7.6. Класифікація, параметри, асортимент апаратури для запису і відтворення звука та зображення

Апаратура для запису і відтворення звука та зображення залежно від функцій, які вона виконує, поділяється на апаратуру для відтворення механічного та оптичного запису звука, для магнітного запису і відтворення звука, для відеозапису та відтворення звука та зображення.

7.6.1. Апаратура для відтворення механічного та оптичного запису звука

Думка про запис звукових коливань та їх наступне відтворення виникла ще в середині XIX ст. Перші прилади для запису звука могли здійснювати запис на носії інформації, якими були грамплатівки, тільки один раз, а відтворювати запис могли тільки інші прилади -грамофони чи патефони (удосконалений грамофон).

Нині до апаратури для відтворення механічного та оптичного запису звука відносять електрофони, електропрогравачі та програвачі компакт- та міні-дисків (СВ, МВ),компакт- та міні-дисків (СВ, МВ).

Електрофон та електропрогравач - це пристрої для відтворення механічного запису . звука з вінілових дисків-грамплатівок

Запис звукової інформації механічним способом здійснюється шляхом вирізання спіральної канавки на звуконосії, який має форму диска, за допомогою рекордера - перетворювача електричних коливань звукової частоти в механічні коливання різця. Коливний різець вирізає на диску хвилясту канавку, вид якої визначається направленням коливань різця - поперечним (при монофонічному запису) чи поперечно-глибоким (при стереофонічному запису). Механічний спосіб запису відрізняється простотою, для нього використовують нескладне обладнання.

Стереофонічний електрофон складається з таких блоків: електропрогравальний пристрій (ЕПП), блок комутації (БК), двох підсилювачів звукової частоти (ПЗЧ) правого та лівого каналів, двох акустичних систем (АС) і блока живлення (БЖ). В електро­програвачах відсутні підсилювачі звукової частоти та акустичні системи. Випускають їх як конструктивно закінчений блок радіо­електронної апаратури для підключення до тракту звукопідсилення. Основним недоліком електрофонів та електропрогравачів є шипіння та потріскування платівки при відтворенні звука. Електрофони поділяють на чотири групи складності - вища (0), 1,2,3; електропрогравачі на три групи - вища (0), 1,2. Ця група радіо­електронної апаратури використовується самостійно або входить до складу музичних комплексів. Електрофони випускають моно-, стерео-, квадрофонічними.

На ринку України представлено дуже вузький асортимент програвачів вінілових дисків. Це декілька моделей фірми ТЕСНМС8 (8Ь-ВБ22) і РІСЖЕЕК (РЬ-990) та 8СЖУ (Р8-ЬХ 300). Ці моделі мають традиційне для програвачів дизайнерське рішення і призначено для споживачів, які мають колекції грамплатівок.

Основним недоліком механічного запису є порівняльно швидка зношуваність звукових канавок та голки. Значна увага останнім часом приділяється розробці та впровадженню принципово нових способів звукозапису та її відтворення. Найбільш перспективним способом запису і відтворення звукової інформації є оптичний спосіб (за допомогою лазерного променя).

Програвач звукових компакт-дисків - це пристрій для відтворення звукової інформації, записаної в цифровій формі на оптичні (дискові) носії інформації - компакт-диски (СО)

За схематичним рішенням та рівнем характеристик програвачі компакт-дисків можна вважати найскладнішою частиною будь-якої аудіо-системи. В них використовується оптична, цифрова і аналогова обробка сигналів по спеціальних алгоритмах. При цьому елементи алгоритмів виконуються програмно, і тому невід'ємною частиною таких систем є спеціалізований цифровий процесор.

Компакт-диск є особливим видом носія інформації, при виготов­ленні якого використовуються останні досягнення науки і технології. Він є круглою пластиною діаметром 12 або 8 сантиметрів, що складається з декількох шарів. Основним є дуже тонкий металевий шар (найчастіше алюмінієвий), який відображає світло, в цьому шарі й записана вся інформація. Для захисту від зовнішнього впливу він закритий з двох боків досить товстими (до 1 мм) шарами прозорого пластика. З тильного боку на диску можуть бути розташовані барвисті наклейки, які не впливають на його параметри.

Принцип запису інформації на поверхні металевого шару полягає у створенні на ньому найдрібніших виїмок - пітів і відображуючих поверхонь - флетів (див. рис. 7.21, а). При цьому діє цифровий спосіб представлення інформації: флет відповідає 1 (наявності відображеного сигналу), піт-0 (його відсутності). Піти -це овальні заглиблення шириною до 0,5 мкм і глибиною до 0,11 мкм. Вони розташовуються послідовно один за одним по спіралі. Піти і флети, залежно від інформації що міститься, можуть змінюватися по довжині від 0,8 до 3,5 мкм. Відстань між сусідніми доріжками спіралі становить 1,6 мкм (див. рис. 7.21, б).

Щоб забезпечити постійну швидкість надходження інформації з компакт-диска до тракту обробки під час прочитування швидкість обертання компакт-диска повинна бути змінною, оскільки довжина витка спіралі, по якій проходить лазерний промінь, збільшується у міру переміщення від внутрішньої доріжки до зовнішньої. Так, при відтворенні з диска діаметром 12 см з лінійною швидкістю 4,3218 Мбіт/с число його обертів за хвилину змінюється від 500 до 200.

Інформація з компакт-диска зчитується оптичним способом з використанням когерентного випромінювання напівпровідникового лазера. Вибір такого джерела є не випадковим, оскільки при обробці оптичного пучка важливе значення має не тільки яскравість променя, але і частота і фаза випромінювання. Стандартна довжина хвилі лазерного випромінювання становить 780 нм, тобто відповідає інфрачервоному (тепловому) інтервалу, і тому промінь невидимий людським оком.

Рис. 7.21. Структура компакт-диска:

1 - флет; 2 - захисний шар; З - металевий інформаційний шар; 4 - прозорий захисний шар; 5 - піт; 6 - поверхня компакт-диска

Рис. 7.22. Схема оптичного зчитування інформації з компакт-диска:

1 - фотоприймач;

2 - колиматор;

3 - дзеркальна призма;

4 – фокусувальна лінза;

5 - компакт-диск;

6 - відображаючий металевий шар;

7 - захисний прозорий шар;

8 - розщіплювач;

9 - напівпровідниковий лазер

При зчитуванні інформації (див. рис. 7.22) напівпровідниковий лазер 9 формує промінь, який спочатку обробляється складною системою оптичних лінз і призм 2-4,8, дозволяючих правильно передати його енергію в потрібне місце компакт-диска 5. Наприклад, напівпроникна дзеркальна призма 8 розщеплює падаючі і відображені оптичні потоки, лінза-колиматор 2 формує паралельний пучок і т.п. На деяких ділянках розповсюдження шляхи проходження падаючого і відображеного потоків збігаються, і розділити їх вдається тільки унаслідок когерентності випромінювання. Потрапляючи на поверхню компакт-диска, що обертається в різні її точки, промінь може відбитися від поверхні флетів, а може і розсіятися в поглибленнях пітів. У результаті на фотоприймач / надходить послідовність оптичних імпульсів, відповідно до записаної інформації. Для забезпечення точного зчитування лазерний промінь фокусується оптичною системою на поверхні відображаючого металевого шару 6 у точку діаметром приблизно 1 мкм. При цьому діаметр несфокусованої плями на поверхні прозорого захисного шару 7 досягає значно більшого розміру (до 1 мм), у зв'язку з чим дрібні подряпини і частинки пилу не впливають на якість відтворення інформації.

Між пристроєм зчитування і поверхнею компакт-диска немає механічного контакту, а значить, диск не зношується і його якісні параметри не знижуються. Сильні пошкодження поверхні захисного шару можуть призвести до викривлення відображеної інформації. Особливо небезпечні подряпини уздовж доріжок запису, оскільки відразу може "випасти" велика ділянка послідовних даних. Ще більш небажані пошкодження металевого інформаційного шару, які відновити неможливо.

Конструктивно програвачі компакт-дисків виготовляються у вигляді закінчених вузлів, що компактно поєднують електронну, механічну і оптичну частини.

Конструкції електронної і оптичної частин програвачів різних фірм дещо схожі, але найчастіше вони розрізняються механізмами завантаження компакт-дисків. Розглянемо найхарактерніші варіанти побудови програвачів компакт-дисків на прикладах продукції провідних фірм-виробників.

Конструкція простих моделей, наприклад, 8АМ8ШГС МАХ-440, розрахована на завантаження тільки одного компакт-диска.

Конструкція механізму завантаження програвана компакт-дисків музичних центрів АПУА СШЛЖ858, АІ\УА СХ-К550С, 8АМ8ІЖС МАХ-345 (див. рис. 7.23, а) дозволяє здійснювати одночасне завантаження трьох дисків за допомогою поворотного столу 1, встановленого на висувному піддоні 3. Стіл обертається за допомогою електродвигуна 2 через ремінь і черв'ячну передачу 5 з шестернями б і 7. Для приведення обертання диска і позиціонування оптичного адаптера є, відповідно, два електродвигуни, що закріплені на шасі.

Механізм програвача компакт-дисків музичного центру НіїасЬі АХ-С8 (див. рис. 7.23, б) побудований на основі чотирьох електро­двигунів з елементами передачі обертального моменту. Два електро­двигуни здійснюють осьове обертання диска і позиціонування оптич­ної головки адаптера, третій здійснює переміщення піддону при завантаженні та вивантаженні компакт-дисків, четвертий -вертикальне переміщення механічних елементів ліфта при зміні відтворювального диска. Особливістю пристрою є наявність в ньому утримувача компакт-дисків 1, розрахованого на одночасне завантаження шести дисків. На рис. 7.23, б показано взаємне розміщення висувного піддону 3 і напрямної 2.

Рис. 7.23. Конструкція механізму завантаження програвача:

а) компакт-дисків музичного центру АГ\¥А СІГОЛЖ858;

б) НііасЬі АХ-С8

Класифікують програвачі звукових компакт-дисків залежно від типу оформлення та умов експлуатації на стаціонарні (що входять до складу музичних центрів і Ні-Рі, Ні-Еші апаратури), переносні (що входять до складу магнітол), носильні (аудіоплеєри СБ).

Залежно від кількості та розміщення дисків програвачі звукових компакт-дисків поділяють на однодискові, багатодискові з планарним розташуванням дисків (чейнджери) та багатодискові програвачі-автомати.

Основні параметри програвачів компакт-дисків - це робочий діапазон частот, відносний рівень шумів та перешкод, вихідна та споживана потужність, маса, габарити.

Робочий діапазон частот - це полоса частот звукового спектра, яка ефективно відтворюється програвачем. Програвачі, які входять до складу музичних центрів, мають робочий діапазон частот від 5 до 20000 Гц.

Відносний рівень перешкод (шипіння, фон) характеризує допустимий рівень шуму і перешкод у каналі відтворення, під час якого може здійснюватися досить якісне відтворення. Цей показник у програвачів, що входять до складу музичних центрів становить - від 94 до ПОдБ.

Випускають програвачі компакт-дисків фірми 8опу, Рапазопіс, Рпііірз , ТесЬпісз, Ріопеег та ін.

У зв'язку з тим, що на звичайні компакт-диски можна зробити запис лише одноразово, виникла проблема їх удосконалення з метою багаторазового запису звукової інформації, розроблено магніто­оптичну дискету, або так званий "міні-диск" (МО). Розміри диску 7 х 7см, термін запису - 74 хв. Програвачі міні-дисків є компактними, зручними у користуванні, їх випускають фірми 8опу, 8Ьагр, Аша, Бепоп, 8апуо та ін.

7.6.2. Апаратура для магнітного запису і відтворення звука

До апаратури для магнітного запису і відтворення звука відно­сяться магнітофони, магнітофони-приставки, магнітофони-програвачі, диктофони.

Принцип магнітного запису і відтворення звукової інформації

Серед сучасних методів запису інформації магнітний запис займає одне з провідних місць. Він широко застосовується в радіомовленні, телебаченні, кінематографі та побуті. Відповідно до цього розроблено велику кількість спеціалізованих апаратів магніт­ного запису, в яких використовуються різноманітні носії магнітного запису (стрічкові, пластинкові, дротові, дискові, циліндричні). Але найбільшого розповсюдження набули апарати, в яких носіями запису використовують магнітні стрічки, і перш за все порошкові магнітні стрічки.

Магнітний запис заснований на явищі електромагнітної індукції і властивості деяких речовин набувати залишкової намагніченості як результат впливу на них зовнішнього магнітного поля. Для прикладу розглянемо систему магнітного запису, яку можна вважати класичною. Під системою магнітного запису розуміють систему, в якій в результаті запису відбувається зміна залишкового магнітного стану окремих частин носія запису відповідно із сигналами, які записуються.

Для здійснення магнітного запису спочатку слід перетворити фізичні явища, які записуються, в електричні сигнали. Наприклад, звук перетворюється в електричні сигнали за допомогою мікрофона, оптичне зображення - телевізійної передавальної трубки, вібрація -п'єзоелектричних перетворювачів і т.д.

Електричні сигнали, які несуть інформацію про явище, яке записується, підсилюються і передаються в записуючу магнітну головку, яка являє собою кільцевий електромагніт. Сердечник головки запису виготовляють із магнітом'якого, безгістерезисного матеріалу з високою магнітною проникністю. Сердечник має дуже вузьку (один- або декілька мікрометрів) щілину, заповнену немагнітною прокладкою, - так звану робочу щілину. В обмотку сердечника подається струм з підсилювача запису. Цей струм створює в сердечнику магнітне поле, яке змінюється в часі відповідно до змін сили струму в обмотці, а тому і відповідно з електричними сигналами, які записуються. У зоні робочої щілини магнітне поле розповсюд­жується за межі внутрішнього простору щілини, що дозволяє використовувати його для намагнічування магнітної стрічки, яка рівномірно переміщується відносно головки і щільно прилягає до неї. Отже, під час магнітного запису різні ділянки магнітної стрічки намагнічуються по-різному, відповідно до сигналів, які записуються. Очевидно, що носій запису повинен володіти "магнітною пам'яттю", тобто після впливу зовнішнього магнітного поля він повинен набувати деяку залишкову намагніченість. Носій запису, який несе в собі зафіксовану інформацію, називається сигналограмою.

Для відтворення магнітного запису сигналограму переміщують відносно магнітної головки, яка відтворює запис, з тією ж швидкістю, з якою носій переміщувався під час запису. Конструкція головки відтворення в принципі аналогічна конструкції головки запису. Магнітний потік, який виходить із сигналограми, частково зами­кається через сердечник головки відтворення та індукує в обмотці цієї головки електричний струм, який підсилюється підсилювачем відтво­рення і перетворюється у відповідне фізичне явище у перетворювачі електричних сигналів. Наприклад, електричні сигнали перетво­рюються у звукові коливання динаміком/ в оптичне зображення -телевізійною приймальною трубкою, у механічні коливання -п'єзоелектричним перетворювачем і т.д.

Оскільки магнітний запис і відтворення основані на фізичних процесах, які швидко протікають, записана інформація може бути відтворена і використана без будь-якої затримки.

Істотною перевагою магнітного запису є також можливість багаторазового стирання зробленого запису і здійснення нового запису на одній і тій же ділянці носія. З цією метою в апаратах магнітного запису передбачена стираюча магнітна головка, яка влаштована так, як головка запису і відтворення, але яка має суттєвий більш широкий робочий зазор (200 - 300 мкм). В обмотку цієї головки подається струм високої частоти до 40 - 80 кГц. Кожен елемент носія запису під час руху відносно стираючої головки відчуває вплив наростаючого по величині, а потім зменшуючого змінного високочастотного магнітного поля, у результаті чого розмагнічується. Ця особливість магнітного запису визначає його високі економічні показники.

Незалежно від фізичної природи явища, яке записується, інформація про нього фіксується на магнітній стрічці у вигляді доріжок, вздовж яких змінюється намагніченість магнітної стрічки. Протяжність магнітної стрічки, яка відповідає одному періоду запи­саних електричних коливань, називають довжиною хвилі запису X,. Очевидно, що при заданій швидкості рух магнітної стрічки і довжина хвилі запису визначаються частотою електричних коливань, які записуються, і вона тим менша, чим вища частота останніх. Оскільки один період коливань може слугувати еквівалентом одного біта інформації, мінімальна довжина хвилі запису X тіп, яка може бути записана і відтворена даною системою магнітного запису, характеризує максимальну поздовжню щільність запису інформації, тобто максимальну кількість інформації, яка може бути записана на одиниці довжини магнітної доріжки. У сучасних системах магнітного запису досягнена щільність запису до 2000 біт/мм.

Проте за поверхневою щільністю запису інформації, яка визначається добутком поздовжньої щільності запису на поперечну, магнітні стрічки поступаються фотографічним матеріалам. Якщо у фотоматеріалів, через ізотропність їх властивостей, значення поздовжньої і поперечної щільності запису однакові, то у магнітних стрічок поперечна щільність запису, яка визначається мінімальною шириною магнітної доріжки, суттєво менша. У кращому випадку вона становить 50 біт/мм.

Слід підкреслити, що якісні показники систем магнітного запису визначаються сукупністю властивостей апаратури і носіїв запису, до того ж, як правило, властивості носіїв обмежують якісні показники магнітного запису.

Магнітофон - це пристрій для здійснення магнітного запису і відтворення звука

Параметри магнітофонів

Основними параметрами магнітофонів є номінальна швидкість руху стрічки, відхилення швидкості магнітної стрічки від номінального значення, робочий діапазон частот, коефіцієнт детонації, відносний рівень стирання, нелінійні спотворення сигналів, відношення сигнал/шум, вихідна та споживана потужність, маса, габарити.

Номінальна швидкість руху стрічки вимірюється в сантиметрах за секунду. Стандартам передбачено в побутових магнітофонах чотири швидкості руху стрічки: 19,05, 9,53, 4,76, 2,38 см/с; для котушкових магнітофонів обов'язковою є швидкість 19,05 (19) см/с, для касетних - 4,76 (4) см/с. Додатковою для котушкових є швидкість 9,53 (9) см/с, а для касетних - 2,38 (2) см/с. Чим вища швидкість, тим краща якість запису і відтворення звука магнітофона.

Відхилення швидкості магнітної стрічки від номінальної вимірюється в процентах (%) і характеризує на скільки процентів може змінитися швидкість магнітної стрічки під час відтворення чи запису відносно номінальної. Відхилення фактичної швидкості від номінальної не повинно перевищувати ± 2% (не більше ± 1% для магнітофонів вищого класу і не більше ± 1,5% для інших).

Коефіцієнт детонації характеризується нерівномірністю швид­кості руху стрічки при запису і відтворенні. Залежно від характеру коливань швидкості стрічки детонація по-різному сприймається на слух: "плавання" звука, тремтіння, хриплість звучання, додаткові тони.

Коефіцієнт детонації розраховується як відношення амплітуди коливань швидкості руху стрічки до середньої швидкості. При знач­них коефіцієнтах детонації (більше 10,4%) звук стає нижчим або вищим за натуральний. Причина детонації - низька якість роботи стрічкопротягувального механізму. Найменший коефіцієнт детонації ± 0,08% мають магнітофони вищої і І групи складності. У магнітофонів масового виробництва цей показник становить ± 0,35%.

Робочий діапазон частот — це смуга частот звукового спектра, яка ефективно відтворюється і записується магнітофоном. У котушкових магнітофонів вищої групи складності він дорівнює 31,5 -18000 Гц, у касетних - 40-14000 Гц. Робочий діапазон частот нормується залежно від типу магнітної стрічки та швидкості її руху.

Відносний рівень стирання характеризує наявність залишкової намагнічуваності на стрічці після стирання запису. Його вимірюють в децибелах. Від цього рівня залежить можливість проникнення перешкод від "старого" запису до нової фонограми.

Нелінійні спотворення сигналів в основному визначаються властивостями магнітної стрічки, що використовується для запису, і залежать від рівня записуваного сигналу. Збільшення рівня запису, вище допустимого, призводить до перемодуляції стрічки і появі підвищених спотворень, що разом з нелінійністю характеристик схемних елементів є причиною виникнення не тільки гармонійних, але і комбінаційних частотних складових у вихідному сигналі. При багаторазовому перезаписі фонограм сумарні нелінійні спотво­рення зростають. Нелінійні спотворення можна охарактеризувати коефіцієнтом нелінійних спотворень або коефіцієнтом гармонік, що виражається у відсотках і показує відношення амплітуд вищих гармонік до амплітуди основної гармоніки сигналу.

У магнітофонах високого класу підсилювальні каскади мають коефіцієнт гармонік 0,3-0,8%. Ці дані не враховують властивості магнітної стрічки і характеризують тільки технічні параметри електронної схеми.

Відношення сигнал/шум чисельно визначається як відношення напруги корисного сигналу при відтворенні фонограми до напруги шуму паузи. У технічній документації прийнято позначати це значенням децибелах.

Найбільш повну інформацію дає вимірювання відношення сигнал/шум наскрізного каналу запису і відтворення з урахуванням шумів і перешкод усіх компонентів магнітофона. Це значення визначає максимально можливий динамічний діапазон сигналів, що можуть бути записані без спотворень. Системи шумозниження, що використовуються в магнітофонах, поліпшують відношення сигнал/шум, тому в технічній документації наводять два значення цього параметра - із системою шумозниження і без неї. Наприклад, магнітофонна панель музичного центра Рапазопіс 8С-СН40 забезпечує в першому випадку відношення сигнал/шум 61 дБ, а в другому випадку - 52 дБ.

Під час запису і відтворення стереоінформації важливим є такий показник, як перехідне загасання між каналами, який показує ступінь проникнення сигналів з лівого каналу в правий і навпаки. Чим менше це значення, тим краще. Хорошим вважається показник 50 дБ.

Вихідна та споживана потужність, надійність, ергономічні та естетичні властивості магнітофонів, аналогічні властивостям ПРЕА.

Класифікація і асортимент магнітофонів

Основними ознаками класифікації магнітофонів є спосіб розміщення магнітної стрічки, тип оформлення та особливості експлуатації, характер звукового супроводження, основні параметри і виконувані функції, повнота функції, яку вони виконують та спосіб живлення.

За способом розміщення магнітної стрічки побутові магнітофони поділяються на котушкові і касетні. У котушкових магнітофонах магнітна стрічка намотується на котушки робочим шаром всередину. Швидкість руху стрічки: основна - 19,05 см/с, додаткова - 9,53 см/с. Ширина магнітної стрічки - 6,25 мм.

В касетних магнітофонах магнітна стрічка намотується на котушки робочим шаром на зовні. Швидкість руху стрічки: основна -4,76 см/с, додаткова - 2,38 см/с. Ширина магнітної стрічки - 3,81 мм.

За типом оформлення та особливостями експлуатації магнітофони поділяються на стаціонарні, переносні, носильні та транспортовані.

Стаціонарні магнітофони відрізняються порівняно великою масою і не призначені для транспортування. Переносні магнітофони мають спеціальні пристосування для зручності транспортування, вони менші за масою та мають універсальне живлення, тому широко використовуються у побуті. Носильні магнітофони відрізняються