เครื่องโทรสารหรือนิยมเรียกสั้นๆ ว่า “แฟกซ์” (FAX) ได้พัฒนาหลักการทำงาน มาจากเครื่องถ่ายเอกสาร หรือการถ่ายเอกสารจากที่หนึ่งส่งผ่านคู่สายโทรศัพท์ไปยังอีกที่หนึ่ง โดยเอกสารปลายทางที่ได้รับจะเหมือนเอกสารต้นทาง หลักการทำงานเบื้องต้น คือ เครื่องโทรสารที่ต้นทางจะทำการเปลี่ยนข้อมูลของเอกสารหรือภาพนิ่งต้นฉบับ (Original Document or Still Picture) ให้เป็นสัญญาณทางแสง จากนั้นสัญญาณทางแสงจะถูกเปลี่ยนให้เป็นสัญญาณทางไฟฟ้า(Electric Signal)โดยมีการเข้ารหัสข้อมูลแล้วส่งผ่านระบบสื่อสารไปยังปลายทางเครื่องโทรสารปลายทางเมื่อได้รับสัญญาณจะทำการเปลี่ยนจากสัญญาณทางไฟฟ้าให้เป็นสัญญาณทางแสงเพื่อใช้สร้างเอกสารหรือภาพนิ่งบนกระดาษ (Hard Copy) ที่เหมือนกับต้นฉบับ
 

  สามารถแบ่งการทำงานได้ดังรูปที่ ๔.๑ การทำงานประกอบด้วยสามส่วน คือ การทำงานด้านส่งที่ทำหน้าที่แปลงเอกสารเป็นข้อมูลเพื่อจัดส่ง (Sending Operation) การส่งผ่านข้อมูลผ่านระบบสื่อสาร (Transmission) และการทำงานด้านรับที่ทำหน้ารับสัญญาณแล้วแปลงเป็นข้อมูลเพื่อจัดทำเอกสาร (Receiving Operation) การส่งผ่านข้อมูลจะส่งผ่านตามคู่สายโทรศัพท์ คลื่นวิทยุ หรือคลื่นไมโครเวฟขึ้นอยู่กับสถานที่และระบบการสื่อสารที่ใช้

         ส่วนที่ทำหน้าที่แปลงเอกสารเพื่อจัดส่ง ลักษณะการทำงานประกอบด้วยสามส่วน คือ การสแกน (Scanning) การเปลี่ยนสัญญาณแสงเป็นสัญญาณทางไฟฟ้า (Opto-Electric Conversion) และ เทคนิคการส่งผ่านระบบสื่อสาร (Transmission Technique)

          ๔.๑ การสแกน (Scanning)

    ตัวอักษร หรือรูปภาพประกอบด้วยจุดเล็กๆ จำนวนมากรวมกัน จุดเล็กๆ เหล่านี้เรียกว่า “จุดภาพ” ที่ด้านส่งของเครื่องโทรสารจะมีขบวนการจัดแจงเอกสาร หรือรูปภาพต้นฉบับให้เป็นจุดภาพ เพื่อแปลงเป็นสัญญาณทางไฟฟ้า (Electric Signals) ในขณะที่ด้านรับของเครื่องโทรสารมีการทำงานที่ย้อนกลับกับด้านส่ง ขบวนการหรือวิธีการแปลงรูปภาพต้นฉบับให้เป็นจุดภาพที่ด้านส่ง หรือแปลงจุดภาพ กลับเป็นเอกสารหรือรูปภาพที่ด้านรับของเครื่อง     โทรสาร เรียกว่า “การสแกน” ทิศทางของการสแกนจะเหมือนกัน ทั้งด้านรับและด้านส่ง คือ การสแกนจากซ้ายไปขวาตามแนวนอน (Horizontal Scanning) และการสแกนจากบนลงล่างตามแนวตั้ง (Vertical Scanning) การสแกนตามแนวนอนเรียกว่า การสแกนหลัก (Main Scanning) และสแกนตามแนวตั้ง เรียกว่า การสแกนย่อย (Sub-Scanning)

  จุดภาพที่เกิดขึ้นจากการสแกนมีอยู่สองประเภทคือ จุดภาพที่เป็นสีขาว(White Picture Element) และจุดภาพที่เป็นสีดำ (Black Picture Element) การสแกนเป็นแบบต่อเนื่องและรวดเร็ว โดยการสแกนแต่ละครั้งตามแนวตั้งจะได้เป็นเส้น ที่เกิดจากการสแกน เรียกว่า “เส้นสแกน (Scanning Line)” โดยที่ความหนาแน่นของเส้นสแกน (Scanning Line Density) คือจำนวนเส้นต่อมิลลิเมตร (Line/mm) สำหรับความหนาแน่นตามแนวนอนเกิดจาก จุดภาพ (Picture Element) จำนวนมากมายที่รวมตัวกันอยู่ ดังนั้นความหนาแน่นตามแนวนอน คือ จำนวนของจุดภาพต่อมิลลิเมตร (Pel/mm)

          ๔.๒ การเปลี่ยนสัญญาณแสงเป็นสัญญาณทางไฟฟ้า (Opto - Electrical Conversion)

   ในขณะเริ่มต้นของการสแกน เครื่องโทรสารจะยิงแสงตกกระทบที่เอกสารต้นฉบับ และอาศัยหลักการสะท้อนของแสง เมื่อแสงตกกระทบกับพื้นที่ที่มีสีแตกต่างกัน เช่น สีขาวกับสีดำ โดยสีขาวจะสะท้อนแสงได้ดีกว่าสีดำ ดังนั้นความเข้มของแสงสะท้อนที่ได้จากเอกสาร จะมีความแตกต่างกัน จากนั้นแสงสะท้อน จะถูกส่งผ่านเลนซ์นูนในการรวมแสง แล้วส่งให้วงจรทำหน้าที่ แปลงระดับความเข้มของแสงเป็นสัญญาณทางไฟฟ้า (Opto-Electrical Conversion Element) สัญญาณทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า “สัญญาณภาพ” (Picture Signal)
 

          ๔.๓ เทคนิคการส่งสัญญาณ (Transmission Technique)

   เครื่องโทรสารด้านส่งจะต้องมีการเข้ารหัสสัญญาณภาพ (Picture Signal) และทำการผสมสัญญาณ (Modulate) ก่อนที่จะถูกส่งไปยังเครื่อง     โทรสารด้านรับตามลำดับ การพัฒนาของเครื่องโทรสารสามารถแบ่งได้เป็นสี่กลุ่ม [1] ดังนี้

   ก) กลุ่มที่หนึ่ง (Group I: G1)

   การกำหนดระบบที่ใช้กับเครื่องโทรสารสมัยเริ่มแรก เรียกว่า “กลุ่มที่หนึ่ง” (Group I: G1) โดยการนำสัญญาณภาพ ที่ได้การเปลี่ยนสัญญาณแสงเป็นสัญญาณทางไฟฟ้าแล้วทำการผสมสัญญาณแบบเอเอ็ม (Amplitude Modulation: AM) หรือแบบเอฟเอ็ม (Frequency Modulation: FM) เพื่อใช้ในการส่งสัญญาณผ่านระบบสื่อสาร สำหรับด้านรับเมื่อได้รับสัญญาณแล้วจะทำการแยกสัญญาณ เพื่อให้ได้สัญญาณภาพกลับคืนมาแล้วเข้าสู่ขบวนการจัดทำให้เป็นเอกสารใหม่ (Hard Copy) เพื่อให้ได้รูปแบบเหมือนกับเอกสารต้นฉบับต่อไป

  มาตรฐานของกลุ่มที่หนึ่ง กำหนดให้ใช้เวลาในการรับส่งเอกสารขนาด A4 (๒๑๐ mm x ๒๙๗ mm) ใช้เวลาประมาณ ๖ นาที โดยมีความละเอียดของความหนาแน่นของเส้นสแกน ๓.๘๕ เส้นต่อมิลลิเมตร ใช้การผสมสัญญาณแบบแบบเอเอ็ม หรือเอฟเอ็ม

  ข) กลุ่มที่สอง (Group II: G2)

  มาตรฐานของเครื่องโทรสารแบบกลุ่มที่สอง ถูกกำหนดขึ้นเมื่อปี คศ.1976 (พ.ศ. ๒๕๑๙) เป็นการพัฒนาปรับปรุงการผสมสัญญาณ และการแยกสัญญาณ โดยใช้การผสมสัญญาณแบบเอเอ็ม วีเอสบี (Amplitude Modulation Vestigial Sideband: AM VSB) หรือการผสมสัญญาณแบบพีเอ็ม วีเอสบี (Phase Modulation Vestigial Sideband: PM VSB) ทำให้สามารถลดเวลาที่ต้องใช้ในการรับส่งข้อมูลเอกสารขนาด A4 เหลือเพียงประมาณ ๓ นาที โดยรายละเอียดของเอกสารมีความละเอียดของความหนาแน่นของเส้นสแกนเท่ากับเครื่องโทรสารแบบกลุ่มที่หนึ่ง

         ค) กลุ่มที่สาม (Group III: G3)

  เครื่องโทรสารในกลุ่มที่หนึ่ง และกลุ่มที่สองเทคนิคที่ใช้ในการส่งสัญญาณเป็นแบบแอนะล็อก(Analog) แต่ในกลุ่มที่สามได้นำรูปแบบการส่งสัญญาณแบบดิจิทัล (Digital) รวมทั้งใช้เทคนิคการเข้ารหัสข้อมูลเพื่อใช้ในการลดปริมาณข้อมูล (Data Compression Process Coding Mode or Coding Scheme) ทำให้สามารถส่งสัญญาณด้วยอัตราเร็วถึง ๙๖๐๐ บิทต่อวินาที (Bit/sec) ลดเวลาที่ต้องใช้ในการรับส่งเอกสารต้นฉบับขนาด A4    เหลือเพียงประมาณ ๑ นาที

  ในการสแกนแต่ละครั้งจะมีจำนวนจุดภาพที่เป็นสีขาว และจุดภาพที่เป็นสีดำที่ต่อเนื่องกันเรียกว่า สีขาวต่อเนื่อง (White run) และสีดำต่อเนื่อง (Black run) การสแกนตามแนวนอนในแต่ละครั้ง ตามเส้นสแกนซึ่งมีความยาว ๒๑๕ มิลลิเมตร จะได้จำนวนจุดภาพทั้งหมด ๑,๗๒๘ จุดภาพ การลดปริมาณข้อมูลดังกล่าวทำได้โดยอาศัยการเข้ารหัส (Coding) ในส่วนที่เป็นสีขาวต่อเนื่อง หรือสีดำต่อเนื่อง การเข้ารหัสที่กำหนดตามมาตรฐานมีอยู่     สองประเภท คือ การเข้ารหัสระนาบเดียว (One-Dimension Coding Scheme) และการเข้ารหัสสองระนาบ (Two- Dimension Coding Scheme)      การเข้ารหัสจะอ้างอิงตามตารางรหัสจบ (Terminating Codes) และรหัสสร้าง (Make up Codes) ที่กำหนดโดยสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศตามมาตรฐานแนะนำชุดที T (ITU CCITT Recommendation T Series) [2]

  การเข้ารหัสระนาบเดียว (One-dimension Coding Scheme) เป็นการอาศัยจุดภาพจากการสแกนที่เป็นจุดสีขาวต่อเนื่อง หรือสีดำต่อเนื่องมาเข้ารหัสตามตารางรหัสจบและรหัสสร้าง การเข้ารหัสระนาบเดียว มีชื่อเรียกอีกแบบ คือฮัฟฟ์แมนดัดแปลง (Modified Huffman: MH)

  การเข้ารหัสสองระนาบ (Two-Dimensional Coding Scheme) ใช้ลักษณะบางส่วนของการเข้ารหัสระนาบเดียว ควบคู่กับการใช้ความสัมพันธ์ทางแนวดิ่งกับข้อมูลที่มีอยู่ โดยที่การสแกนครั้งแรกจะเป็นการเข้ารหัสระนาบเดียว เพื่อใช้เป็นเส้นอ้างอิงของการเข้ารหัสสองระนาบ หลังจากนั้นก็จะใช้   การสแกนของการเข้ารหัสสองระนาบ เป็นเส้นอ้างอิงในการเข้ารหัสครั้งต่อไป การเข้ารหัสสองระนาบ เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า การอ่านแบบดัดแปลง (Modified Reading: MR)

         ง) กลุ่มที่สี่ (Group 4: G4)

   มาตรฐานของเครื่องโทรสารแบบกลุ่มที่สี่ เป็นการส่งข้อมูลแบบดิจิทัลโดยต้องเชื่อมต่อกับโครงข่ายข้อมูลสาธารณะ(Public data network: PDN) ได้แก่  โครงข่ายข้อมูลสาธารณะแบบสลับวงจร (Circuit – Switched Public data Network: CSPDN) โครงข่ายข้อมูลสาธารณะ แบบสลับกลุ่มข้อมูล (Packet – Switched Public Data Network: PSPDN ) โครงข่ายบริการสื่อสารร่วมระบบดิจิทัล (Integrated Services Digital Network:  ISDN) และโครงข่ายโทรศัพท์สาธารณะ (Public Switched Telephone network: PSTN) โดยเครือข่ายทั้งสี่ชนิดนี้ จะต้องมีการให้สัญญาณเรียกตอบแบบต่างๆ คือ ตอบรับอัตโนมัติ (Automatic Answering) ตอบรับการส่ง (Transmission reception) และปล่อยหรือยกเลิก (Clearing)  เครื่องโทรสารกลุ่มที่สี่ แบ่งระดับได้เป็นสามชั้น คือ

      ชั้นที่หนึ่ง ความต้องการขั้นต่ำสุดของเครื่องโทรสารชั้นนี้ คือ สามารถรับข้อมูลที่มีการเข้ารหัสแบบฮัฟฟ์แมนดัดแปลง หรือการอ่านแบบดัดแปลง

      ชั้นที่สอง ความต้องการขั้นต่ำสุดของเครื่องโทรสารชั้นนี้คือ สามารถส่งข้อมูลของรหัสแฟกซ์และสามารถรับข้อมูลของรหัสแฟกซ์หรือรหัสเทเลเทกซ์ (Teletext Code) หรือรับได้ทั้งสองข้อมูล (Mixed – Mode) ในแผ่นเดียวกัน

      ชั้นที่สาม ความต้องการขั้นต่ำสุดของเครื่องโทรสารชั้นนี้ คือ สามารถสร้าง ส่ง และรับข้อมูลของรหัสแฟกซ์ รหัสเทเลเทกซ์ และรับได้ทั้งสองข้อมูลในแผ่นเดียวกัน
     
      เครื่องโทรสารกลุ่มที่สี่ ต่อเชื่อมใช้งานกับโครงข่ายดิจิทัล (Digital Network) ด้วยอัตราข้อมูล ๖๔ กิโลบิตต่อวินาที การเข้ารหัสคล้ายกับกลุ่มที่สาม คือ ใช้การเข้ารหัสแบบสองระนาบ
 

                               ตารางที่ ๖.๑ ลำดับเหตุการณ์สำคัญ [๓] ของการพัฒนาเครื่องโทรสาร