《录像技术的发展》PPT课件.ppt

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1、第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社应用电视技术应用电视技术 赵坚勇赵坚勇第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 第第7章章 录像技术的发展录像技术的发展 7.1 录像机原理录像机原理 时滞录像机时滞录像机 多画面处理器多画面处理器 硬盘录像机硬盘录像机 第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 7.1 录像机原理录像机原理 磁带录像机是以磁带为介质存储图像信息的设备。它所完成的基本物理变换是电磁转换，把时间轴上连续变化的电视信号、音频信号转化为磁带上磁迹的几何分布或相反的过程。从质量上分，磁带录像机有广播级、业务级和家用型。在应

2、用电视系统中，家用型和业务级机器是最为常用的图像记录设备。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 7.1.1磁记录的视频录放原理1.磁性记录原理铁磁物质的磁滞特性表明磁性材料具有记忆功能，这一功能使得磁记录成为可能。任何一个磁记录必须包括两个基本的部分：一是承载信息的介质，二是向介质传递信息实现电磁转换的器件。录像机的磁记录介质是磁带，电磁转换器件是磁头。通过磁头向磁带记录或重放信息，要形成一定的磁头磁带关系(简称头带关系)，这种关系必须具有很高的精度，是通过机械系统来保证的。图71示出了从信息传递角度看的头带关系示意图。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图71磁记录的磁头磁

3、带关系示意图第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 磁头是一个绕有一组线圈的环形铁芯，铁芯上有一狭窄的缝隙工作缝隙。当被记录信号电流流过线圈时，铁芯中就会产生与电流大小成正比、方向一定的磁通，由于工作缝隙处的磁阻较大，在其附近就会出现漏磁场。当磁带的磁性层(以下称磁带)与工作缝隙接触时，由于磁带的磁阻较低，铁芯中的磁通就会通过磁带形成闭合磁路，因此磁带被磁化。如果磁带以一定的速度相对磁头运动，就会形成一条磁迹。在这个过程中被记录信号电流随时间的变化就转化为磁带上磁迹的磁化强度的变化。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 我们介绍这个过程主要是为了引入一个重要的概念记录波长。它表示

4、对应被记录信号一个周期，磁带上磁化强度变化一个周期的长度。显然，它与磁带的速度v(假定磁头固定)成正比，与被记录信号的频率f成反比：(71)第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 该式表明，v一定时，将随f的提高而缩短，这不仅受磁粉最小尺寸而且还受磁头缝隙宽度g的最小值的限制。这是因为g较宽时，磁带尚未掠过缝隙前，磁场方向就已经改变。因此，在减小磁粉粒径和磁头缝隙受到限制的情况下，提高头带相对速度v是提高录放信号频率的有效措施。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 2.磁性记录重放原理信号的重放过程是上述过程的逆过程。当磁头的工作缝隙与磁带相接触时，将形成与记录时相同的头带关系。

5、磁头将桥接磁带的磁迹，磁迹的表面磁场将在磁头线圈中产生相应的感生电动势，采用适当方法取出并处理这个电动势，就可以恢复出原信号。所谓形成与记录时相同的头带关系，一是指几何位置关系，二是指磁带以记录时相同的速度运动。根据电磁感应定律，铁芯线圈中感生电动势为(72)第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 式中，N为线圈匝数，为通过铁芯的磁通量。由此可以得出图72所示的重放特性曲线。彩色电视视频信号上限频率为MHz，下限频率为25Hz左右。绝对带宽约为MHz，相对带宽(上、下限频率之比)为26万。相对带宽通常用倍频程数来描述。对于视频信号，从25Hz到50Hz为一个倍频程，50Hz到100Hz为

6、第二个倍频程，100Hz到200Hz为第三个倍频程直到上限频率MHz，总共约有18个倍频程。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图72磁记录重放特性第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 3.旋转磁头扫描从重放特性可以看出：要想提高重放的最高频率fmax，以适应视频信号的宽带特性，有两个途径，一是提高磁带速度，一是减小磁头的工作缝隙。磁头工作缝隙的窄化一直在进行着，但它是有限度的；而提高磁带速度又会带来磁带使用量过大的问题。为解决这个问题，人们研制了旋转磁头扫描方式。就是使磁头高速地旋转，而磁带仍以很低的速度行走，由于磁头高速地扫过磁带表面，使磁头与磁带之间的相对速度很高，这就

7、可以实现很高的fmax。目前应用最多的旋转扫描方式是螺旋扫描方式。盒式磁带录像机大多采用的二磁头螺线扫描方式的简图示于图73。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图73二磁头螺旋扫描第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 在这种方式中，两个视频磁头彼此相隔180角，安装在一个旋转磁头鼓上，磁带通过进带导柱和出带导柱的调节，卷绕在磁头鼓的半圆周上，形成一定的高度差。由于磁头鼓旋转，两个磁头交替地接触磁带，扫描出一条条倾斜于磁带边缘一定角度的磁迹。视频信号每秒由25帧画面组成，每帧又分为2场，因此，若磁头鼓的转数为25转秒，它旋转一周的时间恰好是一帧信号的时间，每个磁头扫描磁带的时

8、间则为一场信号的时间。控制旋转磁头相位，就可以使每个磁头将一整场信号记录在一根磁迹上。图74说明了这个关系，为了使磁迹连接不出现信号丢失，磁带对磁头鼓的包角要稍大于180。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图74二磁头螺旋扫描与视频信号的关系第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 4.频率调制由于磁记录系统动态范围的限制(70dB左右)，排除了直接记录视频信号的可能。必须进行调制，以压缩相对带宽。录像机采用调频方式处理视频信号，主要是因为它具有以下优点：(1)可以避免重放非线性所需的均衡。(2)可以减小各种幅度干扰对记录的影响。(3)可以采用饱和记录方式，获得较高的信噪比。第

9、第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 录像机所采用的频率调制方式不同于般的调频方式，它是针对磁记录的特点而设计的低载频、浅调制方式。低载频即采用稍高于视频信号最高频率的载波频率。一般情况下，调频信号的载频都远大于调制信号的上限频率。比如，电视伴音信号，载频为MHz，伴音信号的上限频率只有15kHz，载频是调制信号的几百倍。而在录像机中，由于受到头带系统上限频率的限制，视频调频信号的载频只能稍大于视频信号的上限频率。根据调频载波的高低，录像机分高带方式和低带方式。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 广播级录像机多为高带方式(同步顶和白电平载波频率分别为7MHz和10MHz左右)。

10、盒式磁带录像机多为低带方式，比如，低带U型录像机，载频的变化范围为MHz，而视频调制信号的上限频率在3MHz以上，两者相差很少。浅调制是指采用较低的调制系数。在调频系统中，增大调制度mf可以提高调制信号的信杂比。因此调频信号的调制度一般都大于1。比如，电视伴音信号，规定的最大频偏为50kHz，对于伴音信号的上限频率(此时调制度最小)来说，第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 调制度mf为mf=最大频偏伴音上限频率=50/153。在录像机中，由于受头带系统上限频率的限制，加上还要调制带宽比声音信号宽得多的视频信号，不得不降低调频信号(对于调制信号最高频率来说)的调制度。下面，以低带U型机

11、为例，计算一下视频调频信号的调制度。产生最大频偏的调制信号应是黑电平与白电平之差的峰值信号，如图75所示。对于这一信号，调频波的载频是MHz，最大频偏f是MHz。由于调制信号的上限频率f上限为3MHz，故上限频率的调制度mf=ff上限，比1小得多。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图75录像机低载频浅调制的信号频谱(a)低带U型；(b)VHS型第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 低带U型录像机调制信号(亮度信号)的上限频率约为3MHz，上限频率的调制度在以下，因此，对于上限频率来说，调频波只需考虑一对边频。而调频波的载频(随调制信号的直流分量的变化)可以从MHz变到MHz

12、，当载频为MHz时，3MHz调制信号的第一对边频为(4.283)MHz，而当载频为MHz时，3MHz调制信号的第一对边频为(5.43)MHz，因此调频波的频谱范围为MHz。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 5.彩色降频法视频信号色度分量的频率范围为MHz500kHz，低带方式录像机不能处理这样高频率的信号。因此，它只对视频信号的亮度分量进行调频处理，这就是YFM方式，而对色度分量则采用降低载波直接记录方式，这就是所谓彩色降频法。色度信号不能与亮度信号同时处理还有一个重要的原因，即低带录像机的时基抖动比较大。这个时基抖动对亮度信号的影响不易觉察；对色度信号则不然，对色度进行降频处理可

13、以减小时基抖动对它的影响。彩色降频法的具体过程如图76所示。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图76彩色降频法示意图第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 输入的彩色全电视信号经低通滤波器分离出亮度信号(带宽约限制在3MHz左右)，然后送到调频器，变换成调频信号。在录像机中，通常称这个调频信号为亮度调频(YFM)信号。由于亮度信号是单独去调频的，而且上限频率被限制了，因而可选用较低的载频，降低了对录像机录放容限的要求。色度信号是由中心频率为MHz的带通滤波器从全电视信号中取出的，同时带宽也因带通滤波器降为MHz左右。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 分离出的色度信

14、号送入变频器，变频器的另一个输入来自振荡器，它是一个频率比MHz低得多的低载频的正弦信号。变频器取差额，得到一个载频为f低其上正交平衡调制有R-Y和B-Y的色度副载波信号,这个信号称为低载频色度信号。最后YFM信号和低载频色度信号相加后送给视频磁头，记录在磁带上。通常f低在1MHz以下，所以低载频色度信号的频谱并不与YFM信号重叠。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 6.磁带格式由于采用旋转扫描方式，视频信号的记录磁迹不再是一条连续的磁迹而是许多条，它们与边沿成一定角度倾斜地一条条排列。为了在重放时能准确地找到这些磁迹，磁带上必须有标记视频磁迹位置的控制磁迹，显然还应有音频磁迹，所有

15、这些磁迹按规定的位置分布，按一定规则排列，形成了一定的磁带格式。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 每一种型式的录像机都要有规定的磁带格式。这是由机器本身的结构所决定的，是录像机技术标准的主要内容。图77给出U型录像机的磁带格式。视频磁迹的长度等于磁鼓半圆周长，因磁鼓的转速是一定的，视频磁迹的长度反映录像机的记录速度，所以一般说来磁鼓直径大的录像机可以得到好的图像质量。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图77U型录像机的磁带格式第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 7.方位角记录方式方位角损耗是指由于重放时磁头的工作缝隙方向与记录不同所产生的损耗。从图78可以看出

16、由于方位角偏差，重放磁头工作缝隙的上部和下部可能会与不同极性的磁化区接触，互相抵消，产生损耗。方位角损耗是个不利因素，但利用它可以实现高密度的记录方式。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图78方位角损耗示意图第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 为防止磁头扫描偏差时出现串扰信号，在视频磁迹之间设立保护带，如图79（a）所示。保护带的作用是隔离，但也浪费了磁带，降低了记录密度。方位角记录方式则取消保护带，利用方位角损耗的原理实现高密度记录，它使两个视频磁头的方位角(工作缝隙方向)不是垂直于磁头的扫描方向，而是分别向左右两边偏差一个角度，这样两者之间就有2的方位角差。由于这个方

17、位角差，每个磁头就只能重放自己记录的磁迹，当扫描出现偏差，相邻磁迹由于方位角损耗使串扰衰减dB，因此基本上消除了相邻磁迹之间的串扰问题。图79示出了其工作原理。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图79保护带的取消(a)有保护带记录；(b)无保护带记录；(c)方位角记录第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 VHS型和Beta型录像机都采用方位角记录方式，它们的视频磁迹是一条紧贴一条地排列。图710为VHS型录像机的磁带格式，由于没有保护带，磁迹的宽度由磁带速度决定。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图710VHS型录像机的磁带格式第第7 7章章 录像技术的发展录像

18、技术的发展 7.1.2盒式磁带录像机盒式磁带录像机操作简便，是一种最普及的录像机。目前主要的两种业务用和家用盒式磁带录像机是U型和VHS型录像机，它们的主要性能参数见表71。这两种型式的录像机使用不同的盒式磁带，磁带之间不能互换。早期盒式磁带录像机主要是家庭用和业务用，随着录像技术的发展，盒式磁带录像机也开始用于广播，家用机本身的性能也有了很大的提高，出现了一些新的型式。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 表71盒式磁带录像机主要性能第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 1.盒式磁带录像机概述图711给出了盒式磁带录像机的构成方框

19、图。图中把磁头磁带关系简单地示意出来。可以看出它与录音机很相似，根本的差别是录像机有旋转扫描磁头鼓。盒式磁带录像机的电路主要包括视频信号处理、音频信号处理、伺服电路和机控电路等几个主要部分。其机械结构部分则包括走带系统、穿带机构、张力伺服系统和电机与传动系统。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图711盒式磁带录像机构成方框图第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 穿带机构是不同方式盒式磁带录像机独具特点的部分，同时也同盒式磁带的结构密切相关。穿带方式分U方式和M方式两种。前者是通过包围着磁头鼓的穿带环的转动完成穿带和退带的，其穿带过程平稳，磁带所受扭转力小，但穿带距离长。后者

20、是利用两个穿带臂的运动完成穿带和退带的，其穿带距离短，便于机器的小型化，但磁带所受张力大。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 2.视频信号的处理视频信号的处理和重放是录像机最重要的电路部分。各种型式的录像机的电路设计和视频处理程序不大相同，但它们的基本变换是相同的。盒式磁带录像机视频信号的流程如图712所示。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图712盒式磁带录像机视频信号的流程图(a)记录；(b)重放第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 亮度信号和色度信号分别处理是低带录像机的特点。记录时，录像机的输入视频信号首先通过滤波器分离，然后分列进行如下变换：亮度信号的频

21、率调制采用低载波、浅调制方式，形成YFM信号，以压缩记录信号的相对带宽。色度信号的降频处理是将载波色信号转换为低载波色信号，以减小时基抖动的影响。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 处理变换后，两者混合，亮度YFM信号作为低载波色信号的偏磁信号，一同记录在磁带上。与记录时相反，重放时由视频磁头从磁带上取出的射频信号要进行如下变换：调频亮度分量(YFM)的频率解调，解调后还原为亮度信号。低载波色信号进行升频变换，在这一过程中消除时基抖动，恢复为标准副载波色度信号。经过变换，亮度信号与标准副载波色度信号混合成为录像机的视频输出。图713给出了视频信号在记录和重放的处理过程中，信号频谱的变

22、化和关系。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图713记录和重放的频谱(a)记录；(b)重放第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 3.时基校正(TBC)系统录像机录像时通过磁头对磁带的扫描把电视信号记录在一条磁迹上，重放时又通过磁头对磁带的扫描把信号从磁迹上拾取下来。在这录、放的两次扫描过程中，由于旋转磁头鼓或走带的不稳定，安装调整的误差，磁带张力的变动等多种原因，扫描速度不可能完全一致，结果就会造成重放信号的时基误差。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 人眼对色调失真比较敏感，要使人眼不感到有明显的色调失真，应保证色同步与色度载波之间的相位偏差不超过5。在PAL制

23、中，色度载波为MHz，其周期约为226ns,5的时间约为3ns，这就是色度信号所要求的时基误差精度。由于机械加工精度、装调精度的提高和伺服系统的完善，黑白信号不加校正已经可重放出正常图像。而彩色信号仍难满足时基稳定性的高要求。因此，在普通VHS录像机中，均采用仅对色度信号进行时基校正而对亮度信号不加校正的伪时基校正。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 伪时基校正采用了二次变频的时基校正方案。输入信号f1由于时基误差产生了频率误差f；在变频过程中，如果载频f0也包含有相同的频率误差f，则变频之后取下边带，即为（f1f）-（f0f）=f1-f0。结果，频率误差f被抵消了。由于色同步信号是

24、与视频信号一起进行记录与重放的，故具有与色度信号大致相同的时基误差或频率偏差f。将色同步信号与一个固定的载频进行变频，便可以获得带有与f1中相同频率偏差f的载频。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图714是VHS录像机伪时基校正方框图。输入的信号为含有频率偏差的重放色度降频信号627kHzf，一路送入变频器1，另一路送入色同步分离。被分离的色同步信号具有与色度信号相同的中心载频及频率偏差，即为627kHzf，将色同步信号与固定的副载波MHz)送入变频器2。变频器2的作用是产生一个具有与色度信号相同频率偏差的载波5.06MHzf，它是通过平衡调幅取上边带得到的，即(627kHzf)+

25、4.433MHz=5.06MHzf第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图714第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 这个载波与重放色度信号一同送入变频器1，完成恢复色度载波频率与抵消频率偏差的双重作用，这是通过平衡调幅取下边带来实现的，即MHzf)-(627kHzf它消除了重放色度信号中的频率偏差，也就完成了时基校正作用。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 4.伺服系统伺服系统的基本功能是保证记录和重放时磁头、磁带之间的正确关系。在记录时，产生符合标准磁带格式的磁迹；在重放时，保证磁头能准确地扫描磁迹，以与记录时相同的速度(即标准带速)行走磁带，实现良好的寻迹。第第

26、7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 录像机伺服系统的基本框图如图715所示。基准信号表示对控制对象提出的要求，比较信号则反映控制对象的工作状态。经过适当的转换，将其转化为与基准信号同性质的可比较信号。通过比较，检测出了控制对象实际状态与要求之间的误差，形成控制电压，去修正控制对象的状态。在录像机中，控制对象是磁带的行走速度和磁头鼓转速。因此，录像机伺服系统由控制磁头鼓旋转速度与相位的磁头鼓伺服系统和控制磁带行走速度的主导轴伺服系统两个部分组成。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图715盒式磁带录像机伺服系统方框图第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 记录时，磁头鼓伺服

27、系统的基准信号是输入视频信号的同步信号，比较信号则是由反映磁头鼓相位的PG发生器和反映其转速的FG发生器所产生的PG相位信号和FG转速信号，以保证磁头扫描与输入视频信号同步。主导轴伺服则保持磁带以标准速度行走。重放时，磁头鼓伺服系统的基准信号是控制磁头的重放控制信号，这时，它保证的是磁头扫描与控制信号同步。主导轴伺服系统保持记录，重放时磁带以恒定的速度行走(它们可能会不相等)。因为重放时磁头鼓伺服的基准来自磁带，所以是一种磁头跟随磁带的方式。这种方式电路简单，但精度差，常为家用录像机采用。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 磁头鼓伺服系统一般包括相位环路和速度环路两部分。前者对小的变

28、化进行校正，后者则对工作状态较大的波动进行补偿和校正。相位环路的比较信号是PG脉冲，它反映了磁头鼓的旋转相位，基准信号在记录时为视频输入的场同步信号，重放时为控制头的输出信号。比较电路为闸门电路，由此形成误差电压。速度环路也称鉴频回路，记录和重放时是完全一样的。比较信号是由FG发生器产生的，它直接反映磁头鼓转速的变化，其基准信号则是一个单稳态电路的延时量。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 主导轴伺服系统要简单一些。因磁带是由主导轴驱动的，所以控制主导轴电机，即可实现对磁带速度的控制。它的基准信号是晶体振荡器产生的基准信号，为了进行相位比较，经处理形成取样脉冲。比较信号通常是PG脉冲

29、或FG信号转换成的锯齿波或梯形波。经过相位比较(取样)形成误差电压，去控制主导轴电机。应该指出的是，录像机的伺服系统与机械系统的关系非常密切，在许多情况下，伺服系统不能正常工作，其原因在于机械故障。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 5.机控电路录像机的机控电路的主要功能有两个:一是确定录像机的各种工作方式，以及它们之间的转换；二是实现录像机的自动控制和自动保护功能。它与录像机的机械结构和使用的盒式磁带的结构有密切的关系，不同机器之间差异很大，很难给出一种通用的电路程式，但各种机器的机控电路所完成的功能是基本相同的。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 1)录像机的各种工作状

30、态录像机的主要工作方式有重放、记录、配音记录、快进、快倒、变速重放和静止重放等。结构封闭的机器要通过外部操作键来进行各种工作方式的选择和转换。机控电路作为一种机电逻辑系统，在收到各操作指令后，控制各部分按一定的程序和逻辑关系动作和工作，确定机器的各种工作方式，完成它们之间的转换。录像机的各种工作方式与磁带状态是紧紧相连的，磁带与磁头鼓的关系，以及磁带的行走速度都是与各种工作方式相关的，而且它们是由机控电路来进行状态转换的。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 2)录像机的自动保护功能各种录像机都有一些自动保护功能，以防止出现可能损坏录像机或磁带的情况。这些自动保护功能主要的有带头带尾检

31、测、磁带松弛检测、磁头鼓停转检测、结露检测和计数器回零检测等。这是利用适当的传感方式（如光电、电磁和机械位置）来监测磁头鼓和磁带的状态，当发现有检测信号呈现时，会自动地停止录像机的工作，将磁带退回带盒，或使录像机不能启动等，以保护机器和磁带。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 3)微机机控电路录像机采用单片机组成机控电路，功能多样且完善，可靠性高。录像机的微机机控电路成为独具特色的一部分。4位单片机在一片电路上集成了CPU、ROM、RAM和IO接口电路，具有功能强，外围电路简单，价格低等特点，是录象机机控电路主要采用的芯片，如MN15432、HA11827等。微机机控电路的系统框图如

32、图716所示。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图716盒式磁带录像机单片机机控系统方框图第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 微控机的输入信号有：操作键的指令信号，这是由人输入的；各种故障状态的信号，这是由各种检测传感器产生的；录像机各机械开关的信号，它表明某些机械部件到达了某一位置。单片机将这些输入信号进行处理，判断录像机的现行状态，然后发出相应的动作指令，控制机器产生相应的动作。单片机所控制的具体器件是电机和电磁铁，像磁头鼓电机、主导轴电机、穿带电机与刹车和压带轮电磁铁等，同时还通过发光二极管或LCD显示屏来指示录像机的状态。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发

33、展 7.2 时滞录像机时滞录像机 在应用电视系统中，当监视的目标较多且需进行长时间监视时，需要大量的录像带，这些带的定时更换、存放、管理和检索等都不方便。为了用标准的录像带录制更长的时间，人们研制了长时间录像机。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 7.2.1家用录像机的LP、EP方式家用录像机使用普通录像带，要想增加记录时间，就必须把磁带行走速度降下来。我们知道，磁带速度决定着无保护带磁带录像机的磁迹间隔和磁迹宽度(有保护带录像机的磁迹宽度由视频磁头的宽度决定)。采用与普通录像机相同宽度的视频磁头，采用低带速度(与普通录像机的标准带速相比)，就会出现两个磁头扫描互相重叠的现象，前一次

34、记录磁迹被后一次记录消去一部分，形成较窄的视频磁迹的格式。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 如果用半速（速度是标准带速的一半）行走磁带，磁迹宽度则为标准宽度的一半，见图717（a）。如果重放时，也采用半速(同记录时相同)走带，因为是方位角记录方式，所以还能够产生较好的图像，见图717（b）。许多VHS方式录像机的慢录LP(Long Play)方式就是这样，采用半速走带，而使标准盒带的记录时间增加一倍。磁迹变窄对图像信号的信噪比是有影响的，因此采用这种方式是有限度的，目前记录时间最长的特慢录EP(ExtraLong Play)方式，记录时间增加二倍，当我们需要将记录时间加长到几倍、十

35、几倍或更多，还如此处理，就会使磁迹变得十分的窄，而不能实现图像的重放了。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图717VHS型录像机LP方式的磁带格式(a)记录磁迹；(b)重放第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 7.2.2时滞录像机的原理和特点1.间断记录方式长时间录像机也称时滞录像机、长延迟录像机。采用间断记录方式(抽场记录)可以得到足够宽度的视频磁迹。长时间录像机一般选择磁带速度是标准带速mms的1m(m是正整数)。当两个磁头交替扫描m次后，磁带恰好走了标准带速时的一条磁迹宽度所对应的距离，如果每m场信号取其第一场录制，就会形成与标准磁带格式相似的磁带格式，磁迹宽度与标准

36、磁迹宽度相同。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 PAL制彩色电视信号是8场顺序制，每8场才出现V(场同步)、H(行同步)、S(副载波)、P(PAL识别脉冲)完全相同的视频信号，所以当m=8n+1时(n是正整数)，每m场信号抽取其第一场录制所得的视频信号仍能保证一帧两场、奇数场和偶数场交替，色同步相位正确。这些磁迹用标准带速回放，能得到较高质量的图像，但由于缺帧，快速移动物体图像的录像回放时有动画效应。长时间录像机常具有报警自动录像功能。即平时处于长时间录像方式，报警后自动进入标准录像方式，这样既节约了录像带又不会丢失重要的信息。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 2.时滞

37、录像机的特点时滞录像机与普通家用录像机有许多相同之处，且所用的录像带也完全相同，但从图像录制方式、磁头转动方式、机械结构和耐久性等方面来看，又有不少不同之处。关于图像录制方式，家用录像机每秒钟固定录制25帧图像，也就是每40ms录制一帧图像，每20ms录制一场图像，录像带回放时图像不产生动画效应。时滞录像机则根据设定录像时间的长短来决定每秒录像的帧数，一般远小于每秒钟25帧，造成在录像回放过程中图像有或多或少的动画效应。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 设定录像时间越长则录制间隔越长，如使用960小时的长延时录像机并工作于960小时录像方式，则每间隔秒钟才会录制一场图像，因此，如果

38、同样按960小时方式回放录像带，就会感觉到与放映幻灯片没有什么区别。就磁头的转动方式来看，家用录像机的磁头是利用电动机经过皮带或齿轮来传动的，只要一启动就要连续转动。而时滞录像机由伺服电动机(ServoMotor)或步进电动机(Stepping Motor)直接驱动磁头，使其一步一步精确地转动。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 就机械结构和耐久性而言，家用录像机的设计主要用于播放录像带，一旦磁带加载可能就要连续播放23个小时，然后停机关闭电源，反复启动录像特别是反复检索录像的情况不会太多，更不会每天24小时周而复始地连续运行，设计时尽可能降低材料成本(如使用塑料材料等)。时滞录像机

39、专门为电视监控系统所使用，可能从第一天加电使用开始就不再断电，为检索某些重要证据，可能要反反复复地使录像带前进、倒退，时滞录像机的磁头及机械结构常采用金属件或其他耐磨的材料，因此时滞录像机使用寿命比家用录像机长得多。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 3.时滞录像机的附加功能松下NVTD512CMC型录像机的一盘EP180型录像带，以EP方式记录可达9小时，而一般家用录像机一盘EP180型的录像带以LP方式记录可用6小时，时滞录像机最基本的时滞录像方式是24小时(用EP180型的录像带)，大部分时滞录像机最长记录时间可达960小时(仍然是用EP180型的录像带)，而且有不同时间长短的

40、多档记录方式供选择。除了长延时录像，时滞录像机一般还有下列附加功能：第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 1)时间字符叠加普通家用录像机虽然也有时间显示电路，但却不具有时间字符的视频叠加功能，因此，在对录像带进行回放时是看不到任何时间字符信息的。这对于具有存档意义的录像资料来说是个明显的缺陷。作为监控系统中使用的图像记录设备，时滞录像机无一例外都具有时间字符叠加功能，可以将事件发生的时间信息同视频图像内容一同记录到录像带上，这为日后检索提供了极大的方便。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 2)报警输入及报警自动录像报警输入及报警自动录像是时滞录像机的一个基本功能。当报警传感器

41、传来报警信号时，时滞录像机自动启动录像机进入标准录像模式，在自动转入标准录像模式的同时，还将此报警信号输出到其他报警联动装置。时滞录像机这种报警自动转入标准录像模式的功能保证了在报警期间记录的图像具有实时性。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 3)自动循环录像普通家用录像机录像时，在录像带运行到末端时会自动停止录像方式，并倒带到磁带的始端，然后停止工作。而时滞录像机可以根据需要设定录像带行进到末端后的工作方式。可以在停止，倒带后停止，倒带后重新录像等三种工作方式中任选一种。倒带后重新录像方式（即自动循环录像方式）可以保证录像带中记录的内容总是最近24小时（根据设定的录像方式，可以是2

42、4960小时中的任一挡）刚刚发生的事件。对于24小时以前的内容，则因为没有出现异常情况而无什么保存价值，它将被24小时内的最新内容所覆盖。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 4)接通电源后自动录像接通电源后自动录像是时滞录像机的一个重要功能。当录像机处于录像方式时，供电系统可能会出现短期故障，造成录像机断电而停止工作，故障排除后电源重新接通时，接通电源后自动录像功能保证录像机重新进入录像模式。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 7.2.3改善图像质量的方法降低磁带速度会使视频磁迹与磁带长度方向的夹角改变。长时间记录的磁带，以正常速度重放，就会出现重放磁头扫描与记录磁迹的偏差

43、，如图718所示，因而在图像上可能会出现噪声带。解决这个问题有两个办法，一是采用加宽磁头，一是要用动态跟踪磁迹磁头。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图718记录与重放时的磁迹夹角第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 1.加宽磁头加宽磁头就是采用比标准视频磁迹宽度宽的视频磁头。例如,VHS方式录像机的视频加宽磁头的宽度选为75m，而其标准视频磁迹的宽度为56m。因为视频磁迹的宽度是由记录时磁带速度决定的，所以磁头加宽并不改变磁带格式。重放时，如果走带速度与记录不同，就会出现磁头的扫描偏差，这时宽磁头就可以适当地补偿这个偏差，起到消除图像上噪声带的作用。这种方式不仅用于低带速

44、长时间记录磁带的重放，在标准录像机中也可用于改善正常记录磁带的变速(低速或倍速)重放时的信噪比。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 2.动态跟踪磁迹动态跟踪磁迹(DT)技术是通过检测重放输出的大小来自动调整磁头的扫描角度以实现良好跟踪的。磁头扫描角度的调整是通过改变磁头安装基板的几何高度来实现的。DT技术在AST（自动扫描跟踪）伺服系统控制下能始终沿视频磁迹拾取信号，这种方法效果好，但技术复杂，主要应用于高档录像机中。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 长时间录像机以长时间记录，快速地重放，适用于一些无人值守的地方。要根据监视现场的实际情况选择记录时间，应该把摄像机的布置和

45、记录时间的选择两者结合起来，不要遗漏有用的图像信息。否则，即使长时间记录，也会丢失大量的信息。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 7.3 多画面处理器多画面处理器 长时间录像机只能对1路视频信号进行长时间录像，为了用1台录像机对多路视频信号进行录制，研制了多画面处理器。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 多画面处理器也称帧（场）切换处理器。松下公司称作数字视频多工器，先讯美资公司称作多路视频图像复合处理器。多画面处理器与录像机配合使用，将多路输入视频信号以帧（场）间隔进行切换，输出一路视频信号由录像机录制下来。录像回放时，录像机输出的视频信号必须通过多画面处理器，才能任意选

46、择某一路图像显示。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 7.3.1多画面处理器的原理多画面处理器一般处理4、9或16路视频信号。多画面处理器能将多路视频信号以多画面形式显示在1台监视器上，又能将各路视频信号以帧（场）为单位分时顺序输出供录像机录像。由于多画面处理器内部具有时基校正电路，各路视频信号可以是非同步的。以4路视频输入为例，如果从某时刻起，A，B，C，D等4路视频信号的各场分别用A1，A2，A3，A4，；B1，B2，B3，B4，；C1，C2，C3，C4，；D1，D2，D3，D4，表示，第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 则从该时刻起多画面处理器的顺序录像输出端输出视频

47、信号的场顺序为A1，B2，C3，D4，A5，B6，C7，D8，是4路视频输入信号的分时输出。将该信号录制后的录像回放时，A路输出的视频信号各场顺序是A1，A1，A1，A1，A5，A5，A5，A5，A9，A9，A9，A9，；B路输出的视频信号各场顺序是B2，B2，B2，B2，B6，B6，B6，B6，B10，B10，B10B10，；C路输出的视频信号各场顺序是C3，C3，C3，C3，C7，C7，C7，C7，C11，C11，C11，C11，；第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 D路输出的视频信号各场顺序是D4，D4，D4，D4，D8，D8，D8，D8，D12，D12，D12，D12，；每4

48、场的信号是完全一样的。图719是四路视频输入场切换录像与回放示意图。当视频输入是9或16路时，各路回放时完全相同的图像场数增加为9或16。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 图719场切换录像与回放第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 多画面处理器每一路视频输入都有一路报警输入与其一一对应，且可设置为多种报警方式之一。顺序录像输出端常用的报警方式是报警优先录像和摄像机切换方式。这种方式既能保证报警处的重点录像，又兼顾了其他未报警部位。例如，同样是上面例子的A，B，C，D4路视频输入信号，其中C路报警输入已经报警，当多画面处理器顺序录像输出端被设定为报警优先录像和摄像机切换方式

49、时，其顺序录像输出端输出视频信号的场顺序为C1，A2，C3，B4，C5，D6，C7，A8，C9，B10，C11，D12，将该信号录制后的录像回放时，第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 C路输出的视频信号各场顺序是C1，C1，C3，C3，C5，C5，C7，C7，C9，C9，C11，C11，；A路输出的视频信号各场顺序是A2，A2，A2，A2，A2，A2，A8，A8，A8，A8，A8，A8，A14，；B路输出的视频信号各场顺序是B4，B4，B4，B4，B4，B4，B10，B10，B10，B10，B10，B10，B16，；D路输出的视频信号各场顺序是D6，D6，D6，D6，D6，D6，D1

50、2，D12，D12，D12，D12，D12，D18，。由此可见，报警图像回放时两场完全相同，未报警图像回放时6场完全相同。第第7 7章章 录像技术的发展录像技术的发展 这种保证重点，兼顾一般的录像方式在视频输入路数较多时效果更明显。当视频输入是9或16路时，报警图像回放时依旧是两场完全相同，未报警图像回放时图像完全相同的场数增加为16或30。多画面处理器的多画面监视输出端输出的视频信号除可供监视器进行实时（不少处理器多画面显示时有明显的动画效应）监视外，也可同时供录像机录制，录制的是多画面分割的视频信号。回放时图像的清晰度降低，在4，9，16画面的情况下分别下降为原来单画面时清晰度的12，13