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Zum Auffrischen und Schmunzeln . . .

. . . sind diese Museums-Seiten hier gedacht, denn viele wissen nicht mehr oder noch nicht, wie es damals angefangen hat und wie das wirklich funktioniert mit den Tonband- und den Magnetbandgeräten aus alter Zeit. Viele Bilder können Sie durch Anklicken vergrößern, auch dieses.

Die Ampex VR 1000 - Einleitung (Stand 1958)

Anmerkung der Redaktion: Ein erster deutscher Text aus dem Siemens (Karlsruhe) Handbuch von 1958. Nur Siemens war finanziell in der Lage, solch ein exrem teures Gerät (auf Verdacht) zu importieren und für deutsche Anforderungen zu modifizieren.

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weiter geht es im Handbuch:

Bei der Konstruktion einer für die Praxis brauchbaren "Magnetischen Bildaufzeichnungsanlage" für Fernsehzwecke waren drei Grundprobleme zu lösen:

 

  • Große Geschwindigkeit zwischen Magnetkopf und Band, um die hohen Frequenzen des Video (Bild)-Signals aufzuzeichnen.
  • Angemessene Spielzeit bei vernünftiger Bandlänge.
  • Aufzeichnung und Wiedergabe des gesamten Videosignalgemisches vom Gleichstrom bis zu den hohen Frequenzen von 4 MHz

 

Zur Lösung der beiden ersten Probleme wurde das Gerät mit vier Mägnetköpfen ausgerüstet, die an der Peripherie einer rotierenden Scheibe so befestigt sind, daß die Kopfspalte parallel zur Achse der Scheibe liegen. Dadurch wird das Videosignal quer auf das Band aufgezeichnet, das Querspurverfahren. Das dritte Problem wurde durch ein besonderes Modulationsverfahren gelöst.

Wirkungsweise und technischer Aufbau

Die Erläuterungen der Funktionen sind erstaunlicher Weise in solch verständlicher Form gegeben worden, daß sie nur geringfügig ergänzt werden mußten. Man konnte damals weder bei den Verkäufern noch bei den Betreibern irgendwelche, also absolut keine Grudlagen in irgend einer Form voraussetzen.

Die rotierende Magnetkopftrommel (Quadruplex)

An der Magnetkopftrommel sind die vier Magnetköpfe um je 90° versetzt angeordnet. Bei einem Trommeldurchmesser von etwa 50 mm und einer Drehzahl von 15.000 U/min (250 U/s) beträgt dann die Aufzeichnungsgeschwindigkeit oder die relative Geschwindigkeit eines Magnetkopfes zum Band ungefähr 40 m/s oder 140 km/h. Die Ablaufgeschwindigkeit des Bandes hängt von der Breite der Spuren ab, die nacheinander quer auf das Band aufgetragen werden, und von dem notwendigen Zwischenraum.

 

Die Spuren sind 0,25 mm breit, haben einen Zwischenraum von 0,14 mm von Rand zu Rand und einen Abstand von 0,39 mm von Spurmitte zu Spurmitte. Gegenüber einer Längsaufzeichnung ergibt diese Queraufzeichnung eine wesentlich geringere absolute Bandgeschwindigkeit. Sie liegt mit 39 cm/s im Bereich des von den Tonbandgeräten her bekannten Üblichen. Bei Verwendung von dünnem Band wird mit einer Bandspule von 32 cm Durchmesser und einem 51 mm breiten (2-Zoll) Band eine Aufnahmedauer von einer Stunde ereicht.

Der Quadruplex Videokopfträger

Rechts im Bild sehen Sie einen der allerallerersten Quadruplex Kopfträger von 1958 noch mit Kugellagern, später erst mit Luftpolsterlagern. Die Hauptkomponenten sind nummeriert. Mehr über diese Technik finden Sie auf der Quadruplex Seite.
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  1. Magnetkopftrommel mit den vier symmetrisch angeordneter Magnetköpfen zum Aufzeichnen und Wiedergeben des Videosignals
  2. Trommelmotor
  3. Bandführung
  4. Rohr zur Absaugeeinrichtung. Durch Unterdruck wird das Band exakt an die Filmführungsfläche angesaugt
  5. Magnetkopf zum Aufzeichnen der Steuerspur und der Schneidimpulse
  6. Drehmagnet zum Ankleppen der Bandführung

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Während der vollen Bahn eines Magnetkopfes quer über das Band wird ein Bogen von 120° beschrieben, von dem aber nur 90° für die Bildwiedergabe benutzt werden. Da allen vier Köpfen während der Aufnahme der gleiche Strom zugeführt wird, entsteht auf dem Band am Ende der einen Spur und am Anfang der folgenden eine doppelte Auf-zeichnung des gleichen Informationsinhalts. Beim Umblenden wird diese doppelte Aufzeichnung verwendet, um ein stetiges, überschwingfreies Signal während der Wiedergabe zu erhalten.

 

Die vier Magnetköpfe beschreiben quer zum Band 1000 Spuren/s, für die etwa 40 cm Band verbraucht werden. Die 625 horizontalen Zeilen eines vollen schwarz weiß Fernsehbildes werden in 40 aufeinanderfolgenden Kopfdurchgängen oder Spuren auf dem Band aufgezeichnet und benötigen eine Bandlänge von 16mm. Jede Spur trägt 17 bis 18 horizontale Zeilen des Fernseh-lnformationsinhalts, von denen aber nur 15 oder 16 ausgenutzt werden.

Vier Magnetspuren auf dem Magnetband

Die Aufzeichnungen auf dem Band bestehen im allgemeinen aus drei getrennten, aber synchronen Magnetspuren. Die erste ist die Serie der querverlaufenden Videospuren, die zweite ist die Tonspur, die das Bild begleitet und die an der oberen Kante des Bandes aufgezeichnet wird, die dritte ist die Steuerspur, die eine Aufzeichnung des 250-Hz-Wechselstromes enthält, mit dem der Motor der rotierenden Magnetkompftrommel während der Aufnahme gespeist wurde. Außerdem enthält die Steuerspur Schneidimpulse, die als Bezugspunkte beim Schneiden und Kleben verwendet werden. Nötigenfalls kann noch eine vierte Zusatzspur für Regieanweisungen (Stichwortspur) aufgebracht werden, die dem Techniker bei der Herstellung von Programmen und Werbesendungen hilft.

 

Die Tonspur wird während der Aufnahme vor der Tonaufzeichnung durch einen Löschkopf entmagnetisiert, um einen möglichst großen Signal-Rausch-Abstand zu erzielen. Für die Steuer- und Stichwortspur hat sich ein Löschen als unnötig erwiesen. Nach Abzug der oberen 2,3 mm breiten Tonspur und der unteren 1,3 mm breiten Steuer- und Stichwortspur sind für die Bildaufzeichnung immer noch mehr als 90° des Bogens auf jeder Querspur verfügbar. Die Überlappung des Inforrnationsinhalts beträgt ungefähr zwei Fernsehbildzeilen oder ungefähr 130us. Deshalb steht während der Wiedergebe eine ausreichend lange Zeitspanne zur Verfügung, während der die elektronische Umschaltung von Magnetkopf zu Magnetkopf erfolgen kann.

Bandtransport

Das Bandlaufwerk ähnelt in vieler Beziehung den in den Studios verwendeten Magnetton- aufnahmegeräten. Das Band wird von einer Spule auf der linken Seite abgewickelt; es läuft um eine Umlenkrolle und dann an der rotierenden Magnetkopf-trommel und dem feststehenden Steuerspurkopf vorbei. Es folgt der Tonkopfträger. Auf diesem sitzt zuerst der Löschkopf, der einen 2,3 mm breiten Streifen an der oberen Kante des Bandes löscht, und dann der kombinierte Aufnahme-Wiedergabekopf für die Tonaufzeichnung. Vor der unteren Kante des Bandes kann noch ein kombinierter Tonaufnahme-Wiedergabekopf für die Stichwortspur angebracht werden. Von den Köpfen läuft das Band zur Bandantriebsrolle (Capstan) und von dort weiter über einen Bandzughebel zur rechtsliegenden Bandaufwickelspule, die auch von einem Wickelmotor angetrieben wird.

 

Die Führung des Bandes an den rotierenden Köpfen wird feinfühlig und exakt durch einen konkaven (female) Führungsschuh bewirkt, der das Band um die Kopftrommel biegt oder rundet. Die Berührung zwischen Band und rotierenden Köpfen muß natürlich sehr innig und gleichmäßig sein, und es ist ein möglichst konstanter Druck für den Kopfkontakt erforderlich. Dieser wird dadurch erreicht, daß der Führungsschuh mit sehr geringem Abstand genau dem Weg der rotierenden Köpfe angepaßt ist, und daß auf der Bandführungsfiäche Hohlräume vorgesehen sind, durch die mittels Unterdruck das Band an die Führung angesaugt wird.

Elektrische Kupplung zwischen Magnetkopftrommel und Bandantrieb

Während der Aufnahme und Wiedergabe muß eine starre Abhängigkeit zwischen dem Umlauf der Videoköpfe und dem Bandantrieb bestehen.

 

Bei der Aufnahme wird die 50-Hz-Netzfrequenz erst einem Frequenzvervielfacher zugeführt, der ein 250-Hz-Signal erzeugt. Dieses Signal steuert während der Originalaufnahme einen Drehstrom- Leistungs- Verstärker, der seinerseits einen Synchron-Motor, auf dem die Magnetkopftrommel sitzt, mit Drehstrom von 250 Hz versorgt. Auf der Welle des Drehstrommotors sitzt außer der Magnetkopftrommel noch eine halb schwarz, halb weiß gefärbte Scheibe. Ein auf diese umlaufende Scheibe gerichteter Lichtstrahl wird auf eine Fotozelle reflektiert, in der auf diese Weise eine 250-Hz-Rechteckspannung entsteht. Diese Spannung wird verstärkt und von einem Frequenzteiler auf 62,5 Hz herabgesetzt. Nach Passieren eines Filters ergibt sich eine reine 62,5-Hz-Sinuswelle, die wiederum einem Leistungsverstärker zugeführt wird, dessen Ausgangsleistung den Bandantriebsmotor antreibt.

 

Bei der Aufnahme wird sowohl der Trommelmotor als auch der Bandantriebsmctor direkt durch eine aus dem 50-Hz-Netz abgeleitete Spannung angetrieben. Bei der Wiedergabe wird dagegen nur die dem Trommelmotor zugeführte Energie aus der ankommenden 50-Hz-Netzspannung abgeleitet, während der Bandantrieb über eine Phasenvergleichsschaltung erfolgt, die auf Phasenunterschiede zwischen dem Fotozellensignal und dem auf dem Band ausgezeichneten Steuersignal reagiert. Jede Veränderung der Phasenlage beeinflußt die Frequenz des Drehstroms für den Bandantriebsmotor derart, daß dessen Drehzahl je nach Bedarf vergrößert oder vermindert wird.

Die Steuerspur

Während der Aufnahme wird die 253-Hz-Ausgangsspannung der Fotozelle über Filter und Verstärker auch dem Steuerspurkopf zugeführt, der das Signal in Längsrichtung als Steuerspur auf der unteren Kante des Bandes aufzeichnet. Diese Steuerspur ist des magnetische Analogon zu den Perforationslöchern beim Kinofilm. Da das 250-Hz-Signal direkt von den rotierenden Köpfen abgenommen wird, steht das auf der Steuerspur aufgezeichnete Signal in unveränderlicher Zuordnung zu den Abständen der querlaufenden Videospuren, so daß die Steuerspur während der Wiedergabe zur Steuerung der relativen Lage des Bandes zur Magnetkopftrommel verwendet werden kann. Die Steuerspur enthält noch die Schneidimpulse und je nach Bedarf noch eine Stichwortspur, die später beschrieben wird.

Bei der Wiedergabe des aufgenommenen Bandes wird die Netzfrequenz ebenfalls auf 250 Hz vervielfacht, verstärkt und dem Trommelmotor zugeführt, der auf diese Weise ausreichend genau mit der Drehzahl läuft, die zum Abtasten der vorher aufgenommenen Magnetspuren einzuhalten ist. Die Fotozelle erzeugt wieder ein den Umdrehungen der Scheibe entsprechendes Signal, das über ein 250-Hz-Bandfilter einer Phasenvergleichsschaltung zugeführt wird. Ein anderes 250-Hz-Signal wird von der aufgezeichneten Steuerspur abgenommen, verstärkt und ebenfalls der Phasenvergleichsschaltung zugeführt. Die hier entstehende Spannung ist eine Funktion der Phasendifferenz zwischen dem Steuerspursignal und dem Signal von der Fotozelle. Sie wird über ein Tiefpaßfilter dem Gitter einer Reaktanzröhre zugeführt, welche eines der frequenzbestimmenden Elemente des üblichen Wien-Brücken-Osziilators ist.

 

Nominell liefert der Oszillator dieses Nachsteuergerätes für den Bandantrieb 62,5Hz; die Frequenz wird aber je nach dem Korrektursignal der Phasenvergleichsbrücke etwas nach oben oder unten verändert. Diese Frequenz wird dann dem Leistungsverstärker zugeführt, der den Bandantriebsmotor und damit das Band innerhalb enger Grenzen in der gleichen Relativlage zur rotierenden Magnetkopftrommei laufen läßt, wie dies bei der Aufnahme der Fall war. Wenn die Trommel zu Beginn der Wiedergabe einmal auf die Mitte der Querspuren eingestellt ist, so hält das Nachsteuersystem diese Beziehung konstant und die rotierenden Köpfe tasten die aufgenommenen Videospuren immer richtig ab. Der Ausgang der Fotozelle wird auch dazu verwendet, während der Wiedergabe im voraus den ungefähren Zeitpunkt zu bestimmen, an dem von einem Wiedergabekopf zum nächsten überblendet werden muß.

 

An der unteren Kante des Bandes kann noch eine der Steuerspur überlagerte 0,25 mm breite Stichwortspur aufgetragen werden. Da diese Spur nur zur Orientierung für die Bedienung oder für Regieanweisungen dienen soll, braucht ihre Wiedergabequalität nur verhältnismäßig gering zu sein. Ein einzelner Magnetkopf, der unten am Kopfträger angebracht ist, versieht die Aufnahme- und Wiedergabefunktionen.

 

Die Steuerspur enthält auch Schneidimpulse, und zwar im Abstand je eines Halbbildes am unteren Ende der vertikalen Synchronisierzeichen. Sie werden im Hauptsteuergerät aus dem Vertikalimpuls abgeleitet und vom Steuerspurkopf aufgezeichnet.

Schneiden und Kleben

Der letzte Teil des vertikalen Synchronisiersignals kennzeichnet eine Austastzeit zwischen den Fernseh-Rasterbildern. Der Schneidimpuls zeigt an, wo diese Austastzeit erscheint. Wenn das Band dort, wo eine Austastzeit liegt, geschnitten und zusammengesetzt wird, dann entsteht bei der Wiedergabe des Bandes auf dem Fernsehbildschirm keine Störung. Um die Schneidimpulse sichtbar zu machen, wird vor dem Schneiden eine Aufschwemmung von Karbonyleisen auf das Band aufgetragen. Entsprechend dem durch die Aufnahme entstandenen Magnetmuster haften die Eisenteilchen auf dem Magnetband und zeigen die Schneidimpuise deutlich an. Dann wird das Band in eine Einspannvorrichtung gelegt und entlang der durch den Schneidimpuls gekennzeichneten Zeile des Videomusters geschnitten. Die beiden Schnittkanten des Bandes werden stumpf aneinandergelegt und mit einem Klebestreifen auf der Rückseite des Magnetbandes zusammengehalten. Die Karbonyleisenteilchen können leicht abgewischt werden.

Jetzt zur komplizierteren Technik - Das Modulationssystem

Bei der Entwicklung der Bildaufzeichnungsanlage mußte man nach einer Möglichkeit suchen, um einen Frequenzbereich von Gleichstrom bis zu 4 oder mehr MHz aufnehmen und wiedergeben zu können, und dabei nicht nur das obere Ende dieses Spektrums zu erfassen. Man dachte dabei natürlich an ein Modulationsverfahren, wobei sich die Frequenzmodulation als besonders geeignet zeigte, die schließlich auch in einer allerdings ungebräuchlichen Form verwirklicht wurde.

 

Nach bekannten Voraussetzungen soll die höchste in einem frequenzmodulierten Übertragungssystem verwendete Modulationsfrequenz ein Zehntel der Trägerfrequenz nicht übersteigen und der Hub, verglichen mit der Trägerfrequenz, klein sein. Das würde einen Träger von 40 MHz erforderlich machen, so daß man von der Verwendung eines frequenzmodulierten Systems hätte Abstand nehmen müssen, wenn man diese Bedingungen hätte einhalten wollen.

 

Die Aufnahme einer 40-MHz-Trägerfrequenz hätte entweder eine beträchtliche Erhöhung der Geschwindigkeit zwischen Kopf und Band erfordert, oder eine starke Herabsetzung der kürzesten verwendeten Wellenlänge oder beides. Eine andere Möglichkeit bestand in der Verwendung eines Trägers mit niedriger Frequenz. Da ein solcher Träger nahe der höchsten, für eine ausreichende Auflösung erforderlichen Frequenz liegen würde, war es offensichtlich notwendig, ein Frequenzmodulationssystem zu verwenden, in welchem der Frequenzhub im Vergleich zu der Trägerfrequenz groß ist, und in dem die Modulationsfrequenzen sich der Trägerfrequenz nähern. So mußten also die beiden üblichen Voraussetzungen der Frequenzmodulation aufgegeben werden.

 

Soweit die Grundlagen zur allgemeinen Verständlichkeit.

 

Eine Weiterführung der Erläuterung ist jetzt zu technisch. Mehr steht in den einschlägigen Büchern der Fernsetechnik.

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