3.1. Принципы записи сигналов изображения. Магнитная и оптическая видеозапись

Известно, что взаимосвязь электрических и магнитных явлений экспериментально установлена Ампером. Он пропускал электрический ток по проводнику, при этом магнитная стрелка под действием возникающего магнитного поля отклонялась от положения равновесия, а внесение магнита в катушку индуктивности порождало в ней электродвижущую силу.

В магнитной записи важное место принадлежит ферромагнитным материалам, запоминающим внешнее магнитное поле. Молекулы ферромагнитных материалов за счет магнитного взаимодействия объединяются в домены - микрообъемы, в которых магнитное поле молекул имеет одно направление, т.е. ферромагнитные материалы состоят как бы из маленьких магнитов.

При записи электрические сигналы подаются на магнитную головку, а магнитная лента протягивается вдоль нее с постоянной скоростью при помощи лентопротяжного механизма. Некоторая часть доменов ориентируется вдоль линий внешнего магнитного поля, создаваемого записывающей магнитной головкой, и после его отключения сохраняет свою ориентацию, т.е. намагниченность. Следовательно, ферромагнитный материал можно намагнитить до нужного уровня, и это состояние он запоминает. Это явление используется для магнитной записи звуковых сигналов. Для воспроизведения записанной фонограммы необходима протяжка магнит-52

ной ленты с той же скоростью вдоль магнитной головки. При воспроизведении записанных сигналов происходит считывание намагниченного состояния доменов и усиление их до необходимого уровня. Таким образом, записанная магнитная лента представляет собой магнитный носитель, имеющий изменяющуюся по длине магнитную индукцию. При записи сигналов, имеющих высокую частоту, скорость /движения магнитной ленты необходимо увеличивать.

Магнитные ленты, применяемые для магнитной записи, состоят из основы с нанесенным ча нее ферромагнитным покрытием.

Когда в 50-х годах XX века наступила эра электронного телевидения, сильная потребность в записи видеосигнала привела к попыткам снова использовать опыт звукозаписи. Запись звука в то время осуществлялась тремя методами: механическим (грампластинки), фотографическим (в кинофильмах) и магнитным (в магнитофонах). Наиболее приемлемым для видеозаписи оказался магнитный метод.

Изображение, подобно звуку, можно закодировать в виде электрического сигнала и затем передавать на расстояние или записывать для хранения.

Однако при записи видеосигнала скорость движения ленты нужно увеличивать до значения примерно 4 метра в секунд}\'. Таким образом, для записи 39-мянутнсго видеофильма потребуется более 7 километров магнитной ,\'енты. Понятно, что такой расход магнитного носителя недопустимо велик.

Выходом из затруднительного положения оказалось применение наклонно-строчной записи (воспроизведения) (рис. 12) информации двумя диаметрально расположенными вращающимися головками. При такой системе записи блок вращающихся головок (БВГ) имеет большую скорость вращения (1500 мин"1), а магнитная лента протягивается около БВГ с малой линейной скоростью (2,34 см/с). За счет поворота оси БВГ относительно магнитной ленты на ней формируются косорасположенные дорожки с записью телевизионного сигнала.

53

Рис. 12. Схема наклонно-строчной записи: 1 - направление движения

пленки, 2 - наклонные видеодорожки, 3 - звуковая дорожка,

4 -дорожка для записи служебной информации

Информация, содержащаяся в электрическом сигнале может быть закодирована различными способами (аналоговым и цифровым) и записана на различные носители (магнитные ленты и оптические компакт-диски).

Аналоговый способ кодирования подразумевает передачу сигнала в виде изменений тока или напряжения электрического сигнала (может быть амплитудная или частотная модуляция).

Цифровой способ кодирования подразумевает разложение сигнала (оцифровку) на элементы «ступеньки». Каждая «ступенька» является единичным электрическим сигналом фиксированных параметров.

Магнитный способ записи основан на способности ферромагнитных материалов (покрытия ленты) сохранять и воспроизводить информацию при взаимодействии с переменным магнитным полем.

Оптический способ записи основан на свойствах лазерного источника, позволяющих записывать и считывать информацию на специальные носители.

В настоящее время широкое применение находят методы оптической записи различного рода информации.

Компакт-диски (Compact Disk, CD) пришли в область компьютерной индустрии где-то в 80-х годах из бытовой аудиотехники и очень скоро стали стандартным носителем.

Стандартный диск состоит из трех слоев: подложка из поликарбоната, на которой отштампован рельеф диска, напыленное на нее отражающее покрытие из алюминия, золота, серебра или друго-

54

го отражающего материала, и два более тонких защитных слоев лака, на один из которых наносятся надписи и рисунки и прочее декоративное оформление. Информация записывается вдоль спиральной дорожки, идущей от центра к периферии, на которой расположены битовые ячейки (питы). Информация составляется чередованием питов и промежутков между ними (то есть двоичными нулями и единицами). Емкость CD составляет 650 Mb. Для функционирования носителя на него также записывается довольно большой (примерно 8 Mb) объем служебной информации, поэтому полезная емкость CD равна приблизительно 640 Mb. Поэтому понятно, почему CD получили в свое время широчайшее распространение - в то время, когда они только появились, такой объем был просто огромным. Для сравнения: размер винчестеров в 500 Mb тогда считался очень даже приличным. Небольшим недостатком является невозможность записи на носитель, в связи с этим CD обычно именуют как CD-ROM (CD - Read Only Memory). Читается диск с помощью обыкновенного привода.