新型光ストレージへの妄想 その４ （VTRのカラー信号）

今回はストレージに近づいた内容です．

ビデオ信号はこういう波形で数MHｚの帯域です．→

このようなビデオ信号を磁気テープに記録するにはどうやっていたのでしょうか？

磁気記録をおおまかに２つに分類します．
１） アナログオーディオカセットのような、純粋なアナログ記録
２） １か０だけを記録する、FM記録あるいはデジタル記録

ポピュラーなのは純粋なアナログ記録だと思いますが、純粋アナログ記録はオーディオカセットを最期に下火になりました．

VHSや８ｍｍビデオも「アナログVTR」なのですが、磁気記録のコア部分ではどちらかというとデジタル記録に近い産物です．VTRはビデオ信号をFM変調して記録しますので、１か０の２値記録だからです．

DVとかHDDは１か０かだけを記録する純然たるデジタル記録です．

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磁気記録の原理について少し解説します．

↓純粋アナログ信号を記録する場合は、ヘッドにアナログ信号を流してもほとんど記録できません．原音再生などとはとても呼べません．

↓純粋アナログ信号を記録するには、１００ｋHzぐらいで巨大レベルの高周波バイアスを加算してやると記録できるようになります．AM変調ではありません．オーディオカセットはこの仕組みです．

↓FM変調信号あるいはデジタル信号を記録するイメージは理解しやすいです．ヘッドへ流した電流に倣ってテープ上の磁石も残留するさという簡素なメカニズムです．磁気記録は本質的にデジタル記録に向いているとヒラサカは思います．

純粋アナログ記録ですと、再生信号を直接耳で聴取しますから60dBぐらいのSN比を確保する必要があり、大量のテープを浪費します．ところがデジタル記録では20dBぐらいのSN比で良く、テープ使用量を削減できます．それがアナログ記録が下火になった理由といえるでしょう．

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VTRのFM記録について説明します．

古くからあるアナログVTRの、１インチ、Uマチック、ベータ、VHS、ベタカム、８ｍｍ、、などは皆、ビデオ信号をFM変調して記録しています．どのようなFM変調なのでしょうか？

↓ビデオ信号は０～１Vと決まっています．それをどのような周波数のFM変調するかは、機器によって様々ですが、１インチVTRでは、７～１０MHｚだそうです．

VHSでは確か、３．４～４．４MHｚだったかな？ VHSは家庭用なので周波数が低いです．

FM記録してから、再生すると様々なノイズが混ざって再生されますが、リミッタで波形整形するとノイズの多くは消えてしまいます．ラジオのAM放送はノイズが多いけれど、ラジオのFM放送は音質が良いのと似たメカニズムで高SN比でビデオを再生できます．

「高SN比で再生できる」というのは、白黒ビデオならばその通りなのですが、カラー信号には問題がありました．

ヘリカルスキャンドラムがグルグル回転すると、ドラムがメカニカルに回転ムラを生じます．そのわずかな回転ムラによって、カラー信号が乱されて色がメタメタになってしまうんです．電波にはこのような回転ムラはありませんから支障なくTV放送が出来ていたNTSC信号でしたが、VTRには問題有りっていう事情でした．

↓ここで、NTSCのカラー信号の仕組みを思い出しますと、３．５８MHｚの位相でもって色を再現しているのでした．この位相変調（＝PM変調）ってのがとてもクリチカルな変調方式なので、ドラムの回転ムラでカラー信号は死んでしまうんです．
３．５８MHｚの一波の時間長は２８０ｎＳです．２８０ｎＳが３６０度位相です．位相角が１０度も狂えば人間の目にはカラーノイズとして感知されてしまうと仮定すると、たったの８ｎＳの回転ムラで死去ってな計算です．ナノ秒オーダーの時間誤差というと、メカニカルな回転ムラをどんなに小さくしようと努力してもちょっと無理な領域だったようです．

それでは、１インチVTRでカラー信号を記録再生するにはどうしたら良かったのか？

Time Base Collector(TBC)という回路を使いました．

TBCとは、ビデオ信号をAD変換してメモリに蓄積して、時間を補正しつつ読み出す仕組みです．現代では簡単に実現できる回路ですけど、１９７６年にそれをやってたところがスゲーご苦労さんでした．

→１９８０年代末に自分も仕事で使っていたBVH-1000というソニーの１インチVTRの第一世代機種がありました．BVH-1000のこの写真にはTBCは含まれておらず、別のラックにTBCユニットがドデーンと納められていたのでした（ヒラサカの記憶）．３つ上の写真はBVH-2000という第二世代機種で、小型化され、かつTBCユニットも内蔵されていたはずです．

↓わたしはTBCの回路を設計した経験はありませんが、こんな仕組みだったのではないかと思う．
１走査線分の４倍サンプリングデータを格納できるdualportメモリを用意する．2kBYTEぐらいで済むだろう．書き込み側clockは回転ムラを含むが、読み出し側clockは高精度に周波数管理されている．ゆえに回転ムラを補正できる．

このTBCですが、後のベタカムにも搭載されていると記憶しています．

しかしどういうわけか、VHSやベータや８ｍｍのようなコンスーマVTRにはTBCは搭載されていません．

同じヘリカルスキャンなのにどうしてTBCが不要だったのか？

それが次回の話題になります．

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かしこ


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