Распространенные форматы записи

Формат записи – это упорядоченное расположение на поверхности ленты строчек и дорожек, намагниченных под действием разнообразных сигналов. Описание формата дает однозначное указание, каким образом произ­водится запись или воспроизведение. Стандартизация форматов записи поз­воляет обеспечить взаимозаменяемость записей, изготовленных различными фирмами, и возможность их воспроизведения на различных ВМФ.

За короткий 35-летний период развития магнитной видеозаписи было разработано большое количество разнообразных форматов записи, и только в профессиональной области наблюдалась определенная стабильность, где долгое время господствовали четырехголовочные системы (поперечно-строчные).

В настоящее время имеется много форматов записи. После продолжительного периода возникли условия, которые поколебали единоличное господство поперечно-строчных форматов, на смену им приходят новые однодюймовые наклонно-строчные форматы, а 3/4-дюймовые форматы, которые до настоящего времени считались непригодными для профессиональных целей ставят под сомнение и будущее поперечно-строчных форматов. Их создание стало возможным благодаря новейшим достижениям в области магнитной записи – разработке миниатюрных записывающих систем, встраиваемых в видеокамеры. В этих кассетных устройствах используется новая, отличная от предыдущих система записи: вместо записи полного цветового телевизионного сигнала производится компонентная запись сигнала яркости и цветоразностных сигналов, которая по качеству удовлетворяет требованиям профессиональных систем.

Возникающие новые форматы записи всегда имеют целью устранение каких-либо недостатков предыдущих форматов. Первостепенной задачей в бытовых аппаратах является сокращение расхода ленты. Это возможно при уменьшении скорости движения ленты и ширины ленты, т. е. уменьшении граничной длины волны записи, ширины строчек записи и ширины межстрочных промежутков (лента лучшего качества, более качественные видеоголовки, лучшее регулирование, более сложные схемы). А в этих областях наблюдается исключительно быстрый прогресс, чем и объясняется значительное увеличение разнообразных форматов записи.

Цель уменьшения расхода ленты - не только снижение эксплуатацион-ных расходов, но и уменьшение габарита, что важно и для профессиональных устройств. Вместе с тем здесь имеют такое же важное значение и улучшение качества, расширение функциональных возможностей, снижение эксплуата­ционных требований и упрощение обслуживания устройств.

Ниже (в гл. 2) будет отдельно рассмотрен формат VHS, как самый распространенный. Остальные форматы будут рассмотрены в обобщенном виде с акцентом на расстановку частот при записи. Естественно, что в объеме пособия нельзя рассмотреть все форматы в полной мере. Например, совершенно ничего не говорится о требовани­ях, предъявляемых к параметрам схем или к механическим характеристи­кам лент, и о кассетах. Задача состоит в том, чтобы только проиллюстриро­вать вышеизложенное, а не подробно описывать форматы.

1.4.1. Формат Вetamax. В видеомагнитофонах новейших модификаций этого фор­мата фирмой Sony повышена разрешающая способность видеосигнала по яркостному каналу до 500 линий, предусмотрены раз­дельные выходы сигналов яркости и цветности. Применение высокоэнергетических металлопорошковой, либо металлизи­рованной магнитных лент и ферритовых магнитных головок с напыленным сендастовым слоем позволило существенно по­высить несущую частоту ЧМ-сигнала яркости, расширив поло­су частот по ТВ-каналу до 9,3 МГц.

Появление видеодисков и цветных телевизоров с улуч­шенным качеством изображения оказало влияние на повыше­ние требований пользователей к системам записи и воспроиз­ведения изображения. Поэтому многие японские фирмы при­ступили к разработке новых систем с улучшенными характе­ристиками. Так, фирма Sony сконструировала систему ЕD Beta - усовершенствованный вариант системы Веtamax и сов­местно с рядом фирм определила технические условия для системы Нi-Band Beta. В обеих системах значительно повышена разрешающая способность, а следовательно, и лучше четкость изображения.

Как видно из рис.2.1, б в системе ЕD Веtа ЧМ-сигнал яркости смещен на 3,7 МГц в область более высоких частот и распола­гается в диапазоне 6,8...9,3 МГц. В системе Нi-Band Beta (рис.2.1, а) данный диапазон составляет 4,4...5,6 МГц). Девиация частоты ЧМ-сиг­нала яркости увеличена с 1,2 до 2,5 МГц. Это позволяет полу­чать более высокое качество изображения, сравнимое с ка­чеством изображения студийных видеомагнитофонов. Макси­мально достижимая разрешающая способность в системе ЕD Веtа составляет более 500 линий.

В видеомагнитофонах системы ЕD Веtа используются раз­дельные сигналы яркости и цветности, ввод-вывод которых осуществляется через специальные разъемы типа S. Это дало возможность избавиться от перекрестных искажений «яр­кость – цветность».

Для видеокассет системы ЕD Веtа разработана специальная лента с металлическим магнитным носителем. Для распозна­вания кассет с такой лентой в их корпусе предусмотрено иден­тификационное отверстие. Видеокассеты формата ЕD Веtа нельзя использовать в аппаратуре формата Веtamax, в то время как кассеты со стандартной лентой системы Веtа можно применять для кассетных видеомагнитофонов системы ЕD Веtа в режиме Hi-Band. Для видеоаппаратуры формата ЕD Веtа фирма Sony разработала сендастовую видеоголовку, представ­ляющую собой напыленную тонкую сендастовую пленку с за­зором 0,35...0,4 мкм на стеклянной подложке.

1.4.2. Формат VHS. Первый видеомагнитофон этого наиболее массового фор­мата был разработан фирмой Matsushita - дочерней фирмой компании JVC и быстро завоевал мировой рынок. До сих пор этот формат в своей модификации D-VHS конкурирует с форматом оптической записи DVD.

Базовый формат VHS. Особенностью видеомагнитофонов формата VHS является широкое использование в них цифро­вой техники. Эти модели снабжены блоками памяти на 7...10 БИС с информационной емкостью не менее 256 Кбит каждая, применение которых обеспечивает работу в телевизионных канале аппара­тов с частотами дискретизации сигналов яркости до 10 МГц и цветоразностных сигналов до 5 МГц.

За рубежом производятся ВМФ этого фор­мата нескольких версий. Как уже говорилось, подробно базовый формат VHS будет рассмотрен в гл.2. Выше в разд.1.3 указывались расстановки частот для него. Кроме базового формата существует множество вариантов схемно-технических решений, реализуемых в процессе производства и непре­рывного совершенствования изделий данного формата. Рас­смотрим кратко каждую из версий формата VHS.

Версия S-VHS (Super-VHS). Разработка версии принадлежит фирме Panasonic (Япония). Уже в первой модели несущая час­тота ЧМ-сигнала на уровне белого цвета была равна 7, а на уровне синхроимпульсов - 5,4 МГц, полоса частот яркости достигала 5,5 МГц. Как и в базовом формате VHS, в данной версии используется двухскоростной режим транспортирова­ния магнитной ленты: при номинальных скоростях 2,34 и 1,17 см/с. Переключение на последнюю сопровождается снижением отношения сигнал/шум на 1,4 дБ при работе с металлопорошковой магнитной лентой.

Продолжительность записи телевизионных программ на магнитную ленту шириной 12,7 мм при номинальной скорости ЛПМ равна 3 ч. Видеомагнитофоны данной версии совместимы с аппара­тами базового формата VHS, но стандартные видеокассеты, за­писывающие информацию в версии S-VHS, не воспроизводят ее правильно.

Особенность схемы видеомагнитофонов данного типа сос­тоит в использовании двухканальных соединителей для пере­дачи сигналов звукового сопровождения. В этих аппаратах реализованы конструктивно-технологические решения, позво­лившие приблизить качество видеоизображения к теоретическо­му пределу. Аппаратам свойственны раздельная обработка сигна­лов яркости и цветности перед их записью и воспроизведени­ем, расширенная до 7 МГц полоса частот частотно-модулиро­ванного яркостного сигнала на уровне белого цвета и увели­ченная до 1,6 МГц в этом же канале девиация. Полоса частот канала звукового сопровождения (класса Hi-Fi) расширена до 20...20000 кГц при динамическом диапазоне не менее 90 дБ. В видеомагнитофонах использовано дистанционное управле­ние. Такой существенный прогресс во многом обеспечен благо­даря применению высокоэнергетических магнитных лент но­вых типов.

По внешнему оформлению и функциональным особеннос­тям видеомагнитофоны системы S-VHS не отличаются от стан­дартных кассетных видеомагнитофонов системы VHS, однако они позволяют достичь значительно более высокого качества изображения. Это стало возможно благодаря расширению по­лосы частот видеосигнала, увеличению девиации частоты до 1,6 МГц (в формате VHS она составляет 1 МГц) и переносу ее в более высокочастотную область спектра (нижняя граница 5,4 МГц, в кассетных видеомагнитофонах системы VHS - 3,4 МГц), а также использованию двухступенчатой схемы час­тотной коррекции. Расширенная полоса частот сигнала изобра­жения содержит видеоинформацию, достаточную для обеспе­чения разрешающей способности 430 линий.

В ВМФ версии S-VHS изменена также схема обработки сигналов яркости и цветности: в отличие от ВМФ формата VHS эти сигналы записываются совместно, но не объединяются в единый сложный видеосигнал. Как известно, даже в высококачественных телевизорах или видеомониторах при выделении из сложного видеосигнала сигналов яркости и цветности невозможно избавиться от перекрестных помех, которые проявляются в виде ухудшения резкости или волнообразных искажений краев изображения. В системе S-VHS перекрестные помехи «яркость – цветность» отсутствуют и одновременно возникает возможность повысить уровни сигналов цветности, что обеспечивает формирование более яркого и естественного изображения. Для приема раздельных сигналов яркости и цветности телевизионный приемник оборудован специальным штепсельным Y / С -разъемом типа S (Y и С - инженерные сокращения для обозначения яркости и цветности соответственно), который содержит четыре кон­такта.

Кассетные видеомагнитофоны системы S-VHS совместимы со стандартными телевизорами и видеомониторами. Но в этом случае, естественно, отсутствует выигрыш в разрешающей спо­собности, которая ограничивается возможностями приемных устройств (для высококачественных видеомониторов 350 ли­ний).

Чтобы повысить качество записи в системе S-VHS фирмы создали новую кобальтированную маг­нитную ленту. Ее можно использовать и в обычных видеомаг­нитофонах формата VHS, однако тогда улучшения качества изображения, разумеется, достичь не удастся. В корпусе кассеты имеется специальное идентификационное отверстие, кото­рое служит маркером использования кобальтированной маг­нитной ленты (для стандартных видеомагнитофонов формата VHS оно не играет роли). При установке в видеомагнитофон версии S-VHS кассеты с обычной магнитной лентой (без иден­тификационного отверстия) автоматически производится его переключение на стандартный режим работы в формате VHS. Однако при воспроизведении на обычном кассетном видеомаг­нитофоне формата VHS записи, выполненной на магнитной ленте в системе S-VHS, на экране телевизора возникает «снег». Это объясняется разницей между полосами частот записи ви­деосигнала в системах VHS и S-VHS. Видеокассеты с магнит­ной лентой для версии S-VHS выпускаются как стандартных размеров, так и уменьшенных (для видеокамер).

Версия VHS-HQ. Ее создатели - японские фирмы JVC и Sony. Обозначение HQ (от англ. – High Quality) в наименовании моделей означает «высококачественная». В этих аппаратах уровень ограничения белого цвета поднят со 170 до 190 % и введена динамическая система НЧ-предыскажений, глубина которых зависит от уровня видеосигнала. Одновременно повышена чет­кость изображения.

1.4.3. Формат Video-8. К числу принципиальных научно-технических реше­ний, заложенных уже в первых конструкциях аппаратов дан­ного типа, относятся следующие:

- осуществление записи звука и изображения двумя вра­щающимися видеоголовками, размещаемыми на барабане под углом менее 180° с углом охвата барабана магнитной лентой 221°;

- продолжительность записи 9 ч при номинальной скорос­ти движения носителя и 18 ч при его замедленном движении. Равномерная в диапазоне частот 20 Гц...20 кГц АЧХ звукового канала. Отношение сигнал/шум не менее 80 дБ при частоте дискретизации 44,1 кГц.

На начало 1992 г. видеомагнитофоны формата Video-8 приб­лижались к практическому пределу микроминиатюризации бытовой видеоаппаратуры. Малые габариты и масса видеомагнитофонов, минимальное энергопотребление достигаются в конкретных моделях благо­даря применению новых интегральных микросхем с одновременным уменьшением размеров ЛПМ. Видеозапись в ВМФ осуществляется на магнитную ленту шириной 8 мм.

В видеомагнитофонах данного формата используется наклонно-строчная запись двумя вращающимися видеоголовка­ми, сигналы яркости записываются способами ЧМ и переноса сигналов цветности по спектру в сторону НЧ. Запись звуково­го сопровождения производится магнитной головкой на вспо­могательной продольной дорожке. В аппаратах формата Video-8 используется блок вращающихся видеоголовок на барабане диаметром 40 мм. Возможен также режим записи звука цифровым способом (ИКМ) в течение 18 ч с сохранением при этом «профессионального» качества.

В видеокамерах данного формата также применяются но­вые методы управления движением магнитной ленты без виб­раций.

В стандарте, одобренном 128 зарубежными фирмами - изготовителями бытовой видеотех­ники, регламентированы два варианта эксплуатации аппара­тов в режимах записи - воспроизведения: стандартный SP (с шириной строки записи 34,4 мкм) и LP (с удвоенной длитель­ностью записи при ширине строки 17,2 мкм). Интерес к бытовой видеотехнике формата Video-8 объясня­ется рядом присущих ему достоинств: надежный механизм заправки и транспортирования магнитной ленты; возможность записи на одной кассете 4-часовой ТВ-программы; высокое ка­чество звукового сопровождения, особенно при использова­нии металлизированной магнитной ленты и применении спо­соба ЧМ либо ИКМ.

Дальнейшее повышение разрешающей способности и чет­кости изображения обеспечивается системой Hi-Band Video-8, совместную разработку которой осуществили три фирмы: So­ny, Matsushita и Hitachi.

Распределение частот в системах Video-8 и Hi-Band Video-8 представлено соответственно на рис. 2, а и рис. 2, б. Верхняя частота ЧМ-сигнала яркости в системе Hi-Band Video-8 смещена в область более высоких частот на 2,3 МГц. Девиация частоты ЧМ-сигнала яркости увеличе­на до 2 MГц, в результате чего повышено отношение сигнал/шум. Ширина полосы сигнала яркости в системе Hi-Band Video-8 составляет примерно 5,4 МГц, что позволяет обеспечить разрешающую способность по горизонтали более 400 линий.

Запись звуковых сигналов в системе Hi-Band Video-8, cогласно принятым техническим условиям, должна была осу­ществляться таким образом, чтобы эта система совмещалась с существующей стандартной системой Video-8. При этом допускалось применение любого из трех способов записи: с частотной модуляцией Hi-Fi, ИКМ и продольная запись в режиме c неподвижной головкой.

Аналогично системам S-VHS и ED Beta в системе Hi-Band Video-8 применяются раздельные сигналы яркости и цветности на входе и выходе, что, как указывалось, препятствует возникновению перекрестных искажений «яркость – цветность».

Сравнение технических характеристик видеоаппаратуры форматов Video-8 и S-VHS показывает, что последняя обеспечивает более высокое качество изображения.

В видеокассетах системы Hi-Band Video-8 используется но­вая высококачественная магнитная лента типов МР и МЕ. Это позволяет получить разрешающую способность примерно 430 линий. Лента МЕ является основным носителем записи в ви­деокамерах формата Hi-Band Video-8. Максимальная длитель­ность записи на видеокассетах системы Hi-Band Video-8 состав­ляет 120 мин. В стандартной видеоаппаратуре системы Video-8 использу­ется магнитная лента типа МР. Лента типа МР практически ни­чем не отличается от металлизированной магнитной ленты, применяемой в звуковой аппаратуре. Технология ее производства относительно проста. Производство же ленты типа МЕ более сложное и дорогое.

Еще одним моментом, влияющим на распространение сис­темы Hi-Band Video-8 является ее так называемая односторонняя совместимость (аналогично системе S-VHS), т. е. на аппаратуре системы Hi-Band Video-8 можно воспроизводить записи сделанные в формате Video-8, в то время как ВМФ формата Video-8 не позволяет воспроизводить записи, сделанные в системе Hi-Band Video-8.

Глава 2

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ВИДЕОМАГНИТОФОНА «ЭЛЕКТРОНИКА ВМ-12» И ПРИНЦИПЫ ЕГО РАБОТЫ