Eine Philips Publikation zur Funkausstellung 1979
Video 2000 - Technische Beschreibung
- Bild 1 Kopftrommel mit Videokopf im rotierenden Oberteil.
Das Aufzeichnungsprinzip (Aug. 1979)
Das Video-2000-System arbeitet nach dem Zweikopf-Schrägspur-Verfahren und benutzt Halbzoll-Magnetband, das in einer neuentwickelten Video-Compact-Cassette auf zwei nebeneinanderliegenden Spulen untergebracht ist.
Die Kopftrommel hat einen Durchmesser von 65mm und besteht aus einem unteren, festen Teil mit einer durchgehenden Bandführung und einem oberen, rotierenden Teil mit den beiden Videoköpfen (Bild 1).
Im Verlauf eines M-förmigen Weges umschlingt das Band die Trommel zur Hälfte (Bild 2) und wird mit einer Geschwindigkeit von 2,44cm/s transportiert.
Die Drehrichtung der Tromme! und Laufrichtung des Bandes stimmen überein. Die Abtastgeschwindigkeit beträgt 5,08m/s.
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- Bild 2 Das Band wird M-formig um die Kopf-trommel mit den beiden Videoköpfen VK1 und VK2 gelegt und gelangt auf diesem Weg auch an den Löschkopf LK und den Audiokopf AK. Der Capstan C befindet sich »hinter« den Köpfen und transportiert das Band mit 2,44 cm/s. GA = Gummi-Andruck-Rolle
Verdoppelung der Spieldauer
Beim Video-2000 System wurde das Band zum ersten mal in der Videotechnik in zwei Videospurbereiche unterteilt, wodurch man eine Verdoppelung der Spieldauer erzielen konnte. Das Spurschema ist im Bild 3 angegeben.
Man erkennt, daß die zugehörige Audiospur an den Rändern des Bandes liegt, 0,65mm breit ist und sich auch für Stereowiedergabe eignet, wobei die Spurbreite dann 2 x 0,25mm beträgt.
Die Videospuren sind 22,6um breit und werden ohne Rasen aufgezeichnet. Ihre Länge beträgt rund 10,2cm, eine Fernsehzeile ist demnach nur 0,32mm lang.
In der Bandmitte befinden sich zwei Hilfssignalspuren von je 0,3mm Breite. Sie sind für spezielle Steuerungsfunktionen vorgesehen. Eine Synchronspur wird nicht mehr benötigt.
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- Bild 3 Das Halbzollband ist in zwei Bereiche geteilt, die nacheinander beschrieben werden können. Breite der Videospur = 22,6um, Breite der Tonspur = 650um (Mono), 2 x 250um (Stereo), Breite der Hilfssignalspur (Control) = 300um. Es wird ohne Rasen aufgezeichnet.
Wegen der sehr schmalen Videospuren und des Aufzeichnens ohne Rasen treten Übersprechstörungen auf, die kompensiert werden müssen.
Dazu dient ein wiedergabeseitiges Kammfilter, bestehend aus einer 128us-Verzögerungsleitung und einer Additionsstufe. Das Kammfilterfarbsystem ist zeilenversatzabhängig, es wird mit einem Kriterium von 1,5 Zeilen gearbeitet.
Wie schon vom VCR-Longplay System bekannt, sind die Videoköpfe mit einer Spaltneigung von +15° bzw. -15° versehen.
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Nachsteuerbare Videoköpfe
- Bild 4 Schematische Darstellung des steuerbaren Videokopfes auf dem PXE-Element.
Wie die Skizze in Bild 4 zeigt, sind die Videoköpfe am oberen Trommelteil mit einer Zunge aus piezo- keramischem Material (PXE) befestigt. Diese Zunge läßt sich mit einem entsprechend gewählten Strom in ihrer Position verändern, so daß der Videokopf innerhalb eines gewissen Bereiches oberhalb und unterhalb seiner Sollspur vertikal (Anmerkung : gezielt steuerbar) variabel ist.
Mit dieser neuartigen Kopfkonstruktion - Actuator genannt - übersprang man die Hürde der bei kleiner werdenden Spurbreite immer größer werdenden mechanischen Genauigkeitsanforderungen auf elegante Weise.
Durch die Nachsteuermöglichkeit ist nun die volle Kompatibilität innerhalb des Systems »Video 2000« garantiert, d. h. es tritt kein Signalverlust wegen schlechter oder gar fehlender Spurabtastung auf. Auch die Betriebsarten Zeitlupe, Zeitraffer und Stehbild sind leichter und mit guter Bildqualität realisierbar.
- Anmerkung : In den Video-Fachkreisen wurde diese "japanische Erfindung" nur der "Schwabbelkopf" genannt.
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Dynamisches Spurfolgesystem
Voraussetzung der vorstehend erwähnten Vorteile ist allerdings die exakte elektronische Steuerung der Videoköpfe auf den Spuren. Man erreicht dies mit einem dynamischen Spurfolgesystem, kurz DTF genannt, abgeleitet von Dynamic-Track-Following, das bei Aufnahme und Wiedergabe wirksam ist.
Es muß in diesem Zusammenhang erwähnt werden, daß die Kopftrommel mit einer Heizung versehen ist, um die mechanischen Einflüsse beim Abtastvorgang möglichst weitgehend zu eliminieren. Durch die gleichmäßige Betriebstemperatur bleibt der Trommeldurchmesser praktisch konstant, die Kopfabnutzung wird verringert und Reibungsverluste durch Kleben des Bandes an der Trommel werden minimiert.
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- Bild 5 Frequenzspektrum des Video-2000-Systems.
- Bild 6 Schema der Frequenzverteilung beim DTF-Sy-stem von »Video2000«.
Schaltungstechnisch wird das DTF-Sy-stem wie folgt realisiert. Im Frequenzbereich unterhalb des Farbträgers von 625 kHz (siehe Bild 5) werden von den Videoköpfen K1 und K2 bei der Aufnahme zusätzliche Frequenzen auf das Band geschrieben, und zwar in der Reihenfolge: K1 mit f1=102kHz, K2 mit f2=117kHz, K1 mit f4=164kHz, K2 mit f3=149kHz (die Frequenzangaben sind abgerundet). Es ergibt sich somit ein Spurmuster wie in Bild 6 angegeben. Bei der Wiedergabe tastet der Videokopf sowohl die Frequenz seiner eigenen Spur, als auch, bedingt durch das Übersprechen, die Frequenzen der beiden benachbarten Spuren ab. Hieraus läßt sich eine Differenzbildung ableiten, aus der eine Regelspannung resultiert.
Läuft der Kopf 1 z.B. auf der Spur mit f4 (Bild 6) und ist mehr nach unten ausgelenkt, so stellt sich die Differenzfrequenz Af = f4-f2 = 164-117 = 47kHz ein, wird der Kopf 1 mehr nach oben ausgelenkt, ergibt sich Af aus f4—f3 = 164-149 = 15kHz. Wenn der Kopf 1 auf der f1-Spur läuft, erhält man Af aus f3-f1, d. h. 149-102 = 47kHz oder aus f2—f1=117-102 = 15kHz.
Bei einer Auslenkung des Kopfes 1 nach unten entsteht also eine hohe, bei Auslenkung nach oben dagegen eine niedrige Differenzfrequenz (47 bzw. 15 kHz). Für den Kopf 2 gilt bei einer Auslenkung nach unten, daß Af niedrig ist, bei einer Auslenkung nach oben, daß Af hoch ist (15 bzw. 47 kHz). Aus diesen unterschiedlichen Werten sowie einer Zuordnung von bestimmten Referenzfrequenzen ist gewährleistet, daß die beiden Videoköpfe stets auf den mit dem richtigen Spaltwinkel geschriebenen Spuren geführt werden.
Für die Zeit, "wo" (in der !) der Videokopf nicht mit dem Band in Berührung steht, werden die Actuatoren auf einen bestimmten Wert eingestellt, um Einschwingvorgänge zu vermeiden. Da dieser Wert praktisch mit dem Wert am Spuranfang übereinstimmt, beginnt der Kopf seine nächste Spur schon in der annähernd richtigen Spurmittenlage zu lesen.
Automatisches Tracking
Haben bei Wiedergabe z. B. beide Videoköpfe in gleicher Richtung eine konstante Abweichung von der Spurmittenlage, so kann dies durch ein »Verschieben« des Bandes ausgeglichen werden. Man führt die aus dem DTF-Diskriminator gewonnene Regelspannung im Bandservo zu und kann damit über den Bandvorschub die gewünschte automatische Trackingeinstellung erreichen.
Kopfeinstellung bei Aufnahme
Da aufgrund von (mechanischen) Toleranzen, beispielsweise durch die Hysteresis des piezokeramischen Actuator-Materials, bei Aufnahme keine eindeutige Ruhelage der beiden Videoköpfe zueinander gewährleistet ist, wird auch in diesem Fall eine Regelung notwendig. Man stellt deshalb bei Aufnahme einen Actuator in Ruhestellung und bezieht den anderen in eine Regelschleife ein. Die erforderliche Regelspannung wird durch eine periodische Messung an jedem Spuranfang innerhalb der vertikalen Austastlücke gewonnen.
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- Bild 7 Anordnung der f5-Frequenz in den Videospuren für die Anfangspositionierung des Videokopfes.
Gemessen wird die Amplitude eines Schwingungszuges f5, der während 1,5 Zeilen mit einer Frequenz von ca. 223kHz in die Spur geschrieben wird. Anschließend wird der Schreibvorgang für weitere 1,5 Zeilen unterbrochen, so daß eine Lücke in der Spur entsteht (Bild 7) zeigt dies schematisch). Während dieser Zeit ist der Videokopf auf Lesen umgeschaltet und registriert die Amplitude des von der vorherigen Spur übersprechenden Schwingungszuges. Aus den Ergebnissen der Messungen von Kopf 1 und Kopf 2 leitet sich die Regelspannung für die Actuatoren ab.
Bandservo
Das Magnetband wird von einem direkt angetriebenen Capstan mit 2,44cm/s bewegt. Für die erforderliche hohe Genauigkeit sorgt ein 216 poliger Tachogenerator, der mit der Capstanmotorwelle direkt gekoppelt ist. Die Motordrehzahl beträgt 116,4/min = 1,94Hz. Bei der Aufnahme wird die Soll-Drehzahl durch einen Phasenvergleich zwischen Tachofrequenz und einer Referenzfrequenz von 419,376 Hz ermittelt, bei der Wiedergabe verwendet man anstelle des Phasenvergleichs die Regelspannung der Tracking-Automatik zum Verschieben des Bandes in die richtige Phasenlage.
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Kopfservo
Der obere Trommeltell (Kopfscheibe) wird ebenfalls direkt angetrieben, wobei der Motor hier mit einem 125poligen Tachogenerator gekoppelt ist. Die Drehzahl beträgt 1500/min = 25Hz. Für den Phasenvergleich liefert eine Durchlichtschranke an der Kopfscheibe pro Umdrehung einen Impuls, also 25 Impulse in der Sekunde, die mit einer 25Hz-Referenz-frequenz verglichen werden. Diese entsteht bei Aufnahme durch Teilung der Vertikalfrequenz, bei Wiedergabe wird sie von einem Quarzoszillator abgeleitet.
- Bild 9 Auf dem Bedienungsfeld des VR 2020 sind die einzelnen Funktionsbereiche übersichtlich gegliedert.
Mikroprozessorsteuerung
Das erste Philips Gerät des Video-2000-Systems erhielt die Typenbezeichnung VR 2020 und wurde mit einem hohen Bedienungskomfort ausgestattet (Bild 9).
Entsprechend dem heutigen Stand der Technik erfolgt die Bedienung des Video-Recorders und die Steuerung der Funktionen innerhalb des Gerätes mit Hilfe eines Mikroprozessors.
Dadurch ist z. B. auch sichergestellt, daß sich Fehlbedienungen nicht nachteilig auswirken können.
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- Bild 8 Teilansicht des Bedienungsfeldes mit den Tasten für die Bandlauffunktionen und den darüber angeordneten Leuchtdioden. Rechts vom geöffneten Cassettenschacht das vierstellige elektronische Bandzählwerk, links die Kanalnummernanzeige.
Die Tasten zur Laufwerksteuerung sind direkt durchschaltbar, ihre Funktionen werden von LEDs angezeigt.
Neu und für die Bedienung wichtig sind die Tasten »Go To«, mit der eine bestimmte Bandstelle aufgesucht werden kann, deren Zählerstand vorher eingetastet wurde, und die Taste »Auto Rewind«, über die nach einer beendeten programmierten Aufnahme automatisch an den Bandanfang zurückgespult wird (Bild 8).
Sendersuchlauf
Über einen elektronischen Suchlauf lassen sich insgesamt 26 Fernsehsender bequem speichern und bei Bedarf anwählen. Fünf von ihnen können in beliebiger Reihenfolge für eine automatische Aufzeichnung innerhalb von maximal 16 Tagen programmiert werden. Eventuelle Überschneidungen bei der Programmierung werden vom Mikroprozessor bemerkt und optisch signalisiert. Die Speicherblöcke enthalten Startzeit, Stopzeit, Aufnahmetag und die betreffende Kanalnummer. Bei einem Netzausfall bleiben diegespeicher-ten Sendefrequenzen und Programmierungen rund drei Monate im Speicher enthalten; bei Netzwiederkehr wird eine unterbrochene Funktion automatisch fortgesetzt.
Bei der Entwicklung des Bedienungssystems wurde mit Vorrang darauf geachtet, daß der Benutzer auf seine Manipulationen am Gerät von diesem stets eine »Antwort« bekommt, die durch Leuchtdioden, Leuchtfelder oder Zifferndisplays gegeben wird. Alle Bandlauffunktionen sowie die Programmwahl lassen sich übrigens auch über eine Infrarot-Fernbedienung steuern.
Audio
- Bild 10 Blick auf das komplette Laufwerk mit den Spulentellern und den drei Indikatoren für Bandsorte und -länge (links).
- Bild 11 Das »Herz« des Laufwerks, die sogenannte Mikroweit, muß mit außerordentlicher Präzision gefertigt werden.
Auch auf der Audioseite wurden besondere Vorkehrungen für eine qualitativ hochwertige Wiedergabe getroffen.
Hierzu gehört vor allem ein neues Rauschunterdrückungssystem mit der Bezeichnung DNS, abgeleitet von "Dynamic Noise Suppression".
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Chassis in Modultechnik
Der Video-Recorder VR 2020 zeichnet sich durch einen sehr servicefreundlichen Aufbau aus, dessen modulare Konstruktion sowohl den elektrischen als auch den mechanischen Teil umfaßt.
Kundendienst-Kontrollarbeiten werden durch einen sogenannten Diagnosestecker erleichtert, ein integrierter Testsignalgenerator dient zur Prüfung und Einstellung verschiedener Gerätefunktionen.
Das eigentliche Laufwerk des Video-Recorders ist als komplette Einheit konstruiert und kann deshalb als Baugruppe separat zusammengebaut und justiert werden (Bild 10).
Innerhalb des Laufwerks bildet die Antriebseinheit mit der Video-Kopftrommel, dem Capstan, Audio- und Löschkopf sowie den Motoren eine hochpräzise Funktionsgruppe, die wegen ihrer außerordentlich geringen Toleranzen den Beinamen »Mikroweit« erhielt (Bild 11).
Es ist beabsichtigt, diese Einheit zu gegebener Zeit auch an Dritte zu liefern.
So weit der Messe-Flyer von Philips vom Aug. 1979
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