Используемый в VHS формат ленты по ширине составляет 1/2" (12.65 мм), и, как это можно видеть из приведенного ниже рисунка, ширина каждой из наклонных дорожек составляет приблизительно 0.049 мм, а их длина равна примерно 10 см. На таком небольшом пространстве должна быть записана информация 312.5 строк системы PAL (и 262.5 строк системы NTSC).

Рис. 8.3. Барабан VHS с двумя видеоголовками

Когда вы задумаетесь об этом, вам станет понятно, насколько важно качество ленты — как магнитное покрытие, так и механическая целостность и износоустойчивость.

Кроме видеосигнала, который записывается на наклонных дорожках, на ленте также записываются: звуковой сигнал с помощью стационарной аудиоголовки в верхней части ленты и сигналы управления в ее нижней части. На видеосигнал, формируемый схемой видеомагнитофона, накладываются определенные ограничения. Для начала, конструкция записывающей системы VHS, включающая размер барабана видеоголовок, скорость вращения и качество видеоленты, определяет ширину полосы сигнала, который может быть записан на видеоленту.

Рис. 8.4. Кинематическая схема лентопротяжного механизма VHS

Когда видеосигнал поступает на входной каскад видеомагнитофона, он проходит сквозь низкочастотный фильтр с крутым срезом и значением верхней граничной частоты 3 МГц. Этот фильтр пропускает лишь информацию об яркости, в то время как информация о цветности выделяется фильтром из высокочастотной части того же сигнала. Такое вырезание сигнала яркости производится по причине того, что просто невозможно записывать больше информации. Все это — ограничения концепции VHS.

Из простого соотношения, которое мы приводили ранее, получаем, что 3 МГц соответствуют разрешающей способности по горизонтали в 240 ТВЛ. Фактически это является ограничением для цветного видеосигнала при воспроизведении. Отсюда становится ясно, что в современных системах видеонаблюдения именно видеомагнитофон почти всегда представляет собой наиболее узкое место в процессе достижения хорошего качества воспроизведения изображений.

При записи только сигналов черно-белого изображения низкочастотная фильтрация может быть опущена, поскольку в этом случае отсутствует несущая сигнала цветности. В таких случаях фактическая разрешающая способность будет немного выше и может приближаться (в зависимости от качества ленты и видеомагнитофона) к 300 ТВЛ. Многие видеомагнитофоны имеют автоматические выключатели, позволяющие обойти этот фильтр, но в большинстве time lapse видеомагнитофонов для этого предусмотрен ручной переключатель.

Фактически видеосигнал яркости не записывается непосредственно в том виде, в каком он поступает, а модулируется так же, как это делается при записи звука. В VHS для яркости применяется частотная модуляция (ЧМ) с девиациями частоты, начиная с 3.8 МГц (соответствует самому низкому уровню — импульсам синхронизации) и до 4.8 МГц (соответствует максимальным значениям — уровню белого). Информация о цветности, поступающая со входа видеомагнитофона, записывается непосредственно после преобразования с понижением частоты, с несущей частотой 627 кГц и занимает спектральный диапазон 0… 1 МГц. Это становится возможным, потому что яркость частотно модулируется выше этой области.

В процессе дальнейшей разработки концепции системы VHS было выполнено множество усовершенствований. Были выпущены модели с четырьмя головками, был предложен режим длительного воспроизведения и значительно повышена стабильность режима паузы. Кроме того, в моделях Hi-Fi было улучшено качество записи звука, которое изначально была очень низким при низкой скорости поперечной записи. Вместо первоначальных 40 Гц… 12 кГц полосы звуковых частот, с помощью аудиоголовок, расположенных непосредственно на барабане видеоголовок и вращающихся с той же скоростью, что и видеоголовки, записывается звук безукоризненного качества. При такой высокой скорости ленты относительно головок звуковая полоса пропускания была расширена до 20 Гц…20 кГц, и соотношение сигнал/шум существенно увеличилось — с 44 дБ до более 90 дБ. Звуковые каналы Hi-Fi записываются не на отдельных дорожках, а в более глубоком слое ленты и с различным азимутальным углом записываемого частотно-модулированного (ЧМ) сигнала. Поэтому такой тип записи называется мультиплексированная по глубине запись.

Даже несмотря на то, что были изготовлены более качественные ленты и видеоголовки, полоса частот видеосигнала не могла быть значительно расширена вследствие ограничений самой концепции. Принимая это во внимание, разработчики VHS представили новый улучшенный формат, названный Super VHS.

Рис. 8.5. Упрощенный чертеж: ленты VHS в масштабе 1:1 и схема записи

Рис. 8.6. Композитный видеосигнал

Рис. 8.7. Принцип VHS

Рис. 8.8. Принцип S-VHS

Рис. 8.9. Структура ленты S-VHS

Следующий крупный шаг в развитии видеомагнитофонов системы VHS был сделан в 1987 году с представлением концепции Super VHS. Формат Super VHS улучшил качество яркости и цветности записываемых видеосигналов, сохранив при этом совместимость с форматом VHS. Такая совместимость подразумевает использование одного и того же типа видеоголовок, вращающихся с одинаковой скоростью и под тем же углом.

В основном видеомагнитофоны Super VHS (S-VHS) отличаются от VHS более широкой полосой пропускания. Это достигается выделением сигналов цветности и яркости из композитного видеосигнала с помощью специального гребенчатого фильтра и последующей модуляцией сигнала яркости на более высокой частоте и в более широкой полосе ЧМ-сигнала, частота которого изменяется от 5.4 МГц до 7 МГц. Это означает, что видеосигнал яркости может быть записан в полосе частот, превышающей 5 МГц, что дает разрешение свыше 400 ТВЛ. При этом используются видеоголовки тех же физических размеров, но обладающие лучшими характеристиками. Кроме того, хотя и применяются видеоленты тех же размеров, однако качество их магнитного покрытия намного выше.

Видеомагнитофоны системы S-VHS могут записывать и воспроизводить записи форматов VHS и S-VHS.

Чтобы выполнить запись формата S-VHS, должна быть использована лента S-VHS (видеомагнитофон S-VHS распознает ленту S-VHS с помощью небольшой щели на кассете). Видеомагнитофон системы VHS не может воспроизводить записи, выполненные в стандарте S-VHS.

Когда сигналы цветности и яркости объединены в полном композитном видеосигнале, всегда заметны видимые перекрестные искажения. Чтобы минимизировать этот дефект, формат S-VHS допускает непосредственный вход и выход раздельных сигналов яркости и цветности. Эта пара обозначается Y/C (Y используется для яркости, а С — для цветности), им соответствуют контакты миниатюрных разъемов DIN (Deutsche industrie norme), которые находятся на задней панели видеомагнитофонов S-VHS.