„Устройства за цифрова обработка на информация: цифров фотоапарат” – Урок. Устройства за цифрова обработка на информация

Цифрови устройства

Аналогови устройства

Аналоговите устройства включват функционални електронни модули, предназначени да извършват различни операции и преобразувания на аналогови сигнали. Структурно аналоговите устройства могат да бъдат представени като:

1. Двутерминален

Има 2 двойки входни клеми, към които са свързани източниците на сигнал, а товарът е свързан към изходните клеми. Представлява предавателна връзкас контролни параметри.

Цифровите устройства включват функционални единици, предназначени да извършват операции върху информационни обекти във формата цифрови сигнали... Кодовите думи се използват за представяне на цифрови сигнали. Характеристики: за изграждане се използва най-простата азбука - две букви, обозначени със символите 0 и 1. Кодовата дума е число в 2 SS. Броят на буквите в кодовата дума е фиксиран.

Една дума съдържа n букви или цифри. В цифровите устройства обектът на информация са двоични числа, а не функции на времето.

Принципи на функциониране на цифровите устройства:

1) За изпълнение на командата се отделя определено време, за това се използва генератор на часовник импулс, който формулира управляващия сигнал

2) След стартиране на операцията всички входни кодови думи се преобразуват в необходимия изход

3) Изходните кодови думи се изпращат в паметта цифрова системаили към външни устройства за извършване на действия

Начини за работа с кодови думи:

За реализиране на операции с кодови думи е изключително важно те да са във формата електрически сигнали... Потенциален начин за представяне е широко разпространен. Логически нулеви съвпадения ниско нивосигнал (напрежение), логически - високо. Операциите с кодови думи могат да се извършват по два начина: последователно (бит по бит) и паралелно.

Най-простите преобразуватели на информация:

Компютърът се състои от милиони елементи: транзистори, диоди, регистри, които са част от интегрални схеми. Но изучаването на работата на компютъра се улеснява от редовността на неговата структура, което означава: компютърът се състои от голям брой от най-простите елементи, всички от няколко вида. Елементите не се образуват голям бройтипични схеми.

Според степента на сложност на изпълняваните функции те се разграничават:

1) Елементи - най-простата част, която извършва операции с отделни битове. Разграничаване логически (и, или, не, и-не, или-не), запаметяване (задействане различни видове) и спомагателни, служещи за усилване и формиране на сигнали.

2) Възли - състоят се от елементи и извършват операции с думи. Разграничаване между комбинационни и кумулативни (последователни)

Комбинационните са изградени изключително върху логически елементи;

Акумулаторите включват логически порти и порти за памет;

Компютърните възли включват: регистри, броячи, суматори, мултиплексори и др.

3) Устройства - състоят се от няколко възли, изпълняват една или няколко операции от един и същи тип върху машинни думи.Устройствата включват ALU, памет устройство, контролно устройство, памет устройство, входно/изходно устройство.

Цифрови устройства - концепция и видове. Класификация и характеристики на категорията "Цифрови устройства" 2017, 2018 г.

Тема на урока: "Устройства за цифрова обработка на информация: цифрова видеокамера"

Целта на урока:

създават условия за формиране на представите на учениците за видовете и предназначението на цифровите устройства за обработка на информация;

продължават да развиват умения за обработка на информация с помощта на различни устройства;

продължават да възпитават уважение към компютърните технологии, спазване на правилата за безопасно поведение в офиса

ПО ВРЕМЕ НА УРОКИТЕ:

1. Организиране на времето.

2. Преглед на материала от предишния урок:
1) за какво устройство говорихме в последния урок?

2) Кои са основните елементи на камерата, които можете да назовете?

3) Какви са предимствата на цифровите фотоапарати?

4) Къде се съхраняват изображенията във фотоапарата?

5) Как се извършва прехвърлянето на изображения от камерата?

3. Изучаване на нов материал.

За днешния урок сте подготвили публикации за цифрови видеокамери - устройства, които значително разширяват възможностите съвременни компютри... Ще проведем нашето запознаване с това устройство по същия план като запознаването с цифров фотоапарат, а именно:

1 - основните елементи на видеокамерата

2 - предимства на цифровите видеокамери

3– устройства за запис на информация във видеокамера

4 - прехвърляне на информация от видеокамера към компютър

5 – уеб камери

Да дадем думата на представителите на групите.

(учениците правят съобщения, ако е необходимо, придружават историята с илюстрации)

Материалът, който може да се предложи на учениците, е в Приложение 1.

4. Семинар за прехвърляне на видео на компютър

Както в последния урок, можете да снимате фрагменти от речи на учениците, техните дейности в урока. На практика покажете как да прехвърлите видео (в краен случай от камера). Формата на работа е индивидуална.

5. Редактиране на видео за изследването на устройствата за цифрова обработка на информация

Работа с видео редактор MoveMaker (фронтален):

2. Качване на видео изображения - Запис на видеоклипове - Импортиране на видеоклипове.

3. Качване на снимки - Запис на видеоклипове - Импортиране на изображения

4. Подредете видеоклипове и снимки в панела на сценария (плъзнете и пуснете)

5. Добавяне на преходи: Редактиране на филм - Преглед на видео преходи - Изберете видео преход - плъзнете го към панела на сценария в областта между кадрите.

6. Добавяне на ефекти: Редактиране на филм - Преглед на ефекти - Изберете ефект - плъзнете го към панела на сценария директно върху рамката. За засилване на ефекта може да се използва няколко пъти.

7. Добавяне на снимачни галерии и надписи: Редактиране на филм - Създаване на заглавия и надписи - Изберете надпис или ефект на надпис - въведете текст, задайте форматиране - щракнете върху бутона "Край".

8. Добавяне на музика: Запис на видео - импортиране на звук и музика - плъзнете и пуснете фрагмента в панела на сценария.

9. Записване на филма във формат WMV - Завършете създаването на филма - Записване на филма на вашия компютър - Потвърдете подканите на съветника за запазване на филма.

Дайте този алгоритъм на учениците като напомняне. Ние вършим работата всички заедно, учителят показва всичко същото на екрана.

6. Домашна работа: В следващия урок учениците ще правят филмов проект. За да направят това, те ще трябва да обмислят темата на проекта, какви фрагменти и снимки ще използват. По време на урока те ще трябва да заснемат кадри и да монтират късометражен филм. (Темите са разнообразни: Моето училище, Моят клас, Нашият кабинет по информатика, Нашите учители и др.) Предполага се, че работата е в групи от 2-3 човека.

Приложение 1. Видеокамери

Видеокамерите се разделят основно на цифрови и аналогови. Тук няма да разглеждам аналоговите камери (VHS, S-VHS, VHS-C, Video-8, Hi-8) по очевидни причини. Имат място в магазин за стоки или на горния рафт в килера (ами ако някой ден това ще стане рядкост), но аналоговата видео обработка със сигурност ще бъде взета предвид, тъй като според мен всеки има много касети. И така, съвременните битови видеокамери се различават по вида на носителя на видео информация, по метода на запис (кодиране) на видео информация, по размер и брой матрици и, разбира се, по оптика.

1.1.1. Според вида на носителя, камерите се делят на:

HDV камери: най-новият и най-вероятно бъдещ формат. Размер на рамката до 1920 * 1080. Представете си, всеки кадър е 2 мегапиксела снимка и ще разберете какво е качеството на видеото. Строго погледнато, HDV е формат за запис, тъй като има HDD камери, които работят в HDV формат. Но аз нарочно поставих този формат в този ред, тъй като повечето от съществуващите HDV-камери записват на касети. Ако парите не са проблем за вас, тези камери са за вас.

DV камери: Основният формат за потребителски цифрови видеокамери. Размер на рамката 720 * 576 (PAL) и 720 * 480 (NTSC). Качеството на записа до голяма степен зависи от оптиката и качеството (и количеството) на матриците. DV камерите се делят на DV (mini-DV) камери и цифрови -8 камери. Коя да закупите зависи от вас, от една страна мини-DV камерите са по-често срещани, от друга страна, ако преди сте имали камера Video-8, има смисъл да обърнете внимание на цифровите камери-8, тъй като тези камери записвайте свободно на всякакви касети от 8 формат (Video-8, Hi-8, Digital-8 (те, разбира се, могат да се кълнат, казват, Video-8 е доста слаб за мен, но те пишат на тях лесно)), освен това, записвайки на касети с по-добро качество (Hi -8, Digital -8), ще получите по-дълго време за запис от mini-DV.

DVD камери. Не съм фен на този тип камери. Качеството им на запис е по-ниско от това на DV-камерите, а диск с най-добро качество за тях стига за 20 мин. Но! Ако не сте претенциозни по отношение на качеството (особено, че разликата не е толкова забележима на обикновен телевизионен екран) и не искате да се занимавате със правенето на филм, след което да го кодирате в DVD формат, можете лесно да използвате DVD камера. Освен това можете бързо да сглобите пълноценно DVD от получените файлове върху 1,4 GB DVD (използва се в DVD камери), като използвате специализирани програми(напр. CloneDVD и DVD -lab).

Флаш камери. Записът се извършва на флаш карта във формати MPEG 4 и MPEG 2. Продължителността зависи от размера на картата, избрания размер на рамката и качеството на кодирането. MPEG 2 е за предпочитане, тъй като качеството е по-високо, но заема повече място. Но нито единият, нито другият формат, когато обработва видео информация от камера за запис на карта, няма да може да осигури качество, което е дори малко близко до DV. Затова можем да препоръчаме такива камери за подарък на деца или за заснемане екстремни условия, тъй като безспорното предимство на тези камери е тяхната компактност и липса на механични части (изключението е вариообективът).

HDD камери. Записът се извършва към вградения HDD... Записът може да се направи във всички формати от HDV до MPEG 4 (в зависимост от модела). Може би, подобно на флаш камерите, това е бъдещето на домашните видеокамери, но за разлика от най-новите HDD камери, те вече могат да осигурят отлично HDV качество или до 20 часа добро качество на MPEG 2 запис на 30 Gb диск. Но нека погледнем това великолепие от друга страна, записването на 1 час във формат DV заема 13-14 Gb на твърд диск и след като направите прости изчисления, кажете ми, че е по-лесно да пренаредите касета или да пренапишете видео в компютър след 2,3-3 часа запис (до добро качествобързо свикваш).

1.1.2. Всяка цифрова видеокамера използва компресия (компресия) на дигитализираното видео, т.к този моментпросто няма носител, способен да издържи некомпресирано видео (една минута некомпресирано PAL 720 * 576 видео без звук отнема около 1,5 GB на твърдия диск, простите изчисления ни позволяват да видим, че 90 GB вече са необходими за един час). И също така е необходимо да се обработи това огромно количество информация, дори обикновеното пренаписване на 90 GB ще отнеме около пет часа. Следователно производителите на видеокамери просто трябва да използват компресията на цифровизираното видео. Съвременните видеокамери използват следните видове компресия: DV, MPEG 2, MPEG 4 (DivX, XviD).

DV е основната форма на видео компресия в съвременните цифрови видеокамери; използва се от HDV, miniDV, Digital 8 и някои HDD камери. Високото качество на този тип компресия, мисля, ще бъде водещо сред другите формати за дълго време.

MPEG 2 е форматът, за който се използва DVD записващо устройство... Въпреки че има няколко най-лошо качествозаписи в сравнение с DV, но в зависимост от битрейта (грубо казано, броя на байтовете, разпределени за секунда на видеото) с помощта на даден изгледкомпресиране, можете да получите достатъчно видео Високо качество(не забравяйте лицензирани DVD дискове).

MPEG 4 - Честно казано производители цифрово оборудване(снимка и видео) сериозно „опетни” репутацията този формат... За да „изцедите“ всичко възможно от този формат, трябва да използвате достатъчно мощен компютър и да отделите прилично време. Следователно се оказва, че крайното видео във формат MPEG 4 на видеокамери и фотоапарати е с ниска разделителна способност и ниско (меко казано) качество. Какво се използва DivX или XviD не е толкова важно, разликата (малка) отново може да се види само при обработка на видео на компютър.

1.1.3. Важен, но по-скоро основен ефект върху крайния резултат оказва качеството на матрицата, използвана за цифровизиране на оптичния сигнал, преминаващ през обектива на видеокамерата. Колкото по-голямо е, толкова по-добре. Когато избирате видеокамера, не бъдете твърде мързеливи, за да разгледате спецификацията и да видите броя на ефективно използваните пиксели („точки“ на матрицата). Например, спецификацията за видеокамерата Sony XXXXXXX казва, че с размер на рамката 720 * 576 (0,4 мегапиксела), 2 мегапиксела от матрицата се използват за видео. Естествено, това има най-положителен ефект върху крайния резултат, тъй като за всяко кодиране (компресия) законът се прилага строго: колкото по-добър е изходният материал, толкова по-добър е резултатът и колкото повече светлина пада върху матрицата, толкова по-малко цифров шум, така че на тъмно ще бъде възможно да се използва видеокамера и т.н. Всичко по-горе в троен размер се отнася до триматрични камери, наред с други неща, триматричната система може значително да намали цветния шум поради факта, че разделянето на светлината в RGB цветови компоненти ( необходимо условиеза получаване на видеосигнал) се произвежда не от електроника, а от оптична призма, след което всяка матрица обработва свой собствен цвят.

Косвено, размерът и качеството на матрицата могат да бъдат преценени от цифровия фотоапарат, вграден във видеокамерата, колкото по-висока е неговата резолюция, толкова по-добре.

1.1.4. С оптиката на видеокамерата всичко е просто: колкото повече, толкова по-добре. Колкото по-голям е диаметърът на лещата, толкова повече светлина ще влезе в сензора. Колкото по-голямо е оптичното увеличение на обектива ... Въпреки това си струва да се спрем на това по-подробно. Първото нещо, което искам да кажа: НИКОГА не гледайте гордите надписи отстрани на видеокамерата (X120, X200, X400 и т.н.). Трябва само да погледнете оптичното увеличение на обектива (или на камерата (оптично увеличение), или на самия обектив). Разбира се, може да се използва цифрово увеличение, но не забравяйте, че цифровото увеличение е ограничение на броя на ефективно използвани матрични пиксели (виж фигурата). И само 2x цифрово увеличение (например с 10x обектив, това ще бъде 20x общо увеличение) ще намали ефективно използваните пиксели на матрицата с 4 пъти!

Добре, би било хубаво да имате оптичен стабилизатор, тъй като камерите с цифров стабилизатор не използват цялата площ на матрицата.

уеб камери

Уеб камерите са евтини мрежови фиксирани устройства, които предават информация, обикновено видео, безжично или кръстосано. Интернет каналии интернет. Основната цел на "стайните" уеб камери е да ги използват за видео поща и телеконферентни връзки. Такива камери се използват широко в "гледането на бебета" - те перфектно се справят с ролята на видео бавачки, предавайки образа на дете, оставено на себе си. "Уличните" антивандалски уеб камери действат като охранителни видеонаблюдатели. Възможността за заснемане на изображения в режим на видеокамера или фотоапарат е допълнителна функция на уеб камерите. Очаквайте високо качество от видео или цифрови снимки, които се записват в такъв случайне си заслужава. Тъй като няма смисъл да оборудвате уеб камерите с висококачествена оптика и скъпа електроника - прехвърлянето на видео данни в реално време изисква невероятно висока компресия, което неизбежно води до загуба на качеството на изображението. Въпреки че е принципно невъзможно да се получи великолепна картина с помощта на уеб камери, качеството на полученото изображение е основната характеристика, която ви позволява субективно да сравнявате и избирате камери от този тип. Въпреки това, предпочитанията могат да бъдат повлияни и от интересен дизайн, софтуерен пакет и различни опции като поддръжка на скинове и допълнителни комуникационни интерфейси. Всички уеб камери са оборудвани с функция за откриване на движение и аудио вход, който ви позволява да предавате аудио информация, също така често са оборудвани с конектори за свързване на различни външни сензории устройства като осветление и аларми. Световната практика показва, че основните производители на уеб камери се превръщат в компании, които произвеждат компютърни периферни устройства (гений, Logitech, SavitMicro) или мрежово оборудване (D-Link, SavitMicro), а не видео или фотографска техника, което още веднъж подчертава разликата в използваните технологии.

Формати за компресиране на видео изображения

Като първоначална стъпка в обработката на изображения, форматите за компресия MPEG 1 и MPEG 2 разделят референтните кадри на няколко равни блока, които след това се подлагат на дискетна косинус трансформация (DCT). В сравнение с MPEG 1, форматът за компресия MPEG 2 осигурява по-добра резолюцияизображения с повече висока скоростпредаване на видео данни чрез използване на нови алгоритми за компресия и премахване на излишната информация, както и кодиране на изходния поток от данни. Също така, MPEG 2 форматът за компресия ви позволява да изберете нивото на компресия поради точността на квантуване. За видео с разделителна способност 352x288 пиксела, форматът за компресия MPEG 1 осигурява битрейт от 1,2 - 3 Mbps, а MPEG 2 - до 4 Mbps.

В сравнение с MPEG 1, форматът за компресия MPEG 2 има следните предимства:

Подобно на JPEG2000, MPEG 2 форматът за компресия предлага мащабируемост до различни нива на качество на изображението в един видеопоток.

Форматът за компресия MPEG 2 увеличи прецизността на векторите на движение до 1/2 пиксела.

Потребителят може да избере произволна точност на дискретно преобразуване на косинус.

Допълнителни режими за прогнозиране са включени във формата за компресиране на MPEG 2.

Форматът за компресия MPEG 2 използва прекратения вече видео сървър AXIS 250S от AXIS Communications, 16-каналното видео устройство VR-716 от JVC Professional, DVR от FAST Video Security и много други устройства за видеонаблюдение.

Формат за компресия MPEG 4

MPEG4 използва технология, наречена фрактална компресия на изображение. Фрактална (базирана на контур) компресия означава извличане на очертания и текстури на обекти от изображението. Контурите са представени под формата на т.нар. сплайни (полиномни функции) и кодирани референтни точки... Текстурите могат да бъдат представени като коефициенти на пространствена честотна трансформация (например дискретна косинусова или уейвлет трансформация).

Обхватът от скорости на данни, които поддържа форматът за компресиране на видео изображение MPEG 4, е много по-широк от този на MPEG 1 и MPEG 2. По-нататъшните разработки са насочени към пълна замяна на методите за обработка, използвани от формата MPEG 2. Форматът за компресиране на видео изображение MPEG 4 поддържа широк спектър от стандарти и стойности на скоростта на предаване. MPEG 4 включва техники за прогресивно и преплетено сканиране и поддържа произволни пространствени разделителни способности и скорости на предаване в диапазона от 5 kbps до 10 Mbps. MPEG 4 има подобрен алгоритъм за компресия, който подобрява качеството и ефективността при всички поддържани скорости на предаване. Разработено от JVC Professional - уеб камера VN-V25U е включена в комплекта мрежови устройстваработи, използва MPEG 4 формат за компресия за обработка на видео изображения.

Видео формати

Видео форматът определя структурата на видео файла, как файлът се съхранява на носител за съхранение (CD, DVD, твърд диск или комуникационен канал). обикновено различни форматиимат различни разширенияфайл (*. avi, *. mpg, * .mov и др.)

MPG – Видео файл, който съдържа видео, кодирано с MPEG1 или MPEG2.

Както сте забелязали, обикновено MPEG-4 филмите имат AVI разширение... Форматът AVI (Audi o-Video Interleaved) е разработен от Microsoft за съхранение и възпроизвеждане на видеоклипове. Това е контейнер, който може да съдържа всичко от MPEG1 до MPEG4. Може да съдържа 4 вида потоци - Видео, Аудио, MIDI, Текст. Освен това може да има само един видео поток, докато може да има няколко аудио потока. По-специално, AVI може да съдържа само един поток - видео или аудио. Самият AVI формат не налага абсолютно никакви ограничения за типа на използвания кодек, нито за видео, нито за аудио - те могат да бъдат всякакви. По този начин, в AVI файловевсички видео и аудио кодеци могат да се комбинират перфектно.

RealVideo е формат, създаден от RealNetworks. RealVideo се използва за телевизионно излъчване на живо в Интернет. Например CNN беше един от първите, които излъчваха в Интернет. Има малък размер на файла и най-ниско качество, но можете да гледате последен бройТелевизионни новини на уебсайта на избраната от вас телевизионна компания. Разширения RM, RA, RAM.

ASF - Формат за поточно предаване от Microsoft.

WMV - Видео файл, записан в Windows форматМедия.

DAT - Файл, копиран от VCD (VideoCD) \ SVCD диск. Съдържа MPEG1 \ 2 видео поток.

MOV - формат Apple Quicktime.

Свързване към компютър или телевизор

Най-простият конектор - RCA AV-out - казано просто, "лалета" - се предлага във всяка видеокамера, адаптирана за свързване към всяко телевизионно оборудване и осигурява аналогово видео предаване с най-голяма загуба на качество. Много по-ценно е наличието в цифровите видеокамери на такива аналогови входове- това ви позволява да дигитализирате вашите архиви от аналогови записи, ако преди сте имали цифрова аналогова видеокамера. В "цифров" срокът им за съхранение ще бъде удължен, а също така ще може да се редактират и на компютър. Видеокамерите от форматите Hi8, Super VHS (-C), mini-DV (DV) и Digital8 са оборудвани със S-video конектор, който, за разлика от RCA, предава сигнали за цветност и яркост поотделно, което значително намалява загубите и значително подобрява изображението качество. S-video входът в цифровите модели дава същите предимства на собствениците на Hi 8 или Super VHS архиви. Вградени инфрачервен предавател LaserLink във видеокамерите на Sony, използвайки приемника IFT-R20, ви позволява да гледате кадри по телевизията, без да се свързвате с него с проводници. Просто поставете видеокамерата до телевизора на разстояние до 3 м и включете „PLAY“. По-усъвършенстваният Super LaserLink предавател най-новите моделиработи за по-голямо разстояние(до 7 м). Наличието на монтажни конектори във видеокамерата позволява линейно редактиране чрез синхронизиране на видеокамерата с видеорекордери и монтажно устройство. В този случай на всички устройства, свързани помежду си, показанията на брояча на лентата и всички основни режими се следят синхронно: възпроизвеждане, запис, спиране, пауза и пренавиване. При видеокамерите на Panasonic за тази цел се използва конекторът Control-M, при видеокамерите на Sony - Control-L (LANC). Техните спецификации са несъвместими, затова ви препоръчваме да проверите съответствието на интерфейса с видеорекордера и видеокамерата.

RS-232-C конектор ("цифров фото изход")

Конектор за свързване на видеокамера към сериен порткомпютър за прехвърляне на неподвижни кадри към цифрова формаи управлявайте видеокамерата от компютър. В "сложните" модели вместо RS-232-C е вграден още по-бърз "фото-изход" - USB-интерфейс. Всички мини-DV и Digital8 видеокамери са оборудвани с DV изход (т.е. LINK или IEEE 1394 или FireWire) за бързо цифрово аудио/видео предаване без загуби. За да направите това, трябва да имате друго устройство с поддръжка на DV-формат - DV-VCR или компютър с DV-карта. По-ценни, разбира се, са видеокамерите, които освен изхода имат и DV-вход. Някои фирми произвеждат един и същ модел в две версии: т.нар. "Европейски" (без входове) и "Азиатски" (с входове). Това се дължи на високите мита в Европа при внос на цифрови видеорекордери, които справедливо могат да включват видеокамера с DV вход. IEEE-1394, FireWire и i. LINK са три имена за един и същ високоскоростен цифров сериен интерфейс, който се използва за предаване на всякакъв вид цифрова информация... IEEE-1394 (IEEE - Институт на инженерите по електроника и електроника) Отнася се до стандарт за интерфейс, разработен от Apple Corporation (маркиран като FireWire). Обозначение, прието от Американския институт по електротехника и електроника (IEEE). Повечето мини-DV и Digital8 видеокамери са оборудвани с интерфейс IEEE-1394, чрез който цифровата видео информация се изпраща директно към компютър. Хардуерната част включва евтин адаптери четирижилен или шестжилен кабел. Позволява ви да прехвърляте данни със скорост до 400 Mbps.

и ВРЪЗКА

Цифров вход/изход на базата на стандарта IEEE 1394. Позволява ви да прехвърлите кадрите на вашия компютър. Модели видеокамери с i. Връзката увеличава гъвкавостта на работата чрез интерактивно редактиране, електронно съхранениеи изпращане на изображения.

Firewire

Регистрирана търговска марка на Apple, активна компания в разработването на стандарта. Името FireWire ("пожарна тел") принадлежи Appleи може да се използва само за описание на своите продукти, а по отношение на такива устройства на компютър е обичайно да се използва терминът IEEE-1394, тоест името на самия стандарт;

Карта памет

На тази карта можете да съхранявате в електронен форматснимки, видеоклипове, музика. С негова помощ можете да прехвърлите изображението на вашия компютър.

Флашка

Собственият Memory Stick на Sony може да съхранява изображения, реч, музика, графики и текстови файлове едновременно. С тегло само 4 грама и не повече от дъвка по размер, картата с памет е надеждна, има защита срещу случайно изтриване, 10-пинова връзка за по-голяма надеждност, скорост на предаване на данни - 20 MHz, скорост на запис - 1,5 MB / сек., Четене скорост - 2,45 Mb / s Капацитет на цифрови неподвижни кадри на карта 4 MB (MSA-4A): JPEG 640x480, режим SuperFine - 20 кадъра, Fine - 40 кадъра, Standard - 60 кадъра; във формат JPEG 1152x864, SuperFine - 6 кадъра, Fine - 12 кадъра, Standard - 18 кадъра. Капацитет на MPEG филми на карта от 4 MB (MSA-4A): Режим на презентация (320x2,6 x 15 секунди; режим Video Mail (160x1,6 x 60 секунди).

SD карта с памет

SD карта - Нова стандартна карта с памет за пощенски марки, която може да съхранява всякакъв вид данни, включително различни фото, видео и аудио формати. В момента налични SD карти с капацитет 64, 32, 16 и 8 MB. До края на 2001 г. ще бъдат пуснати в продажба SD карти с капацитет до 256 MB. Една 64 Mb SD карта съдържа приблизително същото количество музика като един CD. Тъй като скоростта на трансфер към SD картата е 2 Mb / s, пренаписването от CD ще отнеме само 30 секунди. Тъй като SD картата с памет е полупроводникова среда за съхранение, вибрациите нямат ефект върху нея, тоест е невъзможно да се пропусне звукът, който се намира на въртящи се носители като CD или MD. Максимално време звукозаписна 64 Mb SD карта: 64 минути високо качество (128 kbps), 86 минути стандартен (96 kbps) или 129 минути LP режим (64 kbps).

Тема на урока:"Устройства за цифрова обработка на информация: цифров фотоапарат"

Целта на урока:

Създаване на условия за формиране на представите на учениците за видовете и предназначението на цифровите устройства за обработка на информация;

Развийте умения за обработка на информация с помощта на различни устройства;

Възпитавайте уважение към компютърна технология, спазване на правилата за безопасно поведение.

Учениците трябва да знаят:

Възможности за използване на цифрови фотоапарати.

Предоставяне на урока:

презентация "Цифрова камера";

мултимедиен проектор и екран;

дигитална камера;

ПО ВРЕМЕ НА УРОКИТЕ:

Организиране на времето.

Поздрави, организиране на ученици за съвместни продуктивни дейности.

Обяснение на новия материал.

Vopr. Кои са най-често срещаните устройства за цифрова обработка на информация, които познавате?:

Днес ще разгледаме цифровите фотоапарати. Ще изучавате материала по следния начин: всеки от вас ще изтегли карта със задача и ще изучи материала. След това, според номерата на картите, ще се обособите в групи (двойки), ще обсъдите материала заедно и ще изберете начин да го предадете на останалите. В края на урока трябва да си създадем представа за цифров фотоапарат като средство за обработка и предаване на информация към компютър по следния план:

Общ изглед, компоненти.

достойнство.

Допълнителни функции.

Методи за съхранение на информация

Комуникация с компютър и други устройства.

Карта номер 1

Общ изглед, компоненти:

По принцип устройството на цифров фотоапарат повтаря дизайна на аналогов. Основната им разлика е във фоточувствителния елемент, върху който се формира изображението: при аналоговите фотоапарати това е филм, при цифровите фотоапарати е матрица. Светлината през лещата навлиза в матрицата, където се образува картина, която след това се записва в паметта. Камерата се състои от две основни части - корпус и обектив. Тялото съдържа матрица, затвор (механичен или електронен, а понякога и двете наведнъж), процесор и органи за управление. Обективът, подвижен или свързан с кабел, се състои от група лещи, поставени в пластмасов или метален корпус.

Карта номер 2

достойнство

Видимост и ефективност. Когато снимате с цифров, виждате резултата веднага след натискане на бутона на затвора.

рентабилност. Цената на цифров фотоапарат е намалена до нивото на конвенционален филм. Трябва също да вземете предвид разходите. Консумативи(филми, реактиви и др.)

Компактност. Малкият размер на фотоапарата е един от най-важните критерии за любител фотограф.

Независимост, надеждност, лесно съхранение. Не се разчита на съветника за печат на снимки, по-дълъг срок на годност.

Допълнителни функции. Модерен цифрови фотоапаратичесто имат редица допълнителни функции, които са принципно недостъпни за филмовите колеги. Сред тях, например, видеозапис, режим на панорамно снимане или запис на аудио коментар. В допълнение, специални алгоритми за обработка на изображения, внедрени в софтуерфотоапарати, позволяват частично да се заменят такива традиционни фотографски инструменти, като например светлинни филтри и филми за различни видовеосветление.

Цифрова обработка.

Тюлен. Почти всички съвременни цифрови фотоапарати и принтери поддържат протокола PictBridge, който осигурява директен обмен на данни между фотоапарат и печатащо устройство.

Карта номер 3

Допълнителни функции

Високоскоростна стрелба. Високоскоростното заснемане е режим, при който камерата снима кадри не един по един, както обикновено, а последователно – с надеждата поне един кадър от серия да бъде успешен.

Бракетинг (брекетинг) автофокус (експозиция, баланс на бялото, светкавица). Това е специален режим, при който камерата прави няколко (обикновено 3) снимки подред с вариация на един или друг параметър.

Заснемане на панорами („помощ за шевове“). Тази функция е за улесняване на панорамното снимане. Панорамата е поредица от кадри, заснети с известно хоризонтално или вертикално изместване и впоследствие „залепени“ на компютър в едно голямо изображение.

Макро фотография. Макро функцията (макро режим) е специален режим на автофокус, който прави възможно фокусирането върху много близки обекти.

Сензор за ориентация. Много камери имат така наречения сензор за позиция или ориентация. Същността на нейната работа е проста: в момента на снимане сензорът определя в какво положение е камерата - в нормално или портретно положение (завъртено на 90 градуса). Ако портретната позиция е фиксирана, тогава след освобождаване на затвора са възможни две опции (в зависимост от производителя на устройството). Или файлът се записва „както е“, но в заглавката му се прави специална бележка за „портретност“, или необходимото завъртане на 90 градуса се извършва от процесора на камерата и кадърът веднага се записва „както трябва.

Гласови коментари за снимки. Някои камери ви позволяват да придружите току-що заснетите кадри с кратки гласови коментари. Въпреки цялата привидна претенциозност, това е доста полезна възможност... Например по време на обиколка на в непознат градфотографът може да отбележи коя интересна точка току-що е снимал и в бъдеще това значително ще улесни анализа на кадрите.

Видео. Почти всички цифрови фотоапарати (с изключение на DSLR) на пазара позволяват запис на видео.

Специални ефекти. Почти всички устройства имат набор от специални ефекти (или така наречените филтри) като допълнителна функция. Сред тях обикновено има изхвърляне на цветна информация (монохромно изображение), "сепия", увеличаване или намаляване на интензитета на цвета и т.н.

Карта номер 4

Методи за съхранение на информация.

а) Вградена памет на камерата (обикновено много малка, позволява ви да съхранявате до 10 снимки)

б) Флаш памет или карти с памет

В момента има три безспорни лидери сред форматите за флаш памет - Secure Digital, CompactFlash и Memory Stick.

Secure Digital е стандарт, създаден от алианса на SanDisk, Matsushita Electric (Panasonic) и Toshiba. Физическите размери на модула са доста малки и възлизат на 24x32x1.4 мм, което прави възможно използването на този тип памет в супер компактни фотоапарати. Освен това стандартът осигурява защита срещу неоторизирано копиране (което ви позволява да пускате книги в този формат), както и защита срещу случайно презаписване (има механичен превключвател на модула с памет). От 2004 г. Secure Digital е най-популярният формат на пазара.

Secure Digital модул памет

Стандартът CompactFlash на SanDisk предоставя два типа модули (Тип I и Тип II), които се различават по дебелина. Размерите на картите са съответно 42.8x36.4x3.3 мм и 42.8x36.4x5 мм. CompactFlash е най-малко компактният от всички формати, но освен памет, той произвежда огромен брой различни периферни устройства за джобни компютри: модеми, GPS модули, WiFi и Bluetooth адаптери и др. Освен това в този формат се произвеждат миниатюри. твърди дискове IBM / Hitachi Microdrive и Sony Microdrive от 2GB до 4GB (очаква се и 6GB от Western Digital). Въпреки това, възможността за закупуване на компактни твърди дискове (в светлината на срива на цените на флаш паметта) е доста съмнителна.

CompactFlash модул памет

Авторството на формата Memory Stick принадлежи на Sony... Този формат има два основни типа кутии - Memory Stick и Memory Stick Duo. Първият е с размери 50x21,5x2,8 мм, вторият - 31x20x1,6 мм. В същите форм фактори има и високоскоростни модификации с възможност за адресиране на повече от 128 MB. Те са обозначени с индекса Pro (съответно Memory Stick Pro и Memory Stick Pro Duo).

Memory Stick Pro

Secure Digital и CompactFlash са отворени стандарти, без никакви лицензионни такси. Memory Stick е патентован и лицензиран стандарт, така че не е получил голямо приемане извън продуктите на Sony. Модулите от този формат струват почти два пъти повече от останалите, тъй като в цената им са включени лицензионни такси (роялти).

На пазара има и други видове памет (например стандартът xD, разработен не толкова отдавна от Olympus и Fujifilm), остарелите стандарти MMC и SmartMedia и т.н. Те обаче са много по-рядко срещани и няма да се спираме подробно на тях.

Номер на карта.5

Интерфейс с компютър и принтер

Камерата е свързана към компютъра, за да копира кадрите от флаш паметта, както и, ако е необходимо, да актуализира софтуера („фърмуер“) на камерата. Връзката с принтера очевидно е необходима за директен печат от камерата с помощта на протокола PictBridge.

По-голямата част от камерите са свързани към компютър или принтер чрез USB интерфейс(Универсална серийна шина). За това (отстрани на камерата) се използва или стандартен mini-B конектор, или нестандартен собствен. Очевидно първият вариант е донякъде за предпочитане, тъй като "в случай, че нещо се случи" можете лесно да закупите стандартен кабел във всеки магазин за символични пари, докато ще трябва да бягате след марков (и това ще струва значително повече).

В момента се разпространяват две версии USB стандарт: 1.1 и по-нови 2.0. Първият осигурява пропускателна способност от 12 Mbit / s, вторият - 480 Mbit / s. Съответно, ако използвате достатъчно бърза флаш памет, USB 2.0 ще бъде за предпочитане. Въпреки това, винаги можете да премахнете паметта от камерата и да използвате външно устройство за четене на флаш карти - така наречения четец на карти (модулът с памет ще бъде представен като носител с файловата система FAT16 / 32).

Най-простият конектор - RCA AV-out - казано просто "лалета" - е адаптиран за свързване към всяко телевизионно оборудване и осигурява гледане на изображения на телевизионния екран.

За запознаване на учениците с материала и е възложена дискусия 10 минути ... След това учениците правят презентации, придружени от презентация на учител.

Обобщаване на материала и обобщаване
Въпроси към класа:

1. Какво ново научихте в урока?

   Полезна ли беше информацията? Каква е неговата употреба?

   Ако трябваше да изберете камера, на какви параметри бихте обърнали внимание?

Работилница за работа с цифров фотоапарат.

Забележка: По време на урока можете да снимате основните етапи. В края на урока прехвърлете кадрите на компютъра по различни начини.

Домашна работа: зададена по групи:

1 група - основните елементи на видеокамерата

Група 2 - предимствата на цифровите видеокамери

Група 3 - устройства за запис на информация във видеокамера

4 група - прехвърляне на информация от видеокамера към компютър

5 група - уеб камери

Устройството за цифрова обработка на информация и „мозъкът“ на цялата издателска система е компютър, който също е многостепенна структура. Той включва както обработващи елементи (процесор), така и няколко вида устройства за съхранение на информация (RAM, твърд диск, видео памет), както и редица спомагателни елементи (портове и други компоненти)

Работата с графики, особено тези, предназначени за печат, изисква доста значителни параметри на използвания компютър. За съжаление (само за автора), темпът на технологичния прогрес в тази област е необичайно висок, а времето за писане, подготовка, отпечатване и разпространение на книгата не е в крак с тях, така че ще разгледаме само основните параметри, които трябва да бъде разбран от всеки дизайнер, който сяда пред компютъра.

Персоналният компютър е преди всичко системна единица, в която са разположени всички основни компоненти на компютъра. "Мозъкът" на компютъра е микропроцесор -централното устройство на компютъра е електронна схема с размер няколко квадратни сантиметра, която осигурява изпълнението на всички приложни програмии управление на всички устройства. Микропроцесорът е направен под формата на изключително голям (не по размер, а по количество електронни компоненти, чийто брой достига няколко милиона) интегрална схемаразположен върху силиконова пластина.

Микропроцесорите могат да се различават по следните основни параметри:

Тип (модел)означава генерирането на микропроцесори, например има процесори от серията, които се наричат ​​общо "286", "386", "486", "Pentium".

Часовник честотаопределя броя на извършените елементарни операции в секунда. Измерва се в херци (Hz). Тактовата честота е основният параметър, който осигурява производителността на процесора. Колкото по-висок е типът на процесора, толкова по-висока е тактовата честота. Един от първите модели персонални компютри имаше процесор с тактова честота 4,77 MHz и най-новите процесорипремина границата от 1 GHz.

Дълбочина на битоветеопределя броя на битовете, предавани едновременно (синхронно) по шините за данни. Производителността на компютъра също е пряко свързана с битовата дълбочина. Този параметър се променя на скокове и граници: 8 бита, след това 16, 32 бита и накрая 64-битови шини.

Компютърът като цяло се характеризира с редица други параметри, които влияят на неговата производителност.

Оперативен памет (или RAM - памет с произволен достъп) дефинира количеството памет, с която процесорът "разпорежда". Паметта с произволен достъп е бърза и нестабилна (при прекъсване на захранването информацията се губи напълно) памет, в която се намира текущо изпълнимата програма и данните, необходими за това. Колкото по-висока е тази стойност, толкова повече информация може да бъде едновременно достъпна за обработка. Количеството RAM за сравнително кратък исторически период се е увеличило от 640 Kbytes до десетки Mbytes в съвременни системи(дори и в най-скромните конфигурации). Производителността (скоростта) на компютъра директно зависи от количеството RAM.

Видео памет -това е отделна RAM памет, разположена на специална видеокарта. Тази памет съдържа данни, съответстващи на текущото изображение на екрана.

Съвременният персонален компютър изпълнява принципа отворена архитектура, което ви позволява практически свободно да променяте състава на устройствата (модулите). Голям брой периферни устройства са свързани към главната информационна магистрала. В този случай е много важно някои устройства да могат да бъдат заменени с други. Дори микропроцесорът и чиповете памет не са изключение.

Хардуерното свързване на периферни устройства към информационната магистрала се осъществява чрез специален блок, който се нарича контролер(понякога се нарича адаптер). А програмен контролработа външни устройстваосигурени и от специални програми - шофьори,които обикновено са интегрирани в операционната система.

РАЗДЕЛ 2. ЦИФРОВИ ЕЛЕКТРОННИ ВЕРИГИ

Основни понятия цифрова електроника

Целта на електронните устройства, както знаете, е да получават, трансформират, предават и съхраняват информация под формата на електрически сигнали. Сигналите, работещи в електронни устройства, и съответно самите устройства са разделени на две големи групи: аналогови и цифрови.

Аналогов сигнал - сигнал, който е непрекъснат по ниво и във времето, т.е. такъв сигнал съществува по всяко време и може да вземе всяко ниво от посочения диапазон.

Квантован сигнал - сигнал, който може да приема само определени квантувани стойности, съответстващи на нивата на квантуване. Разстоянието между две съседни нива е стъпката на квантуване.

Семплиран сигнал сигнал, чиито стойности се задават само в моменти от време, наречени моменти на семплиране. Разстояние между съседни точки за вземане на проби - стъпка на вземане на проби
... С постоянно
теоремата на Котелников е приложима:
, където е горната гранична честота на спектъра на сигнала.

Цифров сигнал - сигнал, квантуван по ниво и семплиран във времето. Квантованите стойности на цифров сигнал обикновено се кодират с някакъв код, като всяка извадка, избрана по време на процеса на семплиране, се заменя със съответна кодова дума, символите на която имат две стойности - 0 и 1.

Типични представители на аналоговите електронни устройства са комуникационните устройства, радиоразпръскването, телевизията. Общите изисквания за аналоговите устройства са минимално изкривяване. Желанието да се изпълнят тези изисквания води до сложността на електрическите вериги и дизайна на устройството. Друг проблем на аналоговата електроника е постигането на необходимата устойчивост на шум, тъй като в аналогов комуникационен канал шумът е принципно неизбежен.

Цифровите сигнали се формират от електронни схеми, транзисторите в които са или затворени (токът е близо до нула) или напълно отворени (напрежението е близо до нула), така че те разсейват незначителна мощност и надеждността на цифровите устройства е по-висока от аналоговата нечий.

Цифровите устройства са по-устойчиви на смущения от аналоговите, тъй като малките външни смущения не причиняват погрешна работа на устройствата. Грешки се появяват само в случай на такива смущения, при които ниското ниво на сигнала се възприема като високо или обратно. Цифровите устройства също могат да използват специални кодове за коригиране на грешки. При аналоговите устройства няма такава възможност.

Цифровите устройства са нечувствителни към разпространението (в приемливи граници) на параметрите и характеристиките на транзисторите и други елементи на веригата. Цифровите устройства, които са без грешки, не трябва да се настройват, а характеристиките им са напълно повторими. Всичко това е много важно при масовото производство на устройства за интегрална технология... Разходната ефективност на производството и експлоатацията на цифрови интегрални схеми доведе до факта, че в съвременните радиоелектронни устройства не само цифровите, но и аналоговите сигнали се обработват цифрово. Широко разпространени са цифровите филтри, регулатори, умножители и пр. Преди цифрова обработкааналоговите сигнали се преобразуват в цифрови с помощта на аналогово-цифрови преобразуватели (ADC). Обратна трансформация - възстановяване аналогови сигналипо цифров - изпълнява се с помощта на цифрово-аналогови преобразуватели (DAC).

При цялото разнообразие от задачи, решавани от цифровите електронни устройства, тяхното функциониране се осъществява в бройни системи, работещи само с две цифри: нула (0) и единица (1). По вида на кодиране на двоични цифри с електрически сигнали елементите на цифровата технология се разделят на потенциални (статични) и импулсни (динамични).

V потенциал елементи нула и единица съответстват на две рязко различни нива на напрежение. В този случай напреженията могат да бъдат както положителни, така и отрицателни по отношение на корпуса, чийто електрически потенциал се приема за нула. Има елементи, които работят в положителна и отрицателна логика. При елементи с положителна логика преходът от 0 към 1 става с нарастващ потенциал. При отрицателна логика по-отрицателното напрежение се приема за логическа 1.

V импулс елементи, логическа единица съответства на наличието, а логическа нула съответства на отсъствието на импулс.

Работата на цифровите устройства обикновено е с часовникгенератор с достатъчно висока честота. По време на един такт се реализира най-простата микрооперация - четене, превключване, логическа командаи т.н. Информацията се представя като цифрова дума. За прехвърляне на думи се използват два метода - паралелен и последователен. Серийното кодиране се използва при обмен на информация между цифрови устройства (например в компютърни мрежи, модемни комуникации). Обработката на информация в цифровите устройства, като правило, се осъществява с помощта на паралелно кодиране на информация, което гарантира максимална производителност.

Елементната база за изграждане на цифрови устройства се състои от цифрови интегрални схеми (ИС), всяка от които е реализирана с помощта на определен брой логически елементи(LE) - най-простите цифрови устройства, които извършват елементарни логически операции.

Всички цифрови устройства могат да бъдат класифицирани в един от двата основни класа: комбинационни (без памет) и последователни (с памет). Комбинирансе наричат ​​устройства, състоянието на изходите на които във всеки един момент от времето се определя еднозначно от стойностите на входните променливи в един и същи момент от време. Това са логически елементи, кодови преобразуватели (включително енкодери и декодери), разпределители на код (мултиплексори и демултиплексори), кодови компаратори, аритметически логически устройства (суматори, изваждащи, умножители, самия ALU), памет само за четене (ROM), програмируеми логически матрици (PLM).

Изходно състояние последователен на цифрово устройство (краен автомат) в даден момент от време се определя не само от логически променливи на неговите входове, но зависи и от реда (последователността) на тяхното пристигане в предишни моменти от време. С други думи, крайните автомати трябва задължително да съдържат елементи от паметта, които отразяват цялата история на пристигане на логически сигнали и се изпълняват на тригери, докато комбинационните цифрови устройства могат да бъдат изцяло изградени само върху логически елементи. Последователните цифрови устройства включват тригери, регистри, броячи, памет с произволен достъп (RAM), микропроцесорни устройства (микропроцесори и микроконтролери).

Преди да изучаваме различни цифрови устройства, нека се запознаем с елементите на математическия апарат, използван при тяхното изграждане. Неговите съставни части са концепцията за бройни системи и методи за описание и преобразуване на логически функции.

9. Математически основи на цифровата електроника

9.1. Позиционни бройни системи

Бройна система се нарича начин за показване на произволно число чрез ограничен набор от знаци, наречени числа. Извиква се номерът на позицията, който определя тежестта, с която тази цифра се добавя към числото освобождаване от отговорност, а числовите системи с отбелязаното свойство са позиционен.

Общо взето н- положителен бит нв произволно основание Рсе представя от сбор от формата

(9.1)

където а к- отделни цифри в числовия запис, чиито стойности са равни на членовете на естествения ред в диапазона от 0 до ( Р– 1).

При извършване на изчисления с цифрови електронни устройства се използват елементи с две стабилни състояния. Поради тази причина позиционната двоична бройна система (с база 2) е получила широко разпространение в цифровите технологии. Във всяка двоична цифра, наречена малко, може да бъде 1 или 0. Самата нотация на число (двоичен код) е поредица от единици и нули. За да различим двоично число от десетично число, ще го допълним вдясно с наставката V(Бинер), както е обичайно в специални машинно-ориентирани езици за програмиране, наречени асемблер.

Теглата на съседните битове на двоичния код на числото се различават два пъти, а най-десният бит (най-малко значим) има тежест 1. Следователно, напр.

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

Четирите съседни бита се извикват тетрадка, се извиква група от 8 бита байт, и от 16 бита - машинна дума... Съвкупността от 1024 (2 10) байта се нарича килобайт, от 1024 килобайта - мегабайт, от 1024 мегабайта - гигабайт.

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

Съвременните персонални компютри могат да съхраняват в паметта си на твърд магнитендискове с цифрова информация в обем от десетки гигабайта.

Аритметични операции в двоична система counting е изключително проста и лесна за прилагане в хардуера. Въпреки това, когато се въвежда и извежда информация в цифрово устройство, тя трябва да бъде представена в по-позната десетична бройна система. Стремеж към опростяване на процедурата по преизчисление двоични числадесетичният еквивалент доведе до използването на bcdкод. В този код, за да напишат отделни цифри от цифрите на десетичното число, те използват тетрадите на своя двоичен