Bài giảng Kỹ thuật ghi hình và các bộ nhớ số liệu

Kỹ Thuật Ghi Hình Và Các Bộ Nhớ Số Liệu Mở đầu : 1- Tổng quan về máy ghi hình : Giới thiệu về máy ghi hình: Năm 1927 kỹ thuật ghi tín hiệu hình lên băng từ đã đc nghiên cứu tại một số nước trên thế giới. Năm 1950 ở mỹ có hãng Ampex và ở nhật có hãng Toshiba cũng đã tiến hành phát triển việc ghi tín hiệu hình lên băng từ nhưng do trình độ kỹ thuật và công nghệ chế tạo linh kiện điện tử lúc đó nên tín hiệu ghi và phát bị hạn chế nhiều. Năm 1953 hãng RCD đã ghi đc tín hiệu đen trắng và tín hiệu màu lên băng từ. băng từ có độ rộng ¼ in và di chuyển với tốc độ 360 inch/sec. đối với tín hiệu đen trắng trên băng từ có 2 đường ghi, 1 đường ghi tín hiệu hình đen trắng và 1 đường ghi tín hiệu âm thanh, đối với tín hiệu màu trên băng từ có 5 đường ghi, 3 đường ghi dùng cho tín hiệu màu, 1 đường ghi cho tín hiệu âm thanh, 1 đường ghi cho tín hiệu đồng bộ. với phương pháp trên, 1 băng đĩa từ có đường kính 17 inch chỉ làm việc trong 4 phút. Năm 1960 hãng Ampex và Toshiba dùng phương thức các đầu từ đc gắn trên 1 đĩa quay ( trống từ) . trống từ quay vs tốc độ cao so với tốc độ của băng từ trước đầu từ. hãng Ampex dùng 4 đầu từ gắn lên trống từ. trống từ quay với tốc độ 240 v/s ( 14400 v/p) . các đầu từ sẽ ghi các vạch đường lên băng từ, mỗi mành gồm 16 vạch ghi . hãng Toshiba dùng 2 đầu từ gắn lên trống từ , trống từ quay với tốc độ 1800v/p, các đầu từ ghi vạch nghiêng lên băng từ, mỗi vạch đc ghi tín hiệu của 1 mành Năm 1970 việc sử dụng hộp băng cassette hay còn gọi là hệ mấy VCR ngày càng đc sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực cuộc sống. a. Chức năng máy ghi hình : Dùng để lấy tư liệu có cả âm thanh lẫn hình ảnh Dùng để biên tập chương trình truyền hình và video Dùng để lưu trữ dữ liệu video cho các đài phát hình Dùng để giải trí trong các gia đình b. Phân loại máy ghi hình : Máy ghi hình chuyên dùng Máy ghi hình dân dụng c. Đặc điểm tín hiệu video và máy ghi hình : Trong máy ghi hình, để có hình và tiếng, máy phải có đường tín hiệu video và đường tín hiệu âm thanh. Đường tín hiệu âm thanh đc ghi – phát theo nguyên lý đã trình bày ở trên, nhờ đầu từ âm thanh, theo 1 vệt ghi riêng dọc theo mép băng từ. tín hiệu video có dải tần từ 0 đến 6 mhz. Nội dung : 1- Kỹ thuật máy ghi hình : a) Chuyển phổ tín hiệu video trước khi ghi để nâng giới hạn thấp của dải tần đến xấp xỉ 1 Mhz , do đó giảm dải thông tần của tín hiệu video sau chuyển phổ xuống còn 4 oct ; b) Chấp nhận tốc độ tương đối băng từ - đầu từ cao nhưng chủ yếu do đầu từ quay , còn tốc độ tuyệt đối của băng từ ko khác mấy tốc độ băng trong máy ghi âm. c) Tách rời các tín hiệu để tránh giao thoa (tín hiệu chói và tín hiệu màu tách rời về tấn số , các tín hiệu khác nhau đc ghi ở các vị trí khác nhau trên mặt băng khá rộng). Phổ tín hiệu video bao gồm thành phần phổ tín hiệu chói Y và phổ tín hiệu màu C . a. Sơ đồ khối ghi và phát tín hiệu video : Một đặc điểm nữa là hệ số điều tần rất nhỏ nên dải tần của tín hiệu sau điều tần có độ rộng cực tiểu có thể . Ghi tín hiệu video sau điều tần và đối tần không cần thiên từ vì khi đó tín hiệu không chạy với méo phi tuyến nữa. b. Phương pháp ghi tín hiệu video : a : nhìn ngang 1 : đĩa đầu từ b – nhìn chéo xuống 2 : đầu từ video c – mặt băng từ 3 : băng từ 4 : rãnh từ video c. Biểu thị bố trí các vệt ghi trên băng video : Các đường ghi âm ( audio 1-3) Đường tín hiệu đồng bộ Đường tín hiệu điều khiển Đường ghi video là các vệt xiên. 2- Các bộ nhớ số liệu : Các bộ nhớ ngoài được xem như là thiết bị đầu cuối đặc biệt, được dùng để vào,ra số liệu máy tính có khả năng nhớ vĩnh cửu các số liệu đó.Bộ nhớ ngoài được thực hiện theo nhiều nguyên lý và công nghệ khác nhau và so với bộ nhớ trong thì thời gian truy cập lớn hơn.( >30ms) và dung lượng nhớ lơn hơn(>256Mbyte). Đĩa Mềm Đĩa mềm là một tấp chất dẻo hình tròn mà bề mặt là lớp bột từ dày 1,3 µm. Đĩa mềm được đặt trong một phong bì vuông cứng có ma sát trượt thấp so với đĩa. Đĩa mềm lưu trữ số liệu lâu dài, rẻ, gọn, nhẹ, dễ bảo quản, sử dụng và trao đổi. Dung lượng lớn: Đường ghi trên đĩa là vòng trong đồng tâm, gọi là rảnh. mỗi khi chia thành nhiều cung( sector) Các khoảng phân chia được quy định chính xác về chiều dài: I Khoảng trống ( để bảo vệ thông tin trong bước qua độ) S: Ghi tín hiệu đồng bộ M: Ghi tín hiệu đánh dấu C: Số thứ tự rảnh H: Số thứ tự đầu từ R: Số thứ tự cung N: Độ dài cung CRC mã kiểm tra ( Cyclic Redundancy Check) Phần đầu của mỗi cung, từ I1 gọi là trường nhận dạng. phần sau từ I2 gọi là trường số liệu. Một mô tơ quay đĩa mềm với tốc độ 360 vòng/phút hay 300 vòng/ph tùy loại. Đầu từ được dịch chuyển bằng vít dẫn từng bước xác định bởi mô tơ bước. Để dịch chuyển đầu từ đển rảnh mong muốn, ổ đĩa xác định hướng bước và số bước cho môtơ. Kết quả phép tìm rảnh được kiểm tra bằng cách đọc trường nhận dạng và so sánh với đại chỉ rảnh cần tìm. Nếu sai, đầu từ được dịch chuyển về rảnh: ø ø ; vị trí đầu từ rảnh này được khẳng định bằng phần cúng( lổ chỉ số). sau khi tìm đúng rảnh là quá trình ghi/đọc. phép đọc được đánh giá bằng đọc mã kiểm tra CRC. phép ghi được đánh giá bằng đọc những gì đã ghi. Từ khi có lệnh truy cập số liệu đĩa mềm, đĩa bắt đầu quay đến tốc độ ổn định quy đinh, đầu từ tìm đúng rảnh, rồi mới tìm đến cung, đến lúc này mới tiến hành đọc/viết; Thời gian của qua trình này gọi là thời gian truy cập, tức là thời gian cần để nhận được byte số liệu đầu tiên từ đĩa. Sự truy cập là ngẫu nhiên trên mặt phẳng ( hai tọa độ của đĩa) làm cho thời gian truy cập số liệu của đĩa nhỏ hơn bằng từ. Thời gian truy cập đĩa mềm cỡ 200ms Cách duy nhất mà ta có thể truy xuất dữ liệu trên đĩa là cho máy tính đọc số liệu vào bộ nhớ trong , rồi thể hiện ra màn hình hay máy in.Máy tính sử lý,cập nhật dữ liệu trên đĩa bằng cách đưa chúng vào bộ nhớ trong..Tương ứng với số liệu in trên đĩa,bộ nhớ trong phải phân vùng dành riêng chỗ để vừa đủ để nạp hết số liệu của một cung,gọi là một bufer file.Màn hình hiện ra dấu nhắc và đợi người sử dụng đánh phím đưa lệnh vào.Hệ điều hành đọc và thông dịch lệnh đẻ sau cùng chuyển quyền điều khiển cho một chương trình ứng dụng mà ta đã chọn..Việc nạp thành chương trình là trong nhiều chức năng được cài đặt sẵn của hệ điều hành.Sau khi hoàn thành chương trình ứng dụng,hệ điều hành lấy lại quyền điều khiển đẻ chờ lệnh kế tiếp Các phương pháp mã hóa số liệu trên đĩa mềm : FM Quy tắc : Ở đầu nhịp có 1 đảo ngược Ở giữa nhịp có 1 đảo ngược nếu bit lấy giá trị 1 Mỗi nhịp có 1 xung đồng hồ và 1 xung số liệu. MFM Quy tắc : Đảo ngược từ thông ở giữa nhịp nếu giá trị bit = 1 Đảo ngược từ thông ở đầu nhịp nếu giá trị bit đó và các bit trước đều = 0 b. Bộ nhớ bọt từ : Màng mỏng garnet từ là vật liệu từ đặc biệt, dễ từ hóa theo 1 hướng nhưng khó từ hóa theo hướng trục giao. Khi có từ trường của nam châm vĩnh cửu, trong màng garnet xuất hiện bọt từ. Bọt từ định hướng từ hóa ngược với mối trường màng mỏng. c. C-D cho tín hiệu số : C-D Ram : làm việc theo nguyên tắc : kỹ thuật quang – từ. C-D Rom WORM ( write- once read – many) : là đĩa CD có thiết bị giúp viết 1 lần tùy ý lúc nào muốn, từng phần 1 của dung lượng nhưng không xóa đc , tất nhiên đọc nhiều lần. d. Đĩa cứng : Vật liệu nền là kim loại phi từ Ổ đĩa đc bọc kín , cách ly bụi ẩm của môi trường Đĩa cứng quay với tốc độ ( 1500 – 6000 vòng/phút tùy loại ) liên tục khi dùng máy. Đầu từ bay lướt trên đệm khí cách mặt đĩa 0,48 µm. Đĩa cứng có thời gian truy cập ngắn ( 10- 18 ms). Dung lượng lớn ( 10 – 600 Mbyte) Người sử dụng thường phối hợp các đặc tính sử dụng của đĩa cứng và đĩa mềm , thường sao nội dung từ đĩa mềm vào đĩa cứng. e. Băng, bìa đục lỗ : Người ta đã chế tạo các máy đục ghi băng và các máy đọc băng . Băng bìa đục lỗ thường đc xem là thiết bị vào ra hơn là bộ nhớ. Sơ đồ băng đục lỗ : f. Băng từ : Các thiết bị băng từ có nhiều cấu trúc khác nhau, tương ứng có các chỉ tiêu khác nhau. Số liệu thường đc ghi thành byte theo hang ngang và từng file theo chiều dài băng từ. Hiện nay băng từ đc dùng để lưu trữ những lượng thông tin rất lớn , nhưng không đc thường xuyên sử dụng như các bộ nhớ khác. Kết luận : Dễ dàng thấy rằng máy ghi hình phức tạp hơn nhiều so với máy ghi âm: vấn đề ổn định tốc độ tương đối đầu từ- băng từ, vấn đề mỗi khe đầu từ khi tạo lại phải trượt đúng lên vệt ghi của nó...Vì vậy máy ghi hình có rất nhiều hệ thống điều chỉnh:điều chỉnh tốc độ và pha môtơ quay đĩa, mô tơ kéo băng ,điều chỉnh sai lệch thời gian gốc(bảo đảm sự chính sác về pha của các dòng quét trên màn hình ... Kỹ thuật ghi hình ngày càng được phát triển và được ứng dụng rộng rãi. Bài làm không thể thiếu sai sót mong thầy và các bạn góp ý cho nhóm em. Mục Lục Mở đầu 1- Tổng quan về máy ghi hình a. Chức năng máy ghi hình b. Phân loại c. Đặc điểm Nội dung 1- Kỹ thuật máy ghi hình a. Sơ đồ khối ghi và phát tín hiệu video b. Phương pháp ghi tín hiệu video c. Bố trí các vệt ghi trên video 2- Các bộ nhớ số liệu a. Đĩa mềm b. Bộ nhớ bọt từ c. C-D cho tín hiệu d. Đĩa cứng e. Băng, bìa đục lỗ f. Băng từ Kết luận Tài liệu tham khảo : Thiết bị đầu cuối – Vũ Đức Thọ Chương 5 : Ghi âm từ (dùng đầu từ và băng từ ) Chương 12 : Các bộ nhớ ngoài