分量录象机

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目前我国采用的彩色电视制式是PAL制,它把两个色差信号R-Y、B-Y正交调制在副载波上并与亮度信号Y叠加成一个复合信号来传送。为了将复合信号记录在磁带上,广播录象机一般采用直接调频方式,即用宽频带的视频信号对频率较低的载波进行频率调制。这种记录方式的优点是图象和声音质量好,但由于记录频率高,要求磁头记录速度快(21.3m/s),制作困难,操作复杂,成本高。两英寸四磁头和一英寸B、C格式广播录象机均属此类记录方式。

家用录象机VHS、Betamax和业务用的Umatic机,是采用色度降频法,即将复合信号分离成亮度和色度信号,然后将色度信号降为低频与调频后的亮度信号混合记录在磁带上。这种记录方式的优点是记录频率不高,因此记录带速较低(4.87m/s),制作简单,成本低,操作方便。但图象和声音的质量较差。

80年代初出现了分量录象机,它是将彩色电视复合信号的3个分量(亮度信号和两个色差信号),经处理后分别记录在磁带上。下边对分量录象机的原理及特点作些简要介绍。

分量录象机一般原理

如上所述,分量录象机是把亮度信号和色度信号分别处理后记录在磁带上,如何分别记录,有以下两种方法。

1.行交错(Lineplex)方式:众所周知,录象机的视频带宽、信杂比和记录波长是相互关连的几个参数,当视频带宽一定时,录象机的信杂比取决于磁迹宽度和记录波长。当记录波长增加一倍时,信杂比改善6dB;磁迹宽度减小二分之一,则信杂比降低3dB。如果在磁迹宽度减小二分之一的同时,使记录波长增加一倍,则记录密度不变,而信杂比可改善3dB。根据这个特点,提出行交错方式。将输入的每行复合信号的Y(亮度)和色差信号U、V作如下排列:将每行亮度信号在时间上扩展为1.5行,而色差信号U、V在时间上压缩为0.5行,并把相邻的亮度和色差信号交错排列,经调频后再由两对磁头(图1)分别记录成4条奇偶相间的磁迹,作为一帧信号。

图1
图1 🔍原图 (606×702)

这样行交错排列巧妙地利用了时间压缩和扩张技术。根据电视技术原理,Y信号占用的频带较宽(3.6MHz),它的上限频率的记录波长短,因此对Y信号进行时间扩张,其带宽相应变窄1/3(为2.4MHz),使它的记录波长增长。而色度信号带宽较窄(1.2MHz),故它的记录波长较长,把色度信号进行时间压缩,使色度信号带宽加大到2.4MHz。这样就使亮度信号的带宽和信杂比改善1.5倍,也使色度信号带宽和信杂比达到指标要求。

2.色度时间压缩复用制(Chroma time compressed multiplexing即CTCM):此种方式是在记录时,亮度信号的每行时间仍保持原来的64μs,而色差信号R-Y、B-Y分别压缩成半行即32μs。这样色度信号经压缩复用后相对于Y信号在时间上就产生了一行的延时(见图2)。在重放时,亮度信号仍保持每行64μs,需将色度信号在时间上加以扩张并恢复到原来的64μs,于是它们相对于Y信号又产生了一行的延时(图3),从而前后总延时为两行。这两行的时间差,在重放时可以用延迟线来进行补偿。

图2
图2 🔍原图 (869×459)
图3
图3 🔍原图 (866×401)

由于亮度和色差信号分别记录在两条磁迹上,而两个色差信号又在时间上错开,因此就不必担心它们三者之间的相互串扰,提高了信杂比和清晰度,获得较好的质量,因而目前使用的分量录象机都采用这种方式。

分量录象机的优点

分量录象机刚开始出现,就立即受到世界各国有关厂商和广播电视界的广泛关注。这是由于分量录象机将亮度信号和色差信号分别记录,因而带来了很多优点:

1.降低了记录速度(约为6m/s),是1英寸录象机的1/4,与家用录象机记录速度相近,因而走带机构可以在家用录象机(VHS、Betamax)基础上改进后形成,制作简单,成本低廉。

2.因为分量工作时仅有奇、偶场,故时基校正器与一般黑白录象机相似,电路简单,并易进行编辑。

3.采用1/2英寸盒式磁带,用带量省,仅是C格式用带量的1/5~1/7。

4.录象机体积小、重量轻,便于和摄象机连成一体而形成摄录一体化机,用于电子新闻采访。此外还宜于实现自动化。

5.改善了彩色杂波,充分利用记录带宽,并获得较好的清晰度。

6.减少了由彩色副载波引起的一系列非线性失真,如微分增益、微分相位以及波纹干扰等。

7.声音和图象质量高,图象质量与一英寸机不相上下而声音质量优于一英寸机,有4路声音输出。

8.适用于不同的彩色电视制式。分量录象机有525行/60场、625行/50场两种,都适用于不同的彩色电视制式。

目前使用的几种分量录象机

1.Betacam:称L格式,它是1982年由索尼公司推出的,它采用了色度时间压缩复用原理,应用电荷耦合器件CCD进行时间压缩和扩张,用两对亮度和色度磁头(图4),而又独立地在磁带上记录亮度和色度信号。在Betacam中采用了Y/C定时基准脉冲来保证亮度Y和色差信号R-Y、B-Y相互重合。其走带结构与家用录象机Betamax相似,但作了改进。磁头鼓直径与Betamax相同,为74.5mm。磁带盒尺寸亦相同。但磁带采用重放灵敏度高和失落信号小的高质量氧化物带。由于它体积小、重量轻、结构简单、性能好,便于和摄象机合用,成为摄录一体化机,因此得到了电视新闻采访工作者的青睐,发展极快,投放市场4年,就售出约两万余台。

图4
图4 🔍原图 (698×972)

2.MII:1985年松下公司针对世界录象机发展趋势,集中力量和NHK(日本广播协会)共同开发MII格式分量录象机。MII采用金属粉磁带,它与氧化物磁带相比,记录密度增加,载噪比改善(约10dB),频响加宽。磁头采用非晶态磁头,以钴、铌、钽、锆为材料,较大地提高了高频导磁率,从而改善了磁头的效率,信杂比好,硬度强。在信号处理上采用数字滤波器分离Y/C信号以及数字时间压缩技术。此外,在Y和R-Y、B-Y信号上叠加3.375MHz脉冲串,以减少重放时视频信号的抖晃,作Y/C定时脉冲,并提高重放图象质量。在走带机构方面与VHS相似,但在其基础上进行了改进,使走带平滑,摩擦力小,互换性好。MII磁头鼓与绕带方式如图5所示。共装有10个磁头,利用压电器件和微处理机实现自动跟踪,它一方面在记录时可即时重放,以使监视记录图象。另一方面在重放时可得到静止、慢速和快速等优质图象。

图5
图5 🔍原图 (819×747)

3.Betacam SP(LSP):为了和松下公司MII分量录象机相抗衡,索尼公司于1986年在Betacam的基础上又推出了Betacam SP格式,它与MII一样也采用金属粉磁带,在信号处理上同样采用一些数字技术,同时也增加自动跟踪磁头,并能与Betacam相兼容,但质量较Betacam提高一大步。

Betacam SP和MII质量已达到与一英寸录象机不相上下,记录时间可达90分钟,其操作方便、体积小,价格便宜,因而得到各国的重视。1985年美国国家广播公司(NBC)宣称:将使用MII格式分量录象机来制作和播出电视节目,并逐步淘汰所有演播室、现场制作(EFP)和电子新闻采访(ENG)中的2英寸、1英寸和1/4英寸录象机,共耗资5000万美元,用5年时间,实现电视中心台的改造。随后,加拿大、英国、奥地利以及日本等不少电视台也决定使用分量录象机来更新设备。分量录象机至今已售出3万多台,它是目前广播领域中很有发展前途的一种机型。(李倜)