1 / 24

Zastosowania optoelektroniki Wykład 20 SMK

„Świat nauki”, „Świat Techniki”, „Cyfrowy świat”. Zastosowania optoelektroniki Wykład 20 SMK.

grace
Download Presentation

Zastosowania optoelektroniki Wykład 20 SMK

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. „Świat nauki”, „Świat Techniki”, „Cyfrowy świat” Zastosowania optoelektroniki Wykład 20 SMK Odtwarzacz DVD (Digital Versatile Disc)– źródło dźwięku przestrzennego zakodowanego w formie cyfrowej, doskonała pamięć masowa. Z odtwarzacza DVD sygnał cyfrowy (trzy dostępne typy połączenia) przekazywany jest do wzmacniacza lub amplitunera wyposażonego w dekoder systemu dżwięku przestrzennego. Sygnał audio przesyłany jest między współpracującymi urządzeniami: przewodem optycznym (TOS link), przewodem koaksjalnym (SPDiF) lub łączem HDMI, które oprócz cyfrowego sygnału dźwięku przestrzennego przesyła również cyfrowy sygnał obrazu. HDMI – High-Definition Multimedia Interface – interfejs służący do przesyłania sygnału audio-video w postaci cyfrowej (bez kompresji). Standard ten pozwala przesłać sygnał wysokiej rozdzielczości wraz z wielokanałowym cyfrowym sygnałem audio (do 8 kanałów). Twórcy systemu: Hitachi, Matsushita Electric Industrial (Panasonic), Philips, Sony, Thomson (RCA), Toshiba, Silicon Image. Zaleta HDMI – bezstratne przesyłanie sygnału na duże odległości rzędu 20-25 m. W urządzeniach wielokanałowych spotyka się 5 wzmacniaczy audio (lewy, centralny, prawy, prawy surround, lewy surround; tylny prawy surround, tylny lewy surround). Od sezonu 2002/03 wzmacniacze te konstruowane są w technice cyfrowej PWM Pulse Width Modulation – sygnał cyfrowy porusza membranami wykorzystując zjawisko bezwładności. Końcowy element systemu dźwięku przestrzennego – wielokanałowy zestaw głośnikowy - 7 kolumn z głośnikiem superniskotonowym – subwooferem.

  2. Nagrywarki DVD HD 250 GB (345 h nagr.), wyjście HDMI, wejście AV, cyfrowe gniazdo i.Link, dwa sloty na karty pamięci, wyjścia audio:cyfrowe św., koaksjalne, analogowe. DVD-RW, DVD+RW, DviX, XviD z dyskami dwuwarstw.

  3. W Japonii od września oferowane są nagrywarki HD-DVD (NEC, Toshiba) oraz Blue-Ray, ale proces ich upowszech- niania potrwa co najmniej 2 lata. Pierwsze mają większe szanse (Intel i Microsoft)

  4. Nagrywarki DVD z HDD: tradycyjna nagrywarka DVD, serwer z twardym dyskiem oraz tuner telewizyjny – dowolne kopiowanie materiału z DVD na HDD i odwrotnie, równoczesne nagrywanie na dysk i płytę DVD z różnych źródeł. HD DVD i Blue-Ray Disc – odtwarzanie obrazu wizyjnego o bardzo dużej rozdzielczości 1920* 1080. Wykorzystują laser niebieski i specjalne płyty. HD DVD – Toshiba, NEC, Blue-ray Disc – Sony W nagrywarkach wewnętrznych stosuje się zapis CLV (Constant Linear Velocity), a w tych o więk- szej szybkości (>8×) Z-CLV (Zoned Constant Velocity), w nagrywarkach stacjonarnych – P-CAV (Partial Constant Angular Velocity). Szybkość zapisu nagrywarek DVD (1350 KB/s) jest 9× większa niż nagrywarek CD (150 KB/s). Szybkość zapisu 4× dla nagrywarki DVD odpowiada prędkości 32× urządzenia nagrywającego CD. Producenci płyt DVD: Ritek, CMC Magnetics, Ricoh, Mitsubishi Chemical, Prodisc, Infodisc. Kod identyfikacyjny producenta (MID-Manufacturer ID)

  5. Systemy dekodowania dźwięku przestrzennego: Dolby Laboratories, DTS Inc. – Digital Theater Systems Inc., Sony – SDDS (8 kanałów). Dolby Digital – ścieżki dźwiękowe filmów zakodowane w AC-3 (algorytm kodowania - Audio Compresion – 3). Zawiera 5 niezależnych pełnopasmowych (20 Hz-20000 Hz) kanałów dźwiękowych (lewy, centralny, prawy, prawy surround, lewy surround oraz LFE – Low Frequency Effect’s 20Hz - 60-120Hz). Długość słowa 16-20 bitów, częstotliwość próbkowania – 48 kHz, przepływność 640 kb/s. Dolby Digital Plus – system towarzyszący programom telewizyjnym HDTV. Maksymalna przepływność 6 Mb/s Dolby Pro Logic IIx – pracuje wyłącznie z wykorzystaniem sygnału analogowego. Dolby Digital EX – dodatkowy głośnik surround. Dolby Digital Live – przeznaczony do stosowania w sprzęcie komputerowym podczas gier. Dolby Headphone – przeznaczony dla miłośników odsłuchu na słuchawkach. Efekt przestrzenny wytwarzany jest przez zaawansowane specjalne algorytmy cyfrowe. Dolby Virtual Speaker – dźwięk z dwóch głośników.

  6. DTS ES – Extended Surround Matrix/Discrete – zawiera sześć niezależnych kanałów oraz LFE. • DTS 96/24 – zapis sygnału z rozdzielczością 20- i 24- bitową z częstotliwością próbkowania • 96/192 kHz na płytach kompaktowych CD. • THX - procesor sygnałowy współpracujący z Dolby Digital będący też certyfikatem jakości • reprodukcji ścieżki dźwiękowej: zestawy głośnikowe, urządzenia wzmacniające, urządzenia • odtwarzające. • Standardy płyt DVD – DVD Video, DVD Audio, DVD-R/RW, DVD+R/RW, DVD-RAM. • DVD-RAM – nagrywanie 100 tys. Razy – archiwizacja danych • DVD-Video – obraz i dźwięk: • DVD-5 płyta jednowarstwowa, jednostronnie zapisywana 4.7 GB, • DVD-10 płyta dwuwarstwowa, jednostronnie zapisywana 8.5 GB, • - DVD-9 płyta jednowarstwowa, dwustronnie zapisywana 9.4 GB, • - DVD-18 płyta dwuwarstwowa, dwustronnie zapisywana 17 GB. • DVD-Audio – dźwięk 24 bit/192 kHz dla ścieżki dwukanałowej, także zdjęcia wykonawcy, frag- • menty koncertów, słowa piosenek. Specjalny odtwarzacz. • SACD – Sony Corporation – sygnał dwu i wielokanałowy Dwuwarstwowy dysk Optyczny (Mitsubishi Kagaku Media i Verba- tim) – 8.5 GB (4 h filmu DVD-video lub 16 h VHS) – DVD+R DL (Dual Layer)

  7. DVD-R/RW. DVD-R nośnik z możliwością jednokrotnej rejestracji (1997). DVD-RW (1999) wielokrotnej. Firma Pioneer i Toshiba popierane przez DVD Forum. DVD+R/RW Hewlett Packard, Mitsubishi Chemical/Verbatim, Philips, Ricoh, Sony, Yamaha – grupa DVD Aliance. VCD – Video Compact Disc – oparty na nośniku CD 650-700 MB. Sygnał obrazu i dźwięku w systemie MPEG-1. Jakość obrazu VHS (352*288 PAL) SVCD – Super Video Compact Disc. Kompresowany w MPEG-2. Jakość obrazu SVHS (480*576 PAL) CD-R/RW standard rejestracji danych na nagrywanych dyskach CD. Dźwiękowe MP3, wizyjne JPEG. DivX – kompresja MPEG-4 (DivX Networks) – przesył filmu Internetem. DivX HD. XviD – kompresja MPEG-4 – projekt otwarty (jak LINUX)

  8. Ekrany – ekrany plazmowe, monitory LCD, projektory wizyjne. Ekrany plazmowe PDP – wyświetlacz oparty na sterowanym wybuchu gazu szlachetne go w minikomórkach, których ścianki wyłożone są fosforem w jednym z trzech podstawowych kolorów. 42 cale – 10000 PLN. 37, 42, 50, 55, 61, 63, 72, 80 cali, wejście cyfrowe HDMI idealne do odtwarzania obrazu ruchomego. Żywotność 60000h (8 h dziennie przez 20 lat).

  9. Panele LCD – tańsza technologia produkcji. Piksel złożony z trzech subpikseli w kolorach czerwonym, zielonym, niebieskim nie emituje sam światła, ale blokuje lub przepuszcza podświetlające panel światło białe (zależnie od polaryzacji c. kryształów). Lekkie i doskonale sprawdzają się przy wyświetlaniu obrazów nieruchomych (długi czas wygaszania podświetlonego piksela). Gorszy jest też kontrast obrazu, zawężony kąt dobrej widoczności obrazu. Zaleta – duża rozdzielczość (np.. 40 cali 1920*1080). Ekrany LCD nagrzewają się mniej. Opatentowana przez Samsung technologia Super-PVA umożliwia uzyskanie kąta widzenia 178o i poziomu kontrastu 5000:1.

  10. HDTV • Telewizja wysokiej rozdzielczości rejestruje, nadaje oraz wyświetla programy telewizyjne. • Wyraźny obraz o dużej głębi, pozwala na przesyłanie dźwięku wielokanałowego (dookólnego) o • jakości CD. Przewyższa telewizję analogową i cyfrową telewizję o standardowej rozdzielczości • SDTV. W tych ostatnich obraz ma 576 linii po 720 piksele (440 000 pikseli) zaś w HDTV 1080 • linii po 1920 pikseli (2 000 000 pikseli). Format o stosunku boków 16:9, tradycyjnie 4:3, co • prowadzi do niepełnego obrazu panoramicznego. W standardzie HDTV ekran wykorzystany jest • w 100 %. Dźwięk transmitowany jest w trybie od dwóch do sześciu kanałów. HDTV nie może być odbierany na standardowym telewizorze. Potrzebne są: • cyfrowe źródło sygnału – satelita, internet • cyfrowy tuner • telewizor zgodny ze standardem HDTV (Premiere, Canal+, Sky) • Projektory • Przednia lub tylnia projekcja, 3LCD, DLP i CRT. • CRT – zasada wytwarzania obrazu polega na oddzielnym wysterowywaniu trzech tradycyjnych • kineskopów o przekątnej 6-9 cali (każdy wyświetla obraz w jednym z podstawowych kolorów • RGB). Obraz sumowany jest w systemie optycznym i rzutowany na ekran.

  11. 3LCD – 3 panele LCD, każdy odpowiedzialny za wytworzenie obrazu w jednym z trzech kolorów RGB. Światło białe rozszczepiane jest na na trzy kolory i kierowane w stronę trzech paneli LCD, które filtrują ilość przechodzącego światła tworząc jednobarwne odwzorowania obrazu (R-W, G-W, B-W). Trzy kolorowe strumienie świetlne z odtwarzanym obrazem przechodzą następnie przez precyzyjnie oszlifowany pryzmat, łączą w całość i poprzez układ optyczny trafiają na ekran tworząc kolorowy obraz. DLP – Digital Light Processing, Texas Instruments 1987 – operuje się światłem odbitym, a nie przechodzącym. Sercem projektora DLP jest procesor zawierający miliony mikrolusterek (jedno na piksel) które odbijając światło pod różnym kątem tworzą gradację jasności reprodukowanych kolo- rów. Zanim światło zostanie odbite przez lusterka, Przechodzi przez specjalne wirujące koło z kolo- rowymi filtrami wytwarzającymi barwy.

  12. LCOS – Liquid Crystal on Silikon – w tworzeniu obrazu biorą udział trzy układy LCD, których lustrzana powierzchnia odbija światło. Nowe technologie płaskich ekranów OLED – Organic Light Emitting Diode – odtwarzacze MP3, cyfrowe aparaty fotograficzne, palm- topy. Zasada działania – fizyczne pobudzenie warstw organicznych do świecenia pod wpływem przepuszczania przez nie ładunków elektrycznych. Wyświetlacze trójwymiarowe – reklama, telefony komórkowe

  13. SED – Surface-conduction Electron-emitter Display. Od 1999 Canon i Toshiba. Działa na zasadzie kineskopów CRT. Obraz powstaje podczas zderzania się elektronów z płaszczyzną ekranu pokrytą fosforem w trzech kolorach składowych. SED nie posiada jednego działa elektronowego, ale zespół emiterów elektronów, po jednym dla każdego piksela. Emisja elektronów pobudzających do świecenia warstwę fosforu bierze początek w przepływie prądu między 2 elektrodami utworzonymi z cienkiej folii, d=~nm. Po przyłożeniu do nich napięcia 16-18 V elektrony przyspieszane są przez pole elektrostatyczne i wyrzucane w kierunku ekranu (10 kV). Minimalny pobór energii (o 60% mniej niż PDP i o 30% mniej niż LCD). Odtwarzacze MP3– 1986 – kod ISO-MPEG Audio Layer 3, możliwość stałego unowocze- śniania kodu kompresji, regulowania stopnia kompresji (maksymalna 13:1 – przepływność 112 kb/s. Inne standardy kompresji – ATRAC, OGG, FLAC, WAV. Przenośne odtwarzacze MP3 dzielimy na: posiadające pamięć FLASH, posiadające miniaturowe twarde dyski HDD. Pierwsze odtwarzają formaty: MP3, WMA, WAV, JPEG, BMP, Gif, TIFF. Kolorowy wy- świetlacz OLED, korektor graficzny, radio FM, nagrywanie radia, dyktafon, polskie menu, rejestracja MP3, zasilanie akumulatorowe.

  14. Najtańsze urządzenia są formą pamięci Pen Drive (wzmacniacz audio i wyjście słuchawkowe z wtyczką USB), te droższe wyposażone są w kolorowe wyświetlacze. Odtwarzacze z wbudowanym twardym dyskiem 30 (15000 piosenek, 8400 zdjęć), 40, 60 GB. Współpracuje z plikami muzycznymi MP3, WAV, WMA i dzięki odczytowi znaczników ID-3, wy- świetla tytuł utworu, albumu, nazwę wykonawcy i rodzaj odtwarzanej muzyki. Potrafi zarejestrować i pokazać przy współpracy z telewizorem, zdjęcia JPEG. System regulacji audio z korektorem graficznym o 5 częstotliwościach regulacji, system SRS WOW Odpowiedzialny za wzorowe odtwarzanie najniższych częstotliwości. Może pracować jako dyktafon potrafi pracować nieprzerwanie przez 15 godzin (akumulator litowo jonowy) – GoGear Jukebox. Najnowsze rozwiązania: Przenośne odtwarzacze multimedialne (PMP – Personal Multimedia Player). Czytają formaty: MP3,MPEG-2, MPEG-4, DivX, XviD, WMV i MJPEG. Pojemność dysku 30-40 GB pozwala zareje- strować 120-150 godzin filmu. Kamery Cyfrowe JVC serii Everio-G Bez kasety, bez płyty DVD, wbudowany twardy dysk HDD 30 GB, 37 godzin nagrywania (10.5 godziny filmu jakości DVD w kompresji MPEG-2). Kamera cyfrowa

  15. PALMTOP – komputer kieszonkowy: organizacja czasu pracy, obsługa plików OFFICE i multimedialnych, dostęp do internetu (Bluetooth), baza kontaktów, system nawigacji GPS, kamera, zdjęcia. Konfiguracja: procesor Intel PXA-255 – 300 MHz, system ope- racyjny: Microsoft PocketPC 2003, pamięć RAM 64 MB RAM, 32 MB ROM, wyświetlacz 3.5” TFT, 320*240 pikseli, 65000 kolorów, ekran dotykowy + rysik, nawigacja: wbudowany moduł GPS + AutoMapa na karcie SD 128 MB, interfejsy: USB 1.1, IrDA, czytnik kart SD/MMC, port słuchawek jack 2.5, mikrofon, bateria: Li-Ion 1350 mAh, czas pracy 12h, waga 147 g, wymiary 112.8*69.6*16.3 -24.15 mm, wyposażenie – kabel USB, ładowarka samochodowa, Holder samochodowy, ładowarka podróżna OPTIpad 300 GPS

  16. W kamerach i aparatach fotograficznych najpowszechniej używanymi nośnikami danych cyfrowych są karty pamięci FLASH. FLASH to rodzaj pamięci EEPROM (Electically Erasable Programmable Read-Only Memory) pozwalający na zapis lub kasowanie wielu komórek pamięci w czasie jednej operacji programowania (po odłączeniu zasilania nie traci zawartości – pamięć nieulotna). Ma ograniczoną liczbę cykli „zapis-kasowanie”, potem nie nadaje się do użytku. Dwie wersje: NOR (NOT-OR, Intel 1988) – długie czasy zapisu i kasowania, bezpośredni dostęp do każdej komórki pamięci (firmware), 10-100 tys. Cykli zapis-kasowanie i NAND (NOT-AND, Sam- sung, Toshiba 1989) – 9.6 razy trwalsza, krótszy czas zapisu i kasowania, większa gęstość upako- wania danych, lepszy współczynnik koszt/pojemność. Zamiast bezpośredniego dostępu do każdej komórki – dostęp sekwencyjny – pamięć masowa, magazyn danych. Obecnie używana jest w kartach standardów: MMC, Secure Digital, Memory Stick i xD-Picture Cards oraz dyskach USB. Kartowe standardy w aparatach cyfrowych, notebookach i telefonie komórkowym: Smart Media (SM) – karty flash z pamięcią NAND (SSFDC-Solid State Floppy Disc Card). Masa 2g, grubość 0.76 mm. Pojemność 8MB-1GB. MultiMediaCard (MMC, Scandisc, Samsung). Masa 1.5g, grubość 1.4 mm, 32×24 mm. Maja spec- jalny interfejs szeregowy wyposażony w siedem styków, pracujący w trybie MMC lub SPI. Mecha- nizm korekcji błędów EEC (Error Correction Codes) i CRC (Cyclic Redundancy Codes). Dwie od- miany: Laminate MMC i Leadframe MMC – aparaty fotograficzne, kamery cyfrowe, odtwarzacze MP3, telefony komórkowe, systemy GPS. Pojemność 8MB-1GB. Secure Digital (SD) – odmiana MMC, 15g, grubość 2.1 mm, opracowane przez Toshibę, Matsushitę Electronic i Scandisc. Miały służyć do przechowywania utworów objętych prawami autorskimi. Szybkość tr. 10 MB/s, odporne na wyładowania elektrostatyczne, mogą pracować w wyższym za- kresie temperatur -25C+85C. Używane w aparatach fotograficznych, odbiornikach GPS i odtwarza- czach mp3. Pojemności 16MB-2GB.

  17. Memory Stick (Sony) – masa 4g, grubość 2.8 mm 21.5×50mm – karty zapobiegające magazynowaniu plików chronionych prawami autorskimi (MagicGate) Zakres temp. 0-60C, wrażliwa na mróz i wyładowa- nia elektrostatyczne. Zasilanie do 3.6V, transfer do 2.45 MB/s. Stosowane w kamerach cyfrowych Sony, odtwarzaczach mp3 i dyktafonach. Pojem- ność 16-512 MB. CompactFlash (CF, Scandisc, 1994) – masa 33g, 36×42×4 mm. Duża odporność na błędy w pamię- ci i uszkodzenia mechaniczne, szybki transfer 16-20 MB/s. Pojemności 8MB-2GB. Używane w aparatach fotograficznych, kamerach i laptopach. xD-Picture Card – eXtreme Digital (Olympus, Fuji Film, Toshiba). Zbudowane specjalnie do kamer i aparatów cyfrowych. Wymiary 20×25×1.7 mm, waga 2g. Duża odporność na uszkodzenia mecha- niczne i pojemność 8MB-8GB, droższe od CF. USB Flash Drive – korzystają z pamięci NAND, pro- tokołu USB 1.1 lub 2.0 (12 MB/s). Masa 28g, poje- mność: 16MB-2GB

  18. Matryca aparatu cyfrowego Zdjęcia wykonane aparatem cyfrowym rejestruje się na matrycy elementów światłoczułych, zwa- nych pikselami (reagują na poziom natężenia światła nie barwę). Nad fotodiodami umieszcza się mozaikę filtrów RGB. Każdy element światłoczuły mierzy poziom natężenia światła w jednym z kolorów. Pozostałe dwie barwy są obliczane programowo na podstawie wartości z sąsiednich pik- seli

  19. Najpopularniejsze matryce (detektory obrazowe) – układy CCD – Charge Couple Device oraz CMOS – Comple- mentary Metal-Oxide Semiconductor. Piksele zbierają fotony. Sensor CCD gromadzi ładunki elektryczne, wartość napięcia z nimi związanego jest na wyj- ściu matrycy wzmacniana, następnie digitalizowana. Odczyt sygnału dokony- wany jest sekwencyjnie. Detektory CMOS (+ tranzystory) dokonują tej ope- racji na poziomie pikseli. Detektory CCD są wolniejsze od CMOS. Detektory CMOS są tańsze, łatwiejsze w produkcji, mają mniejszy pobór energii i szybszą pracę. Od liczby pikseli zależy na pewno wiel- kość zdjęcia. Na jakość obrazu ma wpływ wielkość elementów światło- czułych.

  20. Wyświetlacze rolowalne – Readius (Polymer Vision) Czytnik dokumentów ze zwijanym ekranem o rozdziel- czości 320*240 pikseli Inteligentne wyświetlacze-świecące tekstylia

More Related