传真数据压缩
2007-11-2 13:07:07
杭州普丰信息技术有限公司
传真机为了实现传输高速化，就通过压缩系统压缩每幅图像所产生的数据，这就是数据压缩系统。为压缩每幅图像的传输时间，在三类传真机中，先是将模拟图像信号经模拟／数字变换成图像数据信号，之后用数据要做系统减少图像数据的信息冗余度，使每幅图像需传送的数据大大减少；其次是减少占用话路的时间与传真过程中的附属时间，以提高操作的自动化程度。
传真机的数据压缩系统大致有MH、MR、MMR和JBIG等几种黑白文稿数据压缩系统，还有JPEG彩色文稿数据压缩系统。传真机所标明支持的压缩系统越多，其兼容性就越好。
一般现在的传真机都支持MH、MR、MMR等压缩系统，而JBIG做为一种最新的高效率的压缩技术，还只是在中高档的传真机上应用。彩色传真机除了支持前几种黑白压缩技术外，还支持JPEG压缩技术以适应彩色文稿的传真需要。
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。
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。
传真机的数据压缩系统大致有MH、MR、MMR和JBIG等几种黑白文稿数据压缩系统，还有JPEG彩色文稿数据压缩系统。传真机所标明支持的压缩系统越多，其兼容性就越好。
一般现在的传真机都支持MH、MR、MMR等压缩系统，而JBIG做为一种最新的高效率的压缩技术，还只是在中高档的传真机上应用。彩色传真机除了支持前几种黑白压缩技术外，还支持JPEG压缩技术以适应彩色文稿的传真需要。
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。
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。
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