Афанасьева А.П. (автор-составитель) Технические и аудиовизуальные средства обучения
Подождите немного. Документ загружается.
полинома, имеющихся данных и контрольной суммы. Число байт данных, которое может
быть скорректировано, определяется порядком используемого полинома. Чем она выше, тем
большее количество байт подряд может быть скорректировано, но тем длиннее и сам код
ЕСС. Используются разные полиномы и число байт ЕСС может быть от 4 до 8 и более. Число
же бит информации, требуемое для записи одного байта, зависит от используемого метода
кодирования. Необходимо отметить, что восстановление данных при помощи полинома и
кода ЕСС происходит на уровне контроллера и прозрачно для программ и пользователя,
однако, на основе процедур BIOS программным путем можно получить информацию о том,
была ли произведена процедура коррекции.
Большинство современных накопителей поддерживают режимы работы контроллеров
Ultra DMA, DMA2, и PIO. DMA - Direct Memory Access - прямой доступ к памяти -режим
взаимодействия контроллера накопителя и интерфейса ПК, при котором обмен данными по
интерфейсу осуществляется без участия центрального процессора ПК. Режим DMA
позволяет заметно разгрузить процессор по сравнению с режимом PIO (Programmed
input/output - программный ввод/вывод), при котором все пересылки выполняет
непосредственно центральный процессор ПК. Это достигается за счет использования
специального контроллера и канала прямого доступа к оперативной памяти ПК, без участи
центрального процессора. Все современные накопители могут работать в режиме DMA2,
если это поддерживается операционной системой, а скорость обмена при этом может
достигать, в зависимости от модели, 16.6 Мб/с. А накопители и системы с поддержкой
режима Ultra DMA, при использовании соответствующего драйвера, могут передавать и
принимать информацию со скоростью 33.3 Мб/с. Однако, это лишь предельно возможные
скорости обмена данными контроллера с буфером накопителя. Реальная же скорость чтения/
записи даже в лучших моделях с интерфейсом АТА в настоящее время не превышает 10-11
Мб/с. Основная нагрузка при работе ложится именно на чтение/запись, передача данных в
буфер и из буфера занимает лишь малую часть этого времени, и сам факт перехода на Ultra
DMA, как правило, дает прирост лишь в единицы процентов. Но накопители с Ultra DMA,
обычно, имеют высокую скорость вращения шпинделя, а следовательно - и более высокую
скорость чтения/записи.
Интерфейсы жестких дисков
Интерфейсом накопителей называется набор электроники, обеспечивающий обмен
информацией между контроллером устройства (кеш-буфером) и компьютером. В настоящее
время в настольных ПК IBM-PC, чаще других, используются две разновидности
интерфейсов ATAPI - AT Attachment Packet Interface (Integrated Drive Electronics - IDE,
Enhanced Integrated Drive Electronics - EIDE и SCSI (Small Computers System Interface).
Интерфейс IDE разрабатывался как недорогая и производительная альтернатива
высокоскоростным интерфейсам ESDI и SCSI. Интерфейс, предназначен для подключения
двух дисковых устройств. Отличительной особенностью дисковых устройств, работающих с
интерфейсом IDE состоит в том, что собственно контроллер дискового накопителя
располагается на плате самого накопителя вместе со встроенным внутренним кэш-буфером.
Такая конструкция существенно упрощает устройство самой интерфейсной карты и дает
возможность размещать ее не только на отдельной плате адаптера, вставляемой в разъем
системной шины, но и интегрировать непосредственно на материнской плате компьютера.
Интерфейс характеризуется чрезвычайной простотой, высоким быстродействием, малыми
размерами и относительной дешевизной.
Сегодня на смену интерфейсу IDE пришло детище фирмы Western Digital - Enhanced
IDE, или сокращенно EIDE. Сейчас это лучший вариант для подавляющего большинства
настольных систем. Жесткие диски EIDE заметно дешевле аналогичных по емкости SCSI-
дисков и в однопользовательских системах не уступают им по производительности, а
большинство материнских плат имеют интегрированный двухканальный контроллер для
подключения четырех устройств. Что же появилось нового в Enhanced IDE по сравнению с
EIDE?
Во-первых, это большая емкость дисков. Если IDE не поддерживал диски свыше 528
мегабайт, то EIDE поддерживает объемы до 8.4 гигабайта на каждый канал контроллера.
61
Во-вторых, к нему подключается больше устройств - четыре вместо двух. Раньше
имелся только один канал контроллера, к которому можно было подключить два IDE
устройства. Теперь таких каналов два. Основной канал, который обычно стоит на
высокоскоростной локальной шине и вспомогательный.
В-третьих, появилась спецификация ATAPI (AT Attachment Packet Interface) дающая
возможность подключения к этому интерфейсу не только жестких дисков, но и других
устройств - стримеров и дисководов CD-ROM.
В-четвертых - повысилась производительность. Накопители с интерфейсом IDE
характеризовались максимальной скоростью передачи данных на уровне 3 мегабайт в
секунду. Жесткие диски EIDE поддерживают несколько новых режимов обмена данными. В
их число входит режим программируемого ввода-вывода PIO (Programmed input/output)
Mode 3 и 4, которые обеспечивают скорость передачи данных 11.1 и 16.6 мегабайт в секунду
соответственно. Программируемый ввод-вывод - это способ передачи данных между
контроллером периферийного устройства и оперативной памятью компьютера посредством
команд пересылки данных и портов ввода/вывода центрального процессора.
В-пятых - поддерживается режим прямого доступа к памяти - Multiword Mode I DMA
(Direct Memory Access) или Multiword Mode 2 DMA и Ultra DMA, которые поддерживают
обмен данными в монопольном режиме (то есть когда канал ввода-вывода в течение
некоторого времени обслуживает только одно устройство). DMA - это еще один путь
передачи данных от контроллера периферийного устройства в оперативную память
компьютера, от PIO он отличается тем, что центральный процессор ПК не задействуется и
его ресурсы остаются свободными для других задач. Периферийные устройства обслуживает
специальный контроллер DMA. Скорость при этом достигает 13.3 и 16.6 мегабайта в
секунду, а при использовании Ultra DMA и соответствующего драйвера шины - 33 мегабайт
в секунду. EIDE-контроллеры используют механизм PIO точно так же, как это делают и
некоторые SCSI-адаптеры, но скоростные адаптеры SCSI работают только по методу DMA.
В-шестых - расширена система команд управления устройством, передачи данных и
диагностики, увеличен кеш-буфер обмена данными и существенно доработана механика.
Фирмы Seagate и Quantum вместо спецификации EIDE используют спецификацию Fast
АТА для накопителей, поддерживающих режимы PIO Mode 3 и DMA Mode 1, а работающие
в режимах PIO Mode 4 и DMA Mode 2 обозначают как Fast ATA-2.
Интеллектуальный многофункциональный интерфейс SCSI был разработан еще в
конце 70-х годов в качестве устройства сопряжения компьютера и интеллектуального
контроллера дискового накопителя. Интерфейс SCSI является универсальным и определяет
шину данных между центральным процессором и несколькими внешними устройства-ми,
имеющими свой контроллер. Помимо электрических и физических параметров,
определяются также команды, при помощи которых, устройства, подключенные к шине
осуществляют связь между собой. Интерфейс SCSI не определяет детально процессы на
обеих сторонах шины и является интерфейсом в чистом виде. Интерфейс SCSI поддерживает
значительно более широкую гамму периферийных устройств и стандартизован ANSI (ХЗ.
131-1986).
Сегодня применяются в основном два стандарта - SCSI-2 и Ultra SCSI. В режиме Fast
SCSI-2 скорость передачи данных доходит до 10 мегабайт в секунду при использовании 8-
разрядной шины и до 20 мегабайт при 16-разрядной шине Fast Wide SCSI-2. Появившийся
позднее стандарт Ultra SCSI отличается еще большей производительностью - 20 мегабайт в
секунду для 8-разрядной шины и 40 мегабайт для 16-разрядной. В новейшем SCSI-3
увеличен набор команд, но быстродействие осталось на том же уровне. Все применяющиеся
сегодня стандарты совместимы с предыдущими версиями "сверху - вниз", то есть к
адаптерам SCSL2 и Ultra SCSI можно подключить старые SCSI-устройства. Интерфейс SCSI-
Wide, SCSI-2, SCSI-3 - стандарты модификации интерфейса SCSI, разработаны комитетом
ANSI. Общая концепция усовершенствований направлена на увеличение ширины шины до
32-х, с увеличением длинны соединительного кабеля и максимальной скорости передачи
данных с сохранением совместимости с SCSI. Это наиболее гибкий и стандартизованный тип
интерфейсов, применяющийся для подключения 7 и более периферийных устройств,
62
снабженных контроллером интерфейса SCSI. Интерфейс SCSI остается достаточно дорогим
и самым высокопроизводительным семейства интерфейсов периферийных устройств
персональных компьютеров, а для подключения накопителя с интерфейсом SCSI
необходимо дополнительно устанавливать адаптер, т.к. немногие материнские платы имеют
интегрированный адаптер SCSI.
Стример
Стример внешнее устройство ПЭВМ для записи и воспроизведения цифровой
информации на кассету с магнитной лентой.
Основное их назначение - архивирование редко используемых больших массивов
информации, резервное копирование. Это устройство называется "floppy tape". Оно может
подключаться к контроллеру НГМД. В стандарте QIC-40 емкость обычной видеокассеты
составляет около 120 Мбайт, в стандарте QIC-80 - 250 Мбайт.
Устройства, работающие в этом стандарте (стандарт разработан для небольших
локальных сетей, а также для "неорганизованных" пользователей), выпускаются различными
фирмами: Например, фирма Colorado Memory Systems выпускает стримеры Jumbo 120 и
Jumbo 250. Скорость передачи информации в Jumbo 120 - 250 и 500 Кбайт/с, что совпадает со
стандартными возможностями контроллера НГМД.
По конструктивному исполнению стримеры выпускаются внутренними и внешними.
Программная поддержка этих стримеров позволяет сжимать информацию до 6 раз (в
среднем - в 2 раза).
Контроллеры этой фирмы выполнены по технологии Plug&Play (95% необходимых
параметров определяется программным путем автоматически).
В качестве стримера может быть использован видеомагнитофон - в России
выпускаются платы "АрВид 1010" и "АрВид 1020", дающие возможность при наличии шины
ISA подключить к ПЭВМ и использовать в качестве накопителя любой видеомагнитофон.
Платы позволяют на стандартную видеокассету записывать 1-2 Гбайта информации. На
ленте поддерживается многоуровневая иерархическая система, имеющая общий каталог.
Программное обеспечение имеет дружественный интерфейс, выполненный в стиле Norton
Commander. Предусмотрена автоматизированная процедура настройки на конкретный
видеомагнитофон.
Оптические запоминающие устройства
Один из первых оптических накопителей информации - видео пластинка Laservision
фирмы Philips, представляла собой плексигласовый диск диаметром 20 или 30 см с тонким
алюминиевым слоем, покрытым защитной пленкой из лака. При нанесении информации в
алюминиевом слое делаются углубления, располагаемые вдоль дорожек, как в обычных
грампластинках. Отличие заключается в том, что, во-первых, дорожки начинаются в центре
пластинки и, во-вторых, что они наносятся лазерным лучом - ширина дорожки при этом
составляет 0,4 микрона, расстояние между дорожками - 1,6 микрона. При таких размерах на
одном миллиметре радиуса располагаются 600 дорожек. При считывании информации
лазерный луч по-разному отражается от основной ровной поверхности (0) и от углублений
(1).
Для считывания информации применяются два различных способа:
CAV (Constant Angular Velocity) - считывание при постоянной угловой скорости;
CLV (Constant Linear Velocity) - считывание при постоянной линейной скорости.
При CAV пластинка имеет постоянную угловую скорость 1500 об/мин. Дорожки
расположены кольцеобразно, каждая дорожка отводится для отдельного видеоизображения,
независимо от длины дорожки. На одной стороне пластинки при этом умещаются 54 000
изображений для воспроизведения в течение 36 мин.
При CLV угловая скорость меняется: при чтении внутренних дорожек она равна 1500
об/мин, при чтении внешних - 500. На пластинке имеется всего одна спиралеобразная до-
рожка (от центра наружу). Продолжительность времени воспроизведения увеличивается до
60 мин, но теряется возможность прямого доступа к отдельным изображениям.
63
Видео компакт-диски (CDV - Compact Disk Video) предназначены для воспроизведения
на специальном видеопроигрывателе. При диаметре диска 12 см на него наносится
двадцатиминутная цифровая запись звука и шестиминутный аналоговый видеосигнал; при
диаметре диска 20 см на нем содержится двадцатиминутная запись аналогового
видеосигнала и цифрового звукового сопровождения; при диаметре диска 30 см емкость
диска такая же, как у видео пластинки Laservision.
Компакт-диск CD ROM (Compact Disk - Read Only Memory) содержит информацию
только в цифровом виде. Диск имеет прозрачную поликарбонатную основу толщиной 1,2 мм
и диаметром 8 или 12 см. Конструкция аналогична пластинке Laservision, работает по
принципу CLV, угловая скорость изменяется от 200 до 500 оборотов в минуту. На одном
дюйме по радиусу умещается 16000 дорожек (тогда как на одном дюйме флоппи-диска -
всего 96). Емкость компакт-диска составляет около 650 Мбайт.
Компакт-диск CD-ROM/XA (eXtended Architecture) отличается от CD-ROM тем, что
информация перед нанесением на диск подвергается сжатию. Диск может содержать
двоичные коды, графику, видео, текст, аудиоданные.
Интерактивные компакт-диски CD-I (Compact-Disk - Interactive) предназначены для
потребительского рынка, используются без ЭВМ. Их производство основано на технологии
CD ROM, но имеет более простое управление.
Диски Photo-CD (совместная разработка Philips и Kodak) предназначены для хранения в
цифровом формате кино- и фотокадров. На диске размещается до 100 кадров, запись полного
диска производится за один час.
Bridge-Disk выполнен по стандарту, который позволяет воспроизводить его на проиг-
рывателе для Photo-CD, дисководе для CDROM/XA или проигрывателе для CD-I.
Компакт-диски CD-WO позволяют дозаписывать информацию за несколько сеансов.
После окончательной записи создается оглавление диска. Обычное устройство для чтения
CDROM позволяет читать только первую зону CD-WO. Аналогичные возможности
предоставляют компакт-диски CD-R, которые допускают дозапись информации по мере ее
накопления. Компакт-диски CD-WO и CD-R могут изготовляться по различным
технологиям: диск может быть покрыт чувствительным фотолаком, в котором лазер
прожигает отверстия, испаряя лак; на подложку диска могут быть нанесены два слоя: один -
из искусственных полимеров (имеющих малую теплоту плавления), другой - металлический.
При нагревании металла лазерным лучом находящийся под ним слой полимера испаряется,
что приводит к образованию пузырька в металлическом слое и, как следствие, к нетиповому
отражению считывающего луча в этом месте; поверхность диска может быть покрыта слоем
галий-сурьмы или индий-сурьмы, которые при воздействии на них лазерного луча
расплавляются и переходят из кристаллического в аморфное состояние, что сопровождается
изменением условий отражения и может быть зафиксировано считывающим лазерным
лучом.
В основе магнитооптических компакт-дисков (CD-МО) лежит воздействие магнитного
поля на нагретый до критической температуры материал. В результате этого изменяются
отражающие свойства покрытия диска или производится его намагничивание в
определенном направлении. Магнитооптические диски позволяют записывать, читать и
стирать информацию. На таких дисках могут быть выделены зоны, предназначенные только
для чтения или для многократной записи. CD-МО выпускаются в виде мини-дисков
диаметром 2,5 дюйма в пластмассовом корпусе трехдюймовой дискеты. Как для записи, так
и для воспроизведения магнитооптических дисков необходимы специальные устройства.
Емкость таких дисков составляет не менее 640 Мбайт. Из них могут создаваться
магнитооптические библиотеки с автоматической сменой дисков (время на смену дисков
составляет несколько секунд), емкость которых измеряется сотнями Гбайт.
Флоппи-диски - это внешние запоминающие устройства, имеющие две головки: одну -
обычную, для работы с дискетами DD и HD, другую - магнитооптическую. Емкость
флоптических дискет составляет 21 Мбайт. Разметка флоптической дискеты производится
лучом лазера, благодаря чему дорожки плотнее располагаются друг к другу. У флоптических
дискет используется тот же магнитный материал, что и у обычных дискет емкостью 2,88
64
Мбайт, - барий-феррит. Количество магнитооптических дорожек на одной стороне -753,
поперечная плотность записи - 1245 дорожек на дюйм, продольная плотность записи - 23980
бит на дюйм (для сравнения - у DD-дискет - 8717, у HD-дискет-17434).
65
3.7.5. Цифровые камеры
Качество изображения, полученного с помощью цифровой камеры, уступает качеству
отпечатков, полученных с использованием фотопленки.
Изготовители цифровых фотокамер ориентируются на делового пользователя.
Цифровая фотокамера позволяет быстро и просто фиксировать изображение и вводить его
непосредственно в ПК, что для многих приложений в деловой сфере представляется более
важным, чем качество изображения.
Безусловно, существует целый ряд цифровых камер, лучшие из которых позволяют
получать отпечатки, сравнимые по качеству с пленочными камерами высшего класса.
Однако такие устройства стоят десятки тысяч долларов и предназначены для
профессиональных студийных фотографов и фотожурналистов.
Рассмотрим менее дорогостоящие устройства начального уровня, предназначенные в
основном для пользователей из сферы бизнеса и непрофессиональных фотографов.
Беспленочные (цифровые) камеры очень похожи на традиционные фотокамеры. В
камерах обоих типов имеются объектив, затвор и диафрагма. Фактически, в некоторых
профессиональных беспленочных камерах используются готовые корпуса от 35-мм
аппаратов Nikon, Minolta или Canon. Различие же их заключается во внутреннем устройстве
или в способе сохранения изображения.
В традиционных фотокамерах изображение фокусируется на пленке, покрытой
светочувствительным слоем кристаллов галоидного серебра. Затем в темной комнате или в
автоматической установке (мини-лаборатории) пленка последовательно погружается в
растворы химических реактивов для проявки и фиксации отснятого изображения.
В беспленочных камерах изображение фокусируется на фоточувствительном размером
с почтовую марку кристалле полупроводника, называемом прибором с зарядовой связью
(ПЗС). В электронном мире персональных компьютеров ПЗС выступает в качестве замены
фотопленки и служит для преобразования воспринимаемого изображения в пикселы
(элементы изображения). ПЗС применяются также в сканерах, факсимильных аппаратах и
видеокамерах, хотя обычно качество большинства ПЗС для беспленочных камер выше и
такие ПЗС, безусловно, дороже.
ПЗС содержат сотни тысяч или даже миллионы резисторов, или элементов выборки.
Чем больше элементов-ячеек в ПЗС, тем выше разрешение и качество изображения. При
открывании затвора фотокамеры свет, попадая на ячейки ПЗС, приводит к образованию
электрического заряда; чем больше света, тем больше ток. В темных местах заряд не
образуется. Для получения цветного изображения оно пропускается через многослойный
набор, содержащий красный, синий и зеленый светофильтры. После этого свет попадает на
пиксели ПЗС, которые чувствительны к красному, синему или зеленому цвету. Эта
комбинация пикселей и образует полноцветное изображение.
Затем электрические заряды усредняются и преобразуются посредством аналого-
цифрового преобразователя (АЦП) в сочетания нулей и единиц. В цифровых фотокамерах
используются встроенные схемы АЦП, осуществляющие преобразование изображения в
момент его восприятия. После этого цифровые данные подвергаются сжатию и
запоминаются в памяти камеры. В зависимости от камеры, степени сжатия и типа
используемой запоминающей среды процесс сжатия и запоминания изображения занимает
около 5 с. Еще несколько секунд уходит на перезарядку встроенной фотовспышки (при ее
наличии), и вы можете делать следующий снимок.
Второй тип беспленочных фотокамер очень близок к получившим широкое
распространение видеокамерам. Видеокамеры для съемок неподвижных сцен воспринимают
изображение аналогично цифровым фотокамерам, но в отличие от них не преобразуют
изображение в цифровую форму немедленно, а сохраняют его в аналоговом виде на
миниатюрных гибких 2-дюймовых дисках. В последующем информация с дисков
преобразуется в цифровую форму во внешнем накопителе с АЦП или непосредственно при
66
воспроизведении из камеры посредством платы цифрового преобразователя видеосигналов
(устройства захвата кадра).
Основное преимущество видео-фотокамер по сравнению с цифровыми состоит в том,
что они позволяют немедленно воспроизвести изображение на телевизионном приемнике
или мониторе компьютера, записать его на видеомагнитофоне или передать в телевизионную
сеть.
Цифровые камеры - автоматические устройства, не требующие ручной настройки.
Загрузка изображений в ПК не вызывает затруднений и требует только подключения
соединительного кабеля к камере и последовательному порту компьютера, открытия файлов
поставляемого с фотокамерой программного обеспечения и выбора мышью команды, по
которой ваши изображения будут автоматически переданы и запомнены на жестком диске.
Но с другой стороны при всех своих успехах и достоинствах беспленочные камеры
начального уровня имеют множество практических ограничений, главное из которых
состоит в очень невысоком качестве получаемых отпечатков вследствие низкого разрешения
камер.
Все описываемые беспленочные фотокамеры обеспечивают 24-бит представление
цвета, но имеют разное разрешение - от 320х240 (у Casio) до 640х480 (у Apple, Chinon и
Dycam), 756х504 (у Kodak) и 756х512 (у Logitech).
Эти значения вполне достаточны для формирования изображения на экране VGA или
получения отпечатков размером не более 3х4 дюйм (7,6х10,2 см) или 4х5 дюйм (10,2х12,7
см) при разрешении принтера 300 точка/дюйм. Но если еще больше увеличить эти снимки,
то на отпечатках появятся артефакты (паразитные узоры, вызванные ложными
информационными точками в изображении), станет заметной дискретность изображения
(пятна тени и света и неровные края, вызванные квадратными пикселями) и изображение в
целом будет страдать от недостаточной проработки деталей.
Помимо посредственного качества снимков есть еще ряд серьезных недостатков,
присущих беспленочным камерам начального уровня. Один из них - отсутствие возможности
управлять процессом съемки (не предусмотрена ручная установка диафрагмы и выдержки,
чтобы можно было адаптировать процесс съемки к различным условиям освещения).
Подобные недостатки устранены в цифровых фотосистемах профессионального
уровня, как, например, Kodak DCS460 и Nikon E2. В этих дорогих камерах применяются
также более сложные конструкции по сравнению с их аналогами начального уровня, что
позволяет улучшить качество изображения. Например, в Minolta RD-175 и AGFA ActionCam
(ценой около 10 тыс. долл. каждая) для получения изображения с разрешением 1528х1146 и
24-бит представлением цвета вместо одной ПЗС-матрицы с высокой плотностью размещения
элементов используются три сравнительно недорогие ПЗС-атрицы и светорасщепляющая
система. Применение трех матриц ПЗС по существу устраняет искажение цветов.
Еще большим числом индивидуальных особенностей обладают камеры Nikon E2 и
Fujix DS-515 (цена каждой из них составляет около 16,5 тыс. долл.) с большой емкостью
встроенной памяти. Это позволяет производить ими съемку до 7 кадров в непрерывном
режиме со скоростью 3 кадр/с, что делает их пригодными для скоростной съемки объектов,
например спортивных эпизодов.
Дефицит памяти
Когда в обычной фотокамере у вас кончается пленка, вы просто вставляете новую
кассету. Поскольку в беспленочных камерах изображение сохраняется во встроенной
памяти, на общее число отснятых вами кадров налагаются более жесткие ограничения. В
режиме высокого качества снимков камеры Chinon и Dycam позволяют сохранить только
пять кадров (хотя в обе камеры могут быть установлены дополнительные, но дорогостоящие
платы PC Cards с емкостью памяти от 1 до 16 Мбайт), камера Apple - 16 кадров, Kodak и
Logitech - по 48 кадров и Casio - 96 кадров. После этого вы должны сохранить эти кадры в
свой ПК и очистить память фотокамеры для дальнейших съемок. Выгрузка отснятых кадров
в ПК может занять от 5 до 20 мин в зависимости от типа камеры, скорости передачи данных
через последовательный порт компьютера и используемого формата файла. (Передача
сжатых файлов в собственном формате и восстановление их в первоначальном несжатом
67
виде вне камеры требуют значительно меньше времени, чем одновременное восстановление,
передача и запоминание в форматах, подобных TIFF или BMP).
Во всех рассмотренных нами беспленочных камерах, за исключением Casio,
предусмотрена возможность увеличить число сохраняемых кадров, выполняя съемку в
режиме низкого разрешения. Однако этот термин несколько неточен, поскольку разрешение
(за исключением камеры Logitech) остается прежним, а изменяется степень сжатия и,
следовательно, качество изображения. Камера Apple позволяет сохранять во встроенной
памяти до 32 кадров стандартного качества, Kodak - 96, Logitech - 150, a Chinon и Dycam - по
10 кадров высокого (среднего) и 40 кадров нормального (низкого) качества. Переключение
режимов в камерах Apple, Chinon и Dycam пользователь может производить для каждого
снимаемого кадра, в то время как для камер Kodak и Logitech уровень качества изображения
должен репрограммироваться с помощью компьютера.
Однако не забывайте, что при среднем и низком разрешении качество изображения
получается плохим и непригодным для большинства практических применений.
Существенное различие между беспленочными и обычными камерами состоит в
задержке длительностью в несколько секунд, которая требуется беспленочной камере для
фиксации изображения, его преобразования, сжатия и сохранения в цифровом виде.
В отличие от пленочных каждая из этих цифровых камер позволяет стереть последний
отснятый кадр, чтобы не занимать драгоценную память каким-либо неудачным снимком,
можно удалять несколько кадров вразбивку. Во всех камерах предусмотрен также механизм
защиты, предохраняющий от случайного стирания отснятых кадров, хранящихся в памяти
камеры. Еще одна важная особенность заключается в программном обеспечении,
поставляемом вместе с камерой. Во многих случаях в состав ПО входят небольшие
прикладные программы, позволяющие кадрировать, поворачивать и корректировать
изображения без необходимости импортировать их в более сложные программы
редактирования изображений (например, в Adobe Photoshop).
При наличии у камеры средств цифрового входа и видеовыхода вы можете загрузить
деловую презентацию в ее память и затем воспроизвести ее на телевизионном приемнике.
Так вытеснит ли в конечном итоге цифровая фотография пленочную при любых
съемках - от снимков для журналов до снимков вашего летнего отпуска? Безусловно, но
ключевыми в этой фразе служат слова "в конечном итоге". ПЗС предстоит пройти еще
долгий путь, прежде чем они смогут обеспечить получение изображений с высоким
разрешением и непрерывными полутонами при доступных широкому кругу пользователей
ценах.
Видеостандартом называется описание формы кодирования видеоизображения
определенным видеосигналом. Такое описание является неизменным и поддерживается
различными производителями видеооборудования. В настоящее время в мире существует
множество видеостандартов, определяющих различные типы телевизионного вещания.
Исторически сложилось, что видеостандарты варьируются в зависимости от
географического расположения той или иной страны. К примеру, NTSC стандарт
используется в Северной Америке, в Центральной Америке, в Японии, на Южном побережье
Тихого океана и в некоторых частях Южной Америки. Стандарт PAL используется в Англии,
Западной Германии и Нидерландах. Стандарт SECAM - во Франции и в ее бывших колониях,
в бывшем Восточном блоке и в странах Среднего Востока.
Наиболее старым видеостандартом является стандарт NTSC (National Television
Systems Committee). Стандарт NTSC был создан в 1948 году как национальный стандарт для
телевещания. NTSC определяет все параметры, которые позволяют любому телевизору в
Северной Америке принимать телевещательный сигнал. Стандарт определяет метод
кодирования информации в композитный видеосигнал.
Этот стандарт имеет частоту 30 кадров в секунду в чересстрочном режиме (нечетные
строки отображаются за первый проход, четные - за следующий). Такая система показа делит
каждый кадр на два поля и, следовательно, каждую секунду - на 60 полей. Вертикальное
разрешение NTSC составляет 525 сканирующих строк, но диапазон видимых строк
составляет 484 строки. Обеспечивается поддержка 16 миллионов разных цветов. В
68
настоящее время разрабатываются новые разновидности стандарта NTSC "Super NTSC" и
"16 х 9", которые будут входить в состав стандарта MPEG и стандарта разработки DVD.
ŽЕще одним распространенным стандартом является стандарт PAL (Phase Alternation
Line). PAL предполагает следующую частоту кадров: 25 череcстрочных кадров в секунду,
имеющих 625 сканирующих строк. Разработанный после NTSC, PAL выдает более широкий
диапазон для модуляции цветности, что, естественно, улучшает разрешение цвета. В 1967
году видеостандарт PAL был адаптирован в Англии, Западной Германии и Нидерландах, а
затем распространился и в других странах мира. Однако в Бразилии используется
модификация этого стандарта, названная PAL-M, которая объединяет улучшенный диапазон
цветности и частоту кадров, равную 30 кадрам в секунду, с 525 строками в кадре.
Ž В России телевидение использует стандарт SECAM (SEquential Couleur Avec
Memoire). Частота кадров в SECAM соответствует частоте кадров в стандарте PAL. Для
кодирования сигнала цветности используется частотная модуляция. Эта система также дает
более высокое разрешение цвета, чем NTSC стандарт. Существуют две модификации
SECAM стандарта - горизонтальный SECAM и вертикальный SECAM.
Так как частота кадров и количество строк соответствует стандарту PAL, есть
возможность просматривать видео в формате SECAM на видеоплеере PAL стандарта (и
наоборот), но в монохромном варианте.
Видеоформаты
Для хранения и воспроизведения видеоизображения
применяются специальные устройства, называемые
видеомагнитофонами. В зависимости от конструкции
видеомагнитофонов видеоизображение хранится в различных
видеоформатах.
Видеоформаты, прежде всего, классифицируются по
ширине магнитной пленки. Все видеомагнитофонамы
используют так называемые бобинные форматы (reel-to-reel formats), поскольку
запись/считывание основаны на перемещении магнитной ленты вблизи магнитной головки
видеомагнитофона.
Физический принцип действия видеомагнитофона основан на эффекте
намагничивания. В момент записи изображения магнитное поле, создаваемое магнитной
головкой, ориентирует магнитные элементы на ленте. При воспроизведении магнитная
головка воспринимает магнитное поле, создаваемое магнитной лентой, и специальная
электронная схема соответствующим образом формирует видеосигнал. Следует отметить
недостатки такой системы записи/воспроизведения. Во-первых, система очень чувствительна
к пыли и загрязнению. Во-вторых, с годами основа магнитной ленты стареет, что приводит к
частичному осыпанию магнитного слоя и соответственному ухудшению изображения. В-
третьих, в процессе эксплуатации видеолента может порваться, помяться, растянуться и т.д.
Однако в настоящее время такой принцип хранения видеоизображения является
доминирующим.
На качество воспроизводимого изображения влияет множество различных факторов.
Основным из них является размер видеопленки и скорость протяжки ленты. В зависимости
от конструктивных особенностей и предназначения видеомагнитофонов, применяются
различные схемы записи. Например, бытовые магнитофоны используют видеокассету
закрытого типа (что защищает ленту от пыли) с шириной ленты 1/2 дюйма. Такая же по
размеру лента, но с другим магнитным покрытием используется в профессиональных
видеомагнитофонах, работающих в стандартах S-VHS и Betacam.
В профессиональном телевизионном оборудовании используются не видеокассеты, а
специальные бабины с видеолентой шириной 3/4 дюйма. Такая ширина ленты позволяет
записывать видеоизображение более высокого качества с минимальными потерями при
перезаписи и воспроизведении.
VHS (Video Home System) формат объединяет видеодорожку, предназначенную для записи
видеоизображения в форме композитного сигнала, и звуковую дорожку для записи
стереозвука стандарта Hi-Fi (High-Fidelity). Разрешение кадра VHS изображения составляет
69
240 строк, что позволяет записывать видеоматериал с
удовлетворительным качеством. В связи с этим VHS стал массовым
форматом при распространении видеопродукции для просмотра в
домашних условиях на обычных телевизионных приемниках, но не
был рекомендован для записи и обработки видеопродукции.
В 1987 году фирма JVC представила новый формат S-VHS (Super Video Home System). Он
использовал такие же по размеру кассеты, как и VHS, но с лучшим магнитным слоем пленки.
Важным отличием S-VHS является тот факт, что для получения большего разрешения кадра
(в S-VHS 400 строк) используется видеосигнал формата Y/C, где яркость и цветность
хранятся как отдельные сигналы. В связи с этим S-VHS дает улучшенное отношение
основного сигнала к помехам в сигнале яркости и цветности. Этот стандарт также
предусматривает запись Hi-Fi звука.
Представленный в 1985 году в качестве совместного
стандарта нескольких производителей, формат 8 мм использует
пленку самой маленькой ширины и самую маленькую кассету,
что сделало его очень популярным для легковесных портативных
камер (8 мм = 1/4" или 0.25 дюйма). Относительно небольшая
поверхность компенсируется использованием пленки со
специальным "металлическим" покрытием, позволяющим
записывать сигналы высокого уровня. Конструкция видеоустройств формата 8 мм такова,
что пленка огибает магнитную головку примерно на 30 градусов больше, чем в других
вариантах. Это обеспечивает качество звукового сигнала аудио компакт-дисков.
В 1989 году улучшенной модификацией формата 8 мм был представлен формат Hi8.
Диапазон несущей частоты яркости был расширен до 2 МГц, в то время как в формате 8 мм
ширина диапазона - 1,2 МГц. В результате разрешение кадра изображения повысилось и
стало более 400 строк, кроме того, улучшилось качество цветопередачи. В формате Hi8
впервые был применен прием, который достаточно давно применялся в профессиональной
видеоаппаратуре. Совместно с видеоизображением и аудиосопровождением на ленту могут
записываться синхрoнизирующие импульсы (тайм-код). При монтаже видеофрагментов
синхронизация по тайм-коду позволяет осуществлять более качественный монтаж.
Формат Betacam SP (Superior Performance) является вторым
поколением формата Betacam, разработанного фирмой
Sony. Этот формат стал достаточно популярным в области
промышленного и конечного телевещания, поскольку он
использует форму компонентного видеосигнала на 1/2"
пленке. Betacam SP может использовать как стандартные
металлооксидные пленки, так и пленки с "металлическим"
покрытием, что улучшает качество изображения.
3.7.6. Цифровое видео
Недостатки, присущие аналоговому способу воспроизведения видео, в конце концов
привели к разработке цифрового видеоформата. На смену аналоговому видео пришло
цифровое.
В области профессионального видео применяется несколько цифровых
видеоформатов: D1, D2, Digital BetaCam и др. В отличие от аналогового видео, качество
которого падает при копировании, каждая копия цифрового видео идентична оригиналу.
Хотя современный видеоряд базируется на цифровой основе, практически все цифровые
видеоформаты до сих пор в качестве носителя исходного сигнала используют пленку с
последовательным доступом. Поэтому большинству профессионалов в области видео все
еще привычней работать с пленкой, чем с компьютером. Конечно, пленка в качестве
источника данных пока еще остается более предпочтительной, чем жесткий диск
компьютера, поскольку вмещает значительно больший объем данных.
70