第7章__录像技术发展

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1、西安电子科技大学出版社应用电视技术赵坚勇第7章录像技术的发展7.1录像机原理7.2时滞录像机7.3多画面处理器7.4硬盘录像机7.1录像机原理磁带录像机是以磁带为介质存储图像信息的设备。它所完成的基本物理变换是电／磁转换，把时间轴上连续变化的电视信号、音频信号转化为磁带上磁迹的几何分布或相反的过程。从质量上分，磁带录像机有广播级、业务级和家用型。在应用电视系统中，家用型和业务级机器是最为常用的图像记录设备。7.1.1磁记录的视频录放原理1.磁性记录原理铁磁物质的磁滞特性表明磁性材料具有记忆功能，这一功能使得磁记录成为可能。任何一个磁记录必须包括两个基本的部

2、分：一是承载信息的介质，二是向介质传递信息实现电磁转换的器件。录像机的磁记录介质是磁带，电磁转换器件是磁头。通过磁头向磁带记录或重放信息，要形成一定的磁头磁带关系(简称头带关系)，这种关系必须具有很高的精度，是通过机械系统来保证的。图7―1示出了从信息传递角度看的头带关系示意图。图7―1磁记录的磁头磁带关系示意图磁头是一个绕有一组线圈的环形铁芯，铁芯上有一狭窄的缝隙——工作缝隙。当被记录信号电流流过线圈时，铁芯中就会产生与电流大小成正比、方向一定的磁通，由于工作缝隙处的磁阻较大，在其附近就会出现漏磁场。当磁带的磁性层(以下称磁带)与工作缝隙接触时，由于磁带

3、的磁阻较低，铁芯中的磁通就会通过磁带形成闭合磁路，因此磁带被磁化。如果磁带以一定的速度相对磁头运动，就会形成一条磁迹。在这个过程中被记录信号电流随时间的变化就转化为磁带上磁迹的磁化强度的变化。我们介绍这个过程主要是为了引入一个重要的概念——记录波长。它表示对应被记录信号一个周期，磁带上磁化强度变化一个周期的长度。显然，它与磁带的速度v(假定磁头固定)成正比，与被记录信号的频率f成反比：(7―1)该式表明，v一定时，λ将随f的提高而缩短，这不仅受磁粉最小尺寸而且还受磁头缝隙宽度g的最小值的限制。这是因为g较宽时，磁带尚未掠过缝隙前，磁场方向就已经改变。因此，

4、在减小磁粉粒径和磁头缝隙受到限制的情况下，提高头带相对速度v是提高录放信号频率的有效措施。2.磁性记录重放原理信号的重放过程是上述过程的逆过程。当磁头的工作缝隙与磁带相接触时，将形成与记录时相同的头带关系。磁头将桥接磁带的磁迹，磁迹的表面磁场将在磁头线圈中产生相应的感生电动势，采用适当方法取出并处理这个电动势，就可以恢复出原信号。所谓形成与记录时相同的头带关系，一是指几何位置关系，二是指磁带以记录时相同的速度运动。根据电磁感应定律，铁芯线圈中感生电动势为(7―2)式中，N为线圈匝数，Φ为通过铁芯的磁通量。由此可以得出图7―2所示的重放特性曲线。彩色电视视频

5、信号上限频率为6.5MHz，下限频率为25Hz左右。绝对带宽约为6.5MHz，相对带宽(上、下限频率之比)为26万。相对带宽通常用倍频程数来描述。对于视频信号，从25Hz到50Hz为一个倍频程，50Hz到100Hz为第二个倍频程，100Hz到200Hz为第三个倍频程……直到上限频率6.5MHz，总共约有18个倍频程。图7―2磁记录重放特性3.旋转磁头扫描从重放特性可以看出：要想提高重放的最高频率fmax，以适应视频信号的宽带特性，有两个途径，一是提高磁带速度，一是减小磁头的工作缝隙。磁头工作缝隙的窄化一直在进行着，但它是有限度的；而提高磁带速度又会带来磁带

6、使用量过大的问题。为解决这个问题，人们研制了旋转磁头扫描方式。就是使磁头高速地旋转，而磁带仍以很低的速度行走，由于磁头高速地扫过磁带表面，使磁头与磁带之间的相对速度很高，这就可以实现很高的fmax。目前应用最多的旋转扫描方式是螺旋扫描方式。盒式磁带录像机大多采用的二磁头螺线扫描方式的简图示于图7―3。图7―3二磁头螺旋扫描在这种方式中，两个视频磁头彼此相隔180°角，安装在一个旋转磁头鼓上，磁带通过进带导柱和出带导柱的调节，卷绕在磁头鼓的半圆周上，形成一定的高度差。由于磁头鼓旋转，两个磁头交替地接触磁带，扫描出一条条倾斜于磁带边缘一定角度的磁迹。视频信号每

7、秒由25帧画面组成，每帧又分为2场，因此，若磁头鼓的转数为25转／秒，它旋转一周的时间恰好是一帧信号的时间，每个磁头扫描磁带的时间则为一场信号的时间。控制旋转磁头相位，就可以使每个磁头将一整场信号记录在一根磁迹上。图7―4说明了这个关系，为了使磁迹连接不出现信号丢失，磁带对磁头鼓的包角要稍大于180°。图7―4二磁头螺旋扫描与视频信号的关系4.频率调制由于磁记录系统动态范围的限制(70dB左右)，排除了直接记录视频信号的可能。必须进行调制，以压缩相对带宽。录像机采用调频方式处理视频信号，主要是因为它具有以下优点：(1)可以避免重放非线性所需的均衡。(2)可

8、以减小各种幅度干扰对记录的影响。(3)可以采用饱和记录方式，获得较