Магниттік таспаға бейне және дыбыс жазу құрылғысы

Кіріспе

Магниттік таспаға бейне және аудио материалды жазуға және ойнатуға арналған таспа жазғыш.

Бейне таспа жазғышы (VTR) – магниттік таспадан бейне және аудио материалды жазуға және ойнатуға арналған таспа жазғыш құрылғы. Алғашқы VTR-лер ашық катушкалы құрылғылар болды, олар 2 дюймдік (5.08 см) лентаның жеке катушкаларына жаздырады. Олар теледидар студияларында қолданылып, кинофильмдерді алмастырып, теледидар бағдарламаларын арзан және жылдам түсіруге мүмкіндік берді. 1963 жылдан бастап бейнежазбалар теледидардағы спорттық жарыстар кезінде дереу қайта ойнатуға мүмкіндік берді. 1969 жылы таспа бейнекассетаның ішінде орналасқан жетілдірілген форматтар енгізілді; оларды ойнататын құрылғылар бейнекассета жазғыштары деп аталады. Жапондық өндірушілердің ортақ стандартты жазу форматы туралы келісімі, бұл бір өндірушінің құрылғысында жазылған кассеталарды екіншісінде ойнатуға мүмкіндік берді, тұтынушылар нарығын құруға жағдай жасады; ал U-matic форматын қолданған алғашқы тұтынушы бейнекассетасын 1971 жылы Sony ұсынды.

Тарих

1951 жылдың басында Бинг Кросби өзінің бас инженері Джон Т. (Джек) Муллиннен аудио сияқты теледидарды таспаға жазуға бола ма деп сұрады. Муллин мұның істелуі мүмкін деп ойлады. Бинг Ampex компаниясынан бір данасын жасауды сұрады, сондай-ақ Бинг Кросби Enterprises (BCE) компаниясында Муллин үшін зертхана құрды. 1951 жылы егер таспаны өте жоғары жылдамдықпен ілгерітсе, бейнесигналды жазу үшін қажетті өткізу қабілетін қамтамасыз ете алады деп есептелді. Проблема видеосигналдың аудиосигналға қарағанда (6 МГц-ке қарсы 20 кГц) әлдеқайда кеңірек өткізу қабілетіне ие екендігінде, оны жазу үшін өте жоғары таспа жылдамдықтары қажет болды. Бірақ тағы бір мәселе болды: магниттік бас конструкциясы лента жылдамдығына қарамастан 1 мегагерцтен жоғары өткізу қабілетін жазуға мүмкіндік бермейтін. Видеожазудың алғашқы әрекеттері, тұрақты бас дизайны бар аудио жазғыштарға ұқсас жазғыштарды қолдану, сәтті болмады. Бұл техниканы алғаш рет 1951 жылдың 11 қарашасында BCE көрсетті. Нәтижесінде өте нашар кескін шықты. Алғашқы күш-жігердің тағы бірі – 1952 жылы BBC әзірлеген жоғары жылдамдықты көп жолды машина – Vision Electronic Recording Apparatus. Бұл машинада секундына 510 см жылдамдықпен қозғалатын 53,5 см диаметрлі дөңгелекке оралған жұқа болат лента қолданылды. 10 жылдық зерттеулер мен жақсартуларға қарамастан, ол кеңінен қолданылмады, өйткені жазылған видеоның әр минутына қажетті таспаның өте ұзын болуы қажет болды. 1952 жылы BCE көп жолды машиналарға көшті, бірақ жоғары жылдамдықтарда да өткізу қабілетін жазуда шектеулер болды. 1953 жылы магниттік бас конструкциясы мәселенің түбінде жатқаны анықталды. Бұл мәселе түзетілді және 1 мегагерц шегінен асып түсетін өткізу қабілетін жазуға мүмкіндік болды. Ampex VRX 1000-нің құнына байланысты оны тек телеарналар мен ірі станциялар ғана сатып ала алды. 1957 жылдың басында видеотаспаның жалғыз табысты өндірушісі 3M болды, өйткені өнімді қажетті сапаға дейін өндіру өте қиын болды. АҚШ-тың үш телеарнасы 1957 жылдың 28 сәуірінде "күндізгі уақытқа ауысумен" видеотаспаны ресми түрде пайдалануға кірісті, сол кезде "олардың арасында, мүмкін, 50 пайдалануға жарамды таспа болды – жағдай соншалықты қиын еді". Ampex-тің төрт бұрышты магниттік таспадағы бейнежазба жүйесінің белгілі бір шектеулері болды, мысалы, тоқтату немесе тұрақты кадр мүмкіндігінің болмауы, өйткені таспа тоқтатылғанда, ойнату басқа тек бейнежазбаның бір сегменті ғана болады (әр сегментте суреттің 16 жолы ғана), сондықтан таспа қалыпты жылдамдықпен ойнатылғанда ғана танылатын суреттерді қайта жасай алады. Бірақ кемшіліктеріне қарамастан, ол 1980 жылға дейін хабар тарату студиясының стандарты болып қала берді. Шекті скан жүйесі бұл шектеуді жеңді. 1959 жылы JVC KV 1 деп аталатын алғашқы спиральді сканды VTR көрсетті. 1963 жылы Philips өзінің EL3400 1 дюймдік спиральді сканды жазғышын (бизнес және үй пайдаланушыларына арналған) ұсынды, ал Sony өзінің алғашқы ашық катушкалы VTR-ін 2 дюймдік PV 100 коммерциялық, медициналық, авиациялық және білім беру мақсатында сатты. 1963 жылдың 24 маусымында Ноттингем Electronic Valve Company компаниясы шығарған Telcan алғашқы үй видео жазғышы болды. Оны бір дана немесе жиынтық түрінде 60 фунт стерлингке сатып алуға болады. Алайда, бірнеше кемшіліктері болды: ол қымбат, жинау оңай емес және бір уақытта тек 20 минутқа қара-ақ түсіруге болады. Sony CV 2000 моделі, алғаш рет 1965 жылы сатылған, олардың алғашқы VTR үйге қолдануға арналған және жарты дюймдік таспаға негізделген. Ampex және RCA 1965 жылы үй тұтынушылар нарығы үшін 1000 АҚШ долларынан төмен бағамен өздерінің ашық катушкалы монохромды VTR-дерімен бірге келді. Ал 1967 жылы үйде қайта қарау үшін алдын ала жазылған бейнероликтер пайда болды. EIAJ форматы – әр түрлі өндірушілер қолданатын стандартты жарты дюймдік формат. EIAJ 1 – ашық катушкалы формат. EIAJ 2 қоректендіру катушкасын қамтитын, бірақ қабылдау катушкасын қамтымайтын картриджді қолданады. Картриджді алып тастамас бұрын таспаны толық қайта орау қажет, өйткені қабылдау катушкасы жазғыштың бір бөлігі болып табылады, бұл салыстырмалы түрде баяу процедура. Видеокассетаның дамуы тұтынушы тауарларындағы ашық катушкалы жүйелерді кассета немесе картриджбен ауыстырудан кейін болды: 1962 жылы Stereo Pak 4 тректі аудио картридж, 1963 жылы компактты аудио кассета және Instamatic фильм картридж, 1965 жылы 8 тректі картридж және 1966 жылы Super 8 үйдегі кинокарточкалар картридж. Видеотаспа құрылғысы пайда болғанға дейін тірі бейне теледидар немесе киноскопинг деп аталатын процесс арқылы кинофильмге жазылатын. Бірінші квадроплекс VTR-лер жақсы сапамен жазылғанмен, жазбаларды баяулату немесе тоңаздау мүмкін болмағандықтан, киноскопинг процестері алғашқы VTR-лер әзірленгеннен кейін шамамен он жыл бойы қолданыла берді.

In early 1951, Bing Crosby asked his Chief Engineer John T. (Jack) Mullin if television could be recorded on tape as was the case for audio. Mullin said that he thought that it could be done. Bing asked Ampex to build one and also set up a laboratory for Mullin in Bing Crosby Enterprises (BCE) to build one. In 1951 it was believed that if the tape was run at a very high speed it could provide the necessary bandwidth to record the video signal. The problem was that a video signal has a much wider bandwidth than an audio signal does (6 MHz vs 20 kHz), requiring extremely high tape speeds to record it. However, there was another problem: the magnetic head design would not permit bandwidths over 1 megahertz to be recorded regardless of the tape speed. The first efforts at video recording, using recorders similar to audio recorders with fixed heads, were unsuccessful. The first such demonstration of this technique was done by BCE on 11 November 1951. The result was a very poor picture. Another of the early efforts was the Vision Electronic Recording Apparatus, a high speed multi track machine developed by the BBC in 1952. This machine used a thin steel tape on a 21 inch (53.5 cm) reel traveling at over 200 inches (510 cm) per second. Despite 10 years of research and improvements, it was never widely used due to the immense length of tape required for each minute of recorded video. By 1952 BCE also had moved on to multi track machines, but found limitations in recording bandwidth even at the high speeds. In 1953 BCE discovered that the magnetic head design was the problem. This problem was corrected and bandwidths exceeding the 1 megahertz limit were able to be recorded. Because of its price, the Ampex VRX 1000 could be afforded only by the television networks and the largest individual stations. By early 1957 the only successful manufacturer of videotape was 3M, the product being exceedingly difficult to manufacture to the necessary quality. The three U. S. networks officially inaugurated use of videotape on 28 April 1957, "with the changeover to daylight saving time," at which time there were "probably not more than 50 useable rolls of tape among them—it was that critical." Ampex's quadruplex magnetic tape video recording system has certain limitations, such as the lack of clean pause, or still frame, capability, because when tape motion is stopped, only a single segment of the picture recording is present at the playback heads (only 16 lines of the picture in each segment), so it can only reproduce recognizable pictures when the tape is playing at normal speed.) But in spite of its drawbacks it remained the broadcasting studio standard until about 1980. The helical scan system overcame this limitation. In 1959 JVC demonstrated its first helical scan VTR named KV 1. In 1963, Philips introduced its EL3400 1" helical scan recorder (aimed at the business and domestic user), and Sony marketed the 2" PV 100, its first open reel VTR intended for business, medical, airline, and educational use. The Telcan, produced by the Nottingham Electronic Valve Company and demonstrated on June 24, 1963, was the first home video recorder. It could be bought as a unit or in kit form for £60. However, there were several drawbacks: it was expensive, not easy to put together, and can record for only 20 minutes at a time in black and white. The Sony model CV 2000, first marketed in 1965, is their first VTR intended for home use and is based on half inch tape. Ampex and RCA followed in 1965 with their own open reel monochrome VTRs priced under US $1,000 for the home consumer market. Prerecorded videos for home replay became available in 1967. The EIAJ format is a standard half inch format used by various manufacturers. EIAJ 1 is an open reel format. EIAJ 2 uses a cartridge that contains a supply reel, but not the take up reel. Since the take up reel is part of the recorder, the tape has to be fully rewound before removing the cartridge, which is a relatively slow procedure. The development of the videocassette followed other replacements of open reel systems with a cassette or cartridge in consumer items: the Stereo Pak 4 track audio cartridge in 1962, the compact audio cassette and Instamatic film cartridge in 1963, the 8 track cartridge in 1965, and the Super 8 home motion picture film cartridge in 1966. Before the invention of the video tape recorder, live video was recorded onto motion picture film stock in a process known as telerecording or kinescoping. Although the first quadruplex VTRs recorded with good quality, the recordings could not be slowed or freeze framed, so kinescoping processes continued to be used for about a decade after the development of the first VTRs.

Технология

Барлық көлденең сканерлі бейнетаспаларда қолданылатын техникада, жазу бастары қозғалмалы таспаға қысылған, жоғары жылдамдықпен айналатын барабанға орнатылады. Сондықтан бастар таспа бойымен көлденең немесе дерлік тік бағытта жылғалы болады, бейнесигналды таспаның бойымен қатар-қатар, параллель жолдармен жазады. Бұл аудиотаспаларда қолданылатын тұрақты баспен жазылатын бір жолмен салыстырғанда, таспаның бүкіл енін пайдалануға мүмкіндік береді, таспаның бір дюйміне әлдеқайда көп дерек сақталады. Бастар жоғары өткізгішті бейнесигналды жазу үшін қажетті жоғары жылдамдықпен таспа арқылы қозғалады, бірақ таспа машина арқылы баяу жылдамдықпен итемеленеді. Сонымен қатар, таспаның шетінде үш қарапайым жол тұрақты жазу басымен жазылады. Дұрыс ойнату үшін бастардың қозғалысы капстан арқылы таспаның қозғалысымен дәл синхрондастырылуы керек, сондықтан синхрондау импульстарының бақылау жолы жазылады. Қалған екі жол аудиоарна мен сигнал беру жолы үшін арналған. Алғашқы машиналар Ampex 2 дюймдік квадроплекс жүйесін қолданды, онда барабанның 4 басы бар және 14 400 айналым/мин жылдамдықпен таспаға перпендикуляр айналады, сондықтан жазылған жолдар таспа осіне көлденең болады. 2 дюймдік таспа үшін бұл бір аналогты NTSC бейне кадры үшін 16 жол немесе PAL кадры үшін 20 жол қажет етеді. Шектеулі сканерлеу әдістері диагональді айналу осі бар жазу барабанын қолданады. Таспа барабанға иілгіш дөңгелектер арқылы бойлық бағытта оралады, сондықтан таспа бастары квадроплекс жүйесіндегідей қозғалыс бағытына қарай шамамен 90° бұрышпен таспа арқылы жылғалы орнына, таспа арқылы сәл бұрышпен жылғалы болып, таспа арқылы ұзын диагональды жолды жазады. Бұл бір жолға бір кадрды жазуға мүмкіндік береді. Бұл электрониканы және уақыттау жүйелерін жеңілдетеді. Сондай-ақ, рекордерді ойнату кезінде бір кадрды көрсету үшін тоқтатуға (қармай қоюға) мүмкіндік береді, бұл тек таспаны тасымалдау механизмін тоқтату арқылы, таспа бастарының бірнеше рет бір жолдан өтуіне мүмкіндік береді. Бұл жазу техникасы көптеген уақыттау қателіктеріне әкелуі мүмкін. Егер механизм үнемі тұрақты жылдамдықпен жұмыс істесе және сәттен сәтке, немесе жазу уақытынан ойнату уақытына дейін өзгермесе, онда ойнату сигналының уақыты кіріс сигналмен бірдей болады. Алайда, қателіктер болмай қоймайды, сондықтан ойнату уақыты бастапқы сигналдан әлдеқайда өзгеше болуы мүмкін. Ұзындық бойынша қателік (таспаның ұзын бағытындағы әсерлерден туындайтын қателік) капстанның айналу жылдамдығының өзгеруінен, таспаның ортасының созылуынан және машинада таспаның ілігіп қалуынан туындауы мүмкін. Көлденең қателік (таспаның көлденең бағытындағы әсерлерден туындайтын қателік) сканерлеу барабанының айналу жылдамдығының өзгеруінен және таспа мен сканерлеу басы арасындағы бұрыштың айырмашылығынан туындауы мүмкін (әдетте бейне бақылау элементтері арқылы түзетіледі). Ұзындық бойынша қателіктер аудио жазбалардағы "уау" және "флаттер" эффектісін тудыратын қателіктерге ұқсас. Бұл қателіктер соншалықты айқын емес және параллельді басқару жолын жазу видеожазбалаудың стандартты тәжірибесі болғандықтан, бұл қателіктер анықталады және сервожүйелер осы мәселені азайту үшін сәйкес реттеледі.

In the technique used in all transverse scan video tape recorders, the recording heads are mounted in a rapidly spinning drum which is pressed against the moving tape, so the heads move across the tape in a transverse or nearly vertical path, recording the video signal in consecutive parallel tracks sideways across the tape. This allows use of the entire width of the tape, storing much more data per inch of tape, compared to the fixed head used in audio tape recording, which records a single track down the tape. The heads move across the tape at the high speed necessary to record the high bandwidth video signal, but the tape moves at a slower speed through the machine. In addition, three ordinary tracks are recorded along the edge of the tape by stationary recording heads. For correct playback, the motion of the heads has to be precisely synchronized with the motion of the tape through the capstan, so a control track of synchronizing pulses is recorded. The other two tracks are for the audio channel and a cueing track. The early machines use the Ampex 2 inch quadruplex system in which the drum has 4 heads and rotates at 14,400 RPM perpendicular to the tape, so the recorded tracks are transverse to the tape axis. With 2 inch tape this requires 16 tracks for a single analog NTSC video frame or 20 for a PAL frame. The helical scan methods use a recording drum with a diagonal axis of rotation. The tape is wrapped longitudinally around the drum by idler wheels, so the tape heads, instead of moving across the tape at almost 90° to the direction of motion as in the quadruplex system, move across the tape at a shallow angle, recording a long diagonal track across the tape. This allows an entire frame to be recorded per track. This simplifies the electronics and timing systems. It also allows the recorder to be paused (freeze framed) during playback to display a single still frame, by simply stopping the tape transport mechanism, allowing the tape heads to repeatedly pass over the same track. This recording technique has many potential sources of timing errors. If the mechanism runs at an absolutely constant speed, and never varies from moment to moment, or from the time of recording to the time of playback, then the timing of the playback signal is exactly the same as the input. However, imperfection being inevitable, the timing of the playback always differs to some extent from the original signal. Longitudinal error (error arising from effects in the long direction of the tape) can be caused by variations in the rotational rate of the capstan drive, stretching of the tape medium, and jamming of tape in the machine. Transverse error (error arising from effects in the cross tape direction) can be caused by variations in the rotational speed of the scanning drum and differences in the angle between the tape and the scanning heads (usually addressed by video tracking controls). Longitudinal errors are similar to the ones that cause wow and flutter in audio recordings. Since these errors are not so subtle and since it is standard video recording practice to record a parallel control track, these errors are detected and servos are adjusted accordingly to dramatically reduce this problem.

Видеорегистратор

Ашық катушкалы жүйелердің көптеген кемшіліктері видеокассеталық жазғыш (VCR) құрылғысының ойлап табылуымен шешілді, онда видеотаспа қолданушыға ыңғайлы видеокассеталық қабықшаға орналастырылған. Бұл кейіннен тұтынушыларға ең таныс VTR түріне айналды. Бұл жүйеде таспа кассета ішінде орналасқан екі катушкаға алдын ала бекітіледі, ал таспаны жүктеу және шығару автоматтандырылған. Пайдаланушының таспаға қол тигізу қажеттілігі жоқ, ал бұл ортаны шаң-тозаңнан, кірден және жазу механизмін бұзуға мүмкіндік беретін таспаның қате орналасуынан қорғайды. Әдетте, пайдаланушы видеокассетадағы таспаға тек механизмге жабысып қалған жағдайда ғана қол тигізеді. Үйге арналған VCR құрылғылары алғаш рет 1970-ші жылдардың басында қолжетімді болды, Sony 1971 жылы VO 1600 үлгісін, ал Philips бір жылдан кейін Англияда Model 1500 үлгісін шығарды. Тұтынушылар арасында ерекше табысқа ие болған алғашқы жүйе 1975 жылы Sony-дің Betamax (немесе Beta) болды. Одан көп ұзамай 1977 жылы JVC-ден VHS (Video Home System) форматы пайда болды.

Кейінгі дамулар аналогты магниттік таспаларды негізінен цифрлық бейне таспа форматтарымен алмастырды. Содан кейін VTR нарығының көп бөлігі, әсіресе тұтынушылар деңгейінде танымал болған видеокассеталар мен VCR құрылғылары, DVD және кейінірек Blu-ray оптикалық дискілері сияқты таспа емес орталармен ауыстырылды.

Мәдени әсері

The Buggles тобының "Video Killed the Radio Star" хиті, MTV телеарнасында көрсетілген алғашқы бейнебаян, "VTR-ді кінәлі деп айтыңыз" деген сөздерді қамтиды.