Главной задачей, поставленной при разработке бытовых форматов, было обеспечение приемлемого качества изображения при высокой плотности записи. Увеличение плотности достигается за счет уменьшения ширины видеострочки и исключения защитных межстрочных промежутков. При записи без защитных промежутков возникают помехи «бокового чтения», т.е. наведения паразитных сигналов от видеострочек, соседствующих с читаемой. Для борьбы с этим эффектом пришлось разработать дополнительные меры в канале изображения BM. Одной из таких мер является азимутальный разворот рабочей щели видеоголовок на некоторый угол в противоположных направлениях (±a). При этом информация укладывается на видеодорожку под некоторым углом к направлению записи. Относительный разворот в соседних видеострочках составляет 2а. Это значительно ослабляет уровень паразитного сигнала на высоких частотах, соответствующих ЧМ сигналу яркости. Перенесенный в НЧ область сигнал цветности подавляется слабо.
Для подавления помех по сигналу цветности разработана специальная обработка так называемое «вращение фазы». Для этого при записи производится коммутация фазы поднесущей цветности одного из полей (обычно четного), т.е. сигнала, записываемого одной из видеоголовок. Коммутация фазы представляет сдвиг фазы поднесущей на 90° в каждом следующем строчном интервале. Это приводит к тому, что при воспроизведении наведенные сигналы оказываются в противофазе и подавляют друг друга.
Повышение продольной плотности записи достигнуто за счет применения новых высококозрцитивных металлопорошковых лент (вместо диоксида хрома и гамма-окиси железа), а также за счет изготовления сердечников видеоголовок из сендаста или аморфных сплавов Co-Fe-Si-B и Co-Zn-Nb.
Для улучшения совмещения видеоголовки с удлинившейся при записи целого ТВ поля строчкой записи применено увеличение длины рабочего зазора. Он стал больше ширин видеострочки и запись производится с наложением строк, т.е. последующая строка записи стирает часть ширины уже записанной (предыдущей). Устойчивость воспроизведения при этом достигается в ущерб отношению сигнал/шум. Другой метод удержания видеоголовки на видеострочке при воспроизведении записанной сигналограммы предусматривает применение системы автотрекинга.
В бытовых форматах ухудшилось качество записи звука на продольной дорожке вследствие малой скорости ленты. Решение было найдено применением вращающихся звуковых головок и частотной модуляции. Самое простое решение размещение спектра звукового сигнала в промежутке между спектрами сигналов яркости и цветности. При этом звук можно писать теми же видеоголовками. В форматах Betamax и V-8 несущая звука имеет частоту около 1,5 МГц и девиацию ±150 КГц. Это обеспечивает полосу частот 20- 20000 Гц и динамический диапазон порядка 80 дБ.
В формате VHS указанный промежуток мал. В этом формате Hi-Fi звук пишут в более глубоких чем видеосигнал слоях ленты за счет подбора тока записи в звуковых головках. Рабочие зазоры ЗГ развернуты на 36° относительно зазоров видеоголовок и на 60º относительно друг друга.
Форматы VHS и S-VHS. Формат VHS разработан фирмой JVC (Япония). Используется полудюймовая лента, заправленная в кассету размером 188×104×25мм. Разработаны аппараты для стандартов кодирования NTSC, PAL, SECAM и универсальный. Скорость записи 4,84 м/с, скорость ленты 2,339 см/с. Используется продольно-строчная запись с углом наклона видеострочки ф = 5°57'50,3". Азимутальный разворот зазоров головок а = ±6°. Продольные дорожки:
- дорожка управления шириной 750 мкм;
- звуковая дорожка одна (моно) шириной 1000 мкм или две (стерео) шириной по 350 мкм.
В некоторых аппаратах реализуется запись Нi-Fi звука вращающимися звуковыми головками. За счет более широкой рабочей щели ЗГ звук записывается в более глубоких слоях ленты. Видеоголовки располагаются позади звуковых и, при записи видеосигнала, стирают звук в поверхностных слоях. Для устранения перекрестных помех для записи звука используются 2 поднесущие 83 fн= 1,306 МГц и 108 fн= 1,699 МГц (525/60), т.е. звуковые сигналы в соседних строках записи отличаются по частоте и могут быть отделены при воспроизведении.
Формат VHS получил широкое распространение среди пользователей многих стран мира, благодаря продуманной политике разработчиков, выпустивших в продажу одновременно с аппаратом большое количество видеокассет с записями интересных программ. Примером отечественного BM формата VHS является «Электроника ВМ-12».
В 1985 г. Международная Электротехническая комиссия (МЭК) утвердила формат VHS в качестве стандарта бытовой записи на ленте 12,65 мм.
Для применения в малогабаритных видеокамерах разработан совместимый формат VHS-C (compact). При уменьшенном диаметре барабана достигнута та же длина видеострочки за счет увеличения угла охвата барабана лентой до 270°. Запись производится 4-мя видеоголовками, расположенными под углом 90°. Для использования компакт-кассет на обычном VHS-формате применяется кассета-адаптер.
Формат VHS несколько уступает другим бытовым форматам по качеству записей, поэтому разработчики предпринимали попытки его усовершенствования. Наиболее радикальным новшеством стало появление в 1987 г. односторонне-совместимого формата S-VHS (super) с существенно расширенной полосой записываемых частот и увеличенной областью девиации.
B S.VHS применена высококозрцитивная магнитная лента с тонким рабочим слоем ( < 1 мкм) с частицами гамма-окиси железа, модифицированной кобальтом. Для автоматического распознавания типа ленты кассета S-VHS имеет специальное углубление в корпусе. Совместимость обеспечивается только в низшую сторону, т.е. на S-VHS можно работать с форматом VHS. Параметры форматов VHS и S-VHS приведены в таблице 1. Расположение информации на ленте показано на рисунке 1.
Формат Betamax. Разработан фирмой Sony (Япония) в 1975 г. По сравнению с VHS в нем используется несколько меньшая по размерам кассета при той же ширине ленты. Расход ленты также уменьшен (за счет уменьшения ширины видеострочки), а скорость записи увеличена до 5,83 м/с, что позволило несколько расширить полосу записываемых частот. Применена также несколько более сложная обработка сигнала в канале записи. Азимутальный разворот головок а = ±7°. Параметры формата приведены в таблице 1.
Формат Video-2000. Совместная разработка фирм Philips и Grundig. Используется переворачиваемая кассета с полудюймовой лентой, т.е. запись осуществляется на половине ширины ленты. Применена оригинальная система слежения за дорожкой (автотрекинг).
Форматы Video-8 и Hi-8. Формат Video-8 разработан фирмой Sony в середине 80-х годов для моноблочной видеокамеры Handicam. Использована металлопорошковая 8-мм магнитная лента в кассете размером 95×62,5х15 мм. Азимутальный разворот головок а = ±10°. Для записи и воспроизведения видео и звука используются одни и те же универсальные вращающиеся видеоголовки. Разработаны два варианта записи звука:
- моно ЧМ- полоса 20 кГц:
- стерео ИКМ- полоса 15 КГц.
Монофоническая ЧМ запись звука производится на том же участке дуги, что и видеозапись, но с разделением по частоте частота 1,5 МГц. Стереофоническая ИКМ запись звука выполняется на участке дуги длиной 36° перед началом видеозаписи. Угол охвата барабана около 220°. Существует вариант звукозаписи (без видео) на тех же кассетах 6 стерео-каналов ИКМ. Формат Video-8 в 1985 г. принят МЭК в качестве стандарта бытовой видеозаписи на 8-мм ленте.
Формат Ні-8 является развитием формата Video-8. Здесь также обеспечивается односторонняя совместимость. Среди бытовых форматов формат Нi-8 обеспечивает наиболее высокое качество записи. Параметры форматов Video-8 и Hi-8 приведены в табл. 5. Расположение информации на ленте показано на рисунке 2
