Білім берудегі мультимедиалық технологиялар

Компакт-дискiлердiњ пайда болуы компьютерде пайдаланылатын кез келген кµлемдi аќпараттарды саќтауѓа, тасымалдауѓа зор м‰мкiндiк туѓызды. Ќажеттi мєлiметтi ќосымша суреттермен, аудиожазбалармен, бейне‰зiндiлермен толыќтырып, бiр ѓана компакт-дискiге жазып, пайдалануѓа болады. Компакт-дискiлердiњ м±ндай м‰мкiндiгi мультимедиалыќ энциклопедиялардыњ, электрондыќ оќулыќтардыњ, ‰йретушi баѓдарламалардыњ шыѓуына, ќолданысќа енуiне себепшi болып отыр.

Компакт-дискiлердiњ бiр ѓана кемшiлiгi - ќатты магниттiк дискiлермен салыстырѓанда жылдамдыѓыныњ аз болуы.

Компакт-дискi бiр бетi ж±ќа жарыќ шаѓылдырѓыш ќабаттан т±ратын пластмассадан жасалады. Жарыќ шаѓылдырѓыш ќабат саќина немесе спираль тєрiздi микроскопиялыќ ойыќ жолдардан т±рады. Ойыќ жолдыњ енi 0.4 мкм, терењдiгi 0.12 мкм, ал ќатар орналасќан ойыќ жолдардардыњ ара ќашыќтыѓы 1.6 мкм болады. Дискi бетiнiњ 1 дюймдiк (2.5 см) µлшемiнде 16 мыњ жол (ал ж±мсаќ магниттiк дискi бетiнiњ 1 дюймдiк µлшемiнде бар болѓаны 96 жол) орналасады. Лазерлiк дискiлердегi ойыќ жолдар 650-700 Мб кµлемге дейiн ѓана аќпарат жазуѓа м‰мкiндiк бередi.

Компакт-дискiнiњ сыртќы пiшiнiн сипаттайтын болсаќ: ќалыњдыѓы 1.2 мм, сыртќы диаметрi 120 мм, iшкi диаметрi 15 мм болады. Ішкi диаметрiнiњ енi 6 мм болатын сыртќы айналасы бекiту бµлiмi деп (clamping area), онан кейiнгi бµлiк дискi мазм±нынан т±ратын (table of content) таќырыптыќ бµлiм (lead in area) деп аталады. М±нан єрi енi 33 мм болатын мєлiмет жазу бµлiмi орналасады. Ал соњѓы бµлiм енi 1 мм болатын терминалды бµлiм (lead out) деп аталады (суретте).

Мєлiмет жазуѓа арналѓан бµлiм 1-ден 99-ѓа дейiнгi логикалыќ тректерден т±руы м‰мкiн. Єрт‰рлi типтi аќпараттар бiр тректе орналаса алмайды.

Компакт-дискiнiњ сыртќы пiшiнi

- синхронизация ‰шiн 12 байт;

- аќпаратты тиiстi блокќа жазу режiмiнiњ типiн жєне адресiн идентификациялауѓа ќажеттi таќырып ‰шiн 4 байт;

- пайдаланушыныњ мєлiметiн жазу ‰шiн 2048 байт;

- ќосымша мєлiмет ‰шiн 288 байт.

Компакт-дискiден секундына 175000 байт мєлiмет оќылады (175 Кб/с), яѓни секундына 75 сектордаѓы мєлiмет оќылады деген сµз (175000/2352).

Дискiдегi єрбiр жолдыњ оќылу ±заќтылыѓы 4 секунд. Олай болса єр жолда 300 сектор (4х75) болады.

Бiр компакт-дискiде барлыѓы 72 минуттыќ мєлiметтер жиынтыѓы орналасады. Сол мєлiметтердiњ кµлемi шамамен 663,5 Мб (72х60х75х2048) немесе 756,8 Мб (72х60х75х2336) болады.

Компакт-дискiде шамамен 277000 беттiк мєлiмет саќталады (756,8 Мб/2728 б). А4 типтi параќќа 44 ќатардан, єр ќатарда 62 тањбадан т±ратын мєтiн орналасады десек, онда оныњ µлшемi 2728 байт болады.

Мєлiметтi компакт-дискiге жазудыњ мынадай режимдерi бар:

- 0-дiк режим, CD-DA (CD-Digital Audio –сандыќ аудио аќпаратты компакт-диск) дискiсiне аудио аќпарат жазу ‰шiн ќолданылады;

- 1-лiк режим, дискiнi мєлiмет жазу кезiнде ќателiктен ќорѓау ‰шiн ќосымша мєлiмет жазуѓа керектi 288 байт пайдаланады. Кµп жаѓдайда осы режим ќолданылады;

- 2-лiк режим, ќосымша мєлiмет жазуѓа пайдаланылатын 288 байт кµлемдi де негiзгi мєлiметтi жазуѓа пайдаланады. Б±л жаѓдайда компакт-дискiнiњ бiр секторында мєлiмет жазуѓа ќолданылатын кµлем 2336 байт болады.

CD-DA жєне CD-ROM технологияларыныњ физикалыќ сипаттамалары, атап айтќанда, дискi µлшемi, дискi ќ±рылымы, дискiнi айналдыру жылдамдыѓы, мєлiмет оќу механизмi бiрдей.

1. 
   Компакт-дискілердің физикалық пішініне сипаттама беріңіз.
   
2. 
   Компакт-дискілерде неше сектор болады?
   
3. 
   Мәлімет жазудың қандай режимдері бар?
   

CAV єдiсi бойынша дискi минутына 1500 айн/мин т±раќты б±рыштыќ жылдамдыќпен айналады. М±нда дискi бетiндегi жолдар саќина тєрiздi орналасады (а-сурет) жєне дискiнiњ єр бетi 54000 жолдан т±рады. Єрбiр жолда жекелеген бiр ѓана графиктiк аќпарат орналасады. Демек, CAV єдiсiмен жазылѓан дискi 54000-ѓа дейiн кескiн саќтай алады.

Єрбiр кескiннiњ нµмiрi немесе адресi болады. Сол бойынша ќажеттi кескiнге пайдаланушыныњ тез арада ќол жеткiзу м‰мкiндiгi бар.

М±ндай єдiспен жазылѓан дискiлердiњ кемшiлiгi - сыртќы жолдардыњ µлшемi ±зын болѓандыќтан олардыњ кµп бµлiгi бос ќалады. Дискiнiњ мєлiмет беру ±заќтыѓы 36 минут.

а)	є)

1. 
   Ақпарат жазудың қандай әдістері бар?
   
2. 
   CAV әдісімен жазылған компакт-дискі қандай жылдамдықпен айналады?
   
3. 
   Тұрақты сызықтық жылдамдықпен жазылған дискіде қандай жол орналасады:?
   

2.9.3 Компакт-дискiнiњ т‰рлерi

CD-WO (CD-Write-Once) - бiр рет ќана мєлiмет жазылатын компакт-диск. CD-ROM стандартына сєйкес келедi.

CD-WORM (CD-Write-Once-Read-Many) - бiр рет ќана мєлiмет жазылатын жєне бiрнеше рет оќылатын компакт-диск. CD-ROM стандартына сєйкес келмейдi.

CD-DVІ (CD-Digital-Video-Іnteractive) - сандыќ бейнесигналды аќпаратты жазатын интерактивтiк компакт-диск. Ќозѓалыстаѓы бейнекескiндердi саќтауѓа арналѓан компьютердiњ сыртќы есте саќтау ќ±рылѓысы ретiнде ќолданылады.

CD-EROM (CD-Eraseble-Read-Only-Memory) – бiрнеше мєрте мєлiмет жазуѓа арналѓан компакт-диск. Сондыќтан да ондаѓы аќпаратты µшiрiп тастауѓа болады.

CD-DA (CD-Digital-Audio) – сандыќ аудиоаќпаратты саќтауѓа арналѓан компакт-диск.

CD-І (CD-Іnteractive) – интерактивтi компакт-диск. Арнайы баѓдарламалыќ жабдыќпен ж±мыс iстейтiн жєне компьютердiњ басќаруын ќажет етпейтiн дискiж‰ргiзушi кµмегiмен оќылатын, аќпараттыњ кез-келген т‰рiн саќтай алатын компакт-дискi. Кµп жаѓдайда оќыту процесiнде тренажерлiк баѓдарламаларда ќолданылады. Жалпы кµлемi 90 минуттыќ аќпаратты саќтай алады.

CD-V (CD-Video) - ±заќтылыѓы 20 минуттыќ сандыќ музыкалыќ аќпаратты жєне ±заќтылыѓы 5 минуттыќ аналогты бейнелiк аќпаратты саќтай алатын, арнаулы дискiж‰ргiзушiмен ж±мыс iстейтiн сандыќ-аналогтi компакт-дискi.

DVD (Digital-Versatile-Disk) – сандыќ аќпаратты ќайталап жазуѓа м‰мкiндiк беретiн дискi. DVD дискiлердi пайдаланатын ќ±рылѓы DVD-плеер деп аталады. DVD-плеер теледидарѓа немесе компьютерге ќосуѓа, 4.7 Гб сиымдылыќты дискiдегi дыбыстыќ жєне бейнеаќпаратты пайдалануѓа арналѓан ќ±рылѓы.

DVD-V (DVD-Video) - µшiрiлмейтiн бейнелiк аќпаратты саќтаушы дискi.

DVD-ROM (DVD-Read-Only-Memory) - µшiрiлмейтiн компьютерлiк аќпаратты саќтаушы дискi.

DVD-A (DVD-Audio) - µшiрiлмейтiн аудио аќпаратты саќтаушы дискi.

DVD-R (DVD-Rewritalle) – дискiнi шыѓарушы компания емес, пайдаланушы адамныњ бiр рет ќана мєлiмет жазуына арналѓан дискi. Жазылѓан мєлiмет ќайтадан µшiрiлмейдi.

DVD-RAM (DVD-Random-Access-Memory) – аќпаратты бiрнеше мєрте µшiрiп, ќайта жазуѓа м‰мкiндiк беретiн дискi.

1. 
   Бiрнеше мєрте мєлiмет жазуѓа арналѓан компакт-диск қалай аталады?
   
2. 
   DVD және DVD-V дискілерінің айырмашылығы қандай?
   
3. 
   DVD-R дискісі не үшін қолданылады?
   

Компакт-диск технологиясы лазерлiк сєулелердiњ шаѓылуы жєне ыѓысуы негiзiнде ќ±рылѓан. Пластикалыќ дискiнiњ бiр бетiн ж±ќа етiп алюминиймен ќаптайды. Ол лазерлiк сєуленiњ шаѓылуын ж‰зеге асыратын айна ролiн атќарады.

Жања компакт-дискiге аќпарат лазерлiк сєулелердiњ кµмегiмен дискi бетiне микроскопиялыќ ойыќ жол т‰сiру арќылы жазылады жєне лазерлiк сєулелердiњ кµмегiмен аќпаратты оќу ж‰зеге асырылады.

Компакт-дискiден аќпаратты оќу кезiнде CD-ROM (Compact-Disk- Read Only Memory) дискiж‰ргiзушiнiњ микропроцессорынан алынѓан б±йрыќтар бойынша лазерлiк сєулелер ойыќ жолдарѓа кiшкене б±рыш жасау арќылы т‰седi де, дискiнiњ ќорѓаѓыш ќабатынан µтiп, шаѓылдырѓыш айнаѓа т‰седi. Онан єрi шаѓылдырѓыш айнадан шаѓылып, шашыратќыш линза арќылы фотодетекторѓа келiп т‰седi. Дискiге мєлiмет жазу кезiнде пайда болѓан ойыќ жолѓа т‰скен лазерлiк сєуле ыѓысады да фотодетекторѓа т‰спей ќалады. Фотодетектор осы кезде импульстi тiркейдi де, дискi айналысќа т‰сiп, лазерлiк сєулелер дискiнiњ ‰ст‰њгi ќабатына орын ауыстырады. Фотодетектор жарыќ µзгерiсiн екiлiк сигналѓа айналдырады. Лазер сєулесi ойыќќа т‰ссе, фотодетектор екiлiк нµлдi тiркейдi, ал жолдыњ тегiс бетiне т‰ссе бiрдi тiркейдi. Сандыќ аќпарат компакт-дискiден осы принцип бойынша оќылады.

CD-ROM дискi ж‰ргiзушiсiнiњ ж±мыс µнiмдiлiгi мєлiмет жiберу жылдамдыѓы мен мєлiметке ќол жеткiзу уаќыты арќылы сипатталады. Дискi ж‰ргiзушiнiњ ж±мыс µнiмдiлiгiн арттыру ‰шiн оларды ќосымша буферлiк жадымен жабдыќтау (512, 1024 Кб) ќолѓа алынѓан. Буферлiк жады дискiден оќылѓан мєлiметтi азѓана уаќытќа саќтап, процессорѓа жiберу ‰шiн ќолданылады. М±ндай буферлiк жады дискi ж‰ргiзушiге мєлiметтердi процессорѓа топтап жiберуге м‰мкiндiк бередi.

Бақылау сұрақтары:

1. 
   Дискіжүргізушілердің жұмыс ұстанымы қандай технологияға негізделген?
   
2. 
   Фотодетектор дегеніміз не?
   
3. 
   Дискіжүргізушінің жұмыс өнімділігі қалай сипатталады?
   

- К‰ту уаќыты (Latency). К‰ту уаќыты деп оќу бастиегiн ќажеттi позицияѓа ауыстырып орналастыруѓа кеткен уаќытты айтамыз.

- Іздеу уаќыты (Seek time). Ќажеттi аќпаратты iздеп табу уаќыты.

-  Компакт-дискiнi айналдыру жылдамдыѓы (Spin Rate). Компакт-дискiнi айналдыру жылдамдыѓы ќажеттi аќпараттыњ т‰рiне байланысты (мєтiн, графика, сурет т.б.). Дискiж‰ргiзушi µзiнiњ ќандай аќпаратты оќуына байланысты, автоматты т‰рде компакт-дискiнi айналдыру жылдамдыѓын µзгертедi.

М±нымен ќатар, дискiж‰ргiзушiде дискi жолын лазерлiк сєулелермен оќуды ж‰зеге асыратын электродвигатель ќолданылады. Сондыќтан да дискiнi айналдыру жылдамдыѓы єрт‰рлi болады.

Жоѓарыдаѓы сипаттамаларѓа ќарап отырып мынадай ќорытындыѓа келуге болады: неѓ±рлым мєлiмет беру жылдамдыѓы ‰лкен болса, соѓ±рлым ќажеттi аќпаратќа ќол жеткiзу жылдам ж‰зеге асырылады, керiсiнше, неѓ±рлым аќпаратќа ќол жеткiзу уаќыты аз болса, соѓ±рлым ќажеттi аќпаратты жылдам ала аламыз.

CD-ROM-ныњ келесi мањызды критерийлерiнiњ бiрi - т‰рлi форматпен жазылѓан мєлiметпен ж±мыс iстеу м‰мкiндiгi.

Бақылау сұрақтары:

1. 
   Дискіжүргізушілердің негізгі сипаттамасын атаңыз.
   
2. 
   Күту уақыты дегеніміз не?
   
3. 
   Мәліметті беру жылдамдығы немен өлешенеді?
   

Компакт-дискінің қатты магниттік дискіден (винчестер) айырмашылығы, қатты магниттік дискі концентрлі жолдардан немесе бірнеше логикалық бөлікке бөлінген бір ғана спираль тәрізді жолдан тұрады. Сонымен қатар, магниттік дискілер мәлімет оқу кезінде тұрақты бұрыштық жылдамдықпен айналады, ал, компкт-дискі ойық жолдардың түріне байланысты (сақина немесе спираль) тұрақты бұрыштық жылдамдықпен айналады немесе тұрақты сызықтық жылдамдықты қамтамасыз ету үшін айнымалы бұрыштық жылдамдықпен айналады. Сол себептен де дискінің ішкі бөлігі жоғары айналу жылдамдығымен, ал, сыртқы бөлігі төменгі айналу жылдамдығымен оқылады. Осыған байланысты компакт-дискінің мәліметке тез арада қол жеткізу мүмкіндігі винчестерге қарағанда төмендеу болады.

Аудиокомпакт-дискі мен сандық мәліметті компакт-дискінің арасындағы негізгі айырмашылық, егер сандық мәліметті компакт-дискіде мәліметтер арасында ойық жолдарды тастап кетіп жазылса, онда мәлімет оқу кезінде кейбір мәліметтер жоғалып кетуі мүмкін, ал аудиокомпакт-дискіде дыбыстық мәлімет ойық жолдарды тастап кетіп жазылғанымен, оның дыбысты оқу кезінде кері әсері болмайды. Себебі, бұл жағдайда интерполяциялық ұстаным көмекке келеді. Интерполяция ұстанымы белгілі бір мәнге байланысты аралық мәндерді табуды жүзеге асырады. Айталық, аудиодискіге 10, 14, 20 мәндері жазылсын. Белгілі бір себептерге байланысты (дискі бетінің бүлінуі не ластануы әсерінен) екінші мән оқылмай қалса, сызықтық интерполяция 10 мен 20 мәндері үшін 15 мәнін береді [(10+20)/2]. Алынған мән бұрынғы мәнмен сәйкес келмегенімен (айырмашылық 1-ге тең), болмашы ғана өзгерген дыбыс адамға естілгенде байқалмай кетеді.

CD-R-ге пайдаланушы мәлімет жазғаннан кейін ол қарапайым компакт-дискі есебінде болып қалады. Мәлімет ішкі жолдан бастап сыртқы жолға (яғни, диаметрі аз жолдан диаметрі көп жолға) қарай жазылады.

Компакт-дискіге ақпарат жазуда мына жағдайды ескеру керек: әрбір сессия (ақпарат жазу) өзінің мазмұнынан тұрады. Сондықтан да сессия саны неғұрлым көп болса, соғұрлым компакт-дискінің ақпаратты жазып алу сиымдылығы аз болады.

Kodak Photo CD форматы 35 мм болатын пленкаға түсірілген 100 кадрлық суреттерді сақтауға арналған. Нығыздау алгоритмінің көмегімен әрбір 5 дана сурет 6 Мб өлшеммен бір файлға жинақталады. Сондықтан да сиымдылығы 650 Мб болатын компакт-дискіге шамамен 100 дана фотосурет сияды.
CD-ROM дискіжүргізушілері мен CD дискілерінің болашағы. CD-ROM дискілері сиымдылығы 650 Мб-тан жоғары толыққанды мультимедиалық ақпараттарды тарата алмайды. Сондықтан да CD-дискілерінің сиымдылығын үлкейту үшін алдымен оның мәліметті оқу жылдамдығын арттыру қажет. Компакт-дискінің қазіргі таңда жетілдірілген жаңа HD-CD (High Density CD) форматы қарастырылуда. HD-CD форматы компакт-дискінің техникалық мүмкіндігін төмендетпей, көлемін 5 есеге дейін арттыруды жүзеге асырады. Мұнда компакт-дискілердің сыртқы пішіні өзгермейді, бірақ, көршілес тректердің аралығы және жол ойықтарының өлшемі азаяды. Лазерлік сәулелердің толқын ұзындығы 780 нм-ден 635 нм-ге дейін азаяды.

Көрсетілген жаңа технология комбинациясы ақпарат сиымдылығын 3.7 Гб-қа дейін арттыруға мүмкіндік береді.

Сонымен қатар екі қабаттан тұратын, әр қабатқа мәлімет жазу мүмкіндігі қарастырылған компакт-дискілерді шығару дамытылуда. Мұнда лазерлік сәулелер төменгі қабатта да және жоғарғы қабатта да фокусталады. Мұндай жүйелердің алғашқы вариантын 3М фирмасы жасап шығарды. Оған 7.8 Гб-қа дейін мәлімет жазуға болады.

CD-ROM дискіжүргізушілерінің жұмыс жылдамдығын арттыру екі лазерлік сәулелерді пайдалануға байланысты.

1. 
   Аудиокомпакт-дискі мен сандық мәліметті компакт-дискінің арасындағы айырмашылық қандай?
   
2. 
   Мультисессия дегеніміз не?
   
3. 
   Интерполяция ұстанымы дегеніміз не?
   

A) Бiр ғана типтi ақпаратты ұсыну технологиясы

B) Әртүрлi типтi ақпараттарды компьютер желiсiне шығару технологиясы

C) Бағдарламалар жиынтығы

D) Компьютерлiк жүйе

E) Мәтiндiк, графиктiк, анимациялық, дыбыстық, бейнелiк

ақпаратпен жұмыс iстеудi қамтамасыз ететiн интерактивтi жүйе
2. Сурет, сызба, график, диаграмма тәрiздi бейнелеу жолдары арқылы

берiлетiн ақпараттың түрi қалай аталады?

A) Графиктiк

B) Символдық

C) Мәтiндiк

D) Сандық

E) Кестелiк

A) Гипермедиа

B) Мультимедиа

C) Мономедиа

D) Гиперорта

E) Полимедиа

A) Сандар жиынтығы

B) Түстер жиынтығы

C) Символдар жиынтығы

D) Файлдар жиынтығы

E) Кескiндер жиынтығы

A) FPS

C) PAL

E) SECAM

A) Ракорд

B) Фильтр

C) Синхрондау

D) Люминанс

E) Оверсэмплинг

Алгоритмдiк деңгей сұрақтары

1. 
   Монитор, бейнеадаптер, үш өлшемдi жылдамдатқыш құрылғы, сандық ақпарат өңдеу құрылғысы, бағдарламалық жабдық, TV-тюнер
   
2. 
   Жүйелi блок, монитор, үш өлшемдi жылдамдатқыш құрылғы, жедел жады
   

D) ROM-ВІOS, монитор, бейнеадаптер, жұмсақ магниттiк диск, TV-тюнер

E) Қатты магниттiк диск, графикалық бақылаушы, жедел жады, бейнелiк және

дыбыстық адаптер