Конструкції дисководів CD-ROM. Основні функціональні вузли та принцип роботи Автоматичне очищення лінз

При масовому комерційному виробництві компакт-диски виготовляються штампуванням або пресуванням, а не випалюванням за допомогою лазера, як багато хто вважає (див. малюнок нижче). Хоча лазер і застосовується для витравлювання даних на скляному майстер-диску, покритому світлочутливим матеріалом, безпосередньо випалювати диски при випуску сотень або тисяч копій було б щонайменше непрактично.

Нижче наведено основні етапи виробництва компакт-дисків.

Нанесення фоторезисторного шару. Кругла пластина з полірованого скла діаметром 240 мм і товщиною 6 мм покривається шаром фоторезистора завтовшки близько 150 мікрон, після чого обпалюється при температурі 80°С (176°F) протягом 30 хвилин.

1. Лазерний запис. Лазерний самописець (Laser Beam Recorder - LBR) посилає імпульси синього чи фіолетового світла, які засвічують та розм'якшують певні ділянки фоторезисторного шару скляного майстер-диску.

2. Формування майстер-диску. Оброблений скляний диск занурюється в розчин гідрооксиду натрію (їдкого натру), який розчиняє експоновані лазером ділянки, формуючи цим западини у фоторезисторному шарі.

3. Електролітичне формування. За допомогою процесу, що називається гальванопластикою, раніше підготовлений майстер-диск покривається шаром нікелевого сплаву. В результаті створюється металевий майстер-диск, який отримав назву батьківського диска (father).

4. Поділ майстер-диску. Потім металева матриця відокремлюється від скляного майстер-диску. Вона є металевим майстер-диском, який вже може використовуватися для виготовлення невеликих партій дисків, так як матриця зношується дуже швидко. Розподіл майстер-диску найчастіше призводить до пошкодження скляної основи, тому методом гальванопластики створюється ще кілька негативних копій диска (які називаються материнськими). Негативні копії майстер-диска згодом використовуються для створення робочої матриці, яка використовується в процесі масового тиражування компакт-дисків. Це дозволяє штампувати велику кількість дисків без повторення процесу формування скляного майстер-диску.

5. Штампування диска. Металева робоча матриця застосовується в ливарній машині для формування принципу відображення даних (упадин і майданчиків) у розплавленій полікарбонатній масі об'ємом близько 18 г при температурі 350°C (або 662°F). При цьому сила тиску досягає приблизно 20 000 фунтів на квадратний дюйм. Як правило, у сучасних термічних штампувальних пресах на виготовлення кожного диска йде не більше трьох секунд.

6. Металізація. Для створення поверхні, що відбиває, на відштампований диск за допомогою напилення наноситься тонкий (0,05–0,1 мікрона) шар алюмінію.

7. Захисне покриття. Для захисту алюмінієвої плівки від окиснення на металізований диск за допомогою центрифуги наноситься тонкий (6-7 мікрон) шар акрилового лаку, що твердне під дією ультрафіолетових променів.

8. Кінцевий продукт. На завершення на поверхню диска методом трафаретного друку наноситься текст етикетки або якесь зображення, що також висихає під дією ультрафіолетових променів. Процес виготовлення дисків даних CD-ROM і музичних компакт-дисків практично однаковий CD-ROM (англ. Compact Disc Read-Only Memory, читається: «сиді-ром») - різновид компакт-дисків із записаними на них даними, доступними тільки для читання ( read-only memory - пам'ять «тільки для читання»). CD-ROM - доопрацьована версія CD-DA (диска для зберігання аудіозаписів), що дозволяє зберігати на ньому інші цифрові дані (фізично від першого нічим не відрізняється, змінено тільки формат даних, що записуються). Пізніше було розроблено версії з можливістю як одноразового запису (CD-R), і багаторазового перезапису (CD-RW) інформації на диск. Подальшим розвитком CD-ROM-дисків стали дискиDVD-ROM.Диски CD-ROM - популярний і найдешевший засіб для поширення програмного забезпечення, комп'ютерних ігор, мультимедіа та інших даних. CD-ROM (а пізніше і DVD-ROM) став основним носієм для перенесення інформації між комп'ютерами, витіснивши з цієї ролі флоппі-диск (зараз він поступається цією роллю більш перспективним твердотільних носіїв). Формат запису на CD-ROM також передбачає запис на один диск інформації змішаного змісту - одночасно як комп'ютерних даних (файли, програмне забезпечення, читання доступне тільки на комп'ютері), так і аудіозаписів (відтворюваних на звичайному програвачі аудіо компакт-дисків), відео, текстів і картинок. Такі диски, залежно від порядку даних, називаються вдосконаленими.

Найчастіше термін CD-ROMпомилково використовують для позначення самих приводів (пристроїв) для читання цих дисків (правильно - CD-ROM Drive, CD-привід).

28. Принцип дії струминного друкуз електростатичним керуванням. Гідності й недоліки.

Принтер з безперервною подачеючорнила. Рідина струшується вібратором для запобігання осаду. Крапля прямує або на папір, або продовжує далі циркулювати (залежно від сигналів, що управляють). Рідина подається під тиском, дробиться на краплі, вони заряджаються і керуються електродами.

Переваги:Відсутність з'єднувальних роз'ємів і кабелів; Безшумність роботи; Висока якість друку; Безперервність подачі чорнила; Немає нагрівання.

Недоліки:Низька швидкість передачі даних; Необхідність установки принтера; Невисока швидкість друку

29. Інтерфейс SATA. Архітектура, характеристики. ATA (англ. Serial ATA) - Послідовний інтерфейс обміну даними з накопичувачами інформації. SATA є розвитком паралельного інтерфейсу ATA (IDE), який після появи SATA був перейменований в PATA (Parallel ATA). Стандарт SATA передбачає можливість використовувати замість 15-контактного роз'єму живлення стандартний 4-контактний роз'єм Molex.

Використання одночасно обох типів силових роз'ємів може призвести до пошкодження пристрою. Інтерфейс SATA має два канали передачі даних, від контролера до пристрою та від пристрою до контролера. Для передачі сигналу використовується технологія LVDS, кабелі кожної пари є екранованими витими парами.

Існує також 13-ти контактний суміщений роз'єм SATA, що використовується в серверах, мобільних і портативних пристроях для тонких накопичувачів. Складається суміщений роз'єм з 7 контактного роз'єму для підключення шини даних і 6 контактного роз'єму для підключення живлення пристрою. Для підключення до даних пристроїв на серверах може застосовуватися спеціальний перехідник.

30. Плазмові панелі. Принцип дії, характеристики. Газорозрядний екран (також широко застосовується англійська калька «плазмова панель») - пристрій відображення інформації, монітор, заснований на явищі світіння люмінофора під впливом ультрафіолетових променів, що виникають при електричному розряді в іонізованому газі, інакше кажучи в плазмі. Робота плазмової панелі складається з трьох етапів: ініціалізація, в ході якої відбувається впорядкування положення зарядів середовища та її підготовка до наступного етапу (адресації). При цьому на електроді адресації напруга відсутня, а на електрод сканування щодо підсвічування електрода подається імпульс ініціалізації, що має ступінчастий вигляд. На першому ступені цього імпульсу відбувається упорядкування розташування іонного газового середовища, на другому ступені розряд у газі, а на третьому - завершення упорядкування.адресація, в ході якої відбувається підготовка пікселя до підсвічування. На шину адресації подається позитивний імпульс (+75), а на шину сканування негативний (-75). На шині підсвічування напруга встановлюється рівним +150 В. підсвічування, в ході якої на шину сканування подається позитивний, а на шину підсвічування негативний імпульс, що дорівнює 190 В. Сума потенціалів іонів на кожній шині та додаткових імпульсів призводить до перевищення порогового потенціалу та середовище. Після розряду відбувається повторний розподіл іонів у шин сканування та підсвічування. Зміна полярності імпульсів призводить до повторного розряду у плазмі. Таким чином, зміною полярності імпульсів забезпечується багаторазовий розряд осередку. Один цикл «ініціалізація – адресація – підсвічування» утворює формування одного підполя зображення. Складаючи кілька підполів можна забезпечувати зображення заданої яскравості та контрасту. Таким чином, при підведенні до електродів високочастотної напруги відбувається іонізація газу або утворення плазми. У плазмі відбувається ємнісний високочастотний розряд, що призводить до ультрафіолетового випромінювання, яке викликає свічення люмінофора: червоне, зелене або синє. Це світіння проходячи через передню скляну пластину потрапляє в око глядача.

31. Пристрої читання електронних книг. Принцип дії, показники.

Основою (підкладкою) екрану є скляна (для моделей E-ink Vizplex, Pearl, Karta, Triton) або пластикова (для моделі E-ink Mobius або E-ink Flex) пластина товщиною трохи менше половини міліметра. На ній знаходяться нижні електроди, над якими розташований шар спеціальних прозорих мікрокапсул. Діаметр кожної з мікрокапуул приблизно дорівнює діаметру людського волосся. Мікрокапсула і є мінімально можлива точка на e-ink екрані.

Дисплей e-ink

Над мікрокапсул розташовані верхні прозорі електроди, прикріплені до верхньої захисної пластини екрану. Ця пластина виготовляється із прозорої пластмаси. По контуру дисплея підкладка та верхня пластина скріплені герметиком.

Всередину кожної мікрокапсули поміщені спеціальні мікрогранули – найдрібніші частинки порошку різного кольору. У чорно-білих екранах вони бувають двох кольорів – чорні та білі. У кольорових екранах використовуються мікрогранули та інших кольорів. Про їх кількість і колір виробники не повідомляють. Основною особливістю білих мікрогранул є здатність притягуватися до електрода при подачі на нього негативного потенціалу, а чорних – при подачі позитивного.

При випливанні на поверхню мікрокапсули білих мікрогранул верхня поверхня її забарвлюється в білий колір, при випливанні чорних - у чорний. Якщо у поверхні частка білих та чорних мікрогранул рівні – колір такої капсули буде сірим. Сучасні e-ink дисплеї моделей Vizplex, Pearl, Karta, E-ink Mobius можуть відтворювати 16 кольорів від білого до чорного.

Після того, як напруга з електродів знімається в мікрокапсулі мікрогранули так і залишаються в тому ж положенні, яке вони прийняли під дією електричного поля. Тобто, сам e-ink екран споживає енергію тільки в момент зміни на ньому зображення.

32. Інтерфейс IEEE1394. Архітектура, характеристики.

IEEE 1394 (FireWire, i-Link) – послідовна високошвидкісна шина, призначена для обміну цифровою інформацією між комп'ютером та іншими електронними пристроями.

Кабель є 2 виті пари- А та B, розпаяні як A до B, а на іншій стороні кабелю як B до A. Також можливий необов'язковий провідник живлення.

Пристрій може мати до чотирьох портів (роз'ємів). В одній топології може бути до 64 пристроїв. Максимальна довжина шляху в топології – 16. Топологія деревоподібна, замкнуті петлі не допускаються.

При приєднанні та від'єднанні пристрою відбувається скидання шини, після якого пристрої самостійно вибирають із себе головне, намагаючись звалити цю «головність» на сусіда. Після визначення головного пристрою стає зрозумілою логічна спрямованість кожного відрізка кабелю - до головного або від головного. Після цього можлива роздача номерів пристроям. Після роздачі номерів можливе виконання звернень до пристроїв.

Під час роздачі номерів по шині йде трафік пакетів, кожен з яких містить кількість портів на пристрої, а також орієнтацію кожного порту - не підключений/до головного/від головного, а також максимальну швидкість кожного зв'язку (2 порти і відрізок кабелю). Контролер 1394 приймає ці пакети, після чого стек драйверів будує карту топології (зв'язків між пристроями) та швидкостей (найгірша швидкість на шляху від контролера до пристрою).

Операції шини поділяються на асинхронні та ізохронні.

Асинхронні операції – це запис/читання 32-бітного слова, блоку слів, а також атомарні операції. Асинхронні операції використовують 24-бітові адреси в межах кожного пристрою та 16-бітові номери пристроїв (підтримка міжшинних мостів). Деякі адреси зарезервовані під головні керуючі регістри пристроїв. Асинхронні операції підтримують двофазне виконання - запит, проміжна відповідь, потім остаточна відповідь.

Ізохронні операції - це передача пакетів даних у ритмі, суворо приуроченому до ритму 8 КГц, що задається провідним пристроєм шини шляхом ініціації транзакцій запис у регістр поточного часу. Замість адрес в ізохронному трафіку використовуються номери каналів від 0 до 31. Підтверджень не передбачено, чи ізохронні операції є одностороннє мовлення.

Ізохронні операції потребують виділення ізохронних ресурсів - номера каналу та смуги пропускання. Це стає атомарної асинхронної транзакцією деякі стандартні адреси однієї з пристроїв шини, обраного як «менеджер ізохронних ресурсів».

Крім кабельної реалізації шини, у стандарті описано і наплатну (реалізації невідомі).

33. Технології виготовлення РК-екранів. Активна та пасивна матриця. Інтерфейси для підключення.

Активна та пасивна матриця. Інтерфейси для підключення. Технології РК матриць: Усі матриці можна розділити на активні та пасивні. Пасивні матриціСкладаються з окремих осередків, об'єднані в прямокутну сітку, на яку подається напруга, що управляє. Електроємність кожного осередку потребує певного часу на перезарядку, внаслідок чого зображення виводиться тривалий час. Для запобігання мерехтіння використовується повільна РК. Активна матриця.В активних матрицях, так само як і в пасивних матрицях на кожну комірку припадає один електрод. Але, кожен піксель екрану має ще додатковий підсилювач, який знижує час перемикання напруги на електроді, навіть завдяки прикріпленому на кожному осередку транзистору, матриця запам'ятовує стан всіх елементів екрану, і скидає його тільки в момент отримання команди на оновлення (refresh). Така матриця діє за принципом оперативної пам'яті. Це на Наразінайпоширеніший тип РК матриць. Ця технологія заснована на об'єднанні двох різних технологій в одну. Це відбувається завдяки тому, що молекули знаходяться в скрученому стані відносно один одного по спіралі. Коли транзистор генерує електричне поле, всі молекули РК вибудовуються в лінії паралельні куту поляризації.

34. Сенсорні ємнісно-резистивні екрани. Принцип дії, переваги та недоліки.

Принцип роботи подібних дисплеїв є простим, і він певною мірою схожий на матричний. У цьому випадку провідники замінюють спеціальними інфрачервоними променями. Навколо цього екрану проходить рамка, в якій є вбудовані випромінювачі, а також приймачі. Якщо натиснути на екран, деякі промені будуть перекриватися, і вони можуть досягти власного пункту призначення, саме приймача. Через війну контролер обчислює місце контакту. Подібні екрани можуть пропускати світло, вони довговічні, оскільки чутливого покриття немає і механічного торкання взагалі не відбувається. Однак такі дисплеї зараз не відповідають високій точності і бояться будь-яких забруднення. Натомість час діагональ рамки такого дисплея може досягати 150 дюймів.

Проекційно-ємнісні технології.

Пристрій складається з двох скляних підкладок на які наносяться два шари електродів розділені діелектриком і утворюють решітку використовується змінна напруга. І в точці дотику фіксується зміна ємності.

Позитивні якості: працездатність при низьких температурах, високе світло-пропускання, підтримує технологію multi touch.

Недолік: необхідний струмопровідний предмет.

35. Принцип впливу модему. Характеристики.

Модем забезпечує перетворення цифр сигналу в змінний струм частоти діапозону – це процес модуляції, а також зворотне перетворення демодуляції.

Модуляція процес зміни однієї чи кількох параметрів вихідного сигналу за законом вхідного сигналу. При цьому вхідний сигнал є, як правило, цифровим і призначається модулюючим. Вихідний сигнал зазвичай аналоговий і часто має назву модульованого сигналу.

Класифікація модемів:

1. За типом використовуваного каналу

2. За швидкістю

3. По галузі застосування

4. За виконанням

5. Засобами управління

Основні види модуляції:

1. Фазова. При фазовій модуляції логічною одиницею або нулем відповідають сигнали однакової амплітуди і частоти, але різні за фазою. Фаза несучої змінюється стрибкоподібно при переході чергового дискретного сигналу на відміну від попереднього.

2. Амплітудна модуляція. При амплітудній модуляції змінюється лише амплітуда несучої

3. Частотна модуляція. Для логічної одиниці та логічного нуля вибираються синусоїди двох різних частот.

36. Методи модуляції сигналів передачі по каналам связи.

Методи модуляції сигналу:

Яким чином модему вдається передавати послідовність двійкових біт по телефонним лініям?

Призначені передачі мовлення лінії мають обмежену смугу пропускання: фактично - трохи більше 3 кГц. Це означає, що через лінію не можна передавати сигнали, частота яких перевищує 3 кГц. Існує і нижня межа робочого діапазону частот телефонної лінії – кілька десятків герц.

Щоб передавати дані по телефонних лініях, можна використовувати старі методи модуляції аналогових сигналів, можливо, відомі Вам з інститутського курсу радіотехніки. По телефонної лінії передається так званий сигнал, частота якого не виходить за межі смуги пропускання лінії. Йому супроводжує інформаційний сигнал, який дещо змінює характеристики несучого сигналу (амплітуду, частоту та фазу). На приймальній стороні вони відокремлюються один від одного за допомогою операції, яка називається детектуванням.

Амплітудна модуляція

Амплітудна модуляція заснована на зміні амплітуди несучого сигналу сигналом, що передається. Вона використовується досі радіомовлення на середніх і довгих хвилях.

По телефонній лінії передається сигнал синусоїдальної форми, що має частоту, наприклад, 1 кГц: одиниці відповідає сигнал з великою амплітудою, а нулю - з невеликою.

Такий сигнал можна передавати телефонними лініями, проте, його форма ( несучу інформаціюпро переданих даних) схильна до спотворень через перешкод на лінії. В результаті цей метод використовують тільки для передачі даних з дуже низькою швидкістю – близько кількох десятків біт/с.

Частотна модуляція

Частотна модуляція застосовується для радіомовлення в ультракороткохвильовому діапазоні. При детектуванні сигналу з частотною модуляцією амплітуда сигналу невелика, тому більшість перешкод не впливає якість сигналу. Якщо Ви хочете відчути це, порівняйте якість радіопередач у довгохвильовому діапазоні LW (де застосовується амплітудна модуляція) та в ультракороткохвильовому діапазоні FM із частотною модуляцією.

Для використання частотної модуляції передачі двійкових даних кодують нульове значення тоном з частотою, наприклад, 1 кГц, а одиничне - тоном з частотою 2 кГц.

Частотна модуляція забезпечує кращий захист від перешкод у порівнянні з амплітудною модуляцією, проте швидкість передачі цим методом все ж таки не перевищує 1 200 біт/с. Обмежуючий фактор – вузька смуга пропускання телефонних ліній зв'язку.

Фазова модуляція

Декілька кращих результатів вдалося досягти після застосування так званої фазової модуляції. При цьому частота сигналу залишається постійною, а модуляція виконується фазовим зсувом сигналу (рис. 2-8). Ширина смуги пропускання при цьому не є критично важливою, тому такий метод забезпечує швидкість передачі даних близько 4800 біт/с.

Квадратурна амплітудно-фазова модуляція

Проте і швидкість, що дорівнює 4800 біт/с, абсолютно недостатня. Щоб вичавити з вузькосмугового телефонного каналу все, на що він здатний, була «придумана» квадратурна амплітудно-фазова модуляція, що представляє собою, по суті, комбінацію амплітудної і фазової модуляції: кожному значенню, що передається, ставиться у відповідність певна комбінація амплітуди сигналу.

Тут цифрового значення v1 ставиться у відповідність амплітуда сигналу a1 і фаза f1. У кожен момент часу через аналоговий канал передається одне з дискретних значень, визначених конкретної амплітудою і фазою. Так як і амплітуда, і фаза можуть приймати позитивні та від'ємні значення, точки всіх можливих цифрових значень, що передаються, розташовуються у всіх чотирьох квадрантах координатної площини, показаної на рис. 2-9. Можливо, саме тому даний вид модуляції отримав назву квадратурної амплітудно-фазової модуляції.

Так чи інакше, із застосуванням квадратурної амплітудно-фазової модуляції модеми стали здатні передавати дані із відносно великою швидкістю - до 33 600 біт/с. Що ж до подальшого нарощування швидкості, то, начебто, всі можливості вже вичерпані. Однак ні, було знайдено ще один резерв.

37. Основні конструктивні компоненти HDD. Основні показники НDD.

Основні компоненти накопичувачів HDD

До основних елементів конструкції відносяться диски, головки читання/запису, механізм приводу головок, двигун приводу диска, друкована плата зі схемами управління, кабелі та роз'єми та конфігураційні елементи (перемички, перемикачі).

Диски існують таких розмірів: 5,25”; 3,5”; 1,8”; 1”; Compact Flash Type ІІ, PC Card Type ІІ.

Покриття дисків

1. Оксидний шар – полімерне покриття з наповнювачем із окису заліза.

2. Тонкоплівковий шар - сплав кобальту, методом напилення або гальванізації.

3. Подвійний антиферомагнітний (AFC) – складається з 2х шарів, розділених тонкою плівкою рутенію більш товсті магнітні шари.

Головки читання/запису.

Кожна головка за допомогою пружини притискається до диска і всі притискаються одночасно. Зазор 0,4 мкдюйми або 10нм.

Механізм приводу головок

1. Кроковий двигун – електродвигун, ротор якого повертає блок головок на певний кут.

2. Двигун із рухомою котушкою. Рухлива котушка закріплена з блоком головок і знаходиться у полі постійного магніту. Переміщення котушки зміщує блок головок від впливу струму, що протікає.

У двигуні із рухомою котушкою використовується система сервоприводу. Для двигуна з рухомою котушкою розрізняють механізми:

a) Лінійний – блок головок, що переміщуються радіусом диска разом з важелем.

b) Поворотний - до рухомої котушки кріпляться важелі головок, що повертаються на кут азимуту.

Сервопривід

Способи побудови петлі зворотнього зв'язку:

I. З допоміжним клином – інформація записується вузькому секторі кожного циліндра перед індексною міткою (зчитується 1 раз за оборот).

ІІ. Із вбудованими кодами – покращений варіант допоміжного клину. Інформація записується спочатку кожного циліндра та сектора.

ІІІ. Спеціалізований диск – інформація записується на робочій поверхні виділеного диска. Сервоголовка Тільки в режимі читання. Інформація зчитується постійно.

Призначення: Коригування положення головок записується в коді Грея. при переході від 1 числа до наступного змінюється лише 1 двійковий код.

Для точного встановлення головки використовується лазерний приціл, а відстань визначається методом інтерференції. Для відстеження використовується температурне калібрування - всі головки по черзі перекладаються з 0 на будь-який циліндр. Поправки записуються пам'ять накопичувача. При калібруванні всі обміни та процеси припиняються. Багато накопичувачів є підтримка AIV. Калібрування запускається після обміну даними. Свіпування диска здійснює автоматичне переміщення головки на випадково вибрану доріжку.

Повітряні фільтри

Фільтри рециркуляції у блоці HAD для очищення внутрішньої атмосфери.

Барометричний фільтр призначений для вирівнювання тиску зсередини та зовні блоку для підтримки повітряного зазору та робочої поверхні.

Рівень моря (-300м до 3000м)

При перепадах температур потрібна акліматизація. (+4 необхідна акліматизація 14 годин).

Шпиндельний двигун.

Призначений для обертання диска і знаходиться на першій осі 12 Вольт напруга. Додатково до кулькових підшипників використовується високопластична мастило.

Плата керування

У гермо блоці знаходиться контролер, попередні підсилювачі шуму, комутатори, формувачі сигналів.

Основні елементи блоку контролера:

1. Керуючий мікроконтролер - 8 або 16-розрядний контролер призначення забезпечує взаємодію всіх блоків накопичувачів і зв'язок із зовнішнім інтерфейсом.

2. Буферна пам'ять до 10 Мб. використовується для кешування та запису поправок.

3. Блок керування шпиндельним двигуном.

4. Блок управління позиціонуванням. Формує імпульси переходу від циліндра до циліндра.

5. Комутатор головок для формування струму запису та переданим підсилювачем зчитування.

6. Канал читання/запису – це ланцюги, що виділяють із сигналу імпульси синхронізації та формують сигнали запису.

7. Директор сервометок – виділяє сервокод.

8. Контролер жорсткого диска HDC. Виконує основні функції, пов'язані зі зчитуванням та записом даних.

Кабелі та роз'єми

Інтерфейс: 40, 50, 80 контактний.

Роз'єм живлення стандартний, роз'єм для заземлення.

Для накопичувачів зовнішніх пристроїв використовують шини USB, Fire Wire, Fibre Channel, LPT-порт.

Основні характеристики HDD:

Форматована ємність є обсягом збереженої корисної інформації– тобто суму полів даних усіх доступних секторів. Неформатована ємність є максимальною кількістю бітів, що записуються на всіх треках диска, включаючи і службову інформацію (заголовки секторів, контрольні коди полів даних). Співвідношення форматованої та неформатованої ємностей визначається форматом треку.

Швидкість обертання шпинделя, що вимірюється в оборотах за хвилину, дозволяє побічно судити про продуктивність (внутрішню швидкість).

Інтерфейс визначає спосіб підключення накопичувача.

Об'єм буферної пам'яті, можливості кешування (читання, запис, багатосегментність, адаптивність).

Параметри внутрішньої організації:

Кількість фізичних дисків чи робочих поверхонь, що використовуються для зберігання даних. Сучасні накопичувачі з невеликою висотою мають невелику (1-2) кількість дисків для полегшення блоку головок. Більша кількістьДиски (і велика висота) характерні для старих накопичувачів і сучасних накопичувачів великої ємності.

Кількість фізичних головок читання-запису, природно, збігається з кількістю робочих поверхонь. Зауважимо, що число головок (і робочих поверхонь) може бути і менше подвоєного числа дисків - зазвичай у кожній родині є такі моделі. Це робиться для утилізації дисків, у яких одна з поверхонь виявляється з виробничим шлюбом, або з інших технологічних міркувань.

Фізична кількість циліндрів від кількох сотень, притаманних перших вінчестерів, зросла до десятків тисяч.

Розмір сектора зазвичай складає 512 байт.

Кількість зон та кількість секторів на треку у крайніх зонах.

Розташування сервометок або сервоголовок може бути на виділеній поверхні, на робочих поверхнях або гібридним

Метод кодування-декодування може бути МFМ, RLL, PRML.

Надійність пристрою та достовірність зберігання даних характеризуються такими параметрами:

Очікуваний час вщент, що вимірюється в сотнях тисяч годин, є, природно, середньостатистичний показник для даного виробу.

Більш цінним для користувача є гарантійний термін, протягом якого виробник (або постачальник) забезпечує ремонт або заміну пристрою, що відмовив.

Імовірність непоправних помилок читання для сучасних вінчестерів має порядок однієї помилки на 1014 лічених бітів.

Імовірність помилок має порядок одиниці на 10й лічених бітів.

Імовірність помилок пошуку характеризує якість сервосистеми. Для сучасних вінчестерів характерна можливість однієї помилки на 108 операцій пошуку. Ці помилки (при малому їх числі) цілком нешкідливі, оскільки наявність номера циліндра в заголовку кожного сектора не дозволяє промахнутися при виконанні операцій читання або запису. Повторення операції пошуку лише трохи знижує середній час доступу.

38. Поняття 3D – конвеєра. Поняття "тривимірна графіка".

3D-конвеєр

Усі тривимірні об'єкти визначаються за допомогою математичної моделі - саме вона є відправною точкоюв послідовності отримання зображення на екрані, званої 3D-конвейером (3D Pipeline).

Конвеєр складається з наступних стадій:

1. Визначення стану об'єктів (Situation modeling) - ця частина програми не має прямого відношення до комп'ютерної графікивона моделює той світ, який буде відображатися надалі. Наприклад у випадку Quake це - правила гри та фізичні закони переміщення гравця, штучний інтелект монстрів тощо.

2. Визначення відповідних поточного стану геометричних моделей (Geometry generation) - ця частина конвеєра створює геометричне уявлення поточного моменту нашого маленького "віртуального світу".

3. Розбиття геометричних моделей на примітиви (Tesselation) – ця перша дійсно залежна від апаратури стадія. На ній створюється зовнішній виглядоб'єктів як набору певних примітивів, зрозуміло, з урахуванням інформації з попереднього кроку конвеєра. Найбільш поширеним примітивом у наш час є трикутник, і більшість сучасних програм та прискорювачів працюють саме із трикутниками. На трикутники можна розбити будь-який плоский багатокутник, і саме трьома точками можна однозначно задати площину в просторі.

4. Прив'язка текстур та освітлення (Texture and light definition) - на цій стадії визначається, як будуть освітлені геометричні примітиви (трикутники), а також які і як на них надалі будуть накладені текстури (Textures: зображення, що передають зовнішній вигляд матеріалу об'єкта, тобто негеометричну візуальну інформацію (добрий приклад текстури - пісок на абсолютно рівному пляжі). Як правило, на цій стадії інформація обчислюється лише для вершин примітиву.

5. Видові геометричні перетворення (Projection) - тут визначаються нові координати всім вершин примітивів з положення спостерігача і напрями його погляду. Сцена як би проектується на поверхню монітора, перетворюючись на двомірну, хоча інформація про відстань від спостерігача до вершин зберігається для подальшої обробки.

6. Відкидання невидимих ​​примітивів (Culling) - на цій стадії зі списку примітивів виключаються повністю невидимі (що залишилися позаду або збоку від зони видимості).

7. Установка примітивів (Setup) – тут інформація про примітиви (координати вершин, накладання текстур, освітлення тощо) перетворюється на вигляд, придатний для наступної стадії. (Наприклад: координати точок буфера екрану чи текстур - у цілі числа фіксованого розміру, із якими працює апаратура).

8. Зафарбування примітивів (Fill) - на цій стадії, власне, і відбувається побудова в буфері кадру (пам'яті, відведеної під результуюче зображення) картинки на основі інформації про примітиви, сформованої попередньою стадією конвеєра та інших даних. Таких, як текстури, таблиці туману і прозорості та ін. Як правило, на цій стадії для кожної точки примітиву, що зафарбовується, визначається її видимість, наприклад, за допомогою буфера глибин (Z-буфера) і, якщо вона не заслонена ближчою до спостерігача точкою ( іншого примітиву), обчислюється її колір. Колір визначається на основі інформації про освітлення та накладення текстур, визначеної раніше для вершин цього примітиву. Більшість характеристик прискорювача, які можна почерпнути з його опису, відносяться саме до цієї стадії, оскільки в основному саме цю стадію конвеєра прискорюють апаратно (у разі недорогих та доступних плат).

9. Фінальна обробка (Post processing) - обробка всієї результуючої картинки як єдиного цілого будь-якими двовимірними ефектами.

Деякі стадії конвеєра можуть бути переставлені місцями, розбиті на частини або суміщені. По-друге, вони можуть бути взагалі (рідко) або можуть з'явитися нові (часто). І, по-третє, результат роботи кожної з них може бути надісланий (в обхід інших стадій) назад. Наприклад, картинку, отриману на останній стадії, можна використовувати як нову текстуру для 8-ої, реалізуючи таким чином ефект поверхонь (дзеркал), що відбивають.

39. Проектори. Принцип дії. Характеристики.

Мультимедійний проектор є автономним оптичним приладом, який створює плоске зображення на великому екрані за допомогою проектування на екран інформації, що надходить у проектор. Джерелом виведеної інформації для сучасних мультимедійних проекторів може бути практично будь-що, це і відео-програвачі, комп'ютери, зовнішні жорсткі диски, флеш-накопичувачі, смартфони, планшети та інші електроніки. На сьогоднішній день на ринку представлено безліч моделей, від бюджетних вартістю 10 тисяч рублів до дорогих преміум пристроїв ціною в кілька тисяч доларів.

Види проекторів

Характеристики:

1 Розмір матриці, а також її фіз розмір

3.Технологія (DLP, LCD)

4. Інтерфейс (fiwi, Ethernet

5.вага проектора

Мультимедійні проектори можна розділити на кілька категорій:

Професійні рішення для індустрії розваг, кінотеатрів, великих презентацій. Це дорогі високотехнологічні пристрої великих розмірів.

Проектори для бізнесу та освіти - це пристрої з високими характеристикамита розраховані на високе навантаження та постійну роботу.

Мультимедійні проектори для дому – застосовуються для створення домашніх кінотеатрів, для ігор та розваг. Це найдешевші пристрої, доступні більшості покупців, але водночас задовольняють усі необхідні вимоги до якості.

40. Влаштування відеозахоплення. Принцип дії. Характеристики.

Відеозахопленням називають процес перетворення аналогового відео на цифровий вигляд з подальшим його збереженням на цифровому носії інформації. Найбільш типовий приклад відеозахоплення – оцифрування телеефіру або VHS касети на спеціально обладнаному ПК. Video декодер: прийом сигналу, його оцифрування, цифрове декодування у форматі YUV та передача сигналу відеоконтролеру. Video контролер: перетворює сигнал у RGB, організує зберігання в буфері пам'яті, пересилання даних у ЦАП, формує живе TV кіно після зворотного аналогового перетворення цифрового захопленого зображення, передача VGA сигналу від відеоадаптера.Функції відеообластера.1. Прийом низькочастотних сигналів.2. Відображення відео у вікні.3. 4. Заморожування кадру. Скорочення кадру в графічних стандартах (TIF, PCX, IGA, GIF). Характеристики відеообластерів.1. Формат низькочастотних відеосигналів.1. Як здійснюється поділ сигналів яскравості та кольоровості? Використовуються гребінчасті та смугові фільтри для поділу. Якщо використовується RGB подання, то відсутня модуляція та кодування.2. Глибина оцифрування – число біт однією відлік.

Початок створення приводів компакт-дисків було покладено з появою в 1982 р. перших аудіо компакт-дисків, розроблених компаніями Sony і Philips. Обсяг інформації на CD становив 72 хвилини, саме стільки триває одна з популярних симфоній Баха, що становило 650 мегабайт. Незабаром, в 1985 році, з'явилися і перші CD ROM приводи для ПК, тоді основним засобом перенесення інформації між комп'ютерами були дискети і 650 мегабайт здавався дуже великим.

Приводи компакт-дисків ( CDD ) - Необхідний атрибут сучасного комп'ютера.

Приводи компакт-дисків працюють з оптичними дисками, інформація на яких записується і зчитується за допомогою лазера.

 Компакт диск - призначений тільки для зберігання попередньо записаної на нього інформації в цифровому вигляді та зчитування її за допомогою відповідного пристрою приводу (накопичувача).

Принцип дії приводу компакт-дисків

Основними функціональними елементами приводу CD-ROM є: мініатюрний електродвигун, лазер, система оптичних лінз і датчиків, а також електронна схема, що здійснює попередню обробку (зчитування та декодування інформації) та керування приводом.

Приводи компакт-дисків працюють не так, як всі розглянуті раніше електромагнітні носії інформації. При записі компакт-диск обробляється лазерним променем (без механічного контакту), що випалює той ділянку, який зберігає логічну 1, і залишає не зворушеним той ділянку, який зберігає логічний 0. В результаті чого на поверхні CD утворюються маленькі поглиблення, - так звані пити (Pits ).

Зчитування інформації здійснюється наступним чином:

Електродвигун обертає диск. Лазер генерує світловий промінь, який системою оптичних лінз фокусується на поверхні, що відбиває (металевої) диска. Світло по-різному відбивається від переходів між основною поверхнею та заглибленнями. Відбите світло через лінзи потрапляє на датчик інтенсивності світла, який аналізує і перетворює його на електричний двійковий сигнал і направляє його для подальшої обробки в електронну схему приводу.

Інформація, що зберігається на оптичних дисках, На відміну від інформації, що зберігається на магнітних дисках, практично не схильна до руйнівного впливу електричних і магнітних полів і значно меншою мірою піддається руйнуванню в результаті природного старіння матеріалу носія. Крім того, вартість запису та зберігання одиниці інформації на CD-ROM істотно менша, ніж для магнітних дисків.

Структура оптичного диска

Відповідно до прийнятих стандартів поверхня диска розділена на три області:

1. Вхідна директорія - Область у формі кільця, найближчого до цента диска (ширина 4 мм). Зчитування інформації з диска починається саме з вхідної директорії, де міститься зміст, адреси записів, кількість заголовків, обсяг диска, назва диска;

2. Область даних ;

3. Вихідна директорія – має позначку кінця диска.

Типи оптичних дисків:

CD- ROM. На диску CD-ROM промисловим способом записується інформація, і зробити її повторний запис неможливо. Найбільшого поширення набули 5-дюймові диски CD-R OM ємністю 670 Мбайт. За своїми характеристиками вони ідентичні звичайним музичним компакт-дискам. Дані на диску записуються як спіралі.

CD- R. Абревіатурою CD-R (CD-Recordable) позначено технологію одноразового оптичного запису, яку можна використовувати для архівування даних, створення прототипів дисків для серійного виробництва та для дрібносерійного випуску видань на компакт-дисках, запису аудіо та відео. Призначення пристрою CD-R - запис даних на компакт-диски CD-R, які можна читати на накопичувачах CD-ROM і CD-RW.

CD- RW. Старі дані можуть бути стерті, і замість них можуть бути записані нові. Місткість носія CD-RW становлять 650 Мбайт і дорівнює ємності дисків CD-ROM та CD-R.

DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW. Подібні до розглянутих раніше типів оптичних дисківале мають велику ємність.

Розробляється HVD(Holografic Versatile Dosc) ємністю 1 Тб.

ТехнологіяDVDдопускає 4 типудисків:

односторонній, одношаровий – 4,7 Гбайт

односторонній, двошаровий – 8,5 Гбайт

двосторонній, одношаровий – 9,4 Гбайт

двосторонній, двошаровий – 17 Гбайт

У двошарових дисках використовується шар, що зміцнює, на який стали записувати інформацію. При зчитуванні інформації першого шару, розташованому в глибині диска, лазер проходить через прозору плівку другого шару. При зчитуванні інформації з другого шару контролер приводу подає сигнал фокусування лазерного променя другого шарі і з нього проводиться зчитування. При цьому діаметр диска становить 120 мм, а його товщина 1,2 мм.

Як уже згадувалося, наприклад, двосторонній двошаровий диск DVD-диск може вміщувати до 17 Гбайт інформації, це приблизно 8 годин високоякісного відео, 26 годин музики або найнаочніше – стос паперу списаного з двох сторін висотою в 1.4 кілометра!

ФорматиDVD

DVD- R. можуть бути лише одношаровими, але можливе створення двосторонніх дисків. Принцип за яким проводиться запис DVD-R такий самий, як і у CD-R. Відбиває шар змінює свої характеристики, під впливом променя лазера підвищеної потужності. DVD-R не несе в собі нічого нового, технічно це той же CD-R, тільки розрахований на тонші доріжки. При створенні DVD-R найбільшу увагу приділено сумісності з існуючими DVD-ROM приводами. Довжина записуючого лазера 635 Нм + захист дисків, що записуються від копіювання.

DVD+ R. Принципи, на яких побудований DVD+R, ідентичні тому, що використовується в DVD-R. Різниця між ними у форматі запису, що використовується. Так, наприклад, DVD+R диски підтримують запис у кілька прийомів. Довжина записуючого лазера 650 Нм + поверхня, що більш високо відображає.

Існує два основні класи компакт-дисків:CDіDVD.

Пристрій приводу CD-ROM.

CD-ROM привід - це складне електронно-оптико-механічне пристрій для зчитування інформації з лазерних дисків. Типовий драйв складається з плати електроніки (іноді двох і навіть трьох плат - схема управління шпинделем і підсилювач оптоприймача окремо), шпиндельного вузла, оптичної зчитуючої голівки з приводом її переміщення і механіки завантаження диска.

На платі електроніки розміщені:

• схема посилення та корекції сигналу з оптоголовки;
• схеми ФАПЧ сигналу та САР шпинделя;
• процес обробки коду Reed-Solomon;
• схеми САР фокусування променя та динамічного стеження за дорожкою;
• схема управління переміщенням оптоголовки;
• процес управління (логіки);
• буферна пам'ять;
• інтерфейс із контролером (IDE/SCSI/інші);
• роз'єми інтерфейсу та виходу звукового сигналу;
• блок перемикачів режимів (перемичок/джамперів).

Типовий привод складається з плати електроніки, шпиндельного двигуна, системи оптичної зчитуючої головки і системи завантаження диска. На платі електроніки розміщені всі керуючі схеми приводу, інтерфейс з контролером комп'ютера, роз'єми інтерфейсу і виходу звукового сигналу. Більшість приводів використовує одну плату електроніки, проте в деяких моделях окремі схеми виносяться на допоміжні невеликі плати.

Системи запису, зчитування та подальшої обробки інформації визначають загальну функціональну схему CD-ROM, представлену на функціональній схемі. Крім розглянутих вище систем, вона включає синхрогенератор, що забезпечує синхросигналами всі вузли CD-ROM, та EFM-демодулятор, що перетворює 14-розрядні кодові посилки з диска на 8-розрядний послідовний код. Далі інформація потрапляє у процесор цифрових даних, який разом із процесором системного управлінняє серцем всього пристрою. Тут відбувається зворотне перемежування даних та корекція помилок. Завданням перемежування даних під час запису інформації є «розтяжка» кожного байта інформації кілька кадрів записи. При цьому, якщо трапляється втрата навіть кількох кадрів інформації в результаті механічного пошкодження поверхні диска, результатом зворотного перемежування даних буде наявність дрібних помилок в окремих байтах. Такі помилки виправляє схема корекції помилок.

• 
  магнітні диски;
• 
  головки читання/запису;
• 
  механізм приводу головок;
• 
  двигун приводу дисків;
• 
  друкована плата з електронною схемою керування.

Гермоблок заповнюється повітрям під тиском одну атмосферу. У кришках гермоблоків деяких вінчестерів є спеціальний отвір, заклеєний плівкою, що фільтрує, яке служить для вирівнювання тиску всередині блоку і зовні, а також для поглинання пилу.

Рисунок 5 – Основні елементи конструкції накопичувача на жорстких дисках

Габаритні розміри вінчестерів стандартизовані за параметром, який називається формфактор (Form-Factor). Наприклад, всі HDD з формфактором 3,5" мають стандартні розмірикорпуси 41,6 x101x146 мм.

Підкладки магнітних дисківперші вінчестери виготовлялися з алюмінієвого сплаву з додаванням магнію. У сучасних моделях як основний матеріал для дискових пластин використовується композиційний матеріал зі скла та кераміки з малим температурним коефіцієнтом розширення, що робить їх менш сприйнятливими до змін температури, міцнішими. Магнітні диски випускаються таких розмірів: 3,5"; 5,25"; 2,5"; 1,8".

Диски покриваються магнітною речовиною – робочим шаром. Він може бути або оксидним, або на основі тонких плівок.

Головки читання/записупередбачені кожної сторони диска. Коли накопичувач вимкнено, головки торкаються диска. При розкручуванні дисків зростає аеродинамічний тиск повітря на головки, що призводить до відриву від робочих поверхонь дисків. Чим ближче розташовується головка до поверхні диска, тим вище амплітуда сигналу, що відтворюється.

Механізм приводу головокзабезпечує переміщення головок від центру дисків до країв та фактично визначає надійність накопичувача, його температурну стабільність та вібраційну стійкість. Усі існуючі механізми приводу головок поділяються на два основні типи: з кроковим двигуном та рухомою котушкою.

Двигун приводу дисківприводить пакет дисків у обертання, швидкість якого в залежності від моделі знаходиться в межах 3600 – 7200 об/хв (тобто головки рухаються із відносною швидкістю 60 – 80 км/год). Швидкість обертання дисків деяких вінчестерів сягає 15 000 об/хв. Жорсткий дискобертається безперервно навіть тоді, коли не відбувається звернення до нього, тому вінчестер має бути встановлений лише вертикально чи горизонтально.

Друкована плата з електронною схемоюкерування та інші вузли накопичувача (лицьова панель, елементи конфігурації та монтажні деталі) є знімними. На друкованій платі монтуються електронні схеми керування двигуном та приводом головок, схема для обміну даними з контролером. Іноді контролер встановлюється на цій платі.

Запитання для самоконтролю:

1. 
   Накопичувачі на гнучких дисках. конструкція, принцип дії, основні компоненти, технічні характеристики FDD;
2. 
   Логічна структура дискет;
3. 
   Накопичувачі на жорстких магнітних дисках. Конструкція та принцип роботи HDD, форм-фактори, типи;
4. 
   Основні характеристики та режими роботи накопичувачів на жорстких магнітних дисках. Контролери та підключення HDD;
5. 
   Сучасні моделі накопичувачів;
6. 
   Логічна структура жорсткого диска;
7. 
   Форматування жорстких дисків;
8. 
   Утиліти обслуговування жорсткихмагнітні диски.

Тема 4.2. Приводи CD-R (RW). DVD-R (RW)

Студент повинен:

мати уявлення:

• 
  призначення приводів CD-R (RW). DVD-R (RW)

знати:

• 
  принцип дії та основні компоненти приводу CD-ROM;
• 
  експлуатаційні характеристики приводу CD-ROM;
• 
  принцип дії та основні компоненти приводу DVD;

вміти:

• 
  підключати приводи CD та DVD дисків;

Приводи CD-R, (RW), DVD-R (RW): принцип роботи, конструкція та основні компоненти, технічні характеристики.

Методичні вказівки

Приводи CD-ROM

CD-ROM - компакт-диск (CD), призначений для зберігання в цифровому вигляді попередньо записаної на нього інформації та зчитування її за допомогою спеціального пристрою, що називається CD-ROM-driver, - дисковода для читання компакт-дисків.

Процес виготовлення CD-дисків включає кілька етапів.

На першому етапі створюється інформаційний файл для наступного запису носія. На другому етапі за допомогою лазерного променя проводиться запис інформації на носій, як який використовується склопластиковий диск з покриттям з фоторезистивного матеріалу. Інформація записується у вигляді послідовності розташованих по спіралі заглиблень (штрихів), як показано на малюнку 6. Глибина кожного штриха-піта (pit) дорівнює 0,12 мкм, ширина (в напрямку, перпендикулярному до площини малюнка) - 0,8 - 3,0 мкм. Вони розташовані вздовж спіральної доріжки, відстань між сусідніми витками якої становить 1,6 мкм, що відповідає щільності 16000 витків/дюйм (625 витків/мм). Довжина штрихів уздовж запису коливається від 0,83 до 3,1 мкм.

Малюнок 6 - Геометричні характеристики компакт-диска (а) та його поперечний переріз (б)

На наступному етапі виробляються прояв фоторезистивного шару та металізація диска. Виготовлений за такою технологією диск називається майстер-диском. Для тиражування компакт-дисків із майстер-диску методом гальванопластики знімається кілька робочих копій. Робочі копії покриваються міцнішим металевим шаром (наприклад, нікелем), ніж майстер-диск, і можуть використовуватися як матриці для тиражування CD-дисків до 10 тис. шт. із кожної матриці. Тиражування здійснюється методом гарячого штампування, після якого інформаційну сторону основи диска, виконану з полікарбонату, піддають вакуумної металізації шаром алюмінію і покривають диск шаром лаку. Диски, виконані методом гарячого штампування, відповідно до паспортних даних забезпечують до 10 000 циклів безпомилкового зчитування даних. Товщина CD-диску 1,2 мм, діаметр – 120 мм.

Привід CD-ROM містить такі основні функціональні вузли:

• 
  завантажувальний пристрій;
• 
  оптико-механічний блок;
• 
  системи управління приводом та автоматичного регулювання;
• 
  універсальний декодер та інтерфейсний блок.

Малюнок 9 - Конструкція оптико-механічного блоку приводу CD-ROM

Системи автоматичного стеження за поверхнею диска та запису даних забезпечують високу точність зчитування інформації. Сигнал з фотодатчика як послідовності імпульсів надходить у підсилювач системи автоматичного регулювання, де виділяються сигнали помилок стеження. Ці сигнали надходять до систем автоматичного регулювання: фокусу, радіальної подачі, потужності випромінювання лазера, лінійної швидкості обертання диска.

Універсальний декодер є процесором для обробки сигналів, лічених з CD. До його складу входять два декодери, оперативний пристрій та контролер управління декодером. Застосування подвійного декодування дозволяє відновити втрачену інформацію обсягом до 500 байт. Оперативний пристрій виконує функцію буферної пам'яті, а контролер керує режимами виправлення помилок.

Інтерфейсний блок складається з перетворювача цифрових даних аналогові сигнали, фільтра нижніх частот та інтерфейсу для зв'язку з комп'ютером. При відтворенні аудіоінформації ЦАП перетворює закодовану інформацію на аналоговий сигнал, який надходить на підсилювач з активним фільтром низьких частоті далі на звукову карту, яка пов'язана із навушниками чи акустичними колонками.

Нижче наводяться експлуатаційні характеристики, які необхідно враховувати при виборі CD-ROM стосовно конкретних завдань.

Швидкість передачі даних (Data Transfer Rate - DTK) - максимальна швидкість, з якою дані пересилаються від носія інформації в оперативну пам'ятькомп'ютера. Висока швидкість передачі даних приводу CD-ROM необхідна перш за все для синхронізації зображення та звуку. При недостатній швидкості передачі можливі пропуск кадрів відеозображення та спотворення звуку.

Якість зчитування характеризується коефіцієнтом помилок (Eror Rate) і є ймовірністю отримання спотвореного інформаційного біта при його зчитуванні.

Середній час доступу (Access Time – AT) – це час (у мілісекундах), який потрібен приводу, щоб знайти на носії потрібні дані.

Обсяг буферної пам'яті - це обсяг оперативного пристрою приводу CD-ROM, що використовується для збільшення швидкості доступу до даних, записаним на носії. Буферна пам'ять (кеш-пам'ять) є встановлювані на платі накопичувача мікросхеми пам'яті зберігання лічених даних.

Середнє напрацювання на відмову - середній час у годиннику, що характеризує безвідмовність роботи приводу CD-ROM.

У процесі розвитку накопичувачів на оптичних дисках розроблено низку основних форматів запису інформації на CD.

Формат CD-DA (Digital Audio) – цифровий аудіо-компакт диск з часом звучання 74 хв.

Формат ISO 9660 – найпоширеніший стандарт логічної організації даних.

Формат High Sierra (HSG) запропонований у 1995р. та забезпечує читання даних, записаних на диск у форматі ISO 9660, за допомогою приводів усіх типів, що призвело до широкого тиражування програм на CD та сприяло створенню компакт-дисків, орієнтованих на різні операційні системи.

Формат Photo-CD розроблений у 1990-1992 роках. та призначений для запису на CD, зберігання та відтворення статичної відеоінформації у вигляді високоякісних фотозображень. Диск формату Photo-CD містить від 100 до 800 фотозображень відповідних дозволів - 2048 х 3072 та 256 х 384, а також зберігає звукову інформацію.

Будь-який диск CD-ROM, що містить текст та графічні дані, аудіо- або відеоінформацію, відноситься до категорії мультимедіа. Мультимедіа CD існують у різних форматах для різних операційних систем: DOS, Windows, OS/2, UNIX, Macintosh.

Формат CD-I (Jntractive) розроблений для широкого кола користувачів як стандарт мультимедійного диска, що містить різноманітну текстову, графічну, аудіо- та відеоінформацію. Диск формату CD-I дозволяє зберігати відео зі звуковим супроводом (стерео) і тривалістю відтворення до 20 хв.

Формат CD-DV (Digital Video) забезпечує запис та зберігання високоякісного відеозображення зі стереозвуком протягом 74 хв. При зберіганні забезпечується стиск за методом MPEG-1 (Motion Picture Expert Group).

Читання диска можливе за допомогою апаратного або програмного декодера стандарту MPEG.

Формат 3DO розроблено для ігрових приставок.

Приводи CD-ROM можуть працювати як зі стандартним інтерфейсом для підключення до роз'єму IDE (E-IDE), так і високошвидкісним інтерфейсом SCSI.

Найпопулярніші дисководи CD-ROM у Росії - вироби з торговими марками Panasonic, Craetive, Samsung, Pioneer, Hitachi, Teac, LG.

Накопичувачі DVD

Вирішення проблеми збільшення ємності оптичних носіїв інформації на базі вдосконалення технології виробництва CD та приводів, а також наявних науково-технічних рішень у галузі високоякісного цифрового відео призвело до створення CD-дисків підвищеної ємності.

Якість зображення, що зберігається у форматі DVD, можна порівняти з якістю професійних студійних відеозаписів, причому якість звуку також не поступається студійному. Зчитування звукової інформації у форматі DVD здійснюється зі швидкістю 384 Кбайт/с, що дозволяє організувати багатоканальний звуковий супровід.

Такі можливості дисків формату DVD обумовлені покращеними параметрами робочої поверхні дисків. Як і CD, диск формату DVD має діаметр 120 мм. У приводі DVDвикористовується напівпровідниковий лазер з довжиною хвилі випромінювання у видимій ділянці 0,63 - 0,65 мкм. Таке зниження довжини хвилі (порівняно з 0,78 мкм у звичайного CD-приводу) забезпечило можливість зменшення розмірів штрихів запису (піт) практично вдвічі, а відстань між доріжками запису – з 1,6 до 0,74 мкм. Пити розташовуються по спіралі, як на вінілових довгограючих платівках.

Приводи DVD-ROM поставляються як з апаратним декодером MPEG-2 як карти розширення для шини PCI, і з програмним декодером. Записуючі DVD-R та перезаписувальні дисководи DVD-RW здатні працювати з одношаровими односторонніми дисками ємністю до 4,7 - 5,2 Гбайт при швидкості запису інформації близько 1 Мбайт/с.

Запитання для самоконтролю:

1. 
   Приводи CD-R, (RW), принцип роботи, конструкція та основні компоненти, технічні характеристики;
2. 
   DVD-R (RW): принцип роботи, конструкція та основні компоненти, технічні характеристики.

Тема 4.3 Магнітооптичні накопичувачі. Накопичувачі на магнітних дисках. Зовнішні пристрої зберігання інформації

Студент повинен:

мати уявлення:

• 
  про призначення накопичувачів на компакт-дисках;
• 
  про призначення магніто оптичних накопичувачів;
• 
  про призначення накопичувачів на магнітних дисках;
• 
  про призначення зовнішніх пристроїв для зберігання інформації

знати:

• 
  формати оптичних та магнітооптичних дисків;
• 
  принцип роботи стрімера

вміти:

• 
  записувати інформацію на оптичні та магнітооптичні диски

Накопичувачі на компакт-дисках: формати запису інформації, процес виготовлення CD-дисків, накопичувачі з одноразовим і багаторазовим записом. Магнітооптичні накопичувачі: принципи роботи, конструкція та основні компоненти, технічні характеристики. Логічна структура та формат магнітооптичних дисків. Накопичувачі на магнітних стрічках. Принцип розміщення інформації на магнітних стрічках. Конструкція стрічкопротяжних механізмів. Структура даних магнітних стрічках. Пристрої запису зчитування інформації з магнітних стрічок. Катриджі із магнітними стрічками. Сучасні моделі стримерів. Зовнішні пристрої зберігання інформації: флеш-накопичувачі, ZIP-накопичувачі. Принцип роботи та основні технічні характеристики.

Методичні вказівки

Накопичувачі на магнітооптичних дисках

Технологія виготовлення магнитооптичного диска ось у чому. На склопластикову підкладку наноситься алюмінієве (або золоте) покриття, що забезпечує відображення лазерного променя. Діелектричні шари, що оточують з двох сторін магнітооптичний шар, виготовлені з прозорого полімеру і захищають диск від перегріву, підвищують чутливість при записі і здатність, що відображає при зчитуванні інформації. Магнітооптичний шар створюється на основі порошку із сплаву кобальту, заліза та тербію. Властивості такого покриття змінюються при температурному впливі, так і при дії магнітного поля. Якщо нагріти диск понад певну температуру, можлива зміна магнітної поляризації за допомогою невеликого магнітного поля. Верхній захисний шар прозорого полімеру, виконаний методом ультрафіолетового затвердіння, оберігає робочу поверхню від механічних пошкоджень. Завдяки такій технології та приміщенню в спеціальний пластиковий конверт - картридж, магнітооптичні диски мають підвищену надійність і не бояться впливу несприятливих умов навколишнього середовища.

Запис даних на МО диск проводиться з використанням лазерної технології. Промінь лазера, сфокусований на поверхні магнітооптичного шару в пляму з діаметром близько 1 мкм, прямує в магнітооптичний шар і нагріває його в точці фокусування до температури точки Кюрі (близько 200 ° С). При цій температурі різко падає магнітна проникність, зміна магнітного стану частинок виконується відносно невеликим за величиною магнітним полем магнітної головки. Після охолодження матеріалу магнітна орієнтація доменів у цій точці зберігається. Залежно від магнітної орієнтації ділянки магнітного матеріалу він інтерпретується як логічний нуль чи логічна одиниця. Дані записуються блоками по 512 байт.

Для зміни частини інформації в блоці необхідно перезаписувати його повністю, тому при першому проході ініціалізується весь блок, а при підході сектора під магнітну головку відбувається запис нових даних.

Зчитування даних із диска відбувається поляризованим лазерним променем зниженої потужності, якої недостатньо для розігріву робочого шару: потужність лазера при зчитуванні становить 25% потужності лазера під час запису. Попадання променя на впорядковано орієнтовані запису даних магнітні частки диска призводить до того, що й магнітне поле трохи змінює поляризацію променя, тобто. спостерігається ефект Керра.

Стандартні ємності МО-дисків: односторонніх дисків 3,5" - 128, 230 та 640 Мбайт, двосторонніх - 600 та 650 Мбайт. Диски розміром 5,25" випускаються ємністю від 1,7 до 4,6 Гбайт.

Швидкодія МО-накопичувачів нижча, ніж накопичувачів зі змінними магнітними носіями, хоча швидкодія нових моделей неухильно зростає. Одна з причин порівняно низької швидкодії МО накопичувачів полягає в тому, що швидкість обертання диска всього 2000 об/хв. Крім того, в МО-накопичувачах використовується досить масивна головка читання/запису, що поєднує в одному пристрої оптичний та магнітний вузли.

Середній час доступу до даних у МО-накопичувачах близько 30 мс, а гарантійний термін роботи (середнє напрацювання на відмову) – 75 000 год.

Технологія магнітооптичного запису безперервно вдосконалюється. Декілька фірм випускають МО-накопичувачі з частотою обертання МО-диска 3600 об/хв, але їхня вартість досить висока. Лідерами ринку накопичувачів на МО-дисках є компанії Sony, Fujitsu та Hewlett-Packard.

Магнітооптичні диски та накопичувачі більшості фірм-виробників відповідають вимогам міжнародних стандартів, випускаються як у вигляді пристроїв, що вбудовуються, так і в зовнішньому автономному виконанні з інтерфейсами IDE і SCSI.

Крім звичайних дисководів широкого поширення набули звані оптичні бібліотеки з автоматичною зміною дисків, ємність яких сягає сотень гігабайт і навіть кількох терабайт. Час автоматичної зміни диска – кілька секунд, а час доступу та швидкість обміну даними – такі ж, як у звичайних дисководів.

Накопичувачі на магнітній стрічці

Накопичувачі на магнітній стрічці застосовують у системах резервного копіювання. Резервне копіюванняданих необхідно, якщо ємність накопичувача на жорстких дисках невелика і при цьому на ньому зберігається багато програм; результати роботи представлені великими масивами даних; немає вільного місця на жорсткому диску.

Як пристрої запису даних на магнітну стрічку (стримерів) спочатку використовувалися котушкові накопичувачі, аналогічні побутовим котушковим магнітофонам. У 1972 р. фірма ЗМ розробила першу касету розміром 15×10×1,6 см, призначену для зберігання даних. Усередині касети знаходилися дві котушки, на які стрічкопротяжним механізмом намотувалась стрічка в процесі читання/запису. У 1983 р. був випущений перший стандартний QIC (Quarter-Inch-Catridge – накопичувач на магнітній стрічці), ємність якого становила 60 Мбайт. Запис даних проводився на дев'яти доріжках, а магнітна стрічка мала довжину близько 90 м. Надалі було розроблено стандарт на міні-касети (формат МС). Габарити міні-касети, згідно з цим стандартом, 8,25 х 6,35 х 1,5 см. Основу магнітного шару стрічок QIC становить оксид заліза.

Зовнішні пристрої зберігання інформації

Вирішення проблеми пов'язані з створенням таких накопичувачів, як LS-120, SyQuest, Zip, Jaz, МО, ORB та інших. Найважливішим параметром оцінки цих пристроїв є сумісність з FDD, тобто. здатність пристрою читати і записувати дані на гнучкий диск 3,5" ємністю 1,44 Мбайт. Всі перелічені пристрої несумісні з FDD, оскільки працюють тільки зі своїми дисками. стандартні дискети ємністю 1,44 Мбайт.

Дисководи LS-120 випускаються фірмами як зовнішні пристрої з інтерфейсом LPT чи внутрішні з інтерфейсом IDE. Безперечною перевагою дисководу LS-120 є висока ємність дискети (120 Мбайт) за досить низької ціни накопичувача з інтерфейсом IDE. При цьому швидкість читання/запису в кілька разів вище, ніж у FDD (80-100 Кбайт/с у DOS і 200-300 Кбайт/с у Windows порівняно з 60 Кбайт/с у FDD). Дисководи LS-120 є магнітними накопичувачами інформації та мають такі ж недоліки, як і всі магнітні носії інформації: чутливість до магнітних полів, пилу та механічних деформацій.

Змінні жорсткі диски використовуються за потреби розміщення великих обсягів даних на малогабаритних носіях. У змінного вінчестера переносним є не тільки носій інформації, а й весь дисковод, який виймається зі своїх напрямних у корпусі ПК. Найчастіше це диски IDE, які встановлюються в корпус комп'ютера. Для виймання дисковода на передній панелі є спеціальна ручка. На звороті знаходиться адаптер, який зазвичай забезпечує силове живлення та зв'язок для прийому/передачі даних. Використання змінного жорсткого диска такого роду для частого обміну інформацією між віддаленими ПК не дає бажаних результатів через недостатню захищеність від зовнішніх впливів, що виникають під час їх транспортування. Рекомендовано використовувати змінні жорсткі диски головним чином з метою архівування даних.

Запитання для самоконтролю:

1. 
   Накопичувачі на компакт-дисках: формати запису інформації, процес виготовлення CD-дисків, накопичувачі з одноразовим і багаторазовим записом.
2. 
   Магнітооптичні накопичувачі: принципи роботи, конструкція та основні компоненти, технічні характеристики.
3. 
   Логічна структура та формат магнітооптичних дисків.
4. 
   Накопичувачі на магнітних стрічках.
5. 
   Принцип розміщення інформації на магнітних стрічках. Конструкція стрічкопротяжних механізмів. Структура даних магнітних стрічках.
6. 
   Пристрої запису зчитування інформації з магнітних стрічок. Катриджі із магнітними стрічками. Сучасні моделі стримерів.
7. 
   Зовнішні пристрої зберігання інформації: флеш-накопичувачі, ZIP-накопичувачі. Принцип роботи та основні технічні характеристики.

Розділ 5. Відеопідсистема: монітори, відеоадаптери, відеопроектори

Тема 5.1 Монітори ЕЛТ

Студент повинен:

мати уявлення:

знати:

• 
  принцип роботи моніторів на основі ЕЛТ;
• 
  основні характеристики ЕПТ моніторів.

вміти:

• 
  підключати монітори на основі ЕЛТ;
• 
  встановлювати режими роботи моніторів на основі ЕПТ;

Монітори на основі електронно-променевої трубки (ЕЛТ): основні засади роботи, типи ЕЛТ, конструкція, технічні характеристики. Стандарти ТЗН. Огляд основних моделей.

Методичні вказівки

Монітори на основі ЕПТ - найбільш поширені пристрої відображення інформації. Технологія, що використовується в цьому типі моніторів, була розроблена багато років тому і спочатку створювалася як спеціальний інструментарій для вимірювання змінного струму, Т. е. для осцилографа.

Конструкція ЕПТ-монітора є скляною трубкою, всередині якої знаходиться вакуум. З переднього боку внутрішня частина скла трубки покрита люмінофором. Як люмінофори для кольорових ЕПТ використовуються досить складні склади на основі рідкісноземельних металів - ітрію, ербію та ін. Люмінофор - це речовина, яка випромінює світло при бомбардуванні його зарядженими частинками. Для створення зображення в ЕПТ-моніторі використовується електронна гармата, яка випромінює потік електронів крізь металеву маску або грати на внутрішню поверхню скляного екрана монітора, яка вкрита різнокольоровими точками люмінофору. Електрони потрапляють на люмінофорний шар, після чого енергія електронів перетворюється на світло, тобто. потік електронів змушує точки люмінофора світитися. Ці крапки люмінофора, що світяться, формують зображення на моніторі. Як правило, у кольоровому ЕПТ-моніторі використовуються три електронні гармати, на відміну від однієї гармати, що використовується в монохромних моніторах.

На шляху пучка електронів зазвичай є додаткові електроди: модулятор, що регулює інтенсивність пучка електронів і пов'язану з нею яскравість зображення; фокусуючий електрод, що визначає розмір світлової плями; розміщені на підставі ЕПТ котушки відхиляючої системи, які змінюють напрямок пучка. Будь-яке текстове або графічне зображення на екрані монітора складається з безлічі дискретних точок люмінофора, званих пікселями і мінімальний елемент зображення-растра.

Формування растру в моніторі проводиться за допомогою спеціальних сигналів, що надходять на систему, що відхиляє. Під дією цих сигналів проводиться сканування променя по поверхні екрана зигзагоподібної траєкторії від лівого верхнього кута до правого нижнього. Хід променя по горизонталі здійснюється сигналом малої (горизонтальної) розгортки, а по вертикалі - кадрової (вертикальної) розгортки. Переведення променя з крайньої правої точки рядка до крайньої лівої точки наступного рядка(зворотний хід променя по горизонталі) та з крайньої правої позиції останнього рядкаекрана в крайню ліву позицію першого рядка (зворотний хід променя по вертикалі) проводиться у вигляді спеціальних сигналів зворотного ходу. Монітори такого типу називаються растровими. Електронний промінь у разі періодично сканує екран, утворюючи у ньому близько розташовані рядки розгортки. У міру руху променя рядками відеосигнал, що подається на модулятор, змінює яскравість світлової плями і утворює видиме на екрані зображення. Роздільна здатність монітора визначається кількістю елементів зображення, які він здатний відтворювати по горизонталі та вертикалі, наприклад, 640x480 або 1024 х 768 пікселів.

В електронно-променевій трубці кольорового монітора розташовані три електронні гармати з незалежними схемами управління, а на внутрішню поверхню екрана нанесено люмінофор трьох основних кольорів: червоного, синього та зеленого.

Електронний промінь кожної гармати збуджує точки люмінофора і вони починають світитися. Крапки світяться по-різному і є мозаїчним зображенням з надзвичайно малими розмірами кожного елемента. Інтенсивність свічення кожної точки залежить від керуючого сигналу електронної гармати. У людському оці точки з трьома основними кольорами перетинаються та накладаються одна на одну. Зміною співвідношення інтенсивностей точок трьох основних кольорів набувають необхідний відтінок на екрані монітора. Для того щоб кожна гармата направляла потік електронів тільки на плями люмінофора відповідного кольору, у кожному кольоровому кінескопі є спеціальна маска кольору.

Залежно від розташування електронних гармат та конструкції кольороділильної маски (рисунок 8) розрізняють ЕПТ чотирьох типів, що використовуються в сучасних моніторах:

ЕПТ з тіньовою маскою (Shadow Mask) (див. рис. 8, а) найбільш поширені в більшості моніторів, вироблених LG, Samsung, Viewsonic, Hitachi, Belinea, Panasonic, Daewoo, Nokia;

ЕПТ з покращеною тіньовою маскою (EDP - Enhenced Dot Pitch) (див. рис. 8, 6);

ЕПТ зі щілинною маскою (Slot Mask) (див. рисунок 8, в), в якій люмінофорні елементи розташовані у вертикальних осередках, а маска зроблена з вертикальних ліній. Вертикальні смуги розділені на комірки, що містять групи трьох люмінофорних елементів трьох основних кольорів. Цей тип маски застосовується фірмами NEC та Panasonic;

ЕПТ з апертурними гратами з вертикальних ліній (Aperture Grill) (див. рис. 8, г). Замість точок з люмінофорними елементами трьох основних кольорів апертурні грати містять серію ниток, що складаються з люмінофорних елементів, збудованих у вигляді вертикальних смуг трьох основних кольорів. За цією технологією виробляються трубки Sony та Mitsubishi.

Малюнок 8 - Типи масок кольородіління ЕЛТ: а – ЕЛТ з тіньовою маскою; б - ЕПТ з покращеною тіньовою маскою; в-ЕЛТ із щілинною маскою; г - ЕЛТ з апертурою гратами

ЕПТ-монітори мають такі основні характеристики.

Діагональ екрана монітора - відстань між лівим нижнім та правим верхнім кутомекрана, що вимірюється в дюймах.

Розмір зерна екрана визначає відстань між найближчими отворами в кольороділній масці типу, що використовується. Відстань між отворами маски вимірюється у міліметрах. Чим менша відстань між отворами в тіньовій масці і чим більше цих отворів, тим більша якість зображення.

Роздільна здатність монітора визначається кількістю елементів зображення, які він здатний відтворювати по горизонталі та вертикалі.

Тип електронно-променевої трубки слід брати до уваги під час вибору монітора. Найбільш переважними є такі типи кінескопів, як Black Trinitron, Black Matrix або Black Planar. Монітори цих типів мають особливе люмінофорне покриття.

Потужність монітора вказується в його технічних характеристиках. У моніторів 14" споживана потужність не повинна перевищувати 60 Вт.

Покриття екрану необхідні для надання йому антивідблиску та антистатичних властивостей. Антивідблиск покриття дозволяє спостерігати на екрані монітора тільки зображення, що формується комп'ютером, і не втомлювати очі спостереженням відображених об'єктів. Існує кілька способів отримання антивідблиску (не відбиває) поверхні. Найдешевший з них – протруювання. Воно надає поверхні шорсткості. Однак графіка на такому екрані виглядає нерізко, якість зображення низька. Найбільш популярний спосіб нанесення кварцового покриття, що розсіює падаюче світло; цей спосіб реалізований фірмами Hitachi та Samsung. Антистатичне покриття необхідне для запобігання прилипанню до екрану пилу внаслідок накопичення статичної електрики.

Захисний екран (фільтр) повинен бути неодмінним атрибутом ЕПТ-монітора, оскільки медичні дослідження показали, що випромінювання, що містить промені в широкому діапазоні (рентгенівське, інфрачервоне та радіовипромінювання), а також електростатичні поля, що супроводжують роботу монітора, можуть негативно позначатися на здоров'ї людини .

За технологією виготовлення захисні фільтри бувають: сіткові, плівкові та скляні.

Безпека монітора для людини регламентується стандартами ТСО: ТСО 92, ТСО 95, ТСО 99, запропонованими Шведською конфедерацією профспілок. ТСО 92, випущений 1992 р., визначає параметри електромагнітного випромінювання, дає певну гарантію протипожежної безпеки, забезпечує електричну безпеку та визначає параметри енергозбереження. У 1995 р. стандарт значно розширили (ТСО 95), включивши до нього вимоги до ергономіці моніторів. У ТСО 99 вимоги до моніторів посилили. Зокрема, стали жорсткішими вимоги до випромінювань, ергономіки, енергозбереження, пожежної безпеки. Є тут і екологічні вимоги, які обмежують наявність у деталях монітора різних небезпечних речовин та елементів, наприклад важких металів.

Запитання для самоконтролю:

1. 
   Принцип роботи моніторів на основі ЕЛТ;
2. 
   Основні характеристики ЕПТ моніторів.
3. 
   Підключення монітора на основі ЕЛТ;
4. 
   Встановлення режимів роботи моніторів на основі ЕЛТ

Тема 5.2 Рідкокристалічні монітори

Студент повинен:

мати уявлення:

• 
  про пристрої відображення інформації

знати:

• 
  принцип роботи рідкокристалічних моніторів;
• 
  основні характеристики рідкокристалічних моніторів

вміти:

• 
  підключати монітори на основі РК;
• 
  встановлювати режими роботи рідкокристалічних моніторів.

Рідкокристалічні монітори. Принцип дії та технології РК-моніторів. Контролер РК екрану. Технічні характеристикиРК моніторів. Порівняльний аналіз РК моніторів та моніторів на основі ЕПТ. Огляд основних моделей. Плоскопанельні монітори: плазмові дисплеї, монітори електролюмінесцентні, монітори електростатичної емісії, органічні світлодіодні монітори. Принцип дії, основні переваги та недоліки.

Методичні вказівки

РК-монітори (LCD - Liquid Crystal Display) складають основну частку ринку плоскопанельних моніторів з екраном розміром 13-17". Перше своє застосування рідкі кристали знайшли в дисплеях для калькуляторів і в кварцових годинниках, потім їх стали використовувати в моніторах для портативних комп'ютерів. Сьогодні в результаті прогресу в цій галузі починають набувати все більшого поширення LCD-монітори для настільних комп'ютерів.

Основним елементом РК-монітора є РК-екран, що складається з двох панелей, виконаних зі скла, між якими розміщений шар рідкокристалічної речовини, яка знаходиться в рідкому стані, але при цьому має деякі властивості, властиві кристалічним тілам. Фактично це рідини, що мають анізотропію властивостей (зокрема, оптичних), пов'язаних із упорядкованістю орієнтації молекул. Молекули рідких кристалів під впливом електрики можуть змінювати свою орієнтацію і внаслідок цього змінювати властивості світлового променя, що проходить крізь них. Отже, формування зображення в РК-моніторах засноване на взаємозв'язку між зміною електричної напруги, прикладеної до рідкокристалічної речовини, та зміною орієнтації його молекул.

Екран РК-монітора є масивом окремих осередків (званих пікселями), оптичні властивості яких можуть змінюватися при відображенні інформації. Панелі РК-монітора мають кілька шарів, серед яких ключову роль відіграють дві панелі, виконані з вільного від натрію і дуже чистого скляного матеріалу, між якими розташований тонкий шар рідких кристалів. На панелях нанесені паралельні борозенки, вздовж яких орієнтуються кристали. Панелі розташовані так, що борозенки на підкладках перпендикулярні між собою. Технологія отримання борозенок полягає у нанесенні на скляну поверхню тонких плівок із прозорого пластику. Стикаючись з борозенками, молекули в рідких кристалах орієнтуються однаково в усіх осередках.

Рідкокристалічна панель висвітлюється джерелом світла (залежно від того, де воно розташоване, рідкокристалічні панелі працюють на відображення або проходження світла). Як джерела світла використовуються спеціальні електролюмінесцентні лампи з холодним катодом, що характеризуються низьким енергоспоживанням. Молекули одного з різновидів рідких кристалів (нематиків) без напруги на підкладках повертають вектор електричної напруженості електромагнітного поля у світловій хвилі, що проходить через комірку, на деякий кут в площині, перпендикулярної осі поширення пучка. Нанесення борозенок дозволяє забезпечити однакові кути повороту для всіх осередків. Фактично кожна РК-осередок є електронно керованим світлофільтром, принцип дії якого заснований на ефекті поляризації світлової хвилі.

Щоб поворот площини поляризації світлового променя був помітний для ока, на скляні панелі додатково наносять два шари, що є поляризаційними фільтрами. Ці фільтри виконують функції поляризатора та аналізатора.

Принцип дії комірки РК-монітора наступного. При відсутності напруги між підкладками осередок РК-монітора прозора, оскільки внаслідок перпендикулярного розташування борозенок на підкладках та відповідного закручування оптичних осей рідких кристалів вектор поляризації світла повертається та проходить без зміни через систему поляризатор-аналізатор. Осередки, у яких орієнтуючі канавки, що забезпечують відповідне закручування молекул рідкокристалічної речовини, розташовані під кутом 90°, називаються твістованими нематичними. При створенні між підкладками напруги 3 - 10 В молекули рідкокристалічної речовини розташовуються паралельно силовим лініям поля. Твістована структура рідкокристалічної речовини порушується, і повороту площини поляризації світла, що проходить через нього, не відбувається. В результаті площина поляризації світла не збігається з площиною поляризації аналізатора, і РК-комірка виявляється непрозорою. Напруга, що додається до кожної РК-комірки, формується ПК.

Для виведення кольорового зображення на екран виконується підсвічування монітора ззаду, так щоб світло з'являлося в задній частині РК-дисплея. Колір формується в результаті об'єднання РК-осередків у тріади, кожна з яких забезпечена світлофільтром, що пропускає один із трьох основних кольорів.

Технологія, за якої закручування молекул становить 90°, називається твистированной нематичної (TN - Twisted Nematic). Недоліки РК-моніторів, що реалізують цю технологію, пов'язані з низькою швидкодією; залежність якості зображення (яскравості, контрастності) від зовнішніх засвіток; значним взаємним впливом осередків; обмеженим утлом зору, під яким зображення добре видно, а також низькими яскравістю та насиченістю зображення.

Наступним етапом на шляху вдосконалення РК-моніторів було збільшення кута закручування молекул РК-речовини з 90 до 270 ° за допомогою STN-технології (Super-Twisted Nematic). Використання двох осередків, що одночасно повертають площини поляризації в протилежних напрямках, згідно з DSTN-технологією (Dual Super-Twisted Nematic), дозволило значно покращити характеристики РК-моніторів.

Для підвищення швидкодії РК-комірок використовується технологія подвійного сканування (DSS-Dual Scan Screens), коли весь РК-екран розбивається на парні та непарні рядки, оновлення яких виконується одночасно. Подвійне сканування спільно з використанням більш рухливих молекул дозволило знизити час реакції РК-комірки з 500 мс (у РК-моніторів, що реалізують технологію TN) до 150 мс і значно підвищити частоту оновлення екрану.

Для отримання кращих результатів з точки зору стабільності, якості, роздільної здатності та яскравості зображення використовуються монітори з активною матрицею на відміну від раніше використовуваних пасивної матриці. Термін пасивна матриця (Passive Matrix) відноситься до такого конструктивного рішення монітора, згідно з яким монітор розділений на окремі комірки, кожна з яких функціонує незалежно від інших, так що в результаті кожен такий елемент може бути індивідуально підсвічений для створення зображення. Матриця називається пасивною, тому що розглянуті вище технології створення РК-моніторів не можуть забезпечити швидкодію при відображенні інформації на екрані. Зображення формується рядок за рядком шляхом послідовного підведення напруги, що управляє, на окремі осередки. Внаслідок великої електричної ємності окремих осередків напруга на них не може змінюватися досить швидко, тому зображення не відображається плавно і тремтить на екрані. При цьому між сусідніми електродами виникає деякий взаємний вплив, який може виявлятись у вигляді кілець на екрані.

В активній матриці використовуються окремі підсилювальні елементи для кожного осередку екрану, що компенсують вплив ємності осередків і дозволяють значно збільшити швидкодію. Активна матриця (active matrix) має такі переваги порівняно з пасивною матрицею:

• 
  висока яскравість;
• 
  кут огляду, що досягає 120-160 °, в той час як у моніторів з пасивною матрицею якісне зображення можна спостерігати тільки з фронтальної позиції по відношенню до екрану;
• 
  висока швидкодія, обумовлена ​​часом реакції монітора близько 50 мс.

Транзистори, що запам'ятовують, виробляються з прозорих матеріалів, що дозволяє світловому променю проходити крізь них, і розташовуються на тильній частині дисплея, на скляній панелі, яка містить рідкі кристали. Оскільки транзистори, що запам'ятовують, виконуються за тонкоплівковою технологією, подібні РК-монітори отримали назву TFT-монітори (Thin Film Transistor - тонкоплівковий транзистор). Тонкоплівковий транзистор має товщину в діапазоні від 0,1 до 0,01 мкм. Технологію TFT було розроблено фахівцями фірми Toshiba. Вона дозволила не лише значно покращити показники РК-моніторів (яскравість, контрастність, кут зору), а й створити на основі активної РК-матриці кольоровий монітор.

До основних характеристик рідкокристалічних моніторів належать такі.

Розмір екрану РК-моніторів знаходиться в межах від 13 до 16". На відміну від ЕПТ-моніторів, номінальний розмір екрану та розмір його видимої області (растру) практично збігаються.

Орієнтація екрана у РК-монітора на відміну ЕПТ-монітора може бути як портретна, так і ландшафтна. У той час як традиційні екрани ЕПТ-моніторів і РК-екрани комп'ютерів типу Notebook мають лише ландшафтну орієнтацію, обумовлену тим, що поле зору людини в горизонтальному напрямку ширше, ніж у вертикальному, у ряді випадків (робота з текстами великого обсягу, Web -Сторінками) набагато зручніше працювати з екраном портретної орієнтації. РК-монітор можна легко розгорнути на 90°, при цьому орієнтація зображення залишиться незмінною.

Поле огляду РК-моніторів зазвичай характеризується кутами огляду, що відраховуються від перпендикуляра до площини екрана по горизонталі та вертикалі.

Роздільна здатність РК-монітора визначається розміром окремої РК-комірки, тобто. фіксованим розміром пікселів.

Метод «Centering» (центрування) полягає в тому, що для відображення зображення використовується тільки кількість пікселів, яка необхідна для формування зображення з нижчою роздільною здатністю. В результаті зображення виходить не на весь екран, а тільки в середині: всі пікселі, що не використовуються, залишаються чорними, утворюючи навколо зображення широку чорну рамку.

Метод «Expansion» (розтяг) заснований на розтягуванні зображення на весь екран, що призводить до виникнення деяких спотворень та погіршення різкості.

Яскравість – найважливіший параметр під час вибору РК-монітора. Типова яскравість РК-монітора 150 - 200 кд/м2. При цьому в центрі яскравість РК-монітора може бути на 25% вищою, ніж у країв екрана.

Контрастність зображення РК-монітора показує, скільки разів його яскравість змінюється при зміні рівня відеосигналу від мінімального до максимального. Прийнятна передача кольору забезпечується при контрастності не менше 130:1, а високоякісна - при 350:1.

Інерційність РК-монітора характеризується мінімальним часом, необхідним для активізації його осередку, і становить 30 - 70 мс, відповідаючи аналогічним параметрам ЕПТ-моніторів.

Палітра РК-моніторів, в порівнянні зі звичайними, обмежена певною кількістю відтінків кольорів, що відтворюються на екрані. Типовий розмір палітри сучасних РК-моніторів становить 262144 або 16777216 відтінків кольорів.

Масогабаритні характеристики та енергоспоживання вигідно відрізняють РК-монітори від ЕПТ-моніторів. Маса більшості моделей не перевищує кількох кілограм, а товщина екрану - 20 мм. Потужність в робочому режимі не перевищує 35-40 Вт.

Плазмові дисплеї(Plasma Display Panel - PDF) створюються шляхом заповнення простору між двома скляними поверхнями інертним газом, наприклад, аргоном або неоном. Потім на скляну поверхню наносять прозорі мініатюрні електроди, на які подається високочастотна напруга. Під впливом цієї напруги в прилеглої до електрода газової області виникає електричний розряд. Плазма газового розряду випромінює світло в ультрафіолетовому діапазоні, що викликає свічення частинок люмінофора в видимому людиною діапазоні.

Електролюмінесцентні монітори(Electric Luminiescent Displays - ELD) no своєї конструкції аналогічні РК-моніторам. Принцип дії електролюмінесцентних моніторів ґрунтується на явищі випромінювання світла при виникненні тунельного ефекту в напівпровідниковому p-n- переході. Такі монітори мають високі частоти розгортки та яскравість свічення, крім того, вони надійні у роботі. Однак вони поступаються РК-моніторам з енергоспоживання, оскільки на комірки подається відносно висока напруга – близько 100 В. При яскравому освітленні кольору електролюмінесцентних моніторів тьмяніють.

Монітори електростатичної емісії(Field Emission Displays - FED) є поєднанням традиційної технології, заснованої на використанні ЕЛТ, та рідкокристалічної технології. Монітори FED засновані на процесі, який дещо схожий на той, що застосовується в ЕПТ-моніторах, тому що в обох методах застосовується люмінофор, що світиться під впливом електронного променя. Як пікселі застосовуються такі ж зерна люмінофора, як і в ЕПТ-моніторі, що дозволяє отримати чисті та соковиті кольори, властиві звичайним моніторам. Однак активізація цих зерен проводиться не електронним променем, а електронними ключами, подібними тим, що використовуються у РК-моніторах, побудованих за TFT-технологією. Управління цими ключами здійснюється спеціальною схемою, принцип дії якої аналогічний принципу дії контролера РК-монітора.

Органічні світлодіодні монітори(Organic Light-Emitting Diode Displays - OLEDs), або LEP-монітори (Light Emission Plastics - світловипромінюючий пластик), за своєю технологією схожі на РК- та ELD-монітори, але відрізняються матеріалом, з якого виготовляється екран: у LEP-моніторах використовується спеціальний органічний полімер (пластик), що має властивість напівпровідності. При пропущенні електричного струмутакий матеріал починає світитись.

Основні переваги технології LEP у порівнянні з розглянутими:

• 
  низьке енергоспоживання (напруга, що підводиться до пікселя менше 3 В);
• 
  простота конструкції та технології виготовлення;
• 
  тонкий (близько 2 мм) екран;
• 
  мала інерційність (менше 1 мкс).

Вибір тієї чи іншої моделі монітора залежить від характеру інформації, з якою працюватиме користувач, та завдань, які він ставить перед собою, а також від суми виділених коштів на придбання монітора. Російський ринок моніторів постійно поповнюється новими моделями. Якщо модель вже вибрана, при виборі конкретного екземпляра корисно дотримуватися наведених нижче рекомендацій.

Запитання для самоконтролю:

1. 
   Принцип роботи рідкокристалічних моніторів;
2. 
   Основні характеристики рідкокристалічних моніторів;
3. 
   Підключення моніторів на основі РК;
4. 
   Встановлення режимів роботи рідкокристалічних моніторів;
5. 
   принцип роботи плазмових дисплеїв;
6. 
   принцип роботи електролюмінесцентних моніторів;
7. 
   принцип роботи моніторів електростатичної емісії;
8. 
   Принцип роботи органічних світлодіодних моніторів

Тема 5.3 Проекційні апарати

Студент повинен:

мати уявлення:

• 
  про пристрої відображення інформації

знати:

Проекційні апарати Оверхед- проектори та РК панелі. Мультимедійні проектори: принцип дії та класифікація. Принципові схеми TFT-проекторів, полісиліконових проекторів, D-ILA, DMD/DLP-проекторів. Їх переваги та недоліки. Принцип дії 3D-проекторів. Основні характеристики мультимедійних проекторів

Методичні вказівки

Проекційний апарат(Проектор) (від латинського projicio – кидаю вперед) – оптико-механічний прилад для проектування на екран збільшених зображень різних об'єктів.

Принцип дії проекційних апаратів полягає в проектуванні за допомогою оптичної системи на екран зображення об'єкта, нанесеного на тонкій прозорій плівці, при освітленні його потужною проекційною лампою. Через війну зображення може бути показано великий аудиторії.

Сучасні проекційні апарати служать для демонстрації прозорих об'єктів: діапозитивів (кодопроектори), діафільмів (діапроектори), непрозорих (епіпроектори), а також тих та інших (епідіапроектори). Проекційні апарати застосовуються для презентацій, як технічних засобівнавчання. Оскільки в даний час вагома частина інформації знаходиться в електронному вигляді, виникла потреба проеціювання на екран зображення з екрана монітора.

Конструкції та принципи дії модульаторів відрізняються великою різноманітністю, хоча в основному вони побудовані на базі РК-панелей. Усі комп'ютерні проектори можна розбити на дві групи:

універсальні проектори (оверхед-проектори) загального призначення; як джерело зображення в них використовується спеціальний зовнішній модулятор - РК-панель;

мультимедійні проектори із вбудованим модулятором.

На комп'ютерний проектор подається сигнал RGB, що знімається з виходу відеоадаптера ПК, а також звичайний відеосигнал, джерелом якого може бути побутова або напівпрофесійна відеоапаратура. Проектори, в яких як вхідний використовується тільки відеосигнал, називаються відеопроекторами.

Оверхід-проектор(Over Head Projector – проектор, розташований над головою) – проекційний апарат, у якому зображення від джерела проектується на екран за допомогою похилого проекційного дзеркала. Конструктивно в залежності від місця розміщення проекційної лампи оверхед-проектори поділяються на відбивні та просвітні.

Відбивні проектори є малогабаритними пристроями, призначеними для проектування зображень, нанесених на спеціальну прозору плівку. Відбивні проектори не можуть використовуватися спільно з РК-панелями, оскільки потужність проекційної лампи у них невелика.

Просвітні проектори відрізняються тим, що у них проекційна лампа розміщується під робочою поверхнею пристрою всередині його основи, потужність лампи збільшена в десятки разів і є примусове охолодження за допомогою вентилятора, як показано на оптичній схемі. Це дозволяє використовувати як джерело зображення не тільки прозорі плівки, а й менш прозорі РК-панелі.

РК-панель, підключену до відеоадаптера ПК, встановлюють на прозору робочу поверхню проектора як прозору плівку. Світловий потік від проекційної лампи через спеціальну лінзу фокусує освітлює РК-панель і, проходячи через неї і розсіює лінзу, надходить на проекційне дзеркало.

За конструкцією та габаритами РК-панель нагадує дисплей ПК типу Notebook, причому на її корпусі розташовані органи керування параметрами зображення.

Якість зображення, що формується оверхед-проектором, що підключається до комп'ютера, визначається характеристиками РК-панелі, які аналогічні характеристик плоскопанельних РК-моніторів: розмір, максимальна роздільна здатність, кількість відтінків кольорів, яскравість. Залежно від роздільної здатності екрана розрізняють РК-панелі наступних типів з відповідною максимальною роздільною здатністю екрану: VGA-панелі (640x480); SVGA-панелі (800 х 600); XGA-панелі (1024×768); SXGA-панелі (1280х1024).

У VGA-панелях, розрахованих на невелику аудиторію, як екран використовується пасивна РК-матриця, заснована на застосуванні технології DSTN; у якісніших панелях використовується активний TFT-екран.

У мультимедійному проекторі проекційна лампа, РК-матриця та оптична система конструктивно розміщуються в одному корпусі, що робить їх схожими на діапроектори, призначені для перегляду слайдів або діафільмів. За принципом дії мультимедійний проектор не відрізняється від оверхед-проектора: зображення створюється за допомогою потужної проекційної лампи і вбудованого в проектор електронно-оптичного модулятора, керованого сигналом відеоадаптера ПК, а потім оптичною системою проектується на зовнішній екран. Основною відмінністю в мультимедійних проекторах є конструкція модулятора та способи побудови та перенесення зображення на екран. Залежно від конструкції модулятора проектори бувають таких типів: TFT-проектори; полісиліконові проектори та DMD/DLP-проектори.

Залежно від способу освітлення модулятора мультимедійні проектори поділяють на проектори просвітного та відбивного типів.

У TFT-проекторах, що належать до проекторів просвітного типу, як модулятор використовується малогабаритна кольорова активна РК-матриця, виконана за технологією TFT.

Основним елементом установки є мініатюрна РК-матриця, виконана за технологією TFT, а також РК-екран плоскопанельного кольорового монітора. Рівномірне освітлення поверхні РК-матриці досягається за рахунок застосування системи лінз, яка називається конденсором.

Полісиліконові мультимедійні проектори також відносяться до проекторів просвітного типу і застосовуються в тому випадку, коли необхідно отримати яскравіше зображення. У них використовується не одна кольорова TFT-матриця, а три монохромних мініатюрних РК-матриці розміром близько 1,3". Кожна з матриць формує монохромне зображення червоного, зеленого або синього кольору. Оптична система проектора забезпечує суміщення трьох монохромних зображень, в результаті чого формується кольорове зображення Така технологія отримала назву полісиліконової (p-Si) Кожен елемент полісиліконової матриці містить лише один тонкоплівковий транзистор, тому його розмір менший, ніж розмір елемента TFT-матриці, що дозволяє підвищити чіткість зображення.

Колірна система полісиліконового проектора, що складається з двох дихроічных (D u D 2) і одного звичайного (Ni) дзеркал, використовується для розкладання білого світла проекційної лампи на три складові основних кольорів (червоний, зелений, синій). Поділ кольору необхідно виконати для того, щоб подати на кожну з трьох монохромних матриць світловий потік відповідного кольору. Дихроїчне (цвітлодільна) дзеркало пропускає світло лише однієї довжини хвилі (один колір) і є добре відполірованою скляною підкладкою з нанесеною на нього тонкою плівкою з діелектричного матеріалу.

Система кольорозмішування полісиліконового проектора складається з двох дихроічных (D 3 , D 4) і одного дзеркал, що відбиває (N 2) і служить для отримання кольорового зображення шляхом накладання одного на інший трьох монохромних зображень, створюваних відповідними РК-матрицями.

Полісиліконові проектори забезпечують більш високу якість зображення, яскравість та насиченість кольорів у порівнянні з проекторами на основі TFT-матриць. Вони більш надійні в роботі та довговічні, оскільки три РК-матриці працюють у менш напруженому тепловому режимі, ніж одна. Завдяки цьому полісиліконові проектори можна використовувати при проектуванні зображення на великий екран у таких приміщеннях, як конференц-зали, кінотеатри.

РК-проектори відбивного типу призначені для роботи у великих аудиторіях та відрізняються за принципом дії: модуляції піддається не проходить, а відбитий світловий потік.

В даний час найбільш застосовуваною в конструкціях РК-проекторів відбивного типу є технологія DMD/DLP, розроблена фірмою Texas Instruments.

У DMD/DLP-проекторах відбивного типу випромінювання джерела світла модулюється зображенням при відображенні від матриці. У DMD/DLP-проекторах як відбиває поверхні використовується матриця, що складається з безлічі електронно-керованих мікродзеркал, розмір кожного з яких близько 1 мкм. Кожне микрозеркало може відбивати падає нею світло або об'єктив, або поглинач, що визначається рівнем поданого нею електричного сигналу. При попаданні світла в об'єктив утворюється яскравий піксел екрану, а поглинач - темний. Такі матриці позначаються абревіатурою DMD (Digital Micromirror Device - цифровий мікродзеркальний прилад), а технологія, на якій заснований їх принцип дії - DLP (Digital Light Processing - цифрова обробкасвітла).

Для отримання кольорового зображення використовуються проектори двох варіантів: із трьома або однією DMD-матрицею.

В одноматричних DMD/DLP-проекторах повний кольоровий кадр формується в результаті послідовного накладання трьох монохромних кадрів, що швидко змінюються: чорно-червоного, чорно-зеленого і чорно-синього. Зміна монохромних кадрів на екрані непомітна завдяки інерційності людського зору. Монохромні кадри утворюються при послідовному освітленні DMD-матриці променем червоного, зеленого та синього кольорів. Промінь кожного кольору утворюється за рахунок пропускання світлового потоку від проекційної лампи через диск, що обертається з червоним, зеленим і синім світлофільтрами. Управління мікродзеркалами синхронізоване з поворотом світлофільтру.

У порівнянні з РК-технологіями технологія DLP має такі переваги: ​​практично повну відсутність зернистості зображення, високу яскравість і рівномірність її розподілу. До недоліків одноматричних DMD-проекторів слід віднести помітне мелькання кадрів.

Запитання для самоконтролю:

1. 
   Проекційні апарати;
2. 
   Оверхед- проектори та РК панелі;
3. 
   Мультимедійні проектори: принцип дії та класифікація;
4. 
   Принципові схеми TFT-проекторів;
5. 
   Принципові схеми полісиліконових проекторів;
6. 
   Принципові схеми D-ILA, DMD/DLP-проекторів. Їх переваги та недоліки;
7. 
   Принцип дії 3D-проекторів;
8. 
   Основні характеристики мультимедійних проекторів

Практична робота 6. Проекційні апарати

Студент повинен:

мати уявлення:

• 
  про пристрої відображення інформації

знати:

• 
  призначення, типи, функції проекційних апаратів;
• 
  призначення та принцип роботи оверхед- проектора та ЖК панелі;
• 
  призначення та принцип роботи мультимедійного проектора.

вміти:

• 
  підключати проекційні апарати;
• 
  налаштовувати проекційні апарати;
• 
  працювати із проекційними апаратами.

Тема 5.4 Пристрої формування об'ємних зображень

Студент повинен:

мати уявлення:

• 
  про пристрої відображення інформації

знати:

• 
  призначення, види пристроїв формування об'ємних зображень

Обладнання формування об'ємних зображень: призначення, принцип дії стереоскопа, способи селекції. VR-шоломи. 3D-окуляри. 3D монітори. 3D-проектори

Методичні вказівки

Пристрої формування об'ємних (тривимірних) зображень з'явилися як дуже дорогі і недостатньо досконалі елементи системи віртуальної реальності. Проте в даний час ці пристрої інтенсивно вдосконалюються, поступово перетворюючись на неодмінний атрибут домашнього мультимедійного ПК, оскільки об'ємний характер зображення має найважливіше значення для створення підсвідомого відчуття реальності спостерігається сцени.

За своєю конструкцією такі пристрої принципово відрізняються від традиційних моніторів, оскільки в їх основі лежить спосіб формування тривимірних зображень, заснований на ефект бінокулярного зору, або стереозріння.

Шоломи віртуальної реальності (VR-шоломи)

Шоломи віртуальної реальності (VR-шоломи), які називаються також кібершоломами, є в даний час найбільш досконалими пристроями формування тривимірних зображень. Крім наявності двох індивідуальних екранів для кожного ока VR-шоломи, завдяки своїй конструкції, забезпечують відсікання поля периферійного зору людини, що посилює ефект проникнення у віртуальний комп'ютерний світ.

У VR-шоломах використовуються мініатюрні екрани, виконані на основі активних РК-матриць. Кожна з РК-матриць формує кольорове зображення, яке завдяки особливій конструкції шолома бачить тільки одне око. Крім екранів VR-шолом забезпечений стереофонічними головними телефонами та мікрофоном. Вузол шолома, що поєднує в собі ці матриці та органи регулювання, називають узором. Візор дає можливість регулювати відстань між матрицями по горизонталі, яка повинна відповідати відстані між зіницями користувача, званому IPD (Inter Pupil Distance). Візори деяких моделей шоломів обладнані спеціальною оптичною системою автоматичного визначення IPD, що виключає необхідність індивідуального налаштування шолома.

Основним недоліком VR-шолома є недостатньо висока роздільна здатність стереоскопічного зображення. Це обумовлено обмеженою кількістю елементів РК-матриці та малою відстанню між оком та візором, що робить зернистість РК-матриць помітною.

Найважливішою особливістю VR-шоломів є наявність так званої системи віртуальної орієнтації (СВО) (Virtual Orientation System - VOS), яка відстежує рух голови та відповідно до нього коригує зображення на екранах. У разі повороту голови в один бік панорамне зображення прокручується через РК-матриці в протилежному напрямку. В результаті у користувача виникає ілюзія стабільності картини, що спостерігається, відчуття реальності зображення. Залежно від принципу дії та типу використовуваного поля розрізняють магнітні, ультразвукові та інерційні СВО. Магнітні СВО поширені найширше. Вони використовуються мініатюрні магнітні датчики (котушки індуктивності). Магнітна СВО включає блок зовнішніх нерухомих передавачів, що виконують роль радіомаяків; датчик-приймач, розташований на шоломі; системний електронний блок, який формує електричні сигнали, що надходять на передавач, та обробляє сигнали, прийняті приймачем. Інтенсивність і фаза прийнятих сигналів залежать від відстані між передавальними та приймальними котушками, а також від їхньої взаємної орієнтації. Обробляючи сигнали, що передаються і приймаються, системний електронний блок обчислює просторові координати приймача щодо передавача. Результати обчислень передаються PC через стандартний послідовний інтерфейс RS-232 з частотою 50 - 60 Гц.

У ультразвукових СВО замість магнітних використовуються малогабаритні п'єзокерамічні перетворювачі, що виконують функції передавачів та приймачів. Зазвичай використовуються три передавачі та приймачі, розміщені в шоломі. Системний блокпосилає на передавачі електричний сигнал та реєструє ультразвуковий сигнал. Вимірюючи тимчасову затримку між посланим та прийнятим сигналом, а також знаючи швидкість поширення звукової хвилі (близько 330 м/с), можна досить точно визначити відстань між передавачем та приймачем. Шляхом обробки результатів вимірювань відстані між трьома парами датчиків розраховують положення та орієнтацію шолома (голови користувача) у просторі.

Інерційні СВО використовуються у VR-шоломах моделей, призначених переважно для професійного застосування. Свою назву вони отримали завдяки використанню в них інерціальних датчиків - гіроскопів і акселерометрів, які не вимагають для своєї роботи магнітних або ультразвукових полів. З їхньою допомогою створюється незалежна інерційна система координат, у якій відстежується положення голови користувача.

Як вхідний сигнал для VR-шолома може використовуватися відеосигнал від побутової відеоапаратури, або RGB-сигнал відеоадаптера ПК. VR-шоломи з візорами, здатними забезпечити дозвіл не гірше 640 х 480, зазвичай розраховані на підключення безпосередньо до відеоадаптера ПК.

Окрім візора VR-шолом обладнаний високоякісною стереофонічною аудіосистемою. Джерелом звуку може бути телевізор (відеомагнітофон), або звукова картакомп'ютера.

3 D-окуляриє найбільш поширеними та доступними за ціною пристроями формування тривимірних зображень. Принцип їх дії заснований на використанні методу затвора поділу елементів стереопари. ЗD-окуляри використовуються як доповнення до звичайного монітора і можуть приєднуватися до відеоадаптера ПК за допомогою гнучкого дроту довжиною 2-3 м.

Принцип дії ЗD-окулярів полягає в тому, що при послідовному відображенні на моніторі лівої та правої частин стереопари синхронно змінюється прозорість окулярів. В результаті кожне око бачить лише свою частину стереопари, що забезпечує стереоефект. Щоб скла ЗD-окулярів могли «втрачати прозорість» по командах комп'ютера, їх виконують за технологією РК-осередки просвітного типу, що використовує ефект поляризації. Тому 3D-окулярів іноді називають поляризаційними. Оскільки прозорість скла 3D-окулярів змінюється синхронно зі зміною зображення на екрані внаслідок керування сигналами відеоадаптера, їх називають активними.

Таким чином, терміни "активні поляризаційні окуляри", "3D-окуляри" - синоніми; вони позначають пристрої, які працюють на однаковому принципі.

Між ЗD-окулярами та шоломами віртуальної реальності є принципові відмінності:

3D-окуляри зображення не створюють, хоча також містять РК-лінзи, які використовуються як електронно-керований фільтр (затвор), тому якість зображення, що формується визначається монітором;

3D-окуляри позбавлені системи віртуальної орієнтації, тому зображення на екрані монітора ніяк не коригується залежно від положення голови спостерігача. У зв'язку з цим при використанні ЗD-окулярів немає сенсу перекривати зону периферійного зору, тому вони виконуються у формі звичайних окулярів. Підключення 3D-окулярів до ПК здійснюється в більшості випадків за допомогою додаткового пристрою - контролера, який формує синхросигнал для 3D-окулярів, що керує почерговим затемненням скла, і перетворює (при необхідності) вихідний відеосигнал і синхросигнали відеоадаптера таким чином, щоб забезпечити роздільний послідовний показ стереопари елементів на екрані монітора.

У більшості моделей 3D-окулярів контролер виконується у вигляді окремого зовнішнього блоку, хоча в даний час з'явилося багато відеоадаптерів з інтегрованими контролерами для 3D-окулярів.

Сучасний ринок 3D-окулярів досить різноманітний. Переважно використовуються бездротові моделі, що забезпечують зв'язок із ПК за допомогою інфрачервоного передавача, аналогічного телевізійному пульту керування.

Основні функціональні вузли та принцип роботи.

ТЕМА 3.3 Накопичувачі на компакт-дисках

Існують такі носії на компакт-дисках (оптичні):

¾ CD-ROM - пристрій лише для зчитування інформації

¾ CD-R – для зчитування та одноразового запису

¾ CD-RW – для зчитування та багаторазового запису

¾ Магнітооптичні накопичувачі

Приводи: CD-R, CD-RW, CD-ROM, DVD-R, DVD-RW

Принцип дії всіх оптичних накопичувачів інформації заснований на лазерній технології: промінь лазера використовується як для зчитування так і для запису інформації. Приводи CD-ROM.

Носії на диску CD-ROM є рельєфна підкладка. Запис інформації є процес формування рельєфу на підкладці шляхом пропалювання мініатюрних штрихів лазерним променем. Зчитування проводиться щодо реєстрації відображення лазерного променя. Сигнал від штриха 1 від поверхні без штриха 0.

Приводи CD-ROM

· Завантажувальний пристрій

· Оптико-механічний блок

· Системи управління приводом та автономного регулювання

· Універсальний декодер

· Інтерфейсний блок

Електромеханічний привід обертає диск, поміщений в завантажувальний пристрій. Напівпровідниковий лазер генерує малопотужний інфрачервоний промінь, який потрапляє на роздільну призму, відбивається від дзеркала та фокусується на поверхні диска. До потрібної доріжки промінь переміщається наступним чином: спочатку двигун по кому від вбудованого мікропроцесора переміщає рухливу каретку з дзеркалом, що відбиває, і потрібної доріжці. Відбитий промінь фокусується лінзою, відбивається від дзеркала, потрапляє на роздільну призму, і спрямовує промінь на другу лінзу, що фокусується, далі промінь потрапляє на фотодатчик, перетворює світлову енергію в електричні імпульси. Сигнали з фотодатчика надходять на універсальний декодер, який і необхідний для перетворення імпульсів на зрозумілу комп'ютеру цифрову інформацію, є процесором.

Система автономного стеження за поверхнею диска та доріжки запису даних забезпечують високу точність зчитування інформації. Сигнал з фотодатчика як імпульсів надходить у систему автономного регулювання, де виділяються сигнали помилок стеження. Ці сигнали з підсилювача надходять у систему автономного регулювання: фокусу, системи автономного регулювання потужності випромінюваного лазера, швидкість обертання диска, радіальної подачі, потужність випромінювання лазера, лінійної швидкості обертання диска.

Накопичувачі DVD

DVD-диски конструктивно виконуються односторонніми та двосторонніми.

На відміну від CD у DVD дисках відстань між доріжками запису менша та зменшені розміри штрихів запису. Внаслідок чого збільшена ємність. Кількість зображень збережених у форматі DVD можна порівняти з якістю професійних студійних відеозаписів, а якість звуку не поступається студійному.

Накопичувачі з одноразовим та багаторазовим записом

Для одноразового запису використовуються диски CD-R, що являють собою диск, реєстраційний шар якого виконаний з матеріалу, що темніє при нагріванні. Темні та світлі ділянки CD-R аналогічні штрихам та рівним поверхням CD-ROM.

CD-RW - диски, що перезаписуються, реєструючий шар якого виконаний з органічних з'єднань, здатних змінювати свій фазовий стан з аморфного на кристалічний під впливом лазерного променя.

При нагріванні лазерним променем вище деякої критичної температури, матеріал реєструючого шару перетворюється на аморфний стан і залишається у ньому після остигання. При нагріванні до температури значно нижче критичної відновлює своє початковий стан(кристалічний).

Лазерний промінь Лазерний промінь

Відбиваючий шар Реєструючий шар

CD-ROM Захисний лаковий шар

Розділ 4. ПРИСТРОЇ ВІДОБРАЖЕННЯ ІНФОРМАЦІЇ