Всем привет! С вами Дядя Джек!
Сегодня я расскажу историю одной прямоугольной пластмассовой штучки, олицетворявшей удовольствие целых 25 лет.
Называется эта штука VHS видеокассета.
Но прежде, чем ее рассказывать, придется рассказать немножко предистории.
Когда-то давно человечеству потребовалось телевидение. Вот чтобы каждый человек, мог дома включить и посмотреть. В первую очередь новости, во вторую киношки, что и отдых и новые знания. Ну и в третью учебные материалы. А потом к этому делу подтянулась и исследовательская идея. Снять например перелеты птиц. Проанализировать их поведение.
Но доминирующей задачей создания телевизора, был все таки радио-эфир со всей его спецификой работы. И эта специфика создала массу сложностей при разработке видеомагнитофона.
Понятно, что первым делом был создан не только телевизор, но и видеокамера и видеомагнитофон. И только когда появилась эта минимальная рабочая троица, стали делать массовые производства и утверждать стандарты.
Но время тогда было черно-белое. Качество низкое. Скорости ленты высокие. И многие проблемы, что вылезли при цветном телевидении, в явном виде в момент ЧБ вещания не проявились еще.
Это я вообще о чем? Это я о синхронизации изображения.
Так вот в радио-эфире то и дело случаются помехи. Они могут сбивать передачу синхро-импульсов, если те сделать как в кинескопных компьтерных мониторах, попиксельные.
Поэтому в телеке сделали синхронизацию только в начале строки, и начале кадра. А дальше уже генератор движения луча в телевизоре сам его двигает. Так надежнее для радиоэфира.
Но вот для видика это проблема. Дело в том, что механике вращающихся головок, да и в движении ленты, есть такая бяка как детонация. И она то и дело пошаливает в плане того, что головка считывает соседний пиксель. А то и сразу 10 или вообще целые строки.
Как итог изображение может гулять по кадру.Строки съезжать вправо-влево например в середине кадра.
И тут бы попиксельные синхро-импульсы ввести. Чтобы телек передвигал луч в момент передвижения головки на соседний пискель. Да ведь это тоже проблема. Надо скорость ленты увеличивать. Ведь это удвоение информациооной емкости.
В общем пока дело было с ЧБ изображением боролись с детонацией методом изготовления прецизионной точности механизмов. Таким образом обеспечивалось нужная равномерность вращения головок и движения ленты.
Но когда пришло цветное изображение, когда понадобилось при той же скорости движения ленты 3 луча разом вместить, возникли проблемы.
Раз телек у нас неуправляемый и двигает лучом по своему генератору, то даже если мы запишем попискельные синхроимпульсы - то как их до телека донести?
И тут уже в 1940м году, еще во всю на лампах, было сделано хитрое решение. На нем сегодня все цифровые ревербераторы работают. Помните я рассказывал как мой Ботаник для школьных нужд их такие паял?
Так вот эта же идея. Придумали записывать синхроимпульсы на ленту. Оцифровывать сигнал, записывать его в оперативную память с управлением смены адресов ячеек синхроимпульсами с ленты, и уже другим генератором синхрокодов считывать эту память с нужной равномерностью.
Изначально система запоминала всего 4 строки изображения. Содержала в себе целую отдельную ламповую комнату оперативной памяти.
Зато проблема синхронизации была решена.
Да да! Цифровые сигналы человечество освоило за 50 лет до появления Компакт Диска. И наиболее массово они были именно в видео.
Ведь давайте вдумаемся, что такое изображение на телеке? Это отдельные пиксели. Т.е. отдельные выборки, значение которых передается в строго фиксированное время. И если время нарушится, то вся картинка съедет с экрана.
А ведь это и есть цифровой сигнал. От привычного компакт диска он отличается только тем, что яркость пикселя передается в аналоговом виде. А вот время уже разделено частотой дискретизации.
Такой вид цифрового сигнала называется Амплитудно-Импульсная Модуляция.
А наша привычная для звука Импульсно-Кодовая Модуляция.
Т.е. в первом случае амплитуду поделили на интервалы времени, но не преобразовали в битики. Получилось этакое промежуточное значение.
Там до полной оцифровки его всего 2 шага осталось.
А звук впервые в таком АИМ исполнении человечество услышало в 1934м году. Ну вернее не все люди. А только те кому было положено по задачам стратегической важности.
Этот метод оцифровки применялся в системах секретности для телефонов. Президенты через него общались.
А в 1940м году очевидно пришлось оцифровывать и амплитуду отдельных пикселей.
Но схема была дорогущая. Хоть и решала проблемы детонации. Но нужно было найти более разумное решение.
И тут первым делом на помощь пришли микросхемы. В 1964м году сделали цифровой блок устранения детонации, размером с усилитель.
Но это все равно было очень дорого. Нужно было искать другие решения.
В какой-то момент инженеры сообразили, что можно управлять частотой супер-геродина, передавать ее на ультразвуковую линию задержки, а она ведь на разных частотах имеет разную скорость. А значит и время задержки.
Вот этот прием аналогового смещения частоты, где ячейкой памяти выступает по сути линия задержки, получающая сигнал на разной частоте, и выдающая его обратно с разным временем.
При этом не нужно даже выделять управляющую частоту. Просто записываем эту модуляцию на ленту, и если там частота пляшет, то она и в линии задержки пляшет. Главное вовремя демодулятор перестраивать варикапами, на выходящем сигнале.
Вот этот супер-гетеродинистый прием и позволил сделать домашние видики, у которых строки не гуляют, а себестоимость вполне разумная. Одна проблема у этого решения. Полосу полезного сигнала использует с 4х кратной избыточностью.
Т.е. мы получаем низкое разрешение, там где реальная информационная емкость Эфира(согласно теореме Клода Шеннона об инфрмационной емкости Эфира и линии передачи) позволяет Фулл Хд вещать.
Но при этом всем мы все таки получили приемлемый по цене видик.
В истории мира был один момент. Назывался компьютеризация.
Компьютерам, да и вообще цифровым сигналам нужны были носители с высокой емкостью, разумными габаритами и самое главное - высокой скорость сохранения и воспроизведения потока данных.
И тут оказалось, что видики, еще те, катушечные, наиболее пригодная для этого дела штука. Они же уже цифровые. Разница только в том, что нам нужно вместо пятидесяти оттенков серого, только черный и белый пиксели записывать. Да и точность передачи данных приемлемая.
Там конечно придумали свои способы защиты от сбоев детонации. Но изначально первый стример данных для компьютера был тем же самым катушечным видиком, в который по стандартному видео-входу и выходу сигнал подавали.
Это позже инженеры переделали данный носитель под свои спецификации. И свои защиты от сбоев. А начала был видик, и подключение к нему без переделок магнитофона.
Надо сказать, что и первый цифровой студийный магнитофон от компании Денон вышедший еще в 1968м году имел 12 каналов, частоту дискретизации в 32 КГц и глубину квантования в 12 бит, работал так же напрямую с видиком без переделок видика. Просто ставилась рядом еще одна тумба, что ЦАП-АЦП и преобразователь потока данных в видеосигнал.
Ну вот. Введение рассказал. А теперь про видеокассету стандарта VHS.
Что на ней было, и как применялось.
1. Само собой самым первым было видео. Случилось в это 1976м году. Компанией JVC был разработан этот носитель.
Для стандарта цветности NTSC. Лента была типа хром. Как тип ЕЕ на катушках.
Скорость движения ленты 3.63 см в сек. На звук с учетом типа ленты, уровень кассетника на ленте нормал.
Изначально звук был моно.
Несколько позже Японцы заняв 60 герцовые рынки сбыта, решили и 50 Гц освоить.
Для этого понизили скорость движения ленты до 2.83. Это само собой подпортило качество звука. Вылезли лишние шумы. Да и разрешение изображения тоже стало ниже.
Но зато кассета расщитанная на один 2х часовой фильм, стала вмещать популярные для видиков 3 часа.
2. У видика была одна проблема. Называлась кнопка пауза. Как-то так выходит, что пауза на звуке это тишина. А вот пауза на видео - это стоп-кадр.
Но головки на видике делались так, чтобы одна строчка содержала в себе целый кадр. Но это когда лента движется. А вот когда она встала, то оказывается, что строчка длиннее чем диаметр барабана с головками.
И 2 головки уже кадр не считывают. Да еще и наклон ленты другой. Теперь одна головка в конце строчки читает соседнюю строчку, а другая в начале своего движения цепляет более раннюю. Да еще и пиксели уходят со своих мест выходя за пределы возможности линии задержки.
В борьбе за красивый стоп-кадр придумали поставить еще 2 дополнительных головки. Они настроены так, чтобы работать по соседним дорожкам.
И теперь при правильной коммутации стало получаться считывать стоп кадр правильно.
Тут надо сказать, что были и цифровые попытки сделать стоп кадр путем записи его в оперативку в момент движения ленты. Но это было очень дорого.
3. Но дополнительные головки породили интересную мысль. А что если теперь замедлить движение ленты? Ведь теперь можно при более хитрой коммутации головок писать черезстрочно. Т.е. четные полу-поля одной строчкой, а нечетные другой.
Таким образом мы, при сохранении того же диаметра движения головок, на более медленном движении ленты получаем приемлемое качество изображения. Просто головки нужны более узкие и с некоторой магнитной поляризацией.
4. Но тут уже идею подсмотрели те кто стремился выжать не только рациональность расхода ленты, но и качество изображения.
Эти специалисты сообразили использовать дополнительные головки, чтобы отдельно на более низких частотах записывать информацию о цвете.
Таким образом удалось в полтора раза повысить разрешение. Назвали это дело Super VHS.
5. Но за магнитной поляризацией головок и узкими строчками следили и... аудиофилы.
Эти сообразили, что можно ведь поляризацию сделать не только вправо-влево относительно ленты, но и в... глубину.
Да да! Они вдруг решили, что лента типа хром содержит достаточное количество ферромагнетиков, чтобы можно было еще и по глубине ими управлять.
Таким образом получилось, что на 80 процентов глубины ленты записывается видео-сигнал, а на 20 поверхностных, где головки трутся можно записывать звук.
Промодулировав его в частотной модуляции. А чего? Им с их гетеродинами не привыкать.
Они даже подавитель детонации приделали. Так же на линии задержки.
При этом обычный видик без такого хитрого звука, считывает эту модуляцию обычной головкой, и выдает ее в виде едва-заметной вертикальной сеточки в левой части экрана.
Случилось это в 1982м году. Назвали такой звук Hi-Fi Stereo.
6. Но за стоп-кадром внимательно следили охранники. Им он был весьма и весьма нужен.
Тем более, что тут тоже не привыкать. Поступательное движение ленты ступенчато освоено миром давным давно. Еще во времена первых кинопленок. И так с тех пор в проекторах и применялось.
Вот и тут сообразили. Замедлили ленту до 5 кадров в секунду. А изображение стали писать сразу с 4х черно-белых камер.
И все это в режиме замедленного воспроизведения. На 4х головках. Там и так на 6 часов на обычной кассете. Так они еще в 5 раз дольше писать стали. Все 30 часов.
В черно-белом режиме, и со скоростью 5 кадров в секунду.
Зато решение для охраны что надо. Жаль видеорегистраторы для автомобилей позже изобрели.
7. На дворе шел 1993й год. Мы тут говорили, что информационная плотность записи на видео-кассету несколько выше, и используется не целиком в силу некоторой инерционности работы системы устранения детонации.
Но сейчас-то цифровые методы уже стали дешевле. А значит можно и пошалить.
Сделали телек, что выдает изображение высокой четкости. Аж 2280х1140. Больше чем Фулл Хд.
Сделали и камеры, и методы перевода пленок в это разрешение. Но вот стандарт вещания не разработали. Уж больно помехи крупнокалиберные на экране оказывались. А цифровые системы с защитой от эфирных помех были еще дороговаты.
Для записи такого видео приспособили аж 3 носителя.
Первый. Laser Disk - на нем изначально было аналоговое изображение. Не спрашивайте меня как это сделано было. Я еще не разобрался. И такой же звук. Но после появления Audio CD этот носитель видиозменялся.
На него стали и цифровой звук как на компакт диске писать, и даже 4х канальный звук с частотой дискретизации 32 КГц и 12 бит помещать. Зато 4 независимых канала.
Причем 2 передних и 2 задних.
Ну а когда пришло телевидение высокой четкости, то сообразили, что цифровым можно и изображение записывать. Правда для этого понадобился декодер с процессором.
Это был самый дорогой носитель для данного формата телевидения.
Второй. Переделали носитель BetaMAX от компании Sony. У него кассета чуть чуть поменьше. Там реализован принцип как в аудио-кассете. Когда центры катушек сдвинуты ближе к друг другу из соображений того, что лента одна и максимальный диаметр ее в рамках кассеты возможен только у одной катушки. А значит их можно сблизить. Про этот носитель сейчас ни слова. Он во многом аналогичен VHS.
А на VHS-кассете внутри 2 катушки не зависимые, как в катушечном магнитофоне.
Третий. На привычном видике поставили цифровой модуль устранения детонации. Запоминал он так же пяток строчек. Но зато получилось выжать максимум разрешения.
Назвали его Wide VHS.
8. Примерно в это же время в мире компьютеров значительно возросли объемы данных. Основным носителем для программ стал CD-ROM.
А он 650 мегабайт. И это во времена, когда жесткие диски были на 200.
Но данный носитель был одноразовой записи и при том на заводе. А не дома.
И тут разработчики смекнули, что раз на Лазер Диск все получилось с цифрой. Да и вообще цифру на видик - это милое дело тыщу лет практикуемое.
В общем появились переходники для подключения компьютера к видику и обратно.
На кассету вмещался гигабайт в час. Правда ограничением были возможности компьтера. Он быстрее данные выдавать и принимать не мог.
Говорят со временем компьютеры стали шустрее и помещалось до 3х Гигабайт в час.
9. Уже в 2004м году, когда появился формат Full HD. Когда определились и с носителем для него, в виде видоизмененного DVD диска, который назвали HD DVD. А в конуренцию ему еще и пришел носитель на более высокочастотном лазере, под названием Blue Ray, видик просто так сдаваться не захотел.
На BetaMAX сигнал с этим разрешением остался аналоговый, с цифровой примочкой по устранению детонации. А вот VHS пошел по целиком цифровому пути. Он стал записывать это видео в цифре и стал называться D-VHS.
На заметку ностальгирующим по видео-кассете кстати. В природе есть видик с качеством изображения современного уровня.
Он даже как на ДВД может несколько аудио-дорожек содержать, причем многоканальных.
Реализованы были и режимы экономии ленты со снижением скорости. При этом сохранялась частота кадров в 25/30 штук и цвет, а в стандартном для аналогового видика разрешении, на кассету вмещалось как в охранном режиме. 30 часов на 3х часовую кассету.
10. Но раз сюда цифра пишется, то можно же и как-то чисто для звука кассету использовать.
Придумали 2 решения.
В первом, блока вращающихся головок нет. А лента движется аж на 9 см в сек. Т.е. 180 минут превращается в 45. Один альбом виниловый.
При этом помещается только 2 канала по 44 КГц дискретизации, да 16 бит.
Второй вариант более студийный. Блок вращающихся головок оставлен.
Скорость движения ленты как на обычном видике. Т.е. 3 часа на кассету.
Но при этом 8 каналов, да на 96 КГц да на 24 бита.
***************************************************************************
Ну и главный вопрос в конце. А как замена катушечнику этот Hi-Fi как?
Я пользовался таким решением. Даже больше. Направлял камеру на винил, и писал и видео и звук.
И получалось очень даже отлично. Есть и чем полюбоваться, и видно сколько до конца пластинки, и какой трек сейчас звучит.
И на звук все очень даже. Звук вполне аналоговый. Лучше чем компакт диск. Разница слышна.
Была правда тонкость одна. Запись начинала потрескивать весьма основательно значительно раньше, чем винил изнашивался.
Я где-то читал, что износостойкость записи на виниле 100 циклов воспроизведения, на кассете 200, на катушке 400. Так вот на видике где-то циклов 30-40. После чего он начинает весьма основательно потрескивать.
Видимо сказывается этот "тонкий поверхностный слой".
Но коллекция кассет на 30 у меня была с музыкой. Я когда в начале 2000х заболел аудиофильством, то сообразил видик в машине возить.
Он и компактнее, чем катушки, и более стабилен к вибрации. Я уж не говорю про винил в машине. А вот в сравнении с катушечником. Я пробовал и и катушки крутить, и видик, и аудио-кассету на 9 см в сек разгонять в те 3 года, что аудиофилом был.
Видик в те времена очень приятно выступал. Вставил кассету на которой 8 часов музыки, а сам видик в багажнике положил. Пульт Ботаника попросил протянуть. Хотя у меня тогда и хэтчбек был. Он и сам добивал, если в заднее стекло целиться. Правда через раз.
А в качестве дисплея был чб-экран от домофона. Тоже Ботаник идею предложил. Сказал, что домофонные камеры используют этот же стандарт передачи изображения.
А у него характер такой. Он делает руками в 2 раза чаще, чем говорит. Он не сказал, но сделал.
Вот такие дела.
Спасибо, что вы со мной!
***
источник фото на обложку Яндекс со ссылкой сюда https://www.youtube.com/channel/UCcLRb03RafA7ghHdPUAIaVA?app=desktop