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王沛,姚远:早期传真技术发展的制约因素与启示

已有 1347 次阅读 2018-1-10 22:24 |个人分类:科学史论文|系统分类:论文交流| 姚远

参考文献引用格式:王沛,姚远.早期传真技术发展的制约因素与启示[J].自然辩证法通讯,2017,39(4):52-59.

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早期传真技术发展的制约因素与启示

王沛1,2,姚远1

(1.西北大学数学与科学史研究中心,陕西 西安 710127;

2.西安邮电大学研究生院,陕西 西安 710121)

摘要:基于外国文献考证,对早期传真技术发展中的主要人物和技术演进情况进行了梳理,就影响传真技术发展的制约因素进行了分析。传真技术经过真迹传真和图片传真两个阶段的发展,在20世纪30年代臻于成熟,但受制于终端设备的复杂性和使用的经济性,并面临来自电报、广播和电视等技术的激烈竞争。结论认为,新技术的发展不仅取决于技术本身的进步,还涉及诸多的外部因素,政府引导、标准制定和强力推广等经验对于现代技术革新应用具有启示。

关键词:传真技术;传真机;发展;传播;传真技术史

中图分类号:N91    文献标识码:A

Restrictionand Enlightenment of the Development of Early Fax Technology

WANG Pei1,2 , YAO Yuan1

(1.Centre for theHistory of Mathematics and Science, NorthwestUniversity, Xi'an710127, China;2. Graduate School,Xi'anUniversity of Postsand Telecommunications, Xi'an, 710121, China)

Abstract:Since theworld'sfirst fax machineborn in 1843, faxtechnology has experienced two development stages which are document fax and photograph fax, and matured in 1930s.Fax technology meets the need for visual transmission ofpaper documents, but its development has been greatly restricteddue to complexity of terminal equipment, efficiencyof the use, and fierce competition fromthetelegraph,radio and television. Thenwe draw a conclusion that the development of new technologydepends on not only the technology itself,but alsomanyoutside determinants. History of early fax technologymakes a good reference to contemporarytechnological innovation and application.

Key words:fax technology; fax machine; development; spread; history of fax

传真技术诞生于1843年,迄今已有170余年的历史。在其漫长的发展历程中,传真包含的三个主要部件,即发送端的扫描装置、接收端的记录装置以及传输介质的基本定义和功能从未改变,唯一改变的只是实现这些功能的技术。从诞生的19世纪开始,传真吸引了数以千计的发明者投身于其技术改进之中。然而,直到20世纪30年代,传真技术才臻于成熟。在此之前,传真经历了真迹传真和图片传真两个发展阶段。真迹传真阶段从1843年传真机的发明开始,至19世纪末结束;图片传真阶段始于1900年左右,得益于光电池的发展和近代物理光学、电学、机械等技术的发展。传真的发展是一个复杂的过程,不仅面临着巨大的技术挑战,更受制于诸多的非技术因素。

一、真迹传真阶段的技术发展

世界上第一台传真机于1843年由苏格兰发明家亚历山大·贝恩(Alexander Bain,1810—1877)制成[1],其发送端和接收端具有相似的结构。在发送端,将金属活字排列于金属字框中形成待传信息,金属字框的一面与若干绝缘导线相连接,这些导线彼此平行并与金属框垂直;字框的另一面是一个与钟摆相连的金属触针,钟摆末端通过导线与电池相连。当触针扫过金属活字的凸起表面时,系统形成回路,电流经过电报线路传输至接收端;当触针扫过金属活字凹陷部分时,电路切断。在接收端,金属活字被一块光滑的金属板所代替,板的表面覆盖有潮湿的电解纸,当电流接通时,电解纸发生电化学反应而使触点着色,反之则保持不变。发送端和接收端通过重力驱动钟摆和发条装置,带动触针实现逐行扫描,当某一钟摆摆动过快时,则通过电磁作用使其抑制,待两端同步后开始新一轮摆动[2]。贝恩的第一台传真机只是一个试验品,并未得到公开演示和应用,但他确立了近代传真技术的基本要素,即扫描、同步和记录,“他的构思是如此的精妙,我们只需沿着他的足迹前进即可[3]。”

弗雷德里克贝克韦尔(Frederick Bakewell,1800—1869)于1848年对贝恩的传真机做出了改进[4]。他使用金属滚筒代替钟摆,滚筒以恒定的速度转动并沿轴向运动。发送端和接收端各有一个金属触针(发送端为黄铜制,接收端为钢制),分别与电池两级连接,收发装置间通过电报线路连接。贝克韦尔不再使用金属活字组成待发信息,而是使用绝缘墨水和锡箔纸。他提供了两种不同的信息处理方法,一种是在锡纸上涂满绝缘漆,用笔蘸取氢氧化钠溶液在锡纸上书写,当氢氧化钠溶解绝缘漆后,用潮湿的海绵进行擦拭,书写的地方就会露出漆下的锡纸;另一种是直接使用绝缘墨水在锡纸上书写。这两种方式的差异仅仅在于其引起的信息接收样式不同。发送传真时,将锡纸包裹于发送端的滚筒表面,当滚筒转动时,触针对整个滚筒表面实现螺旋扫描。而在接收端,锡纸被一张电解纸所代替。这样,当发送端的触针扫过暴露的锡纸表面时,电路不断开合,接收端触针即在电解纸上的相应触点引发化学反应,使之变色[5]。贝克韦尔的传真机最初采用共轴实现同步,后期使用了与贝恩相似的方法,即令接收端的滚筒以较高的速率转动,在一个转动周期结束时将其停止,待发送端转筒到达相应位置时再同时进入下一周期。他所创立的滚筒式螺旋扫描和同步方式被之后的传真机广泛采用。

意大利物理学家乔瓦尼·凯斯利(Giovanni Caselli,1815—1891)在贝恩和贝克韦尔的基础上对传真机进行了改进,并于1856年制成了名为“pantelegraph”的传真机[6]。整个传真装置用铸铁制成,高约2米,装有一个6英尺长的钟摆,,其末端固定了一个12英镑的铅块。钟摆的依靠自身的重力做非连续摆动,每次摆动结束时,电磁系统对钟摆进行复位以实现同步。系统用两组独立的线路连接收发两端,一组用于传真信号传输,另一组用于同步信号传输。收发两端各有两个曲面金属板,用来放置原始稿件和副本,因而可同时发送和接收两组不同的信息。传送者将原稿用绝缘墨水写在银箔纸上,固定于金属板上,触针以每英寸64行的速度对其进行扫描。当触针扫过锡纸时,电路闭合;当触针接触绝缘墨水时,电路断开。在接收端,当电流通过触针接触浸泡过亚铁氰化钾溶液的电解纸时引发的电化学反应,触点呈现普鲁士蓝而实现显影。为减少图像失真,凯斯利增加了一个反向电流,用于抵消接收端触针可能产生的电磁效应[7]。到1861年6月,凯斯利通过巴黎到亚眠的试验线路成功发送了法国皇帝拿破仑三世、皇后和王储的肖像,以及法语、德语和意大利语的手稿,并开始巴黎至马赛之间商用线路的测试,其传输速率为每分钟50至60字,收发两端的同步精度小于千分之一秒[8]

与凯斯利同时代的科学家对传真机技术做出了各种改进。加埃塔诺·波内利(Gaetano Bonelli,?—?)使用了一种多触针传真装置,发送机和接收机之间通过50至60根独立导线相连,这种结构使得待发信息能够在很短的时间内扫描完毕[9]。帕特里克·德拉尼(Patrick Bernard Delany,1845—?)对波内利的方法进行了改良,将单根电报线在末端接入一个梳状的多触针装置中,多根导线与多个触针独立相连,以多路电报的形式发送传真信号[10]。以利沙·格雷(Elisha Gray ,1835—1901)于1888年发明了传真机“telautograph”[11],使用两组线路分别记录发送者笔迹在X轴和Y轴运动,通过记录发送者的书写动作形成传真副本[12]。特别需要提出的是阿姆斯图兹(N.S.Amstutz,?—?),他是第一个尝试发送图片传真的人。阿姆斯图兹利用重铬酸盐感光后在热水中溶解度不同的特点,用重铬酸盐凝胶制作照相底片,感光后置于热水中,形成凹凸不平的底板,即所谓“浮雕”底片,代替金属箔纸用于发送。他将触针和显微音器相连,当触针扫过底板的凹凸部分时,触针使得显微音器中的碳粒紧密程度发生改变而影响电阻,这样底板上明亮的地方(凹点)产生弱电流,暗点(凸点)形成强电流。为了得到传真副本,阿姆斯图兹在接收端使用了直接雕刻的方法,他将电流调节后,利用电磁作用,驱动一个U形触针在铜板上工作[13]。阿姆斯图兹的接收装置基本难以正常工作,但是他的发送装置却给了贝兰巨大的启发。

总体而言,19世纪的传真机,奠定了扫描、传输、复制的基本机构。在发送端,依靠重力或钟摆为发条装置提供动力,驱动触针实现接触式的机械扫描,扫描形成的信号,以电脉冲的形式通过电报线路传输。在接收端,使用电化学法实现信息复制。由于纯粹的机械装置难以获得稳定的匀速运动,因而极大的影响了同步,加之当时的电报线路质量欠佳,彼此靠近线路之间容易相互干扰,导致收到的信息模糊、变形,难以应用于长距离传真信号传输。这一时期的传真机,大多只能传输手稿、笔迹、图表等黑白两色的信息,因而将其称之为真迹传真。

二、图片传真阶段的技术发展

1873年,威洛比·史密斯(Willoughby Smith,1828—1891)首先发现了硒的光电导性,使得以电子信号代表图像信息的技术成为可能;1875年6月2日,亚历山大·格拉汉姆·贝尔(AlexanderGraham Bell,1847-1922)发明了电话,传输质量更高的电话线路迅速扩展。硒光电池的发明和电话的应用带动了相关技术的发展,推动了传真技术的革新与应用。

英国人谢尔福特·比德韦尔(Shelford Bidwell ,1848—1909)于1881年首先将硒应用于传真扫描系统中。他在发送端使用了一个直径4英寸,深度2英寸的铜质滚筒,其上有一个直径1/4英寸的小洞,用外置光源照亮待传图像软片,透过的光线经透镜收集进入小洞。小洞中装有一个硒光电池,其电阻值随光照强度发生变化,引发通过的电流强度随之变化。接收端有着与发送端相同的滚筒,覆盖着电解纸。当发送端的电流传送到接收端的铂丝触针时,电流接通,纸上的相应触点就会变色,电流越强,颜色越深,反之则颜色越浅甚至不发生变色。这样,当传输完成时,(理论上)就得到了一个具有色差的副本[14]

德国人阿瑟·恩(Arthur Korn18701945)继承了比德韦尔的工作。1906年,科恩将光电扫描技术用于传真发送装置,将照相记录装置用于传真接收装置,成功将威廉王储的照片进行了传输,1907年1月1日,又将法国总统阿尔芒·法利埃(ClémentArmand Fallières,1841—1931)的肖像在巴黎和里昂之间进行了双向传送[15]。相比之前的传真装置,科恩的传真机实现了巨大的改进。在发送端,照相软片缠绕在一个玻璃圆筒上,外置光源(这里使用能斯特灯)发出的光线通过透镜汇聚于一点,穿过胶片进入玻璃圆筒,经棱镜反射于硒光电池上。玻璃圆筒旋转的同时沿轴向运动,光点就以螺旋线的形式对整个胶片表面进行扫描。由于胶片各点的透明程度不同,照射于硒光电池上的光强度亦不相同,硒的电阻值随光照强度的变化引发导线上的电流强度随之变化。在接收端,将与发送端相同的玻璃圆筒置于一个暗箱中,其表面覆盖着感应相纸。接收端装有一个线动电流表,这个电流表由两根平行银线构成,两线中间安置了一个镁片,镁片覆盖于一个三角形的小孔前,其另一侧为一强光源。由发送端传来的电流经过电流表时,银线带动镁片发生偏转,使得小孔部分露出,电流越强,小孔露出的部分越大。这样,通过小孔进入暗箱的光线强度随着电流强度而发生改变,光线经透镜汇聚后使相纸上相应位点的感光程度亦不相同,从而实现图像复制。科恩的传真机虽然效果良好,但仍然具有一个重要的缺陷。由于硒具有惰性,使用之后需要经过较长的时间才能恢复到原来的状态,因而实用性受到了限制。为此,科恩采用了一种补偿的方法,使用两块硒光电池进行桥接,一块由通过胶片的透光驱动,一块由外置光源驱动。通过胶片的透光进入硒光电池产生的电流,驱动爱因托芬检流计,使得银线上的镁片发生偏转,遮挡外置光源,使得进入另一块硒光电池的光线强度发生改变,如此直至电路上的总电流强度获得平衡[16]科恩的工作很快获得了关注。德国警察局计划将传真服务应用于刑侦,而德国军队则声称将在未来的战争中使用传真发送地图等军事信息,法国杂志《L'Illustration》和科恩签署了一份为期两年的协议,以获得该项技术在法国的垄断使用权[17]。截止1910年,科恩已经为柏林、巴黎、伦敦和曼彻斯特的新闻机构建立了传真电报线路,其用户包括Lokal AnzeigerL'Illustration以及每日镜报等[18]

与科恩同时的法国科学家爱德华·贝兰(Edward Belin,1876—1963)也在对传真机进行着改良。贝兰注意到科恩的工作,他没有使用硒,而是发展了阿姆斯图兹的方法,其底片制作方法和发送机结构与阿姆斯图兹基本相同[19]。在接收端,贝兰使用了布朗德尔双线电流表,其上安装了一个直径1mm的平面镜,将外置光源的光线反射到一个等差透光片上。电流通过电流表时带动平面镜发生偏转,转动角度随电流强度变化而不同,经过等差透光片而进入暗箱的光线强度亦不相同。如此,暗箱中滚筒上的感光相纸就在相应位点留下记录。同步方面,贝兰针对直流电传输,采用了与贝克韦尔相同的方法;针对交流电(无线电)传输,则使用了在收发两端设置“整时器”的方法。贝兰的传真装置克服了硒元素具有惰性的缺点,提高了图像传输的速度,适用于电报、电话和无线电等多种传输模式,并具备一定的保密通信功能[20]。贝兰式传真机于1907年在巴黎、里昂和波尔多之间试验成功,并在1913年成功发展出小型化版本Belinograph,1921年8月5日在巴黎和纽约之间进行了第一次跨洋无线真迹传真试验,1924年6月在巴黎和马尔迈松之间进行了第一次无线图片传真试验。1926年贝兰式传真机进入中国[21],1928年被英国采用。20世纪30年代,贝兰对其传真机进行了改进,许多欧洲新闻机构都采用了贝兰式传真设备[22]

第一次世界大战促进了无线电和电子技术的发展,战争结束之后,传真进入了一个较快的发展时期。到20世纪20年代,越来越多的公司被吸引到传真通信的领域中来。在美国,利士曼(L.J.Leishman,?—?)对科恩和贝兰的系统做出了重大改进。在同步方面,利士曼利用继电器控制电机速率,滚筒得以真正实现连续转动,而不必在每一周期结束时等待同步信号,当某一个滚筒转速较快时,继电器通过调整电机电流强度,降低电机转速,使之与另一个滚筒保持转速一致;在光电信号转换方面,则采用最新的光电池代替硒光电池,彻底解决了硒的惰性问题;在传输方面,针对新闻照片的实际需要优化了编码系统,只表现5种层次的灰度信息,提高了传输速率[13]

传真技术得到了美国电报电话公司(AT&T)、美国无线电公司(RCA)和西部联盟电报公司(Western Union)的关注。美国电报电话公司使用了新型光电池、真空管放大器、滤波器等技术,对传真机进行了改进,于1924年5月19日在克利夫兰和纽约之间进行了传真试验,并于1925年在纽约、芝加哥和旧金山开放公众传真服务[23]。面积5×7英寸的照片,以每英寸100线的精度扫描生成的信号,传输时间为7分钟[24]。到1929年,传输照片的面积扩大到11×17英寸,开始使用热敏纸用于复制副本,并且能够根据实际需要选择接收图片的的尺寸,传输速率则提高到原来的2倍多[25]

美国无线电公司对像素算法进行了优化,将每英寸325像素点优化为每英寸65像素点,使之适用于无线传输。1924年7月6日,美国电报公司进行第一次无线电传真试验,时任美国国务卿休斯的照片首先从纽约经有线传真至新泽西州新不伦瑞克,然后无线传真至英格兰的布伦特伍德,再到伦敦,接着有线传真至威尔士的卡那封郡,再无线传真到长岛的里费黑德,最后回到纽约。1924年11月,跨越大西洋的无线传真成功,发射机设在伦敦,先通过有线传真至威尔士的卡那封郡,从那里无线传真到长岛的里费黑德,最后到达纽约。1925年4月29日,又进行了从檀香山到纽约的无线传真试验[3]

与美国电话电报公司和美国无线电公司不同,西联公司致力于建立一个高效的“配送式”的传真网络,主要面向有传真业务需求的小型企业和个人客户。20世纪30年代,西联公司建立了一个传真电报网络,发明了易用型传真机Telefax,使用一种非电解质的Teledeltos电记录纸。通过这些设备,用户能够快速连接到最近的西联中心局。1948年,桌面型传真机Deskfax上市,是Telefax的小型化版本,其价格低廉,易于使用,获得了极大的成功[26]

在欧洲,德国的卡罗勒斯—德律风根公司于1927年12月1日开通柏林和维也纳之间的传真服务,并在技术上做了两大改进。一是克尔盒的应用,通过调整电极电压,形成一个光阀用于底片感光,缺点是克尔盒使用的硝基苯并非一种良好的绝缘体,有时会导致图像失真。二是光电管的改进,使得接收机能够直接利用原稿的反射光线用于生成传真信号。与此同时,马可尼无线电公司也开始进入这一领域,他们使用了固定的圆筒用于发送和接收信息。圆筒沿轴线开有一条缝隙,当原稿沿圆筒表面前进通过缝隙时,内置的强光沿轴线快速对图片进行扫描,这种高速的扫描方式能够与马可尼公司的无线电信号发射系统相匹配[27]

19世纪末至20世纪20年代,受电气、电子和光学技术进步的影响,特别是光电池、电子管放大器、滤波器、载波电流的使用,传真技术取得了革命性的进展。科恩、贝兰的传真机及其改进产品,与之前的装置有很大区别。在发送端,采用了光电扫描的方式获取原稿信息(贝兰在后期采用了这种方法);在接收端,使用照相法直接还原信号获得副本;传输的媒介不再局限于电报线路,而是扩展到了电话线路和无线传输。从这一时期开始,传真已经能够发送灰度图片、相片以及彩色[28],从而开始了一定范围的应用,将其称之为图片传真。

三、早期传真技术发展的制约因素

1865年2月16日,巴黎到里昂之间的传真服务向公众开放,1867年延伸至马赛,这是世界上第一条投入商用的传真线路,直至1870年普法战争爆发方才停止运行。在此之后的传真线路多为试验性质,零星应用于新闻、金融和刑侦等特定领域,范围十分有限。20世纪20年代,尽管没有一款能够完全满足当时商业要求的传真产品,但传真技术的进步和日益广泛的需求,仍然推动传真应用迎来了一次较快的发展。截止1930年,世界主要国家均已开展了传真业务[29]

20世纪30年代之后,新闻行业出于业务竞争需要,开始建立新闻图片专用传真网络。1933年,美联社购买了美国电报电话公司的图片传真系统,建立起了一个全国性的图片传送网络,美联社称其为“Wirephoto”。这个网络将全国的21个城市与美联社的纽约总部相连,于1935年1月1日凌晨1时开始运行。历史上第一次,训练有素的新闻摄影记者直接操作传真,从某种意义而言,这是传真商用的真正开端。到1936年3月,“Wirephoto”日均发送60至70幅新闻图片,它的成功极大的刺激了美联社的竞争对手,1936年4月,另外三个图片传真系统相继投入运行[30]

随着新闻图片传真系统的兴盛,美国无线电公司和通用电气公司开始尝试将新闻报纸通过无线电系统传真至用户家庭。1928年,通用电气公司进行了从纽约至奥克兰的无线传真试验[31],1931年将旧金山《召唤公布报》以无线电传真至纽约[32]。1937年,第一次新闻报纸的商业传送由明尼苏达州圣保罗大街的KSTP、弗吉尼亚州诺福克的WGH、爱荷华州得梅因的WHO以及纽约的WOR四个无线电广播站完成。至20世纪30年代末,共有近40个商业广播站提供这项服务,用户遍及全美近1000个家庭,而1941年,其出售的接收设备总数超过10000个[33]

相比电报而言,百分之百的传输正确率无疑使传真极具吸引力,更不用说发报人员无需学习莫尔斯电码或其他编码,从而能够省下不菲的人工费用。然而,20世纪二三十年代,传真虽然取得了一定的应用,但距离传真技术的发明者和支持者的期望仍有很大的差距,这种状况的形成除了因为传真自身的技术发展限制,还有来自外部的影响,归结起来,主要有三个原因。

其一,西方文字是以腓尼基字母表为基础演化而来,能够使用较少的符号记录日常语言,这些字母与莫尔斯电码一一对应,在进行传输编码时十分方便快捷,这使得电报技术就基本能够满足日常生活所需。传真早期并非有意而发明,贝恩的传真机只是他在电报技术改进过程中的“副产品”,因而并未立即对其进行改进,使之适用于手稿、图表、绘图等。贝恩之后的发明家们,包括贝克韦尔和凯斯利等,本质上都是将传真作为电报技术的一种延伸。科恩和贝兰对传真技术做出了重大改进,力图使传真成为一种新的通信方式,但他们的改进主要集中于传真设备本身,信号的传输依然要借助电报线路、电话线路或无线电。这一时期,莫尔斯电报系统仍然是最为经济便捷的通信工具,相比传真,电报装置更为轻便易使,价格低廉,干扰小,设备保有量巨大,许多业务已经习惯于使用电报开展,留给传真的生存空间十分有限。同时,早期的传真收发,用户必须到电报局或邮局等服务机构,将原稿交由操作员执行,对传真用户而言,传真并非是一种端到端的服务,这固然和电报的使用方式没区别,和电话的使用亦形成鲜明的对比。第二次世界大战之后,西联公司的Deskfax之所以取得成功,就是因为其能够方便地实现连接,并由用户直接进行操作,用户无需关心传真机的具体结构和线路交换,只需在一端发送,在另一端接收即可,是真正意义的可视化传真通信过程,用户体验与电报相比差异巨大。

其二,传真通过扫描指定区域的像素,能够将纸张上的任何印迹,无论是手写、打印、绘画或是印刷生成,经由单一设备进行远距离传送,其功能虽然强大,但设备复杂,传送手续繁琐,且需使用较大的传输带宽。传真技术的复杂性首先来自同步问题。在真迹传真时代,传真机依靠重力或钟摆为发条装置提供动力,用以驱动触针实现扫描。在这类纯机械的装置中,获得匀速运动十分困难。凯斯利的传真机之所以能够获得成功,很大程度上应归功于他与法国机械工程师保罗•古斯塔夫•夫劳门特(Paul Gustave Froment ,1815—1865)的合作,后者所具备的高超的制造技艺使凯斯利的构想得以精确实现。尽管如此,机械装置无论多么精密,依然无法完全达到传真所需的传输同步要求,通过设置同步参考线,保留操作通讯电报等只能视为一种有限的补偿措施。

传真设备所使用的光电池、真空电子管、滤波器以及光学镜头等部件,均具有很高的精度要求,增加了扫描和复制装置的复杂性。从20世纪二三十年代的技术水平来看,这些部件的制造、维护需要花费较高的成本,使得传真设备的经济性难以同电报和电话竞争。除了费用成本,时间成本也影响了用户选择。光电池发明之前的传真机,依靠触针与电绝缘的或者三维的信息载体物理接触,通常需要用绝缘墨水或虫胶将信息写在金属板上或者制作特殊胶片,传送过程远比普通电报复杂,一旦写错或者制作失败,所需时间更多。虽然传真具有100%的正确率,发报人员也无需学习摩尔斯电码或者其他编码,但是信息发送所需要的额外准备时间和材料,以及同步、传输、失真等引发的重传、延误等,很容易使用户望而却步。在图片传真时代,传真的易用性和可靠性得到了提升,但也只有新闻机构出于激烈竞争的原因,愿意支付昂贵的费用而使用图片传递服务。

传输是传真遇到的另一个技术问题。早期的电报线路难以提供传真信号所需的传输带宽,因而不得不将图片质量限制在一定的范围,加上当时的线路质量欠佳,线路之间的干扰影响了信号的传送,使得错误频出,引起了重传、混淆和延误。在单工的电报线路上传送信号时,传输速率往往也很难令人满意。波内利所发明的多触针传真系统,本质上就是通过增加通信线路来提高传输速率的,但这个系统不仅费用昂贵,而且线缆中各独立线路的相邻干扰更加严重。电话线路应用于传真服务之后,线路干扰减少,传输速率得到了提高,但是经常需要等待线路开放以及确认连接状况良好。无线传真的应用,使得超远距离传真信号传输成为现实,但是大功率无线电发射装置的建设成本,决定了只有政府或者企业才有能力使用。事实上,直到20世纪60年代,电话交换技术进步和公共电话网彻底开放之后,传真信号传输的问题才得到解决。

其三,传真一直面临着其他通信技术的竞争,受制于技术发展和成本因素,很难在竞争中取得优势。传真所面对的主要竞争首先来自航空邮递。第一次世界大战促进了航空技术的发展,使得新闻图片能够通过空运以更短的时间传递更长的距离。传真相比空运的最大优势是速度,在超长距离传递时更为明显,但是所需费用昂贵。除非紧急情况,除了新闻、金融等行业,没有人愿意使用传真服务。之后的竞争来自广播的应用和电视技术的兴起。20世纪30年代中期,广播在全美已经拥有了数千万的听众,能够提供快速的资讯,而电视技术虽然方兴未艾,但其传送动态画面的特点已经使传统的新闻报纸行业感到了威胁。作为这一时期传真技术的主要使用者,“Wirephoto”系统的建立和传真报纸的出现,都是新闻报纸行业面对新技术应用做出的应对措施,并且取得了一定成功。然而,无论“WirePhoto”还是随后出现的其他图片传真系统,都是建立在专用网络的基础上,普通人根本难以使用。而传真报纸系统,虽然对公众开放,但对经历了20世纪30年代经济衰退的普通家庭而言,其接收装置的价格依然显得过高,而且这些装置接收速度很低,有时还有噪声,更多的用户对此还是保持观望。

这一时期,随着传真技术的相对独立和集中应用,不同传真系统的兼容问题和传真规范问题开始凸现,这同样成为制约传真发展的重要因素之一。

四、早期传真技术发展带来的启示

尽管传真技术的应用不尽如人意,回顾其发展进程,还是能够提供诸多借鉴与启示。

其一,新技术的发展往往受到旧有和相关技术的制约,需要对新技术的发展抱以容忍和引导。方便快捷的新技术使人们沉浸于惊讶和欣喜之中,而容易忽视对于技术本身的理解与敬畏。技术的发展没有一蹴而就,前进的道路往往充满了荆棘与坎坷。传真技术的出现,满足了人们对于纸质文档可视化传递的需求,其主要部件和功能设计很早就予以确立,之后随着周边技术的发展几经起伏,直至20世纪80年代才真正走向普及。互联网时代广泛使用的文档、图片等静态媒体数据传输,本质依然属于广义传真的范畴,只是功能实现的方式发生了巨大变化。

其二,完全自由化的市场竞争并不一定使新技术取得必然胜利,特别对于新技术的追随者,应该借助于政府主导的竞争模式。19世纪60年代,法国政府部门对创新持开放态度,至1867年1月,法国境内同时运行着四种不同的电报系统,包括1600台莫尔斯电报机,1180台拨号电报机,135台休斯电报机,6台传真电报机,并且不断有新的电报系统加入试用[34]。通过系统之间的测试和比较,法国政府部门不断寻求更为稳定先进的技术产品,这给了当时的凯斯利传真电报系统提供了莫大的机遇。

其三,标准对于新技术的发展至关重要。对传真而言,经过早期的百家争鸣后,各成熟厂商之间面临互联互通的问题。设备之间的不兼容,极易形成技术壁垒,增加通信成本,损害用户体验,影响技术推广。20世纪60年代开始,国际电信组织陆续提出了传真设备制造和应用的三个技术标准,使得这一领域向所有厂商开放,新的设备商和零件制造商不断涌入进入,市场规模迅速扩大,不但推动了传真设备的更新换代,设备价格和使用成本也大幅减低。

其四,强有力的推广者对新技术的发展具有明显的推动作用。以凯斯利的传真机为例,凯斯利的工作得到了法国皇帝拿破仑三世支持。1860年,拿破仑三世参观了夫劳门特的工厂,观看了传真机的演示,授权凯斯利使用从夫劳门特工厂到巴黎天文台的电报线路,之后给予他巴黎到亚眠的电报线路使用权,使其研究工作得以继续,最终成为世界上第一个实现商用的传真技术。

五、结语

在传真技术的发展历史中有两个趋势:一是传真技术和传真机的结构趋于复杂且越来越难以被普通人所了解;二是传真机的操作使用越来越简单。传真最早应用于电报系统,反映了19世纪的技术水平和人们发送精确图像信息的愿望。真迹传真时代的发明家们,尽管面临着巨大的技术挑战,仍然致力于技术改进,期望获得完美的传真系统。19世纪末,近代物理、化学的发展所衍生的新技术帮助传真进入了图片时代,并在20世纪二三十年代获得了有限的应用。传真所面临的挑战并非只是技术上的,相较之于电报、广播以及新兴的电视技术,传真必须更便宜、更简单、更易用、更加针对普通民众的需求。传真这项古老而年轻的通信技术,不但要打破旧有技术的垄断,还要不断面对新技术的挑战,其170多年的发展和传播历程堪称近代技术发展史中的经典范例,对于现代通信技术的研究应用具有很好的借鉴作用。

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