Подготовьте небольшое сообщение о физической природе оптического способа записи информации

Обновлено: 04.07.2024

Есть еще один метод, основанный на том, что переменный ток заставляет изменять яркость нити лампы накаливания пропорционально частоте. Следовательно, световой поток, создаваемый лампой, также будет меняться.


В этом случае звуковой сигнал с микрофона поступает на усилитель записи, к выходу которого подключена специальная лампа. Чем меньше тепловая инерционность нити накала этой лампы, тем лучше преобразуются сигналы звуковой частоты в колебания светового потока. Свет фокусируется оптической системой, попадает на чувствительный слой кинопленки, где фиксируется в виде чередующихся штрихов разной степени затемнения – возникает фонограмма переменной плотности. Для улучшения качества записанного звука лампа накаливания впоследствии была заменена газоразрядной лампой, а затем – светодиодом. Кстати, вместо фотоэлемента позже также стали применять фотодиоды. Но это уже технические детали. Физические основы процесса оптической записи-воспроизведения аналогового звукового сигнала не изменились.

В отечественной кинотехнике наиболее широкое распространение получил зеркальный модулятор света. Принцип его действия таков: световой поток от лампы 1 проходит сквозь диафрагму 2 (ее называют пишущей маской), фокусируется оптической системой 3 на подвижном зеркальце 4, отражается от него так, что на механической щели 5 возникает изображение выреза в диафрагме. Далее световой поток в виде штриха переменной длины снова фокусируется оптической системой 6 и фиксируется на кинопленке фонограммой переменной ширины. Для более полной картины следует заметить, что в зависимости от формы выреза в диафрагме звуковая дорожка будет иметь разный вид, например:

если маска имеет несколько треугольных вырезов, то получается многодорожечная фонограмма переменной ширины, правда, запись на каждой дорожке совершенно идентична соседней;

если маска имеет форму оптического клина, то получается фонограмма переменной плотности.

В основу цифровой передачи и записи сигналов в цифровых магни­тофонах положена импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). Она предполагает дискретизацию аналоговых сигналов путем осуществления отсчетов значений сигналов в определенные (обычно равномерно распределенные) моменты. Дискретизованный сигнал подвергается аналого-цифровому преоб­разованию. Вначале — квантованию (дискретизации по уровню), при котором непрерывно изменяющиеся по уровню отсчеты сигналов заменяются квантованными отсчетами. Фиксированные значения уровней квантования берутся из определенного их множестваЗатем — кодированию: замене кван­тованного отсчета кодовым его значением (кодовым словом). Обычно исполь­зуют двоичный код, где каждая позиция символа определяется одним из двух его значений: 0 или 1.

Естественным развитием технологии звукозаписи на магнитную ленту явилось применение цифрового метода записи. Магнитофоны, работающие с цифровыми записями обозначаются аббревиатурой DAT (Digital Audio Tape) или DASH (Digital Audio Stationary Head). На стадии лабораторных прототипов существовало две разновидности DAT-магнитофонов — S-DAT с параллельной многодорожечной записью неподвижной головкой, и R-DAT, имеющий систему записи, аналогичную используемой в видеотехнике — запись блоком головок, размещённых на вращающемся барабане (БВГ). Ввиду явных преимуществ по скорости доступа, ёмкости и пропускной способности, основной стала технология R-DAT.

DAT-магнитофонами ведётся запись на ленту оцифрованного аудиосигнала (стандартом предусмотрена запись двух каналов звука) с различной частотой дискретизации (стандартом в настоящее время считается наличие частот 32, 44,1 и 48 кГц). На частоте дискретизации 44,1 кГц с разрядностью 16 бит делаются студийные мастер-записи для подготовки Audio CD. Формат записи обычно машинно-специфичен и зависит от функционального потенциала устройства (некоторые модели имеют возможность автоматической разметки записей, быстрого поиска и несложного линейного монтажа на одной ленте).

Изначально формат R-DAT был адресован бытовым потребителям, как замена кассетным магнитофонам. Однако, высокие показатели качества аудиосигнала быстро проложили им путь в сферу профессиональной звукозаписи. Этому способствовала и относительная дешевизна нового формата по сравнению с аналоговыми мастер-магнитофонами. Ввиду малой совместимости технологий записи DAT-магнитофоны применяются в основном при профессиональной студийной звукозаписи. Корпуса устройств часто имеют посадочные места для установки в стандартные студийные аппаратурные рэковые стойки размером 19 дюймов. При этом топовые модели часто оснащаются дополнительными функциями (например, наложение при записи нестандартной временно́й разметки от внешнего генератора в модели TASCAM DA-60 Mark II). Кроме того, бытовая акустика обычно бывает не в состоянии обеспечить характеристики, необходимые для качественного воспроизведения сигнала с DAT-лент. При профессиональной записи (бутлеге) концертных программ используются также портативные модели DAT-магнитофонов (TASCAM DA-P1). Однако с появлением формата цифровой передачи данных S/PDIF, аппаратных интерфейсов Coaxial S/PDIF и TOS-linkDAT-магнитофоны смогли занять свою (хотя и очень ограниченную) нишу на рынке бытовой звукозаписывающей аппаратуры. В настоящее время DAT-магнитофоны постепенно выходят из употребления в сфере звукозаписи ввиду недостаточной механической надежности и сохранности записей.

Стандарт DASH предусматривает запись на обычную магнитную ленту в бобинах. Этот формат многодорожечной записи позволяет записывать от 1 до 48 аудиодорожек одновременно [22] .

Несмотря на развитие компьютерных технологий записи звука, DASH-магнитофоны по сей день используются в крупных студиях звукозаписи, поскольку их электроакустические и эксплуатационные характеристики соответствуют самым высоким требованиям.

Цифровой кассетный магнитофон

Хотя первые работы по цифровому представлению аналоговых, в частности, звуковых сигналов относятся к концу тридцатых годов, на практике цифровой код для передачи такого рода информации был применен только двадцать лет спустя. В конце пятидесятых годов в США была введена в эксплуатацию первая двадцатичетырехканальная телефонная линия связи с цифровым кодированием сигнала.

Первые попытки использовать цифровую электронику для передачи музыки были предприняты японской фирмой NHK уже в середине шестидесятых годов. Созданная на этой фирме экспериментальная система использовала импульсно-кодовую модуляцию. При частоте дискретизации 31,5 кГц и 13-битном нелинейном квантовании были получены верхняя граница полосы передаваемых сигналов 15 кГц и динамический диапазон около 80 дБ. Забегая вперед, отметим, что это было близко к предельным значениям, достигнутым в наши дни.

Прошло еще десятилетие и голландская фирма PHILIPS предложила цифровую систему грамзаписи на основе так называемого компакт-диска, использующего оптические методы (лазер) для считывания нанесенной на него информации.

Современный стандарт на компакт-диски был выработан в 1981 г. совместно фирмами SONY (Япония) и PHILIPS. В этом же году начался и серийный выпуск цифровых лазерных проигрывателей. Высокое качество воспроизводимого сигнала и то, что оно практически не зависит от числа проигрываний, удобство доступа к информации при большом ее объеме, хранящемся на одном диске, определили резко растущую популярность цифровой системы грамзаписи. Сегодня парк цифровых лазерных проигрывателей в мире приближается к 20 миллионам, а уровень ежегодной продажи компакт-дисков составляет примерно 60 млн штук.

Казалось бы, успех несомненный. Но проигрыватель есть проигрыватель — он полностью лишает потребителя возможности создавать фонотеку по своему вкусу. Это пока можно делать только с помощью магнитофона.

По иронии судьбы получилось так, что первый бытовой цифровой магнитофон появился на рынке раньше компакт-диска. Это была разработанная фирмой SONY в 1977 г. приставка к видеомагнитофону, которая позволяла записывать вместо изображения звук в цифровой форме. Но, как написали когда-то Ильф и Петров, автомобильный Мессия явился раньше срока, и удобный компакт-диск вскоре победил первые не очень совершенные цифровые магнитофоны. Победил, но только на время. Все годы его триумфа в лабораториях многих фирм мира шла интенсивная работа по созданию бытового кассетного магнитофона с цифровыми записью и воспроизведением звука.

Для решения этой задачи было предложено множество разных технических решений, из которых в качестве основных соперников со временем выделились системы S-DAT и R-DAT (DAT — DIGITAL AUDIO TAPE или цифровая звуковая лента). В системе S-DAT применяется неподвижный блок, состоящий из отдельных тончайших (десятки микрон) головок, и соответственно параллельный способ записи информации (на каждой дорожке — один разряд цифрового кода). Система R-DAT была создана на основе богатого опыта работ над видеомагнитофонами и активно использует решения, характерные для этой техники. Эта система была принята многими производителями бытовой радиоэлектроники в 1986 г., и в следующем году уже начался серийный выпуск цифровых кассетных магнитофонов, работающих в системе R-DAT. От видеотехники система R-DAT взяла прежде всего вращающуюся головку (отсюда и пошла первая буква ее названия — ROTARY HEAD или вращающаяся головка) и, естественно, наклонный способ записи информационных строк (дорожек). Это, как известно, обеспечивает высокую относительную скорость записи (до нескольких метров в секунду) при очень низкой скорости движения самой ленты. В R-DAT последняя почти в пять раз ниже, чем в обычном кассетном магнитофоне!

От видеосистемы ВЕТАМАХ фирмы SONY была взята установка двух записывающих головок под небольшим углом (по 7° в разные стороны) к вертикальной оси. Это позволило заметно уменьшить расстояние между строками и повысить тем самым плотность записи. Помехи с соседней строки при этом случае не возрасли, так работающая в данный момент головка читает ее с ошибкой в 14°.

Разработанная фирмой PHILIPS видеосистема V2000 оказалась нежизнеспособной, но одно из ее технических решений пригодилось для системы R-DAT. Речь идет о введении по краю ленты специальных служебных дорожек, обеспечивающих необходимую синхронизацию считывания отдельных строк. На них наносятся управляющие импульсы — по одному на каждую строку записи.

И, наконец, от системы VIDEO-8 фирмы SONY было взято разделение строки на отдельные сектора.

Несколько слов о кассетах для цифрового кассетного магнитофона. В них применяется лента шириной 3,81 мм с металлическим слоем, т. е. такая же, как и в компакт-кассетах для обычных кассетных магнитофонов. Толщина ленты 10 или 13 мк. Но сами кассеты несколько меньше по габаритам компакт-кассет (73Х54 Х10,5 мм против 102,4 X 63X12 мм) и почти в два раза меньше их по объему. Расположение информационных и служебных дорожек и их характерные размеры иллюстрирует рис. 1,а.

Каждая информационная дорожка (строка) на ленте делится на секторы. Кроме сектора, в котором записана собственно звуковая информация (рис. 1,6), есть секторы для записи управляющих сигналов и дополнительных сигналов (субкод ), позволяющих, например, осуществлять поиск интересующего фрагмента фонограммы. Это обеспечивает различные сервисные удобства, но пораждает одну проблему: между порциями звука длительностью около 5 мс есть перерывы примерно по 2,5 мс (технические паузы). В видеомагнитофоне, где информация поблочно дискретна (кадр, строка), это существенно, а в звуке такие перерывы, в принципе, недопустимы.

Вот почему в цифровом магнитофоне перед записью сигнала на ленту его сжимают во времени. Для этого после аналогоцифрового преобразования сигнал считывают из устройства памяти быстрее, чем это требовалось бы для записи без перерывов. При воспроизведении сжатую информацию загружают с ленты в устройство памяти и считывают уже со скоростью, меньшей чем та, с которой загружали в нее (расширение во времени). В результате магнитофон как бы заполняет технические паузы более медленным чтением информации, предварительно занесенной в память.

Цифровой способ записи информации имеет одно важное достоинство — он может уменьшить влияние дефектов ленты на качество записи. Достигается это перемешиванием битов информации. В результате такой операции, осуществляемой процессором магнитофона, физически на ленте будут рядом находиться биты из разных фрагментов записи. Потеря группы битов в этом случае (например, при повреждении ленты) приведет к размыванию дефекта на определенный отрезок записи. Качество звучания при этом может ухудшиться, но очень заметного на слух выпадения сигнала (как в аналоговой записи) не будет.

Более того, дополнительная информация, хранящаяся на ленте, позволяет частично восстанавливать потери, используя интерполяционные методы. За это, правда, приходится платить довольно дорогой ценой — большим объемом оперативного запоминающего устройства (несколько сотен килобайт).

Заметим, что в качестве служебной на ленте хранится большой объем дополнительной информации для автоматического внесения соответствующих корректировок: тип записи, применялась ли ВЧ коррекция при записи, частота дискретизации, число битов квантования, наличие защиты от записи, дата записи и т. д. и т. п.

Что касается блоков дополнительных данных (субкод), то они позволяют заносить на ленту новую информацию, не изменяя основных данных (управление и собственно музыкальный сигнал). Объем памяти субкода для двухчасовой кассеты составляет 123 мегабайта, что, в принципе, дает возможность записывать в эти блоки, например, тексты песен, их перевод и любую другую необходимую пользователю информацию. На сегодняшний день данные, заносимые в виде субкодов, уже позволяют редактировать фонограмму, не изменяя их содержания.

Здесь необходимо отметить, что вполне возможно (и это направление, по-видимому, будет развиваться) использовать цифровой кассетный магнитофон для хранения данных бытовых компьютеров. Ведь общий объем памяти его стандартной кассеты составляет 1,2 Гигабайта!

Основной вариант системы R-DAT позволяет на кассете, о которой рассказывалось выше, записывать два канала с общим временем звучания 120 минут. В ней применяется линейное 16-битовое квантование аналогового сигнала с частотой дискретизации 48 кГц. Таким образом, R-DAT на меньшей по размерам кассете позволяет записать заметно больший объем информации по сравнению с традиционным кассетным магнитофоном. Различие в электроакустических характеристиках еще более разительно. Так, полоса воспроизводимых частот в R-DAT составляет 2. 22 000 Гц (аналоговая кассета — 25. 20 000 Гц), динамический диапазон — 96 дБ (против 50. 60 дБ), коэффициент гармоник — менее 0,005 % (около 0,5 % у традиционных кассетных магнитофонов).

Разумеется, за все эти достоинства приходится платить весьма высокой ценой — повышенной сложностью механики (как у видеомагнитофона) и повышенной сложностью электроники (как у компьютера). Но здесь, по крайней мере, ясно, что плата оправдана, и такой магнитофон может стать сердцем современного бытового радиоэлектронного комплекса.

Хотя можно считать, что система R-DAT в целом стала ведущей в области бытовой цифровой записи звука, остался ряд нерешенных вопросов. Она обеспечивает практически такое же качество звука, как и компакт-диск, но не позволяет непосредственно переписывать с него цифровой сигнал (у компакт-диска частота дискретизации — 44,1 кГц). Более того, есть еще несколько версий этой системы (поддержанных продукцией ряда фирм), которые отличаются, например, частотой дискретизации (32 кГц) и/или разрядностью квантования (12 бит). Версия с частотой дискретизации 32 кГц позволяет записывать сразу в цифровой форме (не преобразуя в аналоговую ) вещательные программы, идущие через ИСЗ. Версия с частотой дискретизации 32 кГц и нелинейным квантованием (12 бит) позволяет вдвое увеличить время звучания кассеты. Ряд моделей магнитофонов поэтому предусматривают возможность, по крайней мере, воспроизведения записей, сделанных с другими версиями R-DAT. Окончательное решение, какой из вариантов окажется более жизненным, покажет время.

Применение оптического, или лазерного, способа записи информации началось в 1980-х годах. Его появление связано с изобретением квантового генератора – лазера, источника очень тонкого (толщина порядка микрона) луча высокой энергии. Лазерный луч способен выжигать на поверхности плавкого материала двоичный код данных с очень высокой плотностью.

Данные записываются на спиральную дорожку, которая раскручивается от центра диска к его краю. Информация кодируется чередованием углублений и промежутков между ними на дорожке. Углубления не отражают лазерный луч (логический 0), а промежутки между углублениями его отражают (логическая 1).

Отраженные световые импульсы преобразуются с помощью фотоэлементов в электрические импульсы и по магистрали передаются в оперативную память.

При соблюдении правил хранения (хранения в футлярах в вертикальном положении) и эксплуатации (без нанесения царапин и загрязнений) оптические носители могут сохранять информацию в течение десятков лет.

Оптические диски

CD- и DVD-диски

Оптические CD-диски рассчитаны на использование инфракрасного лазера с длиной волны 780 нм и имеют информационную емкость 700 Мбайт.

Оптические DVD-диски рассчитаны на использование красного лазера с длиной волны 650 нм. Они имеют большую информационную емкость по сравнению с CD-дисками (4,7 Гбайт) за счет меньшей ширины и более плотного размещения оптических дорожек. DVD-диски могут быть двухслойными (емкость 8,5 Гбайт), при этом оба слоя имеют отражающую поверхность, несущую информацию.

В 2006 году на рынок поступили оптические диски (HP DVD и Blu-Ray), информационная емкость которых в 3-5 раз превосходит информационную емкость DVD-дисков за счет использования синего лазера с длиной волны 405 нанометров.

CD-ROM и DVD-ROM

На дисках CD-ROM и DVD-ROM хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна, что отражено во второй части их названий: ROM (Read Only Memory — память только для чтения). Производятся такие диски путем штамповки на дорожке микроскопических физических углублений (участков с плохой отражающей способностью).

CD-R и DVD±R

На дисках CD-R и DVD±R (R — recordable, записываемый) информация может быть записана, но только один раз. Данные записываются на диск лучом лазера повышенной мощности, который разрушает органический краситель записывающего слоя и меняет его отражательные свойства. Управляя мощностью лазера, на записывающем слое получают чередование темных и светлых пятен, которые при чтении интерпретируются как логические 0 и 1.

CD-RW и DVD±RW

На дисках CD-RW и DVD±RW (RW — Rewritable, перезаписываемый) информация может быть записана и стерта многократно. Записывающий слой изготавливается из специального сплава, который можно нагреванием приводить в два различных устойчивых агрегатных состояния — аморфное и кристаллическое. При записи (или стирании) луч лазера нагревает участок дорожки и переводит его в одно из устойчивых агрегатных состояний, которые характеризуются различной степенью прозрачности. При чтении луч лазера имеет меньшую мощность и не изменяет состояние записывающего слоя, а чередующиеся участки с различной прозрачностью интерпретируются как логические 0 и 1.

Оптические дисководы

Оптические CD- и DVD-дисководы используют лазер для чтения или записи информации. Скорость чтения/записи информации в оптических дисководах зависит от скорости вращения диска.

Первые CD-дисководы были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кбайт/с. В настоящее время широкое распространение получили CD-дисководы, которые обеспечивают в 52 раза большую скорость чтения и записи дисков CD-R (до 7,8 Мбайт/с).




Флэш-память

Флэш-память — особый вид полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти:

· полупроводниковая (твердотельная) — не содержащая механически движущихся частей (как обычные жесткие диски или CD), построенная на основе полупроводниковых микросхем;

· энергонезависимая — не требующая дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи);

· перезаписываемая — допускающая изменение (перезапись) хранимых в ней данных.

Принцип записи и считывания информации на картах флэш-памяти. Во флэш-памяти для записи и считывания информации используются электрические сигналы. В простейшем случае каждая ячейка флэш-памяти хранит один бит информации и состоит из одного полевого транзистора.

Карты флэш-памяти

Флэш-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус. Микросхемы флэш-памяти могут содержать миллиарды ячеек, каждая из которых хранит 1 бит информации. Информационная емкость карт флэш-памяти может достигать нескольких Гбайт.

Информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (от 20 до 100 лет) и способна выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для жестких дисков). Флэш-память компактнее и потребляет значительно меньше энергии (примерно в 10-20 раз), чем магнитные и оптические дисководы.

Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве носителя информации в портативных устройствах: цифровых фото- и видеокамерах, сотовых телефонах, портативных компьютерах, МРЗ-плеерах и цифровых диктофонах.

Для считывания или записи информации карта памяти вставляется в специальные накопители (картридеры), встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB-порт.

USB флэш-диски (флэшки, флэш-брелоки)

Накопители на флэш-памяти представляет собой микросхему флэш-памяти, дополненную контроллером USB, и подключаются к последовательному порту USB. USB флэш-диски могут использоваться в качестве внешнего сменного носителя информации.

USB флэш-диски могут содержать переключатель защиты от записи, поддерживать парольную защиту, а также могут быть загрузочными. Некоторые USB флэш-диски имеют кроме индикатора работы жидкокристаллический экранчик, на котором отображается, сколько свободного места осталось на диске.

В последние годы активно ведутся работы по созданию еще более компактных носителей информации с использованием нанотехнологий, работающих на уровне атомов и молекул.

Многообразие внешних устройств, подключаемых к компьютеру. Устройства ввода информации. Клавиатура

Устройства ввода – оборудование, с помощью которого можно вводить данные: клавиатура, мышь, джойстик, трекбол, тачпад, световое перо, сенсорные экраны, сканеры, цифровые камеры ТВ-тюнеры, системы распознавания речи, сенсорные датчики.

Клавиатура

Универсальным устройством ввода информации является клавиатура. Клавиатура представляет собой матрицу клавиш, объединенных в единое целое, и электронный блок для преобразования нажатия клавиш в двоичный код. Клавиатура позволяет вводить числовую и текстовую информацию.

По конструктивному исполнению клавиатуры делятся на два основных вида: пленочные (мембранные) и механические. В пленочных клавиатурах при нажатии клавиши происходит соприкосновение двух тонких пленок.

В механических клавиатурах каждая клавиша имеет собственную пару механических контактов, закрепленных на общей печатной плате. Для возврата нажатой клавиши в исходное положение используется пружина. Механические клавиатуры долговечнее и надежнее пленочных клавиатур.

Независимо от типа и формы клавиатуры для персонального компьютера, она содержит практически один и тот же набор клавиш, которые назначению выделены в отдельные блоки: функциональные клавиши, блок пишущей машинки, дополнительная цифровая клавиатура, вспомогательные (служебные) клавиши.

Блок функциональных клавиш расположен в верхнем ряду клавиатуры. Функции каждой клавиши из этого блока определяются программой, с которой работает компьютер в данный момент.

Блок пишущей машинки

Клавиши блока пишущей машинки служат для ввода текста (прописных и строчных букв, цифр и специальных знаков). Расположение латинских букв на клавиатуре обычно такое же, как на английской пишущей машинке, а букв кириллицы – как на русской пишущей машинке. Переключение с латинского алфавита на русский и обратно производится специальной комбинацией клавиш, например, в операционной системе Windows это могут быть комбинации клавиш [Alt]+[Shift] или [Ctrl]+[Shift].

Дополнительная цифровая клавиатура

Цифры и знаки арифметических операций можно ввести с помощью клавиш блока пишущей машинки, но их гораздо удобнее вводить с клавиш цифрового блока, который расположен в правой части клавиатуры. Клавиши цифрового блока служат как для ввода цифр (при подсвеченном индикаторе [Num Lock], так и для редактирования текста и перемещения по документу (когда индикатор [Num Lock] не подсвечен).

[Num Lock] – (цифровой замок) – включает (повторное нажатие отключает дополнительную цифровую клавиатуру).

Вспомогательные (служебные) клавиши

При работе на персональном компьютере приходится довольно часто нажимать различные комбинации клавиш. Существует множество комбинаций клавиш, одновременное нажатие которых приводит к выдаче в компьютере определенных кодов, называемых расширенными кодами клавиш.

В клавиатурах ПК реализуется функция повторения, обеспечивающая многократную выдачу кода нажатия клавиши, если удерживать ее в утопленном состоянии.

В отдельном блоке расположены:

, ­ , ®, ¯ – четыре клавиши управления курсором (стрелки);

клавиши редактирования текста

[Insert] – (вставка), переключает два режима ввода символов: вставка и замена;

[Delete] или [Del] – удаление, используется для удаления символа, находящегося справа от курсора, клавиша удаления выделенного текста, файла и т. д.

и клавиши перемещения по документу

[Home] – перемещает курсор в начало (левый край) строки;

[End] – перемещает курсор в конец (правый край) строки;

[Page Up] – страница вверх, перелистывает текст на страницу вверх;

[Page Down] – страница вниз, перелистывает текст на страницу вниз.

Перечислим значения остальных клавиш:

[Esc] – (от escape – отменить), прекратить выполнение операции.

[Caps Lock] – фиксирует режим ввода ПРОПИСНЫХ БУКВ. При нажатой клавише весь печатаемый вами тест будет набираться прописными буквами.

Shift – при работе в текстовом режиме нажатие этой клавиши одновременно с буквенной выдаст вам большую, ПРОПИСНУЮ букву.

[ТаЬ] – вставка табуляции (отступа до заранее заданной позиции). В Windows используется для переключения между элементами окна без помощи мышки).

Для подключения клавиатуры к компьютеру на задней панели системного блока есть специальный разъем. Этот разъем бывает двух типов: круглый 5-контактный разъем АТ и тоже круглый, но меньшего размера, 6-контактный разъем PS/2. Если разъем вашей клавиатуры не подходит к разъему на системном блоке, то это легко поправимо: существуют специальные переходники для подключения клавиатур с разъемом PS/2 к разъему АТ и наоборот.

Современные клавиатуры могут подключаться еще к шине USB - Universal Serial Bus (Универсальная последовательная шина), где используется специальный плоский разъем.

Оптическая запись — это регистрация данных остро-сфокусированным лучом лазера на светочувствительном носителе. Результат воздействия лазерного луча на носитель, т.е. вид сигналограммы, может быть различным, в подавляющем большинстве случаев сигналограмма приобретает вид последовательности деформированных и недеформированных участков дорожки на рабочем слое диска.

Лазер — основной инструмент оптической записи, генерирующий излучение. Он содержит активное вещество и систему возбуждения и управления излучением. Для генерации излучения активное вещество лазера должно быть возбуждено. При возбуждении в активном веществе происходит рекомбинация носителей электрических зарядов, сопровождающаяся выделением энергии. Последняя выделяется в виде квантов света — возникает вынужденное излучение лазера. Оно имеет ряд особенностей по сравнению с излучением обычных тел накала: излучение лазера когерентно, т.е. определенным образом упорядочено, линейно поляризовано и распространяется в одном или преимущественно в одном направлении, а не во все стороны, как, например, излучение поверхности раскаленного металла.

Кроме того, излучение лазера монохроматично, т.е. лазером генерируется свет с одним значением длины волны. Эти особенности позволяют получать очень острую фокусировку излучения. Фокальное пятно лазера может иметь круглую форму с диаметром порядка десятых долей микрометра и с очень высокой концентрацией энергии.

По применяемому активному веществу и устройству лазеры подразделяются на твердотельные, газовые, жидкостные и полупроводниковые. Прибором массового применения является полупроводниковый лазер, который называют лазерным

диодом. Он должен иметь малые размеры, низкую стоимость и длительный срок службы.

Взаимодействие лазерного луча с носителем записи обеспечивается лазерной головкой. Конструктивные особенности лазерной головки зависят от ее назначения (воспроизведение, воспроизведение и запись, стирание информации), от применяемого носителя.

Независимо от конструктивных особенностей лазерная головка содержит лазерный диод мощностью 2—10 мВт, оптическую систему для фокусировки и управления положением фокального пятна, а также светоприемники. Последние воспринимают отраженный диском свет лазера и преобразуют его в электрический сигнал. В процессе воспроизведения светоприемники служат как для выполнения основной функции-воспроизведения записи, так и для управления положением фокального пятна, а в процессе записи — только для управления положением фокального пятна.

Лазерная головка выполняет не только функции воспроизведения и записи информации, но также автотрекинг и автофокусировку.

Автотрекинг — это следящая система, поддерживающая правильное положение фокального пятна относительно дорожки записи в радиальном направлении, т.е. это система ведения фокального пятна по дорожке записи. При отсутствии такой системы малейший эксцентриситет диска или его привода неизбежно привел бы к сбою в процессах воспроизведения или записи — ведь шаг дорожек записи 0,74 мкм, а их ширина еще меньше.

Фокальное пятно необходимо не только безошибочно вести по дорожке, но и точно поддерживать постоянство расстояния между ним и фокусирующей линзой, т.е. точно поддерживать его диаметр на диске. Это обеспечивается системой автофокусировки. Ее необходимость вызвана неизбежным осевым биением диска.

Рассмотрим устройство аппаратуры для цифровой оптической записи и воспроизведения сигналов на примере CD-проигрывателя.

CD-проигрыватель имеет весьма сложную электронную часть, предназначенную для декодирования записанных на диск сигналов, выделения и расшифровки различных служебных кодов, разделения стереосигналов, исправления ошибок. Для этого используются несколько больших интегральных схем с десятками тысяч элементов.

На рис. представлена упрощенная структурная схема CD-проигрывателя, включающая функциональные узлы: загрузочные устройства, оптико-механический блок (ОМБ), узел систем автоматического регулирования (САР), декодер, цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) и контроллер управления и индикации.

Загрузочное устройство автоматически загружает компакт-диск в проигрыватель и устанавливает его на план-шайбу двигателя вращения диска. ОМБ обеспечивает вращение CD, перемещение лазерного звукоснимателя (ЛЗ) по радиусу, а также считывание информации с диска.

В CD-проигрывателях качество звучания в первую очередь зависит от того, насколько точно оптическая головка считывает с поверхности диска цифровую информацию.

САР оптимизируется расположением линз оптической головки относительно поверхности диска с помощью нескольких систем автоматики, включающих независимые сервоприводы. Одна из них точно ведет луч по звуковой дорожке, другая поддерживает фокусировку луча. Вращаясь, диск может несколько смещаться вверх или вниз реально на десятые доли миллиметра, а необходимо, чтобы расстояние между отражающей поверхностью пластинки и фокусирующим объективом сохранялось неизменным с точностью до долей микрона. За этим и следит вторая система автоматики — при малейшем смещении пластинки вверх

рис. Упрощенная структурная схема CD-проигрывателя

или вниз она немедленно в ту же сторону смещает и фокусирующий объектив. Датчиком для обеих систем автоматики служит сам фотоприемник, воспринимающий свет, — светодиод. Он секционирован и фактически представляет собой четыре самостоятельных микроскопических светоди-


ода, и все они воспринимают основной цифровой сигнал. Причем если лазерный луч точно сфокусирован, то он падает на светодиод ровным кружком и все его четыре секции получают одинаковое количество света. При расфокусировке световой круг превращается в эллипс — если расстояние между линзой и пластинкой увеличилось, эллипс вытянут в одном направлении, если расстояние уменьшилось — в другом, перпендикулярном. Система автоматически сопоставляет сигналы, полученные с каждой из четырех секций светодиода, по ним определяет, куда сместится диск, и подает команду коррекции электромагниту, перемещающему объектив.

Аналогично работает и система слежения за дорожкой. Секции светодиода получают одинаковые порции света лишь в том случае, если луч точно следует по своей дорожке. Если же он отклонился вправо или влево, то на одной из секций световой поток уменьшается, tifa другой — возрастает. Система автоматики, заметив это, тут же подает сигнал коррекции на электромагнит, который смещает фокусирующий объектив в горизонтальной плоскости.

Декодер представляет собой специализированный цифровой процессор обработки считанного с CD сигнала. В его состав входят корректор ошибок и запоминающее устройство, которое сохраняет информацию о звуке, даже если она кратковременно пропала.

Поток цифровой информации, прежде чем попасть в ЦАП, подвергается цифровой фильтрации (передискретизации). Форма цифрового сигнала становится более гладкой, приближающейся к аналоговой.

ЦАП поочередно преобразует поступающие с декодера кодовые слова левого и правого каналов в аналоговый сигнал. После преобразования цифрового сигнала необходимо отфильтровать высокочастотные составляющие, порождаемые частотой дискретизации с ее гармониками. Для этого служит фильтр нижних частот (ФНЧ). Далее напряжение подается на стереоусилитель с акустическими системами.

Контроллер управления и индикации на базе процессора обрабатывает служебную информацию, подает ее на устройство индикации, а также управляет системами в различных режимах его работы: воспроизведения, поиска, программирования и др.

При загрузке диска контроллер считывает информацию с "вводной" дорожки. Она записывается во внутреннее запо-минащее устройство, после чего слушатель может запрограммировать порядок воспроизведения фрагментов и их количество.

Применение процессора позволяет реализовать дистанционное управление CD-проигрывателем.

Однодисковый проигрыватель CD имеет тот недостаток, что часто приходится менять компакт-диск. Существенно лучшие условия создают многодисковые проигрыватели — CD-чейнд-жеры (changer) — в небольшом металлическом корпусе размещаются CD-проигрыватель и магазин на 6, 12, 18 и более компакт-дисков с возможностью их автоматической замены.

ОПТИ́ЧЕСКАЯ ЗА́ПИСЬ, сис­те­ма за­пи­си и вос­про­из­ве­де­ния ин­фор­ма­ции, ос­но­ван­ная на ис­поль­зо­ва­нии оп­тич. из­лу­че­ния. При за­пи­си све­то­вой луч, мо­ду­ли­ро­ван­ный сиг­на­ла­ми за­пи­сы­вае­мой ин­фор­ма­ции, воз­дей­ст­ву­ет на но­си­тель дан­ных, соз­да­вая на нём ус­той­чи­вые ло­каль­ные из­ме­не­ния оп­тич. ха­рак­те­ри­стик (напр., ко­эф. от­ра­же­ния, пре­лом­ле­ния и по­гло­ще­ния сре­ды, оп­тич. дли­ны пу­ти), со­ответ­ст­вую­щие за­пи­сы­вае­мо­му сиг­на­лу. При вос­про­из­ве­де­нии про­ис­хо­дит об­рат­ный про­цесс: счи­ты­ваю­щий луч при взаи­мо­дей­ст­вии с но­си­те­лем мо­ду­ли­ру­ет­ся по ин­тен­сив­но­сти и за­тем из не­го вы­де­ля­ют­ся сиг­на­лы ин­фор­ма­ции. Су­ще­ст­ву­ют ана­ло­го­вая О. з., при ко­то­рой зна­че­ния за­по­ми­нае­мо­го па­ра­мет­ра но­си­те­ля не­по­сред­ст­вен­но ото­бра­жа­ют зна­че­ния сиг­на­лов (фо­то­гра­фия, го­ло­гра­фия и др.), и циф­ро­вая О. з. (вход­ные сиг­на­лы пре­об­ра­зу­ют­ся в циф­ро­вой код, ко­то­рый в ви­де по­сле­до­ва­тель­но­сти дис­крет­ных сиг­на­лов фик­си­ру­ет­ся на но­си­те­ле, напр. на оп­ти­че­ском дис­ке ).

Читайте также: