(Fr.: fac-similé; Du.: Faksimile; Eng.: facsimile), ook: beeldtelegrafie, fototelegrafie, facsimiletelegrafie en fax, vorm van beeldoverdracht die speciaal is bedoeld voor overdracht van stilstaande beelden zoals grafieken, foto’s, kaarten en getypte tekst. Voor deze systemen voor beeldtransport kan gebruik worden gemaakt van smalbandige transmissieverbindingen waaronder het openbare telefoonnet.
Facsimile.
De werking van de apparatuur wordt, behalve door de elektrische ook bepaald door de stabiliteit van de mechanische uitrusting. Dit is dan ook de reden dat gezocht is naar elektronisch werkende systemen. Deze groep staat bekend onder de verzamelnaam slow-scan (langzame aftasting) (zie hierna). Bij deze apparatuur is ook informatie-overdracht mogelijk van ruimtelijke beelden, zij het in projectie in het platte vlak.
Uitvoering.
Het onderscheid in de toepassing is gerelateerd aan de vereiste kwaliteit van het gereproduceerde beeld. Onderzoek richt zich op vermindering van de transmissietijd bij behoud van de kwaliteitseis. Met name voor de officefacsimile is de ontwikkeling in de transmissietijd duidelijk waarneembaar; zij geldt in haar algemeenheid ook voor de andere vormen van facsimile. De kwaliteit is gerelateerd aan:
a. het aantal lijnen per millimeter of het aantal lijnen per beeld, dat wordt gebruikt om de beeldinformatie over te brengen (het oplossend vermogen);
b. het reproduktieproces dat wordt toegepast om het elektrische signaal in een optisch beeld om te zetten; en
c. de mogelijkheid grijsgradaties te kunnen onderscheiden en weer te geven. Het verbeteren van de kwaliteit van het gereproduceerde beeld resulteert in hogere kosten voor transmissie en voor zend- en ontvangapparatuur.
Onderscheid kan worden gemaakt in:
1. Zetfacsimile, dat wordt gebruikt voor zeer korte berichten (oplossend vermogen 4 lijnen per millimeter); het gebruikte weergaveprocédé geeft juist leesbare tekst.
2. Fotofacsimile, dat voorkomt in een uitgebreide variëteit aan afmetingen (oplossend vermogen 2,4...7,6 lijnen per millimeter); het systeem onderscheidt grijsgradaties.
3. Officefacsimile, dat thans het meest verbreid is; afmetingen zijn gebaseerd op A4-formaat (oplossend vermogen 3,2...5 lijnen per millimeter); het systeem onderscheidt nagenoeg geen gradaties tussen zwart en wit.
4. Weerkaartenfacsimile voor overdracht van weerkaarten; afmetingen zijn internationaal gestandaardiseerd (oplossend vermogen 2...4 lijnen per millimeter).
5. Kranten/nieuwsdienstfacsimile voor afmetingen tot krantepaginaformaat; weergave in zwart/wit en kleur; kwaliteitseis hoog in verband met reproduktiemogelijkheid (oplossend vermogen 12...40 lijnen per millimeter).
De eisen die aan de apparatuur worden gesteld zijn duidelijk gerelateerd aan de toepassing. Ten aanzien van de parametertransmissietijd is specifiek voor de officefacsimileapparatuur een drietal klassen (men spreekt ook van generaties) waar te nemen. t.w. de langzame facsimile (transport van een A4-document in 6 min), de middelsnelle facsimile (3 min), de snelle facsimile (1 min). Tijdwinst bij de tweede-generatieapparatuur is hoofdzakelijk bereikt door effectiever gebruik te maken van de transmissiecapaciteit, bij de derde-generatieapparatuur door naast het beperken van de bandbreedte, informatiereductie toe te passen. Hier wordt niet elk beeldpunt afzonderlijk, maar ook de onderlinge samenhang in beschouwing genomen (technieken als runlengtecodering).
Systemen.
Om een beeld te kunnen transporteren moet het eerst worden omgezet in een elektrisch signaal. Hiertoe wordt het beeld verdeeld in een (groot) aantal beeldpunten. De helderheid (luminantie) van elk beeldpunt wordt daarna omgezet in een spanning. Voor een kleurenbeeld komt bij de helderheid nog de kleur (chrominantie). De spanningen van de verschillende beeldpunten worden na elkaar overgebracht (sequentiële overdracht). Hierbij worden aan zendzijde in vaste volgorde alle beeldpunten afgetast. Aan de ontvangzijde vindt een omgekeerde bewerking plaats. Bij de rechthoekige beeldafmetingen sluiten allerlei vormen van zig-zagaftasting goed aan. De meest voorkomende zijn van links naar rechts en van boven naar beneden. Bepalend voor de keuze is de eenvoud van technische realisatie. Het totaal aantal lijnen waaruit het beeld is opgebouwd wordt een raster genoemd, de richting waarin het wordt opgebouwd de rasterbeweging.
De werkwijze bij facsimile is verwant aan die van de TV in die zin dat de beeldpunten worden afgetast volgens een lijnenpatroon en dat de helderheid per beeldpunt wordt gebruikt voor modulatie van een signaal dat door een communicatiekanaal wordt getransporteerd. Aan de ontvangkant bevindt zich een aftastend systeem dat gesynchroniseerd en in fase is met het aftastsysteem aan de zendkant. Het inkomend signaal wordt gebruikt om de intensiteit per weer te geven beeldpunt vast te leggen; zo wordt het beeld gereconstrueerd.
Aftastsystemen.
Er bestaan een aantal varianten, deels gebaseerd op het principe van een roterende cilinder en deels op het principe van de vlakke onderlaag (Eng..flat bed). De laatstgenoemde groep bezit niet altijd een werkelijke vlakke onderlaag. Men onderscheidt zowel holle als bolle onderlagen waarbij de bolle transparant zijn. Het onderscheid tussen beide groepen ligt in de omstandigheid of voor de lijnaftasting het papier wordt bewogen of dat het opneemelement de beweging maakt. Bij het principe van de roterende cilinder (drum) wordt het document op een cilinder gespannen die met constante snelheid roteert. Van een klein belicht deeltje van het document wordt het gereflecteerde licht op een fotocel geprojecteerd die het al of niet aanwezig zijn van licht omzet in elektrische impulsen. Via een transportmechanisme wordt de opneemeenheid in axiale richting langs de cilinder getransporteerd. De roterende beweging van het document en de axiale bewegingsrichting van het opneemelement resulteren in ontleding volgens een lijnenpatroon (afb. 2 en 3).
Bij het principe van de vlakke onderlaag wordt de lijnaftasting met het opneemelement gerealiseerd, meestal met behulp van een bewegende spiegel. Het document wordt in bijv. een holle cilindervormige geleider gespannen of op een bolle cilindervormige transparante drager. Het per beeldelement gereflecteerde licht wordt via een lenzenstelsel en spiegel op een fotocel geprojecteerd. Door de spiegel die in het hart van de cilindervorm is aangebracht te roteren, wordt de lijnaftasting verkregen. De aftasting volgens een lijnenpatroon wordt gerealiseerd door transport van of het document of het spiegelmechanisme (afb. 4 en 5).
Reproduktie.
Bij de reconstructie van het beeld uit het inkomende signaal is het gebruik van fotografisch papier voor de meeste toepassingen omslachtig en relatief duur. Naast deze methode is een aantal weergaveprocedures ontwikkeld, t.w. het drukprocédé met inkt op normaal papier; met carbonpapier; met elektrolytisch papier; met stroomgevoelig papier en met elektrostatisch papier.
Codering.
Er kunnen twee soorten codering worden onderscheiden: broncodering en transmissiecodering (kanaalcodering). De broncodering heeft ten doel de gecodeerde data om te zetten in (meestal) binaire code en wel zodanig dat de redundantie tot een minimum wordt beperkt. Lang niet alle informatie die in het beeld is opgeslagen is van wezenlijk belang voor de reproduktie van het oorspronkelijke beeld. Het beeld bevat een grote hoeveelheid irrelevante gegevens. De nieuwe informatie die een bepaald beeldelement aan de reeks als bekende toevoegt is slechts een fractie van de totale informatie die het beeld omvat. De rest is in principe overtollig of redundant. Deze vorm van redundantie wordt statische redundantie genoemd, de techniek waarmee men deze verwijdert redundantiereductie. Hierdoor wordt bereikt dat de benodigde transmissietijd tot een uiterste waarde wordt gereduceerd. Een veel gebruikte vorm van statistische codering is runlengtecodering. Voor inpassing van dit digitale signaal in een systeem dat is uitgerust voor overdracht van frequenties (de telefoon) kan gebruik worden gemaakt van AM-, FM- en PM(fasemodulatie)technieken.
Transmissie.
De frequentie-inhoud van het facsimilesignaal van de gebruikelijke officefacsimile-apparatuur is gelegen in het frequentiegebied van ca. 0 Hz tot 1...2 kHz (praktische waarde 1300 Hz). Dit maakt bewerking van het facsimilesignaal noodzakelijk als voor het transport van het signaal gebruik wordt gemaakt van telefoonverbindingen. De frequentieband van een dergelijke verbinding loopt van 300...3400 Hz en kan het deel van het facsimilesignaal dat ligt tussen 0...300 Hz niet zonder meer verwerken. Dit wordt opgelost door modulatie van het facsimilesignaal naar de beschikbare telefoonband.
Systeemparameters.
Gelet op de veelvoud aan uitvoeringsvormen zijn een aantal parameters gedefinieerd die samenwerking tussen deze vormen mogelijk maakt, mits de waarde van de parameters per apparaat met elkaar overeenstemt. Voor de aftast/weergavesystemen zijn dit de index of co-operation, de factor of co-operation, de drumrotatiesnelheid, de drumfactor en de synchronisatie. Een onvervormde weergave tussen het origineel aan de zendzijde en de reproduktie aan de ontvangkant vereisen een voor beide apparaten gelijke verhouding tussen de lengte van een lijn (aftastlengte) en het aantal lijnen per centimeter. Deze relatie ligt per apparaat vast in de factor of co-operation dat het produkt is van de aftastlengte en het aantal lijnen per centimeter (gebaseerd op de omtrek van de cilinder) of de index of co-operation die met de factor of co-operation de constante 1/𝜋 verschilt omdat het aantal lijnen is betrokken op de diameter van de cilinder. De drumfactor is de verhouding tussen de aftastlengte van de cilinder en de diameter van de cilinder. Voor de transmissie zijn de parameters modulatievorm en draaggolfniveau gedefinieerd.
Kleurenfacsimile heeft geen spectaculaire ontwikkeling doorgemaakt. Het gebruik van kleurenfacsimile door kranten en nieuwsdiensten neemt echter toe en de hierop gerichte facsimileapparatuur is thans commercieel beschikbaar.
Aftasting.
Om de overdracht in kleur tot stand te kunnen brengen moet men eerst het op het opname-element vallende licht in de drie componenten rood, groen en blauw splitsen. Deze componenten moeten met de vastgestelde primaire kleuren overeenkomen. Dit kan worden bereikt door gebruik te maken van kleurselectieve spiegels of door toepassing van kleurfilters. Onafhankelijk van de samenstelling van het invallende licht ontvangt elk van de drie opname-elementen op deze wijze slechts dat deel uit het totale spectrum dat bepalend is voor de betreffende primaire kleur. De drie opname-elementen zijn zodanig afgeregeld dat bij de lichtindruk ‘wit’ de uitgangsspanningen even groot zijn. Aan de ontvangkant moeten dan in overeenstemming hiermee een rode, groene en blauwe lichtbron van dezelfde intensiteit additief worden gemengd om weer de lichtindruk ‘wit’ op te leveren. In de praktijk worden de drie aparte kleurenbeelden optisch tot dekking gebracht. Ten aanzien van de hier voorkomende aftast- en weergavetechnieken geldt hetzelfde als vermeld onder de zwart/witfacsimileapparatuur, zij het dat de systemen gradaties kunnen onderscheiden. Als weergave wordt hoofdzakelijk het fotografische procédé toegepast. Het grote verschil is gelegen in de transmissie.
Transmissie.
De eenvoudigste manier om de drie verschillende kleurencomponenten van zender naar ontvanger over te brengen bestaat daaruit dat drie verschillende draaggolven ieder met een van de drie kleurencomponenten worden gemoduleerd. Dit zou, zoals in afb. 9 is aangegeven, waar voor iedere kleur dezelfde bandbreedte is gekozen, tot gevolg hebben dat, vergeleken met zwart/witfacsimile, voor de overdracht van kleuren een driemaal zo grote bandbreedte noodzakelijk is. De gelijktijdige overdracht van de drie kleurencomponenten door middel van afzonderlijke draaggolven is het principe van het simultaan proces. Naast dit proces bestaat er nog de mogelijkheid om de drie kleuren in een bepaalde volgorde achter elkaar uit te zenden, het sequentieel proces. Bij apparatuur volgens dit principe is de benodigde transmissietijd vergeleken met zwart/witfacsimile driemaal zo groot. In de apparatuur voor kleurenoverdracht komen verschillende vormen van modulatie voor. Welke vorm van modulatie wordt toegepast hangt af van het transmissiekanaal (overdrachtsweg) waarin men de beeldinformatie wil transporteren. Kleurenoverdracht stelt bijzondere eisen aan het transmissiekanaal, eisen waaraan het openbare telefoonnet zonder meer niet voldoet.
Slow-scan.
Deze categorie neemt als uitgangspunt het elektrische equivalent van het fysische beeld (grafieken, foto’s e.a.) zoals dit beschikbaar is in het videosignaal, dat door een TV-camera die hierop is gericht wordt afgegeven en converteert, met behulp van extra omzettingsapparatuur in een slow-scan( langzame aftasting)-signaal. Het uitgangspunt, beeldgegevens in videovorm heeft het voordeel dat voor zend- en ontvangzijde gebruik gemaakt kan worden van hetzij aanwezige hetzij goedkoop te verwerven TV-opname- en TV-weergave-apparatuur. Door de conversie kan als transmissiekanaal ook weer gebruik gemaakt worden van bijv. het openbare telefoonnet.
Aan de zendzijde wordt de conversie van het videosignaal gerealiseerd door:
a bemonstering van het periodieke beeldsignaal, of
b door middel van registratietechnieken, waarbij de keuze van ongelijke schrijfsnelheid en uitleessnelheid in conversie resulteert.
Bij a worden snelle bemonsteringstechnieken toegepast zoals o.a. zijn ontwikkeld voor ‘sampling scoops’. Het niet bewegende TV-beeld wordt periodiek afgetast. Door bemonstering van op elkaar volgende videorasters, waarbij deze monsters van raster tot raster steeds iets verschoven worden, wordt in vertraagd tempo het gehele beeld afgewerkt.
Bij b wordt een beeld volgens TV-norm ingeschreven in een geheugen en daarna met een veel lagere snelheid uitgelezen (vertraagde uitlezing). Hierbij worden voornamelijk analoge geheugens toegepast.
Op basis van afnemende geheugencapaciteit kan algemeen de rangschikking gemaakt worden van: magnetische geheugens, geheugenbuizen en digitale halfgeleidergeheugens. Magnetische registratie is geschikt voor opslag van meerdere rasters, de geheugenbuis voor een raster en de digitale halfgeleidergeheugens voor opslag van een beperkt aantal beeldpunten. Bij methode a is de voor conversie benodigde tijd gelijk aan de tijd waarin de bemonstering van het videosignaal plaatsvindt. Het beeld moet hier gedurende de gehele bemonsteringstijd stil blijven staan. Deze tijd is afhankelijk van de geëiste bandbreedteconversie. Voor de telefoonbandbreedte (3 kHz) is deze tijd ca. 67 s.
Bij methode b ligt de voor conversie benodigde tijd vast in de tijd waarin het in het geheugen aanwezige elektrische beeld equivalent wordt uitgelezen. Ten aanzien van de benodigde transmissietijden geldt hetzelfde als onder a. Het beeld behoeft slechts gedurende de tijd dat het in het geheugen wordt ingeschreven stil te blijven staan. Wanneer bijv. uitgegaan wordt van een standaard TV-beeld met een beeldfrequentie van 25 Hz dan is deze inleestijd 40 ms. Het is daardoor bij methode b mogelijk momentopnamen te maken van bewegende beelden.
Aan de ontvangzijde kunnen twee functies worden onderscheiden, t.w. de opslag van de in de tijd verdeelde beeldgegevens van een taster (geheugen); en de verzorging van de weergave van deze gegevens.
Er blijkt verder bij de apparatuur een onderverdeling te maken in de methode van weergave, en wel door middel van een zachte kopie, d.w.z. door weergave op een monitor, een direct-zicht geheugenbuis of in de vorm van een dia (quasi harde kopie), of door een harde kopie, d.w.z. weergave op fotografisch papier voor beelden en speciaal papier voor tekst en grafieken.