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Magnetische

Videoaufzeichnung

Inhaltsverzeichnis

1. Allgemeines

Die Anfänge für die Aufzeichnung von Informationen durch Magnetisierung gehen zurück bis in die 1890er Jahre. Der dänische Telegrafie-Ingenieur Valdemar Poulsen erfand 1899 ein Gerät, das auf eine Walze aufgewickelte Klaviersaite Telefonate aufzeichnen konnte. Später verwendete Poulsen Spulen mit einem Stahlband. Aufgrund der physikalischen Begebenheiten war die Wiedergabequalität der aufgezeichneten Sprache nur für Nischenprodukte gut genug.
Das änderte sich erst, als 1935 ein von BASF entwickeltes Kunststoffband mit einer Magnetschicht verfügbar wurde. AEG stellte zur Internationalen Funkausstellung im gleichen Jahr das weltweit erste Tonbandgerät vor. Diese professionellen Geräte waren bald in jedem Tonstudio und Rundfunksender im Einsatz.
In den 1960er Jahren waren in vielen Haushalten Spulentonbandgeräte zu finden. Ende der 1970er wurden Spulentonbandgeräte von der von Philips entwickelten Compact Cassette abgelöst.
Mit der Markteinführung der CompactDisk verloren die magnetischen Aufzeichnungsverfahren im Audiobereich an Bedeutung. Neue Anwendung hingegen fand es ab der 1970er Jahre in einer Revolution in der Unterhaltungselektronik: dem Videorecorder.

Abb. 1.01: Ampex VR 1000C Quadruplex Broadcast Video Tape Recorder
Abb. 1.01: Ampex VR 1000C Quadruplex Broadcast Video Tape Recorder [1]

Ein Vorläufer der modernen Videorekorder entstand schon 1956. Die amerikanische Firma Ampex entwickelte die VR1000, ein 400 kg schweres Gerät, das auf 2 Zoll (5,08 cm) breitem Magnetband ein Schwarzweiß-Videosignal (BAS = Bild-Abtast-Synchronsignal) aufzeichnen und wiedergeben konnte. An einen Heimgebrauch war da bei den Dimensionen nicht zu denken.

Aber schon 1961 stellte Loewe Opta auf der Funkausstellung in Berlin den Prototypen eines Heimvideorekorders, den Optacord 500, vor. Das Gerät bestand aus einem fahrbaren Schrank, auf dem sich das Laufwerk und ein Monitor befanden. Beim Optacord 500 erfolgte die Aufnahme erstmalig im Schrägspurverfahren.

Ende der 1960 und Anfang der 1970er stellten mehrere Hersteller in kurzer Folge unterschiedliche und nicht zueinander kompatible Systeme vor. Es entbrannte in den verschiedenen Märkten ein Formatkrieg. In Europa konnten sich das VCR-System (Video Cassette Recording) von Philips und Video 2000 von Grundig und Philips nur schwer gegen die japanische Konkurrenz durch Sony (Betamax) und JVC (VHS) behaupten. Ende der 70er Jahre war der Marktanteil von Video im unteren einstelligen Prozentbereich. Die Produktion von VCR-Rekordern wurde 1981 eingestellt.
Betamax-Geräte hatten einen hohen Qualitätsstandard und waren dementsprechend recht teuer. Sony unterschätzte zudem die Macht der Pornoindustrie und verlor so den Kampf um den Markt mit Leihkassetten. Weil das VHS-System von vornherein auf Einfachheit und niedrige Produktionskosten ausgelegt war, hatten bald die schnell aus dem Boden sprießenden Videotheken praktisch ausschließlich VHS-Kassetten in den Regalen.
1986 hatte VHS in Europa einen Marktanteil von über 90 Prozent und alle europäischen CE-Hersteller, bzw. CE-Marken, setzten auf das VHS-System.

Die Einführung der DVD und der Umstand, dass praktisch in jeden Laptop-Computer oder PC ein CD- oder DVD-Brenner eingebaut wurde, läutete den Niedergang der magnetischen Videoaufzeichnung (zumindest der auf Band) ein. Der letzte VHS-Recorder verließ 2016 die Fabrik.

2. Magnetische Signale auf einem Kunststoffband

2.1 Die Magnetschicht

Auf einem mit einer magnetisierbaren Schicht versehenes Kunststoffband können Informationen gespeichert werden indem es an einem Elektromagnet vorbeigeführt wird.
Abbildung 2.01 A zeigt eine "jungfräuliche" Magnetschicht. Die winzigen ferromagnetischen Elementarmagnete aus Eisenoxid oder Chromdioxid in der Schicht befinden sich in vollständiger Unordnung. Die von den Elementarmagneten ausgehenden Feldlinien überlagern sich und heben sich gegenseitig auf. Diese Schicht erscheint unmagnetisch. Bei der Wiedergabe eines solchen Bandes wäre ein deutliches Rauschen zu vernehmen.

Magnetisierungszustände A = neu, B= gleichstromgelöscht, C = bespielt
Abb. 2.01: Magntisierungszustände A = neu, B= gleichstromgelöscht, C = bespielt

Die Elementarmagnete in Abbildung 2.01 B sind alle in eine Richtung ausgerichtet. Es sind definierte Pole (Rot = Nord und Grün = Süd) ausgebildet. Dieses entspricht einem Stück unmagnetisiertem Stück Eisendraht, das mit einem Permanentmagnet bestrichen und hierdurch magnetisiert wurde. Da aber die Feldlinien der Elementarmagnete nur innerhalb der Schicht verlaufen und nur an den Enden austreten, erscheint die Schicht an den Seiten ebenfalls unmagnetisch. Bei der Wiedergabe eines solchen Bandes wäre nur ein geringes Rauschen zu vernehmen.
Abbildung 2.01 C zeigt eine Magnetschicht, in die mit einem Elektromagneten durch mehrere Zonen unterschiedlicher Magnetisierung Information in Form von unterschiedlichen Frequenzen eingebracht wurden. Die Größe jeder Zone bestimmt die Wellenlänge der Frequenz. Da die Feldlinien aus der Schicht austreten, kann das Magnetfeld jeder Zone von außen "gelesen" werden.

Die Zustände A, B, und C entsprechen einem neuen, einem gelöschten und einem bespielten Magnetband.

2.2 Magnetköpfe

Aufnahme

Magnetköpfe sind im Prinzip ringförmige Elektromagnete mit einem sehr dünnen, mit Glas gefüllten Spalt. Um Informationen auf ein Magnetband aufzuzeichnen, wird ein nicht der Information entsprechend ändernder Strom durch die Spule des Magnetkopfes geschickt. Ein Wechselmagnetfeld entsteht im Ringkern des Kopfes. Der Spalt dämpft aber einen magnetischen Fluss. Erst wenn die Elementarmagnete der Magnetschicht in die unmittelbare Nähe des Spaltes gelangen, wird der magnetische Kreis geschlossen und es entsteht ein magnetischer Fluss dessen Stärke dem Strom in der Spule proportional ist. Durch die Bewegung des Bandes am Kopf und dem magnetischen Fluss am Spalt werden die Elementarmagnete bereichsweise entsprechend der Stromrichtung ausgerichtet. Es entstehen Zonen (oder Domänen) unterschiedlicher Magnetisierung (siehe auch Abb. 2.01 C). Je schmaler der Spalt ist, desto höhere Frequenzen können aufgezeichnet werden.

Funktionsprinzip der Magnetaufzeichnung
Abb. 2.02: Funktionsprinzip der Magnetaufzeichnung
Wiedergabe

Wird ein bespieltes Band an einem Magnetkopf vorbeigeführt, induzieren die aus den magnetisierten Zonen der Magnetschicht austretenden Feldlinien kleine elektrische Spannungen in der Spule des Magnetkopfes. Diese Signalspannungen werden verstärkt und sollten dann ein Duplikat des originalen Aufnahmesignals sein.

2.3 Der Volllöschkopf

Volllöschkopf in einem VHS-Videorekorder
Abb. 2.03: Volllöschkopf in einem VHS-Videorekorder

Um die chaotisch angeordneten Elementarmagnete eines neuen Magnetbands (Abb. 2.01 A) auszurichten oder zuvor auf dem Band befindliche Aufzeichnungen zu entfernen, wird ein Löschkopf benötigt. Dieser muss sich in Bandtransportrichtung vor dem Magnetkopf für Aufnahme befinden. Der Löschkopf erzeugt ein Magnetfeld, das die Elementarmagnete in die magnetische Sättigung bringt und somit die Informationen, die in den magnetisierten Zonen auf dem Band zerstört. Zum Löschen der Informationen wird ein bestimmter Energieaufwand benötigt, der sich hauptsächlich nach dem Bandtyp richtet.

Wie wichtig das exakte Löschen von bestehenden Aufnahmen ist, zeigte sich bei einem peinlichen Vorfall 1945 in den USA, wo das Löschsignal nicht zum Magnetband passte. (http://www.magnetbandmuseum.info/magnetband_story1.html Herunterscrollen bis zur Überschrift: 1945 - Noch eine Legende - Die Eisenhauer Story)

Die einfachste Form des Löschens ist mittels Gleichstrom. Ein Löschen mit Hochfrequenz (in Videorekordern: Haupt- und Audiolöschkopf ca. 70 kHz bis > 100kHz), die in einem Löschoszillator erzeugt wird, verringert das Rauschen in der späteren Aufnahme drastisch. Löschen mit Hochfrequenz (HF) richtet die Elementarmagnete nicht aus, sondern entmagnetisiert sie (siehe auch Kapitel "Hysterese").

2.4 Vormagnetisierung

Zeichnet man ein Signal, z.B. ein Audiosignal, direkt auf ein Band auf und gibt es wieder, stellt man fest, dass das Wiedergabesignal nahezu bis zur Unkenntlichkeit verzerrt ist. Ursache für diesen Effekt ist die Hysterese der Elementarmagnete in der Magnetschicht des Bandes. Die Hystereseschleife (Abb. 2.04) beschreibt die magnetischen Eigenschaften eines ferromagnetischen Stoffes.
Wenn ein ferromagnetischer Stoff in einem magnetischen Feld in eine Richtung magnetisiert worden ist und das Feld abgeschaltet wird, verliert das Material nicht seine Magnetisierung. Es bleibt ein Restmagnetismus, die sog. Remanenz, erhalten. Die Stärke der Remanenz hängt vom Material ab.

Möchte man Wechselspannungen, wie z.B. ein Audiosignal, aufzeichnen, müssen die Elementarmagnete in beide Richtungen magnetisiert werden. Ist aber ein Elementarmagnet schon magnetisiert, muss die Remanenz mit einem entgegen gerichteten Magnetfeld überwunden werden um ihn dann in die andere Richtung zu magnetisieren. Die Kraft, die dafür benötigt wird einen Magneten zu entmagnetisieren, wird als Koerzitivfeldstärke bezeichnet.

Hysterese bei Gleichstromvormagnetisierung
Abb. 2.04: Hysterese bei Gleichstromvormagnetisierung

Da die Elementarmagnete in unserer Magnetschicht ja als Speicher dienen sollen, sind eine hohe Remanenz und hohe Koerzitivfeldstärken erwünscht. Die hohen Koerzitivfeldstärken zur Überwindung der Remanenz kann ein direktes Aufnahmesignal jedoch nicht liefern. Die Lösung dieses Problems heißt Vormagnetisierung.
Bei der Vormagnetisierung (oder engl. "bias") wird dem Aufnahmesignal eine Gleichspannung (oder noch besser eine hochfrequente Wechselspannung aus dem Löschoszillator) überlagert. Die Vormagnetisierung enthält die Energie um die Koerzitivkräfte zu erzeugen, die die Remanenz aufheben. Die Signalspannung reicht dann aus um die Elementarmagnete entsprechend dem Signal auszurichten.

Vormagnetisierung mit Hochfrequenz
Abb. 2.05: Vormagnetisierung mit Hochfrequenz

  

3. Aufzeichnung von analogen Videosignalen

3.1 Technische Voraussetzungen

Die Aufzeichnung von Videosignalen auf Magnetband birgt einige technische Herausforderungen. Das wohl größte Problem ist die hohe Bandbreite des Videosignals von bis zu 5 MHz. Um so hohe Frequenzen aufzeichnen zu können bedarf es:

  • Bandmaterial mit sehr kleinen magnetisierbaren Partikeln und geringer Selbstentmagnetisierung
  • hohe Bandgeschwindigkeit
  • kleine Spaltbreiten in den Magnetköpfen
  • hohe mechanische Präzision

Grenzen werden dadurch gesetzt, dass

  • die Produktionskosten möglichst niedrig sind
  • das Kassettenformat handlich bleibt
  • geringer Verschleiß von Band und Magnetköpfen.

Versuche in den 1950ern (Jack Mullin) und 1970ern (BASF LVR) mit einer Aufzeichnung auf mehreren Linearspuren erwiesen sich als wenig erfolgreich. Um mit LVR ein Videosignal mit nur 3 MHz aufzuzeichnen bedurfte es bei Kopfspaltbreiten von 1 μm einer Bandgeschwindigkeit von 9 bis 15 m/s. Dies kam für einen praktikablen Einsatz nicht in Frage.

Komponenten und Bandführung eines VHS-Laufwerks
Abb. 3.01: Komponenten und Bandführung eines VHS-Laufwerks

3.2 Schrägspuraufzeichnung (Helical Scan)

Die Schrägspuraufzeichnung wurde bereits 1953 von Eduard Schüller bei Telefunken in Hamburg entwickelt und patentiert.

Das Grundprinzip der Schrägspuraufzeichnung ist, dass das Magnetband eine rotierende zylindrische Kopftrommel umschlingt. Je nach Anwendung befinden sich an der Kopftrommel ein oder mehrere Magnetköpfe. Die Drehrichtung der Kopftrommel ist mit der Bandtransportrichtung. Die Achse der Kopftrommel ist geneigt. Daher wird das Band nicht längs abgetastet, sondern in einzelnen, schrägen Spuren.

Der Spurwinkel α bei Videorecordern beträgt, abhängig vom System, zwischen 3,4° (VCR) und 5,57° (VHS). Die Länge einer Schrägspur liegt zwischen 92 mm (VHS) und 162 mm (VCR).

Weitere wichtige Zusammenhänge und Parameter sollen hier am Beispiel des VHS-Systems dargestellt werden.

Die Kopftrommel eines VHS-Rekorders hat einen Durchmesser von 62 mm. Sie trägt zwei Videoköpfe. Pro Umdrehung der Kopftrommel werden also 2 Spuren nacheinander abgetastet. Jede Spur enthält ein Halbbild, ist also 20 ms lang. Bei 25 Vollbildern pro Sekunde (= PAL-Norm) macht die Kopftrommel somit 1500 Umdrehungen pro Minute.

Prinzip der Schrägspuraufzeichnung
Abb. 3.02: Prinzip der Schrägspuraufzeichnung
Umlaufgeschwindigkeit VK

Die Umlaufgeschwindigkeit VK der Kopftrommel lässt sich aus deren Umfang und der Drehzahl pro Sekunde bestimmen (hier VHS):

    VK = 2π * rKopftrommel * n/60 →  194,8 mm * 25 = 4870 mm/s = 4,870 m/s

Relative Abtastgeschwindigkeit Vrel

Da der Spurwinkel α sehr klein ist, soll er an dieser Stelle vernachlässigt werden. Die Bandgeschwindigkeit in Standard Play ist 2,34 cm /s. Die relative Abtastgeschwindigkeit entspricht somit (hier VHS):

    Vrel = Umlaufgeschwindigkeit der Kopftrommel [VK] - Bandgeschwindigkeit [VB]

    Vrel = VK - VB → 4,870 m/s - 2,34 cm/s = 4,846 m/s

3.3 Spurbild

Das Spurbild eines typischen Videorecorders gliedert sich in drei Bereiche:

  • Tonspur
    Auf der Tonspur wird das Audiosignal in klassischer Weise wie bei einem Tonband in einer Längsspur, die parallel zur oberen Bandkante (bei VHS und Betamax, bei VCR unten) verläuft, aufgezeichnet.
  • Synchronspur (auch Kontroll- oder CTL-Spur)
    An der unteren Bandkante werden, ebenfalls in einer Längsspur, die Synchronimpulse aufgezeichnet. Diese werden während der Aufnahme aus dem Vertikalsynchronsignal des Eingangsvideosignals gewonnen und dienen der Synchronisation von Kopftrommel- und Bandservo.
  • Videospuren
    Zwischen den in Schrägspur aufgezeichneten Videospuren befindet sich kein "Rasen", d.h. die Spuren liegen unmittelbar aneinander. Dieses ermöglicht eine längere Spielzeit (bei gleicher Bandlänge), da pro Spur weniger Platz auf dem Band benötigt wird.
Spurbild VHS-System
Abb. 3.03: Spurbild VHS-System

Um ein Übersprechen zwischen den Spuren zu verhindern wird das Slanted Azimuth Recording-Verfahren eingesetzt. Hierbei ist die Spaltneigung in den Videoköpfen gegensinnig versetzt.

Slanted Azimuth Recording: Spaltbreite und Spaltneigung (Azimut) von Videoköpfen (VHS)
Abb. 3.04: Slanted Azimuth Recording: Spaltbreite und Spaltneigung (Azimut) von Videoköpfen (VHS)

3.4 Rotationstransformator

Die Signale von und zu den Videoköpfen werden berührungslos über einen an der Unterseite des Kopftrommeloberteils befindlichen Rotationstransformator übertragen. Ein Rotationstransformator besteht aus zwei Teilen. Der feststehende Stator ist im Kopftrommelunterteil eingelassen, der rotierende Teil (Rotor) des Transformators befindet sich unter dem Kopftrommeloberteil. Die Wicklungen beider Transformatorteile sind in Ferrit-Schalenkerne eingelassen.

Die in Abb. 3.05 gezeigten beiden Teile eines Rotationstransformators gehören zu einer sechskanaligen Kopftrommeleinheit mit sechs Köpfen. Drei sind im rechen Bild sichtbar: jeweils ein Standardplay- und Longplaykopf vorn in der Mitte, ein HiFi-Audiokopf hinten rechts.

Rotationstransformator und Videoköpfe
Abb. 3.05: Rotationstransformator und Videoköpfe [2]

4. Mechanischer Aufbau von Videorecordern

4.1 Laufwerke

Im prinzipiellen Aufbau ähneln sich alle Systeme sehr stark. Alle verwenden die gleichen Grundkomponenten. Unterschiede gibt es hauptsächlich im mechanischen Aufbau. Dies betrifft die Größe und Form der Kassetten, wie die Bandführung verläuft und verschiedene Parameter wie Bandgeschwindigkeit, Spurbreite usw. Abbildung 4.01 zeigt die Anordnung der Komponenten auf einem VHS-Laufwerk.

Im VHS-System werden Kassetten mit den Abmessungen 18,7 x 10,3 x 2,5 cm eingesetzt. Die Bandwickel liegen nebeneinander. Eine Klappe schützt den freiliegenden Teil des Bandes. Beim Einfahren in den Ladeschacht öffnet sich die Klappe und das freiliegende Band wird von den Fädelbolzen um die Kopftrommel geschlungen. Die Umschlingung beträgt etwas mehr als 180°. Somit ist sichergestellt, dass immer mindestens ein Videokopf Bandkontakt hat. Die Art wie bei VHS die Kopftrommel umschlungen wird, wird als "M-Loading" bezeichnet.

Komponenten eines VHS-Videorekorders
Abb. 4.01: Komponenten eines VHS-Videorekorders

Der feststehende Volllöschkopf löscht bei der Aufnahme eines Videosignals das Band in voller Breite, also Längstonspur, Videospuren und Kontrollspur gemeinsam.

Audiolöschkopf und Kombikopf sind zumeist eine Einheit
Abb. 4.02: Audiolöschkopf und Kombikopf sind zumeist eine Einheit

Der Audiolöschkopf löscht nur die Längstonspur beim nachträglichen Vertonen von bereits bestehenden Videoaufnahmen.

Der Audio-/Sync-Kopf (oft auch Kombikopf oder CTL-Kopf genannt) liest und beschreibt die beiden Längsspuren an den Rändern des Bandes.
Der Audiokopf kann aufgrund der geringen Breite der Audiospur (Mono oder Stereo) und der niedrigen Bandgeschwindigkeit nur Audiosignale bis ca. 10 kHz liefern, was der Qualität eines einfachen Kassettenrekorders entspricht. Bei einem potentiellen Signal/Rauschabstand von nur ca. 40 dB kamen bei hochwertigeren Modellen auch Rauschunterdrückungssysteme (z.B. Dolby) zum Einsatz.

Capstan mit Andruckrolle
Abb. 4.03: Capstan mit Andruckrolle

Der Capstan (oder Tonwelle) sorgt für den Bandtransport. Bei Aufnahme und Wiedergabe drückt die Andruckrolle aus Gummi das Band an den sich drehenden Capstan. Bei direkt getriebenen Bandantrieben ist der Capstan die Achse des Capstanmotors. Bei älteren Geräten wurde er über eine Schwungscheibe und einen Treibriemen angetrieben.
Über Zwischenräder oder Triebriemen treibt der Capstanmotor auch den Auf- und Abwickelteller an.

Die Bandzugfühlhebel sind beweglich und betätigen die Schleifenbremsen an den Bandtellern um das Band straff zu halten und so "Bandsalat" zu verhindern.

Das Licht einer Lampe oder einer LED zwischen den Bandwickeln gelangt über transparente Vor- und Nachspannbänder am Anfang und am Ende des Magnetbands auf die Fotozellen des Start- oder Endsensors. Geschieht dieses, wird der Bandtransport sofort gestoppt um zu verhindern, dass das Band von der Wickelspule in der Kassette gerissen wird.

 

4.2 Die Laufwerke anderer wichtiger Systeme

Die grundsätzliche Funktionsweise aller Videorekordersysteme beruht auf den gleichen Prinzipien. Aus (patent-) rechtlichen Gründen und unterschiedlichen Ansätzen bei der Konstruktion sind bei allen Herstellern bei allen Generationen von Geräten Unterschiede in den Laufwerken zu finden.

VCR (Video Cassette Recording)

VCR war das erste kommerziell erfolgreiche Videokassettenformat für den Konsumentenbereich. Es wurde von Grundig und Philips entwickelt und gebaut. 1971 ging die erste Version des Systems in den Markt. Das VCR-System wurde mehrfach weiterentwickelt. 1977 kam VCR-LP hinzu, 1978 SVR.

Die Bandführung im VCR-Laufwerk wird als "C-Loading" bezeichnet
Abb. 4.04: Die Bandführung im VCR-Laufwerk wird als "C-Loading" bezeichnet
Beim VCR-System von Philips/Grundig liegen die Bandwickel übereinander
Abb. 4.05: Beim VCR-System von Philips/Grundig liegen die Bandwickel übereinander [3]

Das Besondere am VCR-System war, dass die Bandwickel in der Kassette nicht nebeneinander sondern übereinander angeordnet waren. Im normalerweise von einer Klappe geschützten, zugänglichen Bereich der Kassette liegt das Band somit schräg. Im Gegensatz zu allen anderen Systemen stand die Kopftrommel daher auch senkrecht und nicht geneigt.

 

Betamax

Betamax wurde 1975 von Sony in Japan und den USA eingeführt. Deutschland folgte 1978. Betamax verwendete 0,5 Zoll-Bänder in einer 156 x 96 x 25 mm Kassette. Das Band wurde im "C-Loading" um die Kopftrommel gefädelt. Da die Bandgeschwindigkeit mit 1,95 cm/s gegenüber VHS mit 2,34 cm/s und die Spurbreite mit 32μm gegenüber 49 μm niedriger ist, hat Betamax eine ca. 20% höhere Speicherdichte als VHS.
Betamax hatte als technischer Vorreiter gegen viele Widerstände, hauptsächlich der Filmindustrie, zu kämpfen. Bekannt geworden ist z.B. das sog. Betamax-Urteil, in dem Sony von der Beihilfe zur Raubkopiererei freigesprochen wurde.

Obwohl dem VHS-System technologisch überlegen, war Betamax der Verlierer im Formatkrieg. Die Produktion von Konsumergeräten wurde 2002 eingestellt. Betamax-Kassetten wurden auch in Betacam, dem wohl wichtigsten Videoformat im Profi- und Broadcastbereich, verwendet.

Betamax verwendet ebenfalls "C-Loading"
Abb. 4.06: Betamax verwendet ebenfalls "C-Loading"

4.3 Videokassetten

Die Kunststoffkassetten aller Videosysteme sollen das sehr dünne Magnetband nicht nur vor Verschmutzung und mechanischer Beschädigung schützen, sondern erst die Kassette erlaubt eine einfache Bedienung und saubere Bandwickel bei allen Betriebsarten.

Standard VHS-Kassetten sind 187 mm breit, 103 mm lang und 25 mm hoch. Sie enthalten neben den Spulen und dem Band noch einige Umlenkrollen und einen Federmechanismus, der die Spulen bei herausgenommener Kassette arretiert um ein versehentliches Abwinkeln des Bandes zu verhindern.
Die vordere Schutzklappe, die das freiliegende Band schützt, wird beim Einfahren der Kassette in den Kassettenschacht entriegelt und hochgeklappt.
Ein oder zwei Anschlagstifte auf dem Laufwerk greifen in die dafür vorgesehenen Löcher in der Kassette und verhindern ein Verrutschen im eingefahrenen Zustand.
Das Licht einer kleinen Glühbirne oder LED löst beim Erscheinen des transparenten Vor- oder Nachspannbandes den photoelektrischen Start- bzw. Endsensor aus um den Bandtransport sofort zu stoppen.

Mechanik Standard VHS-Kassette
Abb. 4.07: Mechanik Standard VHS-Kassette
VHS-C

VHS-C (VHS-Compact) wurde für mobile Videorekorder entwickelt und wurde durch die nur handgroßen Camcorder sehr erfolgreich. VHS-C verwendet das gleiche Magnetband und das gleiche Spurbild wie das Standard VHS, nur die Kassette ist wesentlich kleiner. Die VHS-C-Kassette ist so konstruiert, dass sie mit einer Adapterkassette versehen auch in Standard-VHS-Rekordern abgespielt werden konnte.

VHS-C-Kassette und Adapterkassette
Abb. 4.08: VHS-C-Kassette und Adapterkassette
Laufzeiten von VHS-Kassetten
Tabelle 1: Laufzeiten von VHS-Kassetten

5. Elektronische Steuerung

Die elektronische Steuerung in einem Videorekorder erstreckt sich über mehrere Bereiche:

  • Bedieneinheit mit Display
    Hier kommt zumeist ein separater Mikrokontroller, an dem eine Tastatur und ein Fernbedienungsempfänger angeschlossen sind, zum Einsatz. Dieser interpretiert die Befehle des Benutzers und gibt sie an den Prozessor für die Mechaniksteuerung und die Signalwegumschaltung weiter.
  • Mechaniksteuerung
    Die Mechaniksteuerung umfasst die Ablaufsteuerung:
    • für das Laden bzw. Entladen der Kassette
    • für das Ein- und Ausfädeln des Bandes
    • für die Überwachung des Bandzuges und der Rotation der Bandteller
    • den Bandtransport (Capstanservo)
    • die Synchronisation der Kopftrommel mit dem Bandlauf (Kopftrommelservo)
  • Signalwegumschaltung
    Die Signalwegumschaltung sorgt dafür, dass bei den unterschiedlichen Betriebsmodi (Aufnahme, Wiedergabe, Pause, Suchlauf ...) immer die richtigen Signalpfade geschaltet sind.

5.1 Servos

Dieses Kapitel erklärt nur die grundlegende Arbeitsweise von Kopftrommel- und Capstanservo. Detailliertere Informationen über die Funktionsweise von Servos sind in den Artikeln Analoge Grundschaltungen - Servos und Analoge Grundschaltungen - Sample & Hold zu finden.

5.1.1 Capstanservo

Der Bandservoregelkreis, auch Capstanservo genannt soll für eine konstante Bandvorschubsgeschwindigkeit und für die richtige Position des Bandes zu den Videoköpfen sorgen. Letzteres wird als Tracking bezeichnet.

  • Tracking
    Eine kurzzeitige Änderung der Bandvorschubsgeschwindigkeit um die korrekte Kopfposition zu erreichen. Bei älteren Geräten auch manuell mit Tracking-Regler.
  • Auto-Tracking
    Automatisches Tracking durch Messung der Signalstärke der von den Videoköpfen kommenden FM.

Der Capstanservo besteht aus zwei Regelkreisen, die zu einer Treiberspannung zusammengefasst wird.

Geschwindigkeitsregelung
Zur Geschwindigkeitsregelung des Capstanmotors wird hier ein Frequenzgenerator mit einem Hall-Sensor eingesetzt.
Abb. 5.01: Zur Geschwindigkeitsregelung des Capstanmotors wird hier ein Frequenzgenerator mit einem Hall-Sensor eingesetzt.

Ein Ring aus Permanentmagneten am Rotor des Capstanmotors induziert in einer Spule oder in einem Hall-Sensor eine Wechselspannung deren Frequenz der Drehgeschwindigkeit proportional ist. Die Frequenz der Wechselspannung wird mit einer Referenz aus einem Quarzoszillator verglichen. Die Differenz zwischen den Frequenzen ist der Regelfehler. Die Regelstufe erzeugt daraus eine PWM (Pulsbreitenmodulation) als Stellgröße. Die PWM wird in einem Tiefpass integriert und geht auf den Motortreiber.
Die Geschwindigkeitsregelung arbeitet bei Aufnahme und Wiedergabe in gleicher Weise.

Prinzip Capstanservo
Abb. 5.02: Prinzip Capstanservo
Phasenregelung

Aufnahme
Bei Aufnahme dient ein heruntergeteiltes Capstan-FG-Signal als Vergleichssignal. Die Referenz bildet ein heruntergeteiltes Signal aus einem Quarzoszillator.

Wiedergabe
Bei der Wiedergabe wird die CTL-Spur mit den CTL-Impulsen als Vergleichssignal mit der Referenz aus dem Quarzoszillator verglichen. So wird sichergestellt, dass der zuständige Videokopf den Spuranfang mittig trifft. Bei nicht voll kompatiblen Kassetten kann über die Trackingsteuerung der Bandlauf korrigiert werden.

5.1.2 Kopftrommelservo

Der Kopftrommelservo soll eine konstante Rotation (1500 Umdrehungen/min) und die Kopflage (den Eintauchzeitpunkt) bestimmen. Die Lage/Position der Kopftrommel kann über einen Lagengeber (Drum Pickup) am Rotor des Kopftrommelmotors bestimmt werden.

Geschwindigkeitsregelung

Für die Geschwindigkeitsregelung der Kopftrommel wird bei Aufnahme und Wiedergabe das gleiche Prinzip angewendet wie beim Capstanservo.

Prinzip Kopftrommelservo
Abb. 5.03: Prinzip Kopftrommelservo
Phasenregelung

Aufnahme
Als Referenzsignal wird bei Aufnahme das durch 2 geteilte Vertikalsynchronsignal aus dem BAS (Bildaustastsynchron-Signal = Schwarz/Weiß-Videosignal) verwendet. Das Vertikalsynchronsignal wird gleichzeitig über den CTL-Kopf auf die Kontrollspur aufgezeichnet.
Das Lagengebersignal "Drum Pickup" ist das Vergleichssignal mit dem die aktuelle Position der Kopftrommel festgestellt wird. Der Zeitpunkt des Eintauchens eines Videokopfes in die Spur muss kurz (mindestens 6,5 Zeilen) vor dem Vertikalsynchronsignal liegen, da sonst Störzonen sichtbar werden.

Wiedergabe
Bei Wiedergabe bildet ein 25 Hz-Signal aus dem Quarzgenerator das Referenzsignal.

Kopftrommeleinheit mit dem Lagengeber. Hier eine kleine Spule als Drum-Pickup
Abb. 5.04: Kopftrommeleinheit mit dem Lagengeber. Hier eine kleine Spule als Drum-Pickup

5.2 Kompatibilitätseinstellung

Bei der Aufnahme eines Videosignals wird gleichzeitig dessen Vertikalsynchronsignal separiert und auf einer extra Spur, der Synchron- oder Kontroll- (CTL-) spur, am unteren Rand des Bandes aufgezeichnet. Da aber zwischen den Videoköpfen und dem Kontrollkopf (CTL-Kopf) ein mechanischer Abstand besteht (siehe Abb. 4.01), liegt auch der zu einer bestimmten Videospur gehörende Kontrollimpuls (CTL-Impuls) versetzt. Der Abstand zwischen dem Ende der Videospur und dem CTL-Impuls (der sog. X-Wert) ist auf genau 79,244 mm (siehe Abb. 5.05) definiert. Abweichungen von diesem Wert führen bei fremdbespielten Videokassetten zu Trackingfehlern und Asynchronität zwischen Bild und Ton.

Die Einstellung des X-Wertes wird daher auch Kompatibilitätseinstellung genannt.

Der sog. X-Wert schafft den Bezug zwischen Videospur und dem CTL-Impuls
Abb. 5.05: Der sog. X-Wert schafft den Bezug zwischen Videospur und dem CTL-Impuls

5.3 Schaltpunkt-Timing

Die Umschlingung des Videobands um die Kopftrommel ist größer als 180°. Daraus resultiert, dass bei der Aufnahme nicht nur exakt ein Halbbild pro Spur aufgezeichnet wird, sondern ein Stückchen des vorhergehenden und ebenso des nachfolgenden Halbbildes. Damit ist sichergestellt, dass sich bei der Wiedergabe (trotz unvermeidbarer Toleranzen) die abgetasteten Signale der beiden Videoköpfe am Anfang und Ende eines jeden Halbbildes ein wenig überlappen und die dort befindlichen Vertikalimpulse sicher wiedergegeben werden. Für die Aufbereitung des kontinuierlichen Videosignales aus den sich überlappenden Wiedergabe-Signalen der beiden Videoköpfe muss eine exakte Umschaltung von einem Videokopf auf den anderen vorgenommen werden. Dazu dient das "Drum-Flip Flop"-Signal, das aus dem Phasen-Generator Signal des Kopftrommelmotors (Drum Pickup) erzeugt wird. Dieses wird mit dem Abgleich des Wiedergabeschaltpunkts in eine exakte, vom VHS-Standard vorgebene, zeitliche Lage zum Vertikalsynchronsignal des wiedergegebenen Videosignales gebracht. Damit werden alle möglicherweise vorhandenen mechanischen Toleranzen (z.B. die Lage der Videoköpfe auf der Kopftrommel oder der Stellung des Hall-Sensors zum Magnetring und zum Videokopf 1) zwischen verschiedenen Geräten eliminiert.
Ist der Kopfumschaltzeitpunkt nicht korrekt eingestellt (6,5 Zeilen (= 384 µs) vor dem Vertikalsynchronsignal), entsteht eine Lücke ("gap") in der FM-Hüllkurve des Videosignals und eine Störzone wird sichtbar oder die Bildsynchronisation setzt aus.

Kopfumschaltung
Abb. 5.06: Kopfumschaltung

6. Videosignalverarbeitung

Eine Problematik bei der Aufzeichnung von Videosignalen liegt am Luminanzanteil des aufzunehmenden Videosignals. Als Standard-Eingangssignal ist es amplitudenmoduliert und hat eine Bandbreite von ca. 5 MHz (Abb. 6.01 links).
Die Amplitudenmodulation würde bei einer Aufnahme zu Problemen führen, da Frequenz 0 Hz nicht aufgezeichnet werden kann. Zudem würde ein schwankender Band-Kopfkontakt zu Amplitudenänderungen, also zu Helligkeitsschwankungen, führen.
Eine ähnliche Problematik tritt bei der Aufzeichnung des Chromasignals auf. Das Farbsignal mit seinem 4,43 MHz Träger direkt aufzuzeichnen ist nicht möglich und die Regelfehler von Kopf- und Capstanservo verursachen Zeitfehler, die die Farbhilfsträgeroszillatoren außerhalb ihres Fangbereiches bringen.

Bandbreiten von 5 MHz auf Magnetband aufzuzeichnen erfordert einen sehr hohen technischen Aufwand wie z.B. spezielles Bandmaterial, hohe Bandgeschwindigkeiten und extrem kleine Kopfspalte. Für professionelle Anwendungen mag dies noch akzeptabel sein, für Consumergeräte aber nicht. Eine direkte Aufzeichnung des Videosignals ist daher nicht sinnvoll.

6.1 Colour Under-Verfahren

Abbildung 6.01 rechts zeigt die sog. Band-Kopfkennlinie. Diese Kennlinie ergibt sich aus vielen Parametern, wie Spaltbreite, Spaltazimut, Band-Kopfabstand usw. Das Frequenzspektrum des verwendeten Aufzeichnungsverfahrens muss möglichst optimal an diese Kennlinie angepasst sein. So müssen die wichtigsten Signalanteile, die z.B. die Bildschärfe ausmachen, im Bereich des höchsten Punkt des "Buckels" der Kennlinie liegen, da sie dort mit den höchsten Signalpegeln aufgezeichnet und wiedergegeben werden können.

Die Lösung der oben genannten Probleme sieht so aus:

  • Die Bandbreite des Videosignals wird auf 3 MHz begrenzt.
  • Das Videosignal wird in FM (Frequenzmodulation) umgesetzt. Dieses bringt gleich mehrere Vorteile:
    • Die Frequenz 0 wird auf die Mittenfrequenz des FM-Modulators gesetzt. Dadurch, dass eine FM bis in die Begrenzung verstärkt werden kann, gibt es keine Probleme mit Amplitudenschwankungen.
    • Es ist keine besondere Vormagnetisierung erforderlich.
Colour-Under-Verfahren
Abb. 6.01: Colour-Under-Verfahren

Aber die Umsetzung des Videosignals in FM birgt einen Nachteil: Den Frequenzbereich, den das Farbsignal normalerweise einnimmt (Abb. 6.01 links),wird nun durch die Ausbildung der Seitenbänder der FM eingenommen.

  • Daher wird das Farbsignal in den Frequenzbereich unterhalb der FM auf 627 kHz ±500kHz transponiert.
  • Das Chromasignal wird als QAM (Quadratur-Amplitudenmodulation) aufgezeichnet.
  • Das Y-FM-Signal dient dem Chromasignal als Vormagnetisierung

Die Struktur des so entstandenen Frequenzspektrums führt zur Bezeichnung Colour Under-Verfahren. Praktisch alle analogen Videoaufzeichnungsverfahren nutzen dieses Prinzip.

6.2 Aufnahmesignalweg

Aufnahme Luminanz

Das von der Eingangssignalumschaltung kommende FBAS-Signal gelangt auf das Y-Tiefpassfilter, das alle Farbanteile im Signal entfernt. Es folgt in der Preemphasis -Stufe eine frequenzabhängige Vorverzerrung des Lumasignales nach VHS-Standard. Die dabei entstehenden Spitzen an Signalkanten werden in der Schwarzwert-Klemmung und Weißwertregelung auf Standardwerte begrenzt um ein Übersteuern des folgenden FM-Modulators zu vermeiden. Die im FM-Modulator erzeugte Y-FM wird in einer Addierstufe mit dem auf 627 kHz herunterkonvertierten Chromasignal überlagert. Über den rotierenden Transformator wird nun das fertige Aufnahmesignals auf die Kopftrommeleinheit geführt, wo es, ehe es auf die Videoköpfe geht, zumeist nochmals verstärkt wird.

Blockbild Signalweg Aufnahme
Abb. 6.02: Blockbild Signalweg Aufnahme
Aufnahme Chroma

Das zur Aufnahme bestimmte Videosignal gelangt auf ein 4,43MHz Bandpass-Filter, welches das Chromasignal herausfiltert. Der Farbsignalpegel kann abhängig von der Signalquelle, besonders bei Tunerempfang, unterschiedlich hoch sein. Der ACC-Verstärker (Automatic Colour Control) stellt eine konstante Farbamplitude ein.
Im folgenden Chroma-Modulator wird das Farbsignal von 4,43MHz auf 627kHz herunterkonvertiert damit es in die 1MHz breite Lücke unterhalb des Luminanzsignales passt. Hierfür benötigt der Modulator eine Trägerfrequenz von 5,06 MHz, die aus einem Quarzoszillator kommt.
Das 627kHz-Chromasignal wird aus den Mischprodukten des Modulators mittels eines Chroma-Bandpassfilters herausgefiltert. Anschließend gelangt das transponierte Chromasignal auf die Y / C-Addierstufe, wo es dann dem Y-FM-Signal überlagert wird.

6.3 Wiedergabesignalweg

Wiedergabe Luminanz

Das von den Videoköpfen kommende Signal wird oftmals schon auf der Kopftrommeleinheit verstärkt.
Über den rotierenden Transformator gelangt das Y-FM/Chroma-Gemisch auf die Hauptplatine und wird dort sofort in seine Komponenten aufgeteilt.
Die FM-AGC im Y-FM-Wiedergabezweig sorgt für einen konstanten FM-Pegel am Eingang der später folgenden Double-Limiter-Stufe und entfernt das Chromasignal. Der Wiedergabe-Equalizer linearisiert den Frequenzgang des FM-Signals und sorgt so für eine Verbesserung des Signal/Rauschabstandes.
Im folgenden Drop Out-Kompensator werden Drop-Outs mit Hilfe eines in einer CCD um eine Zeile verzögerten Videosignales nahezu unsichtbar ’aufgefüllt’.
Die Double-Limiter-Schaltung sorgt für die Regenerierung des FM-Trägers wenn z.B. die Trägeramplitude bei hohen Frequenzen stark abfällt. Es folgt die Demodulation des Y-FM-Signales zum Wiedergabe-Luminanzsignal. Das Tiefpassfilter entfernt alle Reste des Trägers. Mit einem Deemphasisglied wird die Aufnahme-Vorverzerrung aufgehoben.
Im YC-Mischer wird das hochkonvertierte Wiedergabe-Chromasignal zum Wiedergabe-Luminanzsignal addiert.

Blockbild Signalweg Wiedergabe
Abb. 6.03: Blockbild Signalweg Wiedergabe
Wiedergabe Chroma

Das Chroma-Signal kommt zusammen mit dem Y-FM-Signal über den rotierenden Transformator auf die Hauptplatine. Mit einem Tiefpassfilter wird das Chromasignal von der Y-FM getrennt. Da aufgrund von unterschiedlichen Bandtypen und Aufnahme- und Wiedergabebedingungen die Amplitude des Farbsignal stark unterschiedlich sein kann, wird zunächst mittels einer getasteten Regelstufe ACC (Automatic Color Control) die Originalfarbsättigung wiederhergestellt. Im Chroma-Modulator wird mit Hilfe eines 5,06 MHz Trägers das Farbsignal auf 4,43 MHz hochkonvertiert.
Das folgende Tiefpassfilter selektiert das 4,43 MHz Chromasignal aus den Mischprodukten des Modulators. Das Chromasignal wird dann mit dem Y-Wiedergabesignal zum FBAS-Signal gemischt.

6.4 Drop Out-Kompensation

Drop Outs (engl.: herausfallen, aussetzen) sind kurze Lücken im Wiedergabe-Y-FM-Signal. Ursache können Fehler in der Magnetschicht des Bandes, Verschmutzung, statische Aufladung oder ein zu schwacher Band-Kopf-Kontakt sein. Die Einbrüche in der FM-Amplitude können, wenn sie nicht korrigiert werden, zu Bildstörungen führen.

Abb. 6.04 zeigt das Prinzip eines einfachen Einzeilen-Drop Out-Kompensators. Dieser besteht aus einem Schalter, einem Drop Out-Detektor (Schmitt-Trigger) und einer 1 H- (1 Zeile/64ms) Laufzeitleitung bzw. CCD.
Der Drop Out-Detektor tastet ständig die Hüllkurve der Y-FM ab. Fällt die Amplitude unter einen vorgegebenen Schwellwert erzeugt der Drop Out-Detektor für diese Zeit ein Gate-Signal, das den Schalter umlegt. Am Ausgang der Laufzeitleitung/CCD steht immer ein um eine Zeile verzögertes Signal (Zeile n-1). Spricht der Drop Out-Detektor an, wird nicht mehr das Echtzeit-Signal (Zeile n) weitergeleitet, sondern das aus der vorherigen Zeile. Da nebeneinander liegende Zeilen eine sehr große Ähnlichkeit haben, wird die Lücke mit einem nahezu identischem Signal gefüllt und der Drop Out unsichtbar.

Einfacher Einzeilen-Drop Out-Kompensator
Abb. 6.04: Einfacher Einzeilen-Drop Out-Kompensator
Umlaufender Drop Out-Kompensator
Blockbild Umlaufender Drop Out Kompensator
Abb. 6.05: Blockbild Umlaufender Drop Out Kompensator

Der umlaufende Drop Out-Kompensator ist eine Schaltungsvariante des einfachen Drop Out-Kompensators. Hier wird eine bereits über den Korrekturschalter gelaufene Y-FM der Laufzeitleitung zugeführt. Das bedeutet, dass immer ein Kompensationssignal ohne Drop Outs zur Verfügung steht. Sogar länger als eine Zeile dauernde Drop Outs können korrigiert werden. Drop Outs ab ca. 40 Zeilen Länge werden allerdings sichtbar, weil in der Laufzeitleitung Qualitätsverluste auftreten, die sich von Zeile zu Zeile verstärken.

7. Sonderfunktionen

Sonderfunktionen wie Longplay, HiFi-Audio oder Filmschnitt machten zusätzliche Köpfe auf der Kopftrommel nötig. Abb. 7.01 zeigt die Anordnung bei einer Kopftrommel mit insgesamt sieben Köpfen. Der Dummy-Kopf ist lediglich ein Gegengewicht zum Fliegenden Löschkopf FE um eine Unwucht zu vermeiden.

Mechanische Anordnung der Köpfe auf der Kopftrommel
Abb. 7.01: Mechanische Anordnung der Köpfe auf der Kopftrommel

7.1 Longplay

Standard-Play (SP) und Longplay-Videoköpfe (LP) liegen dicht nebeneinander.
Abb. 7.02: Standard-Play (SP) und Longplay-Videoköpfe (LP) liegen dicht nebeneinander.

Eine VHS E-180-Kassette kostete 1980 ca. 45 bis 55 DM, was nach heutiger Kaufkraft ca. 58 bis 70 € wären. Bandmaterial war zu Beginn der Videorekorder-Ära wirklich kostbar. Um Band einzusparen, bzw. die Aufnahmezeit zu verlängern, gab es schon in allen Systemen Geräte, die einen Longplay-Modus (LP) hatten. Bei Longplay wird die Bandgeschwindigkeit halbiert. Somit verdoppelt sich die Laufzeit. Allerdings haben die Videospuren dadurch auch nur die halbe Breite, was einen zusätzlichen Satz von zwei Videoköpfen mit halber Breite notwendig macht. Die Longplay-Köpfe sind unmittelbar neben den Standard-Play-Köpfen montiert.
Die Bildqualität von LP-Aufnahmen ist gegenüber SP-Aufnahmen deutlich schlechter und auch beim Ton müssen Einbußen in Kauf genommen werden.

Hier die Tabelle der Spieldauer der gängigsten VHS-Kassetten.

7.2 FM-Audio nach dem Tiefenmultiplexverfahren

Wie bereits im Kapitel 4.1 Laufwerke beschrieben, werden Audiosignale auf die die normale, lineare Audiolängsspur aufgezeichnet. Hierzu wird die gleiche Technik eingesetzt wie seinerzeit bei einfachen Kassettenrecordern. Bei Videorecorder ist jedoch die Audiospur wesentlich schmaler und die Bandgeschwindigkeit geringer. Dieses führt zu einer eingeschränkten Audiobandbreite von höchstens 10 kHz und einem niedrigen Signal/Rauschabstand von ca. 40 - 45 dB.

Um Videorecorder auch in bestehende hochwertige Stereoanlagen integrieren zu können, entwickelte die Industrie ein HiFi-Audioaufzeichnungsverfahren, das auf rotierenden Audioköpfen und Frequenzmodulation beruht. Abb. 7.01 zeigt den Aufbau einer Kopftrommel mit zwei zusätzlichen FM-Audioköpfen (A 1, A 2). Die FM-Audioköpfe sind in diesem Fall 138° vor den Videoköpfen montiert, d.h. sie tasten das Band vor den Videoköpfen ab.

Frequenzspektrum VHS HIFi-Audio
Abb. 7.03: Frequenzspektrum VHS HIFi-Audio

Die Audiosignale (R, L), die aufgezeichnet werden sollen werden frequenzmoduliert, der linke Kanal mit 1,4 MHz und der rechte Kanal mit 1,8 MHz, jeweils mit einen Hub von ±150 kHz. Die Bänder liegen im Frequenzspektrum somit unterhalb des unteren Luminanz FM-Seitenbands.

Die Aufzeichnung erfolgt im Tiefenmultiplexverfahren, wobei die Bild- und Toninformation an der gleichen Stelle aufgezeichnet werden. Die Entkopplung der Signale voneinander erfolgt nach zwei Prinzipien:

Frequenzlage der Signalbänder

Die Bänder der Audiosignale liegen unterhalb des Luminanzsignals. Dadurch dringen die Feldlinien bei der Aufnahme (= Magnetisierung) viel tiefer in die Magnetschicht des Bandes ein als die des Luminanzsignals (Abb. 7.04). Die Audiobänder werden zuerst aufgenommen, dann folgt die Aufnahme des Videosignals. Aufgrund der höheren Frequenzlage dringen die Feldlinien nicht so weit in die Magnetschicht ein und können die Audiospur nur zum Teil überlagern.

Prinzip Aufnahme von HiFi-Audio im Tiefenmultiplexverfahren
Abb. 7.04: Prinzip Aufnahme von HiFi-Audio im Tiefenmultiplexverfahren
Verschränkung der Azimute

Der Azimut des Spalts von Videoköpfen beträgt ±6°, der der Audioköpfe ±30°. Durch die unterschiedliche magnetische Polarisation der Spuren "sieht" ein Videokopf nicht die unter der Videospur liegende Audiospur und ein Audiokopf sieht nicht die Videospur.
Für eine zusätzliche Entkopplung von Video- und Audiospur sorgt die unterschiedliche Spaltbreite der Magnetköpfe. Die Spaltbreite der Audioköpfe ist mit 1 μm mehr als dreimal so breit wie die der Videoköpfe, wodurch die Audioköpfe nur einen sehr begrenzten Frequenzgang haben.

Spurbild VHS mit FM-Audio
Abb. 7.05: Spurbild VHS mit FM-Audio

7.3 Fliegender Löschkopf (Flying Erase Head)

Der feststehende Volllöschkopf löscht das Band auf voller Breite. Dieses genügt zwar für normale Aufnahmen, aber nicht für Videoschnitte zum Editieren von bestehenden Aufnahmen. Unter Editieren einer Videoaufnahme versteht man das nahtlose Anfügen einer neuen Aufnahme an eine bestehende (Assemble-Schnitt) oder das Einfügen einer neuen Aufnahme in eine bestehende (Insert-Schnitt). In beiden Fällen müssen die bereits bestehenden Videospuren auf dem Band gelöscht werden. Bei der Verwendung des Volllöschkopfes entstehen, aufgrund des mechanischen Versatzes zwischen Videospur und Löschkopf, jeweils am Beginn und am Ende des eingefügten Videoclips je eine hässliche, sekundenlange Störzone.
Daher verfügen professionelle und High End-Consumer Videorecorder über einen sog. Fliegenden (oder Rotierenden) Löschkopf, der sich mit auf der Kopftrommel befindet. Abb. 7.01 zeigt die mechanische Anordnung der Köpfe auf einer Kopftrommel mit sieben Köpfen. Der Fliegende Löschkopf (FE) ist 138° vor LP1-Kopf montiert. Die mechanische Höhe und Breite sind so gewählt, dass mit einer Umdrehung der Kopftrommel immer zwei Videospuren gelöscht werden. Die entstandene "Lücke" kann dann passgenau und somit störungsfrei von den Videoköpfen neu beschrieben werden.

 

REFERENZEN

Abbildungen

[1] Abb. 1.01: "AMPEX_VR_1000C_Konsole" Quelle: By Jürgen Howaldt (Own work), https://commons.wikimedia.org/wiki/File:AMPEX_VR_1000C_Konsole.jpg
Lizenz: CC BY-SA 3.0 de, via Wikimedia Commons

[2] Abb. 3.05: "Rotationstransformator", Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/60/Rotary_transformer_1.jpg
Lizenz: GNU-Lizenz für freie Dokumentation, Version 1.2 oder einer späteren Version, veröffentlicht von der Free Software Foundation 

[3] Abb. 4.05: "VCR-Kassette", Quelle: By Jed (Own work)  https://commons.wikimedia.org/wiki/File%3AVCR-Kasette_04.jpg
Lizenz CC BY-SA 3.0 de via Wikimedia Commons

 

 

Zuletzt geändert am 1. Dezember 2017

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