التليفون المرئي .. من فكرة إلى واقع عملي

على مدى التاريخ البشري ظل بعد المسافات يمثل العائق الرئيسي والمشكلة الأساسية التي تحول دون الالتقاء بين بني البشر في يسر وسهولة إلى أن جاء اختراع التليفون ليساعد – إلى حد كبير - على تقارب المسافات حيث أمكن تحدث الناس مع بعضهم البعض.
ويقول د. حمدى اسماعيل شعبان أستاذ التكنولوجيا جامعة طنطا إن مع مرور الزمن والرغبة المستمرة في التطور والحصول على خدمات أفضل جاء اختراع التليفون المرئي ليضيف خدمة جديدة إلى مجمل هذه الخدمات ويحقق طفرة جديدة في مجال الاتصالات.
الجيل الأول :وقد ظهر هذا الجيل لأول مرة في أبريل 1927 حيث كان يرسل الصورة في اتجاه واحد فقط وكان يربط بين مبنى هيربرت هوفر في واشنطن وبين مقر AT&T في نيويورك، ثم ظهر بعد ذلك في أبريل 1930 النوع الثاني من نفس الجيل حيث كان يرسل الصورة ويستقبلها في اتجاهين وكان يربط بين مبنى بيل ومقر شركة AT&T داخل نيويورك، ثم أخذ هذا الجيل في التطور حيث ظهر الشكل العام لنظام التليفون المرئي في 1968 وكان يسمى ( بيكتشر فون).
الجيل الثاني: أصبحت كل خواص التليفون المرئي من هذا الجيل من إرسال واستقبال المعلومة المرئية والمسموعة متوافقة تماما مع خطوط التليفون العادية وتم التغلب على مشكلة كبر المعلومة المرئية – والتي ببع تشبه المعلومة المرئية في جهاز التليفون والتي يبلغ الحيز الترددي له حوالي 4.5 ميجا هارتز – بواسطة تقليل المعومة نفسها وجعلها في حدود 250خط لتشكيل الصورة وصلت ي حد 1.00 ميجا هيرتز وتكون شاشة العرض من 5.5 x 5.00 بوصة مربعة.
الجيل الثالث :ظهر هذا الجيل في آواخر الثمنينات وقد قامت العديد من الشركات العالمية بانتاجه مثل شركة باناسونيك وشركة تريودوكس وهو النظام الذي يعمل مع خطوط التليفون PSTN، ISDN وقامت فكرة تقليل المعلومة المرئية بواسطة تقسيم الصور المتحركة إلى عدد من (Frames) واعتمد في التقسيم على أن الصورة المتحركة عبارة عن مجموعة من (Frames) تصل إلى حوالي 30 (Frames) وبايجاد الاختلافات بينها نستطيع ارسال هذه الاختلافات خلال خط التليفون وبالتالي أمكن تقليل الصورة المرسلة.
أنواع التليفون المرئي
التليفون المرئي عبر شبكة الانترنت: وهذا النوع يستخدم جهاز الحاسب الآلي وشبكة الانترنت لارسال الصور خلاله وقد ظهر هذا النوع في صورتين: الأولى: (Internet Live Cams) وهو أول شكل ظهر من هذا النوع وقد استطاع ارسال الصورة فقط دون الصوت ير أنه لم يستطع إظهار الصورة بشكل جيد كما أن تكلفته عالية نظرا لاستخدامه جهازي حاسب آلي.
والثانية: (Internet Phone) وهو أكثر تطورا من النوع السابق ؛ لأنه استطاع ارسال الصوت إلى جانب الصورة مع جعلها أكثر وضوحا نسبيا ويسمى هذا النوع (Chat Room) ولكن ما تزال تكلفته عالية.. ويأتي التليفون المرئي خلال شبكة التليفون: وهذا النوع من أهم وأفضل الأنواع التي ظهرت نظرا لأنه لا يتطلب وجود أجهزة حاسب آلي لاستخدامه كما أنه يتسم بسهولة الاستخدام ورخص أسعاره وقد ظهر هذا النوع في صورتين: الأولى وتعمل مع خطوط PSTN والتي تبلغ سرعتها 64 كيلوبت/ ثانية، والثانية: وتعمل مع خطوط ISDN والتي تبلغ سرعته 128 كيلوبت في الثانية. أما بالنسبة للتليفون المرئي العامل خلال خط التليفون PSTN فيتكون من :نظام التليفون – كاميرا- شاشة عرض- نظام لتشفير الصوت – نظام لتشفير الصورة – نظام Modem.
نظام التشفير الصوتي
إن إرسال الصوت خلال خط التليفون لم يعد يشغل اهتمام الباحثين لعدم تواجد مشاكل تقنية في إرساله وذلك لأن الحيز الصوتي صغير جدا (300 – 3300 هيرتز) وتجدر الإشارة بأن الطريقة المتبعة لإرسال الصوت خلال خطوط التليفون هي طريقة (P CM) وتبدأ هذه الطريقة بعمل ترشيح للصوت المار ليكون في الحيز من (صفر – 4000 هيرتز) ثم يحدث تقطيع لهذا الصوت إلى مقاطع (Samples) بواسطة ال (Sampler) اعتمادا على نظرية Nyquist ( 2Ft Fs) ثم تمر بع ذلك إلى (Quantization) لتحويلها إلى شفرة بواسطة 8 بت ثم ترسل من خلال خط التليفون وبالتالي تكون (8بت × 8000 هيرتز//64000بت / ثانية) ويكون قد حدث شغل لكل الحيز لخط التليفون.
وتبقى المشكلة هي عدم توافر الحيز الكافي إرسال الصورة ولحل هذه المشكلة تم تصميم دوائر خاصة تسمى (فوكودير) والتي تقوم بأخذ الصوت وتقطيعه إلى مقاطع معينة في حدود 20مللي ثانية وإيجاد خواص أو عناصر للتعريف– بهذه لمقاطع ومن ثم تشفيرها وارسالها عبر خطوط التليفون ومن أهم هذه الدوائر: (Linear Predictive Coding).
وتنقسم إلى أنواع كثيرة منها المستخدم في التليفون المرئي (MPLPC – CELP) واللذان يعدان من أشهر الأنواع التي تم تطبيقها على نطاق واسع وذلك لتقليل الحيز الذي يعمل عنده الصوت فيبلغ حوالي 6.30كيلوب/ ثانية بالنسبة ل (CELP)
نظام التشفير المرئي "فيديو كود"
عندما بدأت فكرة ارسال الصورة خلال التليفون كان لابد من الاجابة على العديد من التساؤلات ألا وهي:
كيف سيتم التغلب على كبر حيز الصورة والذي يصل إلى 4ميجابت / ثانية؟
وهل من الممكن ضغط هذا الحيز الكبير ليصل إلى الحيز الذي يمكن ارساله خلال خطوط التليفون والذي يبلغ 64 كيلوبت /ثانية؟وهل من الممكن الجمع بين الصورة والصوت في هذا الحيز الصغير؟ وهل ضغط المعلومة سيؤثر في وضوح الصورة أو سرعتها؟
كل هذه التساؤلات وغيرها كانت البداية لإيجاد الحلول العلمية لها فاستطاع الباحثون إرسال الصورة فقط في البداية ثم بدأوا بتقليل المعلومات المراد ارسالها خلال خطوط التليفون وذلك لإمكانية الجمع بين الصوت والصورة ولكنه كان على حساب وضوح الصورة وسرعتها ثم تطورت الأساليب بعد ذلك حتى أمكن إرسال الصورة العادية مع الصوت بصورة مرضية نوعا ما.
وتتم إرسال الصور المرئية المتحركة بتجزيء هذه الصورة إلى عدد من المقاطع تسمى (ميكرو بلوج) ويتكون كل مقطع من 16× 16 نقطة أو 8×8 نقطة ثم يتم الاحتفاظ بهذة المقاطع في ذاكرة خاصة وعندما تأتي المقاطع الجديدة تكون مختلفة عن المختزنة بالذاكرة وتسمى هذه العملية (موشن - إستمتيشاً) ثم تمر هذه المقاطع الجديدة بمرشح خاص (لو باص فيلتر) فتحدث عملية المقارنة بين المختزنة في الذاكرة والجديدة وبعد إيجاد الاختلافات يتم مرورها خلال (DCT) ليقوم بعملية تحويلها إلى مجموعة من المعاملات ذات القيم فيتم تطبيق (VLC) لتشفير هذه المعاملات بحيث ان المعاملات ذات القيم الكبيرة يتم تشفيرها بعد عدد كبير من البث أما المعاملات ذات القيم الصغيرة فتكون بعدد أقل. وبالتالي يحدث عملية ضغط للمعلومة المرئية ويمكن ارسالها خلال خط التليفون.
تشفير الاختلافات
يجدر الإشارة هنا إلى وجود نوعين من تشفير الاختلافات:النوع الأول (إنتل كود) وهو عندما تكون المقاطع (ميكرو بلوج) محفوظة في الذاكرة ثم تأتي المقاطع الجديدة فيحدث مقارنة بينها ويتم تشفير الاختلافات الناتجة، اما النوع الثاني (إنتل كود) وهو عندما لا تكون هناك أي مقاطع (ميكرو بلوج) محفوظة في الذاكرة أو أن المقاطع لا تحتوي على المعلومات الكافية لحدوث عملية المقارنة.
نظام الموديوم
هو مرحلة من مراحل التليفون المرئي والذي يقوم بعمل توافق مع خط التليفون بواسطة تحويل الاشارات الرقمية (الديجيتال) إلى إشارات عادية (انالوج) يمكن ارسالها من خلال خط التليفون، وتتم هذه العملية بأساليب مختلفة عن طريق عمل تعديل للاشارات الحاملة ( كارير سنجل) بواسطة الإشارة الرقمية المراد إرسالها.