录像机背后的科学

当索尼于 1969 年推出第一台价格低廉的录像机时,人们观看电视的方式被永远改变了。第一台使用卷轴磁带的录像机由 Ray Dolby 和 Charles Ginsburg 于 1956 年发明,在此之前所有电视广播都只能现场观看。索尼于 1969 年推出的 Beta Max 格式最终让位于更便宜的 VHS 格式,使广大消费者能够更好地控制他们观看的节目内容和时间。尽管价格低廉,但探索录像机背后的科学揭示了一种极其复杂的机器和一项复杂的工程壮举。

要了解录像机背后的科学原理,了解电视如何产生图像会很有帮助。人脑将一系列稍作修改的静态图片解释为动态图像,在 VCR 中,这些静态图片以 29.97 fps(每秒帧数)的速度按顺序显示。每个图像被分为一系列 525 个水平方向扫描要显示在电视上的线。

有关电视应产生哪些颜色、应出现在何处以及何时应显示的所有视频信息都以磁性方式记录在覆盖有一层氧化物的磁带上。该磁带以每秒 2-3 英寸的速度拉过包含录音、播放和擦除磁头的鼓。

由于视频信号包含的信息比音频多得多,因此像录音机一样线性录制视频将需要大量的磁带。在录像机中,旋转的磁鼓相对于磁带倾斜,从而使信息能够记录在磁带本身的一系列对角条纹中。这称为螺旋扫描,它允许将大量信息存储在小磁带上。

除了通过螺旋扫描存储视频信息外,音轨也记录在磁带上。音频信息信息可以线性存储,因此可以使用单独的音频头来记录、擦除和播放音频,而无需螺旋倾斜。这些音轨在磁带上占用的物理空间要少得多,因此它们在磁带边缘附近线性记录。

由于 VCR 使用 SP、LP 和 EP 等多种播放速度,因此线性“控制轨道”与 VCR 的播放指令平行记录在音轨上。该控制轨道确保录像机的鼓保持磁带以正确的速度播放,并且还用于检测磁带轴的末端。

当使用录像机的 LP 或 EP 设置时,螺旋记录线视频信息在磁带上分组得更紧密。由于相邻信息的磁泄漏,这会降低录制视频的质量。这也意味着 VCR 将需要四个视频头,而不是仅 SP VCR 的标准两个头。

在录制期间在命令和播放设置中,磁带通过一系列复杂的销钉和滚轮进行传送。这些有助于引导磁带通过系统,并确保其与录像机的磁头和磁鼓正确对齐。当这些不对齐时,需要调整录像机的精密机械。

虽然 VCR 已在很大程度上让位于 DVD、蓝光光盘和 DVR 等数字格式,但 VCR 仍然是消费家庭视频的巨大飞跃。许多人仍然保留着只能用模拟录像机播放的旧录像带和家庭电影。尽管它在 21 世纪似乎已经过时,但录像机背后的科学永远改变了视频的历史。


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