Лекция 1
В современных системах передачи и обработки информации важную роль играют различные устройства для записи, хранения и воспроизведения сигналов, несущих в себе информацию.
В процессе записи изменяющиеся во времени сигналы преобразуются в пространственные изменения состояния носителя записи, в результате чего образуется сигналограмма. Носители могут быть самые разные (перфокарты, перфоленты, магнитные ленты, пластмассовые или металлические диски, цифровая «память» на больших интегральных схемах и т.п.). Изменение состояния носителя информации в процессе записи также может быть самым различным. Например, могут изменяться геометрические (рельефные) параметры носителя, проявляющиеся в виде нанесенной дорожки (выемки) либо в виде отверстий в перфокарте (перфоленте). В магнитных носителях изменяется намагниченность отдельных участков ленты (диска), что легко обнаруживается при воспроизведении сигнала специальными воспроизводящими магнитными головками.
Создание архивов данных.
Системой записи сигналов называется совокупность различных способов записи, имеющих общую сущность основных физических процессов. По такому классификационному признаку можно выделить следующие наиболее часто встречающиеся системы записи сигналов
Механическая система. Ее отличительной особенностью является то, что в процессе нанесения сигналограммы носитель подвергается механическому воздействию специальными резцами (либо иным способом). В результате такого воздействия на носителе (обычно дисковом) остается рельефный след. Самым типичным представителем механической системы записи является электрофон с граммофонной пластинкой.
Магнитная система. Основным физическим процессом, определяющим название данной системы, является процесс намагничивания отдельных участков носителя, покрытого тонким слоем магнитного материала. При этом интенсивность и полярность намагничивания соответствует записываемому сигналу. Эта система включает в себя большое разнообразие устройств магнитной записи, используемых как для бытовых целей, так и в вычислительной и иной специальной технике. Типичным представителем магнитной системы записи является магнитофон.
Оптическая система. Все устройства данной системы объединены тем обстоятельством, что на носитель записи производится воздействие сфокусированным специальными объективами мощным лазерным лучом, который изменяет либо коэффициент отражения носителя, либо его прозрачность. С помощью луча лазера меньшей мощности и фотоприемника эта информация может быть прочитана и восстановлена. Самым распространенным представителем такой системы является проигрыватель лазерных компакт-дисков Устройства данной системы используются также в вычислительной технике и для записи видеопрограмм. Эта система записи является в настоящее время наиболее интенсивно развивающейся и перспективной в силу высоких качественных показателей устройств, выполненных на ее основе.
Фотографическая система. Основой физических процессов, используемой в устройствах фотографической записи информации, является чувствительность некоторых химических веществ к свету. Из таких веществ наиболее распространенным является азотнокислое серебро. Под воздействием света в кристаллах азотнокислого серебра происходит скрытое (невидимое) изменение, которое может храниться в таком виде долгое время и превращается в видимое изображение в процессе химической реакции проявления. При этом выделяется чистое атомарное серебро, дающее на пленке (пластинке, бумаге) черный цвет. В цветных фоточувствительных материалах имеется три светочувствительных слоя (к красным, зеленым и синим лучам) и соответственно в процессе проявления образуются красители, а серебро удаляется специальными химическими растворами. При этом на пленке остается чисто цветное изображение в дополнительных цветах (негатив). Затем повторной засветкой другой пленки и проявлением получают позитивное окончательное изображение. Наиболее типичным представителем фотографической системы записи информации является кино. На кинопленке содержится как визуальная информация в виде отдельных кадров изображения, так и звуковое сопровождение в виде специальной звуковой дорожки.
Кроме важнейшего классификационного признака, рассмотренного выше, существуют и другие признаки, отличающие друг от друга различные устройства для записи и воспроизведения информации. Рассмотрим один из них, наиболее важный. Речь идет об аналоговых и цифровых устройствах записи. В аналоговых устройствах изменение физических параметров носителя информации происходит по закону, определяемому формой записываемого сигнала. Можно сказать, что состояние носителя записи как бы «копирует» закон изменения копируемого сигнала. Так, на грампластинке можно буквально видеть звуковую дорожку, вырезанную резцом по закону звукового сигнала.
В цифровых устройствах записи сигналов на носитель наносится импульсная последовательность, полученная путем сложного преобразования исходного сигнала в последовательность «нулей» и «единиц». При этом кроме самого исходного сигнала в этой цифровой последовательности содержится дополнительная информация, вводимая туда по определенным алгоритмам с целью повышения помехозащищенности. Прочесть и восстановить информацию можно только на специальной аппаратуре, которая намного сложнее и дороже соответствующей аппаратуры аналоговой записи.
Независимо от классификационных признаков любое устройство записи и воспроизведения можно отобразить функциональной схемой, показанной на рис. 1.
Информация от источника поступает на преобразователь Пр. 1. Пусть, например, имеется в виду аналоговый звуковой магнитофон. Тогда на преобразователь Пр. 1 поступает звук в виде акустических воли, а сам преобразователь - обычный микрофон. Он преобразует сигналы звукового давления в электрические сигналы (напряжение), которые поступают на преобразователь Пр. 2. Данный преобразователь преобразует сигнал (напряжение) в параметр 1 (магнитный поток в головке записи), и данный поток намагничивает носитель (магнитную пленку). На этом заканчивается процесс записи. При воспроизведении параметр 2 (магнитный поток в элементе носителя) преобразуется воспроизводящей головкой Пр. 3 в сигнал (напряжение или ток), который через устройство отображения (усилитель плюс акустическая система) поступает а виде звуковых волн к слушателю (потребителю).
Рис 1
Разновидность систем и устройств записи - воспроизведения в схеме рис. I будет отображаться на физическом содержании каждого элемента схемы. Например, может быть другой носитель (не магнитный), могут быть другие преобразователи, но структура в целом останется той же самой.