Sisteme de inregistrare audio-video analogice si digitale

Transcript

1 ( Partea I înregistrarea video analogica Partea II- înregistrarea video digitala, Partea III înregistrarea digitala a sunetului compact discul, înregistrarea magneto-optica, sistemul DCC, sistemul DAT ) Sisteme de inregistrare audio-video analogice si digitale Nevoile utilizatorilor sistemelor audio-video de a avea o reproducere cit mai fidela atît a sunetului cît si a imaginilor au crescut vertiginous în ultima perioada de timp. Progresele tehnologice facute de diferitele firme producatoare de aparatura audio-video au permis satisfacerea în mare parte a acestor deziderate. Asistam astazi la o explozie a sistemelor de prelucrare digitala a informatiei sonore si vizuale, prelucrare ce beneficiaza de progresele facute în acelasi timp si de tehnica de calcul. Pe parcursul acestei lucrari se vor prezenta principalele sisteme de prelucrare a sunetului si a imaginii, pornind de la sistemele clasice analogice, multe dintre acestea fiind înca în dotarea anumitor utilizatori si continuând cu sistemele digitale sub diferitele lor forme, care au aparut si chiar s-au concurat pe piata specifica acestui domeniu. Prezentarea comparativa a diferitelor sisteme si standarde utilizate, va permite cititoruli o mai buna întelegere atât a sistemelor clasice, a limitarilor la care erau supuse acestea, precum si necesitatea trecerii la tehnologia digitala de prelucrare, stocare si redare a informatiei audio-video. Pe parcursul lucrarii se vor prezenta principiile de functionare si unele detalii tehnice pentru urmatoarele categorii de aparate: - inregistrarea si redarea audio analogica pe banda magnetica - inregistrarea si redarea video analogica pe banda magnetica videorecorder/player standardul VHS, S-VHS, 8m, super 8 - inregistrarea digitala a imaginii pe banda magnetica - inregistrarea optica si magnetooptica pentru semnale video - inregistrarea si redarea sunetului pe compact disc CD - inregistrarea digitala a sunetului pe banda magnetica (sistemul DCC, sistemul DAT).

2 PARTEA I I.1. Prezentarea caracteristicilor de baza ale semnalului videocomplex color (SVCC) Pentru întelegerea sistemului de înregistrare magnetica a semnalului video, sunt necesare cîteva precizarilegatura cu structura si spectrul semnalului videocomplex alb-negru sau color. Dupa cum se stie,receptorul TV saumonitoare, reproducerea imaginilor se facecele mai multe cazuri folosind tuburi cinescop (alb-negru sau color). Vom considera pentru simplificare, cazul unei imagini formata dintr-un numar oarecare de bare verticale, albe si negre, asa cum sunt prezentatefig.1a. În majoritatea cazurilor, aceasta imagine produsa de tubul cinescop este discreta, formata din mai multe linii orizontale, a caror luminozitate este modulata de semnalul videocomplex corespunzator. ( fig.1.b ) fig.1. a, b Totalitatea liniilor orizontale care compun o imagine formeaza un rastru denumit cadru TV. Fiecare cadru TV este compus din 2 semicadre, denumite semicadrul par si semicadrul impar, iar liniile care compun fiecare semicadru sunt întretesute unele fata de altele. Numarrul liniilor ce compun un

3 cadru, precum si duratele acestora sunt standardizate, determinînd asanumita explorare întretesuta. tara noastra suntvigoare standardele OIRT si CCIR,care un cadru TV are perioada de 40ms (25Hz) si este compus din 625 de linii, avînd frecventa de Hz. Fiecare cadru este de fapt compus din 2 semicadre cu durata de 20ms (50Hz) continînd cîte 312,5 linii de imagine. Dupa afisarea pe ecranul monitorului a liniei n, urmeaza o perioada inactiva, denumita cursa inversa pe orizontala, dupa care urmeaza afisarea liniei urmatoare de imagine, n+1, etc. La terminarea afisarii unui semicadru, dupa ce a fost afisata ultima linie de imagine din partea de jos a ecranului, urmeaza deasemenea o perioada inactiva din punctul de vedere a imaginii TV, denumita stingere pe verticala, sau cursa inversa pe verticala. timpul stingerii pe orizontala si pe verticala sunt transmise impulsuri de sincronizare pentru baleiajul orizontal si vertical al monitorului. Aceste impulsuri au durate bine determinate si sunt pozitionate fata de semnalul video cafig.1.c, care este prezentata structura semnalului videocomplex pentru o imagine AN (corespunzatoare celei din fig.1.a.) Semnalul video cuprins între doua intervale de stingere orizontala (St H ) este proportional cu intensitatea luminoasa a imaginii transmise (în cazul exemplului nostru este transmisa o imagine cu bare verticale albe si negre) si se numeste semnal de luminanta, notat Y(t). cazul transmiterii unor imagini color, suplimentar fata de semnalul de luminanta este transmis si un semnal care poarta informatia de culoare, denumit semnal de crominanta, notat C(t). Structura acestui semnal difera functie de standardul de televiziune color folosit. Întrucît informatia de culoare a imaginii transmise moduleaza într-un anumit fel purtatoarea de crominanta, pentru demodularea semnalului de crominanta se transmitetimpul

4 stingerii pe orizontala cîte o "salva de sincronizare" (BURST) continînd circa 10 perioade ale frecventei purtatoare de crominanta. Aceasta salva este necesara pentru sincronizareafaza a demodulatorului (decodorului) color,scopul obtinerii celor 3 semnale color de baza care dau informatia de culoare. Semnalul de crominanta se adauga peste semnalul de luminanta, obtinîndu-se semnalul videocomplex color (SVCC). St.v - durata stingerii pe verticala Sv - impuls de sincronizare pe verticala St.h - durata stingerii pe orizontala SH - impuls de sincronizare pe orizontala T H - perioada de repetitie a liniilor fig 1.c Functie de particularitatile semnalului purtator de crominanta sunt cunoscute standardele de transmisie TV: NTSC-folosit mai alessua, PAL si SECAM. Diferentele si asemanarile dintre aceste standarde vor fi prezentate ulterior. Pentru toate trei, frecventa purtatoare de crominanta este situatajurul

5 valorii de 4MHz ( pentru NTSC - 3, MHz, pentru PAL - 4,33618 MHz iar pentru SECAM - 4,25MHz si 4,46MHz). I.1.1. Obtinerea semnalului videocomplex color (SVCC) Acest semnal este furnizat de obicei de camera de luat vederi. Exista o mare varietate constructiva de camere video. Acestea au la baza unul sau mai multe traductoare de imagine (electrono-optice), care genereaza un semnal electric functie de compozitia imaginii ce urmeaza a fi transmisa Este cunoscut faptul ca o anumita nuanta de culoare poate fi descompusa, respectiv compusa din trei culori fundamentale, combinate într-o anumita proportie. Cele trei culori folosite sunt : rosu (R), verde (G) si albastru (B). Astfel camerele video au în general 3 traductoare de imagine. Scena captata de obiectiv este distribuita pe fata fotosensibila a celor 3 sensori, acestia furnizind fiecare în parte cite un semnal proportional cu continutul în rosu, verde si respectiv albastru a imaginii ce trebuie transmisa. Unele camere video au 4 senzori,- unul pentru semnalul de luminanta si 3 pentru semnalul de crominanta. Când se folosesc numai 3 senzori, atunci semnalul de luminanta se obtine prin sumarea ponderata a celor 3 semnale de crominanta. Exista artificii constructive care permit obtinerea celor patru semnale primare, folosind un singur traductor de imagine (traductorul de imagine poate fi de tip vidicon, unde explorarea imaginii de transmis se face prin baleerea unei suprafete fotosensibile de catre un spot electronic, sau de tip circuit integrat cu transfer de sarcina (CCD). În toate cazurile, de la traductorul de imagine se obtin semnalele primare proportionale cu continutul imaginii în intensitate luminoasa E y, precum si proportionale cu continutul color al celor trei componente de baza E r, E g, E b ).

6 Semnalul de luminanta E y, este semnalul transmis în cazul imaginilor alb-negru si asigura compatibilitatea intre SVCC si SVC-AN. Semnalele primare nu sunt utilizate ca atare ci sufera citeva transformari cauzate de sensibilitatea diferita a ochiului uman fata de culorile existente în natura, precum si de imperfectiunile dispozitivelor videocaptoare si video reproducatoare. Prima corectie ce se aduce este corectia de gama (γ). Aceasta consta în comprimarea semnalelor cu amplitudine mai mare în scopul compensarii caracteristicii neliniare de redare a luminozitatii tubului cinescop. Dupa corectia de "γ" se obtine un nou set de semnale notate E y, E r, E b, E g. Prin sumarea în anumite proportii a semnalelor E r, E g, E b, se obtine semnalul de luminanta E y astfel: E y = 0,30E r + 0,59E g + 0,11E b Daca E r, E g, E b sunt maxime (culori complet saturate), atunci E y = 0,3 + 0,59 + 0,11 = 1 = "alb" Proportiile semnalelor R, G, B din cadrul luminantei sunt diferite pentru ca ochiul nu este la fel de sensibil pentru toate frecventele (culorile) din spectrul video. În principiu, pentru a efectua o trnsmisie color este suficient sa se transmita setul de patru semnale de mai sus. Pentru acest lucru ar fi necesare patru canale de transmisie independente. Intrucit acest mod devine foarte costisitor, mai ales pentru televiziunea radiodifuzata, s-au cautat metode de conversie a celor patru semnale intr-un singur semnal videocomplex color (SVCC) si care sa ocupe aceeasi banda de frecventa ca în cazul semnalului videocomplex alb-negru (SVC-AN) cu care trebuie sa fie compatibil. Din acest moment functie de modul de prelucrare a setului de semnale primare se deosebesc standardele NTSC, PAL, SECAM.

7 Se face în primul rind observatia ca informatia de culoare se poate transmite integral, transmitind numai doua semnale denumite "diferenta de culoare" si semnalul de luminanta astfel: Din semnalele primare se obtin semnale diferenta de culoare.: E' r - E' y, E' g - E' y, E' b - E' y. Intrucit E' r - E' y, E' b - E' y au amplitudini mai mici vor fi alese numai acestea. La receptie prin sumare corespunzatoare, din E' r -E' y, E' b -E' y si E' y = 0,3E' r + 0,59E' g + 0,11E' b, se obtin E' r, E' g, E' b. I.1.1.a Sistemul NTSC ( National Television System Comitte) Asa cum am aratat mai sus, cele patru semnale primare pot fi refacute daca se dispune de semnalul de luminanta E y si de doua semnale diferenta de culoare E r -E y si E b - E y. Cele doua semnale diferenta de culoare vor modulacuadratura o frecventa purtatoare, denumita purtatoare de crominanta sau subpurtatoare de crominanta, pentru a o deosebi de purtatoarea de luminanta,cazul transmisiilor radiodifuzate. Se alege modul de modulatie cu purtatoare suprimata folosind numai cele doua benzi laterale rezultateurma modultiei. Notam cu ωsp pulsatia frecventei subpurtatoare de crominanta, cu ω1 pulsatia semnalului E r -E y si cu ω2 pulsatia semnalului E b -E y. Subpurtatoarea de crominanta are expresia : E1 = Acos ωsp.t Dupa modulare cu purtatoare suprimata de catre semnalul E r -E y se obtine 1. E1 = (m 1 /2) A cos (ωsp+ ω 1 )t + (m 1 /2) A cos (ωsp- ω 1 )t pentru al doilea semnal diferenta de culoare E b -E y se obtine similar: E2 = Asinωsp.t (în cuadratura cu E1) si

8 2. E2 = (m 2 /2) Asin(ωsp + ω 2 )t + (m 2 /2) Asin(ωsp-ω 2 )t. In final, dupa cîteva transformari simple relatiile 1si 2 devin: 3. E1 = K. f(er-ey)cosωspt 4. E2 = K. f(eb-ey)sinωspt De fapt în NTSC, E r - E y si E b - E y nu moduleaza direct subpurtatoarea de crominanta. Din aceste doua semnale diferenta de culoare, se obtin alte doua semnale E I si E Q, care,concordanta cu diagarma de repartizare a culorilor, corespund : E I unei axe de culori pentru care ochiul are sensibilitate maxima, iar E Q, perpendicular pe E I, unei sensibilitati mai reduse. Din acest motiv si banda de frecventa alocata directiei E Q va fi mai mica decit pentru E I. Semnalul de crominanta Ec, suma vectoriala a celor doua semnale E I si E Q, este reprezentatfigura de mai jos. fig.2 Se constata ca modulul semnalului Ec este proportional cu saturatia de culoare iar faza ϕ este proportionala cu nuanta culorii. Relatia dintre E I, E Q si semnalele diferenta de culoare este urmatoarea 5. E I =0,74(Er-Ey) - 0,27(Eb-Ey) - banda de 1,2MHz 6. E Q = 0,48(Er-Ey) + 0,41(Eb-Ey) - banda de 0,6MHz

9 Frecventele maxime ale semnalelor E I si E Q sunt limitate la 1,2 MHz si respectiv 0,6MHz. Odata obtinut semnalul de crominanta Ec, acesta se suprapune peste luminanta Ey. Frecventa subpurtatoarei de crominanta Ec se alege astfel încît aceasta sa fie cît mai putin observabila pe monitor. Dupa cum se va vedea la analiza spectrului SVCC, liniile spectrale ale semnalului de crominanta nu se suprapun peste cele ale semnalului de luminanta. Intrucît semnalul Ec este obtinut prin modularecuadratura cu purtatoare suprimata, la receptie, pentru refacerea (demodularea) semnalelor originale E I, E Q, respectiv Er-Ey, Eb-Ey este necesara refacerea purtatoarei (ca frecventa si ca faza.) Din acest motiv la începutul fiecarei linii active din SVCC se transmitetimpul stingerii pe orizontala salva de sincronizare (burstul ) format din 10 alternante ale purtatoarei de crominanta cu faza ϕ= 0, ( fig. 1.c). Mentionam faptul casistemul NTSC frecventa semicadrelor este de 60Hz iar numarul de linii ce alcatuiesc rastrul este 512, avind frecventa liniilor de Hz. Dupa cum se vede din fig.2 este necesar ca semnalul de crominanta sa fie transmis fara erori de faza, întrucît orice eroare de faza ϕ conduce la alterarea nuantei de culoare transmisa. I.1.1.b Sistemul PAL (Phaze Alternations Line) Acest sistem functioneaza asemanator cu sistemul NTSC,sensul ca cele doua semnale diferenta de culoare moduleazacuadratura o frecventa subpurtatoare de crominanta. Diferenta constafaptul ca faza purtatoarei difera cu 180 de la o linie de imagine la alta. Acest artificiu permite cresterea considerabila a imunitatii la erorile de faza inevitabiletimpul transmisiei. Ca sicazul sistemului NTSC,PAL nu semnalele diferenta de culoare sunt cele care

10 moduleaza directcuadratura purtatoarea de crominanta, ci un alt set de doua semnale notate Eu si Ev, obtinute din primele, dupa cum urmeaza: 7. Eu = 0,493(Eb - Ey) 8. Ev = 0,877(Er - Ey) Aceasta ponderare a semnalelor primare diferenta de culoare, se facescopul de a nu se depasi cu mai mult de 30% nivelul de alb respectiv de negru a semnalului de luminanta.(fig5) Dupa modulare, se obtine pentru linia ''n'' vectorul Ec în cadranul I, asemanator ca pentru sistemul NTSC (fig.3) fig.3 Pentru linia n+1 faza purtatoarei modulata de vectorul Eu ramîne neschimbatatimp ce faza purtatoarei modulata de Ev se schimba cu 180. în monitor (televizor) cele doua semnale de pe doua linii vecine sunt sumate (dupa o întîrziere egala cu durata unei linii de imagine, (64 µs) obtinindu-se un vector rezultant Ecr. (fig.4)

11 fig.4 In cazul aparitiei unui defazaj ϕ care se manifestaacelasi sens pentru ambele linii de imagine, se observa ca sumarea celor doi vectori E c (n) E c (n+1) cu faza deviata, conduce la obtinerea unui vector Ecr' cu faza corecta dar cu amplitudine putin mai mica. Pentru refacerea purtatoarei necesaraprocesul de demodulare,timpul stingerii pe orizontala se transmite secventa BURST avind faza ± 45 fata de axa U (fig3, cadranul II si III) Se constata în sistemul PAL o imunitate sporita la erorile de faza ale semnalului Ec, singurul efect fiind scaderea în amplitudine, adica diminuarea intensitatii culorii respective. La alegerea frecventei subpurtatoarei de crominanta întrucât se inverseaza faza purtatoarei de la o linie la alta, apar si componente spectrale care se suprapun peste componentele spectrale ale semnalului de luminanta. Pentru a diminua vizibilitatea lui Ec pe imagine, se alege aceasta frecventa, un multiplu al frecventei liniilor si cadrelor astfel: 9. fsp = (n -1/4) f H + 1/2f V = 4,433618MHz ± 1---5Hz. Dupa aceasta prezentare se poate spune ca semnalul videocomplex color SVCC se compune din urmatoarele semnale independente reprezentate în fig.5. si

12 -Semnalul de luminanta Ey -Semnalul de crominanta Ec = Eu sinωsp t ± Ev cos ωspt, t duratei active a unei linii TV -Salva de sincronizare (burstul) Es = E sin(ωsp t ± 45 ), t intervalului de stigere linii -Semnalul de sincronizare pe linii si cadre Sv +S H In figura 5 s-a considerat o imagine formata din bare verticale colorate diferit, treptele din forma de unda Ey reprezinta luminanta variabila de la o bara la alta. Primele trepte sunt pentru culorile albastru si rosu, care au luminante mai mici iar ultimile sunt verde galben si alb. Ultima treapta este pentru culoarea alb. fig.5

13 I.1.1.c Sistemul SECAM (Sequeneielle a memoire) In sistemul SECAM nu se transmit simultan cele doua semnale diferenta de culoare, ci numai cîte unul în timpul unei linii de imagine iar celalalt în timpul liniei urmatoare. Exista mai multe variante ale sistemului SECAM, toate încercând sa micsoreze vizibilitatea purtatoarei de crominanta pe imagine. Ne vom referi la sistemul SECAM 3 în uz în Franta. Pentru acesta cele doua semnale diferenta de culoare, ponderate conform relatiilor 10 si 11, moduleaza secvential în frecventa purtatoarea de crominanta. 10. Dr = 1,9 (Er-Ey) 11. Db = 1,5 (Eb-Ey), banda ocupata este de 1,5MHz. Intrucit se foloseste modulatia MF(spre deosebire de modulatia MA folosita în sistemele NTSC si PAL) este necesara o preaccentuare a semnalelor diferenta de culoare modulatoare, în scopul îmbunatatirii raportului semnal-zgomot. Pentru cele doua semnale Dr si Db sunt alocate doua subpurtatoare de crominanta distincte : 12. fr = 4,40625MHz ± 2KHz 13. fb = 4,25MHz ± 2KHz Deviatia de frecventa pentru modulatia MF este de fr = ± 280KHz fb = ± 230KHz Fiind vorba de doua subpurtatoare, salvele de sincronizare se transmit alternant la inceputul fiecarei linii video din componenta SVCC-SECAM. Ele

14 au frecvente diferite si deasemenea amplitudini diferite. Sincronizarea bistabililor de comutare a liniilor (specific sistemului de decodare a culorii în SECAM) se face în timpul stingerii pe verticala în primele linii succesive inactive de pe cursa inversa ce urmeaza dupa fiecare impuls de sincronizare verticala Sv. I.1.2 Spectrul semnalului videocomplex color Referitor la semnalul de luminanta se stie faptul ca pentru a putea reda o imagine cu detalii cit mai fine este nevoie de o banda de frecventa cit mai mare. Pentru aprecierea rezolutiei unei imagini TV se folosesc mire continind bare verticale sau inclinate, desimea acestora determinind frecventa fundamentala a semnsalului de luminanta transmis. Acest lucru pentru doua situatii distincte (cazul unor frecvente joase, linia AA' si a unor frecvente ridicate linia BB') este ilustrat în fig.6. A A B B Linia A-A Linia B-B fig.6.

15 Aceste linii verticale din cadrul imaginii de test ce urmeaza a fi transmisa se numesc linii TV. O transmisie este de buna calitate daca se pot distinge pe ecranul monitorului un numar de minim 400 linii TV (in intervalul de 52 µs, cit dureaza cursa directa). Aceasta corespunde la o frecventa a semnalului transmis de circa 5MHz. O imagine de o calitate acceptabila poate reproduce semnale video cu frecventa maxima de 2-2,5 MHz, iar o imagine de foarte buna calitae poate reproduce semnale video cu frecventa de pina la 7-8MHz. Având în vedere intreruperea consecutiva în timpul stingerii pe verticala si orizontala, liniile spectrale sunt grupate în jurul multiplilor de frecventa a liniilor si cadrelor. Cu aceste precizari spectrul semnalului de luminanta Ey (care constituie cea mai mare parte din informatia video transmisa prin semnalul videocomplex) si al crominantei Ec, arata ca în fig.7 fig.7 Se constata din analiza figurii 7 doua lucruri importante:

16 1. Aproximativ 80% din cantitatea de informatie transmisa de semnalul de luminanta este grupata în jurul frecventelor joase pâna la 1MHz, iar detaliile fine de imagine sunt repartizate la frecvente inalte, majoritatea fiind incluse pina la frecvente de 3,5MHz. Pentru o imagine de inalta rezolutie spectrul video se întinde pina la aproximativ 6 MHz., dar imaginea ramâne de buna calitate chear daca spetrul semnalului Ey se limiteaza la 3,5 MHz. 2. Semnalul de crominanta Ec este plasat printre liniile de spectru ale semnalului de luminanta, iar amplitudinea acestuia este cu circa 20-25dB mai mica decit amplitudinea componentelor spectale de joasa frecventa ale luminantei. Spectrul acestuia se intinde cu circa ±1,5MHz fata de frecventa centrala a subpurtatoarei de crominanta, fsc. I.2. Principiul inregistrarii pe banda magnetica a semnalelor electrice Pentru inregistrarea respectiv redarea semnalelor electrice pe banda magnetica etse necesara existenta a doua elemente: traductorul de semnal si suportul magnetic pe care va fi inmagazinata informatia. Traductorul de semnal este constituit de capul de inregistrare / redare iar suportul informatiei este constituit de banda magnetica. Asupra caracteristicilor constructive ale acestor elemente se va reveni ulterior. In fig.8a este prezentat schematic un astfel de ansamblu.

17 fig.8a Capul de înregistrare este constituit în principiu dintr-un circuit magnetic realizat de obicei din ferita (M) pe care este înfasurata o bobina(l).circuitul magnetic prezinta un intrefier ( l ) în zona de contact cu banda magnetica (B). Prin infasurarea capului magnetic trece un curent ( i ), de obicei proportional cu semnalul electric de inregistrat, dar pe care în aceasta faza a expunerii il consideram de frecventa constant. Acest curent produce în circuitul magnetic un cimp magnetic (H), proportional cu intensitatea curentului. Liniile magnetice la nivelul intrefierului se închid prin sistemul magnetic al benzii, care determina o inductie magnetica remanenta (Br). Relatia dintre Br si H este neliniara si este prezentata în fig.8b. Pe acest grafic se disting doua portiuni AB si A'B' în care dependenta Br = f(i) este liniara. Pentru a utiliza aceste zone, în principiu se procedeaza prin doua metode: -Se aplica o magnetizare permanenta, cu ajutorul unui curent IM pentru a aduce punctul de functionare în zona C (fig.8c). Peste acest curent (IM) se aplica semnalul util i(t). In acest fel se utilizeaza doar jumatate din

18 caracteristica de magnetizare. Acest procedeu nu se foloseste în practica deoarece asigura un raport semnal-zgomot mai scazut. fig.8.b.c. -Al doilea procedeu, folosit atit înregistrarile audio cît si cele video consta în aplicarea unui curent alternativ de premagnetizare ca în fig.8c. Frecventa acestui curent se alege de 4-10 ori mai mare decit cea mai mare frecventa din spectrul semnalului ce urmeaza a fi înregistrat. In acest fel punctul de functionare este adus secvential în zonele c si c' a caracteristicii de magnetizare. Peste acest semnal se adauga (prin adunare) semnalul util i(t). In acest mod sunt folosite ambele ramuri ale caracteristicii de magnetizare, obtinindu-se un raport semnal-zgomot superior pentru acelasi curent de înregistrare. Pina în acest moment nu s-a facut nici o precizare în privinta frecventei semnalului ce urmeaza a fi inregistrat. In continuare se va arata ca aceasta este

19 strâns legata de viteza de deplasare a suportului magnetic prin fata capului de înregistrare, precum si de caracteristicile construcive ale capului. l= λ/2 l=λ fig.9 a,b,c,d,e In fig.9 s-a considerat un cap de magnetizare avind un intrefier (l) prin fata caruia se deplaseaza suportul magnetic cu viteza v, parcurgind un anumit spatiu x în intervalul de timp t. t = x/v Curentul prin înfasurarea capului are expresia: i = I sinωt = I sin2πft Fluxul remanent în banda va fi proportional cu acest curent. Φ r = KIsin2πft In functie de viteza de deplasare a benzii, frecventa f înregistrata va avea în banda o anumita lungime de unda λ λ = v/f, de unde Φr = KIsin2πx/λ

20 Considerind viteza de deplasare a benzii constanta, la redare acest flux variabil va induce prin intermediul întrefierului la capetele înfasurarii L, o tensiune electromotoare e avind expresia: K' I f cosωt 12. e = -dφ r /dt = - (dφ r /dx) (dx/dt) = - (KI v/λ) (2πcos 2πx/λ) = Din relatia 12 se constata ca tensiunea indusa la redare are amplitudine crescatoare cu frecventa semnalului înregistrat initial. In relatia 12 s-a considerat ca marimea întrefierului " l " este tot timpul << decit lungimea de unda a semnalului înregistrat. In realitate valoarea lui "l" limiteaza frecventa maxima de lucru dupa cum se exemplifica în figura 9 b.c.d. In fig.9.a este prezentata valoarea lui Φ, deci si a tensiunii induse "e" pentru cazul cind lungimea de unda λ este >> decit "l".pe masura ce lungimea de unda λ scade, (f creste), simultan creste si "e" (fig.9 b.) In fig.9.c frecventa a crescut astfel încît lungimea de unda λ a semnalului înregistrat a devenit egala cu jumatate din marimea întrefierului "l". Pentru aceasta frecventa valoarea fluxului variabil în unitatea de timp Φ din fata capului atinge valoarea maxima. Crescînd în continuare frecventa semnalului înregistrat (λ scade) se ajunge la situatia în care lungimea de unda λ devine egala cu marimea întrefierului (fig.9.d). în aceasta situatie variatia totala a fluxului magnetic, Φ este 0 si deci tensiunea indusa "e" va fi nula. In consecinta caracteristica de raspuns a unui cap magnetic de inregistrare / redare este prezentata în figura 9.e.

21 I.3. Limitari ce intervin în procesul de inregistrare- redare a semnaleor electrice pe banda magnetica Dupa cum se poate observa din fig.9.e. raportul λ / l este determinanta în stabilirea frecventei maxime ce poate fi înregistrata respectiv redata. O valoare a întrefierului "l" foarte mica, mareste limita superioara de frecventa, dar în acelasi timp se micsoreaza tensiunea indusa, înrautatind raportul semnal-zgomot. Tehnologic s-a ajuns la un întrefier de 0,2-0,3µm pentru capetele video obisnuite si de 0,1µm pentru cele HQ.(de inalta resolutie) O valoare mare a lui "λ" ar conduce la cresterea frecventei maxime de lucru. Si aici exista limit ari întrucât cresterea lui λ implica cresterea vitezei de deplasare a benzii deci un consum prea mare de material magnetic. Uzual viteza de deplasare a benzii este de mm/s, iar viteza relativa dintre capetele magnetice si banda este de 4-6 m/s.(dupa cum se va vedea ulterior este vorba de capete rotative.). Alta limitare mai ales la redarea frecventelor înalte, este cauzata de dimensiunea particulelor magnetice din compozitia benzii. In cazul unui "l" mic particulele sunt supuse unor variatii magnetice foarte rapide care nu pot fi urmarite integral, ceea ce conduce la o scadere a fluxului magnetic remanent Deasemenea, la frecvente ridicate adâncimea de patrundere a cimpului magnetic este mai mica, ceea ce conduce la un flux magnetic remanent mai scazut decât la frecvente mai coborâte, unde adâncimea de patrundere în substratul magnetic al benzii este mai mare. Toate aceste fenomene conduc la o curba de raspuns (tensiune la bornele capului de redare) functie de frecventa

22 semnalului înregistrat, cafig.10. Axa frecventelor este logaritmica. Tot pe aceasta figura a fost reprezentat si spectrul semnalului videocomplex care trebuie sa fie inregistrat sau redat pe banda magnetica. fig.10 Se constata din figura 10 ca zona optim a de înregistrare redare a unui cap magnetic, avind caracteristicile prezentate anterior, este situataa în intervalul 3 5MHz. In aceasta zona semnalul video lipseste aproape complet intrucit dupa cum s-a aratat, cca 80% din informatia video este grupata în zona frecventelor joase pina la 1MHz. În consecinta nu este posibila inregistrarea directa a SVCC prin aplicarea acestui semnal pe capetele de inregistrare video. Doar componentele de crominanta ar putea fi inregistrate corect. Pentru rezolvarea acestei probleme se recurge la o conversie de spectru, în ceea ce priveste semnalul de luminanta si separat pentru cel de crominanta pentru ca acestea sa fie compatibile cu caracteristica de inregistrare / redare a capului video. Astfel, dupa ce sunt separate prin filtrare cele doua semnale Ey si Ec ale SVCC, acestea sufera urmatoarele transformari:

23 -luminanta Ey va modula în frecventa o purtatoare, avind frecventa centrala f 0 de circa 4MHz (in zona de maxima sensibilitate a capului video) -pentru sistemul PAL purtatoarea este de 4,3 MHz, pentru NTSC putatoarea este de 3, 9MHz. Aceasta purtatoare modulata MF joaca rol de semnal de premagnetizare pentru semnalul de crominanta. -semnalul de crominanta, Ec va fi convertit prin mixare în zona de joasa frecventa în jurul frecventei de 625kHz unde va fi înregistrat ca atare, folosind purtatoarea de 4,3 MHz a luminantei drept semnal de premagnetizare. Modulatia MF a purtatoarei de luminanta se face cu un indice de modulatie subunitar (β=0,366) ceea ce înseamna ca spectrul semnalului modulat va fi asemanator ca întindere cu spectrul semnalului modulat MA (fo, fo+f M, fo-f M ), nde f M reprezinta frecventa maxima din spectrul semnalului video. In cazul exemplului din fig 11, f M = 3 MHz Schema de transpunere a spectrelor de frecventa este aratata mai clar în fig.11 fig.11

24 I.4. Particularitatile constructive ale capetelor de inregistrare/ redare video I.4.1 Generalitati Au existat o mare varietate constructiva pentru capetele de inregistrare redare video, fiecare incercind sa imbunatateasca atit calitatea semnalului reprodus cit si micsorarea consumului de banda magnetica.in prezent toate sistemele de inregistrare analogica se bazeaza pe inregistrarea elicoidala (sub forma unor piste oblice plasate pe banda magnetica unele linga altele) cu ajutorul unui tambur rotativ continind doua capete video plasate pe generatoare, la aproximativ 180 unul fata de altul. Axul de rotatie al tamburului este inclinat fata de directia de inaintare a benzii în scopul obtinerii pistelor elicoidale.(fig.12) fig.12

25 La o rotatie completa fiecare cap CH1 si CH2 va descrie cite o pista. Daca printr-o metoda oarecare (care va fi aratata ulterior) pe capul CH1 se aplica semnalul corespunzator semicadrului impar iar capului CH2 i se aplica semnalul corespunzator semicadrului par, atunci rezulta ca doua linii succesive inregistrate pe banda vor contine informatia video a unui cadru TV complet. Bineinteles ca în urma inregistrarii elicoidale a SVCC este necesar ca la redare, sa existe un sincronism perfect intre viteza de antrenare a benzii si viteza de rotatie a tamburului cu capete astfel incit fiecare cap sa citeasca exact pista corespunzatoare pe care a parcurs-o la inrgistrare. Din acest motiv, pe banda video se vor inregistra si alte semnale destinate tocmai sincronizarii despre care s-a vorbit anterior. Suplimemtar fata de semnalul video se mai inregistreaza si semnalul audio aferent. Astfel cel mai simplu sistem de inregistrare video va contine pe banda urmatoarele tipuri de inregistrari.fig.13 fig.13

26 1.inregistrare longitudinala a celor doua piste audio similar ca pentru inregistrarile audio din casetofon. Acestea sunt plasate în partea de sus a benzii. 2.inregistrare elicoidala a semnalului video realizata cu ajutorul tamburului rotativ cu doua capete video,(discul cu capete). Semnalele sunt transpuse spectral asa cum s-a aratat în fig.11 3.inregistrare în impulsuri pe pista de sincronizare, plasata în partea de jos a benzii. Inregistrarea se face fara curenti de premagnetizare, utile fiind doar refacerea fronturilor impulsurilor de sincronizare. Acestea au frecventa de 25Hz si sunt sincrone cu impulsurile sincro vertical (Sv) din SVCC. Intrucit tamburul cu capete video inregistreaza la fiecare rotatie un cadru,( 2 semicadre) acesta trebuie sa aiba turatia egala cu perioada cadrelor semnalului SVCC; deci turatia va fi de 25 rot/s =1500rot/min (pentru PAL, SECAM) si de 30rot/s = 1800 rot/min ( pentru NTSC). Pentru mentinerea riguroasa a vitezei de rotatie, constructiv sunt montati niste traductori de turatie solidari cu echipajul mobil al motorului de antrenare a discului cu capete asa cum este prezentat schematic în fig.14. fig.14

27 Motorul M, antreneaza discul cu capete D. Sincron cu rotatia discului se roteste si un ansamblu de piese magnetice FG( Frecvenci Generator) care induc intr-o infasurare a traductorului o tensiune alternativa, care la turatia normala are valoarea de 1500Hz. Deasemenea, în acelasi mod se genereaza si un al doilea semnal "PG" (Pulse Generator), cu valoarea de 25Hz. Aceste doua semnale vor fi folosite de catre circuitele servomecanismului de reglare si mentinere constanta a turatiei discului cu capete, mecanism ce va fi analizat ulterior. Pentru a se reduce influenta semnalului citit de unul dintre capete în mod parazit de pe pistele vecine, la inceputul dezvoltarii tehnicii de inregistrare video, pistele elicoidale erau separate de un spatiu de garda. Acest lucru conducea la un consum mare de banda magnetica. în prezent, datorita unor procedee speciale de compensare a "diafotiilor" (semnale parazite culese de pe pistele vecine) inregistrarea se face fara spatiu de garda, pistele vecine fiind lipite unele de altele. In fig.15a sunt prezentate doua piste consecutive, continând informatia unui cadru TV, si suprapus peste acesta, semnalul videocomplex reprezentind un semicadru, pentru a sugera pozitionarea fizica a liniilor video de-a lungul pistei înregistrate fig.15.a

28 β l β l fig.15.b In fig. 15b sunt prezentate cele doua piste adiacente, unde prin H s-a notat lungimea înregistrata a unei linii de imagine (cu durata de 64µs în PAL), prin w s-a notat latimea unei piste inregistrate, prin l spatiul parcurs de banda pâna când capul al doilea CH2 ajunge în aceeasi pozitie la începutul pistei ca si capul CH1, β - unghiul de inclinare a pistei inregistrate pe banda. In figura 12 este prezentat schematic discul cu capete având diametrul D si banda video care înfasoara capul pe o portiune de circa 180. S-a considerat ca cele doua capete CH1 si CH2 sunt dispuse diametral opus. în realitate unghiul dintre ele nu este chiar 180, ci ' 15". Aceasta se face în scopul de a pozitiona fizic pe banda liniile de imagine fata în fata, anulînd decalajul de 1/2 H dintre semicadre. Acest lucru are efect pozitiv în reducerea semnalelor parazite de crominanta citite de unul din capete de pe pistele vecine. Asupra acestui aspect se va reveni. Cu aceste precizari se poate scrie: tgβ = W/1,5H = sinβ/cosβ v b = l/(t/2) este viteza benzii iar T este durata unui cadru = 40ms

29 In acest interval (T/2) discul cu capete efectuiaza o jumatate de cursa si se trece de la o linie elicoidala la alta. π D/2 = H N/2, unde N/2 este numarul de linii ce constituie un semicadru. H = π D/N W = 1,5 H tg β=1,5 π (D/N) tgβ l = 1,5 H / cosβ, vb = l / (T/2) = 1,5 H cosβ 2 fv sau vb = 2 W fv / sinβ Principalii parametri constructivi ai sistemului de inregistrare video pentru PAL si NTSC sunt tabelati mai jos: PAL NTSC fv(hz) frecventa cadrelor fh(hz) ,25 frecventa liniilor D(mm) 62±0,01 62±0,01 Diametrul disc capete N Nr. Linii rastru β ( ) , ,9 W (µ) 48,6 58 v b mm/s 23,39 33,35 v m/s 4,85 5,8 fig. 16. I.4.2 Influenta inclinarii intrefierului (azimutului) capului video

30 In continuare vom analiza influenta înclinarii întrefierului capului video, fata de normala la directia de înaintare a benzii. fig.17.a Ch1 Fanta(intrefier) cu azimut pozitiv Ch2 Fanta cu azimmut negativ Vb N S N S N S N S N + α α Ch1 Ch2 Semnale inregistrate de frecventa ridicata Vb fig.17.b,c + α N α S Semnale inregistrate de joasa frecventa In fig.17.a este prezentat cazul unui cap de inregistrare, pentru care fanta intrefierului este perpendicular pe directia de înaintare a benzii si alaturat, acelasi cap pentru care intrefierul este inclinat cu unghiul α fata de

31 cazul initial. Aceasta inclinare se numeste azimut si poate fi pozitiva sau negativa. Daca se face o înregistrare oarecare cu un cap cu azimut pozitiv si se citeste informatia inregistrata tot cu acelasi cap, atunci semnalul reprodus va fi neinfluientat cu nimic de existenta azimutului. Daca însã se înregistreazã un semnal cu ajutorul unui cap cu azimut pozitiv si se citeste aceeasi informatie cu un cap identic construdtiv, dar cu azimut negativ atunci se constata o scadere accentuata a semnalului reprodus. O explicare schematica este data în fig.17.b Presupunem ca s-a inregistrat cu capul CH1 cu azimut +α, un semnal rectangular avind frecventa f. Acesta determinabandã niste zone magnetizate N si S. La citirea benzii de catre capul CH2 cu azimut -α, se observa ca prin fata fantei se afla simultan si portiuni magnetizate N si portiuni magnetizate S, aceasta conducind practic la anularea semnalului. Cu totul altfel se petrec lucrurile daca frecventa semnalului înregistrat este foarte scazuta. în fig.17 b, se observa ca efectul azimutului diferit nu influienteaza prea mult citirea semnalului, diferenta fãcîndu-se simtitã doarzona de trecere de la un domeniu la altul (deci totzona frecventelor înalte). In consecinta se poate concluziona ca efectul de atenuare al azimutului diferit intre capetele de inregistrare si redare este pronuntat la frecvente ridicate (frecvente care determina în banda o lungime de unda λ/2 comparabila cu marimea intrefierului) si este practic inexistent la frecvente coborite. Deasemenea efectul de atenuare este mai mare daca unghiul de decalare este mai mare. Comportarea capetelor cu azimut diferit este data în graficul din fig.17.c

32 fig.17.c Din figura 17.c se constata ca atenuarea unui semnal de 4,5 MHz, pentru un azimut de 6 este de >40dB, la fel pentru frecvente de 3,5 MHz în timp ce pentru frecvente joase, de exemplu 627kHz, atenuarea este de maxim 10 db chiar pentru unghi α mai mare de 10 Acest fenomen va fi folosit în eliminarea unei parti a semnalului parazit cules de capul video de pe pistele vecine. în acest scop cele doua capete care alcatuiesc discul rotitor vor avea azimuturi incrucisate, unghiul α fiind de ±6 pentru sistemul VHS (α poate fi diferit functie de sistemul de inregistrare adoptat). In figura 18 sunt prezentate citeva piste elicoidale inregistrate cu azimuturi alternante de la o pista la alta. La pozitionarea corecta a capetelor de citire, acestea vor citi semnalul cu azimut corect de pe pista pe care este pozitionat si un semnal parazit foarte mult atenuat, de pe pistele vecine, din cauza ca acestea sunt inregistrate cu azimut opus de catre celalalt cap video.

33 fig.18 I.4.3. Transformatoarele de cuplaj si montura capetelor (pastilelor) video In fig 19 sunt date citeva indicatii constructive ale ansamblului disc cu capete rotative. fig.19 Se observa cã înfãsurãrile celor doua capete CH1si CH2 sunt accesibileexterior prin intermediul unor transformatoare de cuplaj. Acestea au înfasurarea primarã, bobinatã într-un inel de pe partea mobilã a ansamblului cap rotativ, iar secundarul este dispus nitr-un alt inel concentric cu primul, dar

34 pe partea fixa a capului. Constructia propriuzisa a pastilelor ce alcatuiesc cele doua capete CH1 si CH2 este data în fig.20 Cap maagnetic simplu Cap magnetic dublu 3mm 4mm Circuit magnetic din ferita infasurare Circuit magnetic Intrefier Infasurare cap magnetic α α Azimut Intrefier Rasina Intrefier 2 Conexiuni externe Orificiu de fixare pe discul rotativ Intrefier 1 Suport metalic Rasina fixare Cap magn. Cablaj imprimat Pastila cap video simplu Variante constructive ale discului cu capete A A B Disc cu un cap magnetic Disc cu 4 capete simplu si unul dublu. Pentru AB inregistrare/redare redare/inregistrare normala normala, azimut se foloseste perechea AB cu incrucisat. azimut incrucisat. A B -redare stop cadru, Pentru stop cadru se foloseste acelasi azimut. perechea AA cu acelasi azimut. fig.20

35 Dupa prezentarea particularitatilor si a principalelor probleme legate de spectrul de frecventa a semnalului videocomplex vom face o succinta prezentare a evolutiei în timp a diferitelor sisteme de inregistrare analogice elaborat de diferite firme cu renume în acest domeniu. Firma RCA realizeaza primele aparate de inregistrare a imaginii la inceputul anilor 1950, folosind inregistrarea longitudinala, iar viteza de deplasare a benzii prin fata capului fix era de cca. 9 m/s rezultind un mare consum de banda. Utilizarea unui cap rotativ, plasat perpendicular pe directia de inaintare a benzii a fost introdusa în 1956 de firma AMPEX. Prin acest procedeu s-a reusit micsorarea vitezei de derulare a benzii la circa 38 cm/s în timp ce viteza relativa cap-banda devenea 42 m/s, ceeaa ce permitea inregistrarea unui semnal video de pina la 18MHz. In 1959 firma TOSHIBA introduce inregistrarea elicoidala utilizînd un singur cap rotativ, iar apoi în 1964 firma PHILIPS foloseste tamburul rotativ cu doua capete video. Benzile de inregistrare erau rulate asemanator cu benzile audio, latimea fiind de cca. 12mm. Deasemenea, tot firma PHILIPS lanseaza si magnetoscopul cu role, destinat marelui public. Acest sistem insa nu s-a impus deoarece PHILIPS produce în 1972 videomagnetoscopul cu caseta, (VCR - videocassette recorder), perfectionat mai tirziu prin aparitia standardului VCR-LP, pentru care nu se mai folosea spatiu de garda intre pistele oblice inregistrate de capetele rotative. In acelaasi timp firma GRUNDIG realizeaza sistemul SVR (super video recorder), dar preocuparile continua în paralel cu firmele europene si în Japonia. Datorita firmei JVC apare sistemul VHS, iar firma SONY lanseaza sistemul BETAMAX în jurul anilor Datorita facilitatilor pe care le ofera (simplitate în utilizare, durata relativ mare a inregistrarii pe caseta), formatul VHS s-a impus, în prezent aproaape toaate videoscoapele cu caseta pentru marele public folosind acest format. Pentru a creste în continuare calitatea imaginii au aparut derivate ale acestui format si anume S-VHS (Super Video Home Sistem), S-VHS-HQ, S- VHS-HF, precum si formate noi: Video 2000 si Video 8mm, permitînd inregistrari video de buna calitate si în acelasi timp inregistrari audio comparabile cu cele facute pe compact disc. Deasemeni pentru camere video miniatura s-au dezvoltat formatele VHS-C si Video 8.

36 In tabelul din fig.21 sunt prezentate comparativ caracteristicile principale pentru diferite standarde mai des intilnite. De obicei banda video este bobinata pe o rola debitoare si dupa ce este pozitionata în anume fel în fata discului cu capete este derulata pe rola colectoare. în principiu realizarea constructiva este asemanatoare cu cea a casetelor audio. Dupa introducerea casetelor în aparatul video, banda este preluata de niste ghidaje care parcurg un traseu anumit în scopul de a pozitiona banda infasurata partial în jurul capului rotativ. SISTEMUL VCR- LP BETAMAX VHS V-2000 FORMAT 8mm Viteza benzii (cm/s) Viteza relativa Vcb (m/s) Latimea benzii (mm) Latimea pistei video W(µm) , Diametrul tamburului cu Capete (mm) Definatia (linii TV) Azimutul intrefierului 90±15 90±7 90±6 90±15 90±10 Obs. Fig.21 Inregistrare in ambele sensuri pe ½ banda 4 semnale de auto traking Audio digital PCM 4 semnale de auto traking In fig.22 este prezentata schematic o caseta inainte de introducerea în lacasul destinat rularii în aparatul video si dupa ce a fost pozitionata pentru a fi citita sau inregistrat - (pentru sistemul VHS)

37 I.5. Prelucrarea electronica a semnalului videocomplex color pentru inregistrarea / redarea acestuia pe banda magnetica (procedee analogice) Consideratiile din acest capitol vor fi facute referitor la sisteme de înregistrare si redare video VHS, acesta fiind unul dintre cele mai raspîndite sistemeuz. Dupa cum s-a aratat la paragraful III. SVCC nu se poate inregistra direct pe banda magnetica, intrucit majoritatea informatiei video este grupata în zona frecventelor joase iar capul video are o caracteristica de redare cu maximul în zona frecventelor inalte (fig.10 în care este prezentat spectrul SVCC si caracteristica de redare a capului video). In consecinta se va prelucra separat semnalul de luminanta Ey în sensul ca acesta va modula MF o purtatoare plasata în zona de maxima sensibilitate a capului video, iar semnalul de crominanta Ec va fi translat în zona de joasa frecventa (627kHz) unde va fi inregistrat folosind purtatoarea semnalului de luminanta drept semnal de premagnetizare.(vezi fig 11) I.5.1. Prelucrarea semnalului de luminanta în vederea inregistrari pe banda în fig.23 este prezentat schematic traseul semnalului de luminanta pentru a fi inregistrat pe banda magnetica.

38 fig.23 Functionarea de principiu este urmatoarea : Din semnalul de intrare SVCC care de regula are 1V vv /75Ω se extrage prin filtru trece jos numai semnalul de luminanta, cu componente spectrale pina la 3 MHz. FTJ contine si o rejectie pentru semnalul de crominanta acordat pe 3,8 MHz pentru NTSC, 4,43 MHz pentru PAL si 4,2-4,4 MHz pentru SECAM. Intrucit acest semnal urmeaza sa moduleze MF o purtatoare, pentru imbunatatirea raportului semnal-zgomot se trece printr-un circuit de preaccentuare a frecventelor ianlte. în urma trecerii prin acest circuit apar supracresteri în dreptul fronturilor asa cum este prezentat în figura 24. Pentru a nu supramodula purtatoarea, dupa circuitul de preaccentuare semnalul este trecut printr-un circuit de limitare a amplitudinii. Modulatia MF se face cu

39 indice de modulatie subunitar. Pentru ca limitarea " sus" si "jos" sa fie controlata precum si pentru a avea o deviatie de frecventa deasemenea controlata, este necesara fixarea semnalului video pe o componenta continua (in caz contrar datorita trecerii prin condensatoare de cuplaj componenta continua se pierde si deviatia de frecventa va fi influentata de componenta imaginii- deci modulatia va fi diferita pentru cadre de imagini diferite). Pentru sistemul VHS limitarea la alb ( sus ) se face la +60% iar ( jos ) la -40% din amplitudinea SVCC. Modulatorul video este un oscilator comandat în tensiune OCT care primeste pe terminalul de comanda semnalul video prelucrat conform descrierii anterioare. Caracteristica frecventa de iesire / tensiune de comanda este liniara si este reprezentata în fig.24 fig.24 Daca s-ar aplica semnalul video fara preaccentuare, deviatia de frecventa a OCT ar fi ±1MHz (4,8MHz 3,8MHz). La aplicarea semnalului preaccentuat si limitat deviatia de frecventa f v v = 2,2MHz.

40 Indicele de modulatie este dat de relatia: β = f max /2f M = 0,366, unde f M este frecventa cea mai ridicata din spectrul semnalului modulator. în cazul nostru spectrul luminantei a fost limitat la 3MHz. Indicele de modulatie β rezultind subunitar se poate aprecia ca spectrul semnalului modulat MF va avea aceeasi intindere ca si spectrul semnalului purtator modulat MA. Rezulta deci ca spectrul se va intinde cu ±3MHz fata de fo. în consecinta amplificatorul ce urmeaza dupa modulatorul MF va avea o banda de trecere cuprinsa intre 1 si 7,5 MHz. Amplitudinea curentului de iesire din amplificator este constanta, iar frecventa variabila în ritmul semnalului video modulator. fig.25 De obicei toate circuitele de procesare a semnalului de luminanta sunt continute intr-un singur circuit integrat, fiind intilnite multe variante constructive functie de producator. Se da mai jos exemplul circuitului A6310, cu schema bloc interna si piesele exterioare integratului, fig.28

41 Spre procesare crominanta 3MHz C11 150pF T1 +12V Iesire SVCC 1Vvv/75 Ω FTJ DEV 4,43MHz R8 2,7K C12 120pF D1 D2 C13 27pF R10 1,2K L2 47uH R C14 1uF P1 Cv 47pF AN6310 Amplif video Axare Axare Modulaator MF Amplif. Video Sincro separator Preaccentuare liniara Limitaator alb-negru 5MHz(PAL) 4MHz(SECAM) RAA Detector FTJ 0-5Mhz SVCC 0.5-1Vvv 47uF K 47uF P2 5k C1 1uF R1 680K FTJ P3 Limit alb R C20 620pF Reg. Amplif Spre capetele de inregistrare (dupa sumaare cu crominanta) R14 2K 1K Limit.negrru T2 P4 10K +12V 150KHz 1,5MHz Limit. Negru P4 Limitare alb(p3) 100KHz 2MHz fig. 28

42 I.5.2 Reducerea semnalelor parazite citite de pe pistele vecine pentru semnalul de crominanta Dupa cum s-a precizat anterior, discul rotativ are cele doua capete de inregistrare cu azimuturi incrucisate. Aceasta permite anularea semnalului citit de pe pistele adiacente, intrucit frecventa semnalului purtator pentru luminanta este un semnal MF cu f 0 în jurul valorii de 4,3MHz. în acelasi timp semnalul de crominanta va fi transpus în joasa frecventa ( frecvente de KHz functie de standard) si deci efectul azimutului incrucisat va fi practic nul (fig.17.c). Pentru reducerea semnalelor de joasa frecventa, respectiv de crominanta, citite parazit de pe pistele adiacente procedeele sunt diferite functie de standardul semnalului videocomplex color. I Pentru sistemul SECAM Daca cele doua capete CH1 si CH2 ar fi pozitionate diametral opus atunci doua piste adiacente ar avea la inregistrarea în banda un decalaj de 1/2 linii. Prin r si b s-a notat faptul ca în sistemul SECAM se inregistreaza pe o linie informativa Dr iar pe cealata linie Db (vezi explicatiile de la sistemul SECAM, relatiile 10,11,12,13) fig.29.a.b.

43 Daca pozitia celor doua capete CH1 si CH2 este la 179º25'45" atunci liniile video ce alcatuiesc semicadrele consecutive vor fi inregistrate fara decalaj intre ele (fig.29.b), în aceasta situatie informatia citita parazit de unul din capete, de pe linia adiacenta, dar din semicadrul vecin, va fi tot Dr respectiv Db si intrucit informatia de culoare nu difera prea mult de la o linie la alta si de la un semicadru la altul rezulta practic un semnal de crominanta nealterat. Usoare distorsiuni de culoare pot aparea la trepte bruste de culoare pe verticala. I Pentru sistemul NTSC Pentru reducerea semnalului de crominanta citit parazit de pe pistele vecine, la inregistrare vectorul Ec este rotit ca faza cu cite 90ºdupa fiecare linie de imagine. Rotatia se face intr-un sens pentru capul de inregistrare CH1 si în sens opus pentru capul de inregistrare CH2. Astfel pentru prima linie dintr-un semicadru, vectorul Ec se inregistreaza cu faza normala de catre capul CH1 si CH2. Pentru a doua linie de imagine vectorul Ec se inregistreaza cu faza rotita +90º de catre capul CH1 si -90º de catre capul CH2. Pentru a treia linie rotatia este +180º pentru capul CH1 si -180º pentru capul CH2. Pentru a patra linie rotatia este de +270º pentru CH1 si -270º pentru CH2, dupa care lucrurile se repeta. La redare sensul de rotatie a vectorilor cititi de capetele CH1 si CH2 vor fi în sens invers decit la inregistrare. Daca se sumeaza la redare semnalul astfel obtinut de unul din capete cu acelasi semnal intirziat cu o linie (63,5us) pentru NTSC, se observa ca semnalele citite parazit sunt aduse în antifaza si se anuleaza. In fig. 30 este prezentata diagrama de fazori care ilustreaza cele aratate anterior.

44 -Ec Ec Ec -Ec Ec Ec -Ec Ec Ec -Ec Ec Ec -Ec Ec Ec Identic pentru capul Ch2 Semnal fara informatii parazite de pe pistaele vecine fig.30 I Pentru sistemul PAL Asa cum s-a aratat în explicatiile aferente figurii 3, vectorul crominantei isi schimba faza cu 180º dupa fiecare linie de imagine. Din acest motiv pentru a obtine o anulare a semnalului parazit de crominanta citit de pe pistele vecine procedeul difera fata de sistemul NTSC. La inregistrare vectorul Ec corespunzator capului CH1, se inregistreaza cu faza neschimbata (conform standardului PAL faza alterneaza de la o linie la alta cu 180º). Pentru capul CH2 care inregistreaza urmatorul semicadru, faza vectorului Ec este rotita cu 90º de la o linie la alta asemanator ca la NTSC. La redare semnalul citit de capul CH1 se pastreaza neschimbat în timp ce semnalul citit de capul CH2 va fi rotit de la o linie la alta în sens invers decit la inregistrare. în acest fel daca se sumeaza semnalul citit de unul din capete cu acelasi semnal intirziat cu doua linii de imagine ( 2 x 64 us pentru PAL ) se obtine semnalul util cu amplitudine dubla, în timp ce semnalul citit parazit

45 teoretic se anuleaza. Diagrama fazoriala care ilustreaza acest lucru este redata în fig.31 fig.31 I.5.3. Procesrea semnalului de crominanta pentru inregistrare In continuare vom prezenta schema bloc pentru inregistrarea semnalului de crominanta în sistem PAL (NTSC avind o functionare similara) fig.32

46 Luminanta S.V.C.C. Crominanta F.T.B1 Conv1 F.T.B.2 4,43MHz Fs1 4,43MHz Fs2+ - Fs1 FTB3 A Fs2=Fs+40Fh+1/8Fh B Fs2-Fs1 40Fh + 1/8Fh SUM. 1mHz Conv 2 627KHz Fs+1/8Fh Comanda rot. Faze OL 4,433MHz+1/8Fh= Fh 0* 90*180*270* Sincro separator imp.h Fh 625KHz x40fh Validare rotatie faze Ch2 Ch1 Ch2 Ch1 Ch2 Ch1 25 Hz impulsuri inregistrate pe pista sincro A 40Fh + Fs + 1/8Fh = 5,057MHz (trece prin FTB3) -40Fh + Fs + 1/8Fs = 3,811Mhz (blocat de FTB3) fig.32 B Fs2 + Fs1 = 9,49Mhz (blocat de FTB2) Fs2 - Fs1 = 627KHz (trece prin FTB2) Semnalul de crominanata este extras din SVCC cuajutorul filtrului trece banda FTB1 axat pe 4,43 MHz si avind o latime de banda de 1 MHz. La iesire se obtine semnalul F S1. Acesta se mixeaza în blocul de conversie conv.1 cu frecventa F S2. F S2 are valoare de 5,57 MHz. Dupa mixare se obtine F S2 ± F S1, care este trecut prin filtrul trece banda FTB2 axat pe 627 KHz si care va lasa sa treaca numai aceasta frecventa. F S2 va avea faza rotata cu 90 dupa fiecare linie de imagine iar frecventa sa provine din urmatoarea expresie :

47 F S2 = F S + 40 F H + 1/8F H, unde F S + 1/8F H = 4, MHz, (F S fiind 4, MHz ) si provine de la un oscilator dotat cu cuart iar 40F H =40 15,625Hz=625 KHz. Componenta de 1/8 F H adaugata la valoarea lui F S are rolul de a elimina unele interferente dintre spectrul transpus al crominantei si spectrul luminantei modulata MF. Frecventa de 625KHz se obtine deci prin multiplicarea cu 40 a impulsurilor S H obtinute din SVCC. Acest semnal este introdus în etajul defazor care furnizeaza simultan 4 semnale cu defazari de 90 intre ele. Prin intermediul unui comutator electronic este aleasa faza 0, 90, 180, 270. Comutatorul este comandat de impulsurile S H care sunt validate numai atunci cind semnalul de la iesirea filtrului FTB2 este destinat capului CH2. Când semnalul este destinat capului CH1 se blocheaza rotatia fazei, comutatorul fiind cuplat pe pozitia 40F H si faza 0. In acest fel la iesirea FTB2 se obtine semnalul de crominanta translat la frecventa de 627 KHz cu faza variabila de la o linie la alta conform fig.31. Acest semnal se sumeaza cu semnalul de luminanta. Nivelul semnalului de crominanta este cu circa 10dB mai mic decit cel al purtatoarei de luminanta (in acest fel nu satureaza capul de inregistrare). I Redarea semnalului de crominanta La redare pentru refacerea semnalului de crominanta se parcurg etapele invers decit la inregistrare în conformitate cu diagrama fazoriala din fig.31. în fig. de mai jos este reprodusa schema bloc a circuitelor de refacere a semnalului de crominanta.

48 Luminanta Amp. Direct Sum. SVCC refacut FTJ1 Conv.1 FTS1 Intirziere 2H Fs+40Fh+1/8Fh + - f Poarta burst FTS2 Conv.2 Fs+1/8Fh +- f OCT Comp.Φ Formator OL Fs= 4,43MHz PG 25Hz 0* 90* 180*270* 40Fh Det. Imp. Sincro H SVCC fig.33 Semnalul provenit de la cele doua capete, dupa ce este amplificat, este separat prin filtru în calea de luminanta si de crominanta. Filtrul trece jos, FTJ1 lasa sa treaca semnalele culese de cap pina la 1MHz. Datorita unor eventuale imprecizii a turatiei modulului discului cu capete, frecventa de 627KHz a semnalului de crominanta rezultat poate diferi cu ± f fata de valoarea exacta. S-a notat astfel frecventa obtinuta dupa FTJ1, si anume F S1 = 40F H +1/8F H ± f. Mentionam în acest moment faptul ca la inregistrare a fost convertita odata cu frecventa subpurtatoare de crominanta C si frecventa salva de sincronizare (burstul). Frecventa burstului convertit are de asemenea 627KHz si contine aproximativ 1,5 perioade. Revenind la schema din fig.33 eroarea f presupusa anterior trebuie obligatoriu compensata intrucit în caz contrar s-ar

49 denatura nuanta culorii reproduse. Pentru aceasta în convertorul conv1 semnalul care se mixeaza cu FC' are expresia: 40fH +1/8fH+ _ f Semnalul obtinut dupa conversie este trecut prin filtrul trece sus FTS1 care lasa numai componenta de 4,43MHz adica vectorul Ec refacut. Dupa sumarea cu semnalul intirziat cu doua linii, în scopul eliminarii citirilor parazite de pe pistele invecinate (conform diagramei fazoriale din fig.31), semnalul de crominanta C se sumeaza cu semnalul de luminanta obtinind la iesire SVCC. Diferenta fata de schema bloc de la inregistrare, consta în faptul ca a fost inlocuit oscilatorul local dotat cu cuart de frecventa 4, din fig.32, cu un oscilator comandat în tensiune OCT. Acesta oscileaza pe frecventa fs +1/8 f H + _ f compensîndacest fel eroarea de frecventa ± f presupusa initial. Functionarea acestei bucle este urmatoarea : poarta burst este deschisa printr-un semnal obtinut de blocul sincroseparator si pozitionat în zona de aparitie a burstului. Astfel este preluat din secventa citita de cap si convertita de conv1 numai semnalul Fs corespunzator burstului notat Fs'. Acesta este comparat cu Fs = 4,433MHz, frecventa produsa de oscilatorul OL dotat cu cuart. Diferenta dintre aceste frecvente este tocmai f necesar comenzii OCTului. în rest functionarea generatorului de frecventa 40fh cu faza variabila cu 90 de la o linie la alta este similara cu cea deschisa la inregistrare (fig.32) Mentionam doar faptul ca impulsurile de comutare a fazei sunt obtinute din semnalul sincro-h de la iesirea video, iar semnalul de comutare a capetelor de 25Hz este obtinut de la traductorul PG solidar cu rotorul discului cu capete.

50 Pentru generarea frecventei de 625 KHz cu faza variabila se folosesc circuite integrate. Se descrie mai jos functionarea de principiu a unui astfel de circuit.fig.34 fig. 34.a.

51 fig. 34.b. fig.34.c Din SVCC se separa semnalele Sv si S H. Semnalul sincro H este (notat f H în figura). Acest semnal trebuie sa fie în faza si de aceeasi frecventa cu semnalul f H 1 obtinut prin divizarea cu 40 din frecventa de 625KHz. Semnalul de eroare de la iesirea comparatorului de faza comanda oscilatorul OCT care oscileaza pe frecventa de 2,5MHz ( 2,5MHz = 160f H ). Din aceasta frecventa prin divizare cu 4 (2 bistabile în cascada) se obtine frecventa 40 fh. Prin alegerea corespunzatoare a iesirilor divizorului cu 4 se obtin simultan semnalele Φ1 Φ2 Φ3 Φ4 defazate intre ele cu 90 si frecventa 265KHz. (vezi diagrama de impulsuri fig.34b)

52 In functie de semnalul de 25Hz de comutare a capetelor video, una dintre fazele Φ1---Φ4 este disponibila la iesire. I Inregistrarea semnalelor de sincronizare a pistelor La redarea semnalului video inregistrat pe banda este necesar ca motorul discului cu capete (DRUM SYST.ASS'Y) si cel de antrenare a benzii (cabestan) sa se roteasca astfel incit fiecare cap sa citeasca pista proprie. în acest scop, în partea de jos a benzii sunt inregistrate semnale pentru sincronizarea pistelor CTL (Control Traking Signal). Semnalele inregistrate sunt obtinute din impulsurile de sincronizare pe verticala ale SVCC (fig.34.d). a- impulsurile de sincronizare pe verticala (Sv ) b- forma de unda a curentului de înregistrare pt. pista de sincronizare (CTL) c- semnalul obtinut de la capul de citire imp. de sincronizare (CTL) d- semnalul refacut pt. comutarea capetelor video fig. 34.d

53 La înregistrare, impulsul alocat capului CH1 are o durata mai mare de 20ms.scopul de a fi detectat ulterior. Intrucît nu intereseaza decit fronturile acestui semnal, curentul de înregistrare prin capul CTL se alege cu 10 % mai mare decît cel necesar pentru saturatia benzii. Duratele corecte sunt refacute dupa citire, cu ajutorul unor circuite de refacere. (monostabile) SECAM I Inregistrarea si redarea video pentru standardul Schema bloc al circuitului de inregistrare pe banda pentru sistemul SECAM este data în fig.35 în aceasta figura s-au desenat si formele de unda mai importante. Se observa ca ramura de prelucrare a luminantei ramine la fel ca pentru sistemul PAL. Diferentele apar doar la inregistrarea crominantei. Intrucit în SECAM exista 2 subpurtatoare de crominanta modulate MF (Dr si Db) cu frecventele 4,462 si respectiv 4,25MHz, acestea, dupa parcurgerea filtrului FB1 si a cir cuitului de preaccentuare si limitare LIM2, sunt divizate cu 4 cu ajutorul unei cascade cu 2 bistabili. Se obtin frecventele de crominanta transpuse în joasa frecventa, si anume D'R=1,1MHz si D'B=1,06 MHz. Acestea, dupa trecerea printr-un filtru trece jos pentru eliminarea armonicilor superioare, si dupa o preaccentuare tip SECAM sunt sumate cu semnalul de luminanta si inregistrate în banda. Datorita zgomotelor ce apar pe durata stingerii si a impulsurilor sincro, ca urmare a circuitului de limitare, se blocheaza calea de crominanta pe timpul derularii impulsurilor de sincronizare. Acest lucru se realizeaza prin comanda obtinuta la iesirea monostabilului M1.

54 fig.35 Impulsul generat de acesta, dureaza de la inceputul impulsului SH si pina la aparitia burstului. Pe durata aparitiei burstului (M2), este deschisa

55 poarta burst care permite trecerea acesteia spre filtrul TB2, axat pe 4,5 MHz. Dupa trecerea prin filtru, datorita flancurilor acestuia, (fig.35) burstul cu frecventa 4,4MHz va avea o amplitudine mai mare iar cel cu frecventa 4,2MHz va avea o amplitudine mai mica. Dupa trecerea prin circuitul detector de amplitudine 1 se obtin niste pulsuri cu frecventa de repetitie egala cu jumatate din frecventa liniilor adica 7,8KHz. Aceste pulsuri sunt trecute printr-un filtru FTB3 acordat pe 7,8KHz iar detectarea acestei frecvente determina comutarea modului de lucru pe standardul SECAM. Lipsa acestui semnal conduce la comutarea pe modul PAL. Comutarea standardului se poate face si manual de pe panoul de comanda al aparatului video. I a. Sistemul de inregistrare MESECAM Acest sistem permite inregistrarea si redarea semnalului video în standardul SECAM, folosind circuitele PAL. Mentionam ca o astfel de inregistrare nu poate fi redata cu ajutorul unui video echipat cu sistemul SECAM descris mai sus. Principiul de functionare este urmatorul: -se folosesc circuitele PAL -se suprima rotatia fazelor -se vor converti cele doua subpurtatoare de crominanta Dr si Db prin mixare cu 5,06 MHz, ceea ce conduce la obtinerea frecventelor Dr' =810 KHz si Db'=660 KHz modulate MF -se inregistreaza Dr' si Db' direct în banda prin sumare cu luminanta, fara preaccentuare, ca pentru sistemul PAL

56 -la redare, semnalul inregistrat prcurge etapele descrise în PAL. Se obtine o calitate mai scazuta a reproducerilor color datorita faptului ca nu s- a efectuat o preaccdentuare la inregistrarea semnalelor Dr' si Db'. I.6.Circuite specializate folosite pe calea de redare/ inregistrare a semnalului video pe banda I.6.1.Circuitele de sumare a celor doua cai, circuitul de comutare a capetelor, preamplificatorul de redare Exista o mare varietate constructiva pentru aceste circuite realizate cu componente discrete sau integrate specializate. în fig.36a.b. este prezentata o astfel de varianta constructiva realizata cu componenete discrete. Semnalul de luminanta si crominanta procesate sunt preluate prin P1 si P2. Nivelul semnalului de crominanta se regleaza cu db mai mic decit cel de luminanta. Amplificarea data de amplif. A1 este determinata de grupul R5, R6, R7,C2, care efectuiaza si o corectie de frecventa.

57 fig.36a Semnalul comun de luminanta si crominanta este aplicat tranzistoarelor T1,T2 care lucreaza ca generatoare comandate de curent în contratimp. Sarcina acestui etaj consta în transformatoarele rotative Tr1 si Tr2 care asigura cuplajul a cele doua capete CH1 si CH2. Pe pozitia inregistrare, punctele A si B sunt puse la masa prin T3 si T4, în timp ce T5 ramine blocat. Pe pozitia redare tranzistorul T5 se satureaza punind la masa extremitatea comuna a transformatoarelor de cuplaj, iar T3 si T4 fiind blocate se asigura semnal la intrarea preamplificatorului. în schema de principiu a

58 preamplificatorului T5 T3 T4 sunt figurate sub forma de contacte inchise respectiv deschise. fig 36.b.

59 Trimerii Cv1 si Cv2 se regleaza la rezonanta cu inductanta echivalenta reflectata a capului CH1 CH2, pentru o frecventa de 4,9 MHz. Prin circuitul "reglaj Q" si P2 se asigura o amplitudine de circa 3 ori mai mare a raspunsului la 4,4MHz fata de 2MHz. Validarea semnalului spre iesire de la cele doua amplificatoare selective se face prin circuitul de comutare a capetelor comandat de impulsurile PG (25Hz). "drop-out" I.6.2 Circuitul de compensare a defectelor de inregistrare Acest circuit are rolul de a compemsa lipsa accidentala a semnalului video citit de capetele de redare. Este vorba despre deficiente de redare datorate zgirieturilor de pe banda sau a particulelor de praf care pot obtura accidental si aleator (pentru scurta durata ) intrefierul capului de citire. fig 36.c

60 Sa presupunem ca la un moment dat, în timpul citirii unui semicadru de catre unul din capete, pe linia 44 exista o lipsa a semnalului inregistrat. în acest moment, un circuit electronic detecteaza lipsa semnalului si determina inlocuirea acestuia, cu cel existent pe linia anterioara (43). în acest scop trebuie sa se dispuna de semnalul citit cu o linie în urma deci este nevoie de o linie de intirziere de 1H. Functionarea schemei bloc cu aceste precizari este urmatoarea: Detectorul de nivel D1 se activeaza si genereaza la iesire un plus de tesiune, numailipsa semnalului video (sau daca acestsa scade sub un anumit nivel). Daca detectorul de nivel nu este activat atunci semnalul de intrare se regaseste la iesire neafectat (semnalul E). Acest semnal se aplica liniei de intirziere 1H (64µs pentru PAL si SECAM ) si se va regasi intirziat la intrarea 1 a portii P1. Daca detectorul de nivel D1 sesizeaza scaderea semnalului la iesirea amplificatorului A1, atunci se comanda prin generatorul de puls poarta P1 în sensul deschiderii canalului 1-2. în acelasi timp este comandat comutatorul de iesire de pe pozitia 1-3 pe pozita 2-3. Se realizeaza astfel inlocuirea semnalului ce lipseste cu unul aproximativ la fel cu cel original, stiut fiind faptul ca diferentele de la o linie la alta atit, pentru luminanta cit si pentru crominanta sunt în general foarte mici. Lipsa circuitului de corectie "drop-out" se manifesta pe imagine sub forma unor linii sau puncte aleatorii albe sau negre, cu atit mai dese cu cit calitatea benzii sau a inregistrarii este mai proasta. I.6.3Circuite de blocare a culorii In cazul în care semnalul de crominanta, are o valoare redusa datorata unei inregistrari defectuase, atunci este de preferat blocarea caii de crominanta

61 , intrucit, functionarea demodulatorului de culoare cu nivel mic de crominananta conduce la o imagine zgomotoasa si foarte suparatoare pentru observotorul uman. în figura de mai jos este prezentata o schema de principiu cu functionarea în PAL, NTSC, SECAM. Impulsuri poarta burst C3 R6 Alimentat la inregistrare R9 L2 C5 R12 C1 R1 R2 R3 R4 T1 R5 L1 C2 R7 T2 A R8 C4 C6 D1 C7 D2 U1 C8 P1 R10 U2 + A1 - R11 U3 INTRARE CROMINANTA 1/15,6KHz 1/7,8 Khz Semnal axat (Burst) U2 U1 Uc8 t ,8KHz C9 R14 A T3 Filtru 4,5MHz T4 C10 D3 D4 + - R13 P2 C11 R15 fig.37 Decizia blocarii culorii se poate face manual sau automat. Pe pozitia "automat", decizia se ia la inregistrare functie de amplitudinea semnalului burst, iar la redare functie de sincronizarea buclei de faza, descrisafig.33. Semnalul de crominanta este amplificat de tranzistorul T1. Grupul L1C2,

62 acordat pe frecventa burstului, asigura o decuplare selectiva a rezistorului R3 din emitator. Tranzistorul T2 se afla în starea blocata, datorita rezistorului R7. La aplicarea impulsurilor de "poarta burst", (pe durata existentei salvei de sincronizare) prin C3R6, T2 se deschide si semnalul de crominanta ( în cazul de fata burstul) trece de la T1 la T2 care il amplifica prin circuitul selectiv R9 L2 C5. Din acest punct semnalul se ramifica în 2 parti. Pentru PAL-NTSC, semnalul este fixat cu ajutorul circuitului de fixare C6 D1P1, fata de tensiunea U1. (vezi graficul din fig.37). Urmeaza o detectie de virf, D2C8, iar tensiunea de pe C8 este comparata cu U2 determinata de R11 R12. La scaderea burstului sub o anumita valoare, UC8 devine mai mic decit U2 si A1 basculeaza determinind bloarea caii de crominanta Pentru SECAM (ramura A) Semnalul amplificat în curent ( repetorul T3) este trecut prin filtrul de 4,5 MHz obtinindu-se cele doua semnale burst de 4,2 MHz si 4,4MHz cu amplitudine diferita. Dupa treceea prin filtrul din colectorul lui T4 se obtine frecventa de 7,8 KHz (similar ca în fig.35). Dupa fixarea nivelului prin C10 D3 P2 si detectia facuta de D4 C11, urmeaza compararea cu tensiunea U2', dupa care functionarea este la fel ca pentru circuitul PAL. I.6.4 Circute de crestere a raportului semnal - zgomot Sunt cunoscute metode anlogice si digitale de îmbunatatire a raportului semnal-zgomot. Se folosesc pentru ambele metode particularitatile semnalului videocomplex, cum ar fi corelarea puternicã ce exista intre semnalele de pe

63 liniile vecine sau din cadrele vecine si deasemeni sensibilitatea diferita a ochiului uman pentru frecvente din spectrul SVCC ce reproduc detalii fine ale imaginilor transmise. în fig.38 este data schema de principiu a unui circuit de reducere a zgomotului, prin detectarea acestuia într-o anumita bandã de freventã si scãderea lui din semnalul initial A1 3 Lim + - A ,5MHz 3 4 fig.38 In graficul 1 din figura este prezentat SVCC afectat de zgomot (zgomotul cel mai suparator este situat la frecvente mai mari de 800 KHz si se manifestã ca o granulatie aleatoare suprapusa peste imagine ). Acest semnal este aplicat la intrarea + a amplificatorului A1. La cealata intrare - este aplicat semnalul 2 care rezulta în urma filtrarii cu un filtru trece jos MHz. Semnalul astfel filtrat nu mai are nici componentele utile de inalta frecventa, deci va avea fronturile foarte rotunjite.(corespunde la cinci imagini sterse, fara contururi ferme). Semnalele din punctele 1, 2, 3, 4 pot fi evidentiate simbolic astfel: 1 : S + I + N 2 : S 3 : "1" - "2" = S + I + N S = I + N 3 : N 4 : S + I + N - N + S + I = k( S + I ) Unde S = semnal video de joasa frecventa,

64 I = semnal video de înalt a frecventa, N = semnal de zgomot Din forma de unda 3 se constata totusi ca frecventele inalte, corespunzatoare fronturilor semnalului video, sunt de amplitudine mai mare decit zgomotul. în consecinta dupa trecerea prin limitator, forma de unda 3 va contine în principal numai zgomotul imaginii. Prin scaderea semnalelor 3 si 1 se obtine semnalul 4. Acesta are fronturile aproximativ refacute si zgomotul de o anumita frecventa eliminat. Se foloseste acest tip de circuit pentru semnal video de amplitudine mare. In fig 39 este prezentata schema unui circuit de reducere a zgomotului cu functionare asemanatoare. Diferenta consta în faptul ca semnalul util pentru operatia de sumare (forma de unda 3 la intrarea sumatorului A2) este semnalul ce depaseste limitele impuse de luminator (D1D2). 4 T2 OUT R7 3 3 IN 1 + Inv 4 2 A2 + A1 + - C1 2 C2 D1 T1 R5 R6 C4 D2 C5 R R3 R2 R C3 fig 39. Semnalul de intrare zgomotos 1 este filtrat FTJ si se obtine 2 si 2'. Prin scaderea semnalelor 1 si 2' si prin limiatre cu diodele D1 si D2 se obtine 3 -

65 (forma de unda corespunzatoare practic numai tranzitiilor bruste). în acelasi timp semnalele 2 cu fronturile tesite, se sumeaza cu o parte a semnalului 1 care trece priun C2 de valoare mica, deci cu semnale corespunzatoare unor tranzactii bruste si de amplitudine mare rezultind semnalul 2, filtrat de zgomot dar totusi cu fronturile corespunzatoare frecventelor ridicate usor refacute. Acest semnal se sumeaza cu 3, corespunzator fronturilor ce au trecut de limitator si reface practic semnalul initial video cu o pondere mai mica de zgomot. Functionarea fiind pur analogica determinarea valorilor constantelor de timp se face organoleptic pentru a se obtine o senzatie de imagine cit mai putin zgomotoasa si care totusi sa reproduca acceptabil si detaliile fine. In fig.40 este prezentata schema unui circuit bazat pe corelatia existenta intre liniile de imagine vecine. De la capul video MF Linie intirziere 1H 64 µ s T2 Y+N2 N2=zgonotul liniei n-1 LIM DEMOD + - A1 + + A2 Y+N1 N1=zgomotul liniei n T1 OUT Y+N fig.40

66 Circuitul permite reducerea practic la jumatate a continutului de zgomot de pe semnalul video. Semnalul video obtinut de la demodulatorul MF, afectat de zgomot este notat Y+N 1 iar semnalul video la iesire este notat Y+N. Dupa tranzistorul T1 repetor pe emitor, semnalul este distribuit în doua directii : una catre amplificatorul A1 iar alta catre linia de intirziere 1H de o linie video (64µs). La iesirea tranzistoruluit2 se gaseste sincron cu Y semnalul de pe linia anterioara Y+N2 (se considera ca luminanta Y este aceeasi pentru doua linii consecutive). Circuitul A1 executa diferenta celor doua semnale de la intrari iar A2 suma semnalelor aplicate la intrarile sale. Presupunem la iesirea circuitului un semnal videocomplex cu zgomotul aferent, de forma Y+N (s-a considerat ca semnalul de luminanta de pe cele doua linii care intra în circuit sunt practic identice). în aceste conditii sumarea algebrica realizata cu A1 si A2 conduce la urmatorul rezultat : Y + N1 - (Y + N) + Y + N2 = Y + N Y + N1 + N2 = Y + 2N, de unde rezulta N = (N1 + N2)/2 Intrucit zgomotele N1 si N2 de pe cele doua linii pot fi considerate complet necorelate, acestea nu se sumeaza si senzatia vizuala este de reducere cu circa 1/2 a ponderii acestora.

67 I.6.5 Demodulatorul MF Variante constructive mai vechi foloseau circuite de comutare pentru realizarea demodularii MF conform fig.41 fig.41 U1 reprezinta semnalul inregistrat, modulat în frecventa si limitat. Dupa trecerea acestuia printr-un circuit de derivare si o redresare dubla se ontine semnalul U2 de comanda pentru T1. Atit timp cit T1 este blocat, condensatorul C se reincarca la curent constant prin generatorul de curent T2. Tensiunea Uc este liniar descrescatoare. T4 aduce la 0 tensiunea Uc, la primirea impulsurilor scurte din baza lui T1. Dupa repetorul T3 se extrage din U3 printr-un filtru trece jos semnaalul modulator care este componenta continua lent variabila, desenata punctat în fig.41. Acest tip de demodulator se mai intilneste în componenta circuitului de reglare automata a turatiei si se va reveni asupra lui. De obicei pentru semnalul video se foloseste demodulatorul de produs. Acesta este constituit dintr-un multiplicator analogic dublu echilibrat.

68 f1 f1+f2 C2 f2 f1-f2 Pentru f1 = f2 => 2xf1 si 0 C1 τ(f) C3 f1 τ1(f) f1-f1=0 τ2(f) U FTJ J.F. proportinala cu τ(f) f1 τ(f) f min f max Uzual f apartine(1-6mhz) => U ~3V fig.42 Daca se aplica multiplicatorului frecventele f1 si f2 atunci la iesire se vor gasi f1+f2 si f1-f2. Pentru cazul cind f1îf2 la iesire se va gasi f1+f2 si o componenta continua de joasa frecventa proportionala cu defazajul dintre f1 si f2. In consecinta la intrare multiplicatoruui se va aplica frecventa f1 pe poarta "1" si f1 defazata pe cealata poarta. Circuitul de intirziere este functie de frecventa aplicata. Caracteristica de raspuns U iesire functie de f intrare este data în fig.42 Blocurile de prelucrare video prezentate anterior se gasesc de obicei constituite intr-un singur circuit integrat. Un exemplu în acest sens esate dat în fig.43.

69 Dela corectorul Drop-Out C1 R1 L1 T1 R4 C2 4 R2 R3 Limit. C3 C5 C4 6 7 Demod. MF SVCC Semnal video Y F.T.J Amplif. OUT T2 R5 C8 C9 R10 Limit. Zgomot Video L2 C6 R7 P1 L3 C7 R6 R8 R9 Amplif Y Sumator D1 D2 A(dB) reglaj P1 Cromminanta C out f Y out 100KHz 700 2MHz fig.43. Semnalul obtinut dupa corectia drop-out (modulat MF) este amplificat de T1, avind o caracteristica de frecventa crescatoare, pentru a asigura limitarea corecta si a semnalului de frecventa inalta. Semnalul trece apoi în circuitul de limitare (pin 4) si în circuitul demodulator MF. La pinii 6 si 7 se conecteaza reteaua de intirziere τ(f), iesirea 9 este trecuta prin FTJ pentru a obtine semnalul video Y(t). Aceasta este aplicat tranzistorului T2. în emitorul acestuia se afla un circuit rezonant acordat pe 2 MHz, determinind o crestere a amplificarii. Prin intermediul lui P1 se dozeaza supracresterea pe 2 MHz.

70 Efectul consta în accentuarea fronturilor semnalului de imagine. Componentele C8 R10 realizeaza dezaccentuarea, compensînd accentuarea facuta la modularea MF de la `nregistrare. Tot în emitorul lui T2 este montat grupul L3, C7, R8.D1 D2, care realizeaza deasemeni o reactie negativa selectiva dar sensibila la amplitudinea semnalului. Circuitul intra în functiune la semnale de amplitudine mare refacind fronturile abrupte. Corectia este necesara datorita neuniformitatii de percepere a ochiului uman. în continuare semnalul trece printr-un circuit de reducere a zgomotului, dupa care este sumat cu semnalul de crominanta prelucrat separat. Dupa o amplificare comuna, semnalul refacut este adus la iesire. Valoarea standard este de 1Vw/75Ω (SVCC). Functie de natura utilizatorului, la iesirea unor aparate video sunt disponibile si separat semnalele de luminanta (Y) si de crominanta(c). Facem precizarea ca semnalul de crominanta poate fi accesibil la iesire fie cu purtatoare de 4,43MHz (notat C443) fie cu purtatoare de 627 KHz (notat C627 ) I Prezentarea diferitelor formate de înregistrare video Pânaprezent a fost prezentat principiul de baza folosit de toate firmele producatoare de aparatura video de înregistrare/redare, utilizând un tambur rotativ cu doua capete. In continuare vom analiza câteva realizari tehnice, care au condus la cresterea spectaculoasa a calitatii semnalului reprodus, aplicate mai întâi la aparatura de studio si în prezent si la aparatura de larg consum. Aceste metode au condus la aparitia diferitelor standarde sau formate de înregistrare: Video 2000, Video 8, S-VHS HI-FI, HQ, Betacam, MII etc. I Sistemul V 2000 Acest sistem a fost creat de firmele PHILIPS si GRUND1G1980. înregistrarea elicoidala

71 este facuta pe jumatate din latimea benzii video (care pastreaza latimea de 12,65 mm, ca la VHS). Din acest motiv caseta poate fi cititaambele sensuri, conducând la dublarea lungimii de înregistrare. Capetele magnetice sunt plasate pe un tambur rotativ cu diametrul de 65mm, având azimuturile de ±15. Datorita latimii pastilei video de numai 22,6 \xm si aîntrefierului mai mic, se pot înregistra componente spectrale ale semnalului modulat MF pâna la maxim 8 MHz... Deviatia de frecventa este situata între 3,3 MHz si 4,8 MHz. Ca element de noutate, fata de sistemul VHS, îl constituie lipsa pistei de sincronizare si introducereacompensatie, pentru pastrarea sincronizarii, a unui set de cinci frecvente, notate /, * f 5. De asemenea, pastilele video sunt montate pe tamburul cu capete prin intermediul unor cristale electrostrictive. Valorile frecventelor sunt urmatoarele: f x = 102,187 khzj 2 = 116,786 khz,f 3 = 148,637 khz, f 4 = 163,5 khz, f 5-222,95 khz. Semnalele cu frecventele /",, f v f 4 si f 3 se înregistreaza succesiv pe pistele determinate de ChA si ChB, prin însumare cu semnalele de luminanta. Spectrul înregistrarii arata cafigura 47. FISURA 47 Frecventele pilot ( DTF-Dynamic Track Following) sunt alese astfel încât diferenta dintre /, si f 2 este de 15 khz, iar diferenta dintre f 3 si /", este de 47 khz. înregistrând cele patru semnale, cu frecventele f v f 2, f 3 si f 4, prin intermediul capetelor ChA si ChB,succesiunea 1, 2, 4 si 3, la redare capul ChA va citi, de exemplu, semnalul cu frecventa proprie f v precum simod parazit, prin diafotie, semnalele cu frecventele f 3 si f 2. Prin mixare si filtrare se obtin semnalele cu frecventele f 2 - f x = 15 khz si f 3 - /, = 47 khz.mod similar capul ChB va citi semnalul cu frecventa f 2 si parazit semnalele cu frecventele f x si f 4, rezultând semnalele cu frecventele f 4 - f 2-47 khz si f 2 - f x - 15 khz. Prin compararea amplitudinilor celor doua semna le se deduce daca este realizata urmarirea exacta a pistei înregistrate de catre capul rotativ. Semnalul de eroare este aplicat servosistemului de comanda a motorului cabestanului si

72 cristalelor piezoelectrice pe care sunt montate capetele A si B pentru centrarea precisa pe mijlocul pistei. Cea de a cincea frecventa este folosita la înregistrare. La înregistrare capul ChB este fix fata de discul cu capete,sensul ca tensiunea aplicata cristalului piezoelectric este fixa. în acelasi timp, pentru cristalul capului A se aplica o tensiune de comanda (între V si V) pentru pozitionarea precisa a pistei descrise de capul A între pistele descrise de capul B.acest scop semnalul cu frecventa f 5 este înregistrat pe banda simultan cu celelalte semnale, pe durata a 1,5 linii de imagine situateintervalul stingerii pe verticala, pentru a nu perturba suplimentarzona cursei active. Dupa înregistrarea semnalului cu frecventa f s sistemul trece pe pozitia redare tot pentru o durata de 1,5 linii de imagine.acest timp se compara semnalele citite parazit de pe pista învecinata (scrisa de capul ChB) cu semnalul citit asemanator de catre capul A. Daca exista diferente, acestea se traducaplicarea unui semnal de corectie pe cristalul piezoelectric al capului A,scopul eliminarii erorii.figura de mai jos este reprezentata situatia descrisa anterior pentru sistemul V FISURA 48 Sistemul V 2000 (cu varianta V 2020) nu este prea raspândit. A fost totusi prezentat pentru noutatea introdusa de folosirea frecventelor pilot pentru urmarirea precisa a pistelor elicoidale. Acest procedeu a fost preluat de sistemul 8 mm.. I Sistemul 8 mm Sistemul a fost produs de firma SONY1984. Principalul obiectiv a fost reducerea considerabila a dimensiunilor casetei video, pentru a putea fi utilizata camera video miniatura, dotata cu dispozitive videocaptoare integrate de tip CCD. De asemenea, cu toate ca dimensiunile s-au redus, fiind comparabile cu cele ale casetelor audio, parametrii imaginii reproduse s-au îmbunatatit fata de cei ai sistemului clasic VHS. Dimensiunile casetei sunt 95 x 62 mm, latimea benzii video este de 8 mm (1/3 inch), iar viteza de deplasare a benzii de 2 cm/s, pentru sistemul PAL asigurând o durata a

73 înregistrarii de 90 min; latimea pistelor video este de 34,4 µm. Diametrul tamburului cu capete este de 40 mm, iar azimuturile celor doua capete sunt de ±10. Viteza de rotatie a discului cu capete este de 1500 rot/ min. Datorita întrefierului mic al capetelor video, frecventa maxima se apropie de valoarea de 8 MHz. Spectrul de frecventa al semnalelor electrice aplicate capetelor video este asemanator cu cel prezentat la sistemul V 2000, cu deosebirea ca sunt folosite numai frecventele pilot f 1 f 4. În locul semnalului cu frecventa f 5 se pastreaza o pista separata longitudinala de sincronizare. Suplimentar fata de sistemul V 2000 sunetul este înregistrat cu ajutorul capetelor rotative, prin modulare MF a unei purtatoare, si în plus prin modulare PCM.În acest scop banda video înfasoara discul cu capete pe o portiune mai mare, si anume 221. Unghiul de 221 se descompune astfel: 180 sunt folosite pentru pistele video normale, 36 pentru pistele audio PCM în continuarea pistelor video, iar 5 sunt folosite drept spatiu de garda, pentru suprapunerea corecta la schimbarea capetelor (intrarea si iesirea de pe pista). Tot în aceasta zona de 5 se înregistreaza si semnalele cu frecventele pilot. Configuratia pistelor este datafigura 49. Se observa din figura ca frecventa purtatoare medie video de 4,8 MHz pentru luminanta este superioara celei a sistemului VHS initial. Excursia de frecventa este 4,2-5,4 MHz, iar la sistemul Video HI 8, aparut ca o perfectionare a primului, frecventa purtatoare medie este 6,7 MHz, cu o excursie de 5,7-7,7 MHz. Acest lucru a fost posibil printr-o constructie speciala a capetelor magnetice, cu un întrefier redus aproape la jumatate fata de sistemul VHS. De obicei, pe discul cu capete video se mai monteaza înca un cap suplimentar pentru stergere cu cap volant". Asupra acestui procedeu, care permite montajul fara perturbatii pe imagine a mai multor secvente video, se va reveni în cele ce urmeaza... F ISURA 49

74 Ca o particularitate a sistemului Video 8 mm se remarca folosirea a trei modalitati de înregistrare a sunetului: -o înregistrare longitudinala, care are performante scazute datorita vitezei mici de derulare a benzii; - o înregistrare folosind o purtatoare (1,5 MHz) modulata MF cu semnalul audio si care este însumata cu semnalele video modulate MF. Se asigura o calitate deosebita, apropiata de înregistrarile pe CD. Are dezavantajul ca se pierde o data cu stergerea informatiei video cu cap volant; - o înregistrare facuta, de asemenea, cu capetele video rotative (PCM), dar într-o zona fizica diferita de înregistrarea video a semnalelor de luminanta si crominanta. Modulatia PCM asigura, de asemenea, o calitate deosebita si în plus nu se sterge o data cu stergerea pistelor video, acest lucru fiind un avantaj în procesul de montare a secventelor în videostudiouri TV.. I Sisteme derivate din VHS I Sistemul Super VHS (S-VHS) Evolutia tehnologica a determinat aparitia unor noi tipuri de standarde, superioare, în domeniul videocasetofoanelor. Aceste noi standarde trebuie sa tina seama de principiul compatibilitatii, în sensul pastrarii acelorasi dimensiuni pentru videocasetele utilizate si a posibilitatii noilor aparate de a reda vechile înregistrari. Sistemul Super-VHS (sau S-VHS), lansat de firma JVCanul 1989, asigura o compatibilitate partiala. Aceasta înseamna ca vechile înregistrari VHS sunt perfect compatibile cu noile tipuri de videocasetofoane, în schimb înregistrarile S-VHS nu se pot reda cu vechile aparate de tip VHS. Îmbunatatirile aduse de sistemul S-VHS sunt si mai spectaculoase în ceea ce priveste videocamerele. Vizualizarea unor imagini de o calitate sensibil sporita este posibila doar utilizând receptoare de televiziune adaptate noilor norme. Caracteristicile principale ale sistemului S-VHS a).spectrul semnaluluisistemul S-VHS În figura 50 sunt reprezentate spectrele celor doua sisteme: VHS si S-VHS. Se poate remarca faptul ca excursia de frecventa a semnalului FM creste de la 1 MHz la 1,6 MHz, ceea ce determina îmbunatatirea raportului semnal/ zgomot. în timp ce purtatoarea de culoare (crominanta) ramâne neschimbata la 627 khz, purtatoarea de luminanta FM trece de la 3,8/4,8 MHz la 5,4/7 MHz, ceea ce determina cresterea benzii de trecere de la 2,9 MHz la 4,5 MHz. Preaccentuarile se deplaseaza la 70 % pentru negru si 110 % pentru alb... F IGURA 50

75 b). Videocaseta S-VHS. Tipurile de casete utilizate în cadrul sistemului S-VHS folosesc benzi magnetice cu ultraînalta densitate de sarcini magnetice. O comparatie între curbele de raspuns ale benzilor magnetice VHS si S-VHS este prezentatafigura 51. Se poate observa o ameliorare sensibila în cel de-al doilea caz. Este posibila si o crestere a preaccentuarilor utilizateîn sistemul VHS. Casetele de tip S-VHS se pot

76 utiliza, fara nici o problema, si pe videocasetofoanele VHS, fiind de o calitate mai buna chiar decât tipurile profesionale de casete video utilizate în VHS. FISURA 51 FISURA 52 Capul de stergere rotativ, creat de firma Sony pentru sistemul sau Video 8, este si el prezent în videocasetofoanele S-VHS. I Sistemele VHS HQ si Hi-Fi. Aceste sisteme sunt, de asemenea, rezultatul îmbunatatirilor tehnologice, dar si de principiu a sistemului VHS standard. Varianta VHS HQ, aparutaanul 1985, prezinta o crestere a calitatii imaginii redate, bazata pe doi parametri: ridicarea nivelului de limitare a supracresterilor la alb de la 60% la 80% si regenerarea prin metode electronice a detaliilor fine ale imaginii. Varianta VHS Hi-Fi introduce modificari constructive ale tamburului cu capete, înregistrarea audio facându-se cu o a doua pereche de capete rotative, plasate la 60 fata de perechea de capete video, având azimuturile ± 30. Purtatoarele de sunet au frecventele de 1,4 MHz si 1,8 MHz, modulate MF. Datorita frecventelor mai mici a purtatoarelor de sunet fata

77 de purtatoarele de luminanta (4,3 MHz), adâncimea de patrunderebanda este mai mare. Peste pistele astfel înregistrate se face înregistrarea video cu o profunzime mai mica. Dimensiunea capului audio este mai mica decât a capului video, acesta din urma fiind de dimensiunea capului video din varianta VHS standard. Pozitionarea pistei MF audio la mijlocul pistei MF video înregistrate se face prin plasarea capetelor audio putin decalat pe verticala fata de capetele video. Structura a doua linii elicoidale astfel înregistrate prin multiplexare în adâncime (D- MPX) este redatafigura 62. F IGURA 62 I Formatul VHS-C Acest format a aparut o data cu necesitatea miniaturizarii camerelor video cu posibilitatea înregistrarii pe caseta si, de ase menea, ca o replica a formatului 8 mm. Este vorba de folosirea unei casete de dimensiuni reduse, dar folosind banda video de 12 mm. Dimensiunile casetei sunt 92 x 59 mm si sunt prezentate în figura 63, comparativ cu o caseta VHS standard. Dimensiunile capului video rotativ sunt reduse, iar pentru a pastra compatibilitatea formatului înregistrarii pe banda au fost introduse înca doua capete video, decalate cu 90 fata de primele. Înfasurarea benzii pe cap este de 270. Datorita reducerii diametrului tamburului cu capete de la Ø = 62 mm la Ø = 41,3 mm, pentru pastrarea formatului înregistrarii s-a crescut corespunzator turatia acestuia de la 1500 rot/min la 2250 rot/min. În aceste conditii cele patru capete video vor descrie pe banda piste elicoidale identice ca format ca în cazul sistemului VHS standard. Situatia este prezentatafigura 64.. F ISURA 63 F ISURA 64, a

78 Similar cu standardul VHS-C a aparut si o varianta miniaturala a sistemului 8 mm, denumita Video 8 Compact. Se foloseste un tambur rotativ cu diametrul redus de la Ø = 40 mm la Ø = 26,7 mm pe care sunt montate doua perechi de capete video, decalate cu 90 între ele. Turatia discului cu capete este crescuta corespunzator de la 1500 rot/ min la 2250 rot / mon,iar unghiul de înfaturare al benzii pe tamburul cu capete este de I Formatele profesionale (Betacam, Formatul M, MII, L) Formatul Betacam, dezvoltat de firma SONY, foloseste caseta video a formatului Betamax, dar modul de înregistrare a informatiei video este total diferit. Pentru asigurarea unei benzi de frecventa video cât mai mare s-a recurs la înregistrarea pe componente separate a semnalului de luminanta, E r si a celui de crominanta, E c. În aceste conditii luminanta modulata MF va ocupa o pista video, iar crominanta sub forma semnalelor diferenta de culoare, R-Y si B-Y, va ocupa o a doua pista elicoidala. O

79 particularitate în plus o constituie faptul ca cele doua semnale de crominanta corespunzatoare unei linii de imagine, sunt înregistrate separat, tot pe durata unei linii de imagine, dar comprimate în timp. Astfel ambele semnale, comprimate la jumatate fiecare, vor ocupa împreuna aceiasi durata ca si linia de imagine a luminantei. F ISURA 66.. Acest lucru nu afecteaza calitatea imaginii TV color reprodusa, întrucât se stie ca banda de frecventa a semnalului de crominanta este aproximativ jumatate din banda de frecventa a semnalului de luminanta. Procedeul este ilustrat de figura 66, unde sunt prezentate câteva piste elicoidale consecutive, precum si spectrul semnalelor modulate MF aferente. Structura liniilor de imagine n, n+1, n+2,... este datafigura 67.

80 Aceeasi tehnica este folosita de standardul MII (care foloseste caseta tip VHS), si anume multiplexarea prin comprimarea în timp a semnalului de crominanta ( CTCM - Chroma Time Compresed Multiplex). Structura de principiu a unui tambur cu mai multe capete rotative este data în figura 68. Semnalul audio este modulat MF pe doua canale si înregistrat pe pista semnalului de crominanta de catre capetele rotative respective. În figura se observa perechile de capete care înregistreaza semnalele de luminanta si crominanta (Rec & PB), precum si perechile suplimentare folosite numai la redare (PB). De asemenea, se remarca perechea de capete de stergere volanta. Compresia în timp a celor doua semnale diferenta de culoare se face prin procedee digitale. Burstul este înregistrat pe banda împreuna cu semnalul de luminanta (crominanta ar reduce la jumatate durata burstului).

81 FISURA 68 Alocarea de frecventa este aproximativ aceeasi pentru MII ca si pentru sistemul L. Deviatiile de frecventa respective sunt:? f Y : 6,63 + 9,2 MHz (2,57 MHz);?f c : 5,4 H- 7 MHz (1,6 MHz) semnal CTCM. Formatul M este specific normei NTSC; cele doua semnale de crominanta, I si Q, moduleaza purtatoare diferite: E Q moduleaza MF o purtatoare de 1 MHz, iar E I o purtatoare de 5,5 MHz. Aceste purtatoare sunt înregistrate ca atare pe pista C,timp ce semnalul de luminanta modulat MF este înregistrat pe pista Y.. De remarcat faptul ca formatul L si MII (care utilizeaza comprimarea CTCM) sunt independente de un anumit standard de televiziune,timp ce formatul M este specific standardului NTSC.

82 I Procedee de îmbunatatire a calitatii imaginii reproduse Dupa prezentarea unor sisteme mai performante de înregistrare video, vom analiza în continuare câteva procedee de crestere a calitatii imaginii reproduse de pe benzile video. VII.2.1. Folosirea procedeului de stergere a pistelor video utilizând capul magnetic rotativ Sistemul utilizat pentru prima dataformatul Video 8 constaintroducerea pe tamburul cu capete, pe lânga cele doua capete de înregistrare/ redare, a unui al treilea cap destinat stergerii.acest fel stergerea nu se mai face cu un cap separat, plasat pe toata latimea benzii video, ci se sterge pista cu pista. Marele avantaj al introducerii capului de stergere volant" apare atunci când se doreste introducerea unor secvente video înregistrate cu alte surse video, în scopul realizarii un montaj coerent (destinat de obicei studiourilor TV). Vom urmari în continuare modul de introducere a unei noi secvente într-o înregistrare deja facuta, operatiune mult mai delicata decât asamblarea secventelor succesive. În figura 69, a este prezentata schematic modalitatea de realizare a capului de stergere volant pentru sistemul VHS si Video 8. De asemenea,figurile 69, b si c se prezinta comparativ dispunerea pistelor video la începutul introducerii unor noi secvente, la un aparat cu cap de stergere fix si la unul cu cap de stergere volant.primul caz, pe banda, se constata existenta, lânga zona libera (stearsa), a unei zone cu paraziti, datorata faptului ca pistele video care preced noua înregistrare sunt partial sterse. Acest lucru devine vizibilmomentul citirii benzii. În cazul introducerii unei noi secvente, folosind un aparat care dispune de cap de stergere volant, se poate observa ca noua înregistrare se leaga, fara salturi de imagine si fara paraziti, de cea precedenta. Sfârsitul introducerii noii secvente da nastere, în cazul unui aparat prevazut cu cap de stergere fix, unor pierderi de imagine si unor paraziti, datorita faptului ca pistele video care urmeaza sfârsitului noii secvente sunt partial sterse. Aceste fenomene dispar în cazul unui aparat cu cap de stergere volant. F ISURA 69, a

83 F IGURA 69, b.. F IGURA 69, c

84 I În principiu, pentru efectuarea unui stop cadru este suficienta oprirea înaintarii benzii magnetice (decuplarea rolei presoare de pe axul motorului cabestanului). Imaginea astfel obtinuta este însa instabila si afectata de zgomot sub forma unor benzi orizontale. Acest lucru se datoreaza faptului ca banda fiind oprita, capetele video vor citi partial informatia de pe pista înregistrata corespunzator si partial de pe o pista ce nu le era destinata (adica înregistrata cu azimut opus). Situatia este ilustratafigura 70. FIGURA 70

85 A, B - capete video cu azimuturi încrucisate si întrefieruri standard. Liniile de paraziti vor fi situate deasupra sau dedesubtul imaginii atunci când capetele sunt centrate pe pista (aranjate simetric fata de începutul si sfârsitul semicadrului citit). O prima îmbunatatire a acestui neajuns o constituie folosirea unui al treilea cap montat în imediata vecinatate a unuia din capetele de lucru sau folosirea unui cap magnetic dublu, ca în figura 71. Notam cu A si B cele doua capete principale. Capul A' introdus suplimentar (fig. 71.a.)are acelasi azimut ca si A. La redare, în modul stop cadru, se FISURA 71, a

86 A, B - capete video cu azimuturi încrucisate A, A' - capete video cu azimuturi identice i întrefieruri standard decupleaza capul B si se folosesc capetele A si A'. Întrucât banda nu avanseaza, acestea vor citi mereu aceeasi pista, deci acelasi semicadru. Este sarcina servomecanismului cabestanului sa avanseze banda si sa o plaseze de o asemenea maniera încât citirea sa se faca simetric la începutul si sfârsitul semicadrului. Acest lucru se face prin analiza zgomotului existent pe imagine si actionarea servomecanismului (prin intermediul microprocesorului ce controleaza functionarea, în sensul reducerii la minim a acestui zgomot). Pentru a compensa pierderile de nivel la începutul si sfârsitul pistei citite, în modul STILL (stop cadru) se folosesc 4 capete video. Se renunta la folosirea capetelor standard A si B si se face comutarea pe capetele A' si B' (fig. 71, b). Acestea au acelasi azimut si sunt mai late decât cele standard,în scopul acoperirii în întregime a pistei citite.în acest fel se ajunge la constructia tamburului cu 4 capete video, doua pentru modul PLAY si doua pentru STILL. Toate aceste artificii nu sunt decât procedee de citire mecanica a pistelor video înregistrate, care permit obtinerea stop cadrului si a derivatelor sale (relanti-ul si derularea

87 cadru cu cadru a imaginilor). Videocasetofoanele moderne folosesc procedee pur electronice, utilizând o memorie de cadru pentru a digitiza" o imagine. Astfel de procedee ofera o perfecta stabilitate a imaginii reproduse prin memorarea unui cadru, oferind si posibilitatea introducerii unor efecte video, cum ar fi stroboscopia" (descompunerea unei miscariparti succesive), solarizarea" si fragmentarea imaginii într-un mozaic de parti componente. Prin aceasta digitizare, utilizând o memorie de cadru se poate da posibilitatea introducerii unei alte imagini într-o imagine vizualizata pe ecranul televizorului de control. Aceasta tehnica este denumita picture în picture" (pip). Exista posibilitatea de a mari mai mult sau mai putin, de 4, 8 sau 16 ori, o imagine pentru a scoate în evidenta un anumit detaliu sau o portiune de imagine interesanta (zoom electronic). Toate aceste operatiuni se pot realiza plecând de la semnale care au beneficiat anterior de o conversie analog/numerica. I Înregistrarea sunetului cu ajutorul capetelor rotative Cele doua semnale audio corespunzatoare pentru o înregistrare stereofonica vor modula MF separat câte o purtatoare. Aceste semnale audio sunt trimise la capetele rotative, la fel ca si semnalele de crominanta si luminanta, simultan cu acestea (procedeu folosit si la formatul Video 8)... Spectrul de frecventa este dat în figurile 72 si 73 pentru sistemul VHS si respectiv sistemul Video 8 si variantele lor. F ISURA 72

88 .. F I G U R A 73

89 .. Pentru sistemul Video 8 amplitudinea celor doua purtatoare audio este cu circa - 13 db mai mica decât cea a purtatoarei de crominanta, pentru a evita riscul de intermodulatie. În varianta mono, purtatoarea MF este centrata pe 1,5 MHz, iar în varianta stereo apare o a doua purtatoare centrata pe 1,75 MHz. Pentru a asigura citirea înregistrarilor stereo pe aparate mono, prima purtatoare se utilizeaza pentru a transmite suma semnalelor stereofonice corespunzatoare canalelor stânga si dreapta (L + R), iar a doua purtatoare se utilizeaza pentru transmiterea semnalului diferenta dintre canalele stânga si dreapta (L -

90 R). În primul caz compatibilitatea este asigurata de însumarea celor doua semnale, pe când în al doilea caz reconstituirea mesajului stereofonic se face dupa urmatorul algoritm: (L. + R) + (L - R) = 2L pentru canalul stânga; (L + R) - (L - R) = 2R pentru canalul dreapta. Datorita vitezei relative mari dintre cap si banda, precum si preaccentuarii si dezaccentuarii specifice modulatiei MF, se asigura semnalului audio înregistrat proprietati deosebite, comparabile cu cele ale înregistrarile facute pe compact disc. Dintre acesti parametri mentionam câtiva mai importanti: - raportul semnal/zgomot: > 85 db; - dinamica semnalului: > 80 db; - banda de frecventa: 20 Hz - 20 khz; - fluctuatii: < 0,005 %. Dezavantajul constaîn faptul ca o înregistrare audio nu poate fi stearsa decât o data cu înregistrarea video. I înregistrarea sunetului cu ajutorul capetelor rotative suplimentare, montate pe tamburul cu capete video (procedeu folosit la VHS Hi-Fi) Se foloseste un tambur rotativ cu doua capete video si doua capete audio. Purtatoarea semnalului audio fiind de frecventa mai scazuta (cea. 1,5 MHz) fata de purtatoarea semnalului video (cea. 4,5 MHz), aceasta se va înregistra cu o adâncime de patrundere mai mare în materialul magnetic al benzii. Peste aceasta înregistrare se face înregistrarea video cu azimut încrucisat, care are o adâncime de patrundere mai mica (înregistrare de suprafata). Aceasta multiplexare în profunzime D-MPX" (Depth Multiplex Recorder) este prezentata în figura 74. În figura 74, a se prezinta dispunerea capetelor audio Hi-Fi rotative la un tambur de analiza cu doua capete. La înregistrarea în profunzime" dispunerea capetelor rotative audio si video pe tambur este astfel facuta încât înregistrarea semnalului audio o precede pe cea a semnalului video. întrefierul capului audio este de circa 0,65 um, în timp ce întrefierul capului video este de circa 0,1-0,3 µm. F ISURA 74. b

91 FISURA 74,.. FISURA 74, c În figura 74 sunt precizate si azimuturile corespunzatoare capetelor re spective. De

92 asemenea, sunt prezentate variante constructive ale discului cu capete si traseul urmat de banda. Pistele audio Hi-Fi si cele video sunt centrate unele în raport cu altele ca în figura 74, c. Pentru sistemul VHS Hi-Fi, care utilizeaza aceasta metoda, purtatoarele semnalului de sunet sunt de 1,4 MHz si 1,8 MHz si sunt caracterizate de o excursie de frecventa de ± 150 khz. I înregistrarea numerica a informatiei audio folosind capetele video rotative Înregistrarea audio se face separat ca pozitionare fizica pe banda fata de înregistrarea video, dar tot cu ajutorul acelorasi capete video. Acest lucru este posibil întrucât înfasurarea benzii magnetice pe discul cu capete se face pe mai mult de 180. Procesul este utilizat la formatul Video 8, unde unghiul de înfasurare este de circa Semnalul audio este convertitsemnal digital PCM (Puise Code Modulation) si aplicat apoi capetelor video, dupa ce se termina înregistrarea unui semicadru. Spectrul de frecventa ocupat este datfigura 75, iar forma înregistrari în banda este data în figura 76. F ISURA 75, a F ISURA 75. b

93 Din analiza spectrului de frecventa se observa ca frecventa semnalului PCM este situata în domeniul de pâna la 200 khz. De mentionat faptul ca acest semnal nu este simultan cu semnalul de luminanta sau crominanta, el fiind separat fizic pe banda, asa cum s-a mai aratat, si înregistrat dupa semnalul video (corespunde pozitiei unghiulare de 36 ). Acest lucru permite stergerea sau înlocuirea semnalului de sunet independent de cel de imagine. FISURA 76 I înregistrarea semnalelor pilot Aceste semnale sunt specifice formatului Video 8, dar si formatului Video Semnalele respective sunt plasate, din punct de vedere al spectrului de frecventa, în zona 100 HZ khz (fig. 73 si 76) si sunt multiplexate în timp cu semnalele video. Aceasta înseamna ca sunt înregistrate cu capetele video rotative, da în ralta zona fizica a benzii, si anume în portiunea corespunzatoare zonei unghiulare de 5 din figura 76. Referitor la figura 76, se observa ca, în mod alternant, la sfârsitul fiecarei piste video se înregistreaza impulsuri cu frecventele f 1 = 101,02 khz, f 2 =117,19 khz, f 3 = 162,74 khz, f 4 = 146,48 khz. Capetele video culeg inevitabil informatii si de pe pistele adiacente. Tocmai aceasta informatie (culeasamod parazit) este utilizata pentru comanda servosistemului de antrenare a benzii (fig. 77). Astfel, când un cap citeste, de exemplu, semnalul cu frecventa pilot f 2, el citeste si semnalele cu frecventele pilot f 1 si f 3, înscrise pe pistele adiacente. Daca nivelurile semnalelor cu frecventele pilot f 1 si f 3 sunt identice, atunci capul video este perfect centrat pe pista si nu trebuie efectuata nici o corectie de catre sistemul automat de urmarire a alinierii (TRACKING sau ATF). Este cazul capului mobil din figura 77 când V1 - V2 = 0. Tensiunea V1 se gaseste la bornele circuitului acordat pe 16 khz, iar V 2 la bornele circuitului acordat pe 45 khz. Aceste frecvente apar prin fenomenul de batai" (f 2 f 1 ; f 3 - f 2 etc.) între frecventele pilot citite de capete.

94 FISURA 77 Daca viteza de deplasare a benzii scade, atunci tensiunea corespunzatoare diferentei frecventelor f 2 si f 1 va fi mai mare decât cea provenita de la circuitul aferent frecventelor f 3 si f 2, deci V 1 > V2 Diferenta V1- V 2 este transmisa procesorului de control, care ia decizia de accelerare a turatiei cabestanului. Lucrurile se petrec în mod similar, determinând scaderea vitezei de rotatie a cabestanului, daca se presupune o tendinta de neurmarire a pistei care provoaca V1 < V2. Comanda cabestanului nu se face pentru fiecare pista citita, ci numai pentru fiecare a doua, circuitele acordate urmând a se comuta corespunzator... I.7.3. Constructia motorului discului cu capete video si a motorului cabestanului Motorul discului cu capete (Head Cylinder Motor) Motorul discului cu capete este de curent continu cu actionare directa, fara perii. Acest tip de motor a fost ales pentru posibilitatea deosebita de control a turatiei, stabilitate în functionare si fiabilitate. Vom descrie în continuare citeva variante constructive.

95 a. în principal motorul consta dintr-un rotor sub forma unui inel magnetic cu 16 poli, care se roteste în jurul a trei bobine defazate geometric cu 120, avind cite 4 poli fiecare. De asemenea exista si o infasurare suplimentara dispusa trifazat (decalaj unghiular de 120 ) constituind trei traductoti de pozitie. Discul cu capete partea rotativa A partea fixa B Bobina traductor pozitie A Bobinajul principal (stator) B Piese polare traductor (8) Rotor format din poli magnetici (16) fig 55. în fig.55 este prezentat schematic un astfel de motor, unde sunt prezentate partile mobile si fixe. Principiul de functionare consta în a comuta secvential curentul prin cele trei bobine principale (fiecare cu cite 4 poli, fig 56) creindu-se astfel un cimp magnetic invirtitor. Inelul rotor ( plasat în exteriorul motorului ) se va roti la un moment dat pentru a se apropia cu polii corespunzatori de cei creati de bobinele statorului. Acest lucru este sesizat de detectorul de pozitie care determina comutarea curentilor pentru a continua rotatia, s.a.m.d.