Форматы видеозаписи.

К настоящему времени окончательно сформировался мировой парк видеомагни­тофонов и видеокассет форматов VHS, S-VHS, VHS-С. Дальнейшего, причем резко­го, улучшения как качественных, так и эксп­луатационных показателей ВМ можно до- биться только с переходом на другой уро­вень - бытовых цифровых кассетных ВМ. Поэтому далее будем подробно рассматри­вать ВМ формата VHS.

На рис. 9, а приведены виды сверху и спереди на БВГ с заправленной лентой, а также расположение на ленте всех записы­ваемых дорожек - управления, звуковой и видео. На рис. 9, б представлены видео­строки, записываемые ВГ с азимутальными разворотами на ±6°. Итоговая сигналограм­ма формата VHS показана на рис. 10.

Как было сказано, принципы видеозапи­си основываются на разделении спектра полного ТВ сигнала (рис. 11, а) низкочас­тотным и полосовым фильтрами на сигналы яркости и цветности (рис. 11, б). Сигналом яркости, выделенным в полоседо 3 МГц, мо­дулируется по частоте поднесущая 4,3 МГц (рис. 11, в). Асигналы цветности, выделен­ные в полосе 3,9...4,7 МГц, переносятся на участок спектра 0,3... 1,1 МГц (частота гете­родина 5,06 МГц) (рис. 11, г). При записи на магнитную ленту (рис. 11, д) высокоча­стотный яркостный сигнал служит для сиг­нала цветности напряжением подмагничива- ния. На субъективное качество изображения основное влияние оказывает полоса частот сигнала яркости. Поскольку полоса видео­сигнала 1 МГц соответствует разрешающей способности по горизонтали 78 линий, то в формате VHS достигается разрешение только до 240 линий. При черно-белом изоб­ражении, в отличие от цветного, в ограничении полосы ФНЧ для отделения мешающих сигналов цветности нет необходимости и четкость может быть несколько выше. Одна­ко теперь на телевидении сигнал цветности не отключается даже при показе архивных черно-белых кинокартин.

На рис. 12 представлены более подроб­но спектры сигналов форматов VHS, S-VHS, Video-8 и Hi-8 в процессе их формирования.

В формате S-VHS благодаря использо­ванию более высококачественной металло­порошковой магнитной ленты удалось до­биться разрешения в 430 линий. При этом

полоса сигнала яркости около 5 МГц, под- несущая 6,2 МГц, девиация частоты увели­чена с 3,8...4,8 МГц до 5,4...7 МГц, что по­зволило повысить отношение сигнал/шум и улучшить контрастность изображения. Сигнал цветности при приеме ТВ сигнала, как и в формате VHS, выделяется полосо­вым фильтром в виде полосы 1 МГц с цент­ральной частотой 4,43 МГц и преобразует­ся в сигнал с низкочастотной поднесущей PAL частотой 625,95 кГц.

Для сравнения на рис. 12 приведены спектры сигналов при формировании фор матов Video-8 и Hi-8. При дальнейшей дора­ботке фирмой SONY Video-8 в формате Hi-8 реализована большая девиация ЧМ сигнала яркости благодаря более высокой несущей частоте. Вместо прежней девиации 1,2 МГц в Video-8 здесь используется девиация 2 МГц от уровня синхроимпульсов до уровня белого.

Рис. 10

Как видно из рис. 12, максимальная ча­стота ЧМ сигнала яркости, записываемая в формате S-VHS, на 2,2 МГц выше соответ­ствующей частоты в формате VHS. Вслед­ствие этого уменьшается минимальная длина волны записываемых сигналов, что влечет за собой снижение уровня намаг­ниченности и, соответственно, уровня вос­производимого сигнала.

Рис. 11

Для расширения рабочего диапазона ча­стот используется не только специальная магнитная лента, имеющая значительно уве­личенные коэрцитивную силу и остаточную магнитную индукцию, но и видеоголовки специальной конструкции и с металли­ческим магнитопроводом, которые обеспе­чивают более высокий уровень выходного сигнала и позволяют нормально записывать и воспроизводить сигналы в формате S-VHS.

Для уменьшения искажения цветности потребовалось повысить отношение сигнал/ шум. Это осуществлено путем введения спе­циальной цепи шумоподавления. В резуль­тате удалось избавиться от вялости, рас­плывчатости цвета с выцветшими тонами.

Использование на входе и выходе ап­парата полных цветовых сигналов требует пропускания видеосигнала через раздели­тельные фильтры, схемы модуляции, демо­дуляции и преобразования, что заметно ухудшает качество изображения. Особенно заметно это сказывается при многократных перезаписях, так как качество изображения существенно ухудшается чуть ли ни после второй - третьей перезаписи. Поэтому фир­ма PANASONIC предложила раздельное (компонентное) копирование, при котором сигналы яркости и цветности во время перезаписи передаются от ВМ (камеры) на записывающий аппарат либо без демодули­рования и преобразования, либо после де­модулирования и преобразования, но без суммирования в полный цветовой сигнал. В результате получились высокие показате­ли формата S-VHS при тиражировании запи­сей. В современных моделях, реализующих этот формат, удалось добиться того, что в четвертой копии четкость снижается всего лишь до 350 твл, а отношение сигнал/шум в канале яркости - лишь до 49 дБ (в ориги­нале четкость 400 твл, а отношение сигнал/ шум в канале яркости 57,2 дБ).

В формате S-VHS раздельные сигналы яркости и цветности подаются в аппарат S-VHS и выводятся из него через специаль­ный 4-штырьковый соединитель типа DIN. Обычно такие соединители обозначаются S-VIDEO IN - входной и S-VIDEO OUT - вы­ходной.

В последнее время выходные S-сигналы формата S-VHS используются не только для перезаписи, но и для воспроизведения на телевизорах, имеющих специальные S-bxo- ды, т.е. оснащенных дополнительным S-со­единителем. При таком подключении к те­левизору в полной мере выявляются все преимущества формата S-VHS, и разреша­ющая способность полученного изображе­ния действительно достигает значения не менее 420 твл. Профессиональные аппара­ты S-VHS для перезаписи оснащены допол­нительно еще 7-штырьковыми соединителя­ми DUB IN и DUB OUT. При воспроизведении сигналы яркости на них поступают сразу же после ЧМ демодулирования, а сигналы цвет­ности - непосредственно на низкочастотной поднесущей. Очевидно, что при использова­нии таких сигналов для перезаписи и монта­жа искажений оказывается еще меньше, чем при использовании S-сигналов. Особенно заметно преимущества использования ком­понентных сигналов при перезаписи начина­ют сказываться начиная с третьей копии.

Для системы VHS в середине 80-х гг. было предложено повысить четкость изображения и избежать его сильного ухудшения при мно­гократной перезаписи путем введения техно­логии HQ (High Quality Picture Technology-тех­ника высококачественного изображения). Она подразумевает повышение уровня огра­ничения белого в сигнале яркости перед по­дачей на частотный модулятор и подъем ВЧ составляющих спектра перед записью. В результате при воспроизведении заметно снижаются искажения фронтов и спадов им­пульсного напряжения, повышается чет­кость графики в изображении. Кроме того, введена цепь выделения деталей изображе­ния (ФВЧ и подавитель помех), которая под­черкивает мелкие элементы на экране.

Специальная цепь шумоподавления в канале яркости, использующая наличие вертикаль­ной корреляции в ТВ сигнале и позволяющая значительно улучшить отношение сигнал/ шум, значительно повышает равномерность передачи яркости гладких поверхностей при одинаковой освещенности.

Добавление специального процессора для обработки сигнала цветности позволя­ет избавиться от горизонтальной цветной «тянучки», которая придает цветным объек­там размытые контуры. Принцип работы это­го процессора аналогичен принципу работы шумоподавления в канале яркости. В резуль­тате применения процессора цветности по­вышается отношение «сигнал цветности/ шум», а следовательно, уменьшаются ошиб­ки цветопередачи из-за шумов, и воспроиз­ведение цветных контуров становится более четким. Схемные усовершенствования HQ позволяют настолько улучшить четкость воспроизведения мелких деталей и по­высить резкость воспроизводимого изоб­ражения, что возникает иллюзия как бы расширения АЧХ канала записи/воспроиз­ведения. В дальнейшем все ВМ выпускались в формате VHS-HQ.

Однако с самого появления ВМ одна из основных проблем - это взаимозаменяе­мость видеозаписей, сделанных на различ­ных аппаратах. Как видно из рис. 9 и 10, незначительного отклонения параметров транспортировки ленты и движения ВГ - как механических, так и электрических - доста­точно, чтобы ВГ не могла идеально отсле­дить свою видеодорожку, что из-за ази­мутального разворота зазоров приводит к появлению шумовых полос на экране теле­визора. Еще хуже обстоят дела при спецре- жимах транспортировки - стоп-кадре, уско­ренном и замедленном воспроизведении. Ничего иного сделать нельзя, кроме уста­новки одной или двух дополнительных ви­деоголовок рядом с основными, чтобы ком­пенсировать потери сигнала при нарушении траектории движения ВГ. Дополнительные головки, стоящие рядом с основными, име­ют меньшую высоту и противоположный ази­мутальный угол поворота зазора. Поэтому при выходе видеоголовки со своей дорожки падает уровень воспроизводимого сигнала и коммутатор подключает вход усилителя воспроизведения к дополнительной голов­ке, уровень сигнала с которой намного боль­ше. Благодаря тому, что дополнительные го­ловки имеют почти в два раза более тонкий сердечник, на стоп-кадре воспроизведения они могут отслеживать широкую видеодо­рожку без потерь, а на вдвое меньшей ско­рости транспортировки LP (Long Play) они работают вместо основных ВГ как при за­писи, так и при воспроизведении. Таким образом, появление 3-головочных ВМ по­зволило разрешить проблему высококаче­ственного воспроизведения только стоп- кадра, а с появлением 4-головочных ВМ были решены все проблемы воспроизве­дения как «чужих» записей, так и работы в ус­коренных и замедленных режимах транспор­тировки.

Качество звукового сопровождения, за­писываемое на продольной звуковой дорож­ке, удалось повысить благодаря использо­ванию частотной или импульсно-кодовой модуляции и наклонно-строчной записи зву­ковых сигналов двумя вращающимися маг­нитными головками (аналогично видеоза­писи) с перекосом рабочих зазоров на +30° и -30° для развязки сигналов соседних доро­жек при воспроизведении. Линейная скорость записи увеличилась с 2,339 до 4,84 м/с. ЧМ сигналы записываются на несущих 1,3 и 1,7 МГц соответственно для левого и пра­вого каналов стереофонического сопровож­дения (см. рис. 9.12). Количество вращаю­щихся головок увеличилось до 6.

Все это позволило обеспечить полосу воспроизведения до 20 кГц с затуханием между каналами 60 дБ и отношением сигнал/ шум -76 дБ. Такие ВМ получили обозначение Hi-Fi и пригодны для высококачественной за­писи чисто звуковых сигналов на кассету VHS с возможностью ручной регулировки уровня записи по двум стереоиндикаторам.

Магнитограммы звуковых и видеосигна­лов разделены в толще рабочего слоя лен­ты по глубине, поскольку ЧМ сигнал звука записывается вращающейся головкой в маг­нитном слое ленты на достаточно большой глубине, а видеосигнал записывается над звуковым сигналом близко к поверхности магнитного слоя ленты.

Схематично процесс записи звуковых и видеосигналов вращающимися головками, движущимися вдоль строки записи, показан на рис. 13. Как видно из рисунка, первой движется звуковая головка, которая намаг­ничивает рабочий слой на большую глубину.

Рис. 13

За ней следует видеоголовка, которая запи­сывает видеосигнал в приповерхностной ча­сти магнитного слоя, намагничивая его на очень малую глубину.

Различия в углах наклона зазоров звуко­вой и соответствующей видеоголовки, а так­же между несущими частотами составляю­щих видеосигнала и несущими ЧМ сигналов звука, гарантируют четкое воспроизведение и последующее разделение звуковых и ви­деосигналов без взаимных помех несмотря на то, что они записаны в одном и том же месте ленты. Но все же В Г частично воспро­изводят звуковой сигнал, а возникающая при этом небольшая пульсация воспроизводи­мого видеосигнала легко устраняется амп­литудным ограничением.

Хотя уровень воспроизводимого ЧМ сиг­нала звука снижается примерно на 12 дБ и из-за стирания видеоголовкой верхнего слоя магнитограммы ухудшается отношение сигнал/шум, уровень воспроизводимого звукового сигнала все же намного выше уровня воспроизводимого видеосигнала, так как глубина записи звукового сигнала значи­тельно больше, чем у видеосигнала, а уро­вень воспроизведения пропорционален глу­бине и ширине магнитограммы.

Поэтому оказалось возможным умень­шить ширину строк записи ЧМ сигнала зву­ка, соответственно уменьшив высоту сер­дечника вращающихся звуковых головок. Между строками записи звукового ЧМ сиг­нала появился защитный промежуток, а это в свою очередь значительно снизило пере­крестные помехи между соседними строка­ми записи.

Дата добавления: 2015-11-04