"Digitale informatieverwerkende apparaten: digitale camera" - Les. Digitale informatieverwerkende apparaten

Digitale apparaten

Analoge apparaten

Analoge apparaten bevatten functionele elektronische eenheden die zijn ontworpen om verschillende bewerkingen en conversies op analoge signalen uit te voeren. Structureel kunnen analoge apparaten worden weergegeven als:

1. Twee-terminal

Het heeft 2 paar ingangsklemmen waarop de signaalbronnen zijn aangesloten en de belasting is aangesloten op de uitgangsklemmen. vertegenwoordigt transmissie link met controleparameters.

Digitale apparaten bevatten functionele eenheden die zijn ontworpen om bewerkingen uit te voeren op informatieobjecten in de vorm digitale signalen... Codewoorden worden gebruikt om digitale signalen weer te geven. Kenmerken: het eenvoudigste alfabet wordt gebruikt voor de constructie - twee letters, aangegeven door de symbolen 0 en 1. Het codewoord is een getal in 2 SS. Het aantal letters in het codewoord ligt vast.

Een woord bevat n letters of cijfers. In digitale apparaten is het object van informatie binaire getallen, geen functies van tijd.

Principes van het functioneren van digitale apparaten:

1) Om het commando uit te voeren, wordt een bepaalde tijd toegewezen, hiervoor wordt een klokpulsgenerator gebruikt, deze formuleert het stuursignaal

2) Na de start van de bewerking worden alle ingevoerde codewoorden geconverteerd naar de vereiste uitvoer

3) Uitvoercodewoorden worden naar de opslag in het geheugen gestuurd digitaal systeem of naar externe apparaten om acties uit te voeren

Manieren om met codewoorden om te gaan:

Om bewerkingen op codewoorden te implementeren, is het uiterst belangrijk om ze in de vorm te hebben elektrische signalen... Een mogelijke manier van presenteren is wijdverbreid. Logische nul-overeenkomsten laag niveau signaal (spanning), logisch - hoog. Bewerkingen op codewoorden kunnen op twee manieren worden uitgevoerd: sequentieel (bit voor bit) en parallel.

De eenvoudigste converters van informatie:

Een computer bestaat uit miljoenen elementen: transistors, diodes, registers, die deel uitmaken van geïntegreerde schakelingen. Maar de studie van het werk van een pc wordt vergemakkelijkt door de regelmaat van zijn structuur, wat betekent: een computer bestaat uit een groot aantal van de eenvoudigste elementen, allemaal van verschillende typen. Elementen vormen zich niet een groot aantal van typische schema's.

Afhankelijk van de mate van complexiteit van de uitgevoerde functies, worden ze onderscheiden:

1) Elementen - het eenvoudigste deel dat bewerkingen uitvoert op individuele bits. Onderscheid logisch (en, of, niet, en-niet, of-niet), onthouden (triggers verschillende soorten) en hulp, die dienen om signalen te versterken en te vormen.

2) Knooppunten - bestaan ​​uit elementen en voeren bewerkingen uit op woorden. Maak onderscheid tussen combinatorisch en cumulatief (sequentieel)

Combinations zijn uitsluitend gebouwd op logische elementen;

Accumulatoren omvatten logische poorten en geheugenpoorten;

PC-knooppunten omvatten: registers, tellers, optellers, multiplexers, enz.

3) Apparaten - bestaan ​​uit meerdere knooppunten, voer een of een aantal bewerkingen van hetzelfde type uit op machinewoorden Apparaten omvatten ALU, geheugenapparaat, besturingsapparaat, geheugenapparaat, invoer- / uitvoerapparaat.

Digitale apparaten - concept en typen. Classificatie en kenmerken van de categorie "Digitale apparaten" 2017, 2018.

Lesonderwerp: "Apparaten voor digitale informatieverwerking: digitale videocamera"

Het doel van de les:

voorwaarden scheppen voor de vorming van ideeën van studenten over de soorten en het doel van digitale apparaten voor informatieverwerking;

vaardigheden blijven ontwikkelen in het verwerken van informatie met behulp van verschillende apparaten;

respect voor computertechnologie, naleving van de regels voor veilig gedrag op kantoor blijven bevorderen

TIJDENS DE LESSEN:

1. Tijd organiseren.

2. Herhaling van de stof van de vorige les:
1) over welk apparaat hebben we het in de vorige les gehad?

2) Wat zijn de belangrijkste elementen van de camera die je kunt noemen?

3) Wat zijn de voordelen van digitale camera's?

4) Waar worden de beelden in de camera opgeslagen?

5) Hoe wordt de overdracht van beelden van de camera uitgevoerd?

3. Nieuwe stof leren.

Voor de les van vandaag heb je berichten voorbereid over digitale camcorders - apparaten die de mogelijkheden enorm vergroten moderne computers... We zullen onze kennismaking met dit apparaat volgens hetzelfde plan uitvoeren als de kennismaking met een digitale camera, namelijk:

1 - de belangrijkste elementen van de videocamera

2 - voordelen van digitale videocamera's

3– apparaten voor het opnemen van informatie in een videocamera

4 - overdracht van informatie van een videocamera naar een computer

5– webcams

Laten we het woord geven aan de vertegenwoordigers van de fracties.

(studenten maken berichten, begeleiden het verhaal eventueel met illustraties)

Materiaal dat aan studenten kan worden aangeboden staat in bijlage 1.

4. Workshop over het overbrengen van video naar een computer

Net als in de laatste les kun je fragmenten opnemen van de toespraken van studenten, hun activiteiten in de les. Laat in de praktijk zien hoe u een video overzet (als laatste redmiddel vanaf een camera). De werkvorm is individueel.

5. Een video bewerken over de studie van digitale informatieverwerkende apparaten

Werken met video-editor MoveMaker (frontaal):

2. Videobeelden uploaden - Video's opnemen - Video's importeren.

3. Foto's uploaden - Video's opnemen - Afbeeldingen importeren

4. Schik videoclips en foto's op het storyboard-paneel (slepen en neerzetten)

5. Overgangen toevoegen: een film bewerken - video-overgangen bekijken - een video-overgang selecteren - sleep deze naar het storyboard-paneel in het gebied tussen frames.

6. Effecten toevoegen: Een film bewerken - Effecten bekijken - Een effect selecteren - sleep het rechtstreeks naar het storyboardpaneel op het frame. Om het effect te versterken, kan het meerdere keren worden gebruikt.

7. Fotogalerijen en bijschriften toevoegen: Een film bewerken - Titels en bijschriften maken - Een effect voor bijschriften of bijschriften selecteren - tekst invoeren, opmaak instellen - klik op de knop "Voltooien".

8. Muziek toevoegen: Neem video op - importeer geluid en muziek - sleep het fragment naar het storyboardpaneel.

9. De film opslaan in het formaat WMV - Voltooi het maken van de film - Sla de film op uw computer op - Bevestig de aanwijzingen van de wizard Film opslaan.

Geef dit algoritme aan de leerlingen als herinnering. We doen het werk allemaal samen, de leraar laat alles hetzelfde op het scherm zien.

6. Huiswerk: In de volgende les gaan de leerlingen een filmproject maken. Om dit te doen, zullen ze moeten nadenken over het onderwerp van het project, welke fragmenten en foto's ze zullen gebruiken. Tijdens de les moeten ze opnamen maken en een korte film monteren. (De onderwerpen zijn gevarieerd: mijn school, mijn klas, onze informaticaruimte, onze leraren, enz.) Het werk wordt verondersteld in groepen van 2-3 personen te gebeuren.

Bijlage 1. Camcorders

Camcorders zijn voornamelijk onderverdeeld in digitaal en analoog. Hier zal ik om voor de hand liggende redenen geen analoge camera's (VHS, S-VHS, VHS -C, Video -8, Hi -8) overwegen. Ze hebben een plek in een kringloopwinkel, of op de bovenste plank in de kast (wat als het ooit een zeldzaamheid wordt), maar analoge videoverwerking zal zeker worden overwogen, aangezien ik denk dat iedereen veel cassettes heeft. Moderne videocamera's voor huishoudelijk gebruik verschillen dus in het type video-informatiedrager, in de methode van het opnemen (coderen) van video-informatie, in de grootte en het aantal matrices, en natuurlijk in optica.

1.1.1. Op type opslagmedium worden camera's onderverdeeld in:

HDV-camera's: het nieuwste en meest waarschijnlijke toekomstige formaat. Framemaat tot 1920 * 1080. Stel je voor, elk frame is een foto van 2 megapixels en je zult begrijpen wat de kwaliteit van de video is. Strikt genomen is HDV een opnameformaat, aangezien er HDD-camera's zijn die in het HDV-formaat werken. Maar ik heb dit formaat bewust in deze rij gezet, aangezien de meeste bestaande HDV-camera's op cassettes opnemen. Als geld geen probleem voor je is, dan zijn deze camera's iets voor jou.

DV-camera's: het belangrijkste formaat voor digitale videocamera's voor consumenten. Framemaat 720 * 576 (PAL) en 720 * 480 (NTSC). De opnamekwaliteit hangt grotendeels af van de optica en de kwaliteit (en kwantiteit) van matrices. DV-camera's zijn onderverdeeld in DV-camera's (mini-DV) en digitale -8-camera's. Welke je moet kopen hangt van jou af, aan de ene kant komen mini-DV-camera's vaker voor, aan de andere kant, als je eerder een Video-8-camera had, is het logisch om aandacht te besteden aan Digital-8-camera's, aangezien deze camera's vrij opnemen op cassettes van 8-formaat (Video-8, Hi-8, Digital-8 (ze kunnen natuurlijk zweren, zeggen ze, Video-8 is nogal zwak voor mij, maar ze schrijven er gemakkelijk op)), bovendien krijgt u bij opnemen op cassettes van betere kwaliteit (Hi -8, Digital -8), een langere opnametijd dan mini-DV.

dvd-camera's. Ik ben geen fan van dit type camera. Hun opnamekwaliteit is lager dan die van DV-camera's, en een schijf met de beste kwaliteit voor hen is genoeg voor 20 minuten. Maar! Als je niet pretentieus bent over kwaliteit (vooral omdat het verschil niet zo merkbaar is op een gewoon tv-scherm) en je geen zin hebt om een ​​film te maken, en deze dan in een dvd-formaat te coderen, kun je gemakkelijk een dvd-camera gebruiken. Bovendien kunt u snel een volwaardige dvd samenstellen uit de resulterende bestanden op een 1,4 GB dvd (gebruikt in dvd-camera's) met behulp van gespecialiseerde programma's(bijv. CloneDVD en DVD -lab).

Flitscamera's. De opname vindt plaats op een flashkaart in MPEG 4 en MPEG 2. De duur is afhankelijk van de grootte van de kaart, de geselecteerde framegrootte en de kwaliteit van de codering. MPEG 2 heeft de voorkeur omdat de kwaliteit hoger is, maar het neemt meer ruimte in beslag. Maar noch het ene noch het andere formaat zal bij het verwerken van video-informatie door een camera voor opname op een kaart geen kwaliteit kunnen bieden die zelfs maar iets in de buurt komt van DV. Daarom kunnen we dergelijke camera's aanbevelen om cadeau te doen aan kinderen of om in te filmen extreme condities, aangezien het onbetwistbare voordeel van deze camera's hun compactheid en de afwezigheid van mechanische onderdelen is (uitzondering is een zoomlens).

HDD-camera's. Er wordt opgenomen op de ingebouwde HDD... Opnemen kan in alle formaten van HDV tot MPEG 4 (afhankelijk van het model). Misschien is dit, net als flitscamera's, de toekomst van huishoudelijke camcorders, maar in tegenstelling tot de nieuwste HDD-camera's, kunnen ze al een uitstekende HDV-kwaliteit leveren, of tot 20 uur MPEG 2-opname van goede kwaliteit op een schijf van 30 Gb. Maar laten we eens kijken naar deze pracht aan de andere kant, het opnemen van 1 uur DV-formaat kost 13-14 Gb op een harde schijf, en na eenvoudige berekeningen, vertel me dat het gemakkelijker is om een ​​cassette te herschikken of een video te herschrijven in een computer na 2,3-3 uur opnemen (naar goede kwaliteit je went er snel aan).

1.1.2. Elke digitale videocamera gebruikt compressie (compressie) van de gedigitaliseerde video, omdat op dit moment er zijn gewoon geen media die niet-gecomprimeerde video kunnen weerstaan ​​(een minuut ongecomprimeerde PAL 720 * 576-video zonder geluid kost ongeveer 1,5 GB op de harde schijf, eenvoudige berekeningen laten ons zien dat 90 GB nodig is voor een uur). En het is ook nodig om deze enorme hoeveelheid informatie te verwerken, zelfs een eenvoudig herschrijven van 90 GB duurt ongeveer vijf uur. Daarom moeten camcorderfabrikanten gewoon de compressie van de gedigitaliseerde video gebruiken. Moderne camcorders gebruiken de volgende soorten compressie: DV, MPEG 2, MPEG 4 (DivX, XviD).

DV is de belangrijkste vorm van videocompressie in moderne digitale camcorders; het wordt gebruikt door HDV, miniDV, Digital 8 en sommige HDD-camera's. De hoge kwaliteit van dit type compressie zal, denk ik, lange tijd leidend zijn onder andere formaten.

MPEG 2 is het formaat dat wordt gebruikt voor: dvd-brander... Hoewel het er meerdere heeft slechtste kwaliteit opnames in vergelijking met DV, maar afhankelijk van de bitrate (grofweg het aantal toegewezen bytes per seconde video) met gegeven uitzicht compressie kun je genoeg video krijgen Hoge kwaliteit(denk aan gelicentieerde dvd's).

MPEG 4 - Eerlijke producenten digitale instrumentatie(foto en video) de reputatie ernstig "bezoedeld" dit formaat... Om al het mogelijke uit dit formaat te "knijpen", moet je een computer gebruiken die krachtig genoeg is en een behoorlijke hoeveelheid tijd besteden. Daarom blijkt dat de uiteindelijke video in MPEG 4-formaat op camcorders en camera's een lage resolutie heeft en een lage (zacht uitgedrukt) kwaliteit. Welke DivX of XviD wordt gebruikt, is niet zo belangrijk, het verschil (klein), nogmaals, is alleen te zien bij het verwerken van video op een computer.

1.1.3. Een belangrijk, maar vrij basaal effect op het eindresultaat wordt uitgeoefend door de kwaliteit van de matrix die wordt gebruikt om het optische signaal dat door de lens van de videocamera gaat, te digitaliseren. Hoe groter het is, hoe beter. Wees bij het kiezen van een videocamera niet te lui om in de specificatie te kijken en het aantal effectief gebruikte pixels te zien ("punten" op de matrix). Zo zegt de specificatie voor de Sony XXXXXXX camcorder dat bij een framegrootte van 720 * 576 (0,4 Megapixels) 2 Megapixels van de matrix worden gebruikt voor video. Dit heeft natuurlijk het meest positieve effect op het eindresultaat, aangezien voor elke codering (compressie) de wet rigide wordt toegepast: hoe beter het bronmateriaal, hoe beter het resultaat, en hoe meer licht er op de matrix valt, hoe minder digitale ruis, dus in het donker is het mogelijk om een ​​videocamera enz. te gebruiken. Al het bovenstaande in drievoudige grootte verwijst naar drie-matrixcamera's, onder andere het drie-matrixsysteem stelt u in staat om kleurruis aanzienlijk te verminderen vanwege de feit dat de scheiding van licht in RGB-kleurcomponenten ( vereiste voorwaarde om een ​​videosignaal te ontvangen) wordt niet geproduceerd door elektronica, maar door een optisch prisma, waarna elke matrix zijn eigen kleur verwerkt.

Indirect kunnen de grootte en kwaliteit van de matrix worden beoordeeld door de digitale camera die in de camcorder is ingebouwd. Hoe hoger de resolutie, hoe beter.

1.1.4. Met camcorderoptieken is alles eenvoudig: hoe meer, hoe beter. Hoe groter de lensdiameter, hoe meer licht de sensor binnenkomt. Hoe groter de optische zoom van de lens ... Het is echter de moeite waard hier dieper op in te gaan. Het eerste wat ik wil zeggen: kijk NOOIT naar de trotse inscripties op de zijkant van de camcorder (X120, X200, X400, enz.). Je hoeft alleen maar naar de optische zoom van de lens te kijken (ofwel op de camera (optische zoom), ofwel op de lens zelf). Natuurlijk kan digitale zoom worden gebruikt, maar vergeet niet dat digitale zoom een ​​beperking is van het aantal effectief gebruikte matrixpixels (zie figuur). En slechts een 2x digitale zoom (bijvoorbeeld met een 10x lens is dit een totale vergroting van 20x) zal de effectief gebruikte pixels op de matrix met 4 keer verminderen!

Welnu, het zou leuk zijn om een ​​optische stabilisator te hebben, aangezien camera's met een digitale stabilisator niet het hele matrixgebied gebruiken.

webcams

Webcams zijn goedkope vaste netwerkapparaten die informatie, meestal video, draadloos of via cross-connect verzenden. internetkanalen en Ithernet. Het belangrijkste doel van "kamer"-webcams is om ze te gebruiken voor videomail en teleconferenties. Dergelijke camera's worden veel gebruikt bij "oppassen" - ze kunnen perfect omgaan met de rol van video-oppas, en geven het beeld van een aan zichzelf overgelaten kind door. "Straat" anti-vandaal-webcams fungeren als beveiligingsvideo-waarnemers. De mogelijkheid om beelden vast te leggen in de camcorder- of fotocameramodus is een extra functie van webcams. Verwacht hoge kwaliteit van video of digitale foto's die worden opgenomen in dit geval het niet waard. Omdat het geen zin heeft om webcams uit te rusten met hoogwaardige optica en dure elektronica - vereist het in realtime overbrengen van videogegevens ongelooflijk hoge compressie, wat onvermijdelijk leidt tot verlies van beeldkwaliteit. Hoewel het principieel onmogelijk is om met webcams prachtige foto's te maken, is het de kwaliteit van het resulterende beeld dat het belangrijkste kenmerk is dat je in staat stelt om dit soort camera's subjectief te vergelijken en te kiezen. De voorkeur kan echter ook worden beïnvloed door: interessant ontwerp, softwarepakket en diverse opties zoals ondersteuning voor skins en extra communicatie-interfaces. Alle webcams zijn uitgerust met een bewegingsdetectiefunctie en een audio-ingang waarmee u audio-informatie kunt verzenden, ook zijn ze vaak uitgerust met connectoren voor het aansluiten van verschillende externe sensoren en apparaten zoals verlichting en alarmen. Uit de praktijk blijkt dat de belangrijkste fabrikanten van webcams bedrijven worden die produceren computer randapparatuur (Genie, Logitech, SavitMicro) of netwerkapparatuur (D-Link, SavitMicro), en niet video- of fotoapparatuur, wat nogmaals het verschil in de gebruikte technologieën benadrukt.

Compressie-indelingen voor videobeelden

Als eerste stap in de beeldverwerking splitsen de MPEG 1- en MPEG 2-compressieformaten de referentieframes op in verschillende gelijke blokken, die vervolgens worden onderworpen aan een diskette-cosinustransformatie (DCT). Vergeleken met MPEG 1 biedt het MPEG 2-compressieformaat: betere resolutie afbeeldingen met meer hoge snelheid overdracht van videogegevens door het gebruik van nieuwe compressie-algoritmen en verwijdering van overtollige informatie, evenals codering van de uitvoergegevensstroom. Ook kunt u met het MPEG 2-compressieformaat het compressieniveau kiezen vanwege de kwantiseringsnauwkeurigheid. Voor video met een resolutie van 352x288 pixels biedt het MPEG 1-compressieformaat een bitsnelheid van 1,2 - 3 Mbps en MPEG 2 - tot 4 Mbps.

Vergeleken met MPEG 1 heeft het MPEG 2-compressieformaat de volgende voordelen:

Net als JPEG2000 biedt het MPEG 2-compressieformaat schaalbaarheid tot verschillende niveaus van beeldkwaliteit in een enkele videostream.

Het MPEG 2-compressieformaat heeft de precisie van bewegingsvectoren verhoogd tot 1/2 pixel.

De gebruiker kan een willekeurige discrete cosinustransformatie-nauwkeurigheid selecteren.

Extra voorspellingsmodi zijn opgenomen in het MPEG 2-compressieformaat.

Het MPEG 2-compressieformaat maakte gebruik van de inmiddels stopgezette AXIS 250S-videoserver van AXIS Communications, de 16-kanaals VR-716-videodrive van JVC Professional, DVR's van FAST Video Security en vele andere videobewakingsapparatuur.

Compressieformaat MPEG 4

MPEG4 maakt gebruik van een technologie die fractal-beeldcompressie wordt genoemd. Fractale (contourgebaseerde) compressie betekent het extraheren van contouren en texturen van objecten uit de afbeelding. De contouren worden gepresenteerd in de vorm van de zogenaamde. splines (polynomiale functies) en gecodeerde referentiepunten... Texturen kunnen worden weergegeven als ruimtelijke frequentietransformatiecoëfficiënten (bijvoorbeeld discrete cosinus- of wavelettransformatie).

Het bereik van gegevenssnelheden dat het MPEG 4 videobeeldcompressieformaat ondersteunt is veel groter dan dat van MPEG 1 en MPEG 2. Verdere ontwikkelingen zijn gericht op het volledig vervangen van de verwerkingsmethoden die worden gebruikt door het MPEG 2-formaat. Het MPEG 4 videobeeldcompressieformaat ondersteunt een breed scala aan standaarden en baudrate-waarden. MPEG 4 omvat progressieve en interlaced scantechnieken en ondersteunt willekeurige ruimtelijke resoluties en bitsnelheden variërend van 5 kbps tot 10 Mbps. MPEG 4 heeft een verbeterd compressie-algoritme dat de kwaliteit en efficiëntie verbetert bij alle ondersteunde bitsnelheden. Ontwikkeld door JVC Professional - VN-V25U webcam inbegrepen in lijn netwerk apparaten werkt, gebruikt het MPEG 4-compressieformaat voor het verwerken van videobeelden.

Videoformaten

Het videoformaat bepaalt de structuur van een videobestand, hoe het bestand wordt opgeslagen op een opslagmedium (cd, dvd, harde schijf of communicatiekanaal). Gebruikelijk verschillende formaten hebben verschillende extensies bestand (*.avi, *.mpg, *.mov, enz.)

MPG - Een videobestand dat video bevat die is gecodeerd met MPEG1 of MPEG2.

Zoals je hebt gemerkt, hebben MPEG-4-films meestal: AVI-extensie... Het AVI-formaat (Audi o-Video Interleaved) is door Microsoft ontwikkeld voor het opslaan en afspelen van videoclips. Het is een container die alles kan bevatten, van MPEG1 tot MPEG4. Het kan 4 soorten streams bevatten - Video, Audio, MIDI, Tekst. Bovendien kan er maar één videostream zijn, terwijl er meerdere audiostreams kunnen zijn. In het bijzonder kan AVI slechts één stream bevatten - video of audio. Het AVI-formaat zelf legt geen enkele beperking op aan het type codec dat wordt gebruikt, noch voor video noch voor audio - dat kunnen ze zijn. Dus, in AVI-bestanden alle video- en audiocodecs kunnen perfect worden gecombineerd.

RealVideo is een indeling gemaakt door RealNetworks. RealVideo wordt gebruikt voor live tv-uitzendingen op internet. Zo was CNN een van de eersten die op internet uitzond. Het heeft een kleine bestandsgrootte en de laagste kwaliteit, maar je kunt kijken laatste nummer Tv-nieuws op de website van uw gekozen tv-bedrijf. Extensies RM, RA, RAM.

ASF - Streamingformaat van Microsoft.

WMV - Videobestand opgenomen in Windows-formaat Media.

DAT - Bestand gekopieerd van VCD (VideoCD) \ SVCD-schijf. Bevat MPEG1 \ 2 videostream.

MOV - Apple Quicktime-formaat.

Aansluiten op een pc of tv

De eenvoudigste connector - RCA AV-out - om het simpel te zeggen, "tulpen" - is beschikbaar in elke camcorder, aangepast voor aansluiting op alle televisieapparatuur, en biedt analoge videotransmissie met het grootste kwaliteitsverlies. Veel waardevoller is de aanwezigheid in digitale videocamera's van dergelijke analoge ingangen- hiermee kunt u uw archieven van analoge opnamen digitaliseren, als u eerder een digitale analoge videocamera had. In "digitaal" wordt hun bewaartermijn verlengd en wordt het ook mogelijk om ze op een computer te bewerken. Camcorders van de formaten Hi8, Super VHS (-C), mini-DV (DV) en Digital8 zijn uitgerust met een S-video-connector, die, in tegenstelling tot RCA, chroma- en luminantiesignalen afzonderlijk verzendt, wat verliezen aanzienlijk vermindert en het beeld aanzienlijk verbetert kwaliteit. S-video-invoer in digitale modellen biedt dezelfde voordelen voor eigenaren van Hi 8- of Super VHS-archieven. Ingebouwd infrarood zender LaserLink in Sony-camcorders, met behulp van de IFT-R20-ontvanger, stelt u in staat om beelden op tv te bekijken zonder er kabels op aan te sluiten. Plaats de camcorder gewoon naast de tv op een afstand van maximaal 3 m en schakel "PLAY" in. De meer geavanceerde Super LaserLink-zender die alles nieuwste modellen Werkt voor grotere afstand(tot 7 meter). De aanwezigheid van bevestigingsaansluitingen in de camcorder maakt lineaire bewerking mogelijk door de camcorder te synchroniseren met videorecorders en een montagedeck. In dit geval worden op alle met elkaar verbonden apparaten de bandtellerstanden en alle hoofdmodi synchroon gecontroleerd: afspelen, opnemen, stoppen, pauzeren en terugspoelen. Bij Panasonic camcorders wordt hiervoor de Control-M connector gebruikt, bij Sony camcorders - Control-L (LANC). Hun specificaties zijn onverenigbaar, dus we raden u aan om de conformiteit van de interface met de videorecorder en de videocamera te controleren.

RS-232-C-connector ("digitale foto-uitgang")

Connector voor het aansluiten van een camcorder op seriële poort computer voor het overbrengen van stilstaande beelden naar digitaal formulier en bedien de camcorder vanaf een pc. In de "geavanceerde" modellen is in plaats van RS-232-C een nog snellere "photo-output" - USB-interface ingebouwd. Alle mini-DV- en Digital8-camcorders zijn uitgerust met een DV-uitgang (i. LINK of IEEE 1394 of FireWire) voor snelle, verliesvrije digitale audio-/videotransmissie. Hiervoor heeft u een ander apparaat nodig met ondersteuning voor DV-formaat - een DV-VCR of een computer met een DV-kaart. Waardevoller zijn natuurlijk camcorders die naast de uitgang ook een DV-ingang hebben. Sommige bedrijven produceren hetzelfde model in twee versies: de zogenaamde. "Europees" (zonder ingangen) en "Aziatisch" (met ingangen). Dit komt door de hoge douanerechten in Europa op de invoer van digitale videorecorders, waar redelijkerwijs een videocamera met een DV-ingang bij kan. IEEE-1394, FireWire en i. LINK zijn drie namen voor dezelfde snelle digitale seriële interface die wordt gebruikt om elke vorm van digitale informatie... IEEE-1394 (IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers) Verwijst naar een interfacestandaard ontwikkeld door Apple Corporation (gemerkt als FireWire). Aanduiding aangenomen door het American Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE). De meeste mini-DV- en Digital8-camcorders zijn uitgerust met een IEEE-1394-interface, waarmee digitale video-informatie rechtstreeks naar een computer wordt gestuurd. Het hardwaregedeelte omvat: goedkope adapter en een vier- of zes-aderige kabel. Hiermee kunt u gegevens overbrengen met snelheden tot 400 Mbps.

l. KOPPELING

Digitale input/output op basis van de IEEE 1394-standaard.Hiermee kunt u het beeldmateriaal overzetten naar uw computer. Camcordermodellen met i. Link vergroot werkflexibiliteit door: interactieve bewerking, elektronische opslag en het verzenden van afbeeldingen.

Firewire

Gedeponeerd handelsmerk van Apple, een actief bedrijf in de ontwikkeling van de standaard. De naam FireWire ("vuurdraad") behoort tot: appel en kan alleen worden gebruikt om zijn producten te beschrijven, en met betrekking tot dergelijke apparaten op een pc is het gebruikelijk om de term IEEE-1394 te gebruiken, dat wil zeggen de naam van de standaard zelf;

Geheugenkaart

Op deze kaart kun je opslaan in in elektronisch formaat foto's, video's, muziek. Met zijn hulp kunt u de afbeelding naar uw computer overbrengen.

USB-stick

Sony's eigen Memory Stick kan tegelijkertijd afbeeldingen, spraak, muziek, grafische afbeeldingen en tekstbestanden opslaan. Met een gewicht van slechts 4 gram en niet groter dan een gumplate, is de geheugenkaart betrouwbaar, heeft bescherming tegen onbedoeld wissen, 10-pins verbinding voor grotere betrouwbaarheid, gegevensoverdrachtsnelheid - 20 MHz, schrijfsnelheid - 1,5 MB / sec., Lezen snelheid - 2.45 Mb / s Capaciteit van digitale foto's op een kaart van 4 MB (MSA-4A): JPEG 640x480, SuperFine-modus - 20 frames, Fine - 40 frames, Standaard - 60 frames; in JPEG 1152x864 formaat, SuperFine - 6 frames, Fine - 12 frames, Standard - 18 frames. MPEG Movies-capaciteit op 4 MB-kaart (MSA-4A): presentatiemodus (320x2,6 x 15 seconden; videomailmodus (160x1,6 x 60 seconden).

SD-geheugenkaart

SD-kaart - Een nieuwe standaard geheugenkaart voor postzegels waarop alle soorten gegevens kunnen worden opgeslagen, waaronder een verscheidenheid aan foto-, video- en audioformaten. Momenteel beschikbare SD-kaarten met een capaciteit van 64, 32, 16 en 8 MB. Tegen eind 2001 zullen SD-kaarten met een capaciteit tot 256 MB te koop zijn. Een SD-kaart van 64 Mb bevat ongeveer evenveel muziek als een cd. Aangezien de overdrachtssnelheid naar de SD-kaart 2 Mb / s is, duurt het slechts 30 seconden om vanaf een cd te herschrijven. Aangezien de SD-geheugenkaart een opslagmedium voor halfgeleiders is, heeft trillingen er geen invloed op, dat wil zeggen dat het onmogelijk is om het geluid over te slaan, dat wordt aangetroffen op roterende media zoals cd's of MD's. maximale tijd geluidsopname op een SD-kaart van 64 Mb: 64 minuten hoge kwaliteit (128 kbps), 86 minuten standaard (96 kbps) of 129 minuten LP-mode (64 kbps).

Lesonderwerp:"Digitale informatieverwerkende apparaten: digitale camera"

Het doel van de les:

Voorwaarden scheppen voor de vorming van ideeën van leerlingen over de soorten en het doel van digitale apparaten voor informatieverwerking;

Vaardigheden ontwikkelen in informatieverwerking met behulp van verschillende apparaten;

Respect kweken voor computer technologie, naleving van de regels van veilig gedrag.

Studenten moeten weten:

Mogelijkheden tot het gebruik van digitale camera's.

Lesvoorziening:

presentatie "Digitale Camera";

multimediaprojector en scherm;

digitale camera;

TIJDENS DE LESSEN:

Tijd organiseren.

Groeten, studenten organiseren voor gezamenlijke productieve activiteiten.

Uitleg van het nieuwe materiaal.

vpr. Wat zijn de meest voorkomende digitale informatieverwerkende apparaten die u kent?:

Vandaag gaan we kijken naar digitale camera's. Je bestudeert de stof als volgt: ieder trekt een kaart met een opdracht en bestudeert de stof. Vervolgens vormt u, aan de hand van de nummers van de kaarten, groepjes (paren), bespreekt u samen de stof en kiest u een manier om het aan de anderen over te brengen. Aan het einde van de les moeten we ons een idee vormen van een digitale camera als middel om informatie te verwerken en naar een computer te verzenden volgens het volgende plan:

Algemeen beeld, componenten.

Waardigheid.

Extra functies.

Methoden voor informatieopslag

Communicatie met pc en andere apparaten.

Kaart nummer 1

Algemeen beeld, componenten:

Kortom, het apparaat van een digitale camera herhaalt het ontwerp van een analoge. Hun belangrijkste verschil zit in het lichtgevoelige element waarop het beeld wordt gevormd: bij analoge camera's is het een film, bij digitale camera's is het een matrix. Licht door de lens komt de matrix binnen, waar een afbeelding wordt gevormd, die vervolgens in het geheugen wordt geschreven. De camera bestaat uit twee hoofdonderdelen - de body en de lens. Het lichaam bevat een matrix, een sluiter (mechanisch of elektronisch, en soms beide tegelijk), een processor en bedieningselementen. Een lens, verwijderbaar of bedraad, bestaat uit een groep lenzen in een plastic of metalen behuizing.

Kaart nummer 2

Waardigheid

Zichtbaarheid en efficiëntie. Bij digitaal fotograferen zie je het resultaat direct na het indrukken van de ontspanknop.

winstgevendheid. De prijs van een digitale camera wordt teruggebracht tot het niveau van een conventionele film. Je moet ook rekening houden met de kosten. Benodigdheden(films, reagentia, enz.)

compactheid. Het kleine formaat van een camera is een van de belangrijkste criteria voor een amateurfotograaf.

Onafhankelijkheid, betrouwbaarheid, gemakkelijke opslag. Geen afhankelijkheid van de wizard voor het afdrukken van foto's, langere houdbaarheid.

Extra functies. Modern digitale fototoestellen hebben vaak een aantal extra functies die fundamenteel ontoegankelijk zijn voor filmtegenhangers. Hiertoe behoren bijvoorbeeld video-opname, panorama-opnamemodus of opname van audiocommentaar. Bovendien zijn speciale beeldverwerkingsalgoritmen geïmplementeerd in software camera's, maken het mogelijk om traditionele fotografische hulpmiddelen, zoals bijvoorbeeld lichtfilters en films voor, gedeeltelijk te vervangen verschillende soorten verlichting.

Digitale verwerking.

Zegel. Vrijwel alle moderne digitale camera's en printers ondersteunen het PictBridge-protocol, dat zorgt voor directe gegevensuitwisseling tussen een camera en een afdrukapparaat.

Kaart nummer 3

Extra functies

Schieten op hoge snelheid. High-speed shooting is een modus waarin de camera de frames niet één voor één opneemt, zoals gewoonlijk, maar in serie - in de hoop dat ten minste één frame in een serie succesvol zal zijn.

Bracketing (bracketing) autofocus (belichting, witbalans, flits). Dit is een speciale modus waarin de camera meerdere (meestal 3) foto's achter elkaar maakt met een variatie van de ene of de andere parameter.

Panorama's maken ("stitch assist"). Deze functie is bedoeld om panoramische opnamen te maken. Een panorama is een reeks frames die met enige horizontale of verticale verplaatsing zijn gemaakt en vervolgens op een computer zijn "gelijmd" tot één grote afbeelding.

Macro fotografie. De macrofunctie (macromodus) is een speciale autofocusmodus die het mogelijk maakt scherp te stellen op onderwerpen die heel dichtbij zijn.

Oriëntatiesensor. Veel camera's hebben een zogenaamde positie- of oriëntatiesensor. De essentie van zijn werk is eenvoudig: op het moment van fotograferen bepaalt de sensor in welke positie de camera staat - in een normale of portretpositie (90 graden gedraaid). Als de portretpositie vast is, zijn er na het ontspannen van de sluiter twee opties mogelijk (afhankelijk van de fabrikant van het apparaat). Ofwel wordt het bestand opgenomen "zoals het is", maar er wordt een speciale opmerking over "portret" gemaakt in de kop, of de noodzakelijke rotatie van 90 graden wordt uitgevoerd door de processor van de camera, en het frame wordt onmiddellijk geschreven, "zoals het hoort.

Spraakcommentaar voor foto's. Bij sommige camera's kunt u de zojuist vastgelegde beelden begeleiden met korte gesproken opmerkingen. Ondanks alle schijnbare pretentie, is het nogal nuttige kans... Bijvoorbeeld tijdens een rondleiding door naar een onbekende stad de fotograaf kan aangeven welk aandachtspunt hij zojuist heeft gefotografeerd en dit zal in de toekomst de analyse van het beeldmateriaal enorm vergemakkelijken.

Video. Bijna alle digitale camera's (behalve DSLR's) op de markt maken video-opname mogelijk.

Speciale effecten. Vrijwel alle toestellen hebben als extra feature een setje special effects (of zogenaamde filters). Onder hen zijn er meestal het weggooien van kleurinformatie (monochrome afbeelding), "sepia", het verhogen of verlagen van de kleurintensiteit, enz.

Kaart nummer 4

Methoden voor het opslaan van informatie.

a) Ingebouwd geheugen van de camera (meestal erg klein, u kunt maximaal 10 foto's opslaan)

b) Flash-geheugen of geheugenkaarten

Op dit moment zijn er drie onbetwiste leiders onder de flashgeheugenformaten: Secure Digital, CompactFlash en Memory Stick.

Secure Digital is een standaard gecreëerd door een alliantie van SanDisk, Matsushita Electric (Panasonic) en Toshiba. De fysieke afmetingen van de module zijn vrij klein en bedragen 24x32x1,4 mm, wat het mogelijk maakt om dit type geheugen in supercompact camera's te gebruiken. Daarnaast biedt de standaard bescherming tegen ongeoorloofd kopiëren (waardoor je boeken in dit formaat kunt vrijgeven), evenals bescherming tegen onbedoeld overschrijven (er zit een mechanische schakelaar op de geheugenmodule). Sinds 2004 is Secure Digital het meest populaire formaat op de markt.

Veilige digitale geheugenmodule

De CompactFlash-standaard van SanDisk biedt twee soorten modules (Type I en Type II), die in dikte verschillen. De afmetingen van de kaarten zijn respectievelijk 42,8x36,4x3,3 mm en 42,8x36,4x5 mm. CompactFlash is het minst compacte van alle formaten, maar produceert naast geheugen een enorm aantal verschillende randapparatuur voor zakcomputers: modems, GPS-modules, WiFi- en Bluetooth-adapters, enz. Daarnaast worden miniaturen in dit formaat geproduceerd. harde schijven IBM / Hitachi Microdrive en Sony Microdrive van 2GB naar 4GB (6GB van Western Digital wordt ook verwacht). De haalbaarheid van de aanschaf van compacte harde schijven (in het licht van de ineenstorting van de prijzen voor flash-geheugen) is echter nogal twijfelachtig.

CompactFlash-geheugenmodule

Het auteurschap van het Memory Stick-formaat behoort toe aan: Sony... Dit formaat heeft twee basistypen behuizingen: Memory Stick en Memory Stick Duo. De eerste heeft afmetingen van 50x21,5x2,8 mm, de tweede - 31x20x1,6 mm. In dezelfde vormfactoren zijn er ook snelle aanpassingen met de mogelijkheid om meer dan 128 MB aan te pakken. Ze worden aangeduid met de index Pro (respectievelijk Memory Stick Pro en Memory Stick Pro Duo).

Memory Stick Pro

Secure Digital en CompactFlash zijn open standaarden zonder licentiekosten. Memory Stick is een gepatenteerde en gelicentieerde standaard, dus het heeft niet veel acceptatie gekregen buiten Sony-producten. Modules van dit formaat kosten bijna twee keer zoveel als de andere, aangezien licentiekosten (royalty's) bij de prijs zijn inbegrepen.

Er zijn ook andere soorten geheugen op de markt (bijvoorbeeld de xD-standaard, niet zo lang geleden ontwikkeld door Olympus en Fujifilm), de verouderde MMC- en SmartMedia-standaarden, enz. Ze komen echter veel minder vaak voor en we zullen er niet in detail op ingaan.

Kaartnr.5

Interface met computer en printer

De camera wordt aangesloten op de computer om de beelden uit het flashgeheugen te kopiëren en, indien nodig, de software (“firmware”) van de camera bij te werken. De verbinding met de printer is uiteraard noodzakelijk om direct vanaf de camera te kunnen printen via het PictBridge-protocol.

De overgrote meerderheid van de camera's is verbonden met een computer of printer via USB-interface(Universal Serial Bus). Hiervoor (vanaf de zijkant van de camera) wordt ofwel een standaard mini-B-connector of een niet-standaard propriëtaire connector gebruikt. Het is duidelijk dat de eerste optie enigszins de voorkeur heeft, aangezien je "voor het geval er iets gebeurt" in elke winkel gemakkelijk een standaardkabel kunt kopen voor symbolisch geld, terwijl je achter een merkkabel aan moet rennen (en het zal aanzienlijk meer kosten).

Op dit moment worden er twee versies verspreid USB-standaard: 1.1 en nieuwer 2.0. De eerste zorgt voor een doorvoer van 12 Mbit/s, de tweede - 480 Mbit/s. Dienovereenkomstig heeft USB 2.0 de voorkeur als u een flashgeheugen gebruikt dat snel genoeg is. U kunt echter altijd het geheugen uit de camera verwijderen en een extern apparaat gebruiken voor het lezen van flash-kaarten - de zogenaamde kaartlezer (de geheugenmodule wordt gepresenteerd als een medium met het FAT16 / 32-bestandssysteem).

De eenvoudigste connector - RCA AV-out - om het simpelweg "tulpen" te zeggen - is aangepast voor aansluiting op alle televisieapparatuur en zorgt voor het bekijken van beelden op het tv-scherm.

Om studenten vertrouwd te maken met het materiaal en de discussie is toegewezen 10 minuten ... Studenten geven vervolgens presentaties vergezeld van een docentenpresentatie.

De stof samenvatten en samenvatten
Vragen voor de klas:

1. Wat voor nieuws heb je geleerd in de les?

   Was de informatie nuttig? Wat is het nut ervan?

   Als je een camera zou kiezen, op welke parameters zou je dan letten?

Workshop werken met een digitale camera.

Let op: Tijdens de les mag je de hoofdpodia fotograferen. Breng aan het einde van de les de beelden op verschillende manieren over naar de computer.

Huiswerk: ingesteld door groepen:

1 groep - de belangrijkste elementen van de videocamera

Groep 2 - de voordelen van digitale videocamera's

Groep 3 - apparaten voor het opnemen van informatie in een videocamera

4 groep - overdracht van informatie van een videocamera naar een computer

5 groep - webcams

Het digitale informatieverwerkingsapparaat en het 'brein' van het hele publicatiesysteem is een computer, die ook een structuur met meerdere niveaus is. Het omvat zowel verwerkingselementen (processor) als verschillende soorten informatieopslagapparaten (RAM, harde schijf, videogeheugen), evenals een aantal hulpelementen (poorten en andere componenten)

Het werken met afbeeldingen, vooral die welke bedoeld zijn voor printdoeleinden, vereist behoorlijk belangrijke parameters van de gebruikte computer. Helaas (alleen voor de auteur) is het tempo van de technologische vooruitgang op dit gebied ongewoon hoog, en de timing van het schrijven, voorbereiden, drukken en distribueren van het boek houdt geen gelijke tred met hen, dus zullen we alleen de fundamentele parameters beschouwen die moeten worden begrepen worden door elke ontwerper die achter een computer gaat zitten.

Een personal computer is in de eerste plaats een systeemeenheid waarin alle hoofdcomponenten van een computer zich bevinden. Het "brein" van een computer is microprocessor - het centrale apparaat van de computer is een elektronisch circuit met een grootte van enkele vierkante centimeters, die zorgt voor de implementatie van alle toepassingsprogramma's en beheer van alle apparaten. De microprocessor is gemaakt in de vorm van een extra grote (niet in grootte, maar in hoeveelheid) elektronische componenten, waarvan het aantal enkele miljoenen bereikt) geïntegreerde schakeling bevindt zich op een siliciumwafel.

Microprocessors kunnen verschillen in de volgende hoofdparameters:

Soort (model) betekent het genereren van microprocessors, er zijn bijvoorbeeld processors van de serie, die gezamenlijk "286", "386", "486", "Pentium" worden genoemd.

Klok frequentie bepaalt het aantal elementaire bewerkingen dat per seconde wordt uitgevoerd. Het wordt gemeten in hertz (Hz). De kloksnelheid is de belangrijkste parameter die de prestaties van de processor garandeert. Hoe hoger het processortype, hoe hoger de kloksnelheid. Een van de eerste modellen personal computers had een processor met klok frequentie 4,77 MHz, en nieuwste processors de 1 GHz-barrière overschreden.

Bit diepte bepaalt het aantal bits dat gelijktijdig (synchroon) via databussen wordt verzonden. Computerprestaties zijn ook direct gerelateerd aan bitdiepte. Deze parameter verandert met grote sprongen: 8 bits, dan 16, 32 bits en tenslotte 64-bits bussen.

Een computer als geheel wordt gekenmerkt door een aantal andere parameters die van invloed zijn op de prestaties.

operationeel geheugen ( of RAM - random access memory) definieert de hoeveelheid geheugen die de processor "beschikt". Random access memory is een snel en vluchtig (bij het wegvallen van de stroomvoorziening gaat informatie volledig verloren) geheugen, waarin het op dat moment uitvoerbare programma en de daarvoor benodigde gegevens zich bevinden. Hoe hoger deze waarde, hoe meer informatie tegelijkertijd beschikbaar kan zijn voor verwerking. De hoeveelheid RAM in een relatief korte historische periode steeg van 640 Kbytes tot tientallen Mbytes in moderne systemen(zelfs in de meest bescheiden configuraties). De prestaties (snelheid) van een computer zijn direct afhankelijk van de hoeveelheid RAM.

Video geheugen - het is een apart RAM-geheugen op een speciale videokaart. Dit geheugen bevat gegevens die overeenkomen met het huidige schermbeeld.

Een moderne personal computer implementeert het principe: open architectuur, waarmee u de samenstelling van apparaten (modules) praktisch vrij kunt wijzigen. Op de hoofdinformatiesnelweg is een groot aantal randapparatuur aangesloten. In dit geval is het erg belangrijk dat sommige apparaten kunnen worden vervangen door andere. Zelfs de microprocessor en geheugenchips zijn geen uitzondering.

De hardwareverbinding van randapparatuur met de informatiesnelweg wordt uitgevoerd via een speciaal blok, dat wordt genoemd controleur(ook wel een adapter genoemd). EEN programma controle werk externe apparaten ook geleverd door speciale programma's - chauffeurs, die meestal zijn geïntegreerd in het besturingssysteem.

SECTIE 2. DIGITALE ELEKTRONISCHE CIRCUITS

Basisconcepten digitale electronica

Het doel van elektronische apparaten is, zoals u weet, het ontvangen, transformeren, verzenden en opslaan van informatie in de vorm van elektrische signalen. Signalen die in elektronische apparaten werken, en dienovereenkomstig de apparaten zelf, zijn verdeeld in twee grote groepen: analoog en digitaal.

Analoog signaal - een signaal dat continu is in niveau en in tijd, d.w.z. zo'n signaal bestaat op elk moment en kan elk niveau van het gespecificeerde bereik aannemen.

gekwantiseerd signaal - een signaal dat alleen bepaalde gekwantiseerde waarden kan aannemen die overeenkomen met de kwantiseringsniveaus. De afstand tussen twee aangrenzende niveaus is de kwantiseringsstap.

bemonsterd signaal een signaal waarvan de waarden alleen op de tijdstippen worden ingesteld, de zogenaamde bemonsteringsmomenten. Afstand tussen aangrenzende bemonsteringspunten - bemonsteringsstap
... met constante
de stelling van Kotelnikov is van toepassing:
, waar is de bovenste afsnijfrequentie van het signaalspectrum.

Digitaal signaal - signaal gekwantiseerd in niveau en gesampled in de tijd. De gekwantiseerde waarden van een digitaal signaal worden meestal gecodeerd met een code, waarbij elk monster dat tijdens het bemonsteringsproces is geselecteerd, wordt vervangen door een overeenkomstig codewoord, waarvan de symbolen twee waarden hebben - 0 en 1.

Typische vertegenwoordigers van analoge elektronische apparaten zijn communicatieapparatuur, radio-uitzendingen, televisie. Algemene vereisten voor analoge apparaten zijn minimale vervorming. De wens om aan deze eisen te voldoen leidt tot de complexiteit van elektrische circuits en apparaatontwerp. Een ander probleem van analoge elektronica is het bereiken van de noodzakelijke ruisimmuniteit, omdat in een analoog communicatiekanaal ruis principieel onvermijdelijk is.

Digitale signalen worden gevormd door elektronische circuits, waarvan de transistors ofwel gesloten zijn (de stroom is bijna nul) of volledig open (de spanning is bijna nul), dus ze dissiperen onbeduidend vermogen en de betrouwbaarheid van digitale apparaten is hoger dan die van analoog degenen.

Digitale apparaten zijn ongevoeliger voor interferentie dan analoge, omdat kleine externe storingen geen foutieve werking van apparaten veroorzaken. Fouten treden alleen op bij dergelijke storingen waarbij een laag signaalniveau als hoog wordt ervaren of omgekeerd. Digitale apparaten kunnen ook speciale codes gebruiken om fouten te corrigeren. Die mogelijkheid is er niet bij analoge apparaten.

Digitale apparaten zijn ongevoelig voor de spreiding (binnen aanvaardbare grenzen) van de parameters en kenmerken van transistors en andere circuitelementen. Digitale apparaten die foutloos zijn, hoeven niet te worden afgesteld en hun kenmerken zijn volledig herhaalbaar. Dit alles is erg belangrijk bij de massaproductie van apparaten voor: integrale technologie... De kosteneffectiviteit van de productie en het gebruik van digitale geïntegreerde schakelingen heeft ertoe geleid dat in moderne radio-elektronische apparaten niet alleen digitale, maar ook analoge signalen digitaal worden verwerkt. Digitale filters, regelaars, vermenigvuldigers, enz. zijn wijdverbreid digitale verwerking analoge signalen worden omgezet naar digitaal met behulp van analoog-naar-digitaalomzetters (ADC). Omgekeerde transformatie - herstel analoge signalen door digitaal - uitgevoerd met behulp van digitaal-naar-analoogomzetters (DAC).

Met alle verschillende taken die worden opgelost door digitale elektronische apparaten, vindt hun werking plaats in nummersystemen die werken met slechts twee cijfers: nul (0) en één (1). Door het type codering van binaire cijfers met elektrische signalen, worden elementen van digitale technologie onderverdeeld in potentiële (statische) en impulsieve (dynamische) elementen.

V potentieel elementen nul en één komen overeen met twee sterk verschillende spanningsniveaus. In dit geval kunnen de spanningen zowel positief als negatief zijn ten opzichte van de behuizing, waarvan de elektrische potentiaal nul wordt genomen. Er zijn elementen die werken in positieve en negatieve logica. In elementen met positieve logica vindt de overgang van 0 naar 1 plaats met toenemende potentiaal. In negatieve logica wordt een meer negatieve spanning als een logische 1 beschouwd.

V impuls elementen, een logische eenheid komt overeen met de aanwezigheid en een logische nul komt overeen met de afwezigheid van een impuls.

De werking van digitale apparaten is meestal: geklokt een voldoende hoogfrequente klokgenerator. Tijdens één klokcyclus wordt de eenvoudigste micro-operatie gerealiseerd - lezen, verschuiven, logische opdracht enzovoort. Informatie wordt gepresenteerd als een digitaal woord. Om woorden over te dragen, worden twee methoden gebruikt - parallel en sequentieel. Seriële codering wordt gebruikt bij de uitwisseling van informatie tussen digitale apparaten (bijvoorbeeld in computernetwerken, modemcommunicatie). Informatieverwerking in digitale apparaten wordt in de regel geïmplementeerd met behulp van parallelle informatiecodering, wat maximale prestaties garandeert.

De elementbasis voor het bouwen van digitale apparaten bestaat uit digitale geïntegreerde schakelingen (IC's), die elk zijn geïmplementeerd met behulp van een bepaald aantal logische elementen(LE) - de eenvoudigste digitale apparaten die elementaire logische bewerkingen uitvoeren.

Alle digitale apparaten kunnen worden ingedeeld in een van de twee hoofdklassen: combinatorisch (zonder geheugen) en sequentieel (met geheugen). Combinatie worden apparaten genoemd, waarvan de toestand van de uitgangen op elk moment uniek wordt bepaald door de waarden van de ingangsvariabelen op hetzelfde moment. Dit zijn logische elementen, codeomzetters (inclusief encoders en decoders), codeverdelers (multiplexers en demultiplexers), codecomparators, rekenkundige logische apparaten (optellers, aftrekkers, vermenigvuldigers, ALU zelf), alleen-lezen geheugen (ROM), programmeerbare logische matrices (PLM).

Uitgangsstatus: consequent van een digitaal apparaat (eindige automaat) op een bepaald moment in de tijd wordt niet alleen bepaald door logische variabelen aan de ingangen, maar hangt ook af van de volgorde (volgorde) van hun aankomst op eerdere tijdstippen. Met andere woorden, eindige automaten moeten noodzakelijkerwijs geheugenelementen bevatten die de hele geschiedenis van de aankomst van logische signalen weerspiegelen, en worden uitgevoerd op triggers, terwijl combinatorische digitale apparaten volledig alleen op logische elementen kunnen worden gebouwd. Sequentiële digitale apparaten omvatten triggers, registers, tellers, RAM (Random Access Memory), microprocessorapparaten (microprocessors en microcontrollers).

Laten we, voordat we verschillende digitale apparaten bestuderen, kennis maken met de elementen van het wiskundige apparaat dat bij hun constructie wordt gebruikt. De samenstellende delen zijn het concept van getalsystemen en methoden voor het beschrijven en transformeren van logische functies.

9. Wiskundige grondslagen van digitale elektronica

9.1. Positienummersystemen

Nummersysteem wordt de manier genoemd om een ​​willekeurig getal weer te geven door een beperkte reeks tekens, getallen genoemd. Het positienummer, dat het gewicht bepaalt waarmee dit cijfer bij het nummer wordt opgeteld, heet afvoer, en nummerstelsels met de genoteerde eigenschap zijn positioneel.

In het algemeen N- positief stukje N in een willekeurige radix R wordt vertegenwoordigd door een som van de vorm

(9.1)

waar een k- individuele cijfers in het nummerrecord, waarvan de waarden gelijk zijn aan de leden van de natuurlijke reeks in het bereik van 0 tot ( R– 1).

Bij het uitvoeren van berekeningen met digitale elektronische apparaten worden elementen met twee stabiele toestanden gebruikt. Om deze reden is het positionele binaire getalsysteem (met grondtal 2) wijdverbreid in de digitale technologie. In elk binair cijfer, genaamd beetje, kan 1 of 0 zijn. De notatie van een getal (binaire code) is een reeks van enen en nullen. Om een ​​binair getal te onderscheiden van een decimaal getal, vullen we het aan de rechterkant aan met het achtervoegsel V(Binaire), zoals gebruikelijk is in speciale machinegeoriënteerde programmeertalen die assemblers worden genoemd.

De gewichten van de aangrenzende bits van de binaire code van het getal verschillen twee keer, en het meest rechtse bit (minst significant) heeft gewicht 1. Daarom bijvoorbeeld

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

De vier aangrenzende bits worden genoemd notitieboekje, een groep van 8 bits heet byte, en vanaf 16 bits - machine woord... Het totaal van 1024 (2 10) bytes wordt een kilobyte genoemd, van 1024 kilobytes - een megabyte, van 1024 megabytes - een gigabyte.

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

Moderne personal computers kunnen in hun geheugen opslaan op hard magnetisch schijven met digitale informatie van tientallen gigabytes.

rekenkundige bewerkingen in binair systeem afrekening is uiterst eenvoudig en gemakkelijk te implementeren in hardware. Bij het invoeren en uitvoeren van informatie in een digitaal apparaat moet deze echter worden weergegeven in een meer vertrouwd decimaal getalsysteem. Streven naar vereenvoudiging van de herberekeningsprocedure binaire getallen het decimale equivalent leidde tot het gebruik van bcd code. In deze code, om individuele cijfers van de cijfers van het decimale getal te schrijven, gebruiken ze de tetrads van hun binaire