Helisk skanning

Helisk skanning er en teknikk som lar deg ta opp et signal med høy båndbredde på et magnetbånd som ikke ville være mulig å ta opp med faste hoder. Helisk skanning brukes i nesten alle videoopptakssystemer på magnetbånd, både av profesjonell kategori og, i spiral-azimut-varianten, i de som er beregnet på amatørbrukere.

Denne teknikken ble oppfunnet i 1960 og brukes nå både i digitale lydopptakere i DAT -formatet og i mange sikkerhetskopieringssystemer .

Prinsipper for bruk

I et system med fast hode løper båndet foran hodet med en lineær hastighet. Hodet skaper et svingende magnetfelt relatert til signalet som skal registreres, og dipolene til magnetbåndet er på linje med magnetfeltet og deretter holdt på plass av binderen. Hastigheten på båndet er direkte relatert til båndet som kan tas opp, og hvis det er for lavt, kan et høyfrekvent signal ikke registreres riktig: de magnetiske dipolene på båndet vil bli orientert tilfeldig, og produsere et forvrengt signal ved lesing.

Digitale video- og lydsignaler opptar en større båndbredde enn analog lyd, noe som krever en svært høy lineær hastighet på båndet. Et slikt system er ikke praktisk: utover den mekaniske tregheten som kreves, vil det fortsatt være problemer knyttet til den maksimale varigheten av båndet og lengden på spolene . Et enkelt videoopptakssystem med fast hode ble produsert, BBCs VERA , men det ble aldri ansett som fullt funksjonelt og var foreldet da det ble introdusert.

Løsningen som generelt benyttes består i å få hodene til å rotere raskt på tvers i forhold til båndet, slik at deres hastighet i forhold til båndet er meget høy selv om båndet går ganske sakte. For å gjøre dette må hodene skråstilles i forhold til båndets lengdeakse, slik at de ved hver rotasjon kan skrive på en ny seksjon av båndet. Dette systemet er kjent som spiralformet skanning fordi båndet beskriver dette geometriske stedet når det er viklet rundt sylinderen (trommelen) som hodene er montert på.

Bruk i videospillere

Den spiralformede skanningen finner et av de bredeste bruksområdene innen videoopptak, på grunn av kompleksiteten ved å ta opp et signal som, når det gjelder komposittvideo , har et bånd på over 18 oktaver , fra 50 Hz til 5 MHz. Signalamplituden er veldig liten takket være frekvensmodulasjon , men båndet er fortsatt bredt.

Alle systemer som er i bruk bruker denne teknikken, både for å ta opp analoge og digitale signaler. I tillegg til videospor, inkluderer et videoopptaksformat også en rekke spor tatt opp i lengderetningen via faste hoder: tidskode , lydspor og kontrollspor tas opp på denne måten, selv om moderne digitale videoopptakere også tar opp lyd via roterende hoder.

Helisk skanning er den logiske progresjonen av en tidligere teknikk (utviklet av Ampex , brukt på 2-tommers Quadruplex -format og kjent som vertikal skanning . I dette opplegget er den roterende trommelen plassert vinkelrett på båndet, og tar opp spor arrangert nesten vertikalt på båndet. bånd (2 tommer bredt). I et NTSC -system snurrer trommelen med 14 400 omdreininger per minutt, og tar opp video på en segmentert måte (16 spor per halvbilde), noe som resulterer i mekanisk kompleksitet og kretskompleksitet. Utviklingen av spiralskanning tillot utviklingen av videoopptakere av liten størrelse, og senere bærbare.

Segmentering

Et videoopptaksformat er definert segmentert når et felt er registrert på flere spiralformede spor, ikke segmentert hvis hvert felt kun opptar ett spor. Innenfor analog videoopptak er bare standard 1-tommers B-format segmentert, med en ramme (to felt) tatt opp på 12 skannespor. Dette skaper problemer med å lese ved andre hastigheter enn den nominelle avspillingshastigheten og gjør omvendt avspilling praktisk talt umulig.

Digitale formater krever derimot mer båndbredde og er praktisk talt alle segmentert. En digital videoopptaker bruker uunngåelig store lesebuffere , så den gir ikke problemene nevnt ovenfor (selv om hurtigsøket skaper en kvadratisk effekt og gjør det søkte bildet mye mindre gjenkjennelig).

Et segmentert format krever en trommelrotasjonshastighet som er høyere enn bildefrekvensen til videoformatet som brukes.

Kontrollspor

Kontrollsporet er et langsgående spor som brukes til å synkronisere maskinen korrekt i lesing. For hver rotasjon av trommelen registreres en puls på dette sporet, som deretter brukes i lesefasen for å koble hastigheten på båndet til antall spor som skannes av trommelen.

Praktiske problemer

Den høye relative hastigheten til hodene i forhold til båndet medfører først og fremst problemet med rask slitasje av både båndet og selve hodet, så begge må være ekstremt glatte og laget av materialer med høy hardhet . Mange systemer lager en luftpute for å redusere friksjonen mellom materialene ved å skille hodene fra båndet.

Et annet problem er det å mate signalene til de roterende hodene, hvis typiske løsning er gitt ved den induktive koblingen av signalene gjennom en roterende transformator , som kan sees på det tredje bildet nedenfor.

Båndtransportmekanismen er også mer kompleks enn i et system med fast hode, siden den må sørge for at båndet kan vikles rundt trommelen under lasting, og plasseres riktig underveis.

Avviklingsskjemaer

Det finnes forskjellige tapeviklingssystemer, kalt i henhold til formen som tapen antar. De grunnleggende typene, opprinnelig utviklet, kalles alfa (α) vikling og omega (Ω) vikling , lik de relative greske bokstavene.

Alfaviklingen innebærer en fullstendig omdreining rundt trommelen og bruk av et enkelt roterende hode. Denne ordningen presenterer i hovedsak to problemer:

Omega-viklingen innebærer en delvis vikling av båndet, begrenset til 180 °, med bruk av to roterende hoder, i stand til å ta opp en komplett videoramme ved hver omdreining. Dette systemet gjør det mulig å bruke videobånd og spiral-azimut-skanning (se nedenfor).

Denne typen vikling har flere varianter, for eksempel M -mønsteret til VHS og U-mønsteret til U - matic- systemene .

En spesiell utvikling er veldig lik alfaviklingen, og brukes av standard 1-tommers format C , og beholder den større praktiske funksjonen ved å bruke et enkelt hode. Dette formatet innebærer bruk av et andre hode for å registrere signalet under vekslingen av hovedhodet.

De fleste moderne systemer bruker mer enn to hoder for å optimere forskjellige lese- og opptaksforhold. For eksempel brukes to ekstra hoder til å ta opp Hi-Fi- lyd i VHS - systemer , mens videospillere som arbeider med komponentvideo , for eksempel betacam , bruker to par hoder.

Hvert videoopptaksformat prøver å oppnå maksimal informasjonstetthet på magnetbåndet, men det må ikke være noen interferens mellom et innspilt spor og det tilstøtende. For å forbedre isolasjonen mellom to sammenhengende spor, er den vanligste måten å sette inn en uinnspilt del av båndet, kalt vaktbåndet . Alle profesjonelle formater, som U-matic og betacam , bruker denne teknikken, som også tjener til å sikre lesbarheten til en tape med alle maskiner som følger standarden.

Helical-azimut skanning

Ikke-profesjonelle videoopptakere, som VHS og betamax , bruker varianten av helicoidal-azimut-skanning for å øke opptakstettheten, et grunnleggende aspekt i et system orientert mer mot kassettenes lengre varighet enn til bildekvaliteten (nødvendigvis begrenset for bandmotiver). Mellom de to hodene montert på trommelen er det en forskjell i helning i forhold til båndet, med det ene hodet vippet til venstre og det andre til høyre. På grunn av tilten vil hvert hode lese signalet registrert av det andre hodet svært svakt, og dermed minimere interferens mellom sporene. Hver TV-ramme vil dermed bli tatt opp på to tilstøtende spor med forskjellige helninger (avhengig av designskjemaet, hender det også at de spiralformede sporene overlapper hverandre).

Med spiral-azimut-skanning elimineres behovet for beskyttelsesbånd, og dermed tillater høyere opptakstetthet på båndet.

Bibliografi

Andre prosjekter