헬리컬 스캔

헬리컬 기록법

하이파이 NTSC VHS VCR의 헤드 드럼; 6개의 헤드 중 3개가 판독기를 향한다. 북을 둘러싸고 있는 테이프의 나선형 경로가 선명하게 보인다.

회전 부분이 선명하게 솟아 있는 동일한 헤드 드럼

이 특정 VCR에 사용된 6개의 테이프 헤드 중 3개와 회전 변압기를 보여주는 헤드 드럼의 회전 부분

헬리컬 스캔은 자기 테이프에 고주파 신호를 기록하는 방식이다. 그것은 오픈 릴 비디오 테이프 레코더, 비디오 카세트 레코더, 디지털 오디오 테이프 레코더, 그리고 일부 컴퓨터 테이프 드라이브에 사용된다.

선형 테이프 레코딩과 비교

고정 테이프 헤드 기록 시스템에서는 자기 테이프를 일정한 속도로 헤드를 지나 그린다. 머리는 기록할 신호에 반응하여 변동하는 자기장을 만들어 내고, 테이프에 있는 자기 입자들은 어쩔 수 없이 앞쪽에 있는 자기장과 일렬로 서게 된다. 테이프가 멀어지면 자분들은 자기 방향으로 신호의 각인을 운반한다. 테이프가 너무 느리게 움직이면 고주파 신호가 각인되지 않고 입자의 극성이 머리 근처에서 진동하여 무작위 위치에 놓아둔다. 따라서 기록된 신호의 대역폭 채널 용량은 테이프 속도와 관련이 있다고 볼 수 있다: 속도가 빠를수록 기록할 수 있는 주파수가 더 높다.

비디오는 오디오보다 훨씬 더 많은 대역폭을 필요로 하기 때문에 이 신호를 포착하기 위해서는 테이프를 매우 빠른 속도로 헤드를 지나쳐야만 한다. 이는 엄청난 길이의 테이프가 필요하기 때문에 비현실적이다: 1952년에서 1958년 사이에 BBC가 개발한 VERA는 5.08m/s(16.7ft/s)의 속도로 작동하는 52cm(20") 릴을 사용했으며 405라인 단색 프로그램의 약 15분만 기록할 수 있었다. 일반적으로 채택되는 솔루션은 머리를 테이프에 대고 고속으로 회전시켜 상대 속도는 높지만 테이프 자체는 느린 속도로 움직이는 것이다. 이를 위해 헤드 캐리어(일반적으로 헤드 드럼이라고 함)를 기울여서 드럼의 회전마다 새로운 테잎 영역이 헤드를 통과하도록 해야 한다. 신호의 각 세그먼트는 테이프를 가로지르는 대각선 스트라이프로 기록된다. 이것은 테잎이 원형의 드럼을 비스듬히 감싸 나선처럼 위로 이동하기 때문에 헬리컬 스캔이라고 알려져 있다. 머리 쓰기 속도와 선형 테이프 속도 간의 차이는 크다. 예를 들어, 3.5 cm/s(1.4 in/s)의 선형 속도로 초당 580 센티미터(230 in/s)의 쓰기 속도.

역사

1950년대 초 일본에서 텔레비전 방송이 등장하면서 그들은 자석 텔레비전 신호 녹음의 필요성을 보았다. 사와자키 겐이치 박사는 1953년에 헬리컬 스캔 레코더 시제품을 개발했다.^[1] 독일에서도 독립적으로 에두아르 슐러는 헬리컬 스캔 방식의 녹음도 개발하고 있었다.^[2]

1956년 암펙스가 쿼드플렉스 자기 테이프 비디오 녹화 시스템을 개발했을 때, 아마도 가장 중요한 것은 정지 또는 정지 프레임 기능의 부족이었을 것인데, 그 이유는 사진 신호가 분할되어 있거나 개별적으로 테이프에 녹화할 이산 세그먼트로 분해되었기 때문이다(ea에 있는 사진의 16줄만 해당).ch 세그먼트). 따라서 테이프 모션이 중지되었을 때 재생 헤드에 사진 기록의 단일 세그먼트만 존재했다. 헬리컬 스캔 시스템은 이러한 한계를 극복했다.

도시바는 1959년 텔레비전 산업에 헬리컬 스캔 기술을 도입했다. 1960년대와 1970년대에 헬리컬 스캔 녹음기는 많은 제조업체에 의해 소개되었고 전 세계에 판매되었다. 이 기술은 4중 시스템에 비해 복잡성 감소, 신뢰성 향상, 제조 및 서비스 비용 절감, 가벼운 무게, 낮은 에너지 소비 및 다기능성 때문에 비디오 녹화 시장을 빠르게 장악했다. 또한 이러한 요소들은 결국 집에 있는 사용자들에게 카세트 형식으로 비디오 녹화를 가져오는 것을 가능하게 했다.

실제 문제

이 시스템으로 극복해야 할 많은 문제들이 있었다. 테이프/헤드 속도가 높으면 테이프와 헤드가 모두 빠르게 마모될 수 있으므로 두 가지 모두 고도로 광택을 낼 필요가 있으며, 헤드는 단단하고 마모에 강한 소재로 제작되어야 한다. 대부분의 시스템은 에어베어링이 드럼 표면에서 헤드를 분리하여 작동한다. 회전 헤드에 신호를 공급하는 것도 문제가 된다. 이것은 보통 회전 변압기를 통해 유도 신호를 결합하여 이루어진다. 운송 메커니즘은 고정식 헤드 시스템보다 훨씬 더 복잡하다. 왜냐하면 로딩하는 동안, 테잎은 헤드가 들어 있는 회전식 드럼 주위로 당겨져야 하기 때문이다. 예를 들어 VCR에서 테이프는 카세트 케이스에서 꺼내 드럼 주위에, 캡스턴과 핀치 롤러 사이에 나사산이 있어야 한다. 이것은 복잡하고 잠재적으로 신뢰할 수 없는 역학으로 이어진다.

운송 시스템

알파 랩과 오메가 랩으로 알려진 초기 비디오 머신에서 두 개의 전송 시스템이 진화했다.^{[citation needed]} 알파와랩 기계에서는 테잎이 머리 드럼을 감싸고 360도(테이프는 소문자 그리스 문자 알파처럼 보인다)를 완전히 감싼다. 머리가 회전할 때마다 완전한 줄무늬를 쓰는 머리는 오직 하나뿐이다. 이 시스템은 머리가 테이프 한 조각에서 다음 조각으로 옮겨져 필드 사이에 큰 신호 갭을 줄 때 문제가 있다. 기계는 이 간격을 프레임 동기화 펄스로 채워야 한다. 그러한 기계는 가드밴드 레코딩을 사용하도록 제한된다(아래 참조).

오메가랩 기계에서는 테이프가 머리만 180도 감싼다. 각 필드는 대체 필드로 쓰도록 비디오 헤드가 두 개 필요하다. 이 시스템은 필드 사이의 신호 간격이 훨씬 작지만 프레임 동기화 펄스는 테이프에 기록할 수 있다. 카세트 기반 시스템은 자동 적재 시스템이 테이프에 루프를 도입하는 것은 비실용적이기 때문에 오메가-랩 기법만 활용할 수 있다. 초기 오메가-랩 시스템은 가드-밴드 레코딩을 활용하지만, 두 개의 헤드가 있어 경사-azimuth 기법의 개발이 가능하다. 이후 개발은 점점 더 많은 헤드를 사용하여 더 작은 드럼을 사용하여 비디오를 녹화하고 또한 HiFi 사운드를 녹음하는 데 사용한다.

1970년대 후반과 1980년대에 캘리포니아 마운틴뷰의 에코 사이언스사가 계측기와 고해상도 비디오 레코더에 사용한 것과 같은 오메가 랩의 변형은 1인치 테이프를 두 개의 머리 드럼 주위에 190도 정도 감아 두 개의 머리 사이에 신호가 겹친다. 비디오 레코더의 헤드 스위칭은 수평 동기 간격 동안 비디오 모델에서 즉시 발생한다. 표준 NTSC 비디오 신호로 헤드는 테이프를 통과할 때마다 필드의 6분의 1을 커버할 수 있다. 계측기 모델의 스위칭은 점진적이므로 양쪽 헤드의 신호가 짧게 중복되어 스위칭 과도현상을 숨길 수 있는 편리한 데드 간격을 포함하지 않는 과도현상이 없는 출력신호를 생성한다.

경사-azimuth 기록

모든 비디오테이프 시스템은 주어진 크기의 테이프에 가능한 한 많은 비디오를 포장을 시도하지만, 하나의 녹음 스트라이프(비디오 헤드의 패스)에서 얻은 정보는 인접한 스트라이프에 대한 정보를 방해해서는 안 된다. 줄무늬 사이에 격리를 제공하는 한 가지 방법은 가드 밴드(줄무늬 사이에 정렬되지 않은 영역)를 사용하는 것이지만, 이것은 귀중한 테이프 공간을 낭비한다. 모든 초기 오픈 릴 기계와 최초의 카세트 형식인 필립스 VCR과 소니 유매틱은 이 시스템을 사용한다.

나중에 헬리컬 스캐닝 레코더는 대칭 위상 기록이라고도 하는 경사-azimuth 기록이라는 방법을 주로 사용한다. 헤드 드럼에는 보통 한 헤드의 자기 간격이 약간 왼쪽으로 기울고 다른 헤드의 자기 간격이 약간 오른쪽으로 기울어진 두 헤드가 있다.(자성 헤드의 기울기는 방위 조정이라고 한다.) 교대하는 기울기 때문에 각 헤드는 다른 헤드가 녹음한 신호를 잘못 읽지 않고 줄무늬는 바로 옆에서 녹음할 수 있어 한 텔레비전 필드의 왼쪽 기울기와 다음 텔레비전 필드의 오른쪽 기울기를 교대한다.(실제적으로 녹음된 줄무늬가 다소 겹치는 경우는 드물지 않다. JVC VHS와 Sony Betamax를 포함한 후기 기계들은 모든 후기 기계들과 그들의 디지털 파생상품들뿐만 아니라 경사-azimuth 레코딩을 사용한다.

경사-azimuth 레코딩을 사용하면 가드밴드의 필요성이 완전히 제거되어 주어진 길이의 테이프에 더 많은 레코딩을 배치할 수 있다.

쿼드플렉스 레코딩과 대비

헬리컬 스캐닝은 4중복식 레코딩으로 알려진 초기 시스템(Ampex가 개척한)을 넘어 논리적으로 진행된 것으로, 횡방향 레코딩이라고도 한다. 이 방식에서 회전식 헤드 드럼은 기본적으로 2인치 폭(51 mm) 테이프에 수직으로 작동하며, 테이프 전체에 걸쳐 기록된 슬라이스는 테이프의 움직임에 거의 수직이다. 미국의 쿼드플렉스 시스템은 1분당 1만4400바퀴(초당 240바퀴)로 헤드 드럼을 회전시켜 각 텔레비전 필드가 테이프에 16개의 줄무늬(헤드 스위칭 논리가 적절히 복잡해야 함)로 깨지도록 한다. 그에 비해 헬리컬 스캔 레코더에 의해 녹음된 긴 줄무늬는 보통 전체 비디오장을 포함하고, 두 개의 머리 드럼은 사용 중인 TV 시스템의 프레임률(필드율의 절반)으로 회전한다.

단일 패스로 전체 필드를 기록하면 이러한 기계는 테이프가 정지되었을 때 볼 수 있는 정지 프레임을 재생할 수 있으며, 앞이나 뒤로 닫히면서 볼 수 있는 영상 시퀀스를 표시할 수 있다. 이것은 편집 과정을 크게 용이하게 한다. 쿼드플렉스 시스템은 별도의 프레임 버퍼가 없는 한 정상 속도로 재생하는 것을 제외하고는 테이프에서 영상을 표시할 수 없다.