Nel 1979, Philips e Sony hanno creato un supporto di memorizzazione completamente nuovo che ha sostituito il disco fonografico: un disco ottico (Compact Disk - CD) per la registrazione e la riproduzione del suono. Nel 1982 iniziò la produzione in serie di CD in uno stabilimento in Germania. Microsoft e Apple Computer hanno dato un contributo significativo alla divulgazione del CD.
Rispetto alla registrazione meccanica del suono, presenta una serie di vantaggi: una densità di registrazione molto elevata e una completa assenza di contatto meccanico tra il supporto e il lettore durante la registrazione e la riproduzione. Utilizzando un raggio laser, i segnali vengono registrati digitalmente su un disco ottico rotante.
Come risultato della registrazione, sul disco si forma una traccia a spirale, costituita da depressioni e sezioni lisce. Nella modalità di riproduzione, un raggio laser focalizzato su una traccia si muove sulla superficie del disco ottico rotante e legge le informazioni registrate. In questo caso, le valli vengono lette come zeri e le aree che riflettono uniformemente la luce vengono lette come unità. Il metodo di registrazione digitale garantisce praticamente nessuna interferenza e un'elevata qualità del suono. L'elevata densità di registrazione è ottenuta grazie alla capacità di focalizzare il raggio laser in un punto di dimensioni inferiori a 1 micron. Ciò garantisce lunghi tempi di registrazione e riproduzione.
Riso. 13. CD ottico
Alla fine del 1999, Sony ha annunciato un nuovo supporto Super Audio CD (SACD). Parallelamente è stata applicata la tecnologia del cosiddetto “direct digital stream” DSD (Direct Stream Digital). Una risposta in frequenza da 0 a 100 kHz e una frequenza di campionamento di 2,8224 MHz forniscono un significativo miglioramento della qualità del suono rispetto ai CD convenzionali. La frequenza di campionamento molto più elevata rende superflui i filtri per la registrazione e la riproduzione, poiché l'orecchio umano percepisce questo segnale di passo come analogico "liscio". Allo stesso tempo, è assicurata la compatibilità con il formato CD esistente. Sono disponibili i nuovi dischi HD Single Layer, HD Dual Layer e HD e CD Hybrid Dual Layer.
È molto meglio archiviare le registrazioni audio in forma digitale su dischi ottici piuttosto che in forma analogica su dischi o cassette. Innanzitutto, la durata dei dischi è incommensurabilmente aumentata. Dopotutto, i dischi ottici sono praticamente eterni: non temono i piccoli graffi, il raggio laser non li danneggia durante la riproduzione di dischi. Ad esempio, Sony offre una garanzia di 50 anni sull'archiviazione dei dati sui dischi. Inoltre, i CD non soffrono di rumore di registrazione meccanico e magnetico, quindi la qualità del suono dei dischi ottici digitali è incommensurabilmente migliore. Inoltre, con la registrazione digitale, esiste la possibilità di elaborazione del suono al computer, che consente, ad esempio, di ripristinare il suono originale di vecchie registrazioni monofoniche, rimuovere da esse rumore e distorsione e persino trasformarle in stereo.
Per riprodurre i CD, puoi utilizzare lettori (chiamati lettori CD), stereo e persino computer portatili dotati di un'unità speciale (chiamata unità CD-ROM) e altoparlanti. Ad oggi, nel mondo, nelle mani degli utenti ci sono più di 600 milioni di lettori CD e più di 10 miliardi di CD! I lettori CD portatili, come i lettori di cassette magnetiche compatte, sono dotati di cuffie (fig. 14).
Riso. 14. Lettore CD
Riso. 15. Radio con lettore CD e sintonizzatore digitale
Riso. 16. Centro musicale
I CD musicali sono registrati in fabbrica. Come i dischi del grammofono, possono solo essere ascoltati. Tuttavia, negli ultimi anni, sono stati sviluppati dischi CD ottici per la registrazione una tantum (i cosiddetti CD-R) e multiple (i cosiddetti CD-RW) su un personal computer dotato di un'unità speciale. Ciò rende possibile la registrazione su di essi in un ambiente amatoriale. I dischi CD-R possono essere registrati solo una volta e i dischi CD-RW - molte volte: proprio come su un registratore a nastro, puoi cancellare una registrazione precedente e crearne una nuova al suo posto.
La registrazione digitale ha permesso di combinare testo e grafica con suoni e immagini in movimento sul personal computer. Questa tecnologia è chiamata "multimediale".
Questi computer multimediali utilizzano CD-ROM ottici (Compact Disk Read Only Memory) come supporti di memorizzazione. Esternamente, non differiscono dai CD audio utilizzati nei lettori e nei centri musicali. Le informazioni in essi contenute sono anche registrate in forma digitale.
I compact disc esistenti vengono sostituiti da un nuovo standard multimediale: il DVD (Digital Versatil Disc o disco digitale generico). Non sembrano diversi dai CD. Le loro dimensioni geometriche sono le stesse. La differenza principale tra un DVD è una densità di dati molto più elevata. Contiene 7-26 volte più informazioni. Ciò è stato ottenuto grazie alla lunghezza d'onda del laser più corta e alla dimensione dello spot più piccola del raggio focalizzato, che ha permesso di dimezzare la distanza tra le tracce. Inoltre, i DVD possono avere uno o due livelli di informazioni. È possibile accedervi regolando la posizione della testa laser. Su un DVD, ogni strato di informazioni è due volte più sottile di un CD. Pertanto, è possibile collegare due dischi con uno spessore di 0,6 mm in uno con uno spessore standard di 1,2 mm. Questo raddoppia la capacità. In totale, lo standard DVD prevede 4 modifiche: solo lato, singolo strato per 4,7 GB (133 minuti), solo lato, doppio strato per 8,8 GB (241 minuti), fronte/retro, singolo strato per 9,4 GB (266 minuti) e fronte/retro, dual layer 17 GB (482 minuti). I minuti tra parentesi sono il tempo di riproduzione di programmi video di alta qualità digitale con audio surround multilingue digitale. Il nuovo standard DVD è definito in modo tale che i futuri lettori saranno progettati tenendo presente la riproducibilità di tutte le generazioni precedenti di CD, ad es. nel rispetto del principio della "retrocompatibilità". Lo standard DVD può aumentare notevolmente il tempo e la qualità della riproduzione video rispetto ai CD-ROM esistenti e ai Video CD LD.
I formati DVD-ROM e DVD-Video sono apparsi nel 1996 e il formato DVD-audio è stato successivamente sviluppato per registrare suoni di alta qualità.
Le unità DVD sono unità CD-ROM in qualche modo migliorate.
I dischi ottici CD e DVD sono diventati i primi supporti digitali e supporti di memorizzazione per la registrazione e la riproduzione di suoni e immagini
Cronologia della memoria flash
La storia dell'emergere delle schede di memoria flash è collegata alla storia dei dispositivi digitali mobili che possono essere portati con sé in una borsa, nel taschino di una giacca o camicia o anche come portachiavi al collo.
Questi sono lettori MP3 in miniatura, registratori vocali digitali, fotocamere e videocamere, smartphone e assistenti digitali personali - PDA, modelli moderni di telefoni cellulari. Di piccole dimensioni, questi dispositivi avevano bisogno di espandere la capacità della memoria interna per scrivere e leggere informazioni.
Tale memoria dovrebbe essere universale e utilizzata per registrare qualsiasi tipo di informazione in forma digitale: suono, testo, immagini - disegni, fotografie, informazioni video.
Intel è stata la prima azienda a produrre e commercializzare memorie flash. Nel 1988 è stata dimostrata una memoria flash da 256 kbit delle dimensioni di una scatola da scarpe. È stato costruito secondo lo schema logico NOR (nella trascrizione russa - NOT-OR).
La memoria flash NOR ha velocità di scrittura e cancellazione relativamente basse e il numero di cicli di scrittura è relativamente piccolo (circa 100.000). Tale memoria flash può essere utilizzata quando è richiesta una memorizzazione dei dati pressoché permanente con sovrascritture molto rare, ad esempio per la memorizzazione del sistema operativo di fotocamere digitali e telefoni cellulari.
Tutta la varietà di dischi ottici attualmente utilizzati nei computer e nelle apparecchiature domestiche può essere suddivisa in due gruppi principali: dischi CD (Compact Disk) e dischi digitali versatili DVD (Digital Versatile Disk / Digital Video Disk). I dischi CD e DVD hanno le stesse dimensioni fisiche (diametro 120/80 mm), ma differiscono per la densità di registrazione dei dati e per le caratteristiche delle testine ottiche utilizzate per la lettura dei dati. Dal punto di vista funzionale, CD e DVD si dividono in tre categorie:
Non scrivibile (sola lettura);
Scrivi una volta e leggi molti;
Riscrivibile.
Il principio di funzionamento di tutte le unità ottiche attualmente esistenti si basa sull'utilizzo di un raggio laser per la registrazione e la lettura di informazioni in forma digitale. Durante il processo di registrazione, il raggio laser lascia una traccia sullo strato attivo del supporto ottico, che può essere letto utilizzando lo stesso raggio laser, ma con una potenza inferiore rispetto alla registrazione.
Le unità CD utilizzano un laser a infrarossi con una lunghezza d'onda di 780 nm e un sistema ottico con un'apertura numerica di 0,45 per leggere i dati. (Apertura numerica - dal lat. apertura- apertura - uguale a 0,5 n sin α, dove n è l'indice di rifrazione del mezzo in cui si trova l'oggetto, α è l'angolo tra i raggi estremi del flusso luminoso conico che entrano nel sistema ottico.) La capacità dei CD standard utilizzato per l'archiviazione dei dati, è di 650 o 700 MB. I compact disc registrati nel formato AudioCD (sviluppato per i dispositivi audio consumer) possono contenere fino a 80 minuti di registrazione stereo.
Per leggere i dati in DVD-vengono utilizzati gli azionamenti 
un laser rosso con una lunghezza d'onda di 650 nm e un sistema ottico con un'apertura numerica di 0,6. Le capacità di archiviazione DVD standard vanno da 4,7 GB in su.
I CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) sono dischi ottici laser non riscrivibili o CD-ROM. Il compact disc è prodotto utilizzando un laser a infrarossi molto potente che brucia fori da 0,8 micron su uno speciale disco di prova in vetro. In questo caso, sulla superficie si formano depressioni - depressioni (pozzo inglese) - e spazi piani - piattaforme (terra inglese). La registrazione inizia a una certa distanza dal foro al centro e si sposta verso il bordo in una spirale. Su questo disco di prova, viene realizzato un modello con sporgenze nei punti in cui il laser ha bruciato i fori. La resina liquida (policarbonato) viene iniettata nel modello per formare un CD con lo stesso schema di fori del disco di vetro. Sulla resina viene applicato uno strato molto sottile di alluminio, che viene ricoperto da una vernice protettiva. I CD-ROM sono registrati presso il produttore e vengono utilizzati per distribuire grandi quantità di informazioni di sola lettura. In questo caso, l'utente non ha la possibilità di cancellare o scrivere informazioni su tale disco.
I CD-R sono realizzati sulla base di grezzi in policarbonato, utilizzati anche nella produzione di CD. Tuttavia, la struttura è leggermente diversa. Al disco viene preliminarmente applicata una pista a spirale, tra lo strato di policarbonato e il riflettore è presente uno strato di colorante. Inizialmente, lo strato di colorante è trasparente, il che consente alla luce laser di attraversarlo ed essere riflessa dallo strato riflettente. Quando si registrano le informazioni, la potenza del laser aumenta e quando il raggio raggiunge il colorante, il colorante si riscalda, di conseguenza il legame chimico viene distrutto. Questo cambiamento nella struttura molecolare crea una macchia scura. Durante la lettura, il fotorilevatore rileva la differenza tra macchie scure e aree trasparenti. Questa differenza è percepita come una differenza tra depressioni e aree. Come coloranti vengono utilizzati azoto metallico, cianina, ftalocianina o il più promettente formazano, una miscela di cianina e ftalocianina. Lo strato riflettente è il film più sottile di oro o argento.
I CD-RW consentono di registrare ripetutamente informazioni su dischi con una superficie riflettente, sotto la quale viene applicato uno strato di tipo Ag-In-Sb-Te (argento-indio-antimonio-tellurio) con uno stato variabile. Questa lega ha due stati: cristallino e amorfo, che hanno riflettività diversa. Il masterizzatore CD è dotato di un laser con tre livelli di potenza. Alla massima potenza, il laser fonde la lega, trasformandola da uno stato cristallino (alta riflettività) ad uno stato amorfo (bassa riflettività), creando così una cavità. A media potenza, la lega si scioglie e ritorna al suo stato cristallino naturale, con il trogolo che si trasforma di nuovo in una piattaforma. A bassa potenza, il laser legge le informazioni, determinando lo stato del materiale (in questo caso non si verifica alcuna transizione di stato).
Il DVD è lo stesso CD a base di policarbonato con valli e pad. Tuttavia, ci sono diverse differenze. Il DVD ha cavità più piccole (0,4 micron invece di 0,8 come al solito), una bobina più densa (0,74 micron invece di 1,6) e utilizza un raggio laser rosso più corto (650 nm invece di 780 nm). Nel loro insieme, questi miglioramenti hanno portato a un aumento di sette volte della capacità del disco (4,7 GB).
Al momento ci sono 4 formati DVD:
1. Strato singolo su un lato (4,7 GB).
2. Doppio strato su un lato (8,5 GB).
3. Strato singolo fronte-retro (9,4 GB).
4. Doppio strato a doppia faccia (17 GB).
Con la tecnologia a due strati, uno strato riflettente semitrasparente viene posizionato sullo strato riflettente inferiore. A seconda di dove è focalizzato il laser, viene riflesso da uno strato o dall'altro. Per garantire una lettura affidabile delle informazioni, le depressioni e le aree dello strato inferiore dovrebbero essere di dimensioni leggermente maggiori, quindi la capacità dello strato inferiore è leggermente inferiore a quella dello strato superiore.
I DVD hanno i seguenti vantaggi:
Capacità notevolmente maggiore rispetto al CD;
Compatibilità CD;
Scambio dati ad alta velocità con un'unità DVD;
Elevata affidabilità di archiviazione dei dati.
Va notato che l'emergere di nuove tecnologie Blu-ray e HD-DVD consente di inserire informazioni su un disco molte volte di più rispetto a un normale DVD. Queste tecnologie si basano sull'utilizzo di un laser blu con una lunghezza d'onda di 405 nm. Il formato HD-DVD registra 15 GB di informazioni su un livello e 30 GB su due livelli. Blu-ray memorizza rispettivamente 25 GB e 50 GB.
Dischi magneto-ottici
Il principio di funzionamento di un dispositivo di memorizzazione magneto-ottico (Magneto Optical) si basa sull'uso di due tecnologie: laser e magnetica.
La struttura di base di tutti i tipi di dischi magneto-ottici è la stessa, l'unica differenza è che alcuni dischi hanno una superficie di lavoro, mentre altri ne hanno due. La struttura di base di un disco a un lato è mostrata nella Figura 2.17.
La superficie di un dispositivo di memorizzazione magneto-ottico (MOE) è rivestita con una lega, le cui proprietà cambiano sia sotto l'influenza del calore che sotto l'influenza di un campo magnetico. Se il disco viene riscaldato al di sopra di una certa temperatura, diventa possibile modificare la polarizzazione magnetica mediante un piccolo campo magnetico. Su questo si basano le tecnologie di lettura e scrittura del MOD.
Quindi, durante la registrazione, un raggio laser riscalda l'area del disco dove deve essere effettuata la registrazione fino al cosiddetto "punto Curie" (per la maggior parte delle leghe utilizzate, questo stato si verifica ad una temperatura di circa 200°C).
Nel punto di Curie, la permeabilità magnetica diminuisce e un campo magnetico relativamente piccolo può produrre un cambiamento nello stato magnetico delle particelle. Il campo converte tutte le celle di bit nello stesso stato. Questo cancella tutte le informazioni sul disco.
Quindi la direzione del campo magnetico viene invertita e il laser viene acceso solo in quei momenti in cui è necessario modificare l'orientamento delle particelle nella cella del bit (valore del bit). Quindi la lega viene raffreddata e le sue particelle si congelano in una nuova posizione.
Per la lettura viene utilizzato un raggio laser a bassa potenza. La luce riflessa colpisce l'elemento fotosensibile, che determina la direzione della polarizzazione. A seconda di questa direzione, l'elemento fotosensibile invia un uno binario o uno zero binario al controller dell'azionamento magneto-ottico.
Le unità magneto-ottiche sono integrate ed esterne. Oltre alle unità convenzionali, si stanno diffondendo le cosiddette librerie ottiche con cambiadischi automatici, la cui capacità può essere di centinaia di gigabyte e persino di diversi terabyte. Il tempo di cambio disco è di pochi secondi e i tempi di accesso e le velocità di trasferimento dati sono gli stessi delle unità convenzionali.
Unità flash
I supporti di informazioni basati su chip di memoria flash sono ora ampiamente utilizzati nelle fotocamere digitali, nei telefoni cellulari e nei computer.
La memoria flash è un tipo speciale di memoria a semiconduttore riscrivibile non volatile. Una cella di memoria flash è costituita da un singolo transistor di un'architettura speciale, in cui possono essere memorizzati più bit. La maggior parte dei media basati su flash sono le cosiddette schede flash, che sono i principali supporti di memorizzazione per la moderna tecnologia portatile. La seconda area, ora in rapido sviluppo, è una memoria flash USB per il collegamento diretto a un computer. Il vantaggio della memoria flash rispetto a dischi rigidi, CD-ROM e DVD è che non ci sono parti mobili, quindi la memoria flash è più compatta e consente un accesso più rapido. Le informazioni registrate sulla memoria flash possono essere conservate per un tempo molto lungo (da 20 a 100 anni) ed è in grado di sopportare notevoli sollecitazioni meccaniche (5-10 volte superiori al massimo consentito per i dischi rigidi convenzionali). Lo svantaggio, rispetto agli hard disk, è la dimensione relativamente ridotta, nonché la limitazione sul numero di cicli di riscrittura (da 10.000 a 1.000.000 per le diverse tipologie).
Le unità flash per computer sotto forma di portachiavi con porta USB vengono utilizzate come supporti di memorizzazione rimovibili e hanno un volume di 16, 32, 64, 128, 256, 512 MB, 1 GB, 2 GB, 4 GB, 8 GB, che, ovviamente , non è un limite, quindi come la tecnologia è in costante miglioramento.
Dispositivi di input delle informazioni
I dispositivi di input delle informazioni convertono le informazioni dai dispositivi periferici in forma digitale. I seguenti dispositivi vengono utilizzati per inserire le informazioni: tastiere, manipolatori, scanner, digitalizzatori (tablet digitali), touch screen, dispositivi di input vocale, fotocamere digitali, ecc.
Tastiera del computer
La tastiera è il mezzo principale per inserire informazioni nel PC. È una matrice di chiavi combinate in un unico insieme e un'unità elettronica per convertire le battute in codice binario. Ciascun tasto della tastiera ha un codice di scansione a sette cifre (codice di scansione). Quando viene premuto un tasto, l'hardware della tastiera genera un codice di rilascio di un byte e, quando viene rilasciato, un codice di rilascio di un byte, rispettivamente. Il codice push è lo stesso del codice di scansione. Il codice di rilascio differisce dal codice di scansione per la presenza di uno nel bit più significativo del byte. Se il tasto rimane premuto per più di 0,5 s, i codici da premere vengono generati automaticamente con una frequenza di 10 volte al secondo. La generazione automatica del codice si interrompe al rilascio del tasto o alla pressione di un altro tasto. Quindi, quando un tasto è "appiccicoso", per eliminare le conseguenze, è sufficiente premere qualsiasi altro tasto. Il principio di funzionamento della tastiera è mostrato nella Figura 2.19. Quando viene premuto un tasto, il segnale viene registrato dal controller della tastiera e avvia un'interruzione hardware, il processore smette di funzionare ed esegue la procedura di analisi del codice di scansione. L'interrupt è gestito da un programma speciale incluso nella memoria di sola lettura (ROM). Qualsiasi tastiera ha 4 gruppi di tasti:
Tasti della macchina da scrivere per l'immissione di lettere maiuscole e minuscole, numeri e caratteri speciali;
Tasti di servizio che cambiano il significato della pressione del resto ed eseguono altre azioni per controllare l'input dalla tastiera (Alt, Ctrl, Shift, Tab, Backspace, Invio, Caps Lock, Num Lock, Print Screen, ecc.);
Tasti funzione (F1-F12), il cui significato viene premuto dipende dal prodotto software;
Piccoli tasti del tastierino numerico a doppia modalità per immissione numerica rapida e conveniente, controllo del cursore e commutazione della modalità del tastierino.
manipolatori
I manipolatori sono dispositivi progettati per controllare un cursore (puntatore) sullo schermo di un monitor.
I manipolatori rendono più comodo il lavoro dell'utente, soprattutto nei programmi con interfaccia grafica. I controller includono: mouse, joystick, penna ottica, trackball, ecc.
Il mouse è un dispositivo per puntare i punti desiderati sullo schermo del display spostandolo su una superficie piana. Le coordinate della posizione del mouse vengono trasmesse al computer e provocano il corrispondente movimento del cursore del mouse (puntatore). In base al principio di funzionamento, viene fatta una distinzione tra mouse optomeccanici e ottici.
Il principio di funzionamento di un mouse opto-meccanico (Fig. 2.20) consiste nel convertire il movimento del mouse in impulsi elettrici formati utilizzando un fotoaccoppiatore: LED (sorgenti luminose) e fotodiodi (ricevitori di luce). Quando muovi il mouse, la rotazione della pallina viene trasmessa attraverso i rulli ai dischi con "fessure". La rotazione del disco fa sì che il flusso luminoso tra il LED e il fotodiodo si sovrapponga, il che porta alla comparsa di impulsi elettrici. La frequenza degli impulsi corrisponde alla velocità di movimento del mouse.
Al giorno d'oggi, i mouse ottici sono ampiamente utilizzati. Tutti i moderni mouse ottici contengono in modo costruttivo una videocamera in miniatura, in cui viene utilizzato un sensore CMOS come elemento sensibile alla luce. (Un sensore di immagine contenente uno strato di silicio sensibile alla luce in cui i fotoni vengono convertiti in elettroni. CMOS - Semiconduttore di ossido di metallo complementare - CMOS - Semiconduttore di ossido di metallo complementare) Di fronte al sensore per illuminare la superficie sotto il mouse c'è una fonte di luce, di solito rosso Diodo emettitore di luce. Quando il mouse si muove, il sensore elabora le immagini di superficie e le invia sotto forma di segnali a un processore DSP (Digital Signal Processing) specializzato, che analizza i cambiamenti nelle immagini ricevute e determina di conseguenza la direzione del movimento del mouse. Tuttavia, i mouse ottici non possono essere utilizzati su superfici di vetro o specchi.
Esistono anche mouse wireless, in cui le informazioni vengono trasmesse tramite raggi infrarossi o segnali radio utilizzando un trasmettitore integrato. Questi segnali vengono registrati da un ricevitore speciale e inviati al computer. Quando si utilizza l'infrarosso, il mouse deve avere una linea di vista verso il ricevitore. Se viene utilizzata la banda radio, questa condizione è facoltativa.
L'ultimo progresso nei manipolatori di topi è l'uso della tecnologia laser. Quando si sposta il mouse, il raggio laser, riflesso dalla superficie, colpisce il sensore, che traduce le modifiche della superficie rilevata nel movimento del cursore sullo schermo del monitor. L'utilizzo di un raggio laser consente al mouse di essere più reattivo di un mouse ottico convenzionale e può essere utilizzato su qualsiasi superficie. Allo stesso tempo, il laser è invisibile e sicuro per l'uomo.
La qualità di un particolare modello di mouse è determinata dalla risoluzione del mouse, che viene misurata in dpi (punto per pollice - il numero di punti per pollice), sebbene esista un'altra unità di cpi (conteggio per pollice - il numero di campioni per pollice). Tipicamente, la risoluzione del mouse, a seconda del modello, varia da 300 a 900 dpi. Maggiore è la risoluzione, più preciso è il posizionamento del cursore del mouse. Strutturalmente, i topi sono realizzati sotto forma di una scatola di plastica con pulsanti, di regola, con due: principale e aggiuntivo.
Un altro manipolatore, in cui il cursore viene spostato mediante rotazione manuale di una palla che sporge sopra una superficie piana, è una trackball (Fig. 2.22, a). Il principio di funzionamento è lo stesso di un mouse opto-meccanico. Una trackball è, infatti, lo stesso mouse, solo capovolto.
Un joystick è un dispositivo che viene solitamente utilizzato nelle console di gioco e nei computer da gioco (Fig. 2.22, b). È una leva che, quando viene spostata, sposta il cursore sullo schermo. Uno o più pulsanti si trovano sulla leva. In questo caso, il cursore assume la forma di un oggetto in movimento.
La penna ottica può essere utilizzata per indicare un punto su uno schermo di visualizzazione o per formare immagini. Una fotocellula è installata nella punta della penna e reagisce al segnale luminoso trasmesso dallo schermo nel punto in cui la penna tocca. Poiché lo schermo del monitor è costituito da molti punti (pixel), quando si preme il pulsante, viene trasmesso un segnale al PC, in base al quale vengono calcolate le coordinate del fascio di elettroni al momento della sua registrazione. Un'altra area di applicazione della penna ottica è in combinazione con un digitalizzatore. Un digitalizzatore (digitalizzatore) è un dispositivo progettato per inserire informazioni grafiche. Quando si sposta la penna sulla tavoletta, le sue coordinate vengono fissate nella memoria del computer, ovvero, in questo caso, la penna luminosa svolge una funzione di "scrittura".
Touch screen
Un touch screen è uno schermo che è combinato con dispositivi touch e consente di inserire informazioni in un computer con il tocco di un dito.
In generale, quando si lavora con un dispositivo touch, l'utente tocca con il dito il cursore (la superficie di questo dispositivo), una lettera, un numero o un'altra cifra evidenziata sullo schermo. Indipendentemente dalla natura fisica dei principi alla base del funzionamento del dispositivo sensore, alla sua superficie è associato un sistema di coordinate rettangolare, che consente di registrare il tocco di un dito e trasmettere un segnale a un computer. In base al principio di funzionamento, si distinguono le seguenti tecnologie di sensori : resistiva, capacitiva, infrarossa e tecnologia basata sulle onde acustiche di superficie (PVA).
Tecnologia resistiva. La tecnologia resistiva si basa sul metodo di misurazione della resistenza elettrica di una parte del sistema al momento del contatto. Lo schermo resistivo ha un'alta risoluzione (300 dpi), una lunga risorsa (10 milioni di tocchi), un breve tempo di risposta (circa 10 ms) e un basso costo. Ma oltre ai pro, ci sono anche degli svantaggi, ad esempio una perdita del 20% 
flusso luminoso.
Tecnologia capacitiva. L'elemento sensibile di un touchscreen capacitivo è in vetro con un sottile rivestimento conduttivo trasparente applicato sulla sua superficie. Quando tocchi lo schermo Immagineè chiamato capacitivo; il collegamento tra il dito e lo schermo, che provoca un impulso di corrente al punto di contatto (Fig. 2.24). Un'altra tecnologia capacitiva NFI (Dynapro) (Fig. 2.25) si basa sull'uso di un'onda elettromagnetica. NFI utilizza un'elettronica speciale del sensore in grado di rilevare un oggetto conduttivo - un dito o una penna di input conduttivo - attraverso uno strato di vetro, nonché attraverso guanti o altro 
potenziali ostacoli (umidità, gel, vernice, ecc.).
Tecnologia dei tensioattivi(onde acustiche di superficie). Negli angoli di tale schermo è posizionato uno speciale set di elementi in materiale piezoelettrico, a cui viene applicato un segnale elettrico con una frequenza di 5 MHz. (I materiali piezoelettrici sono sostanze che hanno un effetto piezoelettrico, ovvero la generazione di un campo elettrico sotto l'influenza di deformazioni elastiche è un effetto piezoelettrico diretto.) Questo segnale viene convertito in un'onda acustica ultrasonica diretta lungo la superficie dello schermo. Anche un leggero tocco dello schermo in qualsiasi punto provoca un assorbimento attivo delle onde, a causa del quale l'immagine della propagazione degli ultrasuoni sulla sua superficie cambia leggermente.
Tecnologia a infrarossi. Lungo i confini del touch screen sono installati speciali elementi emettitori che generano onde luminose della gamma infrarossa, onde luminose della gamma infrarossa si propagano lungo la superficie dello schermo, formando una sorta di griglia di coordinate sulla sua superficie di lavoro.
Se uno dei raggi infrarossi viene bloccato da un corpo estraneo caduto nel raggio dei raggi, il raggio smette di raggiungere l'elemento ricevente, che viene immediatamente fissato dal microprocessore. Vale la pena notare che il touch screen a infrarossi non si preoccupa del tipo di oggetto posizionato nel suo spazio di lavoro: la pressione può essere eseguita con un dito, una penna stilografica, un puntatore e persino una mano guantata. I touch screen possono essere incernierati e integrati (Fig. 2.28).
Negli ultimi anni, i touchscreen si sono affermati come il modo più conveniente di interazione uomo-macchina. Applicazione touch screen ha una serie di vantaggi che non sono disponibili con nessun altro dispositivo. Quindi, i sistemi informativi realizzati sulla base di chioschi touchscreen aiutano a ottenere le informazioni necessarie o interessanti nelle sale espositive, nelle stazioni ferroviarie, nelle istituzioni governative, bancarie, finanziarie e mediche, ecc.
Scanner
Uno scanner è un dispositivo che consente di trasferire informazioni grafiche che si trovano su un computer a un computer. 
mago o nastro.
Questi possono essere testi, disegni, diagrammi, grafici, fotografie, ecc. Lo scanner, come una fotocopiatrice, crea una copia di un'immagine di un documento cartaceo, ma non su carta, ma in formato elettronico.
Il principio dello scanner è il seguente. L'immagine copiata è illuminata da una sorgente luminosa (solitamente una lampada fluorescente). In questo caso, un raggio di luce esamina (scansiona) ogni area dell'originale. Un raggio di luce riflesso da un foglio di carta attraverso una lente di riduzione entra in un dispositivo ad accoppiamento di carica (CCD). (Un dispositivo che accumula una carica elettronica quando un flusso luminoso lo colpisce. Il livello di carica dipende dalla durata e dall'intensità dell'illuminazione. Nella letteratura in lingua inglese viene utilizzata la definizione di CCD - Dispositivo a carica di coppia) Sulla superficie del CCD, mediante la scansione si forma un'immagine ridotta dell'oggetto copiato. Il CCD converte un'immagine ottica in segnali elettrici. Un CCD è una matrice che contiene un gran numero di elementi semiconduttori sensibili alla radiazione luminosa.
Negli scanner in bianco e nero, si formano diverse sfumature di grigio all'uscita di ciascun elemento CCD utilizzando un convertitore analogico-digitale.
Gli scanner a colori utilizzano il modello di colore RGB. L'immagine scansionata viene illuminata attraverso un filtro di luce RGB rotante o tre lampade colorate - rossa, verde, blu - che si accendono in sequenza. Il segnale corrispondente a ciascun colore primario viene elaborato separatamente. Per questo esistono linee parallele di sensori, ognuna delle quali percepisce il proprio colore. Il numero di colori trasmessi varia da 256 a 65.536 e persino 16,7 milioni.La risoluzione dello scanner è misurata dal numero di punti distinguibili per pollice dell'immagine. In questo caso vengono indicati due valori, ad esempio 600 × 1200 dpi. Il primo è il numero di punti orizzontali, che è determinato dal CCD. Il secondo è il numero di passi motore verticali per pollice. Il primo, il minimo, dovrebbe essere preso in considerazione.
Per la loro progettazione, gli scanner sono portatili, a superficie piana, a tamburo, a proiezione, ecc. Fig. 2.30).
Dispositivi di output delle informazioni
I dispositivi di output sono dispositivi che emettono informazioni elaborate da un computer per la percezione da parte dell'utente o per l'utilizzo da parte di altri dispositivi automatici.
Le informazioni in uscita possono essere visualizzate sullo schermo del monitor, stampate su carta, riprodotte sotto forma di suoni, trasmesse sotto forma di segnali.
Monitor e adattatori video
Un monitor (display) è un dispositivo progettato per visualizzare informazioni testuali e grafiche ai fini della percezione visiva da parte dell'utente.
Il monitor è la periferica principale e viene utilizzato per visualizzare le informazioni immesse tramite la tastiera o altri dispositivi di input (scanner, digitalizzatore, ecc.). Il monitor è collegato al computer tramite un adattatore video. Attualmente sono in uso i seguenti tipi di monitor:
Sulla base di un tubo catodico (CRT);
- 
cristalli liquidi;
Plasma (scarico di gas).
La differenza tra questi monitor risiede nei diversi principi fisici della formazione dell'immagine.
I monitor basati su CRT non sono diversi dai televisori convenzionali in linea di principio. Quando si forma un'immagine, i dati video vengono convertiti in un flusso continuo di elettroni, che vengono "sparati" dalle carcasse catodiche del cinescopio. I fasci di elettroni risultanti vengono fatti passare attraverso uno speciale reticolo guida, che assicura che gli elettroni colpiscano con precisione il punto desiderato, per poi raggiungere lo strato luminescente. Quando bombardato da elettroni, il fosforo emette luce.
Esistono diversi tipi di tubi a raggi catodici, che differiscono per il design del reticolo di guida e dello strato di fosforo.
I più diffusi sono i monitor con la cosiddetta maschera d'ombra. In un cinescopio di questo tipo viene utilizzata una sottile lamina metallica per posizionare il fascio di elettroni, in cui vengono praticati numerosi fori per perforazione (Fig. 2.32, a). Il fosforo in un tale tubo è realizzato sotto forma di triadi di colori, dove ogni ellissi - un elemento luminoso di materia rossa, verde e blu - rappresenta un pixel visibile.
Un altro tipo di cinescopi, costruito con l'uso di un reticolo di apertura (Fig. 2.32, b), differisce dai cinescopi con una maschera d'ombra in quanto un numero di filamenti di acciaio, piuttosto che una piastra ingombrante, serve per il posizionamento accurato del fascio di elettroni . Il fosforo in un cinescopio con una griglia di apertura viene applicato sulla superficie interna dello schermo sotto forma di strisce verticali alternate.
In un CRT con maschera a fessura, la griglia di guida è una piastra con lunghe fessure verticali (Figura 2.32, c). Il fosforo in tali cinescopi viene applicato o sotto forma di strisce continue alternate, o sotto forma di strisce ellittiche, di forma simile alle fessure nella maschera a fessura.
I tipi considerati di cinescopi hanno i loro vantaggi e svantaggi. Quindi, un CRT con una maschera d'ombra, grazie ad alcune delle sue caratteristiche di design, presenta una serie di vantaggi rispetto ad altri tipi di CRT: una disposizione densa di triplette di colore, che consente un'elevata chiarezza dell'immagine e una tecnologia di produzione consolidata. Lo svantaggio è una diminuzione della durata del monitor: a causa dell'ampia area, la maschera perforata assorbe circa il 70-85% di tutti gli elettroni emessi dai catodi del cannone elettronico del cinescopio, a seguito della quale la gamma di luminosità e il contrasto diminuisce. Per ottenere un'elevata luminosità dell'immagine, è necessario aumentare l'intensità del flusso di elettroni, che non influisce nel modo migliore sulla durata del monitor (di norma, il ciclo di vita di un dispositivo basato su un CRT con maschera d'ombra non supera i 7-8 anni). L'area di applicazione di tali monitor è l'elaborazione di grandi matrici di materiale di testo, layout, fotoritocco, correzione del colore e CAD (sistemi di progettazione automatica).
I principali vantaggi di un CRT con un reticolo di apertura includono un'elevata luminosità e contrasto dovuti alla maggiore capacità di trasmissione degli elettroni al fosforo e all'aumento dell'area di copertura dello schermo con il fosforo.
Tra gli svantaggi va notato il verificarsi di distorsioni dell'immagine quando si visualizza un numero elevato di tratti brevi, in altre parole, quando si visualizza testo di piccole dimensioni.
I monitor che utilizzano tubi con maschera a fessura combinano i vantaggi dei due tipi precedenti di dispositivi e sono privi di svantaggi. Colori brillanti e vividi, buon contrasto, grafica e testo nitidi: tutto questo li rende adatti a soddisfare le esigenze di tutti i tipi di utenti. I CRT sono progettati e prodotti da un numero molto limitato di aziende. Tutti gli altri che fanno monitor usano soluzioni commerciali. Tra le società di sviluppo più famose ci sono: Hitachi e Samsung - tubi basati su una maschera d'ombra; Sony, Mitsubishi e ViewSonic - CRT con griglia di apertura; NEC, Panasonic, LG - dispositivi che utilizzano una maschera a fessura.
I monitor a cristalli liquidi (LCD) o monitor LCD (LCD - Liquid Crystal Display) sono monitor digitali a schermo piatto. Questi monitor utilizzano una sostanza a cristalli liquidi trasparente inserita tra due lastre di vetro sotto forma di una pellicola sottile. Il film è una matrice nelle cui cellule si trovano i cristalli. Accanto a ciascuna piastra è posizionato un filtro polarizzatore, i cui piani di polarizzazione sono tra loro perpendicolari.
Sai dal corso di fisica che se fai passare la luce attraverso due piastre, i cui piani di polarizzazione coincidono, viene assicurata la piena trasmissione della luce. Tuttavia, se una delle piastre viene ruotata rispetto all'altra, ad es. cambiare il piano di polarizzazione, la quantità di luce trasmessa diminuirà. Quando i piani di polarizzazione sono reciprocamente perpendicolari, la trasmissione della luce è impressionante.
Nei monitor LCD, la luce di una lampada, che cade sul primo filtro polarizzatore, viene polarizzata in uno dei piani, ad esempio verticale, e quindi passa attraverso uno strato di cristalli liquidi. Se i cristalli liquidi ruotano il piano di polarizzazione del raggio di luce di 90 °, passa liberamente attraverso il secondo filtro polarizzatore, poiché i piani di polarizzazione coincidono. Se la svolta non si verifica, il raggio di luce non passa. Quindi, applicando tensione ai cristalli, si può cambiare il loro orientamento, cioè regolare così la quantità di luce che passa attraverso i filtri. Nei moderni monitor LCD, ogni cristallo è controllato da un transistor separato, ovvero viene utilizzata la tecnologia TFT (Thin Film Transistor), la tecnologia "thin film transistor". Un pixel in un monitor LCD è formato anche da rosso, verde e blu, e diversi colori si ottengono variando la tensione applicata, che porta ad una rotazione del cristallo e, di conseguenza, ad una variazione della luminosità del flusso luminoso.
Nei monitor al plasma (PDP - Plasma Display Panel), l'immagine si forma a causa dell'emissione di luce da parte di scariche di gas nei pixel del pannello. Un elemento dell'immagine (pixel) in uno schermo al plasma è molto simile a una lampada fluorescente convenzionale. Un gas caricato elettricamente emette luce ultravioletta che colpisce il fosforo e lo eccita, facendo sì che la cellula corrispondente si illumini di luce visibile. Nei moderni monitor al plasma viene utilizzata la cosiddetta tecnologia plasmavision: si tratta di un insieme di celle, in altre parole pixel, che consistono in tre subpixel che trasmettono i colori: rosso, verde e blu.
Strutturalmente il pannello è costituito da due lastre di vetro piano poste ad una distanza di circa 100 micron l'una dall'altra. Tra di loro c'è uno strato di gas inerte (di solito una miscela di xeno e neon), che è influenzato da un forte campo elettrico. I conduttori trasparenti più sottili (elettrodi) sono applicati alla lastra trasparente anteriore e i conduttori reciproci sono applicati a quella posteriore. La parete di fondo ha celle microscopiche piene di fosfori di tre colori primari (rosso, blu e verde), tre celle per ogni pixel. Il principio di funzionamento di un pannello al plasma si basa sul bagliore di speciali fosfori quando esposto a radiazioni ultraviolette che si verificano durante una scarica elettrica in un ambiente di gas altamente rarefatto. Con tale scarica, si forma un "cordone" conduttivo tra gli elettrodi con una tensione di controllo, costituito da molecole di gas ionizzato (plasma). Pertanto, i pannelli che funzionano secondo questo principio sono chiamati pannelli al plasma. Il gas ionizzato agisce su uno speciale rivestimento fluorescente, che a sua volta emette luce visibile all'occhio umano.
La qualità di un particolare monitor può essere valutata dai seguenti parametri principali:
Risoluzione;
Dimensione dello schermo;
Il numero di colori riproducibili;
Frequenza di aggiornamento dello schermo.
Risoluzione monitor. In genere, i monitor possono funzionare in due modalità: testo e grafica. In modalità testo, sullo schermo del monitor viene visualizzato un carattere ASCII. Il numero massimo di caratteri che possono essere visualizzati sullo schermo è chiamato capacità di informazione dello schermo. In modalità normale, lo schermo contiene 25 righe di 80 caratteri ciascuna, quindi la capacità di informazione è di 2000 caratteri. In modalità grafica, le immagini vengono visualizzate sullo schermo, formate da singoli elementi: pixel. In modalità grafica, la risoluzione è misurata dal numero massimo di pixel in orizzontale e in verticale su uno schermo monitor. La risoluzione dipende sia dalle caratteristiche del monitor che dalla scheda video. Più alti sono i valori, più oggetti possono essere posizionati sullo schermo, migliore è il dettaglio dell'immagine. Ad esempio, una risoluzione di 800 × 600 significa che è possibile disegnare in modo condizionale 800 linee verticali e 600 orizzontali sullo schermo (Fig. 2.35). Ogni pixel dello schermo è coinvolto nella formazione dell'immagine, quindi, a una risoluzione di 800 × 600, il numero di celle indirizzabili è di 480.000 pixel. Per i monitor LCD, la risoluzione è determinata dal numero di celle situate lungo la larghezza e l'altezza dello schermo. I moderni monitor LCD hanno per lo più una risoluzione di 1024 x 768 o 1280 x 1024.
La caratteristica più importante che determina la risoluzione e la chiarezza dell'immagine sullo schermo è la dimensione 
grani (dot pitch - il passo del punto) del fosforo dello schermo del monitor. La granulometria dei moderni monitor varia da 0,25 a 0,28 mm. Per grano si intende la distanza tra due punti di un fosforo dello stesso colore. Per i tubi con maschera d'ombra, la grana viene misurata in diagonale, per gli altri due in orizzontale. Valori di risoluzione standard: 640 × 480, 800 × 600, 1024 × 768, 1600 × 1200, 1800 × 1440, ecc.
Dimensione dello schermo. La lunghezza della diagonale dell'area visibile dell'immagine viene solitamente utilizzata come misura. Per i display a cristalli liquidi (LCD), l'area visibile ha le stesse dimensioni del pannello. Per i monitor con tubo a raggi catodici (CRT), l'area visibile è leggermente più piccola. Ciò è dovuto alle caratteristiche del design del CRT stesso. I monitor CRT sono disponibili nelle dimensioni dello schermo da 14", 15", 17", 19" e 22". Per i pannelli LCD vengono utilizzati 15, 17, 18, 19, 20 e più pollici.
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Data di creazione della pagina: 2016-02-12
Ciao a tutti! Questa è la seconda parte del materiale sull'evoluzione dei supporti di informazione. Lascia che ti ricordi che in abbiamo parlato dei primi dispositivi di archiviazione: schede perforate e abbiamo anche prestato attenzione ai nastri magnetici e ai floppy disk. Oggi parleremo di dispositivi più familiari per noi, in particolare di unità ottiche.
Nel 1969, IBM stava ancora lavorando duramente per creare il primo floppy disk e gli ingegneri del produttore di elettronica olandese Philips stavano già completando il lavoro su un supporto ottico chiamato LaserDisc. Molte persone credono erroneamente che LaserDisc sia stata la prima tecnologia di registrazione ottica al mondo, ma questo non è del tutto vero. 10 anni prima di questo evento, nel 1958, i fratelli Paul e James Gregg avevano già creato una tecnologia simile. La differenza tra questi supporti ottici era che lo sviluppo dei fratelli Gregg funzionava in modalità di trasmissione, mentre la tecnologia Philips utilizzava la luce riflessa.
Nel 1961, i Greggies brevettarono la loro tecnologia ma non furono mai in grado di farne un prodotto commerciale, vendendo successivamente i diritti sui supporti ottici alla MCA nel 1968. Philips e MCA hanno ritenuto di non aver bisogno di alcuna concorrenza e hanno deciso di unire le forze. Il frutto del loro lavoro è stato il lancio commerciale di LaserDisc nel 1972.
Al momento dell'introduzione di Laserdisc, i formati di cassette VHS e Betamax avevano già avuto successo. Nonostante il fatto che Laserdisc avesse molti vantaggi rispetto alle cassette, non è mai diventato popolare. In Europa, è stato accolto piuttosto freddamente e i mercati degli Stati Uniti e del Giappone sono diventati i principali mercati per questa tecnologia. Il primo film uscito su Laserdisc è stato Lo squalo. È successo nel 1978. E l'ultimo - il dipinto "Raising the Dead" nel 2000. È interessante notare che la produzione di lettori Laserdisc è continuata fino al 2009, quando Pioneer ha rilasciato l'ultimo lotto di tali dispositivi.
Un'alternativa di maggior successo al Laserdisc era lo standard Compact Disc (CD), rilasciato nel 1982. Questo formato è stato sviluppato da un'alleanza di Sony e Philips. Inizialmente, si presumeva che i CD sarebbero stati utilizzati solo per archiviare registrazioni audio in forma digitale, ma nel tempo hanno iniziato a essere utilizzati per archiviare file di qualsiasi tipo. Ciò è in gran parte dovuto agli sforzi di Apple e Microsoft, che hanno iniziato a installare unità CD nei loro computer dal 1987.
Per quanto riguarda il dispositivo CD, è abbastanza semplice. Il CD stesso è un substrato in policarbonato rivestito con un sottile strato di metallo. Questo strato è protetto da vernice, sulla quale sono applicate immagini, iscrizioni e altri segni di identificazione esterni del disco.
Le informazioni registrate su un compact disc si presentano come una spirale di depressioni, o "fosse", applicate alla superficie posteriore del disco. Un singolo pozzo è tipicamente largo circa 500 nm e lungo da 850 a 3500 nm. In questo caso, la profondità del pozzo raggiunge i 100 nm. La distanza da ciascun pozzo ai suoi vicini è solitamente di circa 1,6 micron. Questa distanza è chiamata terra. Le informazioni dal CD vengono lette utilizzando un raggio laser, che forma un punto luminoso con un diametro di circa 1,2 µm, che è di 0,4 µm inferiore alla distanza tra le fosse adiacenti. Nel caso in cui il raggio "appoggi" a terra, il fotodiodo ricevente cattura il segnale di massima intensità e lo riconosce come unità logica. Quando il laser colpisce la fossa, la luce viene dispersa e assorbita, quindi viene riflessa dal supporto in policarbonato. In questo caso, il fotodiodo rileva la luce di intensità inferiore e viene riconosciuta come zero logico.
Per molti anni dopo la comparsa del CD, la sua dimensione massima è stata mantenuta a circa 650 MB. Un disco di questa capacità potrebbe memorizzare circa 74 minuti di audio di alta qualità. Solo negli anni 2000 il volume del CD è aumentato a 700 MB. Anche in vendita si possono trovare "spazi vuoti" da 800 megabyte.
Quando la tecnologia CD è apparsa per la prima volta, i CD dovevano essere di sola lettura: anche nella fase di produzione, le informazioni venivano scritte su un disco applicando dei pit a un substrato. E solo allora uno strato riflettente e una vernice protettiva sono stati applicati sul substrato. Tuttavia, subito dopo la comparsa del CD, gli utenti volevano scrivere informazioni sui dischi stessi. Ciò ha spinto Philips e Sony a sviluppare lo standard CD-R (Compact Disc-Recordable). Ad esempio, i primi CD progettati per la registrazione una tantum sono apparsi nel 1988.
Per il loro design, i dischi CD-R differivano dai loro predecessori solo per la presenza di un altro strato tra il substrato e il riflettore. Questo strato è stato realizzato con colorante organico trasparente. Il colorante aveva una proprietà interessante: sotto l'influenza del calore, collassava e si scuriva. In realtà, queste caratteristiche fisiche dello strato organico hanno permesso di realizzare la capacità di scrivere informazioni su disco. Durante la registrazione, il laser di un'unità di scrittura speciale ha cambiato la sua potenza, bruciando i singoli punti nello strato di colorante. Alla lettura successiva, queste zone oscurate sono state percepite dal fotodiodo come fosse, o zero logico.
Come accennato in precedenza, era possibile scrivere informazioni su un disco CD-R solo una volta. E questo era il principale svantaggio di questo formato. La riregistrazione delle informazioni è diventata possibile nel 1997 con il rilascio dello standard CD-RW (Compact Disc-Rewritable).
Il design del CD-RW era esattamente lo stesso del dispositivo CD-R, fatta eccezione per lo strato tra il substrato e il riflettore. Il colorante organico è stato sostituito da un materiale attivo inorganico, una lega di calcogenuri. Proprio come la materia organica, la lega si è oscurata sotto l'influenza di un potente raggio laser. L'oscuramento si è verificato a seguito del passaggio di una sostanza da uno stato di aggregazione cristallina ad uno amorfo. A differenza della materia organica, la lega di calcogenuro potrebbe tornare al suo stato cristallino originale, il che ha permesso di scriverlo ripetutamente su disco.
Un anno prima della comparsa del formato CD-RW, sono stati rilasciati i DVD (Digital Versatile Disc). La storia della creazione di DVD è piuttosto divertente. Risale ai primi anni '90, quando Philips e Sony stavano sviluppando la tecnologia MMCD (Multimedia Compact Disc) e l'alleanza, che includeva Toshiba, Time Warner, Hitachi, Pioneer e molti altri, lavorò per creare lo standard SD (Super Density). ). Entrambe le coalizioni pubblicizzarono attivamente le loro tecnologie, ma sotto la pressione di IBM, che temeva una ripetizione della "guerra dei formati" tra VHS e Betamax, raggiunsero un compromesso. È così che è nata la tecnologia DVD.
La particolarità del formato DVD era che era stato originariamente sviluppato per sostituire le videocassette obsolete. Pertanto, all'inizio, l'abbreviazione DVD veniva solitamente decifrata come Digital Video Disc. Tuttavia, in seguito si è scoperto che i DVD sono ideali per archiviare qualsiasi tipo di dati e il nome precedente è stato rapidamente cambiato in Digital Versatile Disc.
Il design del DVD non è molto diverso dal precedente standard CD. La tecnologia DVD ha ridotto le dimensioni delle fosse, quindi è diventato possibile utilizzare un laser rosso con una lunghezza d'onda di 635 o 650 nm per leggere tali dischi. Per confronto: la lettura dei CD è stata effettuata con un laser con una lunghezza d'onda di 780 nm. Inoltre, le corsie dei box hanno iniziato a essere posizionate più vicine l'una all'altra. Ciò ha consentito un aumento significativo della densità di registrazione e, di conseguenza, un DVD a strato singolo conteneva 4,7 GB di dati, 6,5 volte più di un CD. Va inoltre notato che il design del DVD prevede l'utilizzo di due lastre da 0,6 mm ciascuna invece di una da 1,2 mm per il CD. Grazie a ciò, è stato possibile registrare informazioni su DVD in due strati: nel solito strato inferiore e nello strato semitrasparente superiore.
Per leggere le informazioni da un disco a due strati, il laser doveva cambiare messa a fuoco cambiando la lunghezza d'onda. Il vantaggio principale di tali "dischi" è il volume raddoppiato: 8,5 GB. Inoltre, dopo qualche tempo, sono comparsi DVD a doppia faccia, compresi quelli a doppio strato. La capacità di tali dispositivi ha raggiunto ben 17 GB.
Nel 1997 sono comparsi sul mercato i primi dischi progettati per la registrazione di informazioni una tantum. Sono etichettati come DVD-R. E già nel 1999 in vendita era possibile vedere dispositivi DVD-RW su cui le informazioni potevano essere registrate molte volte. Durante la creazione di questi due formati, sono stati utilizzati gli stessi principi che sono alla base dei dischi CD-R e CD-RW: uno strato di sostanza organica o inorganica è stato posizionato tra il substrato e il riflettore, che, sotto l'influenza di un laser, è stato in grado di imitare la pita.
Entrambi questi standard, DVD-R (W), sono stati proposti dall'alleanza DVD Forum. Oltre a loro, questa organizzazione ha anche sviluppato il formato DVD-RAM, che si confronta favorevolmente con il DVD-RW in una maggiore velocità di lettura e un gran numero di cicli di riscrittura (fino a 100 mila, mentre un disco DVD-RW potrebbe essere riscritto solo 10 mille volte). Tuttavia, il formato DVD-RAM non era compatibile con i DVD-RW e quindi le unità DVD convenzionali non potevano leggere tali dischi. Per questo motivo, la tecnologia non ha riscosso molto consenso.
Nel 2002, Sony e Philips, che non facevano parte del DVD Forum, hanno introdotto la tecnologia DVD-R (W) compatibile con le versioni precedenti di DVD + R (W). Il nuovo formato differiva dalla versione “meno” per le marcature, che semplificavano notevolmente il posizionamento della testina di lettura, e per un diverso materiale dello strato riflettente. Inoltre, le informazioni su DVD + R (W) sono state registrate su quella vecchia, come sulle videocassette, mentre la registrazione su DVD-R (W) richiedeva prima la cancellazione di tutti i dati sul disco. Ha anche avuto un effetto positivo sulla velocità di scrittura dei dispositivi DVD + R (W).
Questo ha esaurito il potenziale della tecnologia DVD e il passo successivo nel settore è stato il rilascio di una nuova generazione di unità ottiche: Blu-ray e HD DVD. Sono stati rilasciati nel 2006. Il formato Blu-ray è stato sviluppato dal consorzio Blu-ray Disc Association, che comprendeva importanti aziende come Sony, Panasonic, Samsung, LG e molte altre. E i produttori giapponesi NEC, Toshiba e Sanyo sono stati coinvolti nella creazione della tecnologia HD DVD. Entrambi i formati utilizzavano un laser blu-violetto con una lunghezza d'onda di 405 nm, che ha permesso ancora una volta di aumentare significativamente la capacità del disco. Ad esempio, un disco Blu-ray a strato singolo contiene 25 GB di dati, mentre un HD DVD contiene 15 GB.
Nel complesso, le prestazioni di Blu-ray e HD DVD sono state molto simili. Ma gli studi cinematografici americani hanno chiarito che non avrebbero supportato entrambe le tecnologie contemporaneamente. La "guerra dei formati" durò due anni. Durante questo periodo, la stragrande maggioranza degli studi cinematografici ha optato per lo standard Blu-ray e nel febbraio 2008, Toshiba ha annunciato che avrebbe interrotto lo sviluppo e il supporto per HD DVD.
Da allora, Blu-ray è rimasto l'unico attore nel mercato dell'archiviazione ottica. Durante questo periodo, sono apparsi i dischi BD-R e BD-RE per la registrazione singola e la ri-registrazione. Inoltre, nel 2009, è stata introdotta la tecnologia Blu-ray 3D, progettata per l'archiviazione e la riproduzione di contenuti video tridimensionali. E all'inizio del prossimo anno, avrà luogo il lancio dei primi film 4K su dischi ottici Blu-ray Ultra HD. Il nuovo standard fornisce supporto per la risoluzione di 3840x2160 pixel, Dolby Atmos e DTS: formati audio X, tecnologia HDR e velocità di scansione elevate (fino a 60 fotogrammi al secondo). La capacità di tali dischi sarà di 50, 66 o 100 GB.
(Continua…)
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CD, DVD e dischi Blu-ray sono supporti di memorizzazione ottica in grado di memorizzare elettronicamente film, musica o altri dati digitali. Funzionano principalmente con un codice digitale. Questi supporti di memorizzazione da un lato sono tecnologie dell'informazione e della comunicazione digitali, dall'altro sono strumenti tecnici per qualsiasi tipo di digitalizzazione, calcolo, registrazione, archiviazione, elaborazione, trasmissione e presentazione di contenuti digitali.
CD e DVD sono acronimi, ma il disco Blu-ray ha una natura leggermente diversa.
CD sta per Compact Disc.
DVD è l'abbreviazione di Digital Video Disc. Poco dopo, è apparso il nome "Digital Versatile Disc", poiché il DVD può essere utilizzato non solo per la registrazione video.
Il Blu-ray Disc prende il nome dal laser blu (al contrario del laser bianco), che legge le informazioni dal disco e scrive anche le informazioni.
Il compact disc (CD-ROM) è stato a lungo il mezzo principale per il trasferimento di informazioni tra computer. Ora ha praticamente ceduto questo ruolo a media a stato solido più promettenti, che funzionano molto più velocemente e occupano meno spazio.
Storia
Per la prima volta, l'idea della registrazione ottica apparve nel 1965, all'American Battelle Memorial Institute, Ohio. Questa tecnologia era ancora estremamente primitiva a quel tempo: con un metodo fotografico, sul disco venivano applicati punti e linee scure. Per leggere le informazioni, il disco è stato illuminato con una lampada speciale. La tecnologia è stata introdotta dal fisico americano James Russell. Ma come di solito accade, non ha guadagnato un centesimo dalla sua invenzione. Lo scienziato ha brevettato la sua tecnologia nel 1970. Possiede anche l'idea di utilizzare un laser come fonte di luce.
Il CD è stato sviluppato nel 1979 da Sony. Sony ha utilizzato il proprio metodo di codifica del segnale PCM, Pulse Code Modulation, precedentemente utilizzato nei registratori a nastro professionali digitali. Nel 1982 iniziò la produzione in serie di CD, nello stabilimento di Langenhagen vicino ad Hannover, in Germania. Il primo CD musicale commerciale è stato annunciato il 20 giugno 1982.
Secondo Philips, in 25 anni sono stati venduti più di 200 miliardi di CD in tutto il mondo. Nonostante il fatto che sempre più persone preferiscano acquistare file musicali su Internet, secondo IFPI, le vendite di CD rappresentano ancora circa il 70% di tutte le vendite di musica.
Microsoft e Apple Computer hanno dato un contributo significativo alla divulgazione dei CD. John Scully, allora CEO di Apple Computer, ha affermato nel 1987 che i CD avrebbero rivoluzionato il mondo dei personal computer. Uno dei primi computer multimediali / centri di intrattenimento tradizionali ad utilizzare i CD è stato l'Amiga CDTV (Commodore Dynamic Total Vision), i CD successivi sono stati utilizzati nelle console di gioco Panasonic 3DO e Amiga CD32. Primo standard
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Nel 1979, Philips e Sony hanno stipulato un accordo per sviluppare insieme un nuovo media. Un anno dopo, le aziende hanno introdotto un nuovo standard chiamato CD-DA (Compact Disk Digital Audio). Era un disco con un diametro di 12 centimetri e un tempo di riproduzione di poco più di un'ora. Il formato si è rivelato sorprendentemente efficace e conveniente. Ha rapidamente conquistato il cuore di produttori e acquirenti.
Il formato CD ha dominato incondizionatamente il mercato per 15 anni. Durante questo periodo, ha cessato di essere solo un disco musicale, trasformandosi in un supporto di memorizzazione universale. Tuttavia, verso la metà degli anni '90 del secolo scorso, la quantità di informazioni che un CD poteva contenere era gravemente carente. 
I dischi del nuovo formato non avevano un aspetto diverso dai normali CD. Ma la quantità di informazioni è stata aumentata da 650 MB a 4,7 GB. È anche importante che i lettori DVD possano riprodurre i normali CD senza problemi, e quindi non ci sono stati problemi con gli standard. Con l'avvento del DVD, è diventato possibile ottenere audio e immagini di alta qualità a casa. Il formato è diventato rapidamente popolare. Oggi il Forum DVD comprende più di 250 aziende in tutto il mondo. Ed è difficile credere che un tempo alcuni analisti abbiano decifrato scherzosamente il titolo del DVD come "Dead, Very Dead", predicendo l'imminente morte dello standard.
Alcuni problemi di standardizzazione sono sorti solo quando sono stati introdotti i primi DVD registrabili. Nel mondo sono comparsi due standard: DVD + R e DVD-R. Ognuno di loro aveva i suoi vantaggi e svantaggi, incomprensibili per l'utente medio. Tuttavia, gli utenti non hanno avuto particolari problemi. Dovevi solo assicurarti che il disco acquistato fosse supportato dal lettore disponibile (il DVD-R era più comune). Sì, lettori e registratori universali che supportano entrambi gli standard sono apparsi abbastanza rapidamente. Oggi, non tutti gli utenti sono nemmeno a conoscenza dell'esistenza di vari standard.
Il DVD ha ripetuto la storia del CD. I dischi altamente specializzati (e il DVD è stato originariamente sviluppato solo per lavorare con i video) sono diventati un supporto di memorizzazione universale. Il costo dei giradischi è sceso da poche centinaia di dollari a diverse dozzine. Il prezzo dei media stessi è stimato in pochi centesimi.
Classificazione del disco ottico
Ciascuno dei gruppi di supporti può essere suddiviso in tre tipi principali di dischi:
1. dischi di sola lettura (CD-ROM, DVD-ROM);
2. dischi riscrivibili (CD-R, DVD-R, DVD + R, DVD-R DL, DVD + R DL);
3. dischi riscrivibili (CD-RW, DVD-RW, DVD + RW, DVD-RAM).
Nel 1985 è apparsa una descrizione dello standard per l'archiviazione di CD-ROM di dati arbitrari (memoria di sola lettura - "memoria di sola lettura"), che è un componente aggiuntivo del formato CD-DA musicale (CD-DA). Aveva una capacità senza precedenti di 700 MB. La capacità del vettore e la facilità d'uso di questo sistema hanno contribuito in larga misura alla rapida crescita della produzione iniziata e al miglioramento dei personal computer. L'emergere del concetto di "multimedia" è indissolubilmente legato al CD-ROM. A loro volta, i compiti posti dallo sviluppo dei sistemi informativi hanno portato al miglioramento della stessa tecnologia di archiviazione dei dati su compact disk, che è andata in tre direzioni principali.
La prima direzione è associata all'emergere di molte opzioni per l'organizzazione dei dati su un CD. Questi sono i formati CD-I logici e i formati Video CD, Karaoke CD, Kodak Photo CD. La creazione di applicazioni multimediali che consentono di combinare vari dati su un disco ha portato alla creazione di un gruppo di formati misti Mix Mode, CD-plus, CD-extra.
La seconda direzione è stata quella di aumentare la velocità di lettura dei dati, fino ad una velocità di 52" (la velocità di 150 Kb/s è presa come unità di velocità, cioè la velocità di lettura delle informazioni da CD-DA).
La terza direzione è stata lo sviluppo di dischi che consentono all'utente non solo di leggere, ma anche di scrivere informazioni su di essi. Nel 1987, Sony ha introdotto il nuovo standard CD-R (CD-Recordable). Quasi contemporaneamente ai dischi CD-R, sono comparsi i dischi CD-RW riscrivibili.
Un nuovo passo qualitativo è stata la tecnologia DVD (Digital Versatile Disc), introdotta nel 1995 da Toshiba e Sony. L'uso di un nuovo laser con una lunghezza d'onda di 650 nm e un modo migliore di tracciare la traccia di registrazione ha permesso di aumentare la capacità di informazione a 4,7 GB utilizzando lo stesso disco da 12 cm. Il salvataggio dei principi di base del formato precedente (CD) nel nuovo formato ha reso possibile, a un costo minimo, utilizzando la meccanica delle unità CD-ROM, per creare dispositivi universali per la lettura di dischi di tutti i formati precedentemente considerati. È stato solo necessario apportare alcune modifiche alla centralina elettronica e dotare l'unità di lettura ottico-meccanica di un diodo laser aggiuntivo.
Inizialmente, l'unico scopo del DVD era distribuire film video con una risoluzione fino a 720x572 pixel e audio 5.1 multicanale. Tre anni dopo, gli sviluppatori hanno ampliato la funzionalità del DVD, è stato introdotto un nuovo formato audio-DVD.
Successivamente, la tecnologia DVD è stata trasferita al PC. C'erano lettori DVD integrati, quindi dispositivi Combo, che combinavano un lettore DVD e un masterizzatore CD-RW in un unico alloggiamento. L'emergere relativamente rapido delle tecnologie DVD = R, DVD ± RW e DVD-RAM è stato logico, poiché le loro basi teoriche e tecnologiche sono state elaborate durante la creazione di CD-R e CD-RW.
Durante la sua evoluzione, la tecnologia DVD ha attraversato le stesse fasi della tecnologia di registrazione dei CD. L'aumento della velocità di riproduzione e quindi di registrazione dei dispositivi si è fermato al segno 16 "(la velocità del sistema DVD è presa come unità di velocità dati - video- 1350Kb/s).
Fino alla primavera del 2004, i dischi DVD ± R e DVD ± RW erano registrati in un solo strato (DVD-5) e consentivano di registrare su un disco non più di 4,7 GB di dati. All'inizio del 2004, Philips ha annunciato il formato DVD + R DL (Dual Layer o DVD-9), che può registrare fino a 8,5 GB di informazioni su un lato di un disco. Capacità massima del DVD 15,9 GB (7,95 GB su ciascun lato di un disco a doppia faccia e doppio strato). I dischi a doppio strato a doppia faccia non si sono diffusi a causa dell'alto costo e dell'inconveniente dell'accesso a dati arbitrari.
Nel 2002, Nee e Toshiba hanno presentato un prototipo AOD (Advanced Optical Disc) , creato con una tecnologia simile a quella utilizzata nei DVD - dischi, ma con una maggiore densità di registrazione. Un anno dopo, il DVD Forum ha riconosciuto AOD come il successore ufficiale del DVD. , dandogli il nome HD DVD (High Definition Digital VersatileDisk) . Lo standard HD DVD è stato supportato dalla maggior parte dei produttori di unità e dischi DVD, poiché è una continuazione evolutiva dello standard DVD e richiede un riequipaggiamento minimo della produzione esistente. La differenza risiede principalmente nella densità di registrazione (fino a 15 GB per strato), che si ottiene utilizzando un laser a lunghezza d'onda più corta. La velocità di 36,5 Mbit/s è considerata come una singola velocità di trasferimento dati, che corrisponde a 27 x per DVD e 243 x per CD. Nel 2008, lo standard ha cessato di esistere a causa della concorrenza con lo standard Blu-ray Disc , sia in termini di caratteristiche tecniche che di grado di protezione dei dati dei titolari del diritto d'autore.
All'inizio del 2002, si è saputo del nuovo standard Blu-ray Disc (BD). Lo standard Blu-ray utilizza un laser blu-violetto con un diametro del raggio di 58 nm (DVD -132 nm, HD DVD-82 nm). La differenza fondamentale rispetto all'HD DVD è una diminuzione della distanza tra i box all'interno di una traccia (in combinazione con un aumento del numero delle tracce stesse). La tecnologia Blu-ray è più avanzata in quanto la capacità del disco è superiore a 25 GB/strato. La capacità massima del disco, tenendo conto di più livelli, può arrivare fino a 200 GB. Al momento, ci sono tre tipi principali di supporti HD: HD-ROM-regular, timbrati e prodotti in edizione di fabbrica, HD- R–Riscrivibile e HD-RW– riscrivibile. Poiché i produttori devono cambiare completamente l'attrezzatura per lo stampaggio HD, tali dischi sono significativamente più costosi.
Attualmente sono in corso ricerche e si sta sviluppando una tecnologia per la registrazione su dischi ottici utilizzando un laser ultravioletto con una lunghezza d'onda dell'ordine di 70 nm. Quindi, in teoria, sarà possibile registrare fino a 500 GB di dati su un disco ottico. Nel 2005 è iniziato lo sviluppo dello standard per supporti topografici HVD (Holographic Versatile Disc). La capacità delle prime unità era di 200 GB. In futuro, la tecnologia consentirà di creare supporti con una capacità fino a 1 TB di dati. La nuova tecnologia differisce dal fatto che due raggi in un punto scrivono contemporaneamente non un bit, ma un intero blocco di dati. Durante la lettura, il disco può rimanere immobile e il sistema ottico diventerà mobile: la tecnologia AO DVD (Articolato Optical Digital Versatile Disc), che prevede l'uso di nano-reticoli più piccoli della lunghezza d'onda del laser per la codifica multilivello delle informazioni. Pertanto, è attualmente in preparazione un sostituto per HD DVD e Blu-ray e lo sviluppo della registrazione ottica continuerà.
(Il testo è stato compilato sulla base del libro: 1. Kodzhaspirova, G. M. Sussidi didattici tecnici e metodi del loro uso / G. M. Kodzhaspirova, K. V. Petrov. - Mosca: Centro editoriale "Accademia", 2001. - 256 p. 2. Sergeev , AN Tecnologie didattiche audiovisive: un corso di lezioni / AN Sergeev, AV Sergeeva - Tula: Casa editrice di TGPU intitolata a LN Tolstoy, 2009. - 250 p.)
Appendice n. 6
