Брэгга - Вульфа условие (по имени английского ученого Уильяма Лоренса Брэгга и российского ученого Георгия Викторовича Вульфа, определивших в 1913 г. независимо друг от друга данное условие) - устанавливает направление интерференционных максимумов лучей, рассеянных кристаллом (например, в акустооптическом модуляторе) при их отклонении от системы параллельных кристаллографических плоскостей (типа дифракционной решетки). Это направление определяется углом (брэгговским углом) между отражающей плоскостью и отраженным лучом. Формулировка условия: произведение удвоенного расстояние между кристаллографическими плоскостями на синус брэгговского угла равно длине волны излучения, помноженной на целое число m (m - порядок отражения) .

Тест-объект, предназначенный для определения качества изображения при исследовании оптических систем (объективов), фотоматериалов, печатных оттисков и печатных форм. Обычно мира представляет собой пластинку из прозрачного или непрозрачного материала, на которую нанесен стандартный рисунок. Часто элементами такого рисунка служат чередующиеся с заданной частотой темные штрихи на светлом фоне .

Мнемосхема, мнемоническая схема (от греч. mneme - память) - условное изображение промышленной установки, ее фрагментов и т.п., выполненное с помощью символов и индикаторов в виде схемы на пульте управления .

Многоэлементный фотоприемник - предназначен для преобразования распределенного по поверхности оптического сигнала (изображения [см. ]) в электрические сигналы. Многоэлементные фотоприемники выполняют: в виде линейки фотоприемников (строчных), в которой фоточувствительные элементы расположены на одной линии с малыми и, как правило, равными расстояниями между элементами; в виде светочувствительных матриц, в которых фоточувствительные элементы расположены в местах «пересечения» ортогональных токопроводящих полосок, расстояние между которыми чрезвычайно мало. В качестве фоточувствительных элементов матрицы используются фотослои, выполняющие функции: фоторезисторов; фотодиодов; фототранзисторов; полевых фототранзисторов; фотоприборов с зарядовой связью (ПЗС) .

(от лат. modulatio - мерность, размеренность) - изменение во времени по заданному закону параметров, характеризующих какой-либо стационарный физический процесс. Например, модуляция интенсивности электронного луча в кинескопе в соответствии с подаваемыми на управляющий электрод (модулятор) видеосигналами позволяет воспроизводить на экране передаваемое телевизионное изображение. Изменяемый в процессе модуляции параметр (амплитуда, частота, фаза) определяет название модуляции (соответственно амплитудная, частотная, фазовая).

Изменение во времени по заданному закону одной или нескольких характеристик оптического излучения (амплитуды, частоты, фазы, поляризации). Осуществляется с использованием модуляторов света. Модуляция света, при которой преобразование оптического излучения происходит в процессе его формирования непосредственно в источнике этого излучения, называется внутренней модуляцией света. При внешней модуляции света параметры излучения изменяются после его выхода из источника.

(от греч. optike - наука о зрительных восприятиях) - раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, его распространения в различных средах и взаимодействия света с веществом .

Оптическая активность - свойство некоторых веществ вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них плоскополяризованного света. Оптически активные вещества бывают двух типов. У веществ первого типа (сахар, камфора, винная кислота) оптическая активность зависит от агрегатного состояния и обусловлена несимметричным строением молекул. Вещества второго типа (кварц, киноварь) оптически активны только в кристаллическом состоянии, что обусловлено асимметрией сил, связывающих молекулы и ионы в кристаллическую решетку. Искусственная (наведенная) оптическая активность возникает в магнитном поле ( эффект Фарадея).

Оптическая плотность - мера непрозрачности вещества, равная десятичному логарифму отношения потока излучения, падающего на слой вещества, к потоку прошедшего через вещество излучения, ослабленного в результате поглощения и рассеяния (оптическая плотность пропускания). По аналогии оптической плотностью отражения называется десятичный логарифм отношения падающего на объект светового потока к отраженному. Единицей оптической плотности является бел.

Электромагнитные колебания с длиной волны от 1 мм до 1 нм.

Запоминающее устройство, в котором по крайней мере один из видов обращения к информации (запись, считывание или стирание) осуществляется с использованием оптического излучения.

Электронный прибор, включающий излучатель и фотоприемник, однонаправленно (от излучателя к приемнику) взаимодействующие друг с другом через оптическую среду.

Раздел электроники, охватывающий использование эффектов взаимодействия электромагнитных волн оптического диапазона (ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей спектра частот электромагнитных излучений) с электронами в веществах (главным образом в твердых телах) и методы создания оптоэлектронных приборов и устройств, использующих эти эффекты для генерации, передачи, хранения, обработки и отображения информации.

Оптоэлектронный прибор - прибор, использующий для своей работы электромагнитное излучение оптического диапазона. Формами использования могут быть генерация, детектирование, преобразование, передача. Практически этим термином обобщаются приборы, содержащие излучатели и приемники, взаимодействующие друг с другом.

Оптоэлектронный прибор любого произвольного вида с внутренними оптическими связями. В состав единого прибора вместе с оптопарой [см.] или несколькими оптопарами могут входить еще и дополнительные микроэлектронные или оптические элементы. Конструктивно и функционально такие приборы существенно отличаются от элементарной оптопары.

(от греч. plasma, букв. - вылепленное, оформленное) - частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы - выполняется условие квазинейтральности. Плазма - наиболее распространенное состояние вещества во Вселенной: Солнце, горячие звезды, межзвездная среда, звездные атмосферы и галактические туманности состоят в основном из плазмы. В лабораторных условиях плазму получают обычно с помощью электрического поля в газовых разрядах.

Отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде (абсолютный показатель преломления). Относительный показатель преломления двух сред - отношение скорости света в среде, из которой свет падает на границу раздела, к скорости света во второй среде. Показатель преломления равен отношению синуса угла падения лучей к синусу угла преломления (см. ). Зависит от длины волны света и свойств среды.

Поккельса эффект - (по имени немецкого физика Ф. Поккельса ) - линейный электрооптический эффект: появление или изменение двойного лучепреломления в пьезоэлектрике под действием электрического поля, пропорционального напряженности этого поля. Открыт в 1894 г. Используется в устройствах управления когерентным оптическим излучением (в затворах, модуляторах и др.). Модуляторы света, работающие на основе эффекта Поккельса, характеризуются малой инерционностью (частота модуляции достигает 10 терагерц) и относительно невысокими искажениями.

(электромагнитных волн) - происходит при их наклонном падении на границу раздела двух сред, когда излучение проходит из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем преломления, а угол падения превышает предельный, определяемый соотношением: синус предельного угла равен отношению меньшего показателя преломления к большему.

Диапазон частот, в пределах которого зависимость амплитуды колебаний на выходе акустического, радиотехнического или оптического устройства от их частоты достаточно слаба, благодаря чему обеспечивается передача сигнала без существенного искажения. Ширина полосы пропускания выражается в герцах, неравномерность характеристики в пределах полосы пропускания в децибелах или относительных единицах.

Характеристика рабочего диапазона частотного спектра активного или пассивного четырехполюсника или устройства передачи. Полоса частот определяется раздельно по экспериментально снятой частотной характеристике как разность между верхней и нижней граничными частотами: В = fв - fн.

Упорядоченность в ориентации векторов напряженностей электрического Е и магнитного Н полей световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Различают линейную поляризацию света, когда Е сохраняет постоянное направление плоскости поляризации (плоскостью поляризации называется плоскость, в которой лежат Е и световой луч), эллиптическую поляризацию света, при которой конец вектора Е описывает эллипс в плоскости, перпендикулярной лучу, и круговую (частный случай эллиптической) поляризацию света (конец вектора Е описывает окружность).

Поток излучения (световой поток) - энергия излучения, переносимая потоком квантов в единицу времени (в световой системе измеряется в люменах, в энергетической - в ваттах).

Изменение направления распространения света при его прохождении через границу раздела двух прозрачных сред.

Пьезо... (от греч. piezo - давлю, сжимаю) - часть сложных слов, обозначающая воздействие давлением.

Диэлектрический кристалл с выраженными пьезоэлектрическими свойствами. Пьезокристаллы - оксиды и соли, как правило, содержащие примеси, - достаточно широко распространены в природе (кварц, турмалин и др.), многие важные в практическом отношению пьезокристаллы синтезируются в лабораторных условиях или промышленными методами (сегнетова соль, пьезокерамика, ниобат лития и др.). В электронике наиболее широко используются пьезокристаллы кварца (для стабилизации частоты генераторов) и пьезокристалл ниобата лития - для акустооптических преобразований.

Пьезоэлектрический эффект - явление поляризации диэлектрика под действием механических напряжений (прямой пьезоэффект) и возникновение в диэлектрике механических деформаций (механических напряжений) под действием электрического поля (обратный пьезоффект). Впервые исследован в 1880 г. французским физиком Пьером Кюри на кристаллах сегнетовой соли. Необходимым условием существования пьезоэффекта является отсутствие в структуре диэлектрика центра симметрии .

Способность различать мелкие детали отображаемого, передаваемого или преобразуемого изображения. Обычно в качестве количественной характеристики разрешающей способности выбирают частотно-контрастную характеристику, связывающую пространственную частоту (например, число темных и светлых элементов на строке растра) с глубиной модуляции яркости изображения или выходного электрического сигнала. В паспортных данных полиграфических устройств разрешающая способность выражается числом элементов изображения (точек, пикселов) на единицу длины (сантиметр, дюйм). Например, 300 ppi означает разрешающую способность в 300 пикселов на дюйм (около 118 элементов изображения на сантиметр, что ориентировочно соответствует нормальной разрешающей способности человеческого глаза).

Определяется минимальным углом наблюдения, при котором две черные тонкие параллельно и близко лежащие линии на белом фоне различаются раздельно. Острота зрения равна единице, если этот угол равен одной угловой минуте.

Устройство (в лазерах), обеспечивающее многократное прохождение индуцированных фотонов излучения через активное вещество и формирование направленного луча. Резонатор получают за счет использования отражающих поверхностей [см. также Фабри - Перо резонатор ], расположение которых относительно активного вещества обеспечивает многократное прохождение луча между отражателями (не менее 20-100 раз).

Видимое человеческим глазом электромагнитное излучение с длинами волн от 380 до 780 нм, являющееся частью диапазона оптического излучения.

Система единиц, описывающая параметры оптического излучения видимого диапазона. Исторически первая и длительное время классическая. После установления тождественности света и электромагнитного излучения дополнилась энергетической системой, которая более универсальна, так как точнее выражает понятие параметров не только видимого, но всего оптического диапазона, включающего инфракрасную и ультрафиолетовую области. В силу интенсивного развития техники в этих областях в настоящее время световая система выступает как частная, дополнительная, в большей мере традиционная.

Световой поток - величина, равная произведению силы света точечного источника на телесный угол. Единицей светового потока является люмен [лм].

Сила излучения (сила света) - пространственная плотность потока излучения, определяемая отношением потока излучения точечного источника к телесному углу, в пределах которого заключен и равномерно распределен этот поток (в световой системе измеряется в канделах, в энергетической - в ваттах на стерадиан).

[англ. scanner] - устройство ввода изображения в память компьютера .

[англ. scanning] - процесс считывания с оригинала информации об изображении с помощью сканера и ввода ее в компьютер .

(от слов скани[рование] и [транзи]стор) - представляет собой полупроводниковый преобразователь пространственного распределения светового потока в адекватную ему последовательность электрических сигналов (видеосигнал). Сканистор считается твердотельным аналогом передающего электронно-лучевого прибора, основанным на внутреннем фотоэффекте. Преобразующим светочувствительным элементом сканистора является транзисторная структура р-n-р- или n-р-n-типа.

Скорость распространения электромагнитных волн. В вакууме скорость света с = 299792458 м/с. Это предельная скорость распространения любых физических воздействий. В среде скорость света зависит от его длины волны.

Солнечный фотопреобразователь - полупроводниковый фотодиод, оптимизированный для прямого преобразования излучения Солнца в электрическую энергию. Используются также термины «солнечные элементы», «солнечные батареи». Солнечные элементы работают только в фотогенераторном режиме, функционально выступая в качестве электрических батарей или других подобных источников питания .

(от лат. spectrum - представление, образ) - совокупность всех значений какой-либо физической величины, характеризующей систему или процесс. Чаще всего пользуются понятиями частотного спектра колебаний.

Телесный угол, который вырезает на поверхности сферы площадку, равную квадрату радиуса этой сферы.

Столетова закон - первый закон внешнего фотоэффекта: число электронов, освобожденных светом за 1 с (или ток насыщения), прямо пропорционально световому потоку при неизменном его спектральном составе. Выражается зависимостью I = SФ, где I - ток [A], Ф - световой поток [лм], S - чувствительность фотоприемника [А/лм]. Открыт в 1888 г. А.Г. Столетовым.

Прибор для оптического (визуального) наблюдения периодически повторяющегося (мелькающего) изображения. Используется также для измерения числа оборотов. Различают стробоскоп с диафрагмой и стробоскоп со световыми вспышками.

Тальбота закон (по имени английского ученого Тальбота Уильяма Генри Фокса ) - кажущаяся яркость мерцающего источника света равна средней за период наблюдения (например, секунду) яркости.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Первым оптическим носителем, разработанным еще в 1979 году, стал компакт-диск. Глубина питов этого носителя составляет около 100 нм, ширина - 500 нм. Минимальная длина пита CD - от 850 нм. Шаг между дорожками спирали - около 1,5 мкм. В приводах для чтения носителей этого типа используется красный лазер с длиной волны 780 нм, который фокусируется на рабочей поверхности в точку диаметром около 1,2 мкм (для лучшего представления: толщина человеческого волоса составляет около 50 мкм или 50000 нм).

Изначально CD создавался как носитель звуковой информации (Audio CD). Немного позже его начали использовать для хранения в двоичном коде других данных. Формат записи Audio CD и CD с данными отличается, поэтому обычные проигрыватели не могут считывать информацию с немузыкальных компакт-дисков.

При промышленном производстве дисков с музыкой, фильмами или играми запись данных на носитель осуществляется путем штамповки - этот процесс напоминает изготовление грампластинок. Информация на дисках сохраняется в виде крошечных углублений. Компьютерные и бытовые DVD-рекордеры выполняют эту задачу иначе - они используют лазерный луч.

Первыми записываемыми оптическими носителями стали CD-R с возможностью однократной записи. При сохранении данных на такие диски лазерный луч нагревает состоящий из красителя рабочий слой болванки примерно до 250 °С, что вызывает химическую реакцию. В месте нагрева лазером образуются темные непрозрачные пятна. Отсюда и происходит слово «прожиг».

Аналогичным образом осуществляется перенос данных на DVD с возможностью однократной записи. А вот на поверхности перезаписываемых CD, DVD и Blu-ray-дисков темных точек не образуется. Рабочий слой этих накопителей представляет собой не краситель, а специальный сплав. При нагреве лазером примерно до 600 °С он переходит из кристаллического состояния в аморфное. Подвергнутые воздействию лазера участки имеют более темный цвет, а значит, и другие отражающие свойства.

оптический носитель дисковод

1. Устройство оптических носителей

Принцип, по которому работают современные оптические носители информации, используется довольно давно. По своей сути, CD, DVD или Blu-Ray - не что иное, как усовершенствованная виниловая грампластинка. Данные на этих носителях хранятся в виде очень тонкой спиральной дорожки, нанесенной на специальный защищенный слой диска и стоящей из микроскопических углублений и промежутков между ними. Эти углубления называются питами (англ. pit -- углубление), а промежутки - лендами (англ. land -- пространство). Под увеличением их можно хорошо рассмотреть. Считывание производится при помощи лазера, который, отражаясь от поверхности вращающегося диска, попадает на фотоэлемент. Отражение с огромной скоростью изменяется в соответствии со структурой питов и лендов дорожки, передавая таким образом информацию, зашифрованную в ней. Затем это «дрожание лазера» дешифруется согласно определенным алгоритмам.

Болванки, предназначенные для записи в домашних условиях, имеют такую же толщину (1,2 мм) и такой же диаметр (12 или 8 см), как и диски, запись данных на которые осуществляется промышленным способом. Оптические носители имеют многослойную структуру.

Подложка. Основа для дисков, которая изготавливается из поликарбоната, - это прозрачный, бесцветный и довольно устойчивый к внешним воздействиям полимерный материал.

Рабочий слой. У записываемых CD и DVD он состоит из органического красителя, а у перезаписываемых CD, DVD (RW, RAM) и Blu-ray-дисков образован специальным сплавом, способным изменять фазовое состояние. Рабочий слой с двух сторон окружен изолирующим веществом.

Отражающий слой. Для создания слоя, от которого отражается луч лазера, используются алюминий, серебро или золото.

Защитный слой. Им снабжены только CD и Blu-ray-диски. Он представляет собой твердое лаковое покрытие.

Этикетка. Сверху на диск наносится слой лака - так называемая этикетка. Этот слой способен впитывать влагу, благодаря чему чернила, которые оказываются на поверхности носителя во время печати, быстро высыхают.

Оптические диски CD-ROM

Накопители CD-ROM с момента своего появления в 1984 г. прошли не менее славный путь, чем флоппи-дисководы. Сейчас найти ПК, в котором не было бы накопителя, способного читать диски CD-ROM, даже труднее, чем ПК без НГМД. Максимальные скорости вращения дисков выросли до 12 тыс. об./мин. Немногие из современных жестких дисков могут похвастаться такими скоростями, а ведь в CD-ROM с такой скоростью вращается сменный носитель большего диаметра, который может быть не слишком хорошо сбалансирован.

При подобных скоростях повышенную вибрацию и, как следствие, увеличение частоты ошибок могут вызвать даже неравномерность нанесения типографской краски в надпечатке диска или надпись, сделанная фломастером на одной из его половинок.

Поэтому "гонка за X" прекратилась по достижении отметки 60Х, а на практике "надежной и достаточной" считается скорость 40Х. При этом следует понимать, что 40 или 60Х (6 или 9 Мбайт/с) - всего лишь максимальная скорость передачи данных, которая достигается только на внешних дорожках диска.

Исключение составляли накопители, выполненные по разработанной компанией Zen Research технологии TrueX, когда читаются одновременно несколько дорожек. Благодаря этой технологии компании Kenwood удалось довести "X" до 72, однако выпуск таких устройств оказался экономически невыгодным и ныне прекращен.

Накопленный в процессе совершенствования накопителей CD-ROM опыт не пропал даром. В первых таких устройствах использовался режим постоянной линейной скорости (constant linear velocity, CLV), пришедший из индустрии аудио-CD. Скорость передачи данных в дисководе IX равнялась 150 кбайт/с и была постоянной на всех дорожках, для чего при перемещении головки от центра диска к его периферии скорость вращения пропорционально уменьшалась. Поскольку диск с данными не обязательно должен читаться на постоянной скорости, изготовители CD-ROM для уменьшения времени доступа стали применять также присущие жестким дискам режим постоянной угловой скорости (constant angular velocity, CAV) или комбинацию этих двух режимов.

Оптические диски CD-ROM с отштампованной информационной дорожкой обладают самой высокой надежностью хранения информации. Записанная информация не может быть стерта случайным образом, а условия сохранности сводятся лишь к предупреждению механического повреждения рабочей поверхности диска. Оптические диски боятся царапин и потертостей лакового слоя, а также его под воздействием растворителей.

Установленный в дисководе CD-R записывающий лазер при подаче на него электрического импульса, соответствующего определенному биту информации, увеличивает энергию излучения. Под воздействием светового луча краситель меняет свою структуру и темнеет, образуя информационный пит. Последовательность затемненных светлых участков имеет переменную светопропускную способность. При считывании записанной информации луч считывающего лазера проходит сквозь затемненный или прозрачный участок дорожки, отражается от серебряного слоя и попадает на поверхность светочувствительного детектора дисковода. Перепад яркостей отраженного от серебряного слоя света распознается компьютером как последовательность битов информации, образующих цифровой код.

Таким образом, сам дисковод CD-R имеет более сложное устройство, чем обычный дисковод CD-ROM, поскольку оптический блок содержит не только детектор и подсвечивающий лазер, но еще и лазер записывающий. В современных устройствах считывающий и записывающий лазеры могут быть объединены в один комбинированный прибор -- излучающий лазерный светодиод. В любом оптическом дисководе, к какому бы типу он ни относился, оптический блок закреплен на подвижной каретке, перемещаемой радиально вдоль поверхности диска двигателем с червячной передачей.

Благодаря этому, оптический блок перемещается вдоль спиралевидной информационной дорожки без сбоев. За равномерностью перемещения и правильным позиционированием оптического блока следит специальный контроллер. А содержание диска точные координаты участков, на которых находится та или иная информация, записаны в самом начале информационной дорожки. При инициализации вставленного в дисковод диска компьютер считывает эту информацию с сервисного участка дорожки и на ее основе выводит содержание диска, формируя команды на поиск того или иного файла, записанного на диск.

В отличие от дисков CD-ROM со штампованной информационной дорожкой диски CD-R подвержены самопроизвольному уничтожению информации под воздействием внешних факторов. Слой красителя и после записи остается восприимчивым к световому излучению. При попадании на рабочую дорожку случайным образом сфокусированного луча солнечного света, спектр которого содержит полный диапазон световых волн, в т. ч. и тех, что применяются в микроволновых лазерах, краситель может потемнеть, разрушив записанную лазером последовательность информационных питов. И на диске появится сбойный участок информационной дорожки.

Другой недостаток дисководов носителей CD-R - однократная запись. Однажды записанный диск невозможно записать повторно, поскольку изменение отражательной способности красителя необратимо (иными словами краска может потемнеть под воздействием записывающего лазера, но ничто не заставит ее вернуться исходное состояние, то есть посветлеть). Поэтому перед сеансом записи надо как следует проверить подготовленный образ будущего диска, а сам компьютер неплохо бы снабдить блоком бесперебойного питания, поскольку малейший сбой электропитания приведет к непоправимому повреждению диска. Справедливости ради, стоит заметить, что не такие уж значительные неудобства применения CD-R компенсируются чрезвычайно низкой стоимостью носителей, ограниченная надежность сохранения информации выполнением элементарно простых правил - хранить записанные диски в футлярах и не подвергать их воздействию солнечных лучей.

2. Оптический носитель CD-R,CD-RW

Об оптических дисках с однократной записью (WORM) заговорили в конце 80-х. В 1990 г. появилась "Оранжевая книга II", устанавливавшая спецификации для записываемых CD. В 1993 г. компания Philips выпустила первый накопитель CD-R. В качестве "болванок" для записи использовались обычные поликарбонатные диски, покрытые специальным красителем (цианиновым, фталоцианиновым или азокрасителем), поверх которого напылялся тончайший отражающий слой благородного металла, обычно чистого серебра или золота. При записи лазерный луч, сфокусированный на слое красителя, физически "выжигал" его, образуя непрозрачные участки, аналогичные "ямкам" на обычном штампованном CD.

Носители CD-R не полностью отвечают определению WORM (однократная запись, многократное чтение), поскольку часть II "Оранжевой книги" предусматривает возможность многосеансовой записи. Каждый сеанс состоит из одной или нескольких дорожек данных, начального и конечного "пустых" участков и соответствующей записи в "содержании" (ТОС) диска. Наличие неиспользуемых участков приводит к потере при записи каждого следующего сеанса 13,5 Мбайт пространства на CD-R.

В конце прошлого века накопители CD-R, достигшие к тому времени скоростей по записи/чтению 8Х/24Х, были вытеснены более универсальными накопителями CD-RW, позволяющими записывать не только диски с однократной записью, но и перезаписываемые.

Другой тип оптической записи переменной фазы используется в дисководах многократной записи CD-RW. От дисков для однократной записи носители CD-RW отличаются составом вещества, образующего информационную дорожку, и измененным механизмом самой записи. Вещество, из которого изготовлена информационная дорожка диска CD-RW, находится в аморфном состоянии и под воздействием луча записывающего лазера (то есть при нагреве до определенной температуры) переходит в твердое состояние. Одновременно изменяется и отражательная способность вещества от твердых участков луч света отражается лучше, чем от аморфных. Так формируются питы информации. Для стирания ранее сделанной записи лазер равномерно нагревает информационную дорожку до температуры плавления, вещество активного слоя вновь переходит в аморфное состояние.

Диски CD-RW не боятся солнечного света, но имеют ряд специфических недостатков, препятствующих их применению для долговременного хранения архива цифровых фотоснимков. Во-первых, они хоть ненамного, но дороже дисков CD-R. Во-вторых, и это, пожалуй, главное - уверенное чтение информации, записанной на CD-RW, на других, "не родных", дисководах не гарантируется. Дело в том, что вещество активного слоя CD-RW после записи имеет меньший перепад яркостей, чем питы, сформированные на цианиновом или фталоцианиновом красителе. Если диски CD-R читаются любыми дисководами CD-ROM, то в случае с CD-RW это остается под вопросом.

По этой причине перезаписываемые носители CD-RW лучше всего применять для сохранения оперативной информации, в нашем случае для сохранения снимков, которые будут подвергнуты обработке в графическом редакторе и которые еще не включены в состав постоянного альбома фотографий. Для долговременного же хранения полностью оформленных обработанных снимков лучше применять диски CD-R, не забывая делать страховые копии, чтобы случайно не лишиться части архива. Технология CD-RW на сегодня является доминирующей.

Недостаточная емкость (650 или 700 Мбайт) CD-ROM и невозможность дальнейшего повышения производительности заставили задуматься о новом формате оптических дисков. История его возникновения, в отличие от простой и ясной истории создания CD, полна противоречий, столкновений и интриг. По первоначальному замыслу новый диск должен был прийти на смену видеокассетам VHS. У истоков DVD (первоначально эта аббревиатура расшифровывалась как "Digital Video Disk", т.е. "цифровой видеодиск", а позднее, когда на DVD стали записывать не только видео, превратилась в "Digital Versatile Disk", т.е. "цифровой многофункциональный диск"), стояли, с одной стороны, Matsushita Electric, Toshiba и кинокомпания Time/Warner, разработавшие технологию Super Disc (SD), а с другой - "родители" компакт-диска Sony и Philips со своей технологией Multimedia CD (MMCD). Поскольку два этих формата были абсолютно несовместимы друг с другом, в 1995 г. под давлением гигантов индустрии ИТ (Microsoft, Intel, Apple и IBM) для выработки единого стандарта была создана организация DVD Consortium, в которую вошли основные изготовители накопителей и носителей к ним, общим числом 11; впоследствии название было изменено на DVD Forum.

В отличие от CD-ROM, которые бывают только односторонними и однослойными, DVD могут быть также двухслойными и двусторонними. Таким образом, существует 4 варианта DVD-дисков: DVD-5 (односторонний однослойный, емкость 4,7 Гбайт), DVD-9 (односторонний двухслойный, 8,5 Гбайт), DVD-10 (двусторонний однослойный, 9,4 Гбайт) и DVD-18 (двусторонний двухслойный, 17 Гбайт).

Каким же образом удалось разместить на точно таком же по размерам диске в 7-25 раз больше информации? Прежде всего, благодаря применению вместо ИК-лазера с длиной волны 780 нм лазера красного диапазона с длиной волны 635 или 650 нм. Уменьшение длины волны позволило сократить минимальный размер "ямок" (углублений на покрытой отражающим слоем поверхности поликарбонатной основы диска, несущих информацию) с 0,83 до 0,4 мкм, а шаг дорожек - с 1,6 до 0,74 мкм, что дало общий выигрыш в емкости в 4,5 раза. Остальное было получено за счет применения более эффективных кодов коррекции ошибок, которые позволили значительно уменьшить процент, отводимый на эти коды в каждом пакете данных.

Возможность изготовления двухслойных дисков (отражающий материал первого слоя является полупрозрачным, так что можно фокусировать лазер на лежащем над ним втором отражающем слое) позволила поднять емкость еще почти в два раза (на самом деле несколько меньше, поскольку в полупрозрачном слое не удается достичь такой же плотности записи, как в полностью отражающем). Двухсторонний диск, который представляет собой как бы два односторонних, склеенных отражающими слоями внутрь (общая толщина диска при этом остается равной 1,2 мм), еще в два раза увеличил возможную емкость DVD, хотя в этом случае возникает определенное неудобство: диск приходится переворачивать вручную.

Повышение плотности размещения данных на диске привело к автоматическому увеличению скорости передачи данных при той же скорости вращения носителя. Так, в накопителе CD-ROM IX данные передаются со скоростью 150 кбайт/с, тогда как в DVD-ROM IX скорость передачи достигает 1250 кбайт/с, что соответствует 8Х CD-ROM. Современные накопители DVD достигли скоростей 16Х, что, как несложно подсчитать, дает 128Х для CD-ROM! Для обеспечения совместимости накопителей DVD с носителями CD применяются различные технические решения, в том числе смена фокусирующих линз, два лазера с длинами волн 780 и 650 нм или специальный голографический элемент, обеспечивающий правильную фокусировку для каждого типа носителя. Принятие в качестве основного формата файловой системы DVD разработанной OSTA спецификации UDF (Universal Disc Format), а точнее, ее подмножества, называемого MicroUDF, сняло проблемы, связанные с необходимостью разработки новых форматов всякий раз, когда появляется новый класс данных, которые необходимо записывать на диск. Поскольку эта спецификация включает и стандартную для CD-ROM файловую систему ISO-9660, решаются проблемы совместимости с ОС, поддерживающими эту систему. Диски DVD-ROM используют промежуточный формат UDF Bridge (в этом формате отсутствует поддержка разработанного Microsoft для работы с длинными и Unicode-именами файлов расширения ISO 9660, названного Joliet), тогда как для дисков DVD-Video применяется полный формат UDF. Файлы DVD-Video не должны превышать по размеру 1 Гбайт, не должны фрагментироваться (каждый файл должен занимать одну связную область диска), а ссылки на них, записанные в формате 8.3, должны располагаться в каталоге VIDEO_TS, который должен быть первым на диске. Аудиофайлы размещаются в отдельной области диска (DVD-Audio zone), а ссылки на них - в каталоге AUDIO_TS.

Видео записывается на DVD обычно в формате MPEG-2. Диски DVD-Video могут использовать несколько различных систем защиты от копирования, самая известная и простая из которых, доставляющая массу неудобств пользователям, - региональное кодирование. Весь мир разбивается по этой системе на семь регионов (страны бывшего СССР попадают в пятый регион вместе с Индией, Африкой, Северной Кореей и Монголией). Диск DVD-Video, предназначенный, скажем, для первого региона (США), по идее, не должен считываться дисководом или плейером для пятого региона. На практике, однако, в России чаще всего используются многорегиональные дисководы и диски.

4. DVD-R for General, DVD-R for Authoring, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW, DVD+R

Всего на данный момент существует шесть форматов записываемых DVD (в хронологическом порядке их появления): DVD-R for General, DVD-R for Authoring, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW и DVD+R.

Важнейшее преимущество формата DVD+RW (и его разновидности для носителей с однократной записью DVD+R) - совместимость записанных в нем носителей с подавляющим большинством обычных накопителей DVD-ROM и бытовых DVD-плейеров. Диски формата DVD-RW обладают таким свойством только при записи их в "совместимом" режиме, в котором невозможна запись с переменной битовой частотой и требуется так называемая "финализация" диска, занимающая до 15 мин. Еще одна ценнейшая возможность - использование этих накопителей для записи (и, разумеется, чтения) дисков CD-R и CD-RW.

DVD+RW представляет собой развитие технологии DVD-RW. Для записи используется технология фазового перехода, полностью аналогичная используемой в CD-RW. Точное позиционирование головки обеспечивается волнистыми канавками, проложенными вдоль всей спиральной дорожки диска. Благодаря им появляется возможность так называемого связывания без потерь, т.е. обеспечения связности записываемого видеофайла даже при больших перерывах в передаче данных от ПК.

Накопители DVD+RW позволяют записывать одно- и двухсторонние диски емкостью соответственно 4,7 и 9,4 Гбайт. Двухслойные диски не поддерживаются.

Формат однократной записи DVD+R, в отличие от CD-R, который предшествовал CD-RW, появился совсем недавно, после успешного старта перезаписываемого DVD+RW. Первые накопители DVD+RW/+R начали появляться только весной 2002 г. Один из первых таких накопителей, Ricoh MP5125A, записывает диски DVD+RW и DVD-R на скорости 2,4Х, диски CD-R на скорости до 12Х, CD-RW - до 10Х. Максимальные скорости чтения составляют для DVD 8X, а для CD 32X, времена доступа соответственно 140 и 120 мс. Совместимость - проблема, которая преследовала накопители DVD с самого их рождения.

Огромная емкость этих носителей позволяет хранить большой фотоархив на одном диске. Но при этом сам носитель намного дороже пустых "болванок" CD-R и, в конечном счете, оказывается не столь выгоден. Технология записи DVD-RAM схожа с технологией записи CD-RW, хотя, конечно, отличия в организации размещения информации есть. Диск DVD-RAM имеет не один, а два активных слоя. При считывании первой информационной дорожки луч считывающего лазера фокусируется на глубинном активном слое, при считывании второй дорожки - на поверхностном. Кроме того, диск может быть односторонним и двусторонним. Двусторонний диск имеет две рабочие поверхности, четыре активных слоя и, соответственно, удвоенную емкость. Конструкция дисковода включает в себя два оптических блока для считывания (и записи, если дисковод записывающий) информации с активных слоев верхней и нижней стороны и более сложную систему транспортировки оптических блоков вдоль поверхности диска.

Достоинства DVD-RAM очевидны - огромная емкость носителя. А недостатки примерно те же, что у носителей CD-RW. Записанная на диск DVD-RAM информация может не читаться на обычных дисководах DVD-ROM (то же касается дисководов нового формата DVD + RW). Кроме того, у старых приводов, выпускавшихся период становления стандартов в этой области, могут быть проблемы с совместимостью.

Среди множества моделей оптических дисководов особый интерес вызывают комбинированные устройства. Среди них можно выделить два типа дисководов - универсальные устройства, способные работать качестве CD-RW и DVD-ROM, и устройства, объединяющие сразу все технологии, то есть способные работать в качестве CD-RW и DVD-RAM. К слову, дисководы первого типа штатно устанавливаются в компьютеры Macintosh среднего уровня, дисководы второго типа -- в топовые модели.

Если средства позволяют, то оснастить свой компьютер универсальным дисководом - идея замечательная, поскольку расширенные возможности лишним и не бывают. Но в повседневной практике все равно чаще придется пользоваться функциями CD-RW. Учитывая высокую стоимость комбинированных приводов и потенциальную недолговечность слишком сложных электромеханических устройств, выбирать следует комбинированный дисковод первого типа, то есть с функциями записи/чтения CD-RW и функциями чтения DVD-ROM. Для подавляющего большинства применений в области цифровой фотографии этого будет достаточно. Однако если в круг ваших интересов входит цифровая видеосъемка, есть смысл выбрать более функциональный комбинированный накопитель второго типа.

Что касается интерфейса, то его тип критичен лишь для внешних устройств, поскольку подавляющее большинство встраиваемых оптических дисководов подключается к контроллеру жесткого диска IDE (быстродействующий, но трудно конфигурируемый SCSI встречается значительно реже). Если в системе установлен только один винчестер, то подключать пишущий дисковод следует первым (ведущим) устройством на второй канал контроллера IDE. Если же винчестеров два, то можно подключить пишущий дисковод и ведомым устройством, но только на второй канал, разделив тем самым информационные потоки основного жесткого диска компьютера и пишущего оптического привода.

Применение оптических дисководов во внешнем исполнении, несмотря на то, что приводы для быстродействующих интерфейсов FireWire и USB 2.0 относительно редки и стоят чуть дороже, оправдано в большей степени, чем может показаться на первый взгляд. Даже медлительный внешний накопитель для шины USB 1.1 обладает множеством достоинств по сравнению куда более быстродействующим внутренним дисководом. Основное преимущество - универсальность внешнего привода. Его можно подключить к любому компьютеру, в том числе и к портативному. Далее, поскольку пишущий дисковод в силу сложности устройства более уязвим, внешнее устройство позволяет использовать дисковод периодически только для записи информации. Для чтения в этом случае используется дешевый штатный привод CD-ROM. Ценой этой гибкости будет невысокая скорость записи (обычно не более 4х) и вдвое большая стоимость.

А если говорить о внешних устройствах с интерфейсами FireWire и USB 2.0, то их выбор иногда выглядит предпочтительней, чем приобретение внутренних дисководов.

Не стоит забывать, что у встроенного контроллера IDEвсего четыре канала, два из которых уже заняты встроенным винчестером и приводом CD-ROM. К тому же применение внешнего дисковода с быстродействующим интерфейсом позволит решить сразу три проблемы - распараллеливания информационных потоков между разными накопителями, температурного режима внутри системного блока (чем больше устройств внутри компьютера, тем больше выделяется тепла) и разгрузки основного блока питания компьютера (пишущие оптические дисководы потребляют немало электроэнергии). Основным же сдерживающим фактором остается, опять же, цена.

5. Магнитооптический дисковод

Существует ли накопитель, который можно было бы назвать идеальным (хотя бы для применения в цифровой фотографии)? Да, такой накопитель есть. Это - магнитооптический дисковод. Высокая эффективность магнитооптической системы подтверждается высочайшими потребительскими качествами проигрывателей и рекордеров минидисков (MD), в которых применяется точно такая же технология. Очень жаль, что портативные записывающие устройства MD невозможно использовать в качестве оптических накопителей. Небольшая емкость (около 140 Мбайт) не помеха, поскольку все искупает широкая распространенность и доступность самих дисков. Но, увы, мини-дисковые рекордеры в качестве накопителей работать не могут отсутствует цифровой интерфейс, посредством которого дисковод можно было бы подключить компьютеру. Даже на современные устройства производства Sony, снабженные разъемом USB, произвольную информацию записывать и воспроизводить не позволяют.

Надежность же хранения информации, записанной на магнитооптические носители, обусловлена тем, что для случайного стирания записи необходимо выполнение двух условий одновременно - активный слой должен быть нагрет до температуры плавления и подвергнут воздействию магнитного поля. Но это невозможно даже теоретически. Нагрев плоскости диска до 150° приведет к деформации подложки и замутнению лакового слоя. Воздействие магнитного поля в этом случае лишено смысла, поскольку диск и так будет испорчен нагревом.

Еще одно достоинство магнитооптики, не упомянуть о котором невозможно, высочайшая степень совместимости. Диски, записанные более десяти лет назад, без особых проблем читаются на современных дисководах. Совместимость обеспечивается "снизу вверх", то есть старые диски работают с новыми дисководами, но, разумеется, не наоборот... Но что значит старые диски? Основной формат и технология записи не менялись с момента выпуска. Все новшества касались изменения физических размеров диска (выпускаются как 5-, так и 3-дюймовые накопители), емкости носителей (230, 640 Мбайт, 1,2 Гбайт) особенностей организации процесса записи (повышалась плотность записи, соответственно, увеличивалась емкость носителей). Но при этом все новые дисководы читают диски, выпущенные к устаревшим и вышедшим из употребления приводам.

Заключение

За последние несколько лет оптические накопители претерпели существенные изменения.

Запись музыки и фильмов на оптические носители - процесс привычный, как использование магнитных кассет лет двадцать назад, только обходится намного дешевле.

Оптический накопитель стал неотъемлемой частью ПК, т.к. разнообразные программные продукты (прежде всего игры и базы данных) стали занимать значительное количество места, и поставка их на дискетах оказалась чрезмерно дорогостоящей и ненадёжной. Поэтому их стали поставлять на оптических дисках (таких же, как и обычные музыкальные), а некоторые игры и программы работают прямо с оптического диска, не требуя копирования на жёсткий диск. Также современный компьютер является мощным мультимедийным центром, позволяющим проигрывать музыку, просматривать фильмы.

На основании данного материала можно сделать вывод, что направление развития оптических накопителей это:

Увеличение емкости накопителя;

Увеличение скорости передачи данных;

Компактность;

Защита данных от незаконного копирования.

Список использованной литературы

1. Сайт: http://www.chaynikam.info

2. Сайт: http://www.computerbild.ru

3. Жигарев А.Н. Основы компьютерной грамоты- 2003.

4. Аврин С. Компьютерные артерии- №6. - 2007.

5. Информатика - Под ред. Н.В. Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2003.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

    Описание особенностей работы устройств для стирания записей с носителей на жестких магнитных дисках, а также с неоднородных полупроводниковых носителей. Изучение способов стирания информации с флеш–памяти. Выбор системы виброакустического зашумления.

    контрольная работа , добавлен 23.01.2015

    Изучение основных видов носителей от созданных с помощью примитивных манипуляций с природными материалами, до детищ новейших разработок нынешней науки и техники. Компьютеризированные носители информации. Физические и оптические параметры компакт–дисков.

    курсовая работа , добавлен 25.05.2014

    Общая характеристика дисковых приводов и оптических носителей информации, история их появления и развития. Особенности их конструкции. Приводы CD и DVD. Интерфейсы, форматы и стандарты, устройство и принцип работы. Форматы BLU-RAY и HD-DVD. Образы дисков.

    курсовая работа , добавлен 12.11.2013

    История развития носителей информации. Эпоха магнитных лент, оптические носители. Виды и характеристики современных сменных носителей данных, их сравнительный анализ и перспективы развития. Компакт-диск, флеш-память. Голографический многоцелевой диск.

    контрольная работа , добавлен 13.05.2014

    Виды оптических дисков и их устройство. Многократно-записываемые диски. Запись аморфных областей коротким лазерным импульсом. Трудности при проектировании устройства. Расчеты для демонстрационной модели. Схема-рисунок устройства для восстановления.

    практическая работа , добавлен 16.05.2014

    Организация хранения мультимедийных данных, основные виды систем управления базами данных и их характеристика. Магнитные и оптические запоминающие устройства. Файловые системы для оптических носителей. Иерархическое управление запоминающими устройствами.

    презентация , добавлен 11.10.2013

    Организация данных и запоминающие устройства на оптических дисках. Классификация оптических носителей данных. Прессованные компакт-диски и диски с однократной записью (CD-R). Аудио-CD (CD-DA). Представление сектора данных на CD. Форматы HD DVD и BLUE-RAY.

    презентация , добавлен 11.12.2013

    Эволюция технологий записи информации на оптические носители информации. Создание DVD приводов и дисков с возможностью записи большего количества информации. Работа в графических редакторах. Серийное производство записываемых дисков формата Blue Ray.

    контрольная работа , добавлен 03.12.2010

    Общее понятие о компакт-дисках, их техническая характеристика, устройство, назначение и правила эксплуатации. Структура записывающих оптических дисков, технология их изготовления и требования к качеству. Отличительные особенности DVD и форматы записи.

    реферат , добавлен 06.08.2013

    Современные достижения в разработке накопителей информации. Принципы работы запоминающих устройств ЭВМ и голографической памяти. Возможности персональных компьютеров и мультимедийных систем. Перспективы развития оптических накопителей и жестких дисков.

  • I. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ БЮДЖЕТНОЙ ПОЛИТИКИ В 2010 ГОДУ И В НАЧАЛЕ 2011 ГОДА
  • I.2. Стадия создания и основные сведения о проектировании

    • Общие правила хранения, сбережения и транспортирования

    артиллерийских приборов.

    Преподаватель, используя литературу и учебные пособия, доводит под запись основные характеристики оптических приборов.

    Оптическими приборами называются такие приборы, в которых применяются линзы, призмы, зеркала и др. оптические детали. Линзой называется ограниченное двумя поверхностями оптическое стекло. Призмой называется прозрачное твердое тело с плоскими полированными гранями. В оптических приборах призмы преломляют или отражают световые лучи.

    Основными частями всякого оптического прибора являются объектив и окуляр. (далее под запись, поясняя характеристики по плакатам, стендам ):

    Объективом называется система оптических стекол прибора, обращенная в сторону рассматриваемого предмета.

    Окуляром называется система оптических стекол прибора, обращенная к глазу наблюдателя.

    К основным характеристикам оптических приборов относятся:

    Увеличение – основное свойство оптических приборов – отношение величины изображения предмета, видимого в прибор, к величине изображения того же предмета при наблюдении его невооруженным глазом, характеризуется кратностью и обозначается цифрой (числом) со значком ´ (4 х, 6 х и т.д.).

    Поле зрения – часть пространства, видимого в прибор, характеризуется углом, под которым видны в приборе две диаметрально противоположные крайние точки поля зрения (чем больше увеличение, тем меньше поле зрения).

    Входной зрачок – наименьшее отверстие в объективе прибора, ограничивающее поступление световых лучей в прибор, как правило входным зрачком является оправа объектива, измеряется в мм и обозначается на приборах (Б-6´30, где 30 – диаметр входного зрачка).

    Выходной зрачок – изображение входного зрачка, даваемое всей оптической системой прибора и получаемое в плоскости наименьшего поперечного сечения пучка лучей, выходящих из окуляра прибора, измеряется в мм .

    Удаление выходного зрачка – расстояние от последней линзы окуляра до плоскости выходного зрачка, измеряется в мм .

    Светосила прибора характеризует освещенность изображения предмета на сетчатке глаза при наблюдении в прибор, принимается условная величина равная квадрату диаметра выходного зрачка.



    Перископичность – конструктивная особенность прибора, позволяющая наблюдать из-за укрытия, характеризуется расстоянием по вертикали между центром входного отверстия и оптической осью окуляра.

    Преподаватель, используя стенд «Общие правила эксплуатации артиллерийских оптических приборов», доводит под запись общие правила хранения, сбережения и транспортирования артиллерийских оптических приборов.

    В полевых условиях оптические приборы подвергаются всевозможным механическим и атмосферным воздействиям, что не может не влиять на точность их работы и живучесть. Неправильное хранение прибора или небрежное обращение с ним может привести к его поломке или ухудшить качество оптических деталей.

    ХРАНЕНИЕ. Теодолиты, буссоли и оптические дальномеры хранят в подразделении в отдельных шкафах, оборудованных полками. Приборы должны быть уложены в футляры или укладочные ящики вместе с положенными к ним комплектами ЗИП.

    Запрещается хранить приборы в одном шкафу вместе с АКБ.

    Штативы и треноги при хранении устанавливают вертикально или укладывают горизонтально на нижних полках шкафов (под приборами).

    СБЕРЕЖЕНИЕ. Необходимо строго соблюдать следующие основные требования по уходу за приборами и их эксплуатации:



    Пользоваться прибором только в случаях необходимости;

    Подготовку (установку) приборов для работы и укладку после работы производить в установленном порядке;

    Во время работы не прилагать излишних усилий;

    Оберегать приборы от толчков и тряски;

    Целлулоидные и деревянные приборы не оставлять надолго под действием прямых солнечных лучей;

    После работы прибор очищать от пыли кисточкой;

    Приборы, намоченные дождем или снегом, протирать сухой ветошью;

    Хранить приборы в положенной для них укладке, строго соблюдая порядок размещения;

    Своевременно восстанавливать влагопоглащающий состав патронов осушки;

    При внесении с мороза в отапливаемое помещение дать прибору в течении 3-4 часов постепенно принять температуру помещения;

    - запрещается хранить в одном помещении с оптическими приборами кислоты, щелочи и аккумуляторы.

    При расстановке приборов необходимо обеспечить устойчивость треног, чтобы исключить возможность падения приборов под действием ветра. Вблизи приборов должны находиться чехлы (футляры) для укрытия от солнца, дождя или снега.

    ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ. Во время транспортирования приборов следить за правильной их укладкой в штатные чехлы и футляры, обеспечить правильное размещение в автомобиле. Приборы в необорудованных автомобилях должны быть уложены на мягкий брезент или траву (солому); они не должны ударяться друг о друга или о др. предметы во время перевозки. С одной рабочей точки на другую приборы следует переносить в чехлах, футлярах и ящиках.

    Неисправности возникающие при эксплуатации в полевых условиях:

    Влага на оптике, мешающая наблюдению;

    Осыпка лака и вытекание смазки на оптику;

    Расклейка линз, трещины на окулярных линзах; раскол призм;

    Двоение изображения; перевернутая сетка; мертвый ход механизмов измерения;

    Деформация и изгибы механических деталей.

    Преподаватель подводит итог вопроса.

    Рис. 7.3. Классификация печатающих устройств

    Тип печатающего устройства (его наименование) определяется рядом классификационныx признаков. Наибольшее распространение в профессиональных ПЭВМ получили малогабаритные знакосинтезирующие ударные печатающие устройства, а также безударные печатающие устройства, использующие чернильно-струйный, термоконтактный, лазерный и другие способы печати.

    Печатающие устройства ударного действия. Такие печатающие устройства используют механизмы печати с ударным способом записи символов на носителе с помощью красящего элемента (ленты). В процессе оттиска ударные элементы (иглы, молоточки) или литероноситель механически перемещаются. К достоинствам этих печатающих устройств можно отнести: возможность получения одновременно с оригиналом нескольких копий, использование обычных сортов бумаги, умеренную стоимость. В качестве недостатков отметим: сложность изготовления механических и электромеханических деталей и узлов, повышенный уровень шума, относительноневысокую надежность вследствие значительного количества движущихся деталей и узлов. В знакосинтезирующих ударных печатающих устройствах изображение символов формируется путем сочетания отдельных элементов (точек, отрезков, линий и т. п.). Все поле печатаемого символа разбивается на отдельные элементы в виде матрицы, называемой матрицей разложения. Контуры символа составляются из соответствующих элементов этой матрицы и по внешнему виду напоминают мозаику. Поэтому знакосинтезирующие печатающие устройства часто называют также матричными или мозаичными. Печатающая головка в матричном печатающем устройстве содержит набор вертикально расположенных игольчатых печатающих элементов, срабатывающих независимо друг от друга при включении соответствующих управляющих электромагнитов (рис. 7.4).

    Различают матричные ударные печатающие устройства последовательного (посимвольные) и параллельного (построчные) типа. В устройствах последовательного типа печатающая головка скользит по направляющим параллельно красящей ленте и последовательно, колонка за колонкой, формирует соответствующий символ. Иглы прижимают красящую ленту к бумаге и формируют необходимую конфигурацию символа. В некоторых случаях вместо красящей ленты используется специальная бумага с термочувствительным покрытием, которая темнеет в тех местах, где его касаются иглы. В матричных печатающих устройствах последовательного типа наибольшее распространение получили 9-игольчатые печатающие головки, перемещаемые по длине печатаемой строки. Однако для получения высококачественной печати и высоких скоростей печати часто применяются наборы с большим количеством печатающих игл, например 12, 18 или 24.



    В матричных печатающих устройствах параллельного типа элементы (иглы) печатающей головки расположены по всей длине строки. Они позволяют параллельно печатать символы всей строки, поэтому их называют растровыми. Несмотря на высокую скорость печати (до 1000 строк в минуту), растровые печатающие устройства имеют большие по сравнению с последовательными устройствами габаритные размеры, массу, уровень шума, стоимость и находят в ПЭВМ ограниченное применение.

    Качество печати зависит от размера матрицы разложения и повышается с увеличением количества точек в матрице (возможно частичное перекрытие печатаемых точек). Наиболее часто применяют матрицы следующих размеров: 9х7, 9х9, 11х9 точек - для печати обычного качества; 18х18 точек - для печати повышенного качества; 35х16, 60х18 и более точек - для печати высокого качества. Сложные модели матричных печатающих устройств дают очень высокое качество печати, практически неотличимое от качества печати пишущей машинки. Для повышения качества используется также многопроходная печать в прямом и (или) обратном направлениях. Поскольку в матричных знакосинтезирующвх ударных печатающих устройствах отсутствует постоянный литероноситель, то его функции выполняет электронный знакогенератор. Количество и номенклатура печатаемых символов определяются емкостью знакогенератора. Постоянный комплект печатаемых знаков (различных национальных наборов, шрифтов, графических и других символов) - постоянный знакогенератор - записывается в ПЗУ блока управления печатью. Современные матричные, печатающие устройства оснащаются загружаемыми из ПЭВМ знакогенераторами, куда пользователь может записать необходимые ему знаки. При этом в матричном печатающем устройстве обеспечивается прямая адресация к ударным элементам печатающей головки.

    Матричные знакосинтезирующие устройства, помимо вывода алфавитно-цифровой информации, как правило, могут осуществлять и вывод графической информации. Поэлементные описания графических изображений хранятся в ОЗУ блока управления печатью.

    Широкое распространение в последние годы цветных дисплеев привело к ускоренной разработке и внедрению многоцветных матричных ударных печатающих устройств. Обычно используется красящая лента с четырьмя красящими дорожками: черной и трех основных цветов - голубого, желтого и красного. Применяются два основных принципа печати. В первом случае за один горизонтальный проход печатающей головки осуществляется печать только одним цветом, а затем повторные проходы другими цветами. Во втором за счет перемещения красящей ленты в процессе одного прохода печатающей головки печатаются все требуемые цвета. Все это требует усложнения печатающего устройства, а, следовательно, повышает его стоимость.

    Таким образом, знакосинтезирующие ударные печатающие устройства последовательного типа характеризуются: небольшой потребляемой мощностью, небольшими габаритными размерами, возможностями изменения в широких пределах комплекта используемых символов и вывода графической информации, умеренной стоимостью. При этом, однако, скорость печати" сравнительно невысокая.

    Знакопечатающие ударные печатающие устройства с лепестковым литероносителем типа «ромашка» обеспечивают по сравнению с знакосинтезирующими более высокое качество печати и более высокую надежность, применяются обычно для вывода текстовой информация. Изображение символов в них формируется зиакообразующим элементом (литерой), имеющим изображение символа. В состав печатающего механизма такого устройства входят (рис. 7.5): тонкий стальной диск со многими лепестками («ромашка»), на каждом из которых расположены рельефные литеры (буквы, цифры и др.); ударный рычаг (молоточек) с электромагнитом, который может прижать к бумаге через красящую ленту необходимую литеру, т. е. отпечатать тот или иной символ; электродвигатель, вращающий «ромашку» и подводящий перед оттиском необходимый лепесток к нужному ударному рычагу.

    Типичное количество используемых лепестков - 50... 100. Из-за ограниченного набора печатаемых символов, определяемых литероносителем, при необходимости другого набора символов требуется смена печатающей головки. Скорость печати также невысока (20...80 знак/с). Эти обстоятельства и обусловили вытеснение лепестковых ударных печатающих устройств в ПЭВМ знакосинтезирующими.

    Как знакосинтезирующие, так и знакопечатающие устройства имеют принципиальные недостатки: близкое к предельным значениям быстродействие, высокий уровень шума, сложность, недостаточную надежность. Поэтому ведется интенсивная разработка безударных печатающих устройств, свободных от этих недостатков.

    В печатающих устройствах безударного действия используются бесконтактные способы печати или способы, при которых контакт регистрирующего элемента и бумажного носителя незначителен. Как правило, для безударных печатающих устройств требуется специальная бумага или красконоситель, они не позволяют получать копий документа. В данных устройствах знаки формируются за счет изменения свойств вещества на носителе под воздействием термического, химического, электрического, электромагнитного, светового или другого воздействия либо за счет нанесения регистрирующего вещества струйным или другим способом.

    Безударные чернильно-струйные печатающие устройства характеризуются пониженным уровнем шума, высокой скоростью печати (до 200 знак/с или до 1 стр/мин), высокой разрешающей способностью (до 200 точек/см) и качеством печати за счет преобразования точечного изображения на бумаге в более однородное (вследствие текучести чернил), возможностью вывода произвольных графических изображений, а также многоцветной печати.

    Регистрирующий орган - печатающая головка (рис. 7.6) - содержит несколько (обычно 12) капсул-эмиттеров (инъекторов), имеющих тонкие сопла с диаметром отверстия 0,01...0,1 мм. Внутри капсулы создается избыточное давление, и под действием вибрации (волнового импульса) регистрирующий орган производит дозирование и выброс струи чернил через сопло по направлению к бумажному носителю. Капельки чернил заряжаются от источника высокого напряжения и под действием ускоряющего электрического тюря направляются к валику, подающему бумагу и являющемуся одним из электродов. Входной сигнал модулирует поток капель аналогично модуляции электронного луча в ЭЛТ. Малый диаметр капель (0,03...0,2 мм) я высокая частота их генерации обеспечивают высокие разрешающую способность и скорость печати. Управление перемещением струи чернил по бумаге осуществляется с помощью отклоняющих пластин. В качестве регистрирующей красящей жидкости (чернил) используются растворы органических красителей, обладающие высоким поверхностным натяжением, высокой электризуемостью и хорошей впитываемостью в бумагу.

    Имеются два способа подачи капель на бумагу. Первый - непрерывный способ, кота из сопла вытекает непрерывная струя капель, проходящая через управляющую электростатическую систему и попадающая либо на бумагу, либо в специальный сборник

    При втором способе (ждущем) капсулы с красящим веществом выдают струю чернил лишь во время формирования необходимого символа

    Рис. 7.6. Принцип действия чернильно-струйного печатающего устройства:

    1 - валик перемещения бумаги; 2 - бумага; 3 - отклоняющие пластины; 4 - фокусирующий электрод; 5 - блок управления; 6 - сопло; 7 - пьезоэлектрический кристалл; в - ультразвуковой генератор; 9 - насос; 10 - резервуар для чернил; сборник отработанных чернил; 12 - сформированный символ

    Рис. 7.7. Цветное чернильно-струйное печатающее устройство:

    1 - кассета с тремя видами чернил; 2 - резервуар для остатков чернил;
    3 - приемник чернил; 4 - игольчатые регуляторы; 5 - отделитель пузырьков;
    б - шланговый насос для чернил; 7 - возврат отходов чернил; 8 - блок выключателя очистки; 9 - центральный процессор; 10 - привод управления чернильно-струйным механизмом; 11 - вторичный резервуар; 12 - переходной резервуар;
    13 - блок управления приводом; 14 - двигатель грязесьемника;
    15 - защитная крышка;16 - пульсирующая струйная головка

    Ждущие чернильно-струйные печатающие устройства более просты по конструкции (рис. 7.7), чем непрерывно-поточные, расходуют меньше чернил и, следовательно, дешевле. Однако производительность их ниже, чем непрерывно-поточных. Путем увеличения количества сопел в печатающей головке и применения чернил разных цветов чернильно-струйные печатающие устройства обеспечивают возможность получения за счет комбинации основных цветов цветных изображений.

    Главными факторами, сдерживающими широкое распространение чернильно-струйных печатающих устройств в ПЭВМ, являются:

    конструктивная и технологическая сложность; необходимость применения специальных чернил; необходимость использования специальных сортов бумаги, обеспечивающих поглощение, приемлемое для заданного типа чернил; низкая надежность печатающей головки (возможность засорения сопел и капилляров, засыхание чернил); высокая стоимость и т. д.

    Термопечатающие устройства относятся к низкоскоростным печатающим устройствам (при последовательном формировании символа до 30 знак/с) и поэтому не рассчитаны на использование в системах с большим объемом печати. Они компактны, отличаются низким уровнем шума, обеспечивают удовлетворительное качество печати, имеют относительно простую конструкцию и низкую стоимость.

    Для термопечати необходима специальная термочувствительная бумага, изменяющая цвет под воздействием тепла, выделяемого при нагреве. Регистрирующим органом в термопечатающих устройствах является термопечатающая головка (рис. 7.8). Основная часть - штабик (обычно стеклянный), на котором методами тонкопленочной, полупроводниковой или толстопленочной технологии сформированы матрица точечных резистивных нагревательных элементов, контактные площадки и проводники. Термопечатающая головка может в процессе работы скользить по бумаге. Символы высотой Н и длиной L формируются в виде мозаики, путем воздействия в конкретной точке теплового импульса, получаемого от точечного резисторного нагревательного элемента. Современные термопечатающие устройства при разрешающей способности до 12 точек/мм, осуществляют последовательное или построчное знакосинтезирование печатной строки, позволяют получать сухие документы, не издающие запахов, характерных для струйной печати, так как. в них не применяются жидкие токсичные красители и сухие тонеры.

    В термических переводных печатающих устройствах (термовосковых) используются резиновые валики, покрытые слоем восковых чернил. Тепло, поступающее от печатающей головки, плавит воск, и отпечаток проявляется на бумаге, где он, охлаждаясь, фиксирует изображение. Эта технология дает самые сочные, многоцветные и четкие изображения.

    Широкому распространению в ПЭВМ таких термопечатающих устройств препятствуют использование специальной термочувствительной бумаге (как правило, восковой), более дорогой, чем обычная, и выцветание записи под воздействием прямого солнечного света и тепла. Эти ограничения устраняются при использовании термодиффузионного способа печати, т. е. при переносе в местах нагрева состава красящей ленты на обычную бумагу (рис.7.9).

    Применяется специальная четырехслойная резистивно-термальная красящая лента, состоящая из полимерной основы, алюминиевого токопроводящего слоя и легкоплавкого слоя, герметизирующего пленку чернил. Термопечатающая головка имеет микроминиатюрные электроды, через которые энергия передается на красящую ленту. Печатающий механизм прижимает красящую ленту к бумаге, с электродов через полимерную основу передаются электрические заряды на алюминиевую фольгу, где происходит местный разогрев, разрушающий легкоплавкий слой. В результате осуществляется точечный перенос чернил на бумагу. Могут быть использованы и многоцветные красящие ленты. Уровень шума значительно ниже, чем у матричных печатающих устройств, и выше качество отпечатков. Недостатком подобных устройств является быстрый износ красящей ленты.

    Лазерные печатающие устройства- более серьезная альтернатива традиционным ударным устройствам печати. Современным лазерным печатающим устройствам ПЭВМ свойственны отличное качество печати, высокая разрешающая способность. при выводе графической информации (24 точек/мм и более), высокая производительность (до 14 стр/мин и более), небольшие размеры, надежность. Принцип действия лазерных печатающих устройств схож с принципом действия электростатических копировальных устройств (рис. 7.10).

    Рис. 7.10. Принцип работы лазерного печатающего устройства:

    1 - твердотельный лазер; 2 - многогранный отражатель (зеркало);

    3 - светочувствительный барабан; 4 - аппарат дня термического закрепления

    тонера; 5 - приемно-комплектующее устройство; 6 - кассета с тонером;

    7 - накопитель бумаги

    Центральным элементом системы лазерного печатающего устройства является вращающийся барабан, покрытый светочувствительным полупроводниковым слоем толщиной несколько десятков микрометров. Полупроводниковый (селен и его сплавы в аморфном виде) слой в темноте является хорошим изолятором, поэтому поверхность барабана можно зарядить, подобно конденсатору, лучом высоковольтных ионизаторов, расположенных вблизи барабана. При освещении конкретной точки на поверхности барабана, заряженного электрическим зарядом, полупроводниковый слой становится проводящим только в этой точке и в ней происходит разряд. Данные, поступающие от ПЭВМ и содержащие информацию (графическую или текстовую), преобразуются в печатающем устройстве с помощью лазерно-оптической сканирующей системы в сигналы, модулирующие лазерный луч. При облучении точки поверхности барабана лазерным лучом переменной интенсивности остаточный заряд Оказывается пропорциональным изменению интенсивности лазерного луча. Таким образом, на поверхности барабана создается невидимое электростатическое изображение строки или страницы информации определенного формата. На следующем этапе изображение проявляется с помощью электростатически заряженной пылеобразной тонирующей краски из пластмассовых частиц диаметром порядка нескольких микрометров. Краска прилипает к поверхности барабана только там, где имеется статический заряд. Там, где поверхность была облучена лучом лазера, краска не прилипает. Проявленный сухой пылеобразной краской рисунок при вращении барабана прикасается к бумаге в точке приема, и под воздействием электростатического поля на поверхности бумаги формируется требуемый рисунок, который фиксируется путем расплавления краски специальными лампами и скрепления ее с бумагой.

    Различают построчные и постраничные лазерные печатающие устройства. Постраничные лазерные печатающие устройства требуют для хранения изображения память достаточно большой емкости (до нескольких мегабайт). Ряд зарубежных фирм разработали модели лазерных печатающих устройств, имеющие расширенные функциональные возможности: растровую дигитализацию копируемою документа с записью в дисковый архив, прямое копирование документов,. печать выводимой из ПЭВМ информации с одновременным частичным копированием, т. е. можно подготавливать смешанные печатно-графические материалы для издательской деятельности.

    К недостаткам лазерных печатающих устройств относятся: высокая сложность оптической сканирующей системы, содержащей множество оптических элементов (зеркальные многогранники для отклонения пучка; коллимирующие и фокусирующие линзы; цилиндрические линзы, используемые для коррекции ошибок позиционирования пучка, и др.); необходимость частой замены тонирующего порошка; повышенное влияние высокой температуры окружающей среды и влажности; большой объем требуемой буферной памяти; необходимость наличия специального программного обеспечения; высокая стоимость. Однако наметилась определенная тенденция к снижению стоимости лазерных печатающих устройств.

    Требования, предъявляемые к печатающим устройствам и их основным характеристикам. Персональный характер ПЭВМ, специфика областей их применения обусловливают ряд определенных требований к печатающим устройствам. Печатающие устройства ПЭВМ должны быть дешевы, иметь малые габариты, массу, низкую потребляемую мощность, обеспечивать низкий уровень шума при работе. Они должны также обладать развитыми функциональными возможностями, в том числе возможностями вывода текстовой и графической информации, печати разнообразных наборов знаков, многоцветной печати и быть удобными при. эксплуатации их пользователем ПЭВМ. Например, если устройство способно печатать в обоих направлениях, т. е. не только слева направо, но и наоборот, то это в значительной мере повышает скорость печати. Если, например, устройство обладает логическими возможностями, то те строки, куда ничего не нужно писать, устройство способно просто «перескочить». Важны способ прогона бумаги, возможность подключения устройства автоматической подачи листа и укладки листов, легкосьемиость кассет с красящей лентой и т. д. Потребительское качество печатающих устройств определяется совокупностью и взаимосвязью их технических характеристик и зависит от назначения ПЭВМ. Поэтому не все типы печатающих устройств, применяемых в системах обработки данных, в больших или "портативных ЭВМ, оказываются пригодными для использования в составе профессиональных ПЭВМ.

    Для пользователя профессиональной ПЭВМ важны следующие характеристики печатающих устройств: скорость, качество и цветность алфавитно-цифровой и графической печати; формат и качество бумаги и красящих лент, а также их доступность; простота (удобство) обслуживания и ремонта; программное обеспечение; методы кодирования и набор символов; вид интерфейсов и емкость памяти; уровень шума; потребляемая мощность; массогабаритные характеристики; внешнее оформление и др. Важнейшими характеристиками являются скорость и качество печати, обеспечиваемые обычно конкретным конструктивным исполнением печатающего устройства.

    Скорость печати символьных (последовательных) устройств определяется количеством знаков, отпечатанных в секунду, а для параллельных (построчных и постраничных) - количеством строк или страниц, отпечатанных в минуту.

    Качество печати определяется рядом параметров: числом символов, печатаемых в строке; шагом печати символов и строки, минимальной толщиной линий и допуском на нее, размерами знаков, плотностью печати, точностью и т. п., а также возможностью выделения («жирная» печать, получаемая двойной печатью знака или небольшим смещением контура знака), надстрочной и подстрочной печати, подчеркивания, печати графических изображений, многоцветной печати и т. п.

    Набор печатаемых символов определяет возможности печати разнообразных текстовых и графических документов. В современных печатающих устройствах, кроме основного шрифта, как правило, имеется возможность программной генерации дополнительных символов. Некоторые печатающие устройства используют также другой вариант расширения библиотеки шрифтов. Точечные множества, необходимые для формирования альтернативных шрифтов, хранятся в микросхемах ПЗУ, содержащихся внутри специальных шрифтовых кассет. В процессе работы пользователь может изменять не только вид шрифта, но и размеры печатных символов, что особенно важно при распечатке таблиц.

    Управление печатающими устройствами в основном осуществляется с помощью команд и кодов, стандартизованных фирмами Epson и IBM. Значительная часть наиболее распространенных команд для принтеров, например «возврат каретки», «табуляция» и др., а также символов, воспринимаемых принтером как коды, заимствована из набора символов кода ASCII. Управляющие последовательности начинаются специальным символом, име­ющим аббревиатуру ESC и значение в коде ASCII - 27.