ناصر أحمد (مهندس)

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

ناصر أحمد (مواليد 1940) مهندس كهربائي وعالم حاسوب أمريكي. يشغل منصب أستاذ فخري للهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب في جامعة نيو مكسيكو . اشتهر باختراعه تحويل جيب التمام المنفصل (DCT) في أوائل سبعينيات القرن العشرين. يُعدّ تحويل جيب التمام المنفصل أكثر تحويلات ضغط البيانات استخدامًا ، وهو أساس معظم معايير الوسائط الرقمية ( الصور والفيديو والصوت ) ، ويُستخدم بكثرة في معالجة الإشارات الرقمية . كما وصف تحويل الجيب المنفصل (DST)، وهو تحويل مرتبط بتحويل جيب التمام المنفصل. [ 1 ]

تحويل جيب التمام المنفصل (DCT)

تحويل جيب التمام المنفصل (DCT) هو خوارزمية ضغط مع فقدان للبيانات ، ابتكرها أحمد لأول مرة أثناء عمله في جامعة ولاية كانساس ، واقترحها على المؤسسة الوطنية للعلوم عام 1972. كان هدفه الأصلي من استخدام DCT هو ضغط الصور . [ 2 ] [ 3 ] طوّر أحمد خوارزمية DCT عملية مع طالب الدكتوراه تي. ناتاراجان وصديقه كيه آر راو عام 1973، [ 2 ] وقدّموا نتائجهم في ورقة بحثية نُشرت في يناير 1974. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] وصفت هذه الورقة ما يُعرف الآن باسم تحويل جيب التمام المنفصل من النوع الثاني (DCT-II)، [ 7 ] بالإضافة إلى معكوسه ، تحويل جيب التمام المنفصل من النوع الثالث (المعروف أيضًا باسم IDCT). [ 4 ]

كان أحمد المؤلف الرئيسي للمنشور المرجعي [ 8 ] [ 9 ] بعنوان "تحويل جيب التمام المنفصل" (بالاشتراك مع ت. ناتاراجان وك. ر. راو) [ 4 ] ، والذي تم الاستشهاد به كتطور أساسي في العديد من الأعمال [ 10 ] منذ نشره. وقد لُخِّصت أعمال البحث الأساسية والأحداث التي أدت إلى تطوير تحويل جيب التمام المنفصل في منشور لاحق لأحمد بعنوان "كيف توصلتُ إلى تحويل جيب التمام المنفصل" [ 2 ] .

تُستخدم خوارزمية تحويل جيب التمام المنفصل (DCT) على نطاق واسع لضغط الصور الرقمية . [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] وهي عنصر أساسي في تقنية ضغط الصور JPEG لعام 1992، التي طورتها مجموعة خبراء JPEG [ 14 ] ، وتم توحيدها بشكل مشترك من قبل الاتحاد الدولي للاتصالات [ 15 ] ، والمنظمة الدولية للمعايير (ISO )، واللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC ). يتوفر شرحٌ مُفصّل لكيفية استخدامها لتحقيق ضغط الفيديو الرقمي في مختلف المعايير الدولية التي حددها الاتحاد الدولي للاتصالات ومجموعة خبراء الصور المتحركة ( MPEG ) في ورقة بحثية من تأليف كي آر راو وجيه جيه هوانغ [ 16 ] : JPEG: الفصل 8؛ H.261: الفصل 9؛ MPEG-1: الفصل 10؛ MPEG-2: الفصل 11، والتي نُشرت عام 1996، كما قُدّمت نظرة عامة عليها في منشورين عام 2006 من قِبل ياو وانغ . [ 17 ] [ 18 ] أدت خصائص ضغط الصور والفيديو الخاصة بتقنية DCT إلى كونها مكونًا أساسيًا في التقنيات القياسية الدولية التالية واسعة الانتشار:

معيارالتقنيات
JPEGتخزين ونقل الصور الفوتوغرافية على شبكة الإنترنت العالمية ( JPEG / JFIF )؛ ويستخدم على نطاق واسع في الكاميرات الرقمية وأجهزة التقاط الصور الفوتوغرافية الأخرى ( JPEG / Exif ).
فيديو MPEG-1توزيع الفيديو على أقراص مدمجة أو عبر شبكة الإنترنت العالمية.
فيديو MPEG-2 (أو H.262 )تخزين ومعالجة الصور الرقمية في تطبيقات البث: التلفزيون الرقمي، والتلفزيون عالي الوضوح، والكابل، والأقمار الصناعية، والإنترنت عالي السرعة؛ وتوزيع الفيديو على أقراص DVD.
H.261أول معيار من عائلة معايير ترميز الفيديو (1988). يُستخدم بشكل أساسي في منتجات مؤتمرات الفيديو القديمة ومنتجات الهاتف المرئي.
H.263الاتصالات المرئية والمؤتمرات المرئية

يُشار أحيانًا إلى شكل DCT المستخدم في تطبيقات ضغط الإشارة باسم DCT-2 في سياق عائلة من تحويلات جيب التمام المنفصلة، ​​[ 19 ] أو باسم DCT-II .

استخدمت المعايير الأحدث تحويلات قائمة على الأعداد الصحيحة، تتميز بخصائص مشابهة لتحويل جيب التمام المنفصل (DCT)، ولكنها تعتمد صراحةً على معالجة الأعداد الصحيحة بدلاً من تعريفها بواسطة الدوال المثلثية. [ 20 ] ونظرًا لتشابه خصائص التناظر لهذه التحويلات مع تحويل جيب التمام المنفصل، وكونها، إلى حد ما، تقريبات له، فقد أُطلق عليها أحيانًا اسم تحويلات "تحويل جيب التمام المنفصل للأعداد الصحيحة". تُستخدم هذه التحويلات لضغط الفيديو في التقنيات التالية المتعلقة بالمعايير الأحدث. تتشابه تصميمات "تحويل جيب التمام المنفصل للأعداد الصحيحة" من حيث المفهوم مع تحويل جيب التمام المنفصل التقليدي، ولكنها مُبسّطة لتوفير فك تشفير دقيق مع تقليل التعقيد الحسابي .

معيارالتقنيات
VC-1فيديو الوسائط ويندوز 9، SMPTE 421 .
H.264/MPEG-4 AVCالتنسيق الأكثر استخدامًا لتسجيل وضغط وتوزيع الفيديو عالي الدقة؛ بث الفيديو عبر الإنترنت؛ أقراص بلو راي؛ بث HDTV (الأرضي والكابل والأقمار الصناعية).
H.265/HEVCخليفة لمعيار H.264/MPEG-4 AVC الذي يتمتع بقدرة ضغط محسنة بشكل كبير.
H.266/VVCيُعد هذا النظام خليفةً لتقنية HEVC، ويتميز بقدرة ضغط محسّنة بشكل كبير.
صور WebPتنسيق رسومي يدعم ضغط الصور الرقمية مع فقدان البيانات. تم تطويره بواسطة جوجل .
فيديو WebMتنسيق وسائط متعددة مفتوح المصدر مصمم للاستخدام مع HTML5. تم تطويره بواسطة جوجل.

يتم استخدام أحد متغيرات DCT، وهو تحويل جيب التمام المنفصل المعدل (MDCT)، في تنسيقات ضغط الصوت الحديثة مثل MP3 ، [ 21 ] وتشفير الصوت المتقدم (AAC)، و Vorbis (OGG).

يُشتق تحويل الجيب المنفصل (DST) من تحويل جيب التمام المنفصل (DCT)، وذلك باستبدال شرط نيومان عند x =0 بشرط ديريشليه . [ 7 ] : 35 وقد وُصف تحويل الجيب المنفصل في ورقة بحثية نُشرت عام 1974 من قِبل أحمد وناتاراجان وراو. [ 4 ]

شارك أحمد لاحقًا في تطوير خوارزمية ضغط الصور بدون فقدان البيانات باستخدام تحويل جيب التمام المنفصل (DCT) مع جيريدهار مانديام ونيراج ماجوترا في جامعة نيو مكسيكو عام 1995. تتيح هذه الخوارزمية استخدام تقنية DCT لضغط الصور بدون فقدان البيانات. وهي عبارة عن تعديل لخوارزمية DCT الأصلية، وتتضمن عناصر من تحويل جيب التمام المنفصل العكسي وتعديل دلتا . وتُعد هذه الخوارزمية أكثر فعالية في ضغط الصور بدون فقدان البيانات من ترميز الإنتروبيا . [ 22 ]

خلفية

  • خريج مدرسة بيشوب كوتون للبنين ؛ حصل على درجة البكالوريوس في الهندسة الكهربائية من كلية الهندسة بجامعة فيسفيسفارايا ، بنغالور في عام 1961؛
  • حصل على درجتي الماجستير والدكتوراه في الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب من جامعة نيو مكسيكو في عامي 1963 و1966 على التوالي. وكان المشرف على أطروحته للدكتوراه هو شلومو كارني؛
  • مهندس أبحاث رئيسي، شركة هانيويل ، سانت بول، مينيسوتا، من عام 1966 إلى عام 1968؛
  • أستاذ، قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب، جامعة ولاية كانساس ، 1968-1983؛
  • 1983-2001: جامعة نيو مكسيكو - أستاذ رئاسي للهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب، 1983-1989؛ رئيس قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب، 1989-1994؛ عميد الهندسة، 1994-1996؛ نائب رئيس الجامعة للبحوث وعميد الدراسات العليا، 1996-2001؛
  • مستشار، مختبرات سانديا الوطنية ، ألبوكيرك، نيو مكسيكو، 1976-1990.
  • متزوج من استير بارنتي أحمد. الابن مايكل أحمد بارينتي.

الكتب

في الموسم الخامس ، الحلقة الثامنة من مسلسل "هذه هي حياتنا" على قناة NBC ، رُويت قصة أحمد لتسليط الضوء على أهمية نقل الصور والفيديوهات عبر الإنترنت في المجتمع الحديث، لا سيما خلال جائحة كوفيد-19 . واختُتمت الحلقة بصورة لأحمد وزوجته، مصحوبة بتعليقات توضح أهمية عمله، وأن المنتجين تواصلوا مع الزوجين عبر مكالمة فيديو لفهم قصتهما وإدراجها في الحلقة. [ 23 ]

مراجع

  1. ↑ «من هو ناصر أحمد؟ قصة حب حقيقية لمهندس هندي أمريكي في مسلسل "هذه هي حياتنا" يُنسب إليه الفضل في خوارزمية .jpg» . meaww.com . ١٧ فبراير ٢٠٢١. تاريخ الاطلاع: ٨ أبريل ٢٠٢٢ .
  2. أحمد ، ناصر (يناير 1991). "كيف توصلتُ إلى تحويل جيب التمام المنفصل" . معالجة الإشارات الرقمية . 1 ( 1 ): 4-5 . Bibcode : 1991DSP.....1....4A . doi : 10.1016 /1051-2004(91)90086-Z .
  3. ↑ ستانكوفيتش، رادومير س.؛ أستولا، جاكو ت. (2012). "ذكريات العمل المبكر في تحويل جيب التمام المنفصل: مقابلة مع ك. ر. راو" (ملف PDF) . إعادة طبع من كتاب "الأيام الأولى لعلوم المعلومات" . 60. مركز تامبيري الدولي لمعالجة الإشارات. ISBN 978-9521528187ISSN 1456-2774 . مؤرشف ( PDF) من الأصل بتاريخ 30 ديسمبر 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30 ديسمبر 2021 – عبر ETHW . 
  4. ١ ٢ ٣ ٤ — ؛ ناتاراجان، تي. راج؛ راو، كيه آر (١ يناير ١٩٧٤). "تحويل جيب التمام المنفصل". معاملات IEEE في الحوسبة . C-٢٣ (١). جمعية IEEE للحاسوب: ٩٠-٩٣ . Bibcode : 1974ITCmp.100...90A . doi : 10.1109/TC.1974.223784 . eISSN 1557-9956 . ISSN 0018-9340 . LCCN 75642478. OCLC 1799331. S2CID 39023640 .     
  5. ↑ راو، ك. راماموهان ؛ يب، باتريك س. (11 سبتمبر 1990). تحويل جيب التمام المنفصل: الخوارزميات، والمزايا، والتطبيقات . معالجة الإشارات والصور والكلام. دار النشر الأكاديمية . arXiv : 1109.0337 . doi : 10.1016/c2009-0-22279-3 . ISBN 978-0125802031. إل سي سي إن 89029800 . او سي ال سي 1008648293 . رأ 2207570 م . S2CID 12270940 .    
  6. ↑ "T.81 - الضغط الرقمي وتشفير الصور الثابتة ذات التدرج اللوني المستمر - المتطلبات والإرشادات" (ملف PDF) . CCITT . سبتمبر 1992. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 يوليو 2019 .
  7. 1 2 بريتاناك، فلاديمير؛ يب، باتريك سي؛ راو، كيه آر (6 نوفمبر 2006). تحويلات الجيب وجيب التمام المنفصلة: خصائص عامة، خوارزميات سريعة، وتقريبات عددية صحيحة . دار النشر الأكاديمية . ISBN 978-0123736246. إل سي سي إن 2006931102 . او سي ال سي 220853454 . رأ 18495589م . S2CID 118873224 .    
  8. ↑ أوراق مختارة حول الاتصالات المرئية: التكنولوجيا والتطبيقات ، (كتاب منشورات SPIE)، المحرران تي. راسل هسينغ وأندرو جي. تيشير، أبريل 1990، الصفحات 145-149.
  9. ↑ أوراق مختارة ودروس تعليمية في معالجة وتحليل الصور الرقمية، المجلد 1، معالجة وتحليل الصور الرقمية ، (مطبعة جمعية IEEE للحاسبات)، المحررون ر. تشيلابا و أ. أ. سوتشوك، يونيو 1985، ص 47.
  10. ↑ استشهادات DCT عبر Google Scholar.
  11. ↑ أندرو ب. واتسون (1994). "ضغط الصور باستخدام تحويل جيب التمام المنفصل" (ملف PDF) . مجلة ماتيماتيكا . 4 (1): 81-88 . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 14 أبريل 2019. تم الاطلاع عليه في 4 أكتوبر 2019 .
  12. ↑ ضغط الصور .
  13. ↑ تحويل الترميز .
  14. ↑ والاس، جي كي (فبراير 1992). "معيار ضغط الصور الثابتة JPEG" (ملف PDF) . معاملات IEEE في الإلكترونيات الاستهلاكية . 38 (1). doi : 10.1109/30.125072 ..
  15. ↑ CCITT 1992.
  16. ↑ راو، كيه آر ؛ هوانغ، جيه جيه (18 يوليو 1996). تقنيات ومعايير ترميز الصور والفيديو والصوت . برنتيس هول. ISBN 978-0133099072. إل سي سي إن 96015550 . او سي ال سي 34617596 . رأ 978319م . S2CID 56983045 .    
  17. ↑ ياو وانغ، معايير ترميز الفيديو: الجزء الأول، 2006
  18. ↑ ياو وانغ، معايير ترميز الفيديو: الجزء الثاني، 2006
  19. ↑ جيلبرت سترانج (1999). "تحويل جيب التمام المنفصل" . مجلة SIAM . 41 (1): 135-147 . Bibcode : 1999SIAMR..41..135S . doi : 10.1137/S0036144598336745 .
  20. ↑ لي، جاي-بيوم؛ كالفا، هاري (2008). معايير ضغط الفيديو VC-1 وH.264 لخدمات الفيديو ذات النطاق العريض . سبرينغر ساينس + بيزنس ميديا، ذ.م.م. الصفحات 217-245 . 
  21. ↑ جوكيرت، جون (ربيع 2012). "استخدام تحويل فورييه السريع وتحويل جيب التمام متعدد المستويات في ضغط الصوت بصيغة MP3" (ملف PDF) . جامعة يوتا . تاريخ الاسترجاع: 14 يوليو 2019 .
  22. ↑ مانديام، جيريدهار د.؛ أحمد، ناصر؛ ماجوترا، نيراج (17 أبريل 1995). رودريغيز، أرتورو أ.؛ سافرانيك، روبرت ج.؛ ديلب، إدوارد ج. (محررون). "مخطط قائم على تحويل جيب التمام المنفصل لضغط الصور بدون فقدان" . ضغط الفيديو الرقمي: الخوارزميات والتقنيات 1995. 2419. SPIE : 474-478 . Bibcode : 1995SPIE.2419..474M . doi : 10.1117 /12.206386 . S2CID 13894279 . 
  23. ↑ ميزوغوتشي، كارين (16 فبراير 2021). "كيف كرّم مسلسل This Is Us 'العبقري' الحقيقي الذي مكّن عائلة بيرسون من البقاء على اتصال خلال جائحة كوفيد-19" . People.com . تاريخ الاسترجاع: 21 مارس 2022 .