Кольцов А.С. Федорков Е.Д. Перспективные информационные технологии и среды. Часть 2
Подождите немного. Документ загружается.
Часто, говоря об Интернете, имеют в виду именно Всемирную
паутину. Для обозначения Всемирной паутины также
используют слово веб (англ. web) и аббревиатуру «WWW».
Структура и принципы Всемирной паутины
Всемирную паутину образуют миллионы веб-серверов
сети Интернет, расположенных по всему миру. Веб-сервер
является программой, запускаемой на подключённом к сети
компьютере и использующей протокол HTTP для передачи
данных. В простейшем виде такая программа получает по сети
HTTP-запрос на определённый ресурс, находит
соответствующий файл на локальном жёстком диске и
отправляет его по сети запросившему компьютеру. Более
сложные веб-серверы способны динамически распределять
ресурсы в ответ на HTTP-запрос. Для идентификации ресурсов
(зачастую файлов или их частей) во Всемирной паутине
используются единообразные идентификаторы ресурсов URI
(англ. Uniform Resource Identifier). Для определения
местонахождения ресурсов в сети используются
единообразные локаторы ресурсов URL (англ. Uniform
Resource Locator). Такие URL-локаторы сочетают в себе
технологию идентификации URI и систему доменных имён
DNS (англ. Domain Name System) — доменное имя (или
непосредственно IP-адрес в числовой записи) входит в состав
URL для обозначения компьютера (точнее — одного из его
сетевых интерфейсов), который исполняет код нужного веб-
сервера.
Для просмотра информации, полученной от веб-сервера,
на клиентском компьютере применяется специальная
программа — веб-браузер. Основная функция веб-браузера —
отображение гипертекста. Всемирная паутина неразрывно
связана с понятиями гипертекста и гиперссы́лки. Большая
часть информации в Вебе представляет из себя именно
гипертекст. Для облегчения создания, хранения и отображения
гипертекста во Всемирной паутине традиционно используется
язык HTML (англ. HyperText Markup Language), язык разметки
гипертекста. Работа по разметке гипертекста называется
103
вёрсткой, мастера по разметке называют веб-мастером или
вебмастером (без дефиса). После HTML-разметки
получившийся гипертекст помещается в файл, такой HTML-
файл является самым распространённым ресурсом Всемирной
паутины. После того, как HTML-файл становится доступен
веб-серверу, его начинают называть «веб-страницей». Набор
веб-страниц образует веб-сайт. В гипертекст веб-страниц
добавляются гиперссылки. Гиперссылки помогают
пользователям Всемирной паутины легко перемещаться между
ресурсами (файлами) вне зависимости от того, находятся
ресурсы на локальном компьютере или на удалённом сервере.
Гиперссылки веба основаны на технологии URL.
Технологии Всемирной паутины
В целом можно заключить, что Всемирная паутина
стоит на «трёх китах»: HTTP, HTML и URL. Хотя в
последнее время HTML начал несколько сдавать свои позиции
и уступать их более современным технологиям разметки:
XHTML и XML. XML (англ. eXtensible Markup Language)
позиционируется как фундамент для других языков разметки.
Для улучшения визуального восприятия веба стала широко
применяться технология CSS, которая позволяет задавать
единые стили оформления для множества веб-страниц. Ещё
одно нововведение, на которое стоит обратить внимание, —
система обозначения ресурсов URN (англ. Uniform Resource
Name).
Популярная концепция развития Всемирной паутины —
создание семантической паутины. Семантическая паутина —
это надстройка над существующей Всемирной паутиной,
которая призвана сделать размещённую в сети информацию
более понятной для компьютеров. Семантическая паутина —
это концепция сети, в которой каждый ресурс на
человеческом языке был бы снабжён описанием, понятным
компьютеру. Семантическая паутина открывает доступ к
чётко структурированной информации для любых
приложений, независимо от платформы и независимо от
языков программирования. Программы смогут сами находить
104
нужные ресурсы, обрабатывать информацию,
классифицировать данные, выявлять логические связи, делать
выводы и даже принимать решения на основе этих выводов.
При широком распространении и грамотном внедрении
семантическая паутина может вызвать революцию в
Интернете. Для создания понятного компьютеру описания
ресурса, в семантической паутине используется формат RDF
(англ. Resource Description Framework), который основан на
синтаксисе XML и использует идентификаторы URI для
обозначения ресурсов. Новинки в этой области — это RDFS
(англ. RDF Schema) и SPARQL (англ. Protocol And RDF Query
Language) (произносится как «спа́ркл»), новый язык запросов
для быстрого доступа к данным RDF.
Перспективы развития Всемирной паутины
В настоящее время наметились две тенденции в развитии
Всемирной паутины: семантическая паутина и социальная
паутина. Семантическая паутина предполагает улучшение
связности и релевантности информации во Всемирной паутине
через введение новых форматов метаданных. Социальная
паутина полагается на работу по упорядочиванию имеющейся
в Паутине информации, выполняемую самими пользователями
Паутины. В рамках второго направления наработки,
являющиеся частью семантической паутины, активно
используются в качестве инструментов (RSS и другие
форматы веб-каналов, OPML, микроформаты XHTML).
Существует также популярное понятие Web 2.0,
обобщающее сразу несколько направлений развития
Всемирной паутины.
Способы активного отображения информации во
Всемирной паутине
Информация в вебе может отображаться как пассивно (то
есть пользователь может только считывать её), так и активно
— тогда пользователь может добавлять информацию и
редактировать её. К способам активного отображения
информации во Всемирной паутине относятся:
гостевые книги ,
105
форумы ,
чаты ,
блоги ,
wiki-проекты ,
системы управления контентом .
Следует отметить, что это деление весьма условно.
Обычно разница проявляется в назначении, подходе и
позиционировании того или иного продукта.
106
6. АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, ЭВОЛЮЦИЯ,
КАНАЛЫ
Акустическая система — это устройство для
воспроизведения звука. Преобразователь электрического
сигнала в звуковое давление.
Акустическая система бывает однополосной (один
широкополосный излучатель, например, динамическая
головка) и многополосной (две и более головок, каждая из
которых создаёт звуковое давление в своей частотной полосе).
Акустическая система состоит из акустического
оформления и вмонтированных в него излучающих головок.
Однополосные системы не получили широкого
распространения ввиду трудностей создания излучателя,
одинаково хорошо воспроизводящего сигналы разных частот.
Высокие интермодуляционные искажения при значительном
ходе одного излучателя вызваны эффектом Доплера. В
многополосных акустических систем спектр слышимых
человеком звуковых частот разбивается на несколько
перекрываемых между собой диапазонов посредством
фильтров. Каждый диапазон подаётся на свою динамическую
головку, которая имеет наилучшие характеристики в этом
диапазоне. Таким образом, достигается наиболее
высококачественное воспроизведение слышимых человеком
звуковых частот. Но и они имеют свои недостатки.
Для персональных компьютеров акустические системы
обычно выполняются совместно с усилителем звуковых частот
и называются активными акустическими системами.
Акустические системы состоят из:
1) Динамических головок
2) Акустического оформления
3) Внутренней проводки
4) Разделительных фильтров
5) Клемм
107
6.1. Типы излучателей акустических систем
Рупорные громкоговорители
Рупорные громкоговорители появились как вариант
увеличения КПД электродинамических громкоговорителей,
значение которого у последних обычно составляет 1 - 2% (в
некоторых источниках указывается 0,5 - 5%).
Такой низкий коэффициент объясняется присутствием
механического сопротивления в механических элементах и
сопротивлением среды.
На этом этапе стоит разделить процессы преобразования
в громкоговорителях на два ключевых: (1) преобразование
механических колебаний в акустические и (2) излучение
колебаний в окружающую среду. В рупорных
громкоговорителях электродинамическая головка отвечает за
первый процесс, а рупор - за второй. По сути, рупор - эта труба
с жесткими стенками и сечением, изменяющимся от
минимального до максимального своего значения по
определенному закону (чаще всего по экспоненте).
Эквивалентом излучателя в данном случае является слой
воздуха в выходном отверстии, сечение которого можно
сделать достаточно большим.
Помимо этого в конструкциях рупоров предусмотрена
предрупорная камера, работающая как трансформатор в
условиях, когда сечение поверхности диафрагмы Sд больше,
чем входное сечение рупора So. Таким образом, коэффициент
трансформации равен отношению Sд/So и всегда является
большим единицы. КПД таких громкоговорителей достигает
15-20%, что гораздо лучше, чем у электродинамических
головок (1 - 2%). Данный тип рупорных громкоговорителей
называется узкогорлыми.
Помимо этого, существуют громкоговорители без
предрупорной камеры, где Sд равен или близко равен So.
Данный тип рупорных громкоговорителей называется
широкогорлыми. Соответственно КПД у них находится в
среднем диапазоне - 7 - 10%.
108
Рупорные громкоговорители могут применяться в
качестве составных элементов для многополосных АС.
Электростатические громкоговорители
В литературе по этой теме можно столкнуться с
подобным определением: "электростатические
громкоговорители разделяются на три основных типа:
конденсаторные, электретные и пьезоэлектрические".
Конденсаторные… это название весьма условно,
поскольку все преобразователи из данного раздела используют
принцип преобразования звукового напряжения в изменения
положения движущегося электрода в условиях заданной
емкости. Поэтому разделение такого плана весьма условно и
описывает лишь способ достижения заданной цели, а не некий
глобальный принцип.
Суть конденсаторных электроакустических
преобразователей, описанных в данной литературе и долгое
время использующихся на практике, заключается в
следующем: мы имеем в наличие две обкладки конденсатора -
неподвижную массивную (ребристая полуцилиндрическая
металлическая поверхность) и гибкую (пленка с нанесенным
металлическим слоем с наружной стороны либо металлическая
фольга с диэлектриком с внутренней стороны).
Рис. 6.1.
Пленка одевается на полуцилиндр как чулок, а
натягивающий винт (или система винтов с гайкой) позволяет
109
оптимально отрегулировать первоначальное механическое
натяжение пленки. (рис. 6.1)
Вся приведенная система в рабочем виде представляет
собой конденсатор, на обкладки которого подается два
напряжения. Первое Uo задает начальное натяжение пленки.
При подаче дополнительного переменного звукового
напряжения U~, емкость конденсатора будет постоянно
меняться и пленка будет натягиваться то сильнее, то слабее.
Конденсаторные громкоговорители
Конденсаторные громкоговорители обладают очень
хорошей характеристикой линейности, но имеется небольшая
тонкость - чем больше емкость, тем лучше эффективность
излучения низких частот. А емкость находится в прямой
зависимости от размера обкладок данного конденсатора.
Реализация больших размеров обкладок затруднительна,
поэтому конденсаторные громкоговорители в таком виде
применяются в качестве высокочастотных составляющих
акустических систем (от 5-7 КГц до 20 КГц).
Электретные громкоговорители
Электретные громкоговорители схожи по структуре с
обычными конденсаторными, за исключением того, что в них
используется уже заранее наэлектризованная пленка
(электретная пленка). Они имеют такие же характеристики как
и в первом случае, за исключением того, что
наэлектризованность пленки со временем уменьшается и
требуется ее замена либо повторная поляризация.
Пьезоэлектрические громкоговорители
Пьезоэлектрические громкоговорители имеют несколько
другой принцип работы. В них используются пластины,
изготовленные из специального материала (сегнетовой соли
или пьезокерамики). Край такой пластины скрепляется с
диффузором, электромеханическое преобразование
происходит также как и в конденсаторных громкоговорителях,
и параметры этого преобразования для обоих случаев
идентичны. Но на этом положительные стороны
заканчиваются… имеются большое количество нелинейных
110
искажений и значительная неравномерность АЧХ.
Используемые материалы также обладают недостатками,
например, пьезокерамика имеет низкую чувствительность, а
сегнетовая соль чувствительна к климатическим условиям и
воздействиям внешней среды. Это несомненно ограничивает
использование пьезоэлектрических громкоговорителей на
практике.
Электростатические громкоговорители
Но сегодня применяется очень много и других способов
реализации электростатических громкоговорителей, часть из
которых прячется за закрытыми патентами и ноу-хау.
Например, сейчас под электростатическими
громкоговорителями часто подразумевают технологии,
основанные на взаимодействии статических зарядов, описать
которые можно следующим образом. В качестве мембраны в
таких устройствах используется очень тонкая полимерная
пленка (10-15 микрон) с нанесенным проводящим слоем.
Масса этой пленки соизмерима с массой колеблющегося
воздуха, а следовательно мембрана обладает предельно малой
инерционностью, что позволяет системе очень точно
передавать широкий (!) диапазон частот с минимумом
искажений. Полимерная пленка натянута между двумя
перфорированными пластинами, на которые через
трансформатор от усилителя подается звуковой сигнал. На
проводящий слой мембраны подается напряжение порядка
нескольких кВ. В результате взаимодействия заряда на пленке
и звукового напряжения мембрана начинает двигаться со
звуковой частотой.
Динамический громкоговоритель
Динамический громкоговоритель, который по стандартам
на термины "головка динамическая прямого излучения", и
который "по жизни" так и остался "динамиком", был изобретен
и запатентован американцами Райсом и Келлогом в 1925 г. С
того времени практически ничего не изменилось в основных
чертах конструкции этого устройства, разве что магнитная
система стала поизящнее. И в то же время не приходится
111
сомневаться, что как основной способ преобразования
переменного электрического тока в звуковые колебания
динамик легко и уверенно шагнет и в третье тысячелетие.
Электродинамический громкоговоритель не идеальный
преобразователь. По всем канонам электроакустики идеальный
громкоговоритель должен был бы иметь мембрану или
диффузор из материала с плотностью, равной плотности
воздуха, при этом абсолютно жесткого, закрепленного на
абсолютно линейном подвесе, и так далее. В реальном мире
диффузор имеет заметную массу, деформируется, подвес -
нелинеен, источники искажений и резонансов - неизбежны.
Все революционные конструкции - электростатические,
ленточные, планарные и прочие, как оказалось, приносят
больше проблем, чем решают, а потому так и не смогли
вытеснить электродинамический громкоговоритель,
созданного по чертежам Райса и Келлога.
Плавные, эволюционные изменения в облике
современного динамика происходят постоянно, но при любых
усовершенствованиях это устройство - неописуемый клубок
компромиссов, в которых конструкторы ищут оптимальные
решения, а пользователи - должны вполне представляя себе,
что можно ожидать от динамика той или иной конструкции, а
чего - нельзя. Наиболее заметные усовершенствования в
конструкции динамика связаны с появлением новых
материалов для изготовления диффузоров. Вслед за бумагой,
другими композициями на целлюлозной основе появились
полимеры, композиты, металлы и сплавы. В области
материалов для изготовления диффузоров наблюдается такая
ситуация - новые прибывают, а старые - не исчезают. Два
важнейших требования, определяющих качество диффузора,
не просто противоречивы, а почти антагонисты. Это -
жесткость, которая должна быть как можно выше, и
внутреннее затухание, которое тоже жизненно необходимо.
Для внутреннего затухания колебаний требуется вязкость
материала.
112