Файл: "Cовременные носители информации, их эволюция, направление развития".pdf

Они обеспечивали наглядность и высокую оперативность информации.
Наглядность обуславливалась динамическим показом изобразительной информации,
а оперативность заключалась в возможности подачи значительного количества информации за короткий промежуток времени.
Также весомым достоинством было возможность демонстрирования в большой (нескольких сотен и более зрителей) аудитории .
Используемым носителем информации в основном была кинопленка.
Кинопленка являлась фотографическим материалом на гибкой прозрачной подложке, имеющей с одной или обоих краев отверстия - перфорации.
Исторически первые светочувствительные ленточные носители были на бумажной основе. Использовавшаяся на первых порах нитратцеллюлозная лента представляла собой очень горючий материал. Однако уже в 1897 году немецким ученым Вебером была изготовлена пленка с негорючей основой из триацетата целлюлозы, получившая широкое распространение. Впоследствии подложка стала изготавливаться из полиэтилентерефталата и других эластичных полимерных материалов.
По сравнению с фотопленкой кинолента обычно состояла из большего количества слоев: полимерной основы и
желатинового слоя,
который служил для закрепления чувствительной к свету пленки - диспергированных кристаллов солей светочувствительного серебра . Кроме того, кинопленка обычно имела противоореольный, противоскручивающий, а также защитный слой.
Кинопленки бывают черно-белые и цветные. Цветные кинопленки также представляют собой многокомпонентные полимерные системы, состоящие из основы, подслоя,
эмульсионных цветоотделений и защитных слоев.
Также, кинопленки делятся на: негативные, позитивные (для контактного и проекционного печатания), обращаемые (могли использоваться для получения негативов и позитивов), контратипные (для копирования, например, для массового изготовления фильмокопий),
гидротипные и
фонограммные
(для фотографической записи звука)
Черно-белая фотографическая пленка шириной 16 мм. и 35 мм. выступала в качестве наиболее распространенного носителя для изготовления микрофильмов. Микрофильм представлял собой микроформу на рулонной светочувствительной пленке с последовательным расположением кадров в один или два ряда. Основными типами микрофильмов являлись микрофильмы рулонные и в отрезке. Микрофильмы в отрезке - это часть рулонной пленки длиной не менее 230 мм., на которой размещается до нескольких десятков кадров .
Во второй половине XIX века появились первые звуковые носители информации.
Старейшими из них были фонографические валики,
представлявшие собой полые цилиндры диаметром около 5 см. и длиной
9

около 12 см. Первоначально они покрывались оловянной фольгой или бумажной лентой, покрытой слоем воска. При помощи иглы вычерчивали винтовую канавку переменной глубины, которая представляла собой звуковую дорожку
Расстояние между дорожками составляло около 3 мм.,
поэтому объем записанной на валиках информации был крайне мал, и к тому же отличался слабой силой звука и ограниченной полосой воспроизводимых частот (до 2 кГц) . Вдобавок фоновалики быстро изнашивались, их практически невозможно было тиражировать. В результате, каждая запись существовала в единственном экземпляре.
Присущие фонографическим валикам недостатки привели к тому, что уже вскоре они вполне закономерно оказались вытесненными граммофонными пластинками. Заслуга в этом принадлежала немецкому изобретателю Эмилю Берлинеру. В 1887 году он предложил использовать для записи носитель в форме диска. На первых порах оригиналом грампластинки служил восковый диск, впоследствии на смену ему пришел металлический диск, покрытый специальным лаком. Записанная на них информация копировалась на металлические матрицы, с помощью которых и изготавливались граммофонные пластинки путем прессования, штамповки или литья. Одна матрица давала возможность напечатать целый тираж - не менее 500 пластинок, что значительно снижало расходы на изготовление, и,
соответственно, на стоимость продукции.
Воспроизведение записанной информации осуществлялось с помощью граммофона, оснащенного механическим звукоснимателем,
состоящим из иглы и мембраны. Усиление звука достигалось с помощью громоздкого раструба. Первые грампластинки представляли собой диски с двумя отверстиями в центре. Они были односторонними, причем проигрывались от середины к краю. Позднее стали выпускаться пластинки с одним центральным отверстием. Их стали проигрывать от периферии к центру. В 1903 году появился двенадцатидюймовый диск с записью на обеих сторонах.
Грампластинки должны были удовлетворять весьма жестким требованиям, так как в процессе воспроизведения фонозаписи острие иглы давило на дно канавки с силой около тонны на квадратный сантиметр.
Сначала грампластинки изготавливались из стекла. Затем их стали отливать из целлулоида, каучука, эбонита.
10

3 Магнитные носители информации
На рубеже XIX - XX веков возникли первые предпосылки к появлению кардинально нового носителя информации - магнитного носителя. В 1887
году американским инженером Оберлином Смитом были сформулированы первые идеи об использовании явлений магнетизма. Он предложил использовать хлопковую или шелковую нить с прочно закрепленными кусочками стальной проволоки. Запись и воспроизведение осуществлялись в процессе прохождения нити через индукционную катушку.
Такой аппарат увеличил бы громкость записи, так как в записи не присутствовали бы шумы механической природы (шум иглы, скребущей по поверхности носителя) . Эта схема была реализована в 1889 году датским инженером Вольдемаром Паульсеном в виде аппарата для воспроизведения звука, который он назвал телеграфоном
В качестве носителя Паульсен использовал стальную проволоку диаметром до 1 мм. В начале XX века использовалась также стальная катаная лента.
Однако качественные характеристики данных носителей были весьма низкими. Громкость звука оставалась очень низкой, а скорость протягивания проволоки, напротив,
11

рис. 2
В качестве носителя Паульсен использовал стальную проволоку диаметром до 1 мм. В начале XX века использовалась также стальная катаная лента.
Однако качественные характеристики данных носителей были весьма низкими. Громкость звука оставалась очень низкой, а скорость протягивания проволоки, напротив, очень высокой - 20 м/с. В 1908 году для производства магнитной записи докладов длиной в 14 часов потребовалось 2500 км. или около 100 кг. проволоки. Кроме того, в процессе использования проволоки или стальной ленты возникала трудноразрешимая проблема соединения отдельных их кусков. К примеру, вязанная узелком проволока не проходила через магнитную головку. Вдобавок, она легко путалась, а тонкая стальная лента резала руки .
Подлинно революционный скачок в магнитной записи произошел в 1928 году, когда немецкий инженер Фриц Пфлеймер,
после ряда экспериментов с различными материалами, разработал технологию нанесения слоя порошкового железа на бумажную ленту.
Бумажная лента хорошо намагничивалась и размагничивалась, ее можно было обрезать и склеивать, причем место склейки на слух практически не отличалось от целых кусков. Впоследствии бумажную ленту заменили пластиковой - из ацетилцеллюлозы, более прочной, эластичной и невоспламеняемой. На ленту напыляли ферромагнитный порошок (оксид железа), предварительно смешанный со связующим веществом (например,
12

нитролаком). Впервые такую ленту начала выпускать в 1935 году немецкая компания «AEG».
Магнитофонная пленка произвела переворот в магнитной звукозаписи.
Она была легкой, компактной, хорошо сохраняла намагничивание, и позволила в несколько десятков раз сократить скорость протягивания ленты - до 72 см/с. На такой пленке можно было записывать гораздо более длинное произведение, чем на проволоке .
Вскоре началось применение в качестве подложки высокопрочного материала полиэтилентерефталата (лавсана). Совершенствовалось также и качество магнитного порошка. Стали использоваться, в частности, порошки оксида железа с добавкой кобальта, металлические магнитные порошки железа и его сплавов, что позволило в несколько раз увеличить плотность записи. На подложку рабочий слой наносился путем вакуумного напыления или электролитического осаждения в виде магнитного лака, который состоял из магнитного порошка, связующего вещества, растворителя, пластификатора и различных добавок. Толщина ферромагнитного материала была от 5 до 20
мкм.
Кроме гибкой основы и рабочего магнитного слоя в ленте могли быть и дополнительные слои: защитный (на поверхности рабочего слоя) и антифрикционный (на тыльной стороне ленты). Антифрикционный слой предохраняет рабочий слой от механического износа, нужен для повышения механической прочности ленты и для улучшения ее скольжения по поверхности магнитной головки. Он также снимает электрически заряды,
которые накапливаются на магнитной ленте. Промежуточная оболочка между основной и рабочим слоем служила для улучшения сцепления рабочего и антифрикционного слоев с основой. Ширина магнитной ленты была равна 4,
8 и 16 мм.
В отличие от носителей механической записи, магнитная лента пригодна для многократной записи информации. Число таких записей велико, и ограничивается лишь механической прочностью самой магнитной ленты.
Первые магнитофоны, выпускаемые с 1930 года, были катушечными. В
них магнитная лента наматывалась на катушки, причем, вначале это были громадные бобины шириной 25,4 мм. При записи и воспроизведении пленка перематывалась с заполненной катушки на пустую. В 1963 году фирмой
«Philips» была разработана так называемая кассетная запись, позволившая применять очень тонкие магнитные ленты. Их максимальная толщина составила всего 20 мкм. при ширине 3,81 мм. В кассетных магнитофонах обе катушки находились в специальной компакт-кассете и конец пленки заранее закреплен на пустой катушке. Иначе говоря, магнитная лента и кассета представляли собой единый функциональный механизм. Запись на компакт-кассетах была двухсторонней, а общее время записи обычно составляло 60, 90 и 120 минут.
13

В конце 1970 года появились микрокассеты размером 50 х 33 х 8 мм.
(величиной в спичечную коробку), предназначенные для портативных диктофонов и телефонов с автоответчиком. В середине 1980 года возникли пикокассеты, которые были почти втрое меньше микрокассет .
На магнитную пленку можно было записывать не только звуковую, но и видеоинформацию. Лента для видеосъемки по своему строению аналогична ленте для аудиозаписи, однако, ее рабочий слой имел более сложную структуру.
Видеосигналы высокой частоты записывались у самой поверхности рабочего слоя. Для них можно было использовать мелкие частицы металлов. Низкие же частоты лучше передавались крупными частицами, которые целесообразно было размещать в глубине. Поэтому,
рабочий слой магнитной ленты для видеосъемки состояла из двух слоев.
Магнитная лента для видеодокументирования также заправлялась в специальную кассету из полистирола, которая обеспечивала ей защиту от механических воздействий, загрязнений, а также быструю зарядку в видеоаппаратуру .
Первый в мире видеомагнитофон был представлен фирмой «Ampex» в
1956 году. Небольшая компания, основанная русским эмигрантом инженером
Александром Понятовым, смогла сделать настоящий прорыв в технологии видеозаписи, изобретя поперечно-строчную видеозапись и применив систему с вращающимися головками. Они использовали ленту шириной 50,8 мм.,
которая наматывалась на бобины. В том же году американская телерадиосеть
«CBS Broadcasting Inc.» впервые использовала видеомагнитофон «Ampex»
для отсроченного выпуска в эфир программы новостей, что произвело настоящую технологическую революцию на телецентрах . В 1965 году фирма
«Ampex» изобрела принцип цветной видеозаписи с переносом спектра.
Прорывом же в бытовой видеозаписи стал аналоговый формат VHS
(Video Home System), представленный японской компанией «JVC» в 1976
году. Формат VHS использовал наклонно-строчную видеозапись с двумя видеоголовками на барабане, с лентой шириной 12,7 мм. и временем записи до 6 часов. Наибольшее распространение получили кассеты с временем записи до 3 часов. Недорогие и надежные видеомагнитофоны, а также удачный маркетинг способствовали массовому распространению формата
Несмотря на все преимущества, магнитной ленте присущ и серьезный недостаток. Она не давала возможности прямого доступа к записанной информации. Для этого ленту необходимо было сначала перемотать на нужное место, что существенно увеличивало время считывания с нее информации. Также, для магнитных носителей характерна высокая чувствительность к внешним электромагнитным воздействиям. Они подвержены физическому старению,
изнашиванию поверхности с
нанесенным магнитным рабочим слоем (так называемое «осыпание»).
Магнитная лента со временем растягивается, в результате чего искажается
14

записанная на ней информация .
С 1952 года магнитная лента стала использоваться для хранения информации в электронно-вычислительных машинах (ЭВМ). Картриджи
(накопители на кассетной магнитной ленте) достигали емкости до 40 Гбайт.
Лентопротяжные механизмы для картриджей получили название «стримеры».
До момента появления и широкого распространения жестких дисков,
накопители на магнитной ленте использовались как основной долговременный носитель информации. Также, некоторое время они достаточно широко применялись в качестве съемного запоминающего устройства при переносе большого количества информации. Накопитель на магнитной ленте, поддерживающий работу одновременно с несколькими лентами,
назывался ленточной библиотекой.
В
дальнейшем,
роботизированные ленточные библиотеки смогли содержать хранилища с тысячами магнитных лент, из которых робот автоматически доставал требуемые ленты и устанавливал в одно или несколько устройств чтения записи. Такая библиотека выглядела как один накопитель с огромной емкостью и значительным временем произвольного доступа. Кассеты в ленточной библиотеке идентифицировались специальными наклейками со штрихкодом, который считывал робот .
С 1960 года широкое применение в запоминающих устройствах ЭВМ
получили магнитные диски. Это алюминиевые или пластмассовые диски диаметром от 30 до 350 мм., покрытые магнитным порошковым рабочем слоем толщиной в несколько микрон. Магнитное покрытие вначале состояло из окиси железа, впоследствии - из окиси хрома. В дисководе, как и в магнитофоне, информация записывалась с помощью магнитной головки,
только не вдоль ленты, а на концентрических магнитных дорожках,
расположенных на поверхности вращающегося диска, как правило, с двух сторон. Магнитные диски были жесткие и гибкие, сменные и встроенные в персональный компьютер. Их основными характеристиками являлись информационная емкость, время доступа к информации и скорость считывания подряд.
Жесткими несъемными дисками были алюминиевые магнитные диски. В ЭВМ они конструктивно объединены в едином блоке с дисководом. Они компоновались в пакеты (стопки) от 4 до 16 штук. Пакет дисков помещался в герметичный корпус, который обеспечивал необходимую чистоту и постоянное давление очищенного от пыли воздуха.
Жесткие диски были предназначены для постоянного хранения информации, которая обязательно использовалась при работе с компьютером
(операционная система, системное программное обеспечение, пакеты прикладных программ).
Гибкие пластмассовые магнитные диски (флоппи-диски) изготавливались из искусственной пленки - майлара, покрытой износоустойчивым ферролаком, и размещались по одному в специальных жестких пластиковых футлярах,
15