Telefon wideofoniczny

Wideofon, zwany także telefonem wideo, to urządzenie, które jednocześnie przesyła i odbiera sygnały audio i wideo przez linie telefoniczne.

Oprócz dwukierunkowej transmisji mowy tradycyjnie związanej z telefonem, od wielu lat istnieje zainteresowanie przesyłaniem dwukierunkowych sygnałów wideo przez obwody telefoniczne w celu ułatwienia komunikacji między dwiema stronami. Dwukierunkowe systemy komunikacji wideo wykorzystują wideofon na każdym końcu. Wideofon zawiera osobistą kamerę wideo i wyświetlacz, mikrofon i głośnik oraz urządzenie do konwersji danych. Urządzenie do konwersji danych pozwala na transmisję wideo przez obwody telefoniczne za pomocą dwóch elementów: obwodu kompresji / rozszerzenia, który zmniejsza ilość informacji zawartych w sygnale wideo, oraz modemu, który tłumaczy cyfrowy sygnał wideo na analogowy format linii telefonicznej.

Inną formą transmisji wideo przez linie telefoniczne są wideokonferencje. System wideokonferencyjny jest dość podobny do wideotelefonu, z tym wyjątkiem, że kamera i wyświetlacz na obu końcach są przeznaczone dla grupy ludzi. Często kamera wideo w takim systemie może skupiać się na osobach lub grupie, często pod kontrolą lokalnego użytkownika lub pod kontrolą odległej strony.

Wczesne wideofony

Pierwsza publiczna demonstracja jednokierunkowego wideotelefonu miała miejsce 7 kwietnia 1927 r. Między Herbertem Hooverem (ówczesnym sekretarzem handlowym USA) w Waszyngtonie a urzędnikami American Telephone & Telegraph Company (AT&T) w Nowym Jorku. Następnie odbyła się pierwsza publiczna demonstracja dwukierunkowego wideotelefonu, która odbyła się 9 kwietnia 1930 r. Między Bell Laboratories AT&T a siedzibą firmy, zarówno w Nowym Jorku. Ten dwukierunkowy system wykorzystywał wczesny sprzęt telewizyjny i obwód zamknięty; do 1956 r. Bell Labs opracował wideofon, który można zastosować w istniejących obwodach telefonicznych. Dalsze badania doprowadziły do ​​opracowania pierwszego kompletnego eksperymentalnego systemu wideofonowego, znanego jako Picturephone, w 1963 roku. Do 1968 roku inżynierowie Bell opracowali aparat drugiej generacji Picturephone, który został oddany do użytku publicznego w 1971 roku.

Analogowe wideofony

Picturephone drugiej generacji został zaprojektowany jako kompletny system. Wszystkie aspekty systemu - takie jak urządzenia końcowe, transmisja w pętli lokalnej, przełączanie, transmisja na duże odległości i centrala prywatna - zostały zaprojektowane i opracowane w celu obsługi dwukierunkowej komunikacji wideo w obwodach telefonicznych. Picturephone zastosował analogową czarno-białą transmisję wideo podobną do tej wykorzystywanej w transmisji telewizyjnej. Zasadnicza różnica polegała na przepustowości sygnałów wideo. Konwencjonalna telewizja wykorzystywała sygnał 4,5 megaherca, który mógłby przesyłać informacje wymagane do prześledzenia standardowego amerykańskiego obrazu telewizji analogowej o 525 liniach na klatkę z prędkością 60 klatek na sekundę. Aby zredukować sygnał wideo do 1 megaherca - szerokość pasma, którą mogłyby obsługiwać linie telefoniczne - w Picturephone zastosowano ramkę obrazu o długości około 250 linii. Ekran miał wymiary 14 na 12,5 cm (5,5 na 5 cali) - rozmiar ekranu uznany za odpowiedni dla monitorów wideo i zgodny z rozdzielczością przesyłanego sygnału. Terminal Picturephone składał się z wolnostojącego mikrofonu i wyświetlacza wideo zawierającego głośnik, kamerę z lampą elektronową i lampę z lampą elektronopromieniową.

Pomimo szeroko zakrojonych prac rozwojowych nad systemem Picturephone AT&T - ponad 15 lat prac inżynieryjnych i 500 milionów dolarów kosztów rozwoju - akceptacja rynkowa usług Picturephone była bardzo słaba. Ostatecznie AT&T doszedł do wniosku, że wideofon był „konceptem szukającym rynku”, a usługi zostały przerwane pod koniec lat 70. XX wieku.

Cyfrowe systemy wideofonowe

Pod koniec lat 80. kilka firm zaczęło opracowywać i sprzedawać nieruchome wideofony, które mogłyby działać bezpośrednio za pośrednictwem publicznej komutowanej sieci telefonicznej (PSTN). Wideotelefon z nieruchomą klatką wykorzystuje kamerę wideo i system przechwytywania klatek do przechwytywania pojedynczej klatki wideo do transmisji. Ponieważ nieruchome ramki nie wykazują zależności czasowej, nie muszą być przesyłane w czasie rzeczywistym przez sieć PSTN, co pozwala na wykorzystanie standardowych, dostępnych na rynku modemów do przesyłania z prędkością 2,4 do 9,6 kilobitów na sekundę.

W 1992 roku AT&T wprowadził VideoPhone 2500, pierwszy na świecie kolorowy wideofon, który może transmitować przez analogowe linie telefoniczne. W przeciwieństwie do wcześniejszych aparatów fotograficznych, VideoPhone 2500 zastosował cyfrowe metody kompresji, aby umożliwić znaczne zmniejszenie przepustowości wymaganej do transmisji wideo w pełnym ruchu. Do transmisji skompresowanego sygnału wideo za pośrednictwem analogowej linii telefonicznej wykorzystano modem V.34 w celu uzyskania dostępu do sieci PSTN, gdzie sygnał można łatwo połączyć za pomocą przełączników centrali. W zależności od jakości linii telefonicznej VideoPhone 2500 transmituje z prędkością 19,2 lub 16,8 kilobitów na sekundę. Algorytm kompresji wideo zastosowany w VideoPhone 2500 uzyskał licencję od wielu japońskich producentów na stosowanie w podobnych wideofonach. Niemniej jednak brak sprzedaży doprowadził AT&T do zaprzestania VideoPhone 2500 w 1995 r. Inni producenci zarówno w Stanach Zjednoczonych, jak i Europie, w tym British Telecommunications i Marconi Company, opracowali podobne terminale wideofonowe do pracy w sieci PSTN.