Материальные носители информации и их развитие

Для изготовления бумажного  листа с водяным знаком на сетку, служившую формой для ручного  отлива бумаги, закреплялось (нашивалось) проволочное изображение соответствующего символа или монограммы. Когда  вода стекала, на рельефной поверхности  проволочного знака оседало меньше волокон, бумага утончалась, повторяя рисунок. На высохшем листе этот рисунок  был виден на просвет.

Водяные знаки давали сведения о владельце фабрики (личный герб, название фабрики, фамилия и титул  фабриканта, фамилия мастера) и месте  изготовления бумаги (герб страны, города, губернии), содержали портреты правителей, исторических деятелей, эмблемы, девизы, религиозные сюжеты и т.д. По водяному знаку можно установить время и место изготовления бумаги. Впервые водяные знаки появились на бумаге в Италии, в конце XIII века — это был простой крест.

В разных странах в разное время были приняты в качестве стандартных различные форматы  бумаги. Формат бумаги — это стандартизованный размер бумажного листа. В настоящее время доминируют две системы: международный стандарт - A4 и сопутствующие, и североамериканская модель - Letter. Стандарт был принят всеми странами, за исключением Соединённых Штатов и Канады.

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЬНЫЕ НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ

§2.1 Механические носители информации

С появлением новых технических  возможностей, технологий и материалов в конце 19 – начале 20 века стали  создаваться документы на принципиально  новых носителях. Это кинофильмы, грампластинки, фотодокументы. Содержащуюся в них информацию стали воспроизводить с помощью различных технических  средств. Все эти документы называются кино-фото-фоно-документами.

К фотодокументам относят  слайды⁷ и фотографии. Фотография – это свето-запись, снимок, полученный фотографическим способом на светочувствительной пластине, плёнке или бумаге. Диапозитив – позитивное фотографическое или рисованное изображение на прозрачном материале (плёнке или стекле). Диапозитив проецируют на экран с помощью диапроектора или диаскопа. Изображения на фотодокументах являются статичными.

В истории науки ещё  никогда не было так, чтобы великое  открытие или новый технический  метод зарождались на пустом месте. Этому событию всегда предшествуют вековые наблюдения и многолетняя  работа учёных. Благодаря значительным открытиям в области физики, химии, оптики и механики удалось разработать  фотографический метод практического  получения изображений на солях  серебра. Фотографический метод  возник в начале 19 века. Официальной  датой изобретения фотографии является 7 января 1839 года, когда способ практического  получения изображения на солях серебра, открытый французом Луи Жаком Даггером, был обнародован на заседании Французской Академии наук⁸. Термин "фотография" был предложен 14 марта 1839 г. английским астрономом Д. Гершелем. Это название впоследствии стало общепризнанным. В переводе с греческого языка фотография ("photos" – свет, "grapho" – пишу) означает "светопись". В России фотографию тоже называли "светописью", хотя это название и не являлось её полным определением. Потребовалось 160 лет напряжённой работы многочисленных коллективов исследователей, чтобы фотография стала совершенным техническим методом регистрации информации, каким она является сегодня.

Фотография – область  науки, техники и искусства, использующая и изучающая методы получения  на светочувствительных материалах изображений (фотоснимков) объектов и  способы регистрации оптического  и других излучений. Практическое развитие фотография получила с середины 19 века. В основе её лежит использование  специальных материалов, в светочувствительном  слое которых в результате действия излучения (например, оптического или рентгеновского) и последующей химико-фотографической обработки, происходят фотохимические реакции. Обычно фотографические материалы используются в сочетании с тем или иным оптическим устройством: фотоаппаратом, фотоувеличителем, копировальным станком и т.д., создающим на светочувствительном слое оптическое изображение. Фотография может быть чёрно-белой или цветной, и на различных основах – гибкой полимерной (фотоплёнка), жёсткой (металл, стекло, пластмасса) и бумажной (фотобумага), статической (собственно фотография) и динамической (кинематография).

К кинодокументам относят диафильмы - немые тематически подобранные кадры на рулонной киноплёнке, кинофильмы - динамичные фотоизображения на киноплёнке и видеофильмы - динамичные изображения на магнитной плёнке или оптическом диске.

Значение кинематографа  в становлении современной цивилизации  невозможно переоценить. В процессе бурного развития фотографии на основе галогенидов серебра появились  неограниченные возможности получения  изображения последовательных фаз  движения. Кинематограф появился в  результате сочетания хронофотографии (дающей серию моментальных снимков  последовательных фаз движения) на светочувствительной плёнке, проекции изображений на экран и прерывистого передвижения плёнки как при киносъёмке, так и при проецировании.

Т. Эдисон изобрёл гибкую перфорированную фотоплёнку и простейший грейферный механизм для прерывистого её передвижения⁹, а затем и прибор для индивидуального просмотра движущегося изображения – кинетоскоп. Но, к досаде Эдисона, проецировать движущееся изображение для коллективного просмотра додумались братья Люмьер. 28 декабря 1895 года в маленьком парижском кафе начались коммерческие демонстрации коротких фильмов: "Прибытие поезда", "Политый поливальщик" и "Завтрак ребёнка". Аттракцион имел колоссальный успех.

Естественно, за прошедшее  время (с перерывом на две мировые  войны) бурное развитие кинематографа  и химико-фотографической промышленности продолжалось, и, хотя принципиальные технические решения остались прежними, они были значительно усовершенствованы. Появилась оптическая система записи звука. Были изготовлены цветные  киноплёнки.

Само понятие "киноплёнка" означает фотоматериал, предназначенный  для съёмки кинофильмов и изготовленный  в виде ленты с перфорацией  по краям. По сравнению с фотоплёнкой, кинолента обычно состоит из большего количества слоёв. На подложку наносится  подслой, который служит для закрепления  светочувствительного слоя (или нескольких слоёв) на основе. Кроме того, киноплёнка обычно имеет противоореольный, противоскручивающий, а также защитный слой. Чёрно-белые  плёнки существенно проще, обычно они  состоят из трёх-пяти элементарных слоёв, и изображение на них образуется из мелкодисперсного серебра. Обработка таких плёнок состоит всего из двух стадий: проявление и фиксирование, а также промежуточной и окончательной промывки. В группе чёрно-белых плёнок отдельно стоит звуко-техническая киноплёнка, предназначенная для получения негатива аналоговой и цифровой фонограммы. В современной цветной киноплёнке реализованы сложнейшие квантово-механические процессы на стадии образования скрытого изображения. Количество элементарных слоёв в цветной плёнке может достигать 16. Обработка цветных киноплёнок предусматривает дополнительную стадию отбеливания проявленного мелкодисперсного серебра. В процессе обработки чёрно-белое изображение исчезает и на киноплёнке остаются только красители.

Фоно-документы – это то же, что аудио-документы. К фоно-документам относят фонограммы. Фонограмма - документ с записью звуков (речи или музыки)¹⁰. Материальным носителем фонограммы может быть граммофонный или виниловый диск, магнитная лента, кассета с магнитной видео-фонограммой, оптический диск. Грампластинка - это пластмассовый штампованный или литой диск, запись на который производится с помощью прорезания канавок определенной глубины и профиля, которые соответствуют колебаниям звуковых частот. Грампластинка использовалась в качестве носителя различных звуковых данных с конца ХIX века - на неё записывали различные музыкальные мелодии, речь человека, песни. Сама технология записи на пластинки была довольно простой. При помощи специального аппарата в специальном мягком материале, виниле, делались засечки, ямки, полоски. И из этого получалась пластинка, которую можно было прослушать при помощи специального аппарата — патефона или граммофона. Аппарат состоял из: механизма, вращающего пластинку вокруг своей оси, иглы и трубки. Приводился в действие механизм, вращающий пластинку, и ставилась игла на пластинку. Игла плавно плыла по канавкам, прорубленным в пластинке, издавая при этом различные звуки - в зависимости от глубины канавки, её ширины, наклона и т.д., используя явление резонанса. А после труба, находившаяся около самой иголки, усиливала звук, "высекаемый" иголкой.

Грампластинка - самый старый вид аудио-документа, однако именно грампластинки со старыми записями пользуются огромным спросом у меломанов. И, несмотря на широкое использование аудио CD-дисков, стоимость пластинки может в десятки раз превышать стоимость записей на новых аудионосителях.

§2.2 Электронные  носители информации

Технология записи информации на магнитные носители появилась  сравнительно недавно - примерно в середине 20-го века (40 - 50 гг.). Но уже несколько десятилетий спустя - в 60 – 70 гг. - эта технология стала очень распространённой во всём мире.

Магнитная лента состоит  из полоски плотного вещества, на которую  напыляется слой ферромагнетиков. Именно на этот слой "запоминается" информация. Процесс записи также похож на процесс записи на виниловые пластинки - при помощи магнитной индукционной катушки вместо специального аппарата на головку подаётся ток, который  приводит в действие магнит. Запись звука на плёнку происходит благодаря  действию электромагнита на плёнку. Магнитное  поле магнита меняется в такт со звуковыми колебаниями, и благодаря  этому маленькие магнитные частички (домены) начинают менять своё местоположение на поверхности плёнки в определённом порядке, в зависимости от воздействия  на них магнитного поля, создаваемого электромагнитом. А при воспроизведении  записи наблюдается процесс обратный записи: намагниченная лента возбуждает в магнитной головке электрические  сигналы, которые после усиления поступают дальше в динамик.

Компакт-кассета (аудиокассета или просто кассета) — носитель информации на магнитной ленте, во второй половине XX века — распространённый медианоситель для звукозаписи¹¹. Применялся для записи цифровой и аудиоинформации. Впервые компакт-кассета была представлена в 1964 году компанией «Philips». По причине своей относительной дешевизны долгое время (с начала 1970-х по 1990-е годы) компакт-кассета была самым популярным записываемым аудионосителем, однако, начиная с 1990-х годов, была вытеснена компакт-дисками.

Сейчас в мире присутствует множество различных типов магнитных  носителей: дискеты для компьютеров, аудио- и видео-кассеты, бобинные ленты и т.д. Но постепенно открываются новые законы физики, и вместе с ними - новые возможности записи информации. Всего пару десятков лет назад появилось множество носителей информации, базирующихся на новой технологии - считывания информации при помощи линз и лазерного луча.

Развитие материальных носителей  документированной информации в  целом идёт по пути непрерывного поиска объектов с высокой долговечностью, большой информационной ёмкостью при  минимальных физических размерах носителя. Начиная с 1980-х годов, всё более  широкое распространение получают оптические (лазерные) диски. Это пластиковые  или алюминиевые диски, предназначенные  для записи и воспроизведения  информации при помощи лазерного  луча¹².

По технологии применения оптические, магнито-оптические и цифровые компакт-диски делятся на 3 основных класса:

1. Диски, допускающие однократную  запись и многократное воспроизведение  сигналов без возможности их  стирания (CD-R; CD-WORM – Write-Once-Read-Many - один раз записал, много раз считал). Используются в электронных архивах и банках данных, во внешних накопителях ЭВМ.

2. Реверсивные оптические  диски, позволяющие многократно  записывать, воспроизводить и стирать  сигналы (CD-RW, CD-E). Это наиболее  универсальные диски, способные  заменить магнитные носители  практически во всех областях  применения.

3. Цифровые универсальные  видеодиски DVD (Digital Versatile Disk) типа DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-R с большой ёмкостью (до 17 Гбайт).

Название оптических дисков определяется методом записи и считывания информации. Информация на дорожке  создается мощным лазерным лучом, выжигающим на зеркальной поверхности диска  впадины, и представляет собой чередование  впадин и отражающих участков. При  считывании информации зеркальные островки отражают свет лазерного луча и воспринимаются как единица (1), впадины не отражают луч и соответственно воспринимаются как ноль (0). Этот принцип позволяет  достичь высокой плотности записи информации, и, следовательно, большой емкости при минимальных размерах. Компакт-диск является идеальным средством хранения информации – он дешевый до смешного, практически не подвержен каким-либо влияниям среды, информация, записанная на нем, не исказится и не сотрется, пока диск не будет уничтожен физически, имеет ёмкость 700 Мбайт.

Магнитооптический диск — носитель информации, сочетающий свойства оптических и магнитных накопителей¹³. Диск изготовлен с использованием ферромагнетиков. Магнитооптические диски при всех своих достоинствах имеют серьёзные недостатки : относительно низкую скорость записи, вызванную необходимостью перед записью стирать содержимое диска, а после записи—проверкой на чтение; высокое энергопотребление - для разогрева поверхности требуются лазеры значительной мощности, а следовательно и высокого энергопотребления. Это затрудняет использование пишущих машинообразных приводов в мобильных устройствах.

DVD (англ. Digital Versatile Disc — цифровой многоцелевой диск) — носитель информации в виде диска, внешне схожий с компакт-диском, однако имеющий возможность хранить больший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт дисков¹⁴. Первые диски и проигрыватели DVD появились в ноябре 1996 г. в Японии и в марте 1997 г. в США. Они предназначались для записи и хранения видеоизображений. Интересно, что первые DVD-"болванки" объёмом 3,95 Гб стоили тогда 50$ за штуку. В настоящее время существует шесть разновидностей подобных дисков ёмкостью от 4,7 до 17,1 Гб. Они используются для записи и хранения любой информации: видео-, аудио-данных.