錄像機的原理

第四章磁帶錄像機4.1磁記錄基礎一、鐵磁材料及其特性

物質就其磁特性而言，可分為：順磁物質≧1、抗磁物質≦1、鐵磁物質?1,三類。鐵磁物質的特點：有良好的導磁性；在外磁場作用下，能產生很強的磁感應強度；當外磁場撤去后仍保留磁性——剩磁。1.磁滯回線硬磁材料：制造磁帶；軟磁材料：制造磁頭。Bm—飽和磁感應強度Brm—最大剩余磁感應強度He—矯頑磁場強度2.二、磁記錄原理當磁帶以一定速度相對于磁頭移動時，被磁化的磁帶在離開磁頭縫隙之后，就留下了與信號成比例的剩磁，叫做磁跡。三、磁性重放原理3.四、消磁原理消磁方式：直流消磁；交流消磁。4.五、磁頭與磁帶（一）磁頭1、視頻磁頭（1）單體磁頭

（2）復合磁頭

2、音頻及控制磁頭

3、全消磁頭5.（二）磁帶1、磁帶的結構（1）帶基（2）磁性層2、磁帶的分類（1）氧化物磁帶

（2）金屬磁帶金屬涂敷磁帶金屬鍍膜磁帶6.

4.2視頻信號的錄放原理一、旋轉磁頭的由來錄放的最高頻率受到兩個方面的限制，一個是磁帶速度V；一個是磁頭工作間隙g；關系式為：fmax=V/2g取磁隙寬度g=0.3um，磁帶速度則達到：V=2gfmax=2

0.310-6

6106=3.6m/s7.二、旋轉磁頭的構造（一）上磁鼓（二）下磁鼓（三）旋轉變壓器作用：將高速旋轉中的磁頭掃描的信號通過無接觸電磁感應的方法傳送到錄像機基板上來。上磁鼓的功能：1）安裝視頻旋轉磁頭；2）帶動磁頭穩(wěn)定旋轉掃描；3）磁鼓外表面刻有5條線槽，使磁帶與磁鼓表面之間有一定氣隙，以維持固定的張力；4）上磁鼓表面十分光滑，是校正上磁鼓中心的基準圓周面。下磁鼓的作用：1）安裝磁鼓馬達；2）裝有速度和相位檢測器件，以測定其瞬時狀態(tài)，并輸出測速脈沖fg信號和pg信號；3）裝有半個旋轉變壓器（固定線圈），以傳送電磁交換信號；4）外表面開有螺旋走帶槽，以限制磁帶包住磁鼓的位置。8.三、頻率調制

信號頻率上限與頻率下限的關系式為：

fmax=fmin

2n冪次數n就是該信號的倍頻程，也稱為相對帶寬。PAL制視頻信號的頻率上下限為25HZ和6MHZ，則fmax/fmin=6

106/25=2.4

105≈218，約為18個倍頻程。壓縮視頻信號的倍頻程數是實現信號記錄的關鍵問題。

調頻信號的相對帶寬已減小為：8.4-1.28=7.12<23,而調頻前為25Hz~3MHz≈217。9.四、彩色信號處理直接調頻記錄方式：將彩色全電視信號作為一個整體變?yōu)檎{頻信號送給視頻磁頭記錄。彩色降頻記錄方式：非廣播用錄像機只對亮度信號進行調頻記錄，稱為Y-EM方式，而對彩色信號分量則采用降頻記錄方式來處理。10.4.3磁帶錄像機的組成一、磁頭系統(tǒng)包括磁頭鼓組件、音頻/控制磁頭組件、全消磁頭組件等。二、信號系統(tǒng)包括視頻信號和音頻信號的記錄與重放兩部分。11.三、磁帶加載和傳輸系統(tǒng)（機械系統(tǒng)）由帶盒裝卸機構、磁帶穿帶、退帶和走帶機構等組成。四、伺服系統(tǒng)1、磁鼓伺服系統(tǒng)2、主導軸伺服系統(tǒng)3、張力伺服系統(tǒng)五、操作控制系統(tǒng)12.4.4磁帶錄像機的分類與記錄方式一、磁帶錄像機的分類（一）按使用范圍來分類1、廣播用錄像機2、專業(yè)用錄像機3、家用錄像機（二）按記錄方式來分類13.二、磁帶錄像機的記錄方式（一）C型錄像機C型錄像機屬廣播用高檔機，采用1英寸盤式磁帶，?型繞帶方式，1.5磁頭記錄方式。14.（二）分量型錄像機分量錄像機是將一場復合的電視信號分離為亮度信號和色度信號，并將亮度信號經調頻后記錄在一條磁跡上；再采用時分復用技術將兩個色差信號記錄在另一條磁跡上。15.1、Betacam型錄像機Bvw-50pBvw-60pBvw-70p16.2、MⅡ型錄像機方位角記錄方式17.（三）U-matic型錄像機2、高帶型（BVU）3、超高帶型（SPU-matic）

U型錄像機屬于專業(yè)用錄像機，曾廣泛應用于我國地方電視臺和電化教育部門。它有兩個磁頭，Ω型繞帶方式，3/4英寸磁帶。

1、低帶型（VO）18.（四）家用錄像機1、VHS錄像機VHS錄像機是兩磁頭錄像機，磁鼓直徑62mm，磁鼓轉速25r/s，使用1/2英寸盒式磁帶。

VHS的高帶型：S-VHS19.2、8mm錄像機

第二代家用錄像機。它采用8mm寬超小型盒是金屬磁帶，兩磁頭螺旋掃描方位角記錄方式。

8mm格式的高帶型式：超8（Hi-8）。20.4.5視頻信號的記錄原理一、亮度信號記錄通道1、輸入選擇電路21.2、非線性預加重所謂非線性預加重就是對不同的信號電平選用不同的預加重量。3、預加重在視頻信號調頻前先對其高頻成分進行提升，而且隨頻率上升而加大提升量。22.

4、黑/白切割6、紀錄放大器二、色度信號記錄通道1、輸入信號分離選擇電路

5、頻率調制23.2、時間軸分割與時間軸壓縮

所謂時間軸分割和時間軸壓縮就是時分復用技術，即將每一行的R-Y信號和B-Y信號分割開，然后按R-Y、B-Y的順序將兩個色差信號壓縮在一行的時間內，重新組成一個新的色度信號后，記錄到一條磁跡上。3、音頻混合電路24.4.6視頻信號的重放原理一、亮度信號的重放過程1、磁頭放大器25.

2、磁頭切換電路磁頭切換電路的作用是切掉兩個磁頭的多余信號。

3、信號失落補償可用前一行信號代替這一行中失落的信號。4、限幅和解調限幅：消除亮度信號中的一切寄生調幅，并使信號變成近似矩形波，恢復丟失的上邊帶能量。解調：將限幅器輸出的調頻波解調還原為視頻信號。26.二、色度信號的重放過程5、非線性去加重和去加重6、時基校正時間軸擴展27.4.7磁帶錄像機的音頻系統(tǒng)一、錄像機的交流偏磁縱向記錄音頻系統(tǒng)錄像機音頻記錄與錄音機的區(qū)別：（1）需要較大的偏磁電流；（2）為保證聲畫同步，音頻磁頭需嚴格安裝；（3）有兩個消音磁頭，一個全消磁頭、一個專用消磁頭；28.錄像機音頻系統(tǒng)（4）設有非正常重放聲音控制電路；（5）錄像機的縱向音頻磁跡寬度較窄，走帶速度較低。29.二、高保真音頻系統(tǒng)2、VHS錄像機的高保真音頻系統(tǒng)這是一種分層記錄的方法，它主要包括兩條措施：（1）在磁頭鼓上增加兩個旋轉音頻磁頭，超前于視頻磁頭設置；

1、Betacam—sp分量錄像機上的高保真音頻系統(tǒng)

（2）采用分層調頻記錄的方式。30.4.8伺服系統(tǒng)一、伺服的基本概念所謂伺服就是通過自動控制方式使受控對象的某一個物理量（轉速、位置等）保持不變或按一定規(guī)律變化。錄像機的伺服系統(tǒng)主要有磁鼓伺服、主導軸伺服、帶盤伺服等，其中磁鼓伺服、主導軸伺服屬于旋轉伺服。帶盤伺服包括磁帶盤旋轉伺服和磁帶張力伺服。31.二、磁鼓伺服原理1、磁鼓速度伺服2、磁鼓相位伺服磁鼓伺服主要由鼓的速度伺服和相位伺服兩部分電路組成。鼓的速度伺服使磁鼓轉速穩(wěn)定；鼓的相位伺服使磁頭的旋轉位置（相位）與基準信號同步。32.三、主導軸伺服原理主導軸伺服系統(tǒng)也是由速度伺服和相位伺服兩部分電路組成。速度伺服是保證在紀錄和重放過程中磁帶運行速度穩(wěn)定；相位伺服則是重放過程中控制磁帶的運行相位，使旋轉磁頭對準磁帶上的磁跡正確掃描。33.

1、相位伺服環(huán)路（1）記錄狀態(tài)下（2）重放狀態(tài)下TRACKINGCONTROL

2、速度伺服環(huán)路磁鼓轉一周，磁帶移動兩條磁跡。34.四、帶盤伺服原理帶盤伺服的作用：1）正常走帶時保持一定張力；2）走帶方式變化時，調整磁帶張力的變化；3）磁帶松弛時，通知控制電路停機保護。35.4.9機械及控制系統(tǒng)一、機械系統(tǒng)1、磁鼓及驅動機構

2、主導軸及驅動機構

3、穿帶機構

4、帶盤驅動機構和制動機構1）帶盤驅動機構2）帶盤制動機構36.二、系統(tǒng)控制主要作用：1）使系統(tǒng)按指令操作；2）自動停機保護；3）多功能顯示；4）信號接收及遙控。37.4.10數字電視基礎電視信號數字化的三個步驟：取樣、量化與編碼。取樣：指用每隔一定時間間隔的信號樣值序列代替原來在時間上連續(xù)的信號。量化：用有限個幅度值近似代表原來在時間上連續(xù)變化的幅度值；編碼：是按一定規(guī)律，把量化后的離散值用二進制數字表示。38.

一、取樣

二、量化量化過程，就是對幅值進行舍零取整的處理。

所謂量化比特數是指要區(qū)分所有量化級所需幾位二進制數。例如，有8個數量級，則可用三位二進制數來區(qū)分，而稱此8個量化級的量化比特為3比特量化。39.n比特量化器需要2n-1個比較器。量化誤差：ε=Ui(t)–U0(t)40.三、編碼數碼率=取樣頻率和量化比特數的乘積。編碼器工作原理：以n=3為例，設編碼器輸入：D7┉D0，輸出為22、21、20，因為n=3，需要23-1=7個比較器，8個數量級。

當輸入端D6=1時，D6=D5=D4=D3=D2=D1=1，Q7=0，Q6=Q5=Q4=Q3=Q2=Q1=141.4.11數字錄像機一、數字錄像機的新技術及特點1、高密度記錄數字錄像機提高記錄密度的措施有兩種：一種是利用編碼技術壓縮掉信號的冗余部分；另一種是縮減磁跡寬度以降低磁帶消耗量。2、采用誤碼糾錯及掩錯技術所謂掩錯就是利用相鄰像素的樣值去進行補償。42.

3、磁頭磁帶新技術4、采用信道編碼技術使數字流的頻率特性與傳輸通道的頻率特性相同，使傳輸過程能量損失最小，這種處理就是信道編碼，又稱差錯控制編碼。常用的差錯控制編碼：奇偶校驗碼；里德?索羅門碼。

43.數字錄像機優(yōu)異的性能主要表現在：1）卓越的錄制與復制特性；2）良好的工作性能；3）具有擴展新功能的能力。44.二、數字錄像機視頻記錄原理數字錄像機分非壓縮方式和壓縮方式兩類。數字錄像機視頻記錄原理（DVCPRO）

1）輸入接口：有模擬分量和復合兩個接口，將信號變成4：1：1取樣，8bit量化的數字信號。

2）去逆程電路：去掉逆程信號，取出正程信號。

45.3）交織：4）壓縮：包括離散余弦變換（DCT）、加權、Z字形換序、自適應量化和可變字長編碼（VLC）。DCT有兩種模式：活動部分少的圖象，DCT在幀內進行；活動部分多的圖象，DCT在場內進行。視頻段的每個宏塊原來有384B（字節(jié)），壓縮后變成77B的同步塊，壓縮比：384：77=5將圖像中信息多的部分與信息少的部分防在一起壓縮，提高壓縮效率。具體的交織方法：1)將一幀圖像的Y.R-Y.B-Y數據分別按8ⅹ8個像素為單位分成若干個像塊（稱為DCT像塊），其中Y信號有6480個DCT像塊，R-Y.B-Y各有1620個DCT像塊。2）將水平方向的4個Y像塊和一個R-Y、一個B-Y像塊放在一起構成宏塊，一幀圖像共有1620個宏塊，交織是以宏塊為單位進行的。3）將一幀圖像按水平方向分成五個部分，按垂直方向分成12部分，共劃分成60個超塊，每一個超塊中有27個宏塊。4）按一定的規(guī)律從水平方向的五個超塊中各取出一個宏塊，構成視頻段進行數據壓縮。46.5）去交織

6）糾錯編碼：在壓縮數據塊的前面或后面加幾個字節(jié)的同步碼、識別碼、監(jiān)督字，以便重放時檢測并糾錯。

7）記錄調制：糾錯編碼后的數據先經過擾頻處理，然后每24bit為一組，并在每組起始處追加1bit（叫做24-25調制），最后變成NRZI碼進行記錄。

壓縮后的同步塊通過去交織使其恢復到原來圖象的位置，為了能在尋像狀態(tài)下仍能看到活動的圖象。47.三、非壓縮方式的數字錄像機（一）D1格式數字錄像機主要技術特點：取樣比：4：2：2，取樣頻率：Y=13.5MHz，B-Y/R-Y=6.75MHz；8bit量化；圖像數碼率：173Mb/s。

采用4通道記錄，每場信號記錄在10條或12條磁跡上。數字格式與模擬格式的本質區(qū)別在于：在掃描時一條磁跡在模擬時必須對應一場，而數字時可以分段記錄，具體有分段和分通道兩種方法。分段是把一場信號的數據按掃描的行數平均分成若干段，記錄到相鄰的磁跡上；分通道則是把整個數字信號流分成幾個獨立的錄放通道來記錄，它更適合于數字記錄。48.（二）D2格式數字錄像機主要技術特點：視頻信號（復合）取樣頻率：17.72MHz（四倍彩色副載波頻率）；8bit量化；圖像數碼率：142Mb/s；2通道記錄；每場記錄8條磁跡。（三）D3格式數字錄像機主要技術特點：與D2格式相同。49.（四）D5格式數字錄像機主要技術特點：取樣比：4：2：2；取樣頻率：13.5MHz/6.75MHz，10bit量化；或18MHz/9MHz，8bit量化；圖像數碼率：250Mb/s。4通道記錄，每場信號記錄磁跡12或16條。

D5格式是指標最高的錄像機。50.四、壓縮格式的數字錄像機（一）數字Betacam（DigitalBetacam）格式錄像機數字Betacam是目前壓縮格式中圖像質量最高的數字錄像機，又稱為DVW數字分量錄像機。主要技術特點：取樣比：4：2：2；取樣頻率：13.5MHz/6.75MHz；10bit量化；圖像數碼率：88Mb/s；壓縮比：2：1；每場信號6條磁跡。主要性能特點：1）優(yōu)異的畫面質量，有多代復制能力（30代不降低）；2）先讀后寫的預讀編輯功能，可把先前記錄的視音頻信號經重放磁頭讀出，并送外部設備中處理，然后重新記錄在相同的磁跡上；3）采用了新開發(fā)的自動磁跡跟蹤系統(tǒng)，提高了磁跡跟蹤能力；擁有先進的自我診斷系統(tǒng)，任何誤操作都會被錄像機檢測到，并顯示出來。51.典型數字Betacam錄像機介紹（1）DVW——A500P兼容模擬重放數字Betacam編輯錄像機主要性能特點:1)兼容模擬分量Beta型機的重放功能；2）具有數字分量視頻處理的高質量圖像；3）20比特數字音頻錄音等。

（2）DVW——A510P兼容模擬重放數字Betacam編輯放像機主要性能特點：1）在最高50倍速快速搜索時，仍可重現彩色圖像；2）其它特性與前例中相同。52.（二）DVCPRO格式數字錄像機

DVCPRO格式錄像機是在1/4英寸磁帶上記錄數字分量視頻信號，又稱為D7格式。主要技術特點：取樣比：4：1：1（4：2：2）；取樣頻率：13.5MHz/3.375MHz（13.5/6.75MHz）；8bit量化；數碼率：25Mb/s（50M/s）；壓縮比：5：1（3.3：1）；每幀信號記錄12條磁跡。主要性能特點：1）磁帶盒體積小，使用1/4英寸金屬磁帶；2）磁鼓直徑?。?1.7mm與DV格式相同）；3）磁跡寬度增加到18um，走帶速度也提高；4）采用低張力系統(tǒng)，延長磁頭壽命；5）能兼容重放DV格式的磁帶。53.典型DVCPRO格式機介紹AJ——D960型數字錄像機主要特點：1）具有4:2:2數字分量視頻和4路數字音頻；2）在清晰圖像的質量下，提供多種快慢動作；3）完整的編輯功能。

AJ——LT85E便攜式DVCPRO編輯錄象機主要特點：1、4:1:1取樣，8比特量化；2、2聲道16比特數字音頻；3、將兩套錄象機、兩臺監(jiān)視器和一臺編輯控制器組合在一起，具有高度的便攜性；4、可以播放DV格式的錄象帶。54.（三）DVCAM格式數字錄像機主要技術特點：取樣比：4：2：0；取樣頻率：13.5MHz/6.75MHz；8bit量化；圖像數碼率：25Mb/s；壓縮比：5：1。

DVCAM的主要特點是充分利用了DVC磁帶盒中的“帶盒存儲器”（CM）功能。即在磁帶盒中裝入16千比特的固態(tài)半導體存儲芯片，使其既能得到大的存儲容量，又能得到快速的檢索速度。存儲芯片用于存儲ClipLink編輯數據，在編輯時能提供一種快速了解素材內容、快速搜索編輯點的方法。55.DVCAM格式代表機型介紹（1）DSR——85P高速編輯錄像機

（2）DSR——1600P編輯放像機

（3）DSR——70P便攜式編輯錄像機

（4）DSR——30P錄放像機主要性能特點：1）DVCAM數字格式；2）重放兼容DV格式；3）4倍速信號傳輸；4）Cliplink操作；5）2聲道/4聲道模擬和數字音頻等。主要性能特點：1）dvcam數字格式；2)6.4英寸彩色液晶屏；3）多種數字、模擬信號接口等。主要性能特點：1）dvcam數字格式；2）重放兼容dv格式；3）LANC編輯等。56.（四）Betacam—sx格式數字錄像機

Betacam—sx是第一種盤帶結合的數字錄像機。主要技術特點：取樣比：4：2：2；取樣頻率：13.5/6.75；8bit量化；圖像數碼率：18Mb/s；壓縮比：10：1（MPEG-2壓縮）它輸入圖像不是按幀來組織，而是按GOP來組織（GOP相當于兩幀，即I幀和B幀），每個GOP的數據為固定長度。一個GOP數據記錄12條磁跡。57.主要性能特點：1）可重放Betacam—sp和Betacam磁帶；2）本機實現剪切編輯；3）內置記錄90分鐘節(jié)目硬盤；4）四倍速傳輸（SDDI）四倍速下載硬盤等。Betacam—sx格式主要機型介紹（3）DNW—A28P數字錄像機主要性能特點：1）零幀精度的編輯功能；2）預讀編輯系統(tǒng)；3）動態(tài)跟蹤控制功能；4）實用的立體聲混音系統(tǒng)。（2）DNW—75P數字錄像機（1）DNW—A100P數字錄像機主要性能特點：1）可兼容其它兩種BE