Admin

Магнитная запись изображения

Принципы магнитной записи изображения и записи звука однотипны. Специфика видеосигнала и неодинаковые искажения видеосигнала и звука обусловили ряд дополнительных требований к видеомагнитофону, отличающихся от требований к аппаратуре звукозаписи.

Характер видеосигнала (0—6 МГц) требует широкопо-лосности тракта записи и воспроизведения. Эффективная запись и воспроизведение столь широкополосного сигнала практически невозможна. Для преодоления этой трудности преобразовывают частотный диапазон видеосигнала. Производят такую операцию гетеродинированием или модуляцией. В первом случае полоса частот не расширяется по сравнению со спектром исходного сигнала. Подобное преобразование, однако, сильно подтверждено паразитной амплитудной модуляцией (ПАМ), при этом качество изображения оказывается недопустимо низким. Устранение ПАМ возможно при использовании частотной модуляции, определяемой (в радиосвязи и видеомагнитофонах) индексом модуляции. Если индекс модуляции больше единицы, происходит расширение спектра сигнала, что усложняет построение аппаратуры видеозаписи. Частотная модуляция с малым индексом модуляции имеет спектр, не отличающийся от спектра амплитудной модуляции. Модуляция с малым индексом ие позволяет получить выигрыш в помехоустойчивости по отношению к аддитивным шумам, но обеспечивает полное устранение влияния модуляционных помех, преобладающих в тракте магнитной записи видеосигнала.

В тракте записи видеосигнал частотно модулирует несущую, частота которой иа 10—20 % выше максимальной частоты спектра видеосигнала. Это объясняется необходимостью избежать значительного возрастания высших частот в спектре модулированного сигнала.

Наличие высокочастотных компонентов в спектре сигнала потребовало разработки и использования для сердечников магнитных головок новых материалов, обеспечивающих малые потери на вихревые токи, и значительного увеличения плотности записи. Такое требование связано с разработкой магнитных головок при ширине рабочего зазора менее 1 мкм и магнитных лент с тонким рабочим слоем.

Несовпадение скорости записи и воспроизведения приводит к искажению временного масштаба сигналов. Подобные искажения проявляются в искривлении или зубчатости изображения вертикальных полос. Под их влиянием возрастает неустойчивость синхронизации. Для снижения временных ошибок лентопротяжный механизм видеомагнитофона должен иметь коэффициент детонации на два порядка ниже, чем в лучших магнитофонах для звукозаписи.

Специфический характер имеет восприятие шумов ленты и входных каскадов при воспроизведении с видеомагнитофона. Низкочастотные компоненты шума вызывают мерцание картинки, высокочастотные помехи ухудшают разрешающую способность, приводят к размыванию линий. Так как ЭДС магнитной головки равна 0,2—2 В, то для незаметности шумов на изображении уровень их, приведенный ко входу усилителя воспроизведения, составляет 1 —10 мкВ. Кроме того, усилитель воспроизведения должен быть широкополосным. Обеспечение названных параметров усилителя воспроизведения представляет собой достаточно сложную задачу.

Таким образом, перенос принципов звукозаписи в видеозапись приводит к значительным техническим трудностям. Высокая скорость протяжки ленты и малое время записи — основные препятствия, не позволившие реализовать структуру записи звука для записи видеосигналов.

Данное противоречие удалось устранить при использовании для записи изображения методов поперечно-строчной и наклонно-строчной записи.

При поперечио-строчной записи магнитная лента протягивается лентопротяжным механизмом мимо вращающегося барабана с закрепленными иа ием магнитными головками. Траектория перемещения головки по лейте определяется совместным действием вращения головки и поступательного движения ленты так, что направление записи образует некоторый угол с направлением движения ленты. Дорожка записи оказывается разделенной на строчки, причем информация, содержащаяся в них, является продолжением информации предыдущей строчки. Если строчки записи, практически перпендикулярны направлению движения ленты, имели поперечно-строчную запись, то при наклонно-строчной записи они располагаются под некоторым углом к направлению движения ленты.

Использование описанных способов привело к увеличению плотности записи и уменьшению объема ленты для фиксации продолжительных программ. Длительность программ не главное достоинство приведенных способов записи. При построчной записи существенно понизились требования к лентопротяжному механизму видеомагнитофона, так как стабильность относительной скорости головки записи по отношению к лейте определяется не постоянством движения ленты, склонной к деформации и растяжению, а стабильностью вращения диска с магнитными головками.

Выпускаемые в настоящее время видеомагнитофоны можно разделить на группы в зависимости от количества вращающихся головок (четыре, две, одна) и от наклона строчек относительно направления движения леиты. Первоначально были созданы видеомагнитофоны с четырьмя вращающимися головками и поперечно-строчной записью. Каждая головка записывала 1/20 часть телевизионного поля на ленте шириной 50,8 мм. Это студийные стационарные магнитофоны.

При наклонно-строчной записи с помощью двух головок можно получить на одной строчке изображение целого поля, что позволило реализовать замедленное и ускоренное воспроизведение и стоп-кадр. В магнитофонах с наклонно-строчной записью исключается деление изображения на сегменты (как в поперечно-строчной записи).


Первоначально появились катушечные двухголовочные видеомагнитофоны с наклонно-строчной записью. Их эксплуатация была связана с определенными трудностями из-за сложности процесса заправки ленты и разнотипности параметров лентопротяжного тракта. Отечественная промышленность выпускала бытовые катушечные видеомагнитофоны «Электроника Л1-08», «Электроника 502» и др. В настоящее время они сняты с производства. В катушечных бытовых видеомагнитофонах не были стандартизированы скорость движения ленты, диаметр барабана магнитных головок и ширина строчки записи. Это привело к затруднениям при обмене программ, записанных на различных видеомагнитофонах, несмотря на то, что продолжительность записи при небольшом расходе магнитной ленты была вполне достаточной.

Первые кассетные магнитофоны появились в начале 70-х гг. Последующее их усовершенствование с целью увеличения продолжительности записи привело к разработке бытовых кассетных видеомагнитофонов с временем записи до 8 ч. В кассетных магнитофонах наилучшим образом сохраняется магнитная лента, осуществляется автоматическая ее заправка, что упрощает эксплуатацию и не требует должной квалификации массового потребителя.

Несмотря на различие способов записи телевизионных видеосигналов на магнитную ленту, можно отметить два наиболее общих признака, присущих всем способам: использование принципа модуляционной записи сигнала изображения и применение строчной записи вращающимися головками. Эти параметры позволяют выделить в составе любого типа видеомагнитофона общие элементы. Структурная схема видеомагнитофона представлена на рис. 9.1.

Лентопротяжный механизм перемещает магнитную ленту относительно барабана с магнитными головками. Механизм включает в себя подающий и приемный узлы, ведущий узел, блок вращающихся головок (БВГ), элементы, формирующие тракт движения ленты и обеспечивающие постоянство натяжения ленты на всех ее участках. Канал изображения предназначен для записи и воспроизведения видеосигнала, который осуществляет необходимые преобразования при записи (модуляция и перенос спектра) и воспроизведении (демодуляция, компенсация выпадений сигнала, коррекция возникающих амплитудно-частотных и временных искажений). Канал записи звуковых сигналов осуществляет запись сигналов звукового сопровождения телевизионной программы.

Кроме того, видеомагнитофон оснащен несколькими системами автоматического регулирования. Система автоматического регулирования скорости движения ленты (САР-СЛ) синхронизирует ее движение с вращением барабана видеоголовок при записи сигналов изображения и гарантирует точное следование головок по записанным строчкам при воспроизведении. Система автоматического регулирования скорости вращения головок (САР-СД) обеспечивает синхронизацию вращения с частотой смены полей записываемого сигнала, а в режиме воспроизведения — синхронизацию скорости вращения головок с опорным сигналом. Системы автоматического регулирования положения ленты относительно блока вращающихся головок неодинаковы в видеомагнитофонах различных типов. В бытовых видеомагнитофонах преимущественно применяется система регулирования натяжения ленты (САР-НЛ).

В двухголовочных видеомагнитофонах, к которым относится и «Электроника ВМ-12», угол охвата магнитной лентой барабана видеоголовок должен быть равен 180° и больше (для обеспечения непрерывности воспроизведения и записи видеосигнала). Так как видеосигнал имеет квазинепрерывный характер, а кадровые и строчные гасящие импульсы не несут видеоинформации, непрерывность видеосигнала обеспечивается переключением видеоголовок во время кадрового гасящего импульса и синхронизации скорости вращения с частотой кадровых синхроимпульсов. Отметим, что четырехголовочные и одноголовочные видеомагнитофоны имеют другие углы охвата лентой барабана видеоголовок. Как уже упоминалось, в кассетных магнитофонах заправка ленты происходит автоматически и сам процесс существенно отличается от заправки ленты в ЛПМ.

Наибольшее распространение получили видеомагнитофоны с тремя типами механизмов заправки ленты. По конструкции видеокассеты (ВК) подобны кассетам звуковых магнитофонов. Катушки в кассете располагаются в одной плоскости, компланарно. Ширина ленты равна 12,6 мм. В одном из первых кассетных видеомагнитофонов, разработанных фирмами Японии, использовалась лента шириной 19 мм. В настоящее время этот тип магнитофонов (U-Matik) достиг большой степени совершенства и часто используется как «репортажный» в телестудиях.

С учетом особенностей видеомагнитофонов типа U-Matik был разработан более компактный механизм заправки ленты — Betamax. В видеомагнитофонах этой системы впервые была осуществлена запись видеосигнала без защитных промежутков между строчками записи, что резко увеличило время записи. Практически в это же время была создана система VHS (Video Home Sistem), в которой использовалась «параллельная» заправка ленты.

Третий тип видеомагнитофонов Video-2000 разработан европейскими фирмами. Основное отличие магнитофонов этого типа от других — наличие системы автотрекинга, позволившей добиться максимальной плотности записи. Кроме того, запись в таких видеомагнитофонах производится на одну половину ленты. Далее кассету переворачивают и производят запись на вторую половину ленты (подобно записи на двухдорожечную кассету для звукозаписи).

Видеомагнитофоны системы VHS получили широкое распространение вследствие удобства эксплуатации (относительно простая заправка ленты) и надежности. Дальнейшее их совершенствование привело к появлению системы Super-VHS (S-VHS), обеспечивающей повышенную четкость строк (430) по сравнению с системой VHS (230), при этом видеозапись в формате VHS воспроизводится на магнитофонах S-VHS, но в формате S-VHS на аппаратах VHS не воспроизводится. В нашей стране выпускаются видеомагнитофоны формата VHS («Электроника ВМ-12», «Электроника ВМ-15», «Электроника ВМ-18», «Электроника ВМЦ-8220»),

Отметим, что видеомагнитофоны различных систем имеют невзаимозаменяющиеся кассеты, что является неудобным с точки зрения обмена программами. Разработана и внедряется единая система видеомагнитофонов Video-8, использующая ленту шириной 8 мм, что позволит уменьшить габариты аппаратуры.

Основные данные по параметрам различных систем бытовых видеомагнитофонов можно найти в специальной литературе. Мы же остановимся на параметрах системы VHS, в которой используется запись видеосигнала без межстрочных промежутков. Для обеспечения подавления помех от соседних строчек и улучшения разделения видеосигналов зазоры магнитных головок образуют с перпендикуляром к строчке записи углы различных знаков. Отметим, что в системах Betamax, Video-2000 действуют такие же принципы записи.

Приведем параметры системы VHS. Для записи используется хромдиоксидная магнитная лента шириной 12,65 мм и толщиной 20 мкм. Скорость движения ленты 2,339 см/с. Относительная скорость ленты-головки составляет 4,84 м/с. Ширина полосы ленты, занимаемой строчками видеосигнала, 10,6 мм, ширина строчки записи 49 мкм. Угол наклона строчек записи 5,964°, а угол наклона рабочего зазора ±6°. Дорожка для записи звука расположена вверху и имеет ширину 1 мм. Дорожка для сигналов управления находится на нижнем краю ленты шириной 0,75 мм. Период вращения видеоголовок составляет 40 мс. Каждая головка записывает один полукадр (312,5 строки) в соответствии с чересстрочным разложением телевизионного сигнала. Диаметр барабана видеоголовок 62 мм, ширина рабочего зазора видеоголовки 0,3 мкм. При таком зазоре и относительно высокой скорости ленты-головки высшая частота, которая может быть записана на ленту, составляет 5 МГц. Кассета имеет габаритные размеры 188Х 104X25 мм и рассчитана на время воспроизведения 30, 120,180 мин (соответственно ВК-30, ВК-120, ВК-180).

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Уголок радиолюбителя.

Перенес: Admin