المقدمة

على مر العصور حاول الإنسان الوصول إلى العلم والمعرفة، وحاول تأريخ اكتشافاته العلمية، وقد ساعده على ذلك اكتشاف الكتابة والورق، وتطورت وسائل الاتصالات بين المجتمعات، حتى كانت الطفرة الكبرى في أواخر العشرينيات من القرن العشرين، حين أمكن نقل صورة الفيديو من مكان إلى آخر بالوسائل الخطية، ثم بالوسائل اللاسلكية، وأمكن بعد ذلك تسجيل إشارة الفيديو على أجهزة الفيديو سواء كانت على شرائط أو على أسطوانات مدمجة، وباختراع أجهزة الفيديو أمكن تسجيل أعمال الإنسان سواء كانت علمية أو ترفيهية من تمثيليات، وأوبرا، ومسرحيات، وكذا أبحاثه، وساعدت الأقمار الصناعية، والبث التليفزيوني، على تداول هذه الأعمال. وفي أوقاتنا الحالية أمكن عمل مؤتمرات مرئية بين عدة أشخاص في دول مختلفة، مما سهل اتخاذ القرارات، ووفر عناء السفر، ووفر الوقت.

إن إشارة الفيديو هي وليدة محاولات الإنسان لنقل الصور المتحركة، وكان المذهل هو اختراع التليفزيون واستقبال إشارة الفيديو، حيث تم إنتاج هذه الإشارة بطرق مختلفة، منها الميكانيكية والكهربائية، وذلك بعد محاولات وجهود مضنية. وكانت الفكرة الرئيسية لتوليد وإعادة استقبال هذه الإشارة، تتلخص في الآتي:

1. توليد إشارة كهربائية تتناسب مع شدة الإضاءة.

2. إرسال الإشارة الكهربائية المتولدة إلى مسافة بعيدة.

3. إعادة تحويل الإشارة الكهربائية إلى صورة فيديو مرئية.

والواقع أن الصورة تتكون من عدد لا نهائي من النقط، وتُقسم الصورة إلى عناصر صغيرة من الصفوف والأعمدة، بحيث تكون هذه العناصر في النهاية كافية لرؤيتها بالعين بجودة مناسبة، وبالتالي كلما زاد عدد هذه العناصر كانت الصورة أكثر قرباً من الصورة الأصلية. وتصل هذه العناصر في بعض الأنظمة إلى حوالي 500.000 عنصر. ويعد هذا العدد مناسباً للحصول على صورة فيديو عالية الجودة.

هذه العناصر يتم إرسالها عنصراً بعد آخر، (أُنظر شكل إرسال عناصر الصورة)، وقد أمكن إرسالها واستقبالها بطريقة متوازية بواسطة الدكتور كيري D. Kerry سنة 1875. وسُجلت على لوحة من الموزايك، عليها خلايا كهروضوئية لعدد كبير من عناصر الصورة، ثم بدأ التفكير في إرسال هذه العناصر بطريقة متتالية، وهي طريقة استقبال إشارة الفيديو المعروفة الآن. وتعتمد هذه الطريقة على خاصية للعين تسمى استمرارية الرؤية، واعتماداً على هذه الخاصية أمكن مشاهدة الصورة وكأنها متحركة، حيث إن وميض الإضاءة المستقبلة لعناصر الصورة لو أُرسل بسرعة كبيرة، فان العين ترى وميض الإضاءة لعناصر الصورة بشكلٍ مستمر، وقد تعامل مع هذه الخاصية دى بافيا A. de Paiva سنة 1878، وباكاماتيف P. I. Bakhmetiev سنة1880، وبيدويل S. Bidwell سنة 1881.

وظهر أكبر نظام ميكانيكي لاستقبال إشارة الفيديو سنة 1884، حين ابتكر المخترع الألماني بول نيبكو Nipkow قرصاً ماسحاً بصرياً يحول الصورة إلى سلسلة من الإشارات الكهربائية مختلفة الشدة. وفي سنة 1926 استخدم الأسكوتلندي جون ل. بيرد John Bird قرص نيبكو في صنع أول تليفزيون ماسح آلي عملي. (أُنظر شكل قرص نيبكو).

ثم كانت الطفرة الكبيرة في أواخر العشرينيات من القرن الماضي عندما اختُرعت صمامات المسح الإلكتروني بواسطة المخترع فيلو فرانسورث، والروسي الأمريكي الجنسية فلاديمير. ك. زووركين V.K.Zworykin في معامل شركة RCA. وأول جهاز تليفزيون إلكتروني استقبل صورة فيديو بواسطة إشارة كهربائية مُسحت على صمام أشعة المهبط من نوعية هذه الصمامات.

تعتمد كل أنظمة الفيديو أساساً على خاصية الرؤية بالعين، ولا يمكن تقويم أي خصائص لهذه الأنظمة إلا بالعين، حيث إن العين هي الجهاز، الذي يقيس حدود هذه الأنظمة.

وهذا يدعو إلى نظرة مختصرة عن تركيب العين البشرية، (أُنظر شكل العين البشرية) فالعين البشرية تتكون غالباً من كرة قطرها حوالي 2.5سم. ومعظم سطحها الخارجي مغلف بمادة لزجة ليفية تسمى غشاء العين تحمى كرة العين من الأذى. وفي الأمام يمتد غشاء العين إلى قرنية رفيعة شفافة، تعمل كعدسة للعين. وخلف العدسة توجد القزحية، التي يمكن أن تتمدد أو تنكمش لضبط حجم الفتحة المركزية للقزحية، تسمى إنسان العين، وبهذه الطريقة يتم عمل مواءمة آلية لضبط كمية الضوء، التي يمكن أن تدخل العين. ويوجد خلف القزحية عدسة بلورية محدبة شفافة وجسمها مرن، تعمل على تلاقي الأشعة في نقطة واحدة على الشبكية، كي تكون الرؤية واضحة وبالتالي فإن وضوح الصورة يعتمد على مدى جلاء أو عتامة العدسة. ثم الجسم الزجاجي الشفاف، وهو مادة هلامية لا قوام لها تعمل على احتفاظ العين بشكلها الكروي. ثم يأتي بعد ذلك الجسم الهدبي، الذي يشكل طوقاً حول العدسة فيحافظ عليها، ويساعدها على أخذ الوضع المناسب من التحدب لمشاهدة الأجسام القريبة والبعيدة بالكفاءة نفسها. ثم يأتي بعد ذلك المشيمة، وهي نسيج دموي يبطن بياض العين من الداخل، ويعمل على تغذية الخلايا الخارجية للشبكية. ثم الشبكية، وتغلف العين جزئياً من الداخل، وتتكون من تسع طبقات من الخلايا الحساسة، فعندما تسقط عليها الأشعة المنعكسة من الأجسام المرئية فإنها تحدث إحساساً بشكلها وألوانها، وينتقل هذا الإحساس إلى العصب البصري ثم إلى مركز الإبصار بالمخ. ويوجد نوعان من خلايا الإحساس بالعين، وهي ذات أشكال مخروطية وعصوية Rods & Cones، وتختلف وظيفة وخصائص كلٍ منها، والخلايا العصوية أكثر حساسية للضوء من الخلايا المخروطية، ولكنها لا تميز الألوان ونتيجة لذلك فإن الإحساس بالصورة المترجمة بالمخ يمثل درجات الأبيض والأسود، بينما الخلايا المخروطية تتمتع بخاصية رؤية الألوان، والتمييز بينها ويوجد ثلاثة أنواع من الخلايا المخروطية:

1. خلايا مسؤولة عن رؤية اللون الأخضر.

2. خلايا مسؤولة عن رؤية اللون الأحمر.

3. خلايا مسؤولة عن رؤية اللون الأزرق.

والعدد التقريبي للخلايا العصوية حوالي 100 مليون وللخلايا المخروطية حوالي خمسة ملايين مخروط، وبالتالي فإن إشارة الفيديو يجب أن تحتوي على درجات الأبيض والأسود، وكذلك الألوان الثلاثة الرئيسية: الأحمر، والأزرق، والأخضر. وتختلف استجابة العين للألوان حسب طولها الموجي. (أُنظر شكل تنظيم ومزج الألوان).

وأحسن رؤية للعين هي للطول الموجي 0.55 ميكرو متر، الذي يمثل اللون الأصفر المخضر. والطول الموجي من 0.38 إلى 0.40 ميكرو متر، يمثل اللون البنفسجي. والطول الموجي 0.74 إلى0.77 ميكرو متر يمثل اللون الأحمر.

وتعتمد قدرة العين على رؤية الألوان على عوامل كثيرة، منها ظروف الرؤية، ووضع المشاهد، وقد سُجل أن العين قادرة على رؤية 17000 عنصر مختلف في تدرج الألوان ونقائها، عندما يُنظر إلى نقطة ملونة بزاوية رؤية 2 درجة وبإضاءة خلفية 50 شمعة/ المتر المربع، وفي مجال رؤية 50 درجة.

وقد سُجل كذلك أن العين قادرة على تمييز 7300 لون مختلف، منهم 5500 مختلفة التشبع في منطقة الألوان الأرجواني، والأحمر، والأزرق.

وبالنسبة إلى أطياف الألوان، فهي تميز 150 لوناً طيفياً، و30 لوناً مشبعاً من الأرجواني. ولو تم جمع المعلومات السابقة للرؤية على فروق رؤية البريق لكل الألوان، لوجدنا أن العين يمكنها التمييز بين 10 ملايين لون.