Cámaras Digitales y Memorias Flash.

Trabajo Práctico sobre Cámaras Digitales y Memorias Flash

Alumnos: Federico Piechotka, Gastón Levy y Guido Rosman.

Curso: 5º I “A”.

Fecha de entrega: 04/06/2007.

Observaciones:

Calificación:

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Índice:Objetivo: Página 2.Cámaras digitales: Página 2.

Introducción: Página 3.Qué es una cámara fotográfica? : Página 3.Historia de las cámaras digitales: Página 3.

Descripción y componentes distintivos de una cámara digital : Página 3.Características de una fotografía tomada por cámara digital(fotografía digital): Página 3.

Qué es la resolución de una imagen?: Página 3.Características de cada píxel de una fotografía: Página 4.

Funcionamiento de una cámara digital: Página 4.Fotografías digitales y formación de ellas: Página 4.Sensor de imagen CCD y CMOS: Página 5.El sistema binario y su funcionamiento: Página 7.Mosaico de Bayer: Página 7.Memoria interna de una cámara digital: Página 8.Software de una cámara digital: Página 9.Monitor LCD: Página 9.

Tipos de cámaras digitales: Página 10.Diferencias y similitudes entre cámaras analógicas y digitales: Página 10

Memorias flash: Página 11.Introducción: Página 11.

Memoria flash, la nueva forma de llevar tus documentos, qué es y ventajas de ella: Página 11.Historia de la memoria flash: Página 12.Antecedentes de la memoria flash: Página 12.

EEPROM: Página 13.Pequeñas y resistentes, Regrabables entre 10.000 y 1.000.000 de veces: Página 13.Tipos y sistemas de archivos de memoria flash: Página 14.Características generales de una memoria flash (capacidad, costo, dónde se usa, etc.): Página 14.Funcionamiento de una memoria flash: Página 15.

Cómo funciona una memoria flash? (operaciones de lectura, escritura, etc.): Página 15.Tecnologías Flash MLC/MBC y apilamiento de moldes : Página 15.

Futuro de la memoria flash: Página 16.Actividad: Página 17.Glosario: Página 18.Bibliografía: Página19.

Objetivo:A lo largo del siguiente informe se desarrollarán los temas que rodean a las Cámaras Digitales y las Memorias Flash, entre estos temas se verán sus historias, sus definiciones, características, funcionamiento, y todos los temas que se exponen a continuación.

Cámaras digitales

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Introducción:

Qué es una cámara fotográfica?:Una cámara fotográfica o cámara de fotos es un dispositivo utilizado para tomar fotografías. Su nombre deriva del latín camera obscura («cámara oscura»), un mecanismo antiguo para proyectar imágenes en el que una habitación entera hacía las mismas funciones que una cámara fotográfica actual por dentro, con la diferencia que en aquella época no había posibilidad de guardar la imagen a menos que ésta se trazara manualmente. Las cámaras actuales pueden ser sensibles al espectro visible o a otras porciones del espectro electromagnético y su uso principal es capturar el campo visual. Las cámaras fotográficas consisten en una cámara cerrada, con una abertura en uno de los extremos para que pueda entrar la luz, y una superficie de grabación o de visualización para capturar la luz en el otro extremo. La mayoría de las cámaras fotográficas tienen una lente colocada delante de la abertura de la cámara fotográfica para recolectar la luz entrante y para enfocar la imagen, o parte de la imagen, en la superficie de grabación. El diámetro de esta abertura suele controlarse con un diafragma, aunque algunas cámaras tienen una abertura de tamaño fijo. Los componentes básicos de una cámara son el visor, el objetivo, el diafragma, un elemento fotosensible, un obturador y otros elementos habituales como el exposímetro o el flash.

Historia de las cámaras digitales:La cámara digital fue desarrollada por la empresa Kodak, que encargó la construcción de un prototipo al ingeniero Steven J. Sasson en 1975. Su trabajo dio como fruto una cámara de aprox. 4 Kg. y que hacía fotos en blanco y negro con una resolución de 0,01 megapíxeles. Pero Kodak no adoptó a tiempo el formato y se le adelantaron otras marcas como Sony, Canon y Nikon.

Descripción y componentes distintivos de una cámara digitalUna cámara digital, básicamente, es un dispositivo electrónico usado para capturar y almacenar fotografías electrónicamente en lugar de usar películas fotográficas como las cámaras convencionales. Las cámaras digitales compactas modernas generalmente son multifuncionales, capaces de grabar sonido y/o videos además de fotografías.

Sus componentes distintivos son:- El sensor de imagen- El monitor LCD.- La tarjeta de memoria para comunicarse con la PC.- Memoria y software.Más adelante en este informe, se explicará, más detalladamente, como funcionan estas cámaras, sus componentes, etc.

Características de una fotografía tomada por cámara digital(fotografía digital):

Qué es la resolución de una imagen?:La resolución de la imagen, es la cantidad de píxeles. La resolución expresa el número de píxeles que forman una imagen de mapa de bits. La calidad de una imagen, también depende de la resolución que tenga el dispositivo que la capta. El número de píxeles que

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contenga una imagen dependen de cuántos píxeles utilice el sensor CCD de la cámara para captar la imagen, ya que este sensor define la cantidad de píxeles que tendrá la imagen de ancho y de largo.La resolución de una imagen digital se expresa multiplicando su anchura por la altura en pantalla. La resolución en las cámaras digitales actuales se suele medir en Mega píxeles.

Características de cada píxel de una fotografía:Sabemos que el píxel es una pequeña porción de una imagen y que a su vez guarda en el una pequeña parte del tono de color de esa misma imagen.La profundidad del BIT o profundidad del píxel o profundidad del color, estima los valores que puede llegar a tener cada píxel que forma la imagen. Si tiene más cantidad de bits por píxel, más colores y mayor resolución de imagen, tiene mayor tamaño el archivo.1 BIT, blanco o negro8 bits de color y 256 matices de color24 bits de color o colores RGB, imágenes en color32 bits CMYK, para impresión de las imágenesLa imagen digital puede ser en escala de grises o en color.Imagen de 1 BITLa imagen digital que utiliza un solo BIT para definir el color de cada píxel, solamente podrá tener dos estados de color el blanco y el negro.8 bits 256 tonos de grisesCon 8 bits se muestra una imagen de 256 tonos de grises diferentes y comparable con una imagen de las tradicionales en blanco y negro.Cuantos más bits tenga una imagen mayor número de tonos podrá contener la imagen. Lo normal es 8 0 16 bits. Utilizando los 8 bits sólo existe 256 tonos o estados.24 bits de colorUna imagen digital en color se crea con los parámetros en RGB, por la famosa síntesis aditiva, el color rojo, verde y azul. Si anteriormente necesitábamos 8 bits para captar una imagen de 256 tonos de un solo color, ahora precisamos 3 Bytes, es decir 24 bits, que siguen siendo 8 bits(1 Byte) para cada color, al aumentar la cantidad de colores a 3:* 8 bits de color rojo.* 8 bits de color verde.* 8 bits de color azul.para llegar a representar el tono adecuado a cada píxel de la fotografía en color.Una imagen de 24 bits de color, mostrará 16,7 millones de colores, los suficientes para mostrar cualquier matiz de color que se necesite. Los 16,7 millones de colores los traduciríamos a 256 tonos de color azul x 256 tonos de verde x 256 tonos de rojo, el resultado de esta operación es lo que da los 16,7 millones de colores.

Funcionamiento de una cámara digital:Con la cámara digital se puede fotografiar una imagen y crear de inmediato un documento en formatos estandarizados para el ordenador. La cámara utiliza como plano de enfoque un sensor CCD (Charge coupled device), es un chip sensible a la luz, electrónico y con una superficie fotosensible que reacciona a la luz. Este chip es como el ojo de la cámara digital y uno de los elementos más importantes.Fotografías digitales y formación de ellas:La fotografía digital consiste en la grabación de imágenes mediante una cámara, de forma análoga a la fotografía clásica. Sin embargo, así como en esta última las imágenes

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quedan grabadas sobre una película y se revelan posteriormente mediante un proceso químico, en la fotografía digital las imágenes son capturadas por un sensor electrónico que dispone de múltiples unidades fotosensibles y desde allí se archivan en otro elemento electrónico que constituye la memoria.En la fotografía digital el sensor electrónico es el equivalente del carrete fotográfico convencional.Formación de la imagen digital:

Los elementos que están dentro de la cámara digital, realizan el siguiente proceso para la formación de las imágenes digitales:La luz que detecta el objetivo de la cámara llega hasta el filtro o mosaico de Bayer, que es una malla cuadriculada de filtros rojos, verdes y azul que se sitúa sobre el sensor digital de imagen (CCD o APS) para hacer llegar a cada fotosito de este sensor una tonalidad de los distintos colores primarios, en realidad lo que llega al sensor es luz de estos colores.El sensor al que llega esta luz es una matriz de elementos fotosensibles denominados fotodiodos, que funciona convirtiendo la luz que capta, en señales eléctricas que pueden recogerse, medirse y convertirse en una representación electrónica del patrón global de iluminación que llegó al sensor (el funcionamiento de este sensor será explicado mucho más detalladamente a continuación). Posteriormente, estas señales eléctricas se transformarán en datos digitales por el conversor ADC, convirtiéndolas en una serie de cadenas de números ceros y unos, denominados dígitos binarios.Finalmente, este archivo, puede ser representado en una pantalla (o en papel fotográfico realizando ciertos procesos) de modo que nuestros ojos lo perciban como una imagen.

Sensor de imagen CCD y CMOS, cómo funciona cada píxel:El sensor de imagen es el elemento de una cámara fotográfica digital que capta la luz que compone la fotografía. Se trata de un chip formado por millones de componentes sensibles a la luz que al ser expuestos forman la imagen fotográfica.El CCD es un sensor de imagen con diminutas células fotoeléctricas que registran la imagen. Desde allí la imagen es procesada por la cámara y registrada en la tarjeta de memoria.Los píxeles del CCD registran tres colores diferentes: verde, azul y rojo (abreviado "RGB", del inglés Red, Green, Blue), por lo cual cada píxel es formado por tres puntos, uno para cada color, formando un conjunto de células fotoeléctricas capaz de captar cualquier color en la imagen. Para conseguir esta separación de colores la mayoría de

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cámaras CCD utilizan una máscara de Bayer que proporciona una trama para cada conjunto de cuatro píxeles de forma que un punto registra luz roja, otro luz azul y dos puntos se reservan para la luz verde (el ojo humano es más sensible a la luz verde que a los colores rojo o azul). El resultado final incluye información sobre la luminosidad en cada píxel pero con una resolución en color menor que la resolución de iluminación. Se puede conseguir una mejor separación de colores utilizando dispositivos con tres CCD acoplados y un dispositivo de separación de luz como un prisma dicroico que separa la luz incidente en sus componentes rojo, verde y azul. Estos sistemas son mucho más caros que los basados en máscaras de color sobre un único CCD.Los detectores CCD, al igual que las células fotovoltaicas se basan en el efecto fotoeléctrico, la conversión espontánea en algunos materiales de luz recibida en corriente eléctrica. La sensibilidad del detector CCD depende de la cantidad de fotones que deben incidir sobre cada detector para producir una corriente eléctrica. El número de electrones transformados es proporcional a la cantidad de luz recibida (a diferencia de la fotografía convencional sobre negativo fotoquímico). Al final de la exposición los electrones transformados son transferidas de cada detector individual (fotosite) por un pulso eléctrico. De este modo el CCD se lee línea a línea aunque existen numerosos diseños diferentes de detectores.1° = Color rojo 2°= Color azul 3°= Color verde

Una célula fotoeléctrica, también llamada célula o celda fotovoltaica, es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía luminosa (fotones) en energía eléctrica (electrones) mediante el efecto fotoeléctrico. Al grupo de células fotoeléctricas se le conoce como panel fotovoltaico.El sensor CMOS (Complementari Metal Oxyde) Semiconductores de óxido de metal:Esta clase de sensor presenta varias ventajas respecto al sensor CCD. El sensor CMOS no tiene un costo tan elevado debido a que el chip que utiliza no necesita tantos elementos electrónicos como el sensor de imagen CCD.Otra gran diferencia, es que el chip CMOS puede integrar muchas funciones y procesos, tales como comprimir fotografías, cambio de datos analógicos a digitales, mientras que con el CCD, estos procesos se realizan fuera del chip. A su vez también consume mucha menos energía evitando que alcance una temperatura excesiva del mismo, alargando su duración.

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El sistema binario y su funcionamientoLa información que procede del sensor de nuestra cámara digital son datos analógicos. Para que estos datos se puedan almacenar en la tarjeta de memoria y que el ordenador pueda interpretarlos se deben convertir a formato binario "bytes".El ordenador reconoce un estado activo que lo representa con el (1) y otro estado inactivo que lo representa con el (0). Las cifras binarias se forman por un número total de ceros y unos. El valor del bit en cero o uno, tiene el doble del valor que su antecesor bit, ya que sus valores son los de potencias de 2.Un BIT es igual a la unidad mínima de información del sistema binario, siendo el 0 o el 1.Un byte es igual a 8 bits.En esta imagen se puede observar un ejemplo de cómo se forma un Byte y el valor de cada bit.

El valor de esta cadena de bits, es el resultado de multiplicar cada BIT por su valor de posición, (1x1), (1x2), (0x4), (1x8), y así sucesivamente hasta llegar a obtener el resultado de su valor.El ojo humano es sensible a la luz verde, con lo cual utiliza el doble de filtros verdes que filtros rojos o azules, con lo que llegamos al principio de Bayer. Si interpretamos el mosaico de Bayer, encontraremos él doble de píxeles verdes que azules o rojos.Por lo tanto un píxel con un filtro rojo sólo medirá la luz roja, el resto píxeles que forman la imagen, sólo medirán la luz azul o verde. A través de la medición de distintos niveles de brillo de los tres colores primarios, cada grupo de cuatro píxeles aportará los datos de color de la pequeña porción de imagen.

Mosaico de Bayer:Conocido como filtro, máscara o mosaico de Bayer por su inventor Bryce Bayer de Eastman Kodak, es una malla cuadriculada de filtros rojos, verdes y azul que se sitúa sobre un sensor digital de imagen (CCD o APS) para hacer llegar a cada fotosito una tonalidad de los distintos colores primarios. Interpolando las muestras de varios fotositos se obtiene un píxel de color.

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El mosaico de Bayer se forma por un 50% de filtros verdes, un 25% de rojos y un 25% de azules, interpolando dos muestras verdes, una roja, y una azul se obtiene un píxel de color. En la patente de Bryce Bayer, se llama elementos sensores de luminosidad a los verdes, y elementos sensores del color a los rojos y azules. La razón de que se use mayor cantidad de puntos verdes es que el ojo humano es más sensible a ese color. La disposición de los colores suele ser rojo-verde-rojo-verde... en una fila, y verde-azul-verde-azul en la siguiente fila paralela.Los archivos .raw de las cámaras de fotos digitales se recoge la información del patrón de Bayer.

Memoria interna de una cámara digital:Cuando la cámara digital finaliza la manipulación de los datos y obtiene la imagen en mapa de bits (píxeles), éstos, se almacenan como un archivo digital en una tarjeta de memoria interna.Las cámaras digitales se encuentran provistas de una memoria interna, que sirve para almacenar los datos de la imagen, una que vez se ha finalizado la captura de la imagen, se traslada a la unidad de salida de la cámara, la tarjeta portátil o extraíble de memoria o el monitor LCD.El sistema de almacenamiento de las cámaras digitales es por medio de:- Tarjetas de memoria flash - Disquetes pequeños (Floppy disc), antes se usaban, aunque ya no son muy utilizados en la actualidad,.Ambos dispositivos presentan en común:-Se pueden borrar y reutilizar.-Se pueden sacar de la cámara e introducirse o bien al ordenador o directamente a la impresora.-Se puede quitar un dispositivo de memoria e introducir otro para su almacenamiento.Entre las tarjetas y los discos se diferencian en:-Los discos tienen un costo más económico por foto, también son mas rápidos.-Las tarjetas de memoria tienen un tamaño más pequeño se dañan menos que los discos.

Existen diferentes clases de tarjetas y presentan las mismas características. Algunas de ellas pueden almacenar diferentes tamaños de archivos, dependiendo de la capacidad de cada una de ellas.Todas las tarjetas emplean la memoria Flash o Flash Ram, este tipo de memoria retiene los datos.Entonces, algunos ejemplos de dispositivos que pueden funcionar como memoria interna en una cámara digital son: Tarjetas Memory Stick, Discos Floppy, Tarjetas Multimedia, CompactFlash, etc.Una vez que la cámara ha guardado nuestras imágenes a la tarjeta de memoria, deberemos pasarlas a nuestro ordenador.Algunos de los sistemas más usuales:- A través de un lector de tarjetas.- Conexión directamente por un cable (puerto USB).

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- A través de un lector de disquetes. Luego de conectar la memoria al ordenador, se transfieren los datos directamente al disco duro de nuestro ordenador.

Software de una cámara digital:Las cámaras digitales precisan de un software o programa informático interno, que también se le denomina "firmware". Es el programa informático que proporciona cada firma o fabricante a su cámara digital, Sony, Fujifilm, Canon, etc., cada cámara tiene su software interno para que pueda funcionar.Además del software o firmware interno del que está dotada cada cámara digital, los fabricantes proporcionan unos programas diseñados por ellos mismos, de edición y retoque de las imágenes. Aparte de estos programas específicos que proporciona cada fabricante, para editar las imágenes, existen programas muy robustos y profesionales muy conocidos en el ámbito del diseño gráfico, algunos de ellos:- Adobe Photoshop- ACDSee- Paint Shop Pro- Picture PublisherLos programas de cada firma comercial ofrecen la tarea de facilitar la edición, impresión y retoque de las imágenes.

Monitor LCD:Las cámaras digitales, muy comúnmente, están provistas de un pequeño monitor LCD o pantalla de cristal líquido, que se encuentra en la parte trasera de la cámara. Esta clase de monitor ofrece muchas funciones.El monitor LCD tiene un diámetro de unos 3 a 4 centímetros y muestra unos 120.000 píxeles aproximadamente. Todo lo que se observa en el monitor es una maqueta de la imagen que fotografiaremos, o de la imagen ya fotografiada.El monitor LCD sirve para:- Observar el plano y seleccionar la imagen que queremos fotografiar.- Para poder visualizar la imagen una vez que hayamos hecho la toma fotográfica.- Para escoger o suprimir la toma fotográfica que más nos guste, antes de editarla al ordenador o llevarla a impresión.Este monitor presenta un inconveniente, es que consume mucha energía. Algunas cámaras tienen la opción de encender o apagar la pantalla LCD y utilizarla cuando convenga.La principal tarea del monitor es la de sustituir el famoso visor óptico del que constan las cámaras tradicionales y también las digitales.Aquí se muestran algunas diferencias del monitor LCD con respecto al visor óptico, este monitor es una de las ventajas trascendentales de las cámaras digitales por encima de las cámaras tradicionales:El visor óptico es impreciso y se encuentra limitado a diferencia del monitor LCD. El visor óptico, en cámaras digitales, sólo se utiliza cuando las condiciones de iluminación son escasas e impiden que el monitor LCD realice bien la lectura de la imagen o en el caso de que se encuentren las pilas agotadas.El monitor LCD es extraordinario para encuadrar, seleccionar y obtener una muy buena exposición. Otra diferencia del visor óptico al monitor, es que con el visor, tienes que acercarte la máquina fotográfica al ojo, mientras que en el monitor LCD no, puedes realizar una toma fotográfica manteniendo la cámara a una cierta distancia del ojo.

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Existen ciertas cámaras profesionales en que el monitor LCD, puede moverse en todas las direcciones, facilitando la toma fotográfica y la posición.

Tipos de cámaras digitales:Hoy en día existe un gran abanico de marcas y modelos de cámaras digitales desde la más pequeña a la más profesional. Desde la considerada una máquina pequeña hasta el formato semi o profesionalLas cámaras digitales se dividen según la resolución de cada sensor de imagen. Existen cámaras de baja resolución, consideradas las más económicas pero que igualmente se encuentran dotadas de funciones tales cómo zoom y demás elementos que funcionan de forma automática. También hay otras cámaras, que tienen una mayor resolución, y que pueden tomar imágenes de mayor calidad, o grabar videos.Las cámaras digitales puede ser clasificadas en varios grupos:

Cámaras profesionales de video, son las utilizadas en televisión y en el cine. Ésta clase de cámaras tiene múltiples sensores de color (tres, que captan los colores luz primarios, rgb-rojo verde y azul) para adicionar la resolución y la gama de colores que pueden obtener. Las cámaras de ésta categoría normalmente no tienen un sistema de grabación incorporado o un micrófono.

Cámaras de video, utilizadas mayormente por aficionados al video. En ésta categoría se encuentran todas aquellas cámaras que graban directamente el video a un dispositivo de almacenamiento de memoria. Usualmente tiene un micrófono y una pantalla LCD para supervisar la filmación.

Webcams, son cámaras digitales diseñadas para funcionar conectadas directamente con una computadora, usualmente son utilizadas para video conferencias, o también para grabaciones de video, algunos modelos incluyen micrófonos y opciones de acercamiento.

Diferencias y similitudes entre cámaras analógicas y digitalesAmbas tienen en común:- Diafragma y obturador.- Las lentes y el sistema de enfoque (el autoenfoque) y zoom, que puede ser óptico, el cual funciona, con elementos de objetivo físicos que se mueven en el interior de la cámara para acercar el objeto de la imagen, o digital, pero éste último aparece solo en cámaras digitales, y a diferencia del zoom óptico, no utiliza ninguna pieza de objetivo móvil. La cámara básicamente recorta la imagen y después utiliza la interpolación para ampliar la imagen y mostrar el objeto de la fotografía con una ampliación de 1 a 5 aumentos, pero no entraremos más en detalle en este tema.- Fotómetro.- Ambas tienen un botón que toma una foto cuando este es impulsado. - Los dos tipos de cámara tienen, generalmente, un flash fotográfico, un dispositivo utilizado para iluminar una fotografía.Todos estos elementos que hemos citado se encuentran tanto en las cámaras digitales como en las analógicas. Las dos reciben la luz a través de las lentes con las que logran la imagen. El obturador y el diafragma cumplen la función de medir la luz dependiendo de la sensibilidad de la cámara.

Diferencias entre la cámara normal y la cámara digitalSe observan bastantes diferencias notables de la tecnología digital a la fotografía normal o analógica, destacamos las siguientes:

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- Las cámaras digitales pueden ser conectadas a una computadora, mientras que las tradicionales no pueden.-La cámara digital prescinde del tradicional rollo o película de fotos utilizando en su lugar un sensor de imagen, guardando las imágenes tomadas en una memoria informática interna de la cámara.- La imagen captada por una cámara digital se encuentra unida a la tecnología informática, su tratamiento y retoque es a través de las computadoras u ordenadores.- La imagen digital puede retocarse de forma inmediata, la fotografía tradicional no.- La cámara digital consta, generalmente, de un monitor LCD, con muchas funciones.- El revelado funciona de forma digital sin película, en las cámaras tradicionales la película se revela en el cuarto oscuro.- Las cámaras digitales tienen funciones que no tienen las cámaras tradicionales, como las de grabar videos, tomar imágenes con ciertos efectos, sacar fotos en blanco y negro, sacar cadenas de fotos en muy poco tiempo, etc.

Memorias flashIntroducción:Memoria flash, la nueva forma de llevar tus documentos, qué es y ventajas de ella:A pesar de los grandes avances en tecnología, y de las posibilidades que Internet nos ofrece, muchas veces resulta necesario transportar información confidencial de un lugar a otro, y no siempre se tiene la posibilidad de viajar con una laptop ya sea por falta de equipo o por inseguridad (pensemos por ejemplo en el subte o en un colectivo).Es por esto que el mercado de informática cada vez nos ofrece mayores posibilidades de almacenamiento. Recordemos un poco de historia al respecto.Hace no más de 20 años, cuando uno se necesitaba llevar información de un lugar a otro, sé hacia cargando carpetas llenas de papeles, posteriormente se cargaban los discos de 5 ¼, que poco a poco fueron remplazados por los discos de 3 ½, un poco más resistentes y con mayor capacidad (1.44 MB), mismos que todavía vemos con frecuencia, ya en años más recientes se comenzó a guardar y cargar información en Cds, que permiten almacenar desde 700 Mb, lo cual fue un cambio muy radical, sobretodo porque el precio de estos ha ido disminuyendo.Pero esto no es el final, el mayor avance es la posibilidad de llevar una buena cantidad de Gb de información en dispositivos sumamente portátiles, del tamaño de un llavero. Estas son las llamadas memoria flash:Estas memorias son dispositivos que uno puede llevar en el bolsillo y cargar toda la información necesaria sin temer a que se dañe el disco o que el Floppy de la computadora esté descompuesto. Lo único que se requiere para poder acceder a la información que se encuentra en una memoria USB es que la PC o laptop cuente con entrada USB, misma que se encuentra integrada en la mayoría de los equipos nuevos.La memoria flash es una forma evolucionada de la memoria EEPROM que permite que múltiples posiciones de memoria sean escritas o borradas en una misma operación de programación mediante impulsos eléctricos, frente a las anteriores que sólo permite escribir o borrar una única celda cada vez. Por ello, la memoria flash permite funcionar a velocidades muy superiores cuando los sistemas emplean lectura y escritura en diferentes puntos de esta memoria al mismo tiempo.La ventaja de las tarjetas reside en que ocupan muy poco y pesan todavía menos, lo que las hace ideales para aparatos pequeños que se llevan continuamente encima.Otra ventaja de almacenar datos en este tipo de dispositivos, es que muchos de ellos incluyen cámaras fotográficas, reproductores de mp3, grabadoras, etc. en fin existen una

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gran cantidad de modelos y marcas lo que permite al usuario adquirir el modelo de su preferencia con opciones que puedan serle de su agrado ya sea por su funcionalidad o por su diseño.Así pues tenemos que las memorias USB son una excelente opción para personas que requieren trasladar datos de un lugar a otro de manera segura y sin el riesgo que implica el llevar una laptop. Además se puede aprovechar algunas de sus funciones como el ir escuchando música en el trayecto.Existen muchas marcas y precios, aunque todavía algunos modelos tienen precios elevados, estos no tardan en bajar ya que conforme el mercado se va inundando de estos dispositivos menor es el precio que el usuario final desea pagar por los mismos.

Historia de la memoria flash:La historia de la memoria flash siempre ha estado muy vinculada con el avance del resto de las tecnologías a las que presta sus servicios como routers, módems, BIOS de los PCs, wireless, etc. Fue Fujio Masuoka en 1984 cuando inventó este tipo de memoria como evolución de las EEPROM existentes por aquel entonces (Trabajador pertenenciente a Toshiba). Intel intentó atribuirse la creación de esta aunque sin éxito. Este último comercializó la primera memoria flashEntre los años 1994 y 1998, se desarrollaron los principales tipos de memoria que conocemos hoy, como la SmartMedia o la CompactFlash. La tecnología pronto planteó aplicaciones en otros campos. En 1998, la compañía Rio comercializó el primer ‘Walkman’ sin piezas móviles aprovechando el modo de funcionamiento de SmartMedia. En 1994 SanDisk comenzó a comercializar tarjetas de memoria (CompactFlash) basadas en estos circuitos, y desde entonces la evolución ha llegado a pequeños dispositivos de mano de la electrónica de consumo como reproductores de MP3 portátiles, tarjetas de memoria para vídeo consolas, etc.

Antecedentes de la memoria flash:Las memorias han evolucionado mucho desde los comienzos del mundo de la computación. Conviene recordar los tipos de memorias de semiconductores empleadas como memoria principal y unas ligeras pinceladas sobre cada una de ellas para enmarcar las memorias flash dentro de su contexto.Organizando estos tipos de memoria conviene destacar tres categorías si las clasificamos en función de las operaciones que podemos realizar sobre ellas, es decir, memorias de sólo lectura, memorias de sobre todo lectura (memorias que están pensadas para ser más leídas que escritas) y memorias de lectura escritura.

1. Memorias de sólo lectura 1. ROM: se usan principalmente en microprogramación de sistemas. Los

fabricantes las suelen usar cuando producen dispositivos de forma masiva.

2. PROM: (Programmable Read Only Memory): El proceso de escritura es electrónico. Se puede grabar posteriormente a la fabricación del chip, a diferencia de las anteriores que se graba durante la fabricación. Permite una única grabación y es más cara que la ROM.

2. Memorias de sobre todo lectura 1. EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory): Se puede

escribir varias veces de forma eléctrica, sin embargo, el borrado de los contenidos es completo y a través de la exposición a rayos ultravioletas (de esto que suelen tener una pequeña ‘ventanita’ en el chip).

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2. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory): Se puede borrar selectivamente byte a byte con corriente eléctrica. Es más cara que la EPROM.

3. Memoria flash: Está basada en las memorias EEPROM pero permite el borrado bloque a bloque y es más barata y densa.

3. Memorias de Lectura/Escritura (RAM) 1. DRAM (Dynamic Random Access Memory): Los datos se almacenan

como en la carga de un condensador. Tiende a descargarse y, por lo tanto, es necesario un proceso de refresco periódico. Son más simples y baratas que las SRAM.

2. SRAM (Static Random Access Memory): Los datos se almacenan formando biestables, por lo que no require refresco. Igual que DRAM es volátil. Son más rápidas que las DRAM y más caras.

EEPROM:Explicaremos, brevemente cómo es esta memoria, ya que las memorias flash están basadas en esta memoria:EEPROM son las siglas de electrically-erasable programmable read-only memory (ROM programable y borrable eléctricamente), en español o castellano se suele referir al hablar como E²PROM y en inglés "E-Squared-PROM". Es un tipo de memoria ROM que puede ser programada, borrada y reprogramada eléctricamente, a diferencia de la EPROM que ha de borrarse mediante rayos ultravioletas, la EEPROM, no realiza esto último. Esta memoria permite realizar varias operaciones de almacenamiento simultáneamente. Aunque una EEPROM puede ser leída un número ilimitado de veces, sólo puede ser borrada y reprogramada entre 100.000 y 1.000.000 de veces.Estos dispositivos suelen comunicarse mediante protocolos como I²C, SPI y Microwire. En otras ocasiones se integra dentro de chips como microcontroladores y DSPs para lograr una mayor rapidez. La memoria flash es una forma avanzada de EEPROM creadas por Dr. Fujio Masuoka mientras trabajaba para Toshiba en 1984 y fueron presentadas en la Reunion de Aparatos Electrónicos de la IEEE de 1984. Intel vio el potencial de la invención y en 1988 lanzó el primer chip comercial del tipo NOR.

Pequeñas y resistentes, Regrabables entre 10.000 y 1.000.000 de veces:A diferencia de los discos duros comunes (los dispositivos que guardan los datos en los ordenadores), las tarjetas 'flash' no cuenta con componentes móviles, sino que están formadas por una sola pieza de un material semiconductor. Así, pueden ser muy pequeños y no pierden los datos guardados cuando sufren golpes y caídas, es decir, como no están compuestas por partes móviles se pueden zarandear tanto como se quiera sin que afecte a su desempeño. Además, como ya se ha dicho, la gran ventaja de las tarjetas reside en que ocupan muy poco y pesan todavía menos, lo que las hace ideales para aparatos pequeños que se llevan continuamente encima. Su forma suele ser cuadrada o rectangular y se insertan en una ranura (puerto) que incorporan los aparatos. Los conocidos como "pendrive" o "llaveros USB" no son más que tarjetas 'flash' (como las que incorpora las máquinas de fotos) con una conexión USB adosada que permite enchufar este tipo de memoria al ordenador por el "puerto serie universal" (USB).

Como ya se ha dicho, Intel, la misma empresa que inventó las EPROM fue quien lanzó la primer memoria EEPROM. Como la memoria flash es una derivación de la memoria EEPROM, conserva sus características principales: rapidez de ejecución y capacidad

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para ser regrabadas(ya fueron explicadas en EEPROM). Aun así, las tarjetas se pueden regrabar un número de veces limitado, que se situaría entre las 10.000 y 1.000.000 de operaciones de almacenamiento, suficiente para un uso convencional.

Tipos y sistemas de archivos de memoria flash:Diseñar un sistema de archivos eficiente para las memorias flash se ha convertido en una carrera vertiginosa y compleja, ya que, aunque ambos (NOR y NAND) son tipos de memoria flash, tienen características muy diferentes entre sí a la hora de acceder a esos datos. Esto es porque un sistema de archivos que trabaje con memorias de tipo NOR incorpora varios mecanismos innecesarios para NAND y, a su vez, NAND requiere mecanismos adicionales, innecesarios para gestionar la memoria de tipo NOR.Esta herramienta está condicionada por el rendimiento de las funciones de borrado que, en el caso de NOR es muy lento y, además, una memoria de tipo NOR requiere una complejidad relativa bastante alta y limita las opciones de diseño del sistema de archivos. Comparándolo con los sistemas NAND, que borran mucho más rápidamente, estas limitaciones no tienen sentido.Otra de las grandes diferencias entre estos sistemas es el uso de bloques erróneos que pueden existir en NAND pero no tienen sentido en los sistemas NOR que garantizan la integridad. El tamaño que deben manejar unos y otros sistemas también difiere sensiblemente y por lo tanto es otro factor a tener en cuenta. Se deberá diseñar estos sistemas en función de la orientación que se le quiera dar al sistema.Los dos sistemas de archivos que se disputan el liderazgo para la organización interna de las memorias flash son JFFS (Journaling Flash File System) y YAFFS (Yet Another Flash File System).

Características generales de una memoria flash (capacidad, costo, dónde se usa, etc.):Las memorias flash son de tipo no volátil, esto es, la información que almacena no se pierde en cuanto se desconecta de la corriente, una característica muy valorada para la multitud de usos en los que se emplea este tipo de memoria.Los principales usos de este tipo de memorias son pequeños dispositivos basados en el uso de baterías como teléfonos móviles, PDA, pequeños electrodomésticos, cámaras de fotos digitales, llaveros USB, que además del almacenamiento, suelen incluir otros servicios como radio FM, grabación de voz y, sobre todo como reproductores portátiles de MP3 y otros formatos de audio , etc.Las capacidades de almacenamiento de estas tarjetas que integran memorias flash comenzaron en 8 MB pero actualmente se pueden encontrar en el mercado tarjetas de hasta 8 GB, y en algunas empresa especiales, de más capacidad .La velocidad de transferencia de estas tarjetas, al igual que la capacidad de las mismas, se ha ido incrementando progresivamente. La nueva generación de tarjetas permitirá velocidades de hasta 7-30 MB/s.El precio de estas memorias es muy bajo respecto a otro tipo de memorias similares como EEPROM y ofrece rendimientos y características muy superiores. Económicamente hablando, el precio en el mercado ronda los $100 para dispositivos con 512 MB de almacenamiento, aunque, evidentemente, se pueden encontrar dispositivos exclusivamente de almacenamiento de unas pocas MB por precios realmente bajos, y de hasta $3000 para la gama más alta y de mayores prestaciones, de 80 GB, por ejemplo. No obstante, el costo por MB en los discos duros son muy inferiores a los que ofrece la memoria flash y, además los discos duros tienen una capacidad muy superior a la de las memorias flash.

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Ofrecen, además, características como gran resistencia a los golpes y es muy silencioso, ya que no contiene ni actuadores mecánicos ni partes móviles. Su pequeño tamaño, como ya se ha expresado, también es un factor determinante a la hora de escoger para un dispositivo portátil, así como su ligereza y versatilidad para todos los usos hacia los que está orientado.Sin embargo, todos los tipos de memoria flash, como ya se ha pronunciado, sólo permiten un número limitado de escrituras y borrados, generalmente entre 10.000 y un millón, dependiendo de la celda, de la precisión del proceso de fabricación y del voltaje necesario para su borrado.Otra característica de reciente aparición (30-9-2004) ha sido la resistencia térmica de algunos encapsulados de tarjetas de memoria orientadas a las cámaras digitales de gama alta. Esto permite funcionar en condiciones extremas de temperatura como desiertos o glaciares ya que el rango de temperaturas soportado abarca desde los -25 ºC hasta los 85 ºC.Los sistemas de archivos para estas memorias están en pleno desarrollo aunque ya en funcionamiento como por ejemplo JFFS originalmente para NOR, evolucionado a JFFS2 para soportar además NAND o YAFFS, ya en su segunda versión, para NAND. Sin embargo, en la práctica se emplea un sistema de archivos FAT por compatibilidad, sobre todo en las tarjetas de memoria extraíble.

Funcionamiento de una memoria flash:Cómo funciona una memoria flash? (operaciones de lectura, escritura, etc.):La memoria Flash, como tipo de EEPROM que es, contiene un array de celdas con un transistor evolucionado con dos puertas en cada intersección. Tradicionalmente sólo almacenan un bit de información. Las nuevas memorias flash, llamadas también dispositivos de celdas multi-nivel, pueden almacenar más de un bit por celda variando el número de electrones que almacenan. Como se ha dicho, estas memorias pueden ser programadas, borradas y reprogramadas eléctricamente, a diferencia de la EPROM que ha de borrarse mediante rayos ultravioletas, las memorias Flash no realizan esto último. Esta memoria permite realizar varias operaciones de almacenamiento simultáneamente. Aunque una memoria Flash puede ser leída un número ilimitado de veces, sólo puede ser borrada y reprogramada entre 10.000 y 1.000.000 de veces.

Tecnologías Flash MLC/MBC y apilamiento de moldes :Para incrementar económicamente la cantidad de almacenamiento de bits que puedealojar un chip de memoria Flash, los fabricantes con frecuencia utilizan apilamiento demoldes y tecnologías de celdas de nivel múltiple (MLC) o celdas de bits múltiples (MBC). Estas tecnologías dan como resultado un chip de memoria Flash que tiene la capacidad de almacenar más datos en un solo chip:

Muchos fabricantes de semiconductores usan una técnica de “apilamiento de moldes” para duplicar la capacidad del chip de la memoria Flash. Después del proceso de fabricación del wafer del semiconductor, cortan el silicio de la memoria Flash y después unen o apilan dos moldes que estaban separados. Por ejemplo, cuando un fabricante de semiconductor apila dos moldes de 128 megabits, forman un solo chip de memoria Flash de 256 megabits. El apilamiento de moldes tiene en cuenta alternativas de chip de menor costo que los chips de un solo molde de mayor capacidad (llamados chips “monolíticos”). El apilamiento de dos chips de 1 gigabit, por ejemplo, normalmente cuesta mucho menos que comprar un chip de 2 gigabits monolítico de bajo volumen. El

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chip de 2 gigabits se puede usar, posteriormente, para construir una tarjeta Flash de 256 MB (tarjeta de un solo chip) o una tarjeta Flash de 512 MB (dos chips en una tarjeta).El apilamiento de moldes es similar a la tecnología de apilamiento de chips DRAM quese utilizan para producir módulos de servidor para uso superior (high-end server).Como resultado de esto, las tarjetas Flash con moldes apilados son confiables y proporcionan alto desempeño.

La tecnología de bits múltiples es una tecnología que compite con la de la celda de nivelmúltiple (MLC) y cumple con la misma meta almacenando 2 bits por celda (ó 4 valores por celda). La tecnología MBC se usa actualmente en la memoria TwinFlash™ de Infineon.

Futuro de la memoria flash:El futuro del mundo de la memoria flash es bastante alentador, ya que se tiende a la generalidad de las computadoras y electrodomésticos inteligentes e integrados y, por ello, la demanda de memorias pequeñas, baratas y flexibles seguirá en alza hasta que aparezcan nuevos sistemas que lo superen tanto en características como en precio y, al menos en apariencia, no es factible ni siquiera a medio plazo ya que la miniaturización y densidad de las memorias flash está todavía lejos de alcanzar niveles preocupantes desde el punto de vista físico.El desarrollo de las memorias flash es, en comparación con otros tipos de memoria sorprendentemente rápido tanto en capacidad como en velocidad y prestaciones. Sin embargo, los estándares de comunicación de estas memorias, de especial forma en la comunicación con los PCs es notablemente inferior, lo que puede retrasar los avances conseguidos.La apuesta de gigantes de la informática de consumo como AMD y Fujitsu en formar nuevas empresas dedicadas exclusivamente a este tipo de memorias como Spansion en julio de 2003 auguran fuertes inversiones en investigación, desarrollo e innovación en un mercado que hasta 2005 seguía creciendo en un mercado que ya registró en 2004 un crecimiento asombroso hasta los 15.000 millones de dólares (después de haber superado la burbuja tecnológica del llamado boom punto com) según el analista de la industria Gartner, avala todas estas ideas.Es curioso que esta nueva empresa, concretamente, esté dando la vuelta a la situación respecto a las velocidades con una técnica tan sencilla en la forma como compleja en el fondo de combinar los dos tipos de tecnologías reinantes en el mundo de las memorias flash en tan poco tiempo. Sin duda se están invirtiendo muchos esfuerzos de todo tipo en este punto.La memoria flash se seguirá especializando fuertemente, aprovechando las características de cada tipo de esta memoria para funciones concretas. Esta memoria se puede especializar empleándola, por ejemplo, en un pequeño dispositivo como un PDA, que con una determinada tecnología ofrecería velocidades sostenidas de hasta 150 MB/s de lectura con un costo energético ínfimo y que implementa una seguridad por hardware realmente avanzada, es decir que sería difícil de vulnerar a través de algún software, por ejemplo un virus; para la memoria de datos podríamos emplear sistemas de alta capacidad a un precio realmente accesible, y así sólo quedaría reducir el consumo de los potentes procesadores para PC actuales y dispondríamos de un sistema de muy reducidas dimensiones con unos servicios que hoy en día serían impensados e impresionantes. Además, no queda mucho tiempo hasta que estos sistemas tomen, con más esfuerzo, las calles.

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La electrónica de consumo personal seguirá apostando por el desarrollo de muchas tecnologías para las memorias Flash, por su inmensamente reducido costo y gran capacidad, como los reproductores portátiles de MP3 o ya, incluso, reproductores de DVDs portátiles. La reducción del voltaje empleado para las operaciones con memorias Flash, además de un menor consumo, permitirá alargar la vida útil de estos dispositivos sensiblemente. Con todo, los nuevos retos serán los problemas que sufren hoy en día los procesadores por su miniaturización y altas frecuencias de su clock, estos retos se basarán, fundamentalmente, en bajar los niveles de temperaturas a los que estos llegan.Los sistemas de archivos para memorias flash, permiten un desarrollo realmente rápido, en el cual hasta se han conseguido varios sponsors, en algunos casos, y hay empresas realmente interesadas en desarrollar nuevos sistemas para ellas.La integración de estas memorias con sistemas de wireless(sin cables, que utilizan una antena) permitirá unas condiciones propicias para una mayor integración de los dispositivos digitales, convirtiendo el mundo que nos rodea en el sueño de muchos. Pero no sólo eso, la Agencia Espacial Brasileña, por citar una agencia espacial, ya se ha interesado oficialmente en este tipo de memorias para integrarla en sus diseños; otro ejemplo es la NASA, que ya las ha implementado y demostró en Marte su funcionamiento en el Spirit (satélite de la NASA, gemelo de Opportunity).

Actividad:Cámaras digitales:

1 C C D2 B a y e r3 I m a g e n

4 W e b c a m 5 R e s o l u c i ó n

6 M e g a p i x e l

1: El sensor de imagen más común que se utiliza en las cámaras digitales.

2: Apellido del inventor del filtro, que lleva su nombre, que es una malla cuadriculada de filtros rojos, verdes y azul que se sitúa sobre un sensor digital de imagen (Mosaico de ….)

3: Muestra que puede tomar una cámara.

4: Cámara digital diseñada para funcionar conectada directamente con una computadora, usualmente es utilizada para video conferencias, o también para grabaciones de video, algunos modelos incluyen micrófonos y opciones de acercamiento.

5: Cantidad de píxeles de una imagen, que se obtiene multiplicando la anchura por la altura de las imágenes.

6: Unidad en la que se mide la resolución de las cámaras digitales actualmente.

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Memorias Flash:

1 T e l é F o n o s 2 I n t e l3 N a n d4 R e p r o d u c t o r e s M P 35 A r c h I v o s

1: Pequeños dispositivos móviles que sirven para comunicarse, que llevan memorias Flash.

2: Empresa que lanzó la primera memoria EEPROM, antecesora de la flash

3: Sistema de archivos para las memorias flash, que no es NOR.

4: Es un pequeño dispositivo que reproduce música, donde se emplean las memorias Flash comúnmente.

5: Son los conjuntos de información que se guardan en las memorias Flash.

Glosario:BIT: Un BIT es un dígito del sistema de numeración binario.Células fotovaltaicas: es un dispositivo electrónico que permite transformar la energía luminosa (fotones) en energía eléctrica (electrones) mediante el efecto fotoeléctricoDiafragma: El diafragma es el método que regula la apertura de un sistema óptico. Suele ser un disco o sistema de aletas dispuesto en el objetivo de una cámara de forma tal que restringe el paso de la luz, generalmente de forma ajustable.Dicroico: Se define como la propiedad de tener más de un color los cuales se reflejan dependiendo del ángulo de incidencia de la luz sobre su superficie.Diodo: Un diodo es un dispositivo que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección.Efecto fotoeléctrico: El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material cuando se lo ilumina con radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general).Floppy disc: es un dispositivo de almacenamiento de datos formado por una pieza circular de material magnético, fina y flexible encerrada en una carcasa de plástico cuadrada o rectangular.Fotosensible: Aquel soporte que contiene una capa o un conjunto de capas sensible a la luz que reaccionan al contacto con la luz formando una imagen latente.Interpolación: La interpolación aplica un sistema para conseguir un tamaño mayor de la imagen inicial, rellenando la información que falta con datos «inventados» a partir de un algoritmo específico, pero con ella las imágenes pierden calidad.Laptop: es una pequeña computadora personal móvil, que pesa normalmente entre 1 y 3 kilogramos.Lente: Una lente es un medio u objeto que concentra o dispersa rayos de luz.

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Memoria RAM: Se trata de una memoria de semiconductor en la que se puede tanto leer como escribir información.Memoria USB o Pendrive: Una memoria USB es un pequeño dispositivo de almacenamiento que utiliza memoria flash para guardar la información sin necesidad de baterías (pilas).Objetivo: Se denomina objetivo al conjunto de lentes convergentes y divergentes que forman parte de la óptica de una cámara tanto fotográfica como de vídeo.Obturador: el obturador es el dispositivo que controla el tiempo durante el que llega la luz al elemento sensible (película o sensor).PDA: es un computador de mano originalmente diseñado como agenda electrónica (calendario, lista de contactos, bloc de notas y recordatorios) con un sistema de reconocimiento de escritura.Regrabable: Todo soporte óptico en el cual se puede volver a escribir sobre él.Visor: es el sistema óptico que permite encuadrar el campo visual que se pretende que abarque la fotografía.

Bibliografía: Como los temas que investigamos fueron temas relativamente nuevos, no hay libros que estén a nuestro alcance sobre dichos temas, entonces investigamos solamente en Internet, en las siguientes páginas Web:

http://microasist.com.mxes.wikipedia.orgwww.kingston.comhttp://www.digitalfotored.comwww.fotonostra.com

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