تويت
الهتف المرئي
يقصد بالهتف المرئي video telephony الاتصال الهاتفي[ر] السمعي والمرئي. ولا يقتصر عمل الهاتف المرئي videophone على إرسال إشارات صوت الكلام بالاتجاهين كما في حالة الاتصال الهاتفي العادي؛ وإنما يشمل أيضاً إرسال إشارات الصورة أو الإشارات المرئية video signals بالاتجاهين بأساليب مشابهة لأساليب التلفزة[ر]. ويخصص الهتف المرئي (أي الاتصال بين هاتفين مرئيين) لخدمة الأفراد، مما يميزه عن نظام الائتمار «الڤيديوي» video conferencing (وهو ائتمار من بعد يجري فيه إرسال الصور بين مشاركين في اجتماع موجودين في مناطق جغرافية مختلفة) الذي يخصص لشركات أو مجموعات من الأفراد.
لمحة تاريخية
جرى أول عرض عام للهتف المرئي باتجاه واحد بوساطة اتصال مرئي (وسمعي) حققته الشركة الأمريكية AT&T في عام 1927 بين مدينتي واشنطن ونيويورك. وتبع ذلك أول عرض عمومي للهتف المرئي بالاتجاهين في عام 1930 بين مخابر شركة Bell الأمريكية وشركة AT&T. وتم لاحقاً تركيب نظم أخرى للهتف المرئي واستثمارها في عدة دول أوربية.
قامت شركة AT&T بإنشاء نظام تجريبي للهتف المرئي في عام 1956، وأسمت جهاز الهاتف المرئي «هاتف الصورة» picturephone. واتصف ذلك الجهاز بضخامة المقاسات، وأتاح إرسال الصور المتحركة (الصور الڤيديوية) تتابعاً من صور ثابتة (بمعدل صورة كل ثانيتين). وعرضت الشركة نفسها أحد نظم «هاتف الصورة» في المعرض الدولي في نيويورك في عام 1964. واستخدم في ذلك النظام أنبوب تصوير تلفزيوني من نوع بلومبيكون وأنبوب صورة تلفزيوني من نوع أنبوب الأشعة المهبطية CRT؛ مما جعله ضخم المقاسات وباهظ التكاليف. وكان عدد خطوط المسح في النظام المذكور 200 خط فقط؛ مما أتاح الحصول على جودة منخفضة نسبياً للصورة بالمقارنة مع الصور التلفزيونية في نظام 525 خطاً الأمريكي أو نظام 625 خطاً الأوربي. وكان معدل الإطار frame rate في نظام «هاتف الصورة» المذكور منخفضاَ (مثلاً 5 إطارات في الثانية، بدلاً من 30 أو 25 إطاراً في نظامي 525 و625 خطاًَ)؛ مما أدى إلى ظهور حركات التفاصيل في الصورة المستقبلة حركاتٍ متقطعة حتى لو كانت في الأصل حركات مستمرة.
يعدّ من أهم خصائص نظم الهتف المرئي اللجوء إلى إنقاص عدد خطوط المسح وخفض معدل الإطار من أجل إنقاص عرض المجال الترددي frequency bandwidth المطلوب إرساله، حيث إن عرض المجال الترددي للإشارة المرئية (المحدد بأعلى تردد لها) يتناسب مع معدل الإطار ومربع عدد خطوط المسح.
بدأ استثمار أول نظام عمومي للهتف المرئي من قبل شركة AT&T في عدة مدن أمريكية في عام 1970. ولم يلق قبولاً كبيراً لدى العموم لعدة أسباب، منها ضخامة مقاسات الهواتف المرئية وتكلفتها الباهظة نسبياً، إضافة إلى أن خصائص شبكات الهاتف العمومية العادية لاتلبي متطلبات نقل الإشارة المرئية بجودة معقولة، خصوصاً من حيث عدد خطوط المسح ومعدل الإطار.
اعتقد المتفائلون بانتشار النظم الأولى للهتف المرئي أنه إذا كان أيّ شخص يشعر بسرور عندما يسمع شخصاً آخر بالهاتف العادي؛ فإنه يمكن أن يشعر بسرور أكبر إذا رأى أيضاً من يتكلم معه. ولكن تكلفة استخدام «هاتف الصورة» الذي أنتجته شركة AT&T في عام 1974 كانت تفوق كثيراً الفوائد التي كان يمكن أن يتيحها الهاتف المرئي بالمقارنة مع الهاتف العادي، إضافة إلى أن كثيراً من الأشخاص قد يفضلون الاتصال السمعي فقط، فلا يرغبون أن يراهم من يتصل بهم. ولذلك لم يتجاوز عدد الذين اشتركوا في خدمة «هاتف الصورة» في عام 1974 في الولايات المتحدة الأمريكية 500 مشترك.
مكونات الهاتف المرئي
يشتمل الهاتف المرئي على المكونات التي تدخل في تركيب الهاتف العادي، إضافة إلى «كاميرا» مرئية أو «ڤيديوية» video camera ذات مقاس صغير بقدر الإمكان ووحدة لإظهار الصورة video display تستخدم وحدة إظهار بالبلورات المائعة LCD.
التطورات الحديثة عن الهتف المرئي
هاتف مرئي لاسلكي مع وصلة DSL عن طريق موجات مكروية
تزايد انتشار نظم الهتف المرئي تزايداً ملحوظاً منذ ثمانينيّات القرن العشرين بعد التمكن من إنتاج «كاميرات ڤيديوية» من النوع الذي يصمم بحساسات تصوير image sensors ذات المكونات المترابطة بالشحنات CCD أو حساسات تصوير من نوع CMOS، وكذلك وحدات إظهار ذات بلورات مائعة LCD؛ مما يسمح بإنتاج هواتف مرئية ذات مقاسات صغيرة نسبياً، إضافة إلى استخدام طرائق جديدة لضغط المعطيات المرئية video data compression من أجل خفض معدل «البتّات» bit rate للإشارة المرئية الرقمية حتى يمكن نقلها بالخطوط الهاتفية العادية وبحيث يمكن الحصول على جودة مقبولة نوعاً ما للصورة المستقبلة، مع إمكانية نقل الإشارة المرئية الرقمية بنظم ISDN الهاتفية الرقمية أو خطوط الإنترنت عريضة المجال broadband lines مثل خطوط DSL، بحيث يتم الحصول على جودة أعلى للصورة (على أن جودة الصورة المستقبلة ظلت دون جودة الصورة التي يتيحها البث التلفزيوني العادي). وساعد على الانتشار المتزايد لنظم الهتف المرئي والمؤتمرات المرئية عن بعد منذ ثمانينيّات القرن العشرين أيضاً التوصل إلى نظم قياسية أو معيارية standards على المستوى العالمي من أجل تحديد أهم خصائص تجهيزات الهتف المرئي ومواصفاتها (بما في ذلك بروتوكولات الاتصال وخصائص ضغط المعلومات المرئية الرقمية) والتزام الشركات الصانعة لتلك التجهيزات المواصفات التي حددتها النظم القياسية المعنية.
شاع منذ أواخر القرن العشرين استخدام الحواسيب الشخصية من أجل الهتف المرئي عبر شبكة الإنترنت عن طريق الخطوط الهاتفية العادية، للكلفة المنخفضة لهذه الطريقة على أنها لاتتيح الحصول على جودة مقبولة للصورة المستقبلة إلا في حالات نادرة نسبياً (لأن معدل «البتّات» المتاح عبر الخطوط الهاتفية العادية لايزيد عادة على 64 كيلوبت في الثانية، وينبغي أن يكون معدل «البتّات» المتاح أكبر من 2 ميغابت في الثانية حتى يمكن أن تقارب جودة الصورة المستقبلة الجودة التلفزيونية العادية).
تسارع منذ بداية القرن الحالي استخدام الهاتف النقال من أجل الهتف المرئي عن طريق شبكات UMTS (النظام الشامل للاتصالات النقالة Universal Mobile Telecommunications System). وأصبحت هذه الطريقة للاتصال المرئي والسمعي أكثر طرائق الهتف المرئي انتشاراً؛ لأن كثيراً من الهواتف النقالة تتضمن «كاميرا ڤيديوية» وشاشة LCD لإظهار الصورة، ويمكن أن تستحدم هواتف مرئية عن طريق شبكات UMTS بحيث تتيح إجراء مكالمات «ڤيديوية» video calls.
تستخدم للهتف المرئي أيضاً شبكات الاتصالات الفضائية عريضة المجال التي يمكن أن تتيح الحصول على جودة جيدة نسبياً للصورة المستقبلة، تقارب جودة الصورة التلفزيونية العادية.
معايير الترميز المرئي المستخدمة للهتف المرئي
أصدرت الهيئة الاستشارية الدولية للهاتف والإبراق CCITT في عام 1984 معيار H.120 الذي كان أول معيار للضغظ المرئي video compression أو الترميز المرئي video coding، وخصص للهتف المرئي والائتمار «الڤيديوي»، وأتاح نقل الصور «الڤيديوية» بجودة معقولة بمعدل «بتّات» 1544 كيلوبت/ثا (أي 1544 كيلوبت في الثانية) للنظام الملون الأمريكي NTSC و2048 كيلوبت/ثا للنظام الملون PAL. واستخدم لخفض معدل «البتّات» في معيار H.120 التعديل النبضي الترميزي التفاضلي DPCM.
أصدر اتحاد الاتصالات الدولي للاتصالات عن بعد ITU-T (وهو نفسه المسمى سابقاً CCITT) في عام 1990 معيار H.261 من أجل الترميز المرئي للنقل عبر خطوط ISDN بمعدل «بتّات» تختار قيمته من مضاعفات 64 كيلوبت/ثا، ويمكن أن يتفاوت بين 40 كيلوبت/ثا و2 ميغابت/ثا. و كان معيار H.261 أول معيار للترميز المرئي يستخدم لضغط المعطيات المرئية تحويل التجيب المتقطع DCT. وتعد كل معايير الترميز المرئي العالمية اللاحقة (MPEG 1, H.264, H.263, MPEG 2) تطويراً له.
أصدر ITU-T معيار H.263 في عام 1996، ويُعدّ نموذجاً محسناً لمعيار H.261، ويتيح الحصول على معدلات «البتّات» المتاحة فيه ذاتها. وأصدر هذا الاتحاد في عام 1998 معيار H.264، وهو يتيح الحصول على معدلات «بتّات» بين 4.8 كيلوبت/ثا و4 ميغابت/ثا (ومعيار H.264 هو نفسه المعيار MPEG 4 الذي أصدرته هيئة ISO في عام 1998 أيضاً). ويعد معيارا H.263 وH.264 حالياً أكثر معايير الترميز المرئي استخداماً للهتف المرئي.
عصام عبود
يقصد بالهتف المرئي video telephony الاتصال الهاتفي[ر] السمعي والمرئي. ولا يقتصر عمل الهاتف المرئي videophone على إرسال إشارات صوت الكلام بالاتجاهين كما في حالة الاتصال الهاتفي العادي؛ وإنما يشمل أيضاً إرسال إشارات الصورة أو الإشارات المرئية video signals بالاتجاهين بأساليب مشابهة لأساليب التلفزة[ر]. ويخصص الهتف المرئي (أي الاتصال بين هاتفين مرئيين) لخدمة الأفراد، مما يميزه عن نظام الائتمار «الڤيديوي» video conferencing (وهو ائتمار من بعد يجري فيه إرسال الصور بين مشاركين في اجتماع موجودين في مناطق جغرافية مختلفة) الذي يخصص لشركات أو مجموعات من الأفراد.
لمحة تاريخية
جرى أول عرض عام للهتف المرئي باتجاه واحد بوساطة اتصال مرئي (وسمعي) حققته الشركة الأمريكية AT&T في عام 1927 بين مدينتي واشنطن ونيويورك. وتبع ذلك أول عرض عمومي للهتف المرئي بالاتجاهين في عام 1930 بين مخابر شركة Bell الأمريكية وشركة AT&T. وتم لاحقاً تركيب نظم أخرى للهتف المرئي واستثمارها في عدة دول أوربية.
قامت شركة AT&T بإنشاء نظام تجريبي للهتف المرئي في عام 1956، وأسمت جهاز الهاتف المرئي «هاتف الصورة» picturephone. واتصف ذلك الجهاز بضخامة المقاسات، وأتاح إرسال الصور المتحركة (الصور الڤيديوية) تتابعاً من صور ثابتة (بمعدل صورة كل ثانيتين). وعرضت الشركة نفسها أحد نظم «هاتف الصورة» في المعرض الدولي في نيويورك في عام 1964. واستخدم في ذلك النظام أنبوب تصوير تلفزيوني من نوع بلومبيكون وأنبوب صورة تلفزيوني من نوع أنبوب الأشعة المهبطية CRT؛ مما جعله ضخم المقاسات وباهظ التكاليف. وكان عدد خطوط المسح في النظام المذكور 200 خط فقط؛ مما أتاح الحصول على جودة منخفضة نسبياً للصورة بالمقارنة مع الصور التلفزيونية في نظام 525 خطاً الأمريكي أو نظام 625 خطاً الأوربي. وكان معدل الإطار frame rate في نظام «هاتف الصورة» المذكور منخفضاَ (مثلاً 5 إطارات في الثانية، بدلاً من 30 أو 25 إطاراً في نظامي 525 و625 خطاًَ)؛ مما أدى إلى ظهور حركات التفاصيل في الصورة المستقبلة حركاتٍ متقطعة حتى لو كانت في الأصل حركات مستمرة.
يعدّ من أهم خصائص نظم الهتف المرئي اللجوء إلى إنقاص عدد خطوط المسح وخفض معدل الإطار من أجل إنقاص عرض المجال الترددي frequency bandwidth المطلوب إرساله، حيث إن عرض المجال الترددي للإشارة المرئية (المحدد بأعلى تردد لها) يتناسب مع معدل الإطار ومربع عدد خطوط المسح.
بدأ استثمار أول نظام عمومي للهتف المرئي من قبل شركة AT&T في عدة مدن أمريكية في عام 1970. ولم يلق قبولاً كبيراً لدى العموم لعدة أسباب، منها ضخامة مقاسات الهواتف المرئية وتكلفتها الباهظة نسبياً، إضافة إلى أن خصائص شبكات الهاتف العمومية العادية لاتلبي متطلبات نقل الإشارة المرئية بجودة معقولة، خصوصاً من حيث عدد خطوط المسح ومعدل الإطار.
اعتقد المتفائلون بانتشار النظم الأولى للهتف المرئي أنه إذا كان أيّ شخص يشعر بسرور عندما يسمع شخصاً آخر بالهاتف العادي؛ فإنه يمكن أن يشعر بسرور أكبر إذا رأى أيضاً من يتكلم معه. ولكن تكلفة استخدام «هاتف الصورة» الذي أنتجته شركة AT&T في عام 1974 كانت تفوق كثيراً الفوائد التي كان يمكن أن يتيحها الهاتف المرئي بالمقارنة مع الهاتف العادي، إضافة إلى أن كثيراً من الأشخاص قد يفضلون الاتصال السمعي فقط، فلا يرغبون أن يراهم من يتصل بهم. ولذلك لم يتجاوز عدد الذين اشتركوا في خدمة «هاتف الصورة» في عام 1974 في الولايات المتحدة الأمريكية 500 مشترك.
مكونات الهاتف المرئي
يشتمل الهاتف المرئي على المكونات التي تدخل في تركيب الهاتف العادي، إضافة إلى «كاميرا» مرئية أو «ڤيديوية» video camera ذات مقاس صغير بقدر الإمكان ووحدة لإظهار الصورة video display تستخدم وحدة إظهار بالبلورات المائعة LCD.
التطورات الحديثة عن الهتف المرئي
هاتف مرئي لاسلكي مع وصلة DSL عن طريق موجات مكروية
تزايد انتشار نظم الهتف المرئي تزايداً ملحوظاً منذ ثمانينيّات القرن العشرين بعد التمكن من إنتاج «كاميرات ڤيديوية» من النوع الذي يصمم بحساسات تصوير image sensors ذات المكونات المترابطة بالشحنات CCD أو حساسات تصوير من نوع CMOS، وكذلك وحدات إظهار ذات بلورات مائعة LCD؛ مما يسمح بإنتاج هواتف مرئية ذات مقاسات صغيرة نسبياً، إضافة إلى استخدام طرائق جديدة لضغط المعطيات المرئية video data compression من أجل خفض معدل «البتّات» bit rate للإشارة المرئية الرقمية حتى يمكن نقلها بالخطوط الهاتفية العادية وبحيث يمكن الحصول على جودة مقبولة نوعاً ما للصورة المستقبلة، مع إمكانية نقل الإشارة المرئية الرقمية بنظم ISDN الهاتفية الرقمية أو خطوط الإنترنت عريضة المجال broadband lines مثل خطوط DSL، بحيث يتم الحصول على جودة أعلى للصورة (على أن جودة الصورة المستقبلة ظلت دون جودة الصورة التي يتيحها البث التلفزيوني العادي). وساعد على الانتشار المتزايد لنظم الهتف المرئي والمؤتمرات المرئية عن بعد منذ ثمانينيّات القرن العشرين أيضاً التوصل إلى نظم قياسية أو معيارية standards على المستوى العالمي من أجل تحديد أهم خصائص تجهيزات الهتف المرئي ومواصفاتها (بما في ذلك بروتوكولات الاتصال وخصائص ضغط المعلومات المرئية الرقمية) والتزام الشركات الصانعة لتلك التجهيزات المواصفات التي حددتها النظم القياسية المعنية.
شاع منذ أواخر القرن العشرين استخدام الحواسيب الشخصية من أجل الهتف المرئي عبر شبكة الإنترنت عن طريق الخطوط الهاتفية العادية، للكلفة المنخفضة لهذه الطريقة على أنها لاتتيح الحصول على جودة مقبولة للصورة المستقبلة إلا في حالات نادرة نسبياً (لأن معدل «البتّات» المتاح عبر الخطوط الهاتفية العادية لايزيد عادة على 64 كيلوبت في الثانية، وينبغي أن يكون معدل «البتّات» المتاح أكبر من 2 ميغابت في الثانية حتى يمكن أن تقارب جودة الصورة المستقبلة الجودة التلفزيونية العادية).
تسارع منذ بداية القرن الحالي استخدام الهاتف النقال من أجل الهتف المرئي عن طريق شبكات UMTS (النظام الشامل للاتصالات النقالة Universal Mobile Telecommunications System). وأصبحت هذه الطريقة للاتصال المرئي والسمعي أكثر طرائق الهتف المرئي انتشاراً؛ لأن كثيراً من الهواتف النقالة تتضمن «كاميرا ڤيديوية» وشاشة LCD لإظهار الصورة، ويمكن أن تستحدم هواتف مرئية عن طريق شبكات UMTS بحيث تتيح إجراء مكالمات «ڤيديوية» video calls.
تستخدم للهتف المرئي أيضاً شبكات الاتصالات الفضائية عريضة المجال التي يمكن أن تتيح الحصول على جودة جيدة نسبياً للصورة المستقبلة، تقارب جودة الصورة التلفزيونية العادية.
معايير الترميز المرئي المستخدمة للهتف المرئي
أصدرت الهيئة الاستشارية الدولية للهاتف والإبراق CCITT في عام 1984 معيار H.120 الذي كان أول معيار للضغظ المرئي video compression أو الترميز المرئي video coding، وخصص للهتف المرئي والائتمار «الڤيديوي»، وأتاح نقل الصور «الڤيديوية» بجودة معقولة بمعدل «بتّات» 1544 كيلوبت/ثا (أي 1544 كيلوبت في الثانية) للنظام الملون الأمريكي NTSC و2048 كيلوبت/ثا للنظام الملون PAL. واستخدم لخفض معدل «البتّات» في معيار H.120 التعديل النبضي الترميزي التفاضلي DPCM.
أصدر اتحاد الاتصالات الدولي للاتصالات عن بعد ITU-T (وهو نفسه المسمى سابقاً CCITT) في عام 1990 معيار H.261 من أجل الترميز المرئي للنقل عبر خطوط ISDN بمعدل «بتّات» تختار قيمته من مضاعفات 64 كيلوبت/ثا، ويمكن أن يتفاوت بين 40 كيلوبت/ثا و2 ميغابت/ثا. و كان معيار H.261 أول معيار للترميز المرئي يستخدم لضغط المعطيات المرئية تحويل التجيب المتقطع DCT. وتعد كل معايير الترميز المرئي العالمية اللاحقة (MPEG 1, H.264, H.263, MPEG 2) تطويراً له.
أصدر ITU-T معيار H.263 في عام 1996، ويُعدّ نموذجاً محسناً لمعيار H.261، ويتيح الحصول على معدلات «البتّات» المتاحة فيه ذاتها. وأصدر هذا الاتحاد في عام 1998 معيار H.264، وهو يتيح الحصول على معدلات «بتّات» بين 4.8 كيلوبت/ثا و4 ميغابت/ثا (ومعيار H.264 هو نفسه المعيار MPEG 4 الذي أصدرته هيئة ISO في عام 1998 أيضاً). ويعد معيارا H.263 وH.264 حالياً أكثر معايير الترميز المرئي استخداماً للهتف المرئي.
عصام عبود