestimmt lediglich die horizontalen Abmessungen des Faxdokumentes. Die Länge einer Faxseite ist nicht festgelegt. Sie kann wenige Zeilen betragen oder sich über mehrere Papierseiten erstrecken, so dass beispielsweise ein zweiseitiges Faxdokument auf drei oder mehr Papierseiten ausgedruckt werden muss.

Die meisten Geräte sind nicht in der Lage, eine Seite über ihre gesamte Breite zu bedrucken oder einzuscannen. Der Faxstandard begegnet dieser Tatsache, indem die Übertragung einiger Millimeter der Seitenränder nicht garantiert wird.

FAX-Protokoll

Das T.30-Protokoll ist die Grundlage des G3-Faxstandards, welches die Kommunikation zwischen Faxgeräten, Faxmodems, Faxkarten und Fax-Servern ermöglicht.

In diesem Protokoll wird der Verbindungsaufbau, die Übertragung von Rufnummer, Datum und Uhrzeit sowie die Empfangsquittierung definiert. Die Übertragung kann dabei mit einer Datenübertragungsrate von 2400 bit/s bis 33.600 bit/s erfolgen.

Bei der Übermittlung eines Faxes werden Daten in Töne umgewandelt. Damit sich die Geräte verstehen, legt das FAX-Protokoll fest, wie Sender und Empfänger aufeinander reagieren (Handshake).

CNG (Calling tone)

Beim Protokoll gemäß Gruppe 3 (s. o.) sollte sich der Sender beim Empfänger mit einem Signal der Frequenz 1100 Hz melden, jeweils von 0,5 s Dauer und 3 s langen Pausen, um eine FAX-Übertragung zu signalisieren.

CED (Called terminal identification)

Den Anruf beantwortet das empfangende FAX-Gerät mit einem ca. 3 s langen 2100 Hz Ton (siehe Tonbeispiel, erstes Signal).

DIS (Digital identification signal)

Unmittelbar nach dem CED-Ton lässt das angerufene Gerät ein Signal von 2s Länge folgen und wiederholt es im 3s Abstand, wenn der Anrufer nicht reagiert. Das Signal enthält in V.21 FSK-Modulierung (300 Bit/s) Angaben über das Gerät und seine Empfangscharakteristika (siehe Tonbeispiel, zweites und drittes Signal).

DCS (Digital command signal)

Der Anrufer überträgt seinerseits seine Leistungsmerkmale. Auf diese legen beide Geräte den bestmöglichen Übertragungsstandard für die gegenseitige Kommunikation fest.

Training und TCF (Training check function)

Der Anrufer schickt Testdaten, die es mit einem TCF-Signal beendet.

CFR (Confirmation to receive)

Das angerufene FAX quittiert mit CFR, wenn es die Daten verstehen konnte.

Training, Daten und EOP (End of procedure)

Der Anrufer schickt die Daten und schließt die Übermittlung mit EOP ab.

MCF (Message confirmation)

Der Empfänger bestätigt den Empfang mit MCF.

DCN (Disconnect)

Der Anrufer beendet die Datenverbindung.

Faxübertragungen über Funk

Faxübertragungen können auch über Funk erfolgen. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) betreibt Lang- und Kurzwellensender in Pinneberg bei Hamburg. Dort werden Wettervorhersagen als Funkfernschreiben (RTTY) und Wetterkarten als Faksimile (F1c) gesendet. Die Vorhersagen decken die die Gebiete Nord- und Ostsee, Ostatlantik sowie Mittelmeer ab.

Geschichte

Der schottische Uhrmacher Alexander Bain konstruierte bereits 1843 einen Kopiertelegrafen, der es gestattete, Handschriften und Zeichnungen, also Schwarzweiß-Bilder, elektrisch zu übertragen. Dies also noch bevor überhaupt in Europa das erste Mal die Morsetelegrafie im Jahre 1848 genutzt wurde. Sein System wurde vor allem durch Frederick Collier Bakewell im Jahre 1847 dadurch ganz entscheidend verbessert, dass er das zu übertragende Bild auf einer rotierenden Walze aufspannte und Bildelement für Bildelement durch einen Metallstift schraublinienförmig abtastete. Die Regulierung erfolgte auf der Empfangsseite in ähnlicher Weise. Diese teleautographische Methode wurde später durch Elisha Gray, Korn und Dieckmann, denen während des Ersten Weltkrieges recht gute Bildübertragungen gelangen, entscheidend verbessert. Viele andere waren ebenfalls auf diesem Gebiet aktiv, so auch Rudolf Hell. Sein recht ausgereiftes System wurde vor allem dadurch bekannt, dass über den Reichsrundfunk Mitte der 20er Jahre mit seinem System Bilder über den Äther übertragen wurden.

Der frühe Bildtelegraph wurde aufgrund von Aufwand und Kosten schwerpunktartig etwa in Polizeiverwaltung und Zeitungsredaktion eingesetzt. Erste Prototypen einer neuen öffentlich zugänglichen Telefaxgeneration finden sich im Deutschland der 70er Jahre, damals noch unter der Bezeichnung Fernkopierer. In Verkennung der Möglichkeiten einer auch privat genutzten Gerätetechnik erfolgte zunächst keine Vermarktung. Der letztere Schritt ging schließlich von Japan aus, wo wegen der komplizierten japanischen Schrift mit ihren tausenden von Zeichen die Fernschreiber mit ihren nur etwa 60 Zeichen nie eine wirklich brauchbare Methode zur Fernübertragung von Schriftstücken geworden waren. Daher war dort der Bedarf nach einer bildlichen Übertragungsmethode noch wesentlich höher als im Westen.

Mit dem Aufkommen der universell nutzbaren Computer ist eine teilweise Ersetzung des Telefaxdienstes durch die E-Mail zu beobachten; allerdings ist über das Fax die Übertragung von rechtsgültigen Unterschriften sowie von Zeichnungen leichter möglich als über E-Mail. Da Faxe zum einen problemlos modifizierbar sind (es ist eine Graphik, zudem mit geringer Auflösung), zum anderen kein einziges Sicherheitsmerkmal einer händischen Unterschrift übertragen wird (sehr geringe Auflösung, keinerlei Information über Druck und Schriftführung und Geschwindigkeit), sind diese Unterschriften aus graphologischer Sicht vollständig wertlos. Als weitere Entwicklung ist die Integration des Faxgeräts in sogenannte Multifunktionsgeräte zu beobachten, die Scanner-, Drucker-, Fotokopierer- und Faxfunktionalität beinhalten.

siehe auch: Bildtelegrafie

Weblinks

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