"Dijital bilgi işleme cihazları: dijital kamera" - Ders. Dijital bilgi işlem cihazları

Tüm yayıncılık sisteminin dijital bilgi işleme cihazı ve "beyni", aynı zamanda çok düzeyli bir yapı olan bir bilgisayardır. Hem işleme öğelerini (işlemci) hem de çeşitli bilgi depolama aygıtlarını (RAM, HDD, video belleği) ve bir dizi yardımcı öğe (bağlantı noktaları ve diğer bileşenler)

Grafiklerle çalışmak, özellikle yazdırma amaçlı olanlar, kullanılan bilgisayarın oldukça önemli parametrelerini gerektirir. Ne yazık ki (yalnızca yazar için), bu alandaki teknolojik ilerlemenin hızı alışılmadık derecede yüksek ve kitabın yazılması, hazırlanması, basılması ve dağıtılması için şartlar bunlara ayak uyduramıyor, bu nedenle yalnızca her birinin temel parametrelerini dikkate alacağız. Bilgisayarın başına oturan tasarımcının anlaması gerekiyor.

Kişisel bilgisayar, her şeyden önce, bilgisayarın tüm ana bileşenlerinin bulunduğu bir sistem birimidir. Bir bilgisayarın "beyni" mikroişlemci - bir bilgisayarın merkezi cihazı, tüm uygulama programlarının yürütülmesini ve tüm cihazların kontrolünü sağlayan, birkaç santimetrekare büyüklüğünde bir elektronik devredir. Mikroişlemci, bir silikon plaka üzerine yerleştirilmiş ultra büyük (boyut olarak değil, elektronik bileşenlerin sayısı birkaç milyona ulaşan) bir entegre devre şeklinde yapılmıştır.

Mikroişlemciler aşağıdaki ana parametrelerde farklılık gösterebilir:

Tip (model) bir mikroişlemci nesli anlamına gelir, örneğin, genel olarak "286", "386", "486", "Pentium" olarak adlandırılan bir dizi işlemci vardır.

saat sıklık bir saniyede gerçekleştirilen temel işlemlerin sayısını belirler. Hertz (Hz) cinsinden ölçülür. Saat frekansı, işlemcinin performansını sağlayan ana parametredir. İşlemci türü ne kadar yüksek olursa, saat hızı da o kadar yüksek olur. İlk kişisel bilgisayarlardan birinin işlemcisi vardı. saat frekansı 4,77 MHz ve en yeni işlemciler 1 GHz bariyerini aştı.

Bit derinliği bilgi yollarında eş zamanlı (senkronize) iletilen bit sayısını belirler. Bilgisayar performansı da doğrudan bit derinliği ile ilgilidir. Bu ayar 8 bit, ardından 16, 32 bit ve son olarak 64 bit veri yollarına atlar.

Bir bütün olarak bilgisayar, performansını etkileyen bir dizi başka parametre ile karakterize edilir.

operasyonel hafıza ( veya RAM - rasgele erişim belleği), işlemcinin "yönettiği" bellek miktarını belirler. RAM, yürütülebilir dosyaları içeren hızlı ve geçici (güç kapatıldığında bilgi tamamen kaybolur) bir bellektir. şu an program ve bunun için gerekli veriler. Bu değer ne kadar yüksek olursa, işleme için aynı anda o kadar fazla bilgi kullanılabilir. Nispeten kısa bir tarihsel dönemde RAM miktarı 640 KB'den onlarca MB'a yükseldi. modern sistemler(ve hatta en mütevazı konfigürasyonlarda). Bilgisayarın hızı (hızı) doğrudan RAM miktarına bağlıdır.

Video belleği - bu, özel bir video kartında bulunan ayrı bir RAM'dir. Bu bellek, ekrandaki mevcut görüntüye karşılık gelen verileri içerir.

Modern bir kişisel bilgisayarda, cihazların (modüllerin) bileşimini neredeyse özgürce değiştirmenize izin veren açık bir mimari ilkesi uygulanır. Ana bilgi otoyoluna çok sayıda çevresel aygıt bağlanır. Bir cihazın diğeriyle değiştirilebilmesi çok önemlidir. Mikroişlemci ve RAM yongaları bile bir istisna değildir.

Çevre birimlerinin bilgi otoyoluna donanım bağlantısı, adı verilen özel bir blok aracılığıyla gerçekleştirilir. denetleyici(bazen adaptör olarak adlandırılır). Bir iş yönetimi programı harici cihazlar ayrıca özel programlar tarafından sağlanır - sürücüler genellikle işletim sistemine entegre edilmiştir.

Dijital teknolojilerin gelişimi sırasında en çok bilgisayarlar farklı şekiller. Birçoğu uzun zamandır unutuldu, ancak diğerlerinin modern bilgi işlem sistemlerinin gelişimi üzerinde güçlü bir etkisi oldu. İşte vereceğimiz kısa inceleme insan düşüncesinin nasıl oluştuğunu göstermek için bilgisayarların gelişimindeki bazı aşamalar modern anlayış bilgisayar teknolojileri.

Sonuçlarının sayılmasını veya ezberlenmesini kolaylaştıran cihazlar uzun zamandır biliniyor, ancak biz yalnızca içlerine gömülü programları otomatik olarak çalıştıran bilgi işlem cihazlarıyla ilgileneceğiz. Bu nedenle, burada abaküs, mekanik aritmometreler ve elektronik hesap makineleri gibi cihazları dikkate almıyoruz.

İlk depolanan program hesaplama makinesi bir Fransız bilim adamı tarafından yapılmıştır. Blaise Pascal Manuel tahrikli mekanikti ve toplama ve çıkarma işlemlerini yapabiliyordu. alman matematikçi Gottfried Leibniz 1672'de çarpma ve bölme işlemlerini de yapabilen mekanik bir makine yaptı. İlk kez programa göre çalışan bir makine 1834 yılında bir İngiliz bilim adamı tarafından geliştirildi. Charles Babbage. Bir depolama aygıtı, bir bilgi işlem aygıtı, bir delikli kart giriş aygıtı ve bir yazdırma aygıtı içeriyordu. Komutlar delikli karttan okunarak bellekteki veriler bilgisayar cihazına okunur ve hesaplamaların sonuçları belleğe yazılır. Babbage'nin makinesinin tüm cihazları, bellek dahil, mekanikti ve üretimi 19. yüzyılda bulunmayan bir hassasiyet gerektiren binlerce dişli içeriyordu. Makine, delikli bir karta yazılan tüm programları uyguladı, bu nedenle ilk kez bir programcının bu tür programları yazması gerekiyordu. İlk programcı bir İngiliz kadındı. Ada Lovelace, bundan sonra Ada programlama dili zamanımızda zaten adlandırılmıştır.

XX yüzyılda. elektronik gelişmeye başladı ve yetenekleri bilgisayar geliştiricileri tarafından hemen benimsendi. Temel eleman sistemi üzerine inşa edilmiş bilgisayarların yapımından elektronik parçalar, nesiller boyu dijital bilgisayarların geri sayımı başlıyor. Dijital teknolojinin gelişim döneminin aşamalara bölünmesinin, esas olarak temel eleman sisteminin elektronik bileşenlerin üretimi için yeni teknolojilere aktarılmasıyla ilişkili olduğuna dikkat edilmelidir.

Birinci nesil -

vakum tüpleri (1945-1955)

Bu nesil bilgisayarların temel eleman sisteminin merkezinde vakum tüpleri vardı. Kullanımları, dijital cihazların hem avantajlarını hem de dezavantajlarını belirledi.Elektronik tüpler, mantıksal öğelerin yüksek anahtarlama hızını sağladı ve bu da, oluşturma girişimlerine kıyasla hesaplama hızını artırdı. bilgisayar temel elemanı elektromekanik bir röle temelinde inşa edilmiştir. Vakum tüpleri oldukça dayanıklıydı ve bilgisayarın güvenilir şekilde çalışmasını sağlıyordu. Ne yazık ki tüp bilgisayarların da yeterince eksiği vardı. Elektronik tüpler onlarca volt voltajla çalıştı ve çok fazla enerji tüketti, ayrıca modern mikroelektronik kavramlarına göre elektronik tüplerin boyutu çok büyüktü - birkaç on santimetreküp. Bir bilgisayar oluşturmak için binlerce mantık unsuruna ihtiyaç vardı, bu nedenle kaplanan alan açısından tüp bilgisayarların boyutu onlarca metrekareydi ve güç tüketimi birimlerden onlarca ve hatta yüzlerce kilovat arasında değişiyordu. Bu tür bir güç, oldukça kompakt bir şekilde yerleştirilmiş lambaların aşırı ısınmasına neden oldu ve makinenin elektronik bileşenlerini etkili bir şekilde soğutma görevini üstlendi. Tüp makinelerde bilgi işleme hızı saniyede birkaç yüz ila birkaç bin işlem arasında değişiyordu.

İkinci nesil - transistörler (1955-1965)

Yarı iletken cihazlar - transistörler 1948'de icat edildi. Küçük boyutlarıyla vakum tüplerinden farklıydılar, alçak gerilim besleme ve düşük güç tüketimi. Yarı iletken cihazların tüm bu avantajları elektronik endüstrisinde devrim yarattı. Minyatür radyo ve televizyon alıcı-vericileri ortaya çıkmaya başladı, kontrol cihazlarını doğrudan kontrol nesnelerine vb. entegre etmek mümkün hale geldi. Yeni eleman tabanı transistör tabanlı bilgisayarlar için bilgisayar üretiminde de devrim yarattı. Boyutta önemli bir azalma, düşük güç tüketimi ve maliyet, büyük bilgisayar mimarileri oluşturmayı mümkün kıldı. işlevsellik, bilgisayarların hızını saniyede yüz binlerce ve hatta milyonlarca işleme kadar önemli ölçüde artırın. Verimlilik artışı hem daha fazla yüksek hız transistörlerin elektronik tüplere kıyasla çalışması ve bir bilgisayarın bileşimine paralel olarak çalışan birkaç işleme cihazının dahil edilmesi. Bir bilgisayarı yerleştirmek için gereken alan birkaç metrekareye düştü ve masaüstü versiyonları yapılmaya çalışıldı. Maliyetteki düşüş, potansiyel bilgisayar kullanıcılarının sayısını artırdı. Genel amaçlı bilgisayarların üretimi için büyük firmalar vardı: International Business Machines (IBM), Control Data Corporation (CDC) Digital Equipment Corporation (DEC) ve diğerleri Kişisel bilgisayar mimarilerinin geliştirilmesinde büyük etkisi olan, ortak bir veri yoluna sahip ilk mini bilgisayar olan DEC'in PDP-8 bilgisayarına dikkat edilmelidir.

Üçüncü nesil - entegre devreler (1965-1980)

Yarı iletken elemanlar ve diğer elektronik bileşenler, elektronik endüstrisi tarafından ayrı elemanlar şeklinde üretildi. Böylece, üzerine transistörün yerleştirildiği yarı iletken kristal, özel bir metal veya plastik kasa içine alındı. Elektronik küçültme gerekliliği

cihazlar, ilk başta yarı iletken cihazların paketsiz bir tasarımda üretilmeye başlanmasına ve ardından 1958'de bir işlevsel birimin tüm bileşenlerini tek bir yarı iletken kristale yerleştirme girişiminde bulunulmasına yol açtı. Yarı iletken devrelerin boyutunu büyük ölçüde azaltmayı ve güç tüketimini azaltmayı mümkün kılan entegre devreler (IC'ler) bu şekilde ortaya çıktı. IS temelinde, tek bir raf ve çevresel cihazlar şeklinde yapılmış mini bilgisayarlar inşa edildi. Bir IC bilgisayarı tarafından tüketilen güç yüzlerce vata düşürülmüştür. IC'ler üzerine inşa edilen düğümlerin hızındaki artış, bilgisayarların hızını saniyede on milyonlarca işleme çıkarmayı mümkün kıldı. Elektronik endüstrisi, maliyetlerini düşürmeyi ve bilgisayarların donanım bileşenlerinin maliyetini önemli ölçüde düşürmeyi mümkün kılan IC'ler üzerinde elektronik bileşenler toplu üretmeye başladı. Maliyetin düşürülmesi, paralel işlemeyi kullanan güçlü bilgi işlem sistemlerinin geliştirilmesine ve pratik olarak uygulanmasına yol açmıştır: çok işlemcili ve boru hatlı bilgisayarlar.

Dördüncü nesil - çok büyük entegre devreler (1980'den beri)

Elektronik cihazların mikro minyatürleştirilmesi yeni bir endüstrinin ortaya çıkmasına yol açtı - mikroelektronik, hangi bölgeye ait yüksek teknoloji. Fizik, kimya, kristalografi, malzeme bilimi ve hatta uzay bilimlerindeki en son bilimsel ve teknolojik başarıları kullanarak (sıfır yerçekiminde, yarı iletken kristaller çok iyi elde edilebilir) yüksek saflık), birkaç milimetrekare büyüklüğündeki tek bir çip üzerine, önce yüzlerce, sonra binlerce ve nihayet milyonlarca transistörü ve diğer elektronik bileşenleri yerleştirmeyi başardı. Artık yarı iletken devre artık, bilgisayarın işlevsel birimlerinin inşa edildiği birkaç mantıksal öğeden oluşan bir dizi değil, tamamen işlevsel birimler ve her şeyden önce, İŞLEMCİ, boyutu göz önüne alındığında, çağrıldı mikroişlemci, harici cihazlar kontrol cihazları - kontrolörler harici cihazlar. Bu tür entegre devreler ilk olarak adlandırıldı. büyük entegre devreler(BIS) ve ardından çok büyük entegre devreler(VLSI).

Mikroelektronikte böylesine hızlı bir gelişmenin sonucu, tek kartlı bilgisayarların ortaya çıkmasıydı; burada, birkaç on santimetre kare büyüklüğünde, bir bilgisayarın tüm işlevsel bloklarını içeren birkaç VLSI vardı. Tek kartlı bilgisayarlar çeşitli endüstriyel, tıbbi ve ev aletleri operasyonel bilgi işleme ve yönetimi için. Tek kartlı bilgisayarların maliyeti o kadar düştü ki, bunları tek tek satın almak mümkün hale geldi, İngiliz mühendisler bu fırsatı değerlendirdi. Steve Jobe Ve Steve Wozniak. Endüstriyel olarak üretilmiş fonksiyonel birimleri kullanarak: işlemci ve hafızaya sahip bir mikrobilgisayar kartı, bir klavye, bir ekran, ucuz bir masaüstü bilgisayar kurdular - mikrobilgisayar. Profesyonel olmayan kullanıcılara hitap etmesi, tüm özellikleri içeren kullanıma hazır bir cihaz olmasıydı. gerekli ekipman ve iş için yazılım. Bu mikrobilgisayarın adı varış ve dünyada birinci oldu kişisel bilgisayar.

Bilgisayar pazarında yaygın olarak kullanılan kişisel bilgisayarlar, güçlü bilgi işlem sistemleri üreten büyük bir şirketle ilgilenmeye başladı - 1VM, ve kendi kişisel bilgisayar modelini üretmeye karar verdi. Firma ile birlikte bilgi, mikroişlemci kitini geliştirdi ve bilgisayarı donatan Microsoft tarafından işletim sistemi MS DOS, IBM kişisel bilgisayarı yarattı IBM RS. IBM şirketinin önemli potansiyeli, kısa sürede çok sayıda bu tür bilgisayar üretmeyi mümkün kıldı. Alıcılar için cazip fiyatları ve bazı yenilikler, örneğin o dönemde diğer şirketler tarafından üretilen kişisel bilgisayarlara kıyasla daha büyük miktarda RAM, IBM PC bilgisayarının dünyanın en popüler kişisel bilgisayarı olmasına izin verdi.

2.6. Toplu bilgi işleme bilgi işlem sistemlerinin mimarileri

Modern bir bilgisayar birkaç işlevsel birimden oluşur: işlemci, bellek, aygıt denetleyicileri, vb. Her düğüm bir komplekstir. elektronik cihaz, milyonlarca mantıksal öğe içerebilir. Her düğümün ve bilgisayarın bir bütün olarak çalışma prensibini daha iyi anlamak için, bilgisayar sunum seviyeleri kavramı tanıtılır.

Dijital mantık seviyesi - seviye mantık devreleri temel element sistemi.

mikro mimari seviye- işlevsel birim içinde bilgi işlemenin organizasyon düzeyi. Bu, çeşitli amaçlar için kayıtları, gelen komutları işlemek için bir cihazı, bir veri dönüştürme cihazını ve bir kontrol cihazını içerir.

Komut seviyesi- bir dizi fonksiyonel düğüm ve aralarındaki bağlantılar, cihazlar arasında iletilen bir komut ve veri sistemi.

Bloklar kümesi, aralarındaki bağlantılar, veri türleri ve her seviyedeki işlemlere denir. düzey mimarisi.

Komut düzeyinde mimariye genellikle bilgisayar mimarisi veya Bilgisayar organizasyonu. Bu bölümde çeşitli bilgisayar mimarilerine bakacağız. Diğer seviyelerin mimarileri aşağıdaki bölümlerde tartışılacaktır.

2.6.1. Sabit Cihaz Mimarileri

Yoğun işlemeli bilgisayarlar bir veya daha fazla işlem cihazının (işlemcinin) kompakt bir şekilde yerleştirildiği ve bilgi alışverişi için dahili veri aktarım otobüslerini kullandığı bu tür bilgi işlem sistemleri denir. Birinci ve ikinci nesil bilgisayarlar, sınırlı sayıda harici donanıma sahip kapalı tip bir mimariye sahipti. Bu mimari, temel mantık öğeleri sistemi ayrık elektronik bileşenler (elektronik tüpler, transistörler) üzerine kurulu bilgisayarlar için tipiktir. Bu tür mimarilerde herhangi bir ek işlevsel bloğun kullanılması, güç tüketiminde, kullanılan alanda bir artışla ilişkilendirildi ve tüm sistemin maliyetini önemli ölçüde artırdı. Dolayısıyla bu mimariye göre yapılmış bir bilgisayar, bağlantı yeteneğine sahip değildi. ek cihazlar geliştirici tarafından sağlanmaz.

Genişletilmiş bir şema bilgisayar MimarisiŞek. 2.9. RAM, yürütülebilir programların komutlarını ve verilerini depolar, ALU yalnızca sayısal işlem sağlamakla kalmaz, aynı zamanda bilgilerin giriş-çıkış sürecine katılarak içine girer. Veri deposu. Giriş/çıkış kanalı, kontrol cihazı tarafından verilen komutlarla çalışan özel bir cihazdır. Kanal, belirli sayıda harici cihazın bağlanmasına izin verir. Kontrol cihazı, program komutlarının yürütülmesini sağlar ve sistemin tüm düğümlerini kontrol eder.

Pirinç. 2.9. Kapalı devre bilgisayar mimarisi

Bu mimarideki bilgisayarlar, tamamen hesaplama problemlerini çözmede etkilidir. Uygulamaya uygun değiller bilgisayar Teknolojisi ek harici cihazların bağlanmasını ve bunlarla yüksek hızda bilgi alışverişini gerektirir.

6.2. bilgi işlem sistemleri açık mimari ile

70'lerin başında. Aralık ayına kadar (Dijital Ekipman Şirketi) tamamen farklı bir mimariye sahip bir bilgisayar önerildi. Bu mimari, herhangi bir sayıda sensör ve aktüatör için bir bilgisayara ücretsiz bağlantı sağladığından, çeşitli teknik sistemler için kontrol sistemi geliştiricilerinin hemen ilgisini çeken herhangi bir çevresel aygıtı serbestçe bağlamayı mümkün kıldı. Ana yenilik, amaçları ne olursa olsun tüm cihazların birbirine bağlanmasıydı. ortak otobüs bilgi aktarımı. Cihazlar bus'a uygun olarak bağlandı lastik standardı. Lastik standardı, ücretsiz olarak dağıtılan bir belgeydi ve üreticilerin çevresel ekipman cihazlarını çeşitli standartlardaki veri yollarına bağlamak için kontrolörler geliştirin. Ortak bir veri yolu kullanımına dayalı açık tip bir bilgisayarın mimarisi, Şek. 2.10. Genel Müdürlük Tümü

Ders konusu: "Dijital bilgi işleme cihazları: dijital video kamera"

Dersin amacı:

bilgi işleme için dijital cihazların türleri ve amacı hakkında öğrencilerin fikirlerinin oluşması için koşullar yaratmak;

çeşitli cihazları kullanarak bilgi işleme becerilerini geliştirmeye devam etmek;

bilgisayar teknolojisine saygıyı, ofiste güvenli davranış kurallarının uygulanmasını öğretmeye devam edin

DERSLERDE:

1. Organizasyon zamanı.

2. Bir önceki dersteki materyalin tekrarı:
1) Geçen derste hangi cihazdan bahsettik?

2) Bir kameranın hangi ana unsurlarını adlandırabilirsiniz?

3) Dijital kameraların avantajları nelerdir?

4) Kamerada saklanan görüntüler nerede?

5) Kameradan görüntü aktarımı nasıl oluyor?

3. Yeni materyal öğrenmek.

Bugünün dersi için, modern bilgisayarların yeteneklerini büyük ölçüde artıran cihazlar olan dijital video kameralar hakkında mesajlar hazırladınız. Bu cihazla tanışmamızı, dijital kamerayla tanışmamızla aynı plana göre yürüteceğiz, yani:

1 - video kameranın ana unsurları

2- dijital video kameraların avantajları

3 - bir video kamerada bilgi kaydetmek için cihazlar

4 - bir video kameradan bilgisayara bilgi aktarma

5– web kameraları

Sözü grup temsilcilerine verelim.

(öğrenciler mesajlar verir, gerekirse hikayeye resimlerle eşlik eder)

Öğrencilere sunulabilecek materyaller Ek 1'de yer almaktadır.

4. Videoyu bir bilgisayara aktarma atölyesi

Tıpkı önceki derste olduğu gibi, öğrencilerin konuşmalarından, dersteki etkinliklerinden parçalar çekebilirsiniz. Uygulamada, videonun nasıl aktarılacağını gösterin (aşırı durumlarda, kameradan). İşin şekli bireyseldir.

5. Dijital Bilgi İşlem Cihazları ile ilgili çalışma hakkında bir video düzenleme

Bir video düzenleyiciyle çalışmak MoveMaker (ön):

2. Video görüntüleri yükleyin - Video kaydedin - Videoyu içe aktarın.

3. Fotoğraf yükle - Video kaydet - Görüntüleri içe aktar

4. Film şeridi panelinde video klipleri ve fotoğrafları düzenleyin (sürükle ve bırak)

5. Geçişler ekleyin: Film Düzenleme - Video Geçişlerini Görüntüleyin - Video Geçişini Seçin - kareler arasında film şeridi paneline sürükleyin.

6. Efektler ekleyin: Film Düzenleme - Efektleri Görüntüle - Efekti Seçin - doğrudan çerçevenin üzerindeki film şeridi paneline sürükleyin. Efekti arttırmak için birkaç kez kullanılabilir.

7. Başlıklar ve yazılar ekleme: Film düzenleme - Başlıklar ve başlıklar oluşturma - Başlıkların veya yazıların efektini seçin - metni girin, biçimlendirmeyi ayarlayın - "Bitir" düğmesine tıklayın.

8. Müzik ekleme: Video kaydedin - ses ve müziği içe aktarın - bir parçayı storyboard paneline sürükleyin.

9. Filmi kaydetme WMV – Film oluşturmayı tamamlama – Filmi bilgisayara kaydetme - Film kaydetme sihirbazının komutlarını onaylayın.

Bu algoritmayı öğrencilere hatırlatma olarak verin. Çalışmaları birlikte yapıyoruz, hoca ekranda her şeyi aynı gösteriyor.

6. Ödev: Bir sonraki derste öğrenciler bir film yapım projesini tamamlayacaklar. Bunu yapmak için projenin temasını, hangi parçaları ve fotoğrafları kullanacaklarını düşünmeleri gerekecek. Derste materyali çekecek ve bir kısa film kurgulayacaklar. (Konular değişkendir: Okulum, Sınıfım, Bilgisayar bilimi ofisimiz, Öğretmenlerimiz vb.) 2-3 kişilik gruplar halinde çalışma beklenmektedir.

Ek 1. Kameralar

Video kameralar öncelikle dijital ve analog olarak ayrılır. Burada dikkate almayacağım analog kameralar(VHS, S-VHS, VHS-C, Video-8, Hi-8) bariz nedenlerle. İkinci el bir mağazada veya bir kilerde üst rafta bir yerleri var (ya bir gün nadir hale gelirse), ancak analog video işleme kesinlikle dikkate alınacak, çünkü herkesin çok fazla kaseti olduğunu düşünüyorum. . Bu nedenle, modern ev tipi video kameralar, video bilgi taşıyıcısının türünde, video bilgilerini kaydetme (kodlama) yönteminde, matrislerin boyutu ve sayısında ve tabii ki optikte farklılık gösterir.

1.1.1. Depolama ortamının türüne göre, kameralar ayrılır:

HDV kameralar: en yeni ve görünüşe göre geleceğin ana formatı. 1920*1080'e kadar çerçeve boyutu. Düşünün, her kare 2 megapiksel bir fotoğraf ve videonun kalitesinin ne olduğunu anlayacaksınız. Kesin konuşmak gerekirse, HDV formatında çalışan HDD kameralar olduğundan, HDV bir kayıt formatıdır. Ancak mevcut HDV kameraların çoğu kasetlere kayıt yaptığı için bu formatı özellikle bu sıraya koydum. Para sizin için sorun değilse bu kameralar tam size göre.

DV kameralar: tüketici dijital video kameralarının ana formatı. Kasa boyutu 720*576 (PAL) ve 720*480 (NTSC). Kaydın kalitesi büyük ölçüde matrislerin optiğine ve kalitesine (ve niceliğine) bağlıdır. DV kameralar, uygun DV (mini-DV) - kameralar ve Digital-8 kameralar olarak ikiye ayrılır. Hangisini alacağınız size bağlı, bir yandan mini DV kameralar daha yaygın, öte yandan daha önce bir Video -8 kameranız varsa, Dijital -8 kameralara dikkat etmeniz mantıklı çünkü bunlar kameralar herhangi bir formatta 8 kasete (Video -8, Hi -8, Dijital -8) serbestçe kayıt yapıyor (elbette yemin edebilirler, Video -8 benim için oldukça zayıf diyorlar ama kolayca yazıyorlar)), ayrıca , daha kaliteli kasetlere kayıt yaptığınızda (Hi -8, Dijital -8), mini-DV'den daha uzun kayıt süresi elde edersiniz.

DVD kameralar. Bu tür kameraların hayranı değilim. Kayıt kaliteleri DV kameralardan daha düşüktür ve onlar için en iyi kaliteye sahip bir disk bile 20 dakika sürer. Kalite konusunda seçici değilseniz (özellikle sıradan bir TV ekranında fark çok belirgin olmadığı için) ve bir film yapmakla uğraşmak ve ardından DVD formatına kodlamak istemiyorsanız, bir DVD kamera kullanabilirsiniz. Ayrıca, 1,4 GB DVD'de (DVD kameralarda kullanılır) alınan dosyalardan tam teşekküllü bir DVD'yi oldukça hızlı bir şekilde oluşturabilirsiniz. özel programlar(örn. CloneDVD ve DVD -lab ).

Flaşlı kameralar. Kayıt flash kartta MPEG 4 ve MPEG 2 formatlarında yapılır.Süre, kartın boyutuna, seçilen çerçeve boyutuna ve kodlama kalitesine bağlıdır. Kalitesi daha yüksek olduğu için MPEG 2 tercih edilir, ancak daha fazla yer kaplar. Ancak, bir karta kayıt için video bilgilerini işlerken ne biri ne de diğer format, en azından DV'ye biraz yakın bir kalite sağlayamaz. Bu nedenle, bu tür kameralar çocuklara hediye olarak veya aşırı koşullarda çekim yapmak için önerilebilir, çünkü tartışılmaz avantaj Bu kameraların en önemli nedeni kompaktlık ve mekanik parçaların olmamasıdır (zoom lens istisnadır).

HDD kameralar. Kayıt yerleşik sabit diskte yapılır. Kayıt, HDV'den MPEG 4'e (modele bağlı olarak) tüm formatlarda yapılabilir. Belki flaş kameralar gibi, bu tüketici video kameralarının geleceğidir, ancak en yeni HDD kameraların aksine, şimdiden mükemmel HDV kalitesi veya 30 Gb diskte 20 saate kadar kaliteli MPEG 2 kaydı sağlayabilirler. Ama bu ihtişama bir de diğer taraftan bakalım, 1 saatlik DV formatında kayıt yapmak sabit diskte 13-14 Gb yer kaplıyor ve bazı basit hesaplamalar yaptıktan sonra kaseti yeniden düzenlemenin veya videoyu bilgisayara yeniden yazmanın daha kolay olduğunu söyleyin. 2,3-3 saatlik kayıt ( iyi kaliteçabuk alışırsın).

1.1.2. Herhangi bir dijital video kamera, sayısallaştırılmış videonun sıkıştırılmasını (sıkıştırılmasını) kullanır, çünkü şu anda sıkıştırılmamış videoya dayanabilecek hiçbir ortam yoktur (sessiz bir dakikalık sıkıştırılmamış PAL 720 * 576 video, sabit sürücüde yaklaşık 1,5 GB yer kaplar, basit hesaplamalar bir saat için 90 GB alacağını görmenizi sağlar). Yine de bu büyük miktarda bilgiyi işlemek gerekiyor, 90 GB'lık basit bir üzerine yazma işlemi bile yaklaşık beş saat sürecek. Bu nedenle, video kamera üreticilerinin yalnızca sayısallaştırılmış video sıkıştırmasını kullanması gerekir. Modern video kameralar şu sıkıştırma türlerini kullanır: DV, MPEG 2, MPEG 4 (DivX, XviD).

DV, modern dijital video kameralardaki ana video sıkıştırma türüdür ve HDV, miniDV, Digital 8 ve bazı HDD kameralar tarafından kullanılır. Bence bu tür bir sıkıştırmanın yüksek kalitesi, uzun süredir diğer formatlar arasında hala lider durumda.

MPEG 2 için kullanılan formattır. DVD kaydı. Birkaç tane olmasına rağmen en kötü kalite DV'ye kıyasla kayıt, ancak bit hızına bağlı olarak (kabaca, videonun saniyesi başına ayrılan bayt sayısı), bu tür sıkıştırmayı kullanarak, yeterince yüksek kalitede bir video elde edebilirsiniz (lisanslı DVD'leri unutmayın).

MPEG 4 - dürüst olmak gerekirse, dijital ekipman üreticileri (fotoğraf ve video) itibarlarını ciddi şekilde "karaladı" bu biçim. Bu biçimden mümkün olan her şeyi "sıkıştırmak" için yeterince kullanmanız gerekir güçlü bilgisayar ve makul bir zaman harcamak. Bu nedenle, video kameralarda ve kameralarda MPEG 4 formatındaki son videonun düşük çözünürlüklü ve düşük (en hafif tabirle) kaliteli olduğu ortaya çıktı. DivX veya XviD'nin kullanılması o kadar önemli değil, fark (küçük) yine yalnızca bir bilgisayarda video işlenirken görülebilir.

1.1.3. Nihai sonuç üzerindeki önemli ama daha çok ana etki, kamera merceğinden geçen optik sinyali sayısallaştırmak için kullanılan matrisin kalitesidir. Ne kadar büyük olursa o kadar iyidir. Bir video kamera seçerken, spesifikasyona bakmak ve etkin olarak kullanılan piksellerin sayısını (matriks üzerindeki “noktalar”) görmek için çok tembel olmayın. Örneğin, bir Sony XXXXXX video kameranın teknik özellikleri, 720 * 576 (0,4 Megapiksel) çerçeve boyutunda video için 2 Megapiksel matris kullanıldığını söylüyor. Doğal olarak, bu, nihai sonuç üzerinde en olumlu etkiye sahiptir, çünkü herhangi bir kodlama (sıkıştırma) ile yasa kesin olarak işler: kaynak materyal ne kadar iyi olursa, o kadar iyi olur. daha iyi sonuç, ve matrise ne kadar çok ışık çarparsa, dijital gürültü o kadar az olur, video kamerayı kullanmak o kadar karanlık olur, vb. ışığın RGB renk bileşenlerine bölünmesi nedeniyle ( gerekli koşul bir video sinyali almak için) elektronik tarafından değil, bir optik prizma tarafından üretilir, ardından her matris kendi rengini işler.

Dolaylı olarak, matrisin boyutu ve kalitesi video kamerada yerleşik olan dijital kamera tarafından değerlendirilebilir, çözünürlüğü ne kadar yüksekse o kadar iyidir.

1.1.4. Video kamera optiği ile her şey basit: ne kadar çoksa o kadar iyi. Lens çapı ne kadar büyük olursa, sensöre o kadar fazla ışık düşecektir. Merceğin optik büyütmesi ne kadar büyükse ... Ancak bunun üzerinde daha ayrıntılı olarak durmakta fayda var. Söylemek istediğim ilk şey: Video kameranın yan tarafındaki gururlu yazılara (X120, X200, X400, vb.) ASLA bakmayın. Yalnızca merceğin optik yakınlaştırmasına (kamera üzerinde (optik yakınlaştırma) veya merceğin kendisine) bakmanız gerekir. Elbette dijital yakınlaştırma kullanılabilir, ancak dijital yakınlaştırmanın matrisin etkin olarak kullanılan piksel sayısı üzerinde bir sınırlama olduğunu unutmayın (şekle bakın). Ve yalnızca 2x dijital yakınlaştırma (örneğin, 10x lens ile bu, toplam 20x artış olacaktır), matris üzerinde etkin olarak kullanılan pikselleri 4 kat azaltacaktır!

Dijital sabitleyiciye sahip kameralar matrisin tüm alanını kullanmadığından, bir optik sabitleyiciye sahip olmak güzel olurdu.

web kameraları

Web kameraları, genellikle video olmak üzere bilgileri kablosuz veya çapraz anahtarlamalı İnternet ve Ethernet kanalları üzerinden ileten ucuz sabit ağ cihazlarıdır. "İç mekan" web kameralarının temel amacı, onları görüntülü posta ve telekonferans için kullanmaktır. Bu tür kameralar "bebek bakıcılığında" yaygın olarak kullanılır - bebek monitörlerinin rolüyle mükemmel bir şekilde başa çıkarlar ve kendisine bırakılan bir çocuğun görüntüsünü iletirler. "Dış mekan" vandalizme karşı web kameraları, güvenlik video monitörleri olarak işlev görür. Video kamera veya fotoğraf makinesi modunda görüntü yakalama özelliği, Ek özellikler web kameraları. Kayıtlı videolardan veya dijital fotoğraflardan yüksek kalite bekleyin. bu durum Değmez. Web kameralarını yüksek kaliteli optikler ve pahalı elektronik cihazlarla donatmak mantıklı olmadığından, gerçek zamanlı video veri iletimi inanılmaz derecede yüksek sıkıştırma gerektirir ve bu da kaçınılmaz olarak görüntü kalitesinde kayıplara yol açar. Web kameralarını kullanarak muhteşem bir resim elde etmek temelde imkansız olsa da, bu tür kameraları öznel olarak karşılaştırmanıza ve seçmenize olanak tanıyan ana özellik, ortaya çıkan görüntünün kalitesidir. Ancak ilginç tasarım, yazılım paketi ve dış görünüm desteği ve ek iletişim arayüzleri gibi çeşitli seçenekler de tercihi etkileyebilir. Tüm web kameraları, bir hareket algılama işlevi ve iletmenizi sağlayan bir ses girişi ile donatılmıştır. ses bilgisi, ayrıca genellikle çeşitli harici sensörleri ve aydınlatma ve alarmlar gibi cihazları bağlamak için konektörlerle donatılırlar. Dünya pratiği, ana web kamerası üreticilerinin bilgisayar çevre birimleri üreten şirketler olduğunu göstermektedir (Dahi, Logitech, SavitMicro) veya ağ donanımı (D-Link, SavitMikro) ve kullanılan teknolojilerdeki farkı bir kez daha vurgulayan video veya fotoğraf ekipmanı değil.

Video görüntü sıkıştırma formatları

İlk görüntü işleme adımı olarak, MPEG 1 ve MPEG 2 sıkıştırma formatları, referans çerçevelerini birkaç eşit bloğa böler ve bunlar daha sonra bir disket kosinüs dönüşümüne (DCT) tabi tutulur. MPEG 1 ile karşılaştırıldığında, MPEG 2 sıkıştırma formatı, yeni sıkıştırma ve fazlalık giderme algoritmalarının yanı sıra çıkış veri akışının kodlanması yoluyla daha yüksek bir video veri hızında daha iyi görüntü çözünürlüğü sağlar. Ayrıca, MPEG 2 sıkıştırma formatı, niceleme doğruluğu nedeniyle sıkıştırma seviyesini seçmenize izin verir. 352x288 piksel çözünürlüğe sahip video için, MPEG 1 sıkıştırma formatı 1,2 - 3 Mbps ve MPEG 2 - 4 Mbps'ye kadar aktarım hızı sağlar.

MPEG 1 ile karşılaştırıldığında, MPEG 2 sıkıştırma formatının aşağıdaki avantajları vardır:

JPEG2000 gibi, MPEG 2 sıkıştırma formatı da tek bir video akışında farklı görüntü kalitesi seviyeleri için ölçeklenebilirlik sağlar.

MPEG 2 sıkıştırma formatında, hareket vektörlerinin doğruluğu 1/2 piksele yükseltilir.

Kullanıcı, ayrık kosinüs dönüşümünün rastgele bir hassasiyetini seçebilir.

MPEG 2 sıkıştırma formatı şunları içerir: ek modlar tahmin

MPEG 2 sıkıştırma formatı, AXIS Communications'ın artık üretilmeyen AXIS 250S video sunucusunu, JVC Professional'ın 16 kanallı VR-716 video sürücüsünü, FAST Video Security'nin DVR'lerini ve diğer birçok video gözetim cihazını kullandı.

MPEG 4 sıkıştırma formatı

MPEG4, fraktal görüntü sıkıştırma adı verilen bir teknoloji kullanır. Fraktal (kontur tabanlı) sıkıştırma, nesnelerin dış hatlarını ve dokularını bir görüntüden çıkarmayı içerir. Konturlar sözde şeklinde sunulur. spline'lar (polinom fonksiyonları) ve referans noktaları ile kodlanmıştır. Dokular uzamsal katsayılar olarak temsil edilebilir frekans dönüştürme(örneğin, ayrık kosinüs veya dalgacık dönüşümü).

MPEG 4 video görüntü sıkıştırma formatı tarafından desteklenen veri hızları aralığı, MPEG 1 ve MPEG 2'dekinden çok daha geniştir. Uzmanlar tarafından daha fazla geliştirme amaçlanmaktadır. tam değiştirme MPEG 2 formatı tarafından kullanılan işleme yöntemleri MPEG 4 video görüntü sıkıştırma formatı, çok çeşitli standartları ve bit hızlarını destekler. MPEG 4, hem aşamalı hem de geçmeli tarama tekniklerini içerir ve 5 kbps ile 10 Mbps arasında değişen rastgele uzamsal çözünürlükleri ve bit hızlarını destekler. MPEG 4, desteklenen tüm bit hızlarında kalitesi ve etkinliği iyileştirilen sıkıştırma algoritmasını iyileştirmiştir. JVC Professional'ın Hat İçi Web Kamerası VN-V25U ağ cihazlarıçalışır, video görüntü işleme için MPEG 4 sıkıştırma formatını kullanır.

video formatları

Video formatı, video dosyasının yapısını, dosyanın depolama ortamında (CD, DVD, sabit disk veya iletişim kanalı) nasıl saklanacağını belirler. Genellikle farklı formatlar farklı dosya uzantılarına sahip (*.avi, *.mpg, *.mov, vb.)

MPG - MPEG1 veya MPEG2 kodlu video içeren bir video dosyası.

Fark ettiğiniz gibi, genellikle MPEG-4 filmlerinde AVI uzantısı bulunur. AVI (Audi o-Video Interleaved) formatı, Microsoft tarafından videoları depolamak ve oynatmak için geliştirilmiştir. MPEG1'den MPEG4'e kadar her şeyi içerebilen bir kaptır. 4 tür akış içerebilir - Video, Ses, MIDI, Metin. Ayrıca, yalnızca bir video akışı olabilirken, birkaç ses akışı olabilir. Özellikle AVI, video veya ses olmak üzere yalnızca bir akış içerebilir. AVI formatının kendisi, ne video ne de ses için kullanılan kodek türüne kesinlikle hiçbir kısıtlama getirmez - bunlar herhangi bir şey olabilir. Böylece, içinde AVI dosyaları herhangi bir video ve ses codec'i mükemmel bir şekilde birleştirilebilir.

RealVideo, RealNetworks tarafından oluşturulan bir biçimdir. RealVideo, internette canlı TV yayını için kullanılır. Örneğin, CNN televizyon şirketi Web'de ilk yayın yapanlardan biriydi. Küçük bir dosya boyutuna ve en düşük kaliteye sahiptir, ancak iletişim kanalınızı özellikle yüklemeden, seçtiğiniz TV şirketinin web sitesinde en son TV haberlerini izleyebilirsiniz. Uzantılar RM, RA, RAM.

ASF - Microsoft'tan Akış Biçimi.

WMV - Kaydedilmiş video dosyası Windows formatı medya.

DAT - Bir VCD(VideoCD)\SVCD diskinden kopyalanan bir dosya. MPEG1\2 video akışı içerir.

MOV- elma biçimi Hızlı zaman.

PC veya TV'ye bağlanma

En basit konektör - RCA AV çıkışı - kısaca "laleler" - herhangi bir video kamerada bulunur, herhangi bir TV video ekipmanına bağlantı için uyarlanmıştır ve en büyük kalite kaybıyla analog video iletimi sağlar. Dijital video kameraların bu tür analog girişlere sahip olması çok daha değerlidir - bu, daha önce bir analog video kameranız varsa, analog kayıt arşivlerinizi dijitalleştirmenizi sağlar. "Şekil" de, saklama süreleri uzatılacak ve bilgisayarda düzenlemek de mümkün olacaktır. Hi8, Super VHS (-C), mini-DV (DV) ve Digital8 video kameralar, RCA'dan farklı olarak ayrı renk ve parlaklık sinyalleri ileten, kayıpları önemli ölçüde azaltan ve görüntü kalitesini önemli ölçüde artıran bir S-video konektörü ile donatılmıştır. Dijital modellerde bir S-video girişinin bulunması, Hi 8 veya Super VHS arşivlerinin sahiplerine aynı faydaları sağlar. yerleşik kızılötesi verici IFT-R20 alıcısını kullanan Sony video kameralardaki LaserLink, görüntüleri kablolarla bağlamadan TV'de izlemenizi sağlar. Video kamerayı TV'nin yanına en fazla 3 m mesafeye yerleştirin ve "OYNAT"ı açın. Tüm en yeni modellerle donatılmış daha gelişmiş bir Super LaserLink verici, daha uzun mesafelerde (7 m'ye kadar) çalışır. Video kamerada düzenleme konektörlerinin bulunması, video kamerayı VCR'ler ve kurgu destesi ile senkronize ederek doğrusal düzenlemeye izin verir. Bu durumda, birbirine bağlı tüm cihazlarda, bant sayacının okumaları ve tüm ana modlar eşzamanlı olarak kontrol edilir: oynatma, kaydetme, durdurma, duraklatma ve geri sarma. Panasonic video kameralarda bu amaçla Control-M konektörü, Sony video kameralarda - Control-L (LANC) kullanılır. Spesifikasyonları uyumlu değildir, bu nedenle arayüzün VCR ve video kamera ile uyumluluğunu kontrol etmenizi öneririz.

RS-232-C konektörü ("dijital fotoğraf çıkışı")

Hareketsiz kareleri dijital biçimde aktarmak ve video kamerayı bir PC'den kontrol etmek için bir video kamerayı bilgisayarın seri bağlantı noktasına bağlamak için konektör. "Fantezi" modellerde, RS-232-C yerine yerleşik olarak daha da hızlı bir "fotoğraf çıkışı" - bir USB arabirimi. Tüm mini-DV ve Digital8 video kameralar, hızlı kayıpsız dijital ses/video iletimi için bir DV çıkışı (i.LINK veya IEEE 1394 veya FireWire) ile donatılmıştır. Bunu yapmak için, DV formatını destekleyen başka bir aygıtınız - bir DV VCR veya DV kartlı bir bilgisayar - olması gerekir. Elbette daha değerli olanlar, bir çıkışın yanı sıra bir de DV girişi olan video kameralardır. Bazı firmalar aynı modeli iki versiyonda üretir: sözde. "Avrupalı" (girişsiz) ve "Asyalı" (girişli). Bunun nedeni, haklı olarak DV girişli bir video kamera içerebilen dijital video kayıt cihazlarının ithalatında Avrupa'daki yüksek gümrük vergileridir. IEEE-1394, FireWire ve i. LINK, her türlü dijital bilgiyi aktarmak için kullanılan aynı yüksek hızlı dijital seri arabirimin üç adıdır. IEEE-1394 (IEEE - Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü) Apple Corporation (FireWire markalı) tarafından geliştirilen bir arayüz standardı için atama. Atama, Amerikan Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE) tarafından benimsenmiştir. Çoğu mini-DV ve Digital8 video kamera, video bilgilerinin farklı formatlarda sunulmasına izin veren bir IEEE-1394 arabirimiyle donatılmıştır. dijital form, doğrudan bilgisayara gönderilir. Donanım, ucuz bir adaptör ve 4 veya 6 telli bir kablo içerir. 400 Mbps'ye kadar hızlarda veri aktarmanıza izin verir.

Ben. BAĞLANTI

IEEE 1394 dijital giriş/çıkış Çekimi bir bilgisayara aktarmanıza izin verir. i özellikli video kamera modelleri. Bağlantı, etkileşimli düzenleme, elektronik depolama ve görüntülerin dağıtımı yoluyla esnekliği artırır.

ateş teli

Standardın geliştirilmesinde aktif olarak yer alan Apple'ın tescilli ticari markası. FireWire ("yangın teli") adı şuna aittir: Elma ve yalnızca ürünlerini tanımlamak için kullanılabilir ve bir PC'deki bu tür cihazlarla ilgili olarak, standardın kendisinin adı olan IEEE-1394 terimini kullanmak gelenekseldir;

Hafıza kartı

Bu kartta fotoğrafları, videoları, müzikleri elektronik biçimde saklayabilirsiniz. Bir görüntüyü bilgisayara aktarmak için kullanılabilir.

hafıza kartı

Memory Stick, görüntüleri, konuşmaları, müzikleri, grafikleri ve dosyaları aynı anda depolayabilen tescilli bir Sony tasarımıdır. metin dosyaları. Yalnızca 4 gram ağırlığında ve sakız büyüklüğünde olan hafıza kartı güvenilirdir, yanlışlıkla silinmeye karşı korumalıdır, daha fazla güvenilirlik için 10 pimli bağlantıya sahiptir, veri aktarım hızı - 20 MHz, yazma hızı - 1,5 Mb/sn, okuma hızı - 2,45 Mb/sn 4 MB kartta (MSA-4A) dijital fotoğraf kapasitesi: JPEG 640x480 formatında SuperFine modu - 20 kare, Fine - 40 kare, Standart - 60 kare; JPEG 1152x864 formatında SuperFine - 6 kare, Fine - 12 kare, Standart - 18 kare. 4 MB kartta (MSA-4A) MPEG Filmlerin kapasitesi: Sunum modunda (15 saniye için 320x2.6); Video Posta modunda (60 saniye için 160x1.6.

SD Hafıza Kartı

SD kart - posta pulu boyutunda yeni bir standart hafıza kartı, çeşitli fotoğraf, video ve ses formatları da dahil olmak üzere her türlü veriyi saklamanıza olanak tanır. SD kartlar şu anda 64, 32, 16 ve 8 MB kapasitelerde mevcuttur. 2001 yılı sonuna kadar 256 MB'a kadar kapasiteye sahip SD kartlar satışa sunulacak. Bir 64 Mb SD kart, bir CD ile yaklaşık aynı miktarda müzik içerir. SD kartın veri aktarım hızı 2 Mb/s olduğundan CD'den kopyalama işlemi sadece 30 saniye sürmektedir. SD Hafıza Kartı katı hal depolama ortamı olduğu için titreşim onu ​​hiçbir şekilde etkilemez yani CD veya MD gibi dönen ortamlarda oluşan atlama sesi olmaz. Maksimum Süre 64 Mb SD kart ses kaydı: 64 dakika yüksek kalite (128 kbps), 86 dakika standart (96 kbps) veya 129 dakika LP modunda (64 kbps).

BÖLÜM 2. DİJİTAL ELEKTRONİK CİHAZLARIN DEVRE TASARIMI

Dijital elektroniğin temel kavramları

Radyo elektronik cihazların amacı bildiğiniz gibi formda sunulan bilgilerin alınması, dönüştürülmesi, iletilmesi ve saklanmasıdır. elektrik sinyalleri. Elektronik cihazlarda çalışan sinyaller ve buna bağlı olarak cihazların kendileri ikiye ayrılır. büyük gruplar: analog ve dijital.

analog sinyal seviye ve zaman olarak sürekli olan bir sinyaldir, yani böyle bir sinyal herhangi bir zamanda mevcuttur ve belirtilen aralıktan herhangi bir seviye alabilir.

Nicelenmiş Sinyal – yalnızca niceleme seviyelerine karşılık gelen belirli nicelenmiş değerleri alabilen bir sinyal. İki bitişik seviye arasındaki mesafe niceleme adımıdır.

Örneklenmiş sinyal değerleri yalnızca örnekleme noktaları olarak adlandırılan zaman noktalarında belirtilen sinyal. Bitişik örnekleme noktaları arasındaki mesafe, örnekleme adımıdır
. sabit
Kotelnikov teoremi uygulanabilir:
, Nerede - sinyal spektrumunun üst kesme frekansı.

dijital sinyal - seviyeye göre nicelenen ve zaman içinde ayrıklaştırılan bir sinyal. Bir dijital sinyalin nicelenmiş değerleri genellikle bir kodla kodlanır; örnekleme işlemi sırasında seçilen her örnek, sembolleri iki değere sahip olan karşılık gelen kod sözcüğü ile değiştirilir - 0 ve 1.

Analog elektronik cihazların tipik temsilcileri iletişim, yayın, televizyon cihazlarıdır. Analog cihazlar için genel gereksinim minimum bozulmadır. Bu gereklilikleri karşılama arzusu karmaşıklığa yol açar elektrik devreleri ve cihaz tasarımları. Analog elektroniğin başka bir sorunu, gerekli gürültü bağışıklığının sağlanmasıdır, çünkü bir analog iletişim kanalında gürültü temel olarak giderilemez.

Dijital sinyaller, transistörler kapalı (akım sıfıra yakın) veya tamamen açık (gerilim sıfıra yakın) olan elektronik devreler tarafından üretilir, bu nedenle çok az güç harcarlar ve dijital cihazların güvenilirliği analog olanlardan daha yüksektir.

Küçük harici parazitler cihazların hatalı çalışmasına neden olmadığından, dijital cihazlar parazite analog olanlardan daha dirençlidir. Hatalar yalnızca, düşük bir sinyal seviyesinin yüksek olarak algılandığı ya da tam tersinin olduğu tedirginlikler altında ortaya çıkar. Dijital cihazlarda hataları düzeltmek için özel kodlar da uygulanabilir. Analog cihazlarda bu özellik yoktur.

Dijital cihazlar, transistörlerin ve diğer devre elemanlarının parametre ve özelliklerinin yayılmasına (kabul edilebilir sınırlar dahilinde) duyarsızdır. Doğru yapılmış dijital cihazların ayarlanması gerekmez ve özellikleri tamamen tekrarlanabilir. Tüm bunlar, entegre teknoloji kullanan cihazların seri üretiminde çok önemlidir. Dijital entegre devrelerin üretiminin ve işletilmesinin maliyet etkinliği, modern radyo-elektronik cihazlarda sadece dijital değil, aynı zamanda analog sinyallerin de dijital olarak işlenmesine yol açmıştır. Dijital filtreler, düzenleyiciler, çarpanlar vb. dijital işleme analog sinyaller, analogdan dijitale dönüştürücüler (ADC'ler) kullanılarak dijitale dönüştürülür. Ters Dönüşüm - Kurtarma analog sinyaller dijital - dijitalden analoğa dönüştürücüler (DAC) kullanılarak gerçekleştirilir.

Dijital elektronik cihazlar tarafından çözülen tüm görev çeşitliliği ile işlevleri, yalnızca iki basamakla çalışan sayı sistemlerinde gerçekleşir: sıfır (0) ve bir (1). Kodlama türüne göre ikili basamaklar elektrik sinyalleri dijital teknolojinin öğeleri potansiyel (statik) ve dürtü (dinamik) olarak ayrılır.

İÇİNDE potansiyel sıfır ve bir öğeleri, keskin bir şekilde farklı iki voltaj seviyesine karşılık gelir. Bu durumda, elektrik potansiyeli sıfır olarak alınan duruma göre gerilimler hem pozitif hem de negatif olabilir. Pozitif ve negatif mantıkta çalışan unsurlar vardır. Pozitif mantığa sahip elemanlarda, 0'dan 1'e geçiş, potansiyelin artmasıyla yapılır. Negatif mantıkta, daha negatif bir voltaj mantıksal 1 olarak alınır.

İÇİNDE dürtüsel mantıksal bir birimin öğeleri, varlığına ve mantıksal sıfıra - bir dürtü yokluğuna karşılık gelir.

Dijital cihazların çalışması genellikle saatli yeterince yüksek frekanslı saat üreteci. Bir döngü sırasında, en basit mikro işlem gerçekleştirilir - okuma, kaydırma, mantıksal komut, vb. Bilgi dijital bir kelime olarak temsil edilir. Kelimeleri iletmenin iki yolu vardır - paralel ve seri. Seri kodlama, dijital cihazlar arasındaki bilgi alışverişinde kullanılır (örneğin, bilgisayar ağlarında, modem iletişiminde). Dijital cihazlarda bilgi işleme, kural olarak, maksimum performans sağlayan paralel bilgi kodlaması kullanılarak gerçekleştirilir.

Dijital cihazlar oluşturmak için eleman tabanı, her biri belirli sayıda mantıksal eleman (LE) kullanılarak uygulanan dijital tümleşik devrelerden (IC'ler) oluşur - temel mantıksal işlemleri gerçekleştiren en basit dijital cihazlar.

Tüm dijital cihazlar iki ana sınıftan birinde sınıflandırılabilir: kombinasyonel (belleksiz) ve sıralı (bellekli). kombinasyonel herhangi bir andaki çıkış durumu, aynı andaki giriş değişkenlerinin değerleri tarafından benzersiz bir şekilde belirlenen cihazlara denir. Bunlar, mantık öğeleri, kod dönüştürücüler (kodlayıcılar ve kod çözücüler dahil), kod dağıtıcılar (çoklayıcılar ve çoğullama çözücüler), kod karşılaştırıcılar, aritmetik mantık cihazları (toplayıcılar, çıkarıcılar, çarpanlar, ALU'nun kendisi), salt okunur bellek cihazları (ROM), programlanabilir mantıktır. matrisler (PLM).

çıkış durumu ardışık Belirli bir zamanda bir dijital cihazın (sonlu makine) çalışması, yalnızca girişlerindeki mantıksal değişkenler tarafından değil, aynı zamanda önceki zamanlarda geliş sırasına (sırasına) da bağlıdır. Başka bir deyişle, sonlu otomata, mantıksal sinyallerin alınmasının tüm geçmişini yansıtan ve parmak arası terliklerde yürütülen bellek öğelerini zorunlu olarak içermelidir, oysa kombinasyonel dijital cihazlar tamamen yalnızca mantıksal öğeler üzerine inşa edilebilir. Sıralı tip dijital cihazlar, parmak arası terlikler, yazmaçlar, sayaçlar, rasgele erişim belleği (RAM), mikroişlemci cihazları (mikroişlemciler ve mikrodenetleyiciler) içerir.

Çeşitli dijital cihazları incelemeden önce, yapımlarında kullanılan matematiksel aparatın unsurlarını tanıyalım. Onun oluşturan parçalar mantıksal fonksiyonları tanımlamak ve dönüştürmek için sayı sistemleri ve yöntemleri fikridir.

9. Dijital elektroniğin matematiksel temelleri

9.1. konum sistemleri hesaplaşma

sayı sistemi keyfi bir sayıyı temsil etme yöntemini, sayı adı verilen sınırlı bir karakter kümesi olarak adlandırın. Verilen rakamın sayıya eklendiği ağırlığı belirleyen konum numarasına denir. deşarj ve belirtilen özelliğe sahip sayı sistemleri şunlardır: konumsal.

Genel olarak N- bit pozitif sayı N tabanı olan keyfi bir sayı sisteminde R formun toplamı ile temsil edilir

(9.1)

Nerede A k- değerleri 0 ile () arasında doğal serinin üyelerine eşit olan bir sayının kaydındaki ayrı basamaklar R– 1).

Dijital elektronik cihazlarla hesaplamalar yapılırken, iki kararlı duruma sahip elemanlar kullanılır. Bu nedenle dijital teknolojide konumsal ikili sayı sistemi (2 tabanlı) yaygınlaşmıştır. denilen her bir ikili basamakta biraz, 1 veya 0 olabilir. Aynı sayı girişi (ikili kod), birler ve sıfırlardan oluşan bir dizidir. İkili bir sayıyı ondalık olandan ayırt etmek için, onu sağda bir sonekle tamamlayacağız. İÇİNDE(İkili), birleştiriciler adı verilen özel makine yönelimli programlama dillerinde olduğu gibi.

Sayının ikili kodunun komşu hanelerinin ağırlıkları iki kat farklılık gösterir ve en sağdaki hanenin (en düşük) ağırlığı 1'dir. Bu nedenle, örneğin

101101B = 1 . 2 5 + 0 . 2 4 + 1 . 2 3 +1 . 2 2 + 0 . 2 1 + 1 . 20 = 45

Dört bitişik bit denir dörtlü 8 bitlik bir grup denir bayt ve 16 bitten - makine kelimesi. 1024 (2 10) baytlık bir diziye kilobayt, 1024 kilobayt - megabayt, 1024 megabayt - gigabayt denir.

1 GB = 2 10 MB = 2 20 KB = 2 30 bayt .

Modern kişisel bilgisayarlar, sabit manyetik disklerdeki belleklerinde onlarca gigabayt dijital bilgi depolayabilir.

İkili sayı sistemindeki aritmetik işlemler son derece basittir ve donanımda kolayca uygulanabilir. Bununla birlikte, dijital bir cihaza bilgi girerken ve çıktısını alırken, insanlara daha aşina olan bir ondalık sayı sisteminde sunulmalıdır. İkili sayıları ondalık bir eşdeğere dönüştürme prosedürünü basitleştirme arzusu, kullanıma yol açtı. ikili ondalık kod. Bu kodda, bir ondalık sayının basamaklarının tek tek basamaklarını yazmak için, ikili sayıların dörtlüleri