Благодаря этой прорези формируется неоднородность для магнитного поля, которое выходит из сердечника и замыкается по воздуху, возвращаясь к другому концу прорези. Но если мы поместим магнитную ленту очень близко к головке, то поток будет проходить через ленту.

Магнитная лента сама по себе очень тонкая и покрыта магнитным порошком, микроскопические частицы которого действуют как небольшие магнитики. Если наложить внешнее магнитное поле, то эти небольшие частицы могут быть поляризованы в различных направлениях, в зависимости от силы тока и его направления.

Если магнитная лента неподвижна, то никакая информация не будет записана, за исключением последнего состояния магнитного поля.

Чтобы произвести звуковую запись, лента должна двигаться с постоянной скоростью. Эта скорость зависит от разрешения, то есть от самой высокой частоты, которую необходимо записать. Чем быстрее движется лента и чем меньше зазор в кольце, тем более высокую частоту можно записать.

По аналогии это напоминает ситуацию: в наличии имеются две авторучки, одна — с острым, другая — с обычным пером. Пользуясь острым пером, мы можем писать более мелким шрифтом и на одном и том же пространстве разместить больше информации, чем при пользовании обычным пером.

Этот пример — упрощенное описание того, как производится звуковая запись. В действительности же звуковой сигнал не записывается непосредственно в том виде, в каком он поступает, а скорее в виде амплитудно-модулированного синусоидального сигнала. Было установлено, что при этом нелинейные искажения при записи намного ниже. Для звуковой кассеты скорость движения ленты была выбрана равной 4.75 см/с. Таким образом, получасовая запись одной стороны кассеты С-60 занимала примерно 86 м ленты (4.75x60x30=8550 см). При хорошем качестве ленты и с чистой головкой возможная полоса пропускания записи звука составляет приблизительно от 50 Гц до 15000 Гц. Если сравнивать с сегодняшними цифровыми CD-стандартами, то такие характеристики звуковой записи не кажутся столь внушительными. Очевидно, что с большими магнитофонами (катушечного типа) и учетверенной скоростью ленты в 19 см/с записанная и воспроизведенная полоса пропускания будет намного шире.

Первоначально была предпринята попытка применить к записи видеосигналов концепцию, подобную применяемой при аудиозаписи на магнитную ленту, когда в 50-х годах были разработаны весьма странные устройства со скоростью протяжки ленты около 1000 см/с с необычайно большими бобинами. Теория, на основе которой построена запись на магнитную ленту, показала, что, чтобы сделать запись монохромного видеосигнала с полосой пропускания всего 3 МГц (при приемлемом качестве изображения, что соответствует только 15 кГц при аудиозаписи), требуется скорость протяжки ленты около 3 м/с (300 см/с). Легко можно вычислить, что при такой скорости только для одночасовой записи требуется 3x60x60=10800 м ленты. Качество такой продольной записи было все еще очень низким, а оборудование — чрезвычайно громоздким и неудобным в использовании.

Зная размер ленты С-60 (86 м), можно представить себе физический размер бобин, на которых намотано 10 км ленты. Поскольку это представлялось абсолютно непрактичным, то было принято решение отыскать другой способ достижения нужной скорости ленты относительно видеоголовки. В 1950-х годах два инженера из Атрех™ придумали систему с поперечным сканированием, которая имела 4 вращающихся видеоголовки, через которые лента проходила с невероятной скоростью — 40 м/с. Эта система была способна записывать сигнал в полосе пропускания до 15 МГц и обеспечивала качество, достаточное для телевещания. Но для коммерческого рынка и для рынка видеонаблюдения это было слишком дорогим продуктом, поэтому требовалась разработка альтернативных проектов и решений.

Рис. 8.1. Принцип магнитной записи

В конце 50-х годов была предложена концепция спирального сканирования. Это была намного более простая система по сравнению с поперечным сканированием, хотя первоначально все производители предложили конструкции с открытыми бобинами, несовместимые друг с другом. В магнитофонах еще не использовались кассеты, и они не были предназначены для домашнего просмотра.

В 70-х годах Sony™ предложила свой стандарт U-matic, который, обладая хорошими техническими показателями для своего времени и используя кассеты вместо открытых бобин, твердо обосновался в индустрии вещания.

В 1972 году Philips™ вышла на рынок со своим первым устройством N1500, ориентированным на рынок бытовой электротехники; это было новым этапом в развитии кассетных магнитофонов, но, к сожалению, этот видеомагнитофон продавался не слишком хорошо. Он позволял вести запись в течение одного часа и имел встроенный тюнер, таймер и радиочастотный модулятор. Все это было ориентировано на разработку проекта System 2000, но, к сожалению, в этот же период появилось цветное телевидение, и множество людей копили деньги, чтобы купить цветные телевизоры, а не кассетные видеомагнитофоны.

Рис. 8.2. Ранняя модель видеомагнитофона VHS

В начале 70-х годов Matsushita™ и JVC™ вышли на рынок со своими конкурирующими предложениями, то есть, с домашней видеосистемой (VHS), a Sony™ в то же время предложила систему BETA. Таким образом, возникла ожесточенная конкуренция между System 2000, BETA и VHS. В их основах были заложены сходные, но, к сожалению, полностью несовместимые концепции.

В то время VHS стала наиболее популярной и широко востребованной системой на рынке бытовой видеотехники. С технической точки зрения VHS изначально была самой слабой системой по качеству, но она была намного проще остальных в изготовлении и дешевле.

За прошедшие годы множество усовершенствований позволили значительно улучшить ее качество по сравнению с тем, что она представляла собой изначально, и сегодня в системах видеонаблюдения, как и на рынке домашней видеопродукции, VHS используется более, чем в 90 % случаев. Как только VHS получила широкое признание, Sony вышла на арену со своим форматом 8 мм и затем с форматом Hi 8 мм, предлагая намного меньшие ленты и лучшее качество записи, a JVC™ тем временем выпустила свою систему Super VHS, соответствующую качеству Hi 8.

Как мы уже упомянули, для систем видеонаблюдения был разработан специальный тип кассетного видеомагнитофона VHS, так называемый time lapse видеомагнитофон. Именно поэтому в этой книге мы рассмотрим только концепцию VHS. Вероятно, мы проявим некоторую несправедливость к другим существующим форматам, подобным U-Matic, Beta или 8, но время и место, которыми мы располагаем, позволяют сконцентрироваться только на том оборудовании, которое сегодня используется в большинстве систем.

Спиральное сканирование — это концепция, в соответствии с которой головки располагаются на наклонном барабане, вращающемся со скоростью, равной частоте видеокадров, то есть 25 оборотов в секунду для системы PAL и 30 — для системы NTSC. Необходимая скорость движения ленты относительно головки достигается, главным образом, вращением головки барабана.

Первоначально в конструкции бытовых видеомагнитофонов (Video Home System — VHS) фактически использовались две видеоголовки, расположенные под углом 180° друг к другу. Они монтировались на вращающемся цилиндре, называемом барабаном видеоголовок. Таким образом, когда производится запись или воспроизведение, каждая головка записывает или воспроизводит одно телевизионное поле. Видеолента охватывает барабан на 180°, таким образом одна из двух видеоголовок всегда находится в контакте с лентой. Фактическая скорость ленты относительно неподвижных частей отсека, где помещается лента видеомагнитофона, составляет 2.339 см/с (система PAL), т. е. приблизительно вдвое меньше скорости ленты в аудиокассете. Для системы NTSC эта скорость несколько выше — 3.33 см/с.