Kiến thức phổ thông trong thời đại số hóa

by **Admin** Wed Nov 21, 2007 11:01 pm

Hiện nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học và công nghệ, đặc biệt là công nghệ thông tin, thế giới đang chuyển mạnh sang thời kỳ số hóa với việc ứng dụng kỹ thuật số ngày càng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của sản xuất, đời sống và xã hội. Chính vì vậy, từ số này, Tạp chí xin đưa ra chuyên mục “Kiến thức phổ thông trong thời đại số hóa” với những thông tin đơn giản, dễ hiểu, để giúp bạn đọc có thêm những hiểu biết về kỹ thuật số và những ứng dụng của nó trong đời sống.

DMD - LINH KIỆN ĐỂ CHIẾU ẢNH KỸ THUẬT SỐ

Trước đây, để chiếu phim lên màn ảnh, chiếu hình lên phông khi thuyết trình… phải dùng phim và máy chiếu. Một đèn công suất lớn được các thấu kính tập trung ánh sáng chiếu vào phim, tạo ảnh phóng đại lên màn ảnh, lên phông (thường là tấm vải trắng căng đều). Nguyên tắc của cách chiếu phim, chiếu ảnh này rất đơn giản: Hình ảnh đã có trên phim được ánh sáng của đèn chiếu lên màn ảnh. Vì ánh sáng truyền qua nên chỗ nào trên phim sáng, trên màn ảnh sẽ thấy sáng và ngược lại, về màu sắc cũng tương tự. Hiện nay, ở nhiều rạp chiếu phim, gọi là phim nhưng thực tế là đĩa hình, còn chiếu hình ảnh khi thuyết trình hầu như không dùng tấm phim “slide” nữa mà dùng USB.

Vậy chiếu phim, chiếu hình hiện nay dùng kỹ thuật số như thế nào?

Kiến thức phổ thông trong thời đại số hóa D1

Máy chiếu hoặc kỹ thuật chiếu hình ảnh hiện nay có tên gọi tắt là DLP (Digital Light Processing - Xử lý ánh sáng kỹ thuật số) mà bộ phận quan trọng nhất ở đây là DMD (Digital Micromirrors Device - Bộ gương micro kỹ thuật số). Trước hết ta tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của DMD.

DMD là linh kiện chính để chiếu hình theo kỹ thuật số, gồm hàng triệu gương con, mỗi gương hình vuông kích thước vào cỡ 16x16 micromet. Mỗi gương con như vậy nằm trên một hệ thống “bản lề” và điều khiển được chuyển động nhờ áp điện (tác dụng điện thế, sinh ra áp suất, áp suất gây ra biến dạng chuyển dời). Theo tín hiệu điện dẫn đến, gương có thể nghiêng qua nghiêng lại với góc cỡ ±100 và có thể rung theo một tần số mong muốn.

Kiến thức phổ thông trong thời đại số hóa D3

DMD được chế tạo theo công nghệ MEMS (Micro Electro Mechanical Systems - Vi cơ điện tử), tất cả đều làm từ một phiến silic dày. Người ta dùng nhiều kỹ thuật tinh vi để khoét sâu chỗ này, để lại chỗ nọ, nơi nào cần đàn hồi cơ học thì thêm nitơ vào silic cho thành Si3N4, nơi nào cần phản xạ thì cho nhôm, bạc… bay hơi bám vào, chỗ nào cần điều khiển chuyển động thì dùng hiệu ứng áp điện… Toàn bộ một gương DMD như vậy có đến hàng triệu gương con nhưng nhỏ gọn, diện tích tổng cộng nhỏ hơn hai đốt ngón tay.

DMD làm việc ra sao?

Kiến thức phổ thông trong thời đại số hóa D2

Người ta bố trí để mỗi gương con, ví dụ ở vị trí +100 thì ánh sáng chiếu vào gương sẽ phản xạ chiếu lên màn hình thành một diện tích sáng nhỏ gọi là một phần tử ảnh (pixel - picture element) trên màn hình. Nếu tất cả mấy triệu gương con của DMD đều ở vị trí +100 thì cả mấy triệu phần tử ảnh ở màn hình đều sáng, cả màn hình thấy sáng trắng. Nhưng nếu gương con nào quay nghiêng, ví dụ -100 thì tia sáng phản chiếu từ gương đó bị lệch sang một bên, phần tử ảnh tương ứng trên màn hình sẽ tối, có màu đen. Nếu điều khiển cho gương con dao động quanh vị trí cân bằng thì tuỳ thuộc vào chu kỳ dao động, phần tử ảnh trên màn hình lúc trắng lúc đen, tức là có màu xám. Xám nhiều hay xám ít là do biên độ, chu kỳ dao động của gương con.

Như vậy, dùng kỹ thuật số để điều khiển các gương con ở DMD, trên màn hình ta sẽ có chỗ sáng chỗ tối, tạo ra hình ảnh đen trắng trên màn hình. Cũng với DMD dễ dàng tạo ra ảnh màu (điều này chúng ta sẽ tìm hiểu ở kỳ sau).