Spirálovitý sken - Helical scan

Metoda spirálového záznamu
Hlavový buben Hi-Fi NTSC VHS Videorekordér; tři ze šesti hlav čelí čtenáři. Je jasně vidět spirálovitou cestu pásky kolem bubnu.
Stejný buben hlavy s rotující částí vyvýšenou kvůli jasnosti
Rotující část hlavového bubnu ukazující rotační transformátor a tři ze šesti páskové hlavy používané v tomto konkrétním případě Videorekordér

Spirálovitý sken je metoda záznamu vysokofrekvenčních signálů magnetická páska. Používá se v otevřené cívce videorekordéry, videorekordéry, digitální audiokazeta rekordéry a nějaký počítač páskové jednotky.

Srovnání s lineárním nahráváním na pásku

V pevném pásková hlava záznamový systém, magnetická páska je tažen kolem hlavy konstantní rychlostí. Hlava vytváří kolísání magnetické pole v reakci na signál zaznamenat a magnetické částice na pásku jsou nuceny vyrovnat se s polem v hlavě. Jak se páska vzdaluje, magnetické částice nesou otisk signálu v jejich magnetické orientaci. Pokud se páska pohybuje příliš pomalu, vysokofrekvenční signál nebude potištěn: polarita částic jednoduše osciluje v blízkosti hlavy, aby byla ponechána v náhodné poloze. Tak šířka pásma kapacita kanálu je vidět, že souvisí s rychlostí pásky: čím vyšší je rychlost, tím vyšší je frekvence, kterou lze zaznamenat.

Video potřebuje podstatně větší šířku pásma než Zvuk, natolik, že by k zachycení tohoto signálu muselo být kolem hlav vedeno velmi vysokou rychlostí páska. To je nepraktické, protože by byly zapotřebí pásky nesmírné délky: VERA, vyvinutý společností BBC mezi lety 1952 a 1958 používal 52cm (20 ") kotouče běžící rychlostí 5,08 m / s (16,7 ft / s) a dokázal zaznamenat pouze asi 15 minut 405 řádků černobílý program. Obecně přijímaným řešením je otáčení hlavy proti pásku vysokou rychlostí, takže relativní rychlost je vysoká, ale páska se sama pohybuje nízkou rychlostí. K dosažení tohoto cíle je hlavový nosič (obvykle označovaný jako hlavový buben) musí být nakloněn tak, aby při každém otočení bubnu procházela hlavou nová oblast pásky. Každý segment signálu je zaznamenán jako diagonální pruh přes pásku. Toto se nazývá a spirálovitý skenujte, protože páska se omotává kolem kruhového bubnu pod úhlem a pohybuje se nahoru jako spirála. Rozdíl mezi rychlostí zápisu do hlavy a rychlostí lineární pásky je obrovský: například 580 centimetrů za sekundu (230 palců / s) oproti 3,5 cm / s (1,4 palců / s).

Dějiny

S příchodem televizního vysílání v Japonsku na počátku 50. let 20. století viděli potřebu záznamu magnetického televizního signálu. Dr. Norikazu Sawazaki vyvinul v roce 1953 prototyp zapisovače se šroubovicovým skenováním.[1] Nezávisle v Německu, Eduard Schüller také vyvíjel metodu záznamu pomocí šroubovicového skenování.

Když Ampex vyvinul quadruplex systém nahrávání videa na magnetickou pásku v roce 1956, měl určitá omezení, z nichž nejdůležitějším byl pravděpodobně nedostatek možnosti pauzy nebo statického snímku, protože obrazový signál byl segmentován nebo rozdělen na diskrétní segmenty, které byly zaznamenány na pásku jednotlivě ( pouze 16 řádků obrázku v každém segmentu). Když byl tedy zastaven pohyb pásky, byl v přehrávacích hlavách přítomen pouze jeden segment záznamu obrazu. Systém šroubovicového skenování toto omezení překonal.

Toshiba představil technologii šroubovicového skenování pro televizní průmysl v roce 1959. Během šedesátých a sedmdesátých let 20. století zavedlo záznamové stroje se šroubovicovým skenováním mnoho výrobců a prodávalo je po celém světě. Tato technologie ve srovnání se systémem quadruplex rychle převzala trh pro nahrávání videa díky své snížené složitosti, vyšší spolehlivosti, nižším výrobním a servisním nákladům, nižší hmotnosti, nižší spotřebě energie a univerzálnějším funkcím. Tyto faktory také umožnily nakonec přinést videozáznam uživatelům doma, a formát kazety.

Praktické problémy

U tohoto systému bylo třeba překonat řadu problémů. Vysoká rychlost pásky / hlavy by mohla vést k rychlému opotřebení pásky i hlavy, takže je třeba oba vysoce leštit a hlava by měla být vyrobena z tvrdého materiálu odolného proti opotřebení. Většina systémů pracuje s vzduchové ložisko oddělující hlavy od povrchu bubnu. Dodávání signálů do rotující hlavy je také problematické: Toho se obvykle dosahuje spojením signálu (signálů) indukčně přes a rotační transformátor. Transportní mechanismus je také mnohem složitější než systém s pevnou hlavou, protože během nakládání musí být páska tažena kolem rotujícího bubnu obsahujícího hlavu (hlavy). V Videorekordér například páska musí být vytažena z kazetového pouzdra a navlečena kolem bubnu a mezi kotevní vratidlo a přítlačný válec. To vede ke složité a potenciálně nespolehlivé mechanice.

Dopravní systémy

V prvních videozařízeních známých jako alfa zábal a Omega zábal.[Citace je zapotřebí ] U strojů s ovíjením alfa je páska omotána kolem bubnu hlavy o celých 360 stupňů (páska vypadá jako malé řecké písmeno alfa ). Existuje pouze jedna hlava, která zapisuje kompletní proužek pro každou revoluci hlavy. Tento systém má problémy, když hlava přechází z jednoho kusu pásky na druhý, což vytváří velkou mezeru signálu mezi poli. Stroj musí tuto mezeru vyplnit pulsy synchronizujícími rám. Takové stroje jsou omezeny na používání záznamu v ochranném pásmu (viz níže).

V omega - balicí stroje, páska je omotána kolem hlavy pouze o 180 stupňů. Jsou vyžadovány dvě videohlavy, z nichž každá zapisuje alternativní pole. Tento systém má mnohem menší signální mezeru mezi poli, ale pulsy synchronizující rámce lze zaznamenat na pásku. Systémy založené na kazetách mohou využívat pouze techniku ​​omega-wrap, protože pro automatický zaváděcí systém je nepraktické zavádět smyčku do pásky. Brzy systémy s omega-wrapem využívají záznam strážného pásma, ale přítomnost dvou hlav umožňuje vývoj techniky šikmého azimutu. Pozdější vývoj používá rostoucí počet hlav k záznamu videa pomocí menších bubnů ak nahrávání Hifi zvuk také.

Varianta omega ovinutí, jako je ta, kterou použila společnost Echo Science Corporation z Mountain View v Kalifornii ve svém přístrojovém vybavení a videorekordérech s vysokým rozlišením na konci 70. a 80. let, obtočí 1palcovou pásku kolem 190 stupňů kolem dvouhlavého bubnu , takže mezi oběma hlavami je překrytí signálu. K přepínání hlav ve videorekordérech dochází ve video modelech okamžitě během intervalu horizontální synchronizace. Se standardním videosignálem NTSC může hlava pokrýt šestinu pole pokaždé, když projde páskou. Přepínání v přístrojových modelech je postupné, takže signály z obou hlav se krátce překrývají a vytvářejí výstupní signál bez přechodových jevů, kde původní signál neobsahuje vhodné mrtvé intervaly, během nichž lze skrýt přechodový přechod.

Záznam šikmého azimutu

Hlavní článek: Záznam azimutu

Každý systém videokazet se pokouší zabalit co nejvíce videa na pásku dané velikosti, ale informace z jednoho záznamového pruhu (průchod hlavy videa) nesmí zasahovat do informací na sousedních pruzích. Jedním ze způsobů zajištění izolace mezi pruhy je použití ochranné pásky (nezaznamenané oblasti mezi pruhy), ale zbytečně tak zbytečně cenné místo na pásku. Všechny první stroje s otevřeným kotoučem a první kazetové formáty, Philips Videorekordér a Sony U-matic, použijte tento systém.

Později helikální skenování rekordérů místo toho obvykle používá metodu nazvanou záznam šikmého azimutu, také zvaný symetrický fázový záznam. Hlavový buben obvykle obsahuje dvě hlavy s magnetická mezera jedné hlavy šikmo mírně doleva a magnetická mezera druhé hlavy šikmo mírně doprava. (Sklon magnetické hlavy se označuje jako jeho azimut nastavení). Kvůli střídavým sklonům nebude každá hlava chybně číst signál zaznamenaný druhou hlavou a pruhy lze zaznamenávat bezprostředně vedle sebe, střídavě mezi levým sklonem na jednom televizním poli a pravým sklonem na dalším televizním poli. (V praxi to není neobvyklé, že se zaznamenané pruhy trochu překrývají). Pozdější stroje včetně JVC VHS a Sony Betamax používat záznam šikmého azimutu stejně jako všechny pozdější stroje a jejich digitální deriváty.

Pomocí záznamu se šikmým azimutem je zcela vyloučena potřeba ochranných pásem, což umožňuje umístit více záznamu na danou délku pásky.

Kontrastujte se čtyřnásobným záznamem

Čelní skenování bylo logickým pokrokem nad rámec dřívějšího systému (průkopníka Ampex ) známý jako quadruplex nahrávání, označované také jako příčný záznam. V tomto schématu běží buben s rotující hlavou v podstatě kolmo na pásku o šířce 2 palce (51 mm) a řezy zaznamenané přes pásku jsou téměř kolmé na pohyb pásky. NÁS. quadruplex systémy otáčejí buben hlavy při 14 400 otáčkách za minutu (240 otáček za sekundu) se čtyřmi hlavami na bubnu, takže každá televize pole je na pásku rozdělen na 16 pruhů (což vyžaduje patřičně složitou logiku přepínání hlav). Pro srovnání, delší proužek zaznamenaný zapisovačem se šroubovicovým skenováním obvykle obsahuje celé video pole a dvouhlavý buben se otáčí rychlostí snímků (poloviční rychlostí pole) používaného televizního systému.

Záznam celého pole v jednom průchodu umožňuje těmto strojům přehrávat viditelný statický snímek, když je páska zastavena, a zobrazit sled viditelného obrazu při vypínání dopředu nebo dozadu. To značně usnadňuje proces úprav. Systémy quadruplex nejsou schopny zobrazit video z pásky, kromě přehrávání normální rychlostí, pokud nemají samostatnou jednotku vyrovnávací paměť snímků.

Galerie

  • Videopáska typu B hlava skeneru videa

  • otočná hlava viditelná v a VXA počítačová pásková jednotka

  • Pásková jednotka VXA, alternativní pohled na rotační hlavu a nakládací mechanismus

Viz také

Reference

  1. ^ SMPTE Journal: Publikace Společnosti filmových a televizních inženýrů, Svazek 96, čísla 1-6; Svazek 96, strana 256, Společnost filmových a televizních inženýrů

externí odkazy