7.7. Носії інформації радіоелектронних приладів

Сьогодні як основні носії запису аудіо-відеоінформації використовують магнітні стрічки та жорсткі диски.

Носії інформації використовуються для запису та для зберігання на ньому інформації

Носії магнітного запису

До носіїв магнітного запису відносяться магнітні стрічки та магнітофонні касети.

Історія створення та розвитку носіїв магнітного запису.

Найважливішим елементом усіх пристроїв магнітного запису є носій інформації, від характеристик якого значною мірою залежить якість запису.

Загальна тенденція розвитку носіїв магнітного запису є в меншій кількості (довжини, об'єму та ваги) носія, необхідного для визначеної тривалості запису з нормованими якісними показниками. Підвищення кількості інформації, записаної в одиниці об'єму носія, дозволяє суттєво поліпшити техніко-економічні показники апаратури.

Перший апарат магнітного запису був запатентований у 1898 р. датським інженером В. Паульсеном. Це був телеграф. В якості носія Паульсен використовував сталевий рояльний дріт діаметром 0,5—1 мм. Це був перший носій магнітного запису, 1898 рік вважають роком народження магнітного запису.

У 1925 р. були видані патенти на носії запису з паперовою чи пластмасовою основою, на яку наносили робочий шар у вигляді магнітного порошку зі зв'язувальною речовиною. Магнітні стрічки з порошковим робочим шаром в подальшому набули широкого розповсюдження.

У 1932 р. за основу було використано ацетилцелюлозу, а у 1934 р. як активну речовину робочого шару - карбонільне залізо. У 1935 р. було створено стрічку з використанням порошку оксидного магнітного матеріалу - магнетіту (Ре₃О₄), а у 1939 р. - порошку гама-оксиду заліза (РегОз), який мав значно стабільніші властивості. Найбільш інтенсивний період розвитку магнітного запису відносять до 50-х років, коли відбулося широке використання стрічок в електронно-обчислювальній техніці та використання магнітного носія для запису телевізійних сигналів. Матеріалом основи стрічки був поліетилентерефталат (лавсан), який мав високу міцність і стабільність розмірів. Поліпшення параметрів досягалося за рахунок використання в порошку часток гольчотої форми з орієнтацією їх вздовж напряму запису.

У 60-х роках було створено магнітний порошок із діоксиду хрому (Сч Ог) з високими магнітними властивостями, але, на жаль, з підвищеною абразивністю. Впроваджувалися порошки з домішками кобальту, поліпшені за температурою стабільності.

У 1963 р. з'явився касетний запис з використанням магнітної стрічки в спеціальних касетах, що різко спростило не тільки експлуатацію апаратів, а й зберігання стрічок, і дало можливість перейти до використання тонких стрічок товщиною від 6 до 18 мкм.

Перша половина 80-х років характеризується впровадженням металевих порошкових стрічок. Практично одночасно почався промисловий випуск магнітних стрічок із суцільним металевим робочим шаром. Шар носія із кобальто-нікелевого сплаву наносився шляхом металізації у вакуумі на поліетилентерефтальну основу. Товщина шару становила 0,1-0,2 мкм. Завдяки тому, що шар був суцільний, стало можливим створити таку ж залишкову намагніченість, як при використанні стрічок з порошковим носієм з товщиною робочого шару 1 мкм.

У колишньому Радянському Союзі виробництво магнітних стрічок було вперше здійснено лише у 1954 р. в Україні на Шосткінському ВО "СВЕМА".

Магнітні стрічки та аудіокасети

Сучасні магнітні стрічки складаються із основи та ненесеного на неї робочого шару. Для виготовлення основи використовують різні види пластичних мас. Найчастіше використовують поліетилентерефталат, який має високу міцність, еластичність, вологостійкість й технологічність. Основним компонентом робочого шару стрічки є порошок феромагнітного матеріалу, завдяки якому цей шар може намагнічуватися в слабких полях магнітних головок та зберігати цю намагнічуваність після зняття зовнішнього магнітного поля. Іншим компонентом робочого шару є зв'язувальна речовина, в якій рівномірно розташований магнітний порошок.

Як магнітний матеріал використовують у-окис заліза (у-Р₂Оз), окис хрому (СгО₂), чисте залізо, з'єднання кобальту (Со) тощо. Найбільш широкого розповсюдження набули стрічки на основі з'єднань у-Ре₂О₃, на другому місці - на основі СгО₂.

На сьогодні вже існують різновиди стрічок з оксидом заліза, модифікованим кобальтом, а також стрічки з двома робочими шарами (внутрішній - ферооксидний, зовнішній - хромдиоксидний).

У галузі виробництва магнітних стрічок досягнуто досить високий рівень стандартизації, тому не виникає труднощів з вико­ристанням стрічок у різних країнах.

Відповідно до класифікації Міжнародної електротехнічної комісії (МЕК - ІЕС), магнітні стрічки поділяються на 4 групи: МЕК І (ІЕС І), МЕК II (ІЕС II), МЕК III (ІЕС III), МЕК IV (ІЕС IV).

МЕК / - це стрічка, робочим шаром якої є ферромагнітний шар окислу заліза (Ре₂О₃). Порівняно з останніми розробками ця стрічка має невисокі експлуатаційні характеристики, але вона має низьку ціну і тому використовується в апаратурі не дуже високої якості.

МЕК II - це стрічка, робочий шар якої покритий двоокисом хрому (СгО₂). Ця стрічка значно дорожча, проте її експлуатаційні характеристики значно кращі. Основні з них - висока відносна чутливість на верхніх частотах і краще відношення сигнал/шум.

МЕК III- це стрічка з багатошаровим робочим покриттям. Вона практично відсутня на українському ринку.

МЕК IV - це стрічка, робочий шар якої являє собою дрібні голки заліза, найбільш енергонесучого матеріалу, який значно поліпшує всі експлуатаційні характеристики магнітної стрічки. Вона має найбільшу з усіх типів відносну чутливість на верхніх частотах, максимальні і граничні рівні запису, відношення сигнал/шум. Це найдорожча стрічка, яку призначено для використання у висококласних Ні-Рі - компонентах.

Класифікація аудіокасет.

Основними ознаками класифікації аудіокасет є призначення, тип магнітної стрічки, тривалість звучання.

За призначенням аудіокасети поділяються для апаратури початкового, середнього, високого класу та універсальні.

За типом магнітної стрічки аудіокасети поділяються залежно від матеріалу робочого шару стрічки на типи: МЕК І, МЕК II, МЕК III, МЕК IV.

За тривалістю звучання аудіокасети найчастіше поділяються на касети, які мають 60 чи 90 хвилин запису/відтворення на двох сторонах. Останні розробки фірми N^К МАХЕІХ представлені аудіо-касетами, що мають тривалість звучання 46/60/90/120 хв. Цифра в маркуванні аудіокасети указує на тривалість запису/відтворення у хвилинах.

Параметри аудіокасет зазначені в ГОСТ 23963-89 "Ленты магнитные для бьітовой звукозаписи". Цей стандарт відповідає міжнародному стандарту "Публікації МЕК 94, частина 5", який визначає 11 електроакустичних параметрів, 5 з яких є відносними, оскільки вимірюються стосовно відповідних параметрів типових стрічок. Такими стрічками міжнародним стандартом визначені для МЕК-І стрічка К723 ОО виробництва фірми ВА8Р (Німеччина), для МЕК II - V 564 XV також виробництва ВА8Р, для МЕК-ІV - Е 912 ВН виробництва фірми ТОК (Японія).

Відносна чутливість вимірюється на частотах 315, 10000, 12 500, 14 000 Гц для МЕК-І, до 18 000 Гц для МЕК-ІІ, 20 000 Гц для МЕК-^ і характеризує сприйнятність стрічки до записуваних сигналів. Чим вища чутливість, тим більш якісну можна отримати фонограму.

Нерівномірність чутливості - це змінення чутливості по всій довжині стрічки. Вимірюється цей показник на частоті 3150 Гц.

Максимальний рівень запису — це рівень, за якого сигнал частотою 315 Гц досягає нелінійних спотворень з коефіцієнтом третьої гармоніки 3%. Чим вищий максимальний рівень запису, тим краще стрічка витримує перевантаження під час запису на середніх частотах.

Граничний рівень запису - це рівень насичення магнітної стрічки під час запису сигналу частотою ЮкГц. Чим вищий цей параметр, тим з більшим рівнем записуються високі частоти.

Відношення сигнал/шум - це відношення сигналу з максимальним рівнем запису до сигналу шуму. Оцінка здійснюється стосовно до типової стрічки. Чим менший рівень шуму, тим менше перешкод при відтворенні.

Стираність - це можливість стрічки розмагнічуватися під впливом зовнішнього магнітного поля.

Від магнітних властивостей стрічки, товщини робочого шару, її загальної товщини залежить поява копірефекта - властивості, яка полягає в тому, що при зберіганні магнітної стрічки у рулоні (касета, котушка) її дуже намагнічені ділянки можуть намагнічувати інші ділянки, які розташовані у глибині намотки. Під час прослуховування ця властивість проявляється у вигляді еха. Існує залежність проявлення копірефекту від температури оточуючого середовища: при підвищених температурах він стає сильнішим. Це необхідно враховувати під час вибору умов зберігання магнітних стрічок та під час експлуатації магнітофона у специфічних умовах, наприклад, в автомобілі в літній час.

Відеокасети

Відеокасети використовують для запису і відтворення аудіо-відеоінформації за допомогою відеомагнітофонів, відеоплейєрів, відеокамер.

Класифікація відеокасет

Основними ознаками класифікації відеокасет є призначення,формат та час запису.

За призначенням відеокасети поділяються на групи: для запису сюжетів, які вимагають тривалого зберігання, для запису сюжетів, які не вимагають тривалого зберігання; для запису оригінальних сюжетів з Ні-Рі стереозвуком; універсальні.

За форматом відеокасети поділяються аналогічно, як поділя­ється за форматом відеоапаратура.

За тривалістю запису сучасні відеокасети поділяються на касети, які мають тривалість запису 30/45/60/120/180/240 хвилин.

Основними параметрами відеокасет є шуми сигналу яскра­вості та кольоровості, випадання сигналу, рівень Ні-Рі сигналу та ін.

Шуми сигналу яскравості вимірюються на спеціальній апара­турі. Оцінка здійснюється стосовно типової стрічки фірм ДУС і являє собою ступінь відмітності стрічки, що досліджується від типової. Чим менший рівень шуму, тим менше мерехтіння на світлих частинах і перешкод на задньому плані зображення, що відтворюється. Результат виражається в децибелах зі знаком " + " при низькому рівні шуму і зі знаком " -" - при високому.

Шуми сигналу кольоровості характеризуються мерехтінням на темних частинах чи на частинах зображення з насиченим червоним

кольором. Оцінку здійснюють відносно типової стрічки фірм ^ТУС і виражають в децибелах.

Випадання сигналу має вигляд світлих блискіток чи іскри. Вимірюється спеціальним лічильником випадання. Чим нижча частота випадань, тобто чим менше їх було за одну хвилину, тим менший рівень перешкод.

Рівень Ні-Рі сигналу. Чим вищий рівень відтворюваного зі стрічки Ні-Рі сигналу, тим вища якість звука системи Ні-Рі. За методикою журналу "Уісіео" на стрічку записується сигнал частотою 1 кГц на несучій частоті 1 і 8 МГц. Оцінка здійснюється в режимі відтво­рення відносно відповідної характеристики типової стрічки .ГУС. Якщо стрічка, що досліджується, значно поступається від типової за даним параметром, то необхідно переключатися в монофонічний режим відтворенням звука.

У дослідницькому центрі "Vіdіео" прийнята 100-балова оцінка відеокасет, яка складається з таких максимальних оцінок:

• порівняльна оцінка якості відтворюваного зображення - 40 балів;

• якість відтворення звука - 10 балів;

• інструментальні лабораторні вимірювання - 40 балів;

• випадання сигналів - 10 балів. За останнім параметром 10 балів означає повну відсутність випадання.

На ринку України представлено широкий асортимент відеокасет провідних закордонних фірм, таких як 8опу, ТБК, Ріуі, ІУС, Махеїі -виробництва Японії; ЗМ - виробництва США та ВА8Р - виробництва Німеччини.

Експлуатація та зберігання відеокасет. Якість відтворення відеокасет під час їх тривалого зберігання залежить в основному від умов зберігання та експлуатації. Необхідно зберігати відеокасети при постійній температурі близько 20°С, при відносній вологості повітря близько 50%, у чистому приміщенні.

Перед першим використанням касети або після зберігання її більше одного місяця рекомендується повністю перематати стрічку з лівої котушки на праву і навпаки. Якщо взимку касета вноситься з вулиці в тепле приміщення, необхідно витримати її при кімнатній температурі протягом 24 годин.

Основними правилами експлуатації і зберігання відеокасет є:

• не можна зберігати відеокасети поблизу випромінювання сильних магнітних полів (наприклад, телевізора, гучномовця);

• при зберіганні касети в горизонтальному положенні магнітна стрічка навантажена особистою вагою, що призводить до пошкодження краю. Тому касети необхідно зберігати у вертикальному положенні, використовуючи спеціальні касетниці;

• з метою запобігання пом'якшення матеріалу стрічки, її склеювання, деформації, забруднення, а також запобігання накопичення статичної електрики необхідно здійснювати перемотування стрічки вперед-назад та використовувати спеціальні касети для чищення відеоголовок;

• зберігати відеокасети доцільно у місцях, захищених від прямих сонячних променів у темному приміщенні або в закритих секціях, ящиках.

Дискові носії інформації

На сьогодні дуже поширена лазерна технологія запису. Цей вид запису відносно новий, але дуже перспективний. Носієм інформації у цьому випадку є не магнітна стрічка, а диск - компакт-диски (КД) або відеодиск (ВД). Саме з боку цих носіїв запису найближчим часом традиційним носіям інформації слід чекати жорстку конкуренцію.

П ояві лазерного запису сприяла багаторічна спільна праця двох провідних фірм 8опу і РНІІЛР8. Завдяки їх зусиллям на початку 80-х років були розроблені та впроваджені у виробництво принципово нові оптичні пристрої для запису цифрової інформації, які отримати назву компакт-дисків (КД). Пізніше, у 90-х роках з'явилися і відеокомпакт-диски (ВД). Значний внесок в розробку ВД належить японській фірми ТозЬіЬа. Поява КД та ВД стала можливим завдяки досягненням в галузі мікроелектроніки, точної механіки, лазерної і мікропроцесорної техніки, інформатики. Важливим моментом нового лазерного, оптичного способу запису є його універсальність, тобто можливість запису на дисках інформації будь-якого виду - звукової, відео, текстової, графічної і т. п.

Перші диски були з музичними записами. їх використання суттєво поліпшило якість фонограм і сприяло їх широкому впровадженню в побуті. Так, уже наприкінці 1987 р. у світі було випущено близько 30 млн лазерних програвачів і понад 450 млн компакт-дисків.

Основними перевагами дисків є їх висока місткість та значна швидкість обробки інформації, можливість практично миттєвого доступу до інформації, зручність у роботі та обслуговуванні лазерних програвачів. Для дискових систем характерна висока механічна міц­ність, стійкість до збоїв та перешкод, диски практично "не старіють" та швидко скуповуються.

На магнітних стрічках і відео- і компакт дисках зберігаються значні масиви інформації - звукові записи, відеофільми, програми для комп'ютерів, каталоги і цілі архіви різноманітних даних. Техно­логічна гнучкість, універсальність та широка сфера використання поставили магнітний та оптичний запис в один ряд з такими досяг­неннями людства, як поліграфія і фотографія.