The invention of the fax machine
Читаем по-английски

Pictures via a pendulum

Remotely printed paper messages still have many uses, and have done for more than 150 years.

The invention of the fax machine

Sending images through telephone lines to be reconstructed at the receiver’s end as a facsimile of the original — or fax — is nowadays being overtaken by other forms of electronic communication. But remotely printed paper messages still have many uses, and have done for more than 150 years. It might surprise you to know that the fax machine was invented decades before the telephone.

The Scottish shepherd

Sending a message by wire became possible with the start of telegraphy. But what about the amazing prospect of sending a signature or picture? In answer to the question in last month’s Pioneers’ Page, this technique was first demonstrated in the 1840s by a Scotsman, Alexander Bain.

Bain was born in 1811 in Caithness, in the far north of Scotland, one of 13 children of a crofter. As a boy, he helped to look after the sheep, but on leaving home he trained as a clockmaker, eventually moving to London in 1837 to pursue his trade. As well as mechanical devices, Bain was fascinated by electricity. In 1841, he patented the world’s first electric clock, which worked with a pendulum moved by electromagnetic impulses; this was to be an important step on the road towards the fax machine, which became Bain’s next invention.

Illustration of Bain’s machine in 1850

 In 1902, Arthur Korn, of Germany, demonstrated the first photoelectric fax system, and in 1922 one based on radio signals. Faxes became widely used for transmitting newspaper content and weather maps. ITU played an important role by approving the fi rst international standards for fax machines (Group 1) in 1968, followed by Group 2 standards in 1972 and Group 3 in 1980. The time needed to transmit a page was reduced from six minutes to less than one, and the standards were essential factors behind the boom in fax technology of the 1980s.

A vital element of his «recording telegraph» was synchronization of the pendulums of two clocks which, for the scientist’s initial experiments, were about 70 kilometres apart in Edinburgh and Glasgow. Whenever the Edinburgh pendulum moved, a pulse of electricity went along a telegraph wire to a solenoid on the Glasgow pendulum that moved it simultaneously. Attached to each pendulum was a metal stylus. At Edinburgh, this swept backwards and forwards across a picture etched in copper (or, later, printer’s type), and when it met a line in the drawing an electrical contact was made. The signal made the Glasgow pendulum move across paper soaked in potassium iodide, which changes colour when an electrical current passes through it.

Scanning line-by-line

A crucial feature of the recording telegraph was its use of scanning. The copper picture that was being transmitted was moved along by tiny amounts with each sweep of the pendulum; at the receiving end, the sensitive paper was on a roll that advanced with each stroke. Thus, a facsimile image was gradually constructed, line by line.

Bain was granted a British patent on his device in 1843. His invention was later improved by another Briton, Frederick Bakewell, whose system used revolving drums covered with tin foil. The image was drawn onto the transmitting drum with a non-conductive material. The drum was then scanned, while at the receiving end, an image was produced on chemically treated paper wrapped around the second drum. Bakewell gave the first public demonstration of a fax transmission in 1851 at the Great Exhibition in London.

The Italian priest

Despite these successes, it remained a problem to achieve perfect synchronization of the transmitting and receiving ends of the first fax systems. The challenge was taken up by an Italian priest, Giovanni Caselli (1815–1891), who researched into the telegraphic transmission of images while teaching physics at the University of Florence. In 1860, working in Paris, he built a machine that he named a «pantelegraph». Essentially a giant, 2-metre-tall version of the earlier devices, it overcame the synchronization problem by triggering pendulum movements with extremely accurate clocks that operated independently of the electric current sent down the telegraph line.

The pantelegraph (see on the right hand) was widely acclaimed, and France’s Emperor Napoleon III gave it his backing. Caselli was allowed to use a telegraph line between Paris and Amiens to test the device, which he patented in 1861. A commercial fax service was started in 1863 between Paris and Marseille, followed in 1865 by one between Paris and Lyon. Thousands of faxes were now being sent across France by pantelegraph.

However, the pantelegraph failed to become a long-term success. It was not promoted well enough, and more simple forms of telegraphic transmission ultimately prevailed. It serves as an example of a technology that did not find a niche because it was ahead of its time. Nevertheless, four years before the birth in Scotland of Alexander Graham Bell who patented the telephone, Scotsman Alexander Bain had arrived at the concept of image scanning that was to be the basis of not only the fax technology of the future, but also of a fundamental technique of television.

 

Изобретение факсимильного аппарата

Картины, нарисованные маятником

передача по телефонным линиям изображений, которые у получателя выглядят как отпечаток оригинала – факсимильная передача – в наши дни уже заменена на другие формы электронной связи. Но бумажные сообщения, которые можно распечатать, до сих пор используются в многочисленных применениях, и это происходит уже более 150 лет. Вы можете удивиться, узнав, что факсимильный аппарат был изобретен за несколько десятков лет до телефона.Шотландский пастух

Отправка сообщения по проводам стала возможной с началом телеграфии. Но вот что насчет удивительного шанса отправить подпись или картинку? Данная технология была показана в 40-х годах XIX века шотландцем Александром Бэйном.

Бэйн родился в 1811 году в Кейтнесс, на самом севере Шотландии, он был одним из 13 детей мелкого арендатора. Ребенком он пас овец, но уйдя из дома выучился на часовщика, и в конце концов, в 1837 году  перебрался работать в Лондон. Кроме механических устройств Бэйн увлекался электричеством. В 1841 году он запатентовал первые в мире электрические часы, в которых был маятник, приводимый в движение электромагнитными импульсами; это был важный шаг на пути к факсимильному аппарату, ставшему следующим изобретением Бэйна.

В 1902 году Артур Корн в Германии продемонстрировал первую фотоэлектрическую факс-систему, а в 1922 году — систему на основе радиосигналов. Факсы стали широко использовать для передачи газетных статей и карт погоды. Но только в 1968 году МСЭ утвердил первые международные  стандарты для факсимильной передачи(Группа 1), а затем Группу 2 — в 1972 году и Группу 3 — в 1980-м. Время, необходимое для передачи страницы сократилось с шести минут до менее одной минуты, впринятие стандартов стало новым важным фактором развития факсимильной передачи, послужившим буму факс-технологий в 80-х годах 20 века.

Важным элементом его «записывающего телеграфа» была синхронизация маятников двух часов, которые в первых экспериментах ученого находились примерно за 70 километров друг от друга — в Глазго и Эдинбурге. Каждый раз, когда двигался маятник в Эдинбурге, электрический импульс шел по телеграфному кабелю на соленоид маятника в Глазго и приводил его   в движение. К каждому маятнику был прикреплен металлический стилус. В Эдинбурге он перемещался вперед и назад по картинке, выгравированной на меди (позднее — по типографскому шрифту), и когда он проходил линию на рисунке, появлялся электрический контакт. Этот сигнал заставлял маятник в Глазго двигаться по бумаге, вымоченной в иодиде калия, который меняет цвет, если через него проходит электрический ток.

Построчное сканирование

Ключевой особенностью записывающего телеграфа было применение сканирования. Медная картина, которая передавалась, понемногу продвигалась вперед с каждым движением маятника; на принимающей стороне на ролике, который разматывался при каждом штрихе, была намотана чувствительная бумага. Таким образом постепенно, линия за линией, создавалось факсимильное изображение.

В 1843 году Бэйн получил на свое устройство британский патент. Его изобретение позже было улучшено другим британцем, Фредериком Бэйкуэллом, чья система использовала вращающиеся барабаны, покрытые тонкой фольгой. Изображение наносилось на передающий барабан в виде  диэлектрического материала. Затем барабан сканировался, а на принимающей стороне изображение воспроизводилось на обработанной химическим образом бумаге, намотанной на втором барабане. Бэйкуэлл впервые продемонстрировал публике факсимильную передачу в 1851 году на Великой Выставке в Лондоне

 Итальянский священник 

Несмотря на такие успехи, в первых факсовых системах все еще не удавалось достичь четкой синхронизации на передающей и приемной сторонах. Вызов принял итальянский священник Джованни Каселли (1815–1891), который занимался изучением телеграфной передачи на фаультете физики Флорентийского университета. В 1860 году, работая в Париже, он собрал машину, которую назвал «пантелеграф». Изначально огромная, двухметровая версия более ранних устройств, она решала проблему синхронизации запуском движений маятников при помощи чрезвычайно точных часов, работающих независимо от электрического тока, посылаемого по телеграфной линии.

Alex de Carvalho

Как говорят, Джованни Каселли получил задание сделать знаменитый маятник французского физика Ж.Б. Леона Фуко, который использовался для демонстрации вращения Земли

Пантелеграф стал широко известен, и французский император Наполеон III поддержал его внедрение. Каселли разрешили использовать телеграфную линию между Парижем и Амьеном для испытания устройства, которое он запатентовал в 1861 году. Первая коммерческая передача факсимильных изображений состоялась в 1863 году между Парижем и Марселем, а в 1865 году добавлась еще и линия Париж-Лион. К тому времени во Франции при помощи пантелеграфа было отправлено уже тысячи факсов.

Однако пантелеграфу не удалось достичь долговременного успеха. Он не был хорошо разрекламирован, и в конце концов был заменен более простой телеграфной передачей. Он так и остался в истории примером технологии, не нашедшей себе применения, потому, что она опережала свое время. Тем не менее за четыре года до рождения Александра Грэма Белла, который запатентовал телефон, шотландец Александр Бэйн изобрел концепцию сканирования изображения, которая в будущем стала основой не только технологии факсимильной передачи, но также фундаментальной технологии телевидения.