КОНТРОЛЬНА РОБОТА ПО ТЕМІ:
Особливості запису сигналів зображення
Введення
Фізичні процеси, що протікають при магнітного запису сигналів зображення (відеосигналів), такі ж, як при записі звукових сигналів. Проте, відмінність характеристик цих сигналів змушує змінювати технічні рішення при конструюванні відеомагнітофонів.
1. Особливості відеосигналів і труднощі, що виникають при їх запису
Сигнали зображення в прийнятій у нас системі «SECAM» займають смугу частот від 50 Гц до 6.5 МГц, тобто частотний інтервал ~ 17 октав. Звукові сигнали займають смугу частот 20 Гц - 20 кГц або ~ 10 октав.
Таким чином, частотний інтервал відеосигналу перевищує частотний інтервал звукового сигналу на 7 октав. Це і створює основні труднощі при магнітного запису.
Верхньої частоті спектра відеосигналу 6.5 МГц повинна відповідати мінімальна довжина хвилі запису. Роздільна здатність магнітного носія дозволяє записати сигнал з довжиною хвилі мкм.
Знаючи частоту і довжину хвилі, визначимо необхідну швидкість руху магнітного носія м / с. Це - величезна швидкість. Так, для запису фільму тривалістю в 1 годину знадобиться ~ 70 км магнітної стрічки.
Стрічка товщиною 40 мкм, намотаная на сердечник діаметром 10 см, при такій довжині утворює рулон діаметром 1.9 м, маса якого ~ 50 кг. Працювати з таким рулоном неможливо.
Тому поздовжню запис на магнітну стрічку застосовувати в відеомагнітофонах не можна.
Частотний інтервал шириною в 17 октав не зможе записати жодна магнітна головка. Виникає проблема, як зменшити відносну ширину спектра записуваного сигналу?
Перше завдання - скорочення витрати стрічки, була вирішена в 1956 р. співробітниками фірми АМРЕХ Ч. Гінсбург і Ч. Андерсеном (фірма заснована на початку 40-х р.р. російським винахідником А. М. Понятовим). Вони забезпечили високу швидкість «головка - стрічка» при повільному русі стрічки шляхом поперечної запису на широку (2 ") стрічку головками, встановленими на барабані, що обертається.
Узгодження смуги частот відеосигналу з смугою пропускання магнітних головок було досягнуто перенесенням спектру відеосигналу на більш високі частоти, використовуючи частотну модуляцію з малим індексом. Однак, заправка стрічки в магнітофон виявилася занадто складною. Тому експлуатувати такий магнітофон могли тільки професіонали.
Наступним важливим кроком у розвитку техніки відеозапису була поява в 1961 році похило-рядкового запису. Але й такі магнітофони не стали популярними через складність зарядки. У 1971 р. фірма Sony випустила перші касетні відеомагнітофони, що істотно спростило зарядку стрічки в магнітофон.
У цей час з'явилося кілька форматів похило-рядкового запису. Але, з часом, перемогу в конкурентній боротьбі здобув формат VHS, запропонований в 1976 р. інженером фірми JVC шизу Такано. Відеомагнітофон стає не тільки професійним, але і побутовим приладом.
У нашій країні перші побутовим відеомагнітофоном формату VHS був «Електроніка ВМ-12», випущений в 1983 р.
2. Похило-рядкова запис
При похило-рядкового запису вісь барабана з голівка не прерпендікулярна напрямку руху стрічки. Тому доріжки запису розташовані під деяким кутом θ до напрямку руху стрічки (див. рис. 1).
Малюнок 1
Отримаємо основні співвідношення, що характеризують похило-рядкового формат запису.
Якщо тривалість одного поля (т.е.полукадра) - Т, то довжина рядка , Де
- Швидкість голівки щодо стрічки,
- Верхня частота спектра сигналу,
- Мінімально допустима довжина хвилі запису. Якщо поле розбите на S сегментів, то
.
Визначимо необхідну кількість обертів барабана з голівками. Якщо голівка одна і один сегмент, то число оборотів . Якщо головок
, То
. Нарешті, якщо сегментів S, то
об / с.
Визначимо необхідний діаметр барабана D. Швидкість голівки щодо стрічки . Звідки
.
Тепер можемо знайти необхідну швидкість руху стрічки V л. З рис. 1 випливає, що:
або
.
Звідки:
.
Для одержання стійкої синхронізації рядків необхідно, щоб рядкові синхроімпульси розташовувалися на одному перпендикуляре до напрямку доріжки запису (умова рядкової кореляції). Це накладає додаткову вимогу на відношення швидкостей:
.
3. Структурна схема відеомагнітофона
Укрупненная структурна схема відеомагнітофона представлена на рис. 2.
Рисунок 2 - Структурна схема відеомагнітофона: 1 - радіоприймальний пристрій, 2 - канал запису сигналу яскравості, 3 - канал запису сигналів кольоровості; 4,9 - суматори; 5,12 - комутатори; 6 - попередній підсилювач воспрізводімого сигналу; 7 - канал відтворення сигналу яскравості; 8 - канал відтворення сигналів кольоровості; 10 - радіопередавальний пристрій; 11 - канал запису звукового супроводу; 13 - канал відтворення звукового супроводу; 14 - генератор стирання-підмагнічування; 15 - стирающие головки; 16 - БВГ; 17 - відеоголоівки; 18 - звукова головка; 19 - сінхроголовка; 20-САР ведучого вала; 21 - САР БВГ; 22 - двигун БВГ; 23 - тахогенератор ведучого вала; 24 - блок ведучого вала; 25 - датчик положення ротора БВГ; 26 - магнітна стрічка; 27 - ЛПМ ; 28 - стабілізатор напруги живлення; 29 - блок автоматики, 30 - таймер, 31 - блок комутації, 32 - датчик сигналів з частотою 25 Гц
Радіоприймальний пристрій 1 виділяє і підсилює сигнал обраного каналу, прийнятий антеною. Перетворює його в коливання проміжної частоти зображення й звуку.
Детектирует сигнали проміжної частоти. На виході приймального пристрою отримуємо повний кольоровий телевізійний сигнал зображення (ПЦТС) і сигнал звукового супроводу.
У каналі записи з ПЦТС за допомогою фільтрів виділяється сигнал яскравості і сигнал кольоровості. АЧХ фільтрів зображені на рис. 3, де МГц,
МГц і
МГц.
Малюнок 3
Сигнал яскравості, отриманий на виході фільтра нижніх частот, посилюється, обмежується, в сигнал вносять предіскаженія і подають на частотний модулятор.
З виходу частотного модулятора сигнал через фільтр верхніх частот подається на суматор 4.
Сигнал колірності з виходу смугового фільтра надходить на змішувач (або дільник частоти на 4). На другий вхід змішувача подається сигнал гетеродина, частота якого 5.06 МГц. ФНЧ, частота зрізу якого 1.1 МГц, виділяється різницева частота.
Таким чином, піднесе сигналів кольоровості переноситься на частоту 627 кГц (PAL) (або 1.06 МГц і 1,1 МГц). Перетворені сигнали кольоровості подаються на суматор 4.
Сигнал з виходу суматора посилюється підсилювачем запису і надходить на голівки. Спрощена структурна схема каналу запису показана на рис. 4.
Малюнок 4
Перетворення спектру сигналу зображення при записі показано на малюнку 4 (система SECAM).
Запис звукового супроводу здійснюється на окремі доріжки, розташовані вздовж краю стрічки, також як в аудіомагнітофон.
При відтворенні сигнали з головок 17 через комутатор 5 і підсилювач 6 надходять у канали обробки сигналів яскравості 7 і сигналів кольоровості 8.
У каналі сигналу яскравості проводиться компенсація випадінь, обмеження і демодуляція ЧМ сигналу, компенсація предіскаженій. Далі, сигнал надходить на суматор 9.
Сигнали кольоровості виділяються фільтром і подаються на змішувач. На другий вхід змішувача надходить сигнал гетеродина. З виходу змішувача сигнали кольоровості з відновленою частотою піднесуть надходять на суматор 9.
ПЦТС з виходу змішувача надходить в радіопередавальний пристрій 10, де модулює генератор, що працює на частоті одного з телевізійних каналів. Сюди ж надходять сигнали звукового супроводу. Модульований сигнал генератора надходить на вихід магнітофона.
Робота двигунів блоку головок, що обертаються 22 і ведучого валу 24 регулюється системами автоматичного регулювання САР БВГ 21 і САР ВВ 20.
Відеомагнітофони забезпечуються пристроями автоматики 29 і таймерами 30, які дозволяють здійснювати запис за встановленою програмою.
Малюнок 5 - а) спектр повного кольорового телевізійного сигналу (1 - сигнал яскравості, 2 - сигнал кольоровості), б) спектри сигналів яскравості (1) і кольоровості (2) після поділу і обмеження, або в) спектр сигналу, що надходить на відеоголоівки
4. Особливості конструкції відеомагнітофона
Застосування в відеомагнітофонах похило-рядкового запису створює деякі відмінності в конструкції стрічкопротяжного механізму магнітофона. Траєкторія руху магнітної стрічки в магнітофоні показана на рис. 1. Для отримання похилій рядки запису вісь обертання барабана з головками доводиться нахиляти на деякий кут β (див. рис. 6).
Зв'язок обертових магнітних головок з нерухомою частиною магнітофона здійснюється через обертовий трансформатор.
На нерухомій частині барабана видно спіральний виступ, що направляє рух стрічки. На деталі, що обертається видно насічка, яка при обертанні захоплює частки повітря і створює повітряний прошарок між барабаном та стрічкою.
Це зменшує тертя стрічки про барабан. Диск із встановленими головками приводиться в обертання двигуном, що знаходяться в нерухомій частині блоку. Там же знаходяться датчики САР БВГ.
На малюнку 6 показано вигляд стрічкопротяжного механізму. Видно похилі стійки, що забезпечують рух стрічки по нахиленій барабану, і ролики механізму заправки стрічки. У процесі зарядки стрічки ролики переміщаються в пазах підстави, витягаючи стрічку з касети і укладаючи її на барабан.
Більш докладний опис конструкції відео магнітофона можна знайти в спеціальній літературі.
Малюнок 6
5. Основні характеристики записи у форматі VHS
Швидкість стрічки, мм / с 23.39
Швидкість запису, м / с 4.85
Діаметр барабана, мм 62
Кут нахилу рядків θ 5 0 56'7 .4 "
Номінальна ширина строчки запису, мкм 49
Азимутальний кут зазорів головок ± 6 0
Ширина поля відеозапису, мм 10,6
Щільність запису, біт / мм 2 4.10 4
Витрата стрічки, м 2 / год 1.07