Видеомагнитофоны с поперечно-строчной записью

Видеоинженер NASA Ed von Renouard заряжает ленту в один из двух видеомагнитофонов Ampex VR660C, установленных в центре управления полетами (начало 70-х годов прошлого века)

Отечественная разработка — видеомагнитофон «Кадр-1» до сих пор исправно трудится в одной из студий ТРК «Казахстан», г. Алма-Ата. Чтобы оценить его габариты, обратите внимание на контрольный монитор — его диагональ 14 дюймов

Видеомагнитофон Sony (лента 2", уникальный формат Sony PV-100), предназначенный для использования в авиации

Кассета VCR установлена и готова к заправке ленты (а); лента заправлена поворотом платформы по часовой стрелке (б)

Видеомагнитофон Sony CV-2000ACE.

Обратите внимание на колодку разъемов этого аппарата — практически все они нестандартные. Впрочем, в комплекте к магнитофону прилагались соответствующие кабели

Медицинский видеомагнитофон Siemens SIRECORD XH (вес 54,5 кг) использовал для записи две катушки диаметром 10,5', расположенные соосно одна над другой

На этом разработка ВМ с продольной записью зашла в тупик, выходом из которого явился способ поперечно-строчной записи вращающимися головками (ВГ), разработанный и продемонстрированный фирмой АMPEX в 1956 г. Эта американская фирма была основана в начале 40-х годов русским изобретателем А.М. Понятовым под названием, содержащим инициалы АМР своего основателя и первые буквы слова EXellence. В этой фирме начинал свою карьеру тогда молодой студент, а в дальнейшем изобретатель с мировым именем Р. Долби (Ray Dolby).
Основные технические решения, положенные в основу этого способа записи, предложенные сотрудниками фирмы АMPEX Ч. Гинсбургом (Ginsburg) и Ч. Андерсоном (Anderson), состояли в следующем.
1. Высокая относительная скорость «головка-лента» при медленном продольном перемещении ленты получена вращением головки (или головок) относительно ленты. Для этого использовались четыре укрепленные на диске магнитные головки, которые при вращении диска записывали строчки поперек магнитной ленты шириной 50,8 мм.
2. Для согласования спектра частот видеосигнала с полосой пропускания канала магнитной записи предложена широкополосная система частотной модуляции с малым индексом девиации.
Все современные видеомагнитофоны основываются на указанных решениях, хотя некоторые отличия имеются в способе вращения головок в ВМ, предназначенных для различного применения.
Заметим, что идея строчной записи высказывалась еще в 1932 году советским изобретателем К.Л. Юсуповым, а в 1942 году известный советский специалист в области магнитной записи И.С. Рабинович получил в США патент на способ строчной записи. Данный патент действовал на территории этой страны очень недолго и был реализован в четырехголовочном звуковом магнитофоне.
Однако от идеи до ее серийной реализации в ВМ потребовались теоретические исследования и экспериментальные работы в части создания надежной вогнутой направляющей, заставляющей поверхность непокорной магнитной ленты принимать продольно-цилиндрическую форму с высокой точностью.
Следует отметить, что лентопротяжные механизмы всех профессиональных ВМ с поперечно-строчной записью работают с воздушными системами, состоящими из контуров высокого и низкого давления. Контур высокого давления снабжает очищенным сжатым воздухом газовые подшипники электродвигателя ВГ (300 кПа) и направляющие стойки с поддувом воздуха (30 кПа). Сжатый воздух поступает от индивидуального компрессора или от центральной компрессорной станции, обслуживающей несколько ВМ. Контур низкого давления создает разряжение воздуха в вакуумной направляющей (1000±200 Па), узле ведущего вала и в буферных устройствах приемного и подающего узлов. Этот контур обычно обслуживается небольшим вакуумным насосом центробежного типа.
Скорость вращения диска у профессиональных ВМ для телевидения с разверткой 525/60 Гц выбрана 240 об/с, что для развертки 625/50 Гц соответствует 250 об/с. Следовательно, за время одного телевизионного поля (1/50 или 1/60 с) диск с головками совершает 4 или 5 оборотов, записывая 32 или 40 строчек на каждый телевизионный кадр указанных стандартов соответственно. Диаметр диска ВГ равен 52,242 мм, скорость движения вращающихся на нем головок относительно магнитной ленты и ее собственная скорость составляют около 40 м/с и 381 мм/с соответственно.
Выбора столь высокой скорости потребовали характеристики существовавших в то время магнитных лент, важнейшей из которых является разрешающая способность. При верхней частоте телевизионного сигнала 6 МГц и скорости 40 м/с на ленте остается магнитный след 40/6 ї 6,7 мкм, называемый длиной волны записи. Очевидно, что для восприимчивости электромагнитного воздействия на ВГ размеры магнитных доменов рабочего слоя ленты должны быть гораздо меньше этой величины. Это сейчас разрешающая способность магнитных лент 1 мкм и лучше, а на заре видеомагнитофонной эры таких лент еще не было.
Таким образом, ВМ с поперечно-строчной записью — это очень сложные в конструкции и эксплуатации устройства, применимые только на телецентрах.
Система видеозаписи ВГ была защищена несколькими патентами, но их удалось обойти, и ряд фирм, в том числе RCA, Ranc-Cintel (Англия) и Fernseh (ФРГ), также начал выпускать ВМ аналогичной конструкции. В СССР комплексные работы в области магнитной видеозаписи начались в 1958 г., сразу после американской выставки в Сокольниках. На этой выставке состоялась встреча американского посла с Н.С. Хрущевым, которая была записана на видеомагнитофон. Видеолента с записью встречи была подарена Н.С. Хрущеву, который отправил ее на расшифровку во ВНАИЗ, где расшифровать ее не смогли. В условиях «холодной войны» работы по видеозаписи были засекречены, и получение необходимой для расшифровки технической информации исключалось. Поэтому нашим ответом на американский подарок стало поручение ЦК КПСС создать отечественные видеомагнитофоны в Москве (ВНАИЗ) и Ленинграде (Ленкинап). В основу варианта завода «Ленкинап» (ЛОМО) был положен принцип поперечно-строчной записи на магнитную ленту шириной 70 мм, что было вызвано более высокими требованиями отечественного стандарта к вещательному телевизионному сигналу. Кроме того, на ленту могли записываться два канала звукового сопровождения для двуязычного вещания в союзных республиках. В декабре 1959 года Государственному комитету по науке и технике (ГКНТ) был предъявлен и принят первый отечественный видеомагнитофон КМЗИ, разработанный Ленинградским заводом «Ленкинап» при участии Всесоюзного научно-исследовательского института телевидения (ВНИИТ, г. Ленинград), и Научно-исследовательского кино/фотоинститута (НИКФИ, г. Москва). В процессе работы комиссии ГКНТ 24 декабря 1959 г. на заводе «Ленкинап» были произведены запись и воспроизведение 30-минутной программы Ленинградской студии телевидения и программы передвижной телевизионной станции.
Таким образом, 24 декабря 1959 года — день рождения магнитной видеозаписи телевизионных программ в нашей стране. Выполнено это было на отечественной аппаратуре с использованием отечественной элементной базы. Правда, выбор ширины магнитной ленты 70 мм в дальнейшем был признан ошибочным, так как такая лента за границей не использовалась, т.е. исключалась возможность воспроизведения зарубежных видеозаписей.
Вскоре, 20 февраля 1960 г., Центральным телевидением впервые был передан концерт, записанный видеомагнитофоном «Кадр-1», созданным коллективом разработчиков ВНАИЗ (А.В. Гончаров, В.И. Лазарев, Л.Г. Лишин, А.Б. Штейн и др.) под руководством В.И. Пархоменко. Газета «Советская Россия» в заметке «Это вы увидите сегодня» сообщила об экспериментальной телепередаче магнитной видеозаписи эстрадного концерта. Программу вела известная в то время диктор Светлана Жильцова из концертной студии Дома звукозаписи, где были установлены видеокамеры. Кабели от них были подключены к видеомагнитофону, находящемуся на 6 этаже. Записанный концерт был воспроизведен c подачей аудио/видеосигналов по кабелям на ПТС, подъехавшую к Дому звукозаписи на ул. Качалова, 24, и передан через телецентр на Шаболовке в эфир. В аппарате «Кадр-1» использовалась поперечно-строчная запись на магнитную ленту шириной 50,8 мм (2 дюйма).
Один или несколько видеомагнитофонов опытной партии не решали проблему оснащения многочисленных телецентров России, необходимо было налаживать серийное производство этой высокоточной и совершенно новой техники. Ленинградцам было проще, так как у них был свой завод «Ленкинап». Москвичи долго искали производителя видеомагнитофонов серии «Кадр», пока наконец в 1963 г. нашли в Новосибирске завод «Точного машиностроения» (его основатель и директор В.П. Королев, именем которого названа одна из улиц Новосибирска).
Всего было выпущено около 200 видеомагнитофонов «Кадр-1» и КМЗИ, и в 1968 г. на смену им пришли ВМ второго поколения «Кадр-3» и «Электрон-2», отличающиеся способностями видеозаписи сигналов цветного телевидения, лучшими электрическими параметрами и более широкими эксплуатационными возможностями. Первая цветная передача Центрального телевидения с ВМ состоялась 27 сентября 1967 г. Для записи цветных сигналов первоначально использовался модифицированный ВМ «Кадр-1Ц».
Высокая стоимость и сложность первых моделей ВМ предопределили их применение практически только в телевизионном вещании. Первоначально ВМ использовались как устройства для записи и последующего воспроизведения готовых программ. В дальнейшем с их помощью стало возможным осуществить подготовку программ, и область их применения расширилась. В настоящее время ВМ оснащены все телевизионные центры.
Наряду с возможностью воспроизведения программы немедленно после окончания записи, телевидение было заинтересовано в гибкости и удобстве монтажа программ, использовании микширования и специальных эффектов. Необходимо было также получить высокое качество изображения, в том числе и цветного, при многократной перезаписи программ. Хотя ВМ обеспечивали достаточно высокое качество изображения при воспроизведении оригинала, стабильность воспроизводимого сигнала была недостаточна для микширования программ черно-белого телевидения и совершенно неудовлетворительна для программ цветного телевидения. Взаимозаменяемость видеозаписей из-за производственных погрешностей изготовления лентопротяжных механизмов (ЛПМ) также была недостаточной. Часто ранее записанную программу приходилось воспроизводить именно тем же блоком ВГ, который использовался при ее записи.