Современные технические средства обучения

Сначала видеотехника развивалась параллельно и в  тесной взаимосвязи с теорией  и практикой телевидения, а затем  обрела право на самостоятельное  существование. В первой половине ХХ века разработка систем телевизионного вещания основывалась на принципе прямой трансляции передач без предварительной записи видеоизображения. В 50-х годах наступает эра электронного телевидения, которое быстро завоевывает позиции одного из ведущих средств массовой информации. Одновременно выявилась насущная потребность в предварительной записи видеосигнала, поскольку использование метода прямой трансляции телепередач создавало в телевидении множество неудобств.

В 1954 году американская корпорация RCA (Radio Corporation of America) продемонстрировала первое устройство продольной магнитной записи изображения на ленту, движущуюся с огромной скоростью – 9,15 м/с. Это был громоздкий аппарат, вес которого превышал 500 кг. Однако фактически рождением видеотехники можно считать 1956 год. Фирма AMPEX (США) осуществила запись изображения на магнитной ленте с помощью вращающихся магнитных головок методом поперечно-строчной записи. Этот метод позволил существенно снизить продольную скорость движения ленты в магнитофоне. Основателем знаменитой фирмы AMPEX стал выходец из России Александр Матвеевич Понятов (АМП-инициалы, экс-обозначение превосходства). Все же первые зарубежные и отечественные видеомагнитофоны были очень громоздки и далеки от совершенства. Лента хранилась в больших дисках и требовала определенных навыков заправки её в аппаратуру. Ширина магнитной ленты составляла 2 дюйма (свыше 5 см), а продольная скорость протяжки ленты – около 40 см/c.

Последующий прорыв в области видеозаписи произвела  японская фирма JVC, разработавшая в 1975 году принцип наклонно-строчной записи сигналов изображения. Фирма предложила кассетную систему видеозаписи. Ширина используемой ленты снизилась до 0,5 дюйма, а продольная скорость перемещения ленты до 2,34 см/с. Резко уменьшился вес видеомагнитофона, что позволило применять его не только в условиях специализированных теле- и видеостудий, но и в домашних условиях (формат VHS – Video Home System).

Дальнейший  технический прогресс был направлен  на существенное улучшение параметров записываемого видеосигнала, снижение габаритов аппаратуры и создание целой гаммы видеопродукции различного назначения. Сфера применения видеотехники от студийного использования на телевидении распространилась до уровня промышленного и бытового применения: наблюдение за производственными процессами, домашнее видео, медицина, обучение, охранные системы, сфера обслуживания и др.

В начале нового века происходит стремительный прогресс в области микроэлектроники и  компьютерных технологий. Наиболее революционным этапом этого прогресса является переход видеотехники, телевидения, электронного кино и фототехники к унификации способов формирования изображений и звука на базе цифровых микропроцессоров. Переворот в области телевидения и связанных с ним систем формирования и обработки изображений и звука затрагивает все составные части мультимедийных средств и систем. В 1998 году в США и Западной Европе началось регулярное цифровое ТВ-вещание. К 2010 году цивилизованный мир, в основном, перейдет на наземное, кабельное и спутниковое цифровое вещание. Неизбежен этот путь и для России, хотя и с некоторым отставанием по времени (приблизительно на 5 лет). Согласно планам Минсвязи России переход на цифровое телевидение в национальном масштабе полностью завершится к 2015 году.

 

Дальнейшее  изложение материала затрагивает  вопросы, связанные с основными  понятиями, технической базой и  основами эксплуатации видеотехники.

 

 

1. 3.2.  Форматы видеозаписи

 

 

В видеотехнике распространен такой термин, как формат (то есть форма) видеозаписи. Он включает в себя информацию о ширине и скорости движения магнитной ленты, о расположении и ширине дорожек для записи видеосигнала, а также дорожек для звуковых и управляющих сигналов. В отличие от звукозаписи, где почти сразу после появления кассет установился единый международный стандарт на их параметры, в видеозаписи нет единого стандарта на видеокассеты.

Определенную  роль в многообразии систем видеозаписи  сыграла конкурентная борьба между  различными фирмами, производящими  аппаратуру видеозаписи. Массовое производство видеотехники налажено во многих странах. В настоящее время только в одной Японии ежегодно производится 30 млн. видеомагнитофонов, а по её лицензиям за пределами страны еще около 6 млн. штук. Видеокамер в Японии производится ежегодно свыше 2 млн. штук.

Записываемые  на магнитную ленту сигналы могут  быть представлены в аналоговой или  цифровой форме. В подавляющей части  ранее выпускаемой видеотехники использовалась аналоговая форма представления информации. Аналоговые сигналы непрерывны во времени и различны по своему уровню. Основным недостатком аналоговой аппаратуры является сложность борьбы с посторонними шумами и помехами, что влияет на качество получаемого изображения и звука. В табл. 3.1 приведены данные наиболее распространенных аналоговых форматов видеозаписи.

В настоящее  время происходит массовое внедрение  радиоэлектронной аппаратуры, основанной на представлении различных видов  информации в цифровой форме – это дискретная, т. е. прерывистая, форма записи. Отсчет уровня сигнала во времени ведётся в ней не непрерывно, а через определённые интервалы. Вне зависимости от величины сигнала он фиксируется в памяти аппаратуры машинными словами (байтами) одинаковой длительности. Такая форма представления информации хорошо поддается уплотнению (сжатию) и помехоустойчивому кодированию. Качество изображения и звука, даже после многочисленных преобразований и переписывания, при цифровой форме существенно выше, чем при аналоговой форме представления информации. В цифровом виде хорошо хранить, видоизменять, например, вводить различные эффекты, и копировать информацию. В табл. 3.2 приведены данные цифровых форматов видеозаписи, получивших к настоящему времени наибольшее распространение.

В начале XXI века на мировом рынке видеооборудования начался активный процесс перехода от аналоговой техники к цифровой. Техника цифровых форматов заметно улучшила качество изображения и сократила существенный разрыв между бытовой и профессиональной аппаратурой.

 

 

Т а б л и ц  а    3.1

 

Основные параметры  форматов аналоговой видеозаписи

 

Формат аналоговой записи, фирма	Магнитная  лента		Максимальное время  воспроиз-ведения кассеты,    мин (режим SP)	Разрешающая способность,      твл	Метод передачи видеосигнала	Назначение формата
	Ширина,        мм	Скорость движения,       мм/с
U-matic Sony	19,05	95,3	60	260	Y/C	Полупроф.
Betacam SP Sony	12,65	101,51	110	650	RGB	Профессионал.
VHS JVC	12,65	23,39	300*	240	YUV	Бытовой
S-VHS JVC	12,65	23,39	240	400	Y/C	Полупроф.
Video-8 Sony	8,00	20,05	90*	250	YUV	Бытовой
Hi8 Sony	8,00	20,05	90*	400	Y/C	Полупроф.

 

*  В режиме LP (длительная запись) указанное время увеличивается в 2 раза по сравнению со стандартным режимом SP.

 

 

Т а б л и ц  а    3.2

Основные параметры форматов цифровой видеозаписи

 

Формат цифровой записи; фирма	Магнитная лента		Максим. время  воспроизведения кассеты, мин (режим SP)	Разрешающ. способность,     твл	Дискрети-зация видео-сигнала	Длина кодового слова,   бит	Сжатие   видео-сигнала	Цифровой      поток,      Мбит/с	Назначение  формата
	Ширина,     мм	Скорость движения, мм/с
DV / Mini-DV; консорциум DV	6,35	18,831	180/80*	500	4:2:0	8	5:1	25	Бытовой
DVCAM; Sony	6,35	28,246	184	500	4:2:0	8	5:1	25	Быт./Проф.
DVCPRO (D-7); Panasonic	6,35	33,813	123	500	4:1:1	8	5:1	25	Быт./Проф.
DVCPRO-50; Panasonic	6,35	67,626	123	500	4:2:2	8	3,3:1	50	Проф.
Digital-8 (D-8); Sony	8,00	28,69	60	500	4:2:0	8	5:1	25	Бытовой
D-VHS; Philips, JVC	12,65	16,67      2,38	480 - реж STD 3360 - реж LS-7 240 - реж HSP	500			MPEG-2	14,4 –реж SТD 2,0–реж LS-7 22,0 –реж HD	Бытовой
Digital-S (D-9); JVC	12,65	57,8	105	800	4:2:2	10	3,3:1	50	Проф.
Digital Betacam; Sony	12,65	96,7	124	800	4:2:2	10	2:1	127,8	Проф.
Betacam SX; Sony	12,65	59,575	184	600	4:2:2	10	10:1	21	Проф.
MPEG IMX(D-10) Sony	12,65	53,8	224	600	4:2:2	8	3:1	45,7	Проф.
DVD-Video	Диск		120-480	500			MPEG-2	10,08	Видеодиски

*   В режиме LP (длительная  запись) указанное время увеличивается в 1,5 раза;

в режиме ESP (растянутая стандартная запись) время увеличивается в 2 раза;

в режиме ELP (растянутая длительная запись) время увеличивается в 3 раза.

 

Примерно через 10 лет подавляющая часть существующей аудио-, видео- и телевизионной техники, а также кино- и фототехники будет заменена аппаратурой с цифровой формой представления информации.

Без всякого  сомнения, в настоящее время следует  ориентироваться на приобретение техники  цифровых форматов записи. Однако ответ  на вопрос:  «Какой из цифровых форматов лучше?»  следует искать исходя из

конкретных  задач, технических и финансовых условий потребителя, предполагаемого  масштаба использования видеотехники, а также экономической оценки работ по монтажу и тиражированию  видеофильмов.

Многие малобюджетные предприятия и организации ориентируются в настоящее время на использование цифровой техники DV/miniDV формата с учётом возможности её применения в мультимедийных системах при минимальных финансовых затратах на необходимое оборудование.

 

3.3. Видеокассеты, видеодиски и модули памяти

 

 

Видеокассеты  и видеодиски в системе технических  средств обучения применяются в  качестве носителей учебной информации. Необходимая информация на видеокассеты записывается с помощью видеокамеры  или магнитофона. Запись на диски осуществляется с помощью специальных устройств оптической или магнитной записи изображений, входящих в состав персонального компьютера, дисковой камеры или дискового видеомагнитофона.

 

 

3.3.1. Устройство видеокассеты. Расположение  дорожек записи

 

В начальном  периоде развития видеозаписи применялся катушечный способ записи и хранения магнитной ленты, но впоследствии он был заменён кассетным способом. Главным достоинством кассетного способа  явилось улучшение защиты ленты  от внешних механических воздействий и загрязнения, а также упрощение процесса её заправки в лентопротяжный механизм аппаратуры. Помимо указанных функций конструкция кассеты обеспечивает автоматическое распознавание в видеомагнитофоне (ВМ) формата кассетной записи, введение режима «автостоп» в начале и конце ленты, а также возможность блокировки записи на ленту в случае такой необходимости.

Видеокассеты  имеют прямоугольную форму и  размеры, зависящие от ширины ленты  и формата видеозаписи. Конструкция  видеокассеты более сложная, чем  у кассеты для записи звука, что обусловлено повышенными требованиями к равномерности и точности движения магнитной ленты в ВМ. Внутри пластмассового корпуса размещаются катушки для сматывания и наматывания ленты и элементы механизма транспортирования ленты – шестерни, ролики, стойки. Для блокировки режима записи на одной из стенок кассеты имеется специальный клапан, который удаляется при необходимости гарантированного сохранения сделанной на ленте видеозаписи.