ELEKTRONICKÉ BEZPEČNOSTNÍ SYSTÉM semináře

Transkript

1 UNIVERZITA TOMÁŠE BATI VE ZLÍNĚ FAKULTA APLIKOVANÉ INFORMATIKY ELEKTRONICKÉ BEZPEČNOSTNÍ SYSTÉM semináře Analogový historický kamerový systém Rudolf Drga Zlín 2013 Tento studijní materiál vznikl za finanční podpory Evropského sociálního fondu (ESF) a rozpočtu České republiky v rámci řešení projektu: MODERNIZACE VÝUKOVÝCH MATERIÁLŮ A DIDAKTICKÝCH METOD

2 2 OBSAH 1 ANALOGOVÝ ZÁZNAM OBRAZU Počátky záznamu televizního obrazu Magnetický záznam obrazu v podélné stopě Magnetický záznam obrazu v příčné stopě Magnetický záznam obrazu v šikmé stopě Profesionální systémy Time Laps videorekordér... 8

3 3 1 ANALOGOVÝ ZÁZNAM OBRAZU HISTORICKÝ VÝVOJ TECHNOLOGIÍ PRO ANALOGOVÝ ZÁZNAM OBRAZU : Nejstarší způsoby záznamu obrazu Princip záznamu obrazu MOTIVACE: Seznámit se s principy nejstarších analogových způsobů záznamu obrazu. CÍL: Naučit studenty rozumět základním principům záznamu analogové obrazové informace na magnetické pásky 1.1 POČÁTKY ZÁZNAMU TELEVIZNÍHO OBRAZU Se zaváděním televizního vysílání roku 1936 v Německu a v Anglii vznikla potřeba televizní obraz nahrávat. Jelikož jediný známý použitelný způsob jak zaznamenat pohyblivé obrázky bylo filmování, byl i televizní obraz v počátcích zaznamenáván na film snímáním z obrazovky televizoru byl to tzv. telerecording. Televizní pořady a reportáže v terénu se ale natáčely rovnou na film (16mm) a poté převáděly na televizní signál. 1.2 MAGNETICKÝ ZÁZNAM OBRAZU V PODÉLNÉ STOPĚ Vzhledem k tomu, že se v době zavádění televizního vysílání bouřlivě vyvíjel magnetický záznam zvuku, nabízelo se řešení zaznamenat stejným způsobem i televizní obraz. Podstatný rozdíl je ovšem v rozsahu informací, které je třeba zaznamenat. Zatímco ve zvukové technice je potřeba zaznamenat frekvenční pásmo v rozsahu 30 Hz až 15 khz, u obrazových frekvencí je to už 50 Hz až 6,5 MHz. Minimálně však 50 Hz a maximálně až 3.3 MHz. Kromě obrazového signálu je prováděn také záznam jednoho nebo více zvukových signálů a dále pak impulsů zajištující funkci vlastního záznamového zařízení. Aby toho bylo dosaženo, je třeba zvýšit relativní rychlost mezi hlavou a páskem na několik metrů za sekundu, takže pásek by se musel pohybovat asi padesátkrát rychleji nežli v kazetě magnetofonu pro záznam zvuku. Takový pohyb je sice technicky možný, ale přináší s sebou velké konstrukční a provozní obtíže. Proto se tohoto způsobu používalo pouze v dobách začátků magnetického záznamu obrazu (v USA na počátku padesátých let). Na obr. 1 je takové video z roku 1965, které bylo v USA prodáváno dokonce jako stavebnice za 400,-USD. Byl použit klasický magnetofonový pásek ¼, rychlost posuvu 4,57m/s, hrací doba byla 20min.

4 4 Obr. 1. Stavebnice videorekordéru z roku 1965 z USA K tomuto systému se v r vrátila ještě západoněmecké firma BASF, svým systémem LVR, kde se pásek s více podélnými stopami v kazetě pohyboval vysokou rychlostí dopředu a dozadu za současného přepínání stop. Rychlá změna směru pohybu na konci pásku přinášela takové problémy, že tento systém rychle zanikl. 1.3 MAGNETICKÝ ZÁZNAM OBRAZU V PŘÍČNÉ STOPĚ Nové řešení bylo nalezeno ve způsobu, při kterém se magnetická hlava pohybuje (rotuje) tak, aby rychlost mezi hlavou a páskem byla dostatečná. První v praxi použitelný přístroj předvedla v roce 1954 v Kalifornii (USA) tehdy malá a neznámá firma Ampex. Bylo použito pásku o šířce 2 (50,8 mm) a rotujícího bubínku, který nesl 4 magnetické hlavy, jak je ukázáno na obr. 2. Tyto hlavy vytvářely na pásku záznam v příčných stopách (tzv. příčný záznam), sestávající z magnetických stop téměř kolmých k ose pásku. Na každé stopě bylo zapsáno asi 17 televizních řádků a pak následovalo přepnutí na další hlavu. Jednalo se o velmi složitý systém, stroje měly hmotnost několika desítek kilogramů, rozměry velké skříně a k provozu potřebovaly mj. i kompresor a vývěvu. Přesto se staly prvním světově rozšířeným, studiovým zařízením pro magnetický záznam obrazu a v letech 1955 až 1980 se staly neodmyslitelnou výbavou všech televizních studií světa.

5 5 Obr. 2. Příčný záznam na magnetickou pásku z roku MAGNETICKÝ ZÁZNAM OBRAZU V ŠIKMÉ STOPĚ Cestu k rozšíření magnetického záznamu obrazu do široké praxe a později do domácností televizních diváků, tedy cestu k tomu, čemu dnes říkáme prostě video, však otevřel až vynález záznamu v šikmých stopách (tzv. šikmého záznamu). Obr. 3. Šikmý záznam na magnetickou pásku z roku 1954

6 6 U záznamu v šikmých stopách obepíná magnetický pásek bubínek s hlavami v úhlu asi 180 a dvě hlavy na něm vytvářejí magnetické stopy dlouhé několik centimetrů až desítek centimetrů dle záznamového systému. Charakteristickou vlastností je, že každá stopa nese záznam jednoho celého televizního půlsnímku a k přepnutí z jedné hlavy na druhou tedy dochází v době mezi dvěma půlsnímky, tedy v době zatemnění paprsku. Pro záznam v šikmých stopách bylo nejprve použito pásku šíře 2 (50,8 mm), později 1 (25,4 mm), ¾ (19,05 mm), ½ (12,7 mm), ¼ (6,35 mm). Poslední rozměr časem zanikl a začala se využívat šíře pásku 8 mm. Dělaly se pokusy i s šířkou pásku 4 mm, ale tato se neosvědčila. Na obrázku č. 4 je ukázáno cívkové video VT-700 na pásky ¼ od firmy Akai. Obr. 4. Cívkový videorekordér se šikmým záznamem obrazové informace Dalším krokem ve vývoji způsobu nahrávání videosignálu bylo stejně jako ve zvukové technice použití videokazet, jak je ukázáno na obrázku č. 5.

7 7 Obr. 5. Otevřená videokazeta VHS VHS (anglicky Video Home System, systém domácího videa) je standard pro nahrávání a přehrávání na kazetových videorekordérech. VHS ukládá obraz i zvuk na videokazetu velikosti mm, která obsahuje magnetickou pásku šířky 0,5 palce tj. 12,7 mm. Standard byl vyvinut firmou JVC (za použití technologie licencované od Sony) a zveřejněn byl poprvé v září V osmdesátých a devadesátých letech 20. století se standard VHS stal standardním formátem pro amatérské nahrávání a přehrávání videa poté, co vyhrál válku s formátem Betamax firmy Sony (a v menší míře s formátem Video 2000 firmy Philips). Betamax poskytoval vyšší kvalitu záznamu, VHS však zvítězilo zejména díky nabízené větší délce záznamu (postupně až 300 minut v režimu SP) a jednoduššímu mechanickému řešení videokazety, díky kterému se VHS kazety daly výrazně rychleji převíjet. Obraz je v systému VHS nahráván na pásku do šikmých stop dvěma video hlavami umístěnými na rotujícím bubnu, okolo jehož více jak poloviny obvodu je páska ovinuta. Pro nahrávání delších pořadů byly postupem času přidány režimy LP (dvojnásobná délka záznamu), respektive EP (trojnásobná délka záznamu, někdy označováno též jako SLP), kdy se páska pohybuje poloviční, respektive třetinovou rychlostí a obraz je zaznamenáván do užších stop dalšími dvěma hlavami (tzv. čtyřhlavý videorekordér). Zvuk byl zpočátku nahráván pouze monofonně do podélné stopy s kvalitou horší než na analogové audiokazetě (frekvenční rozsah přibližně 100 Hz 8 khz, odstup signálu od šumu 42 db v režimu SP). Později byly na trh uvedeny tzv. šestihlavé videorekordéry, které nahrávají pomocí dalších dvou hlav na rotujícím bubnu stereofonní zvuk v kvalitě blízké CD (frekvenční rozsah přibližně 20 Hz 20 khz, odstup signálu od šumu více než 70 db v režimu SP). Tento standard se v devadesátých letech užíval pro záznam a přenos hudby v rádiích. Šířka pásma zaznamenávaného videa 3 MHz (odpovídající horizontálnímu rozlišení 240 řádků) byla pro náročnější uživatele nedostatečná, proto byl v roce 1987 uveden na trh systém S-VHS. Horizontální rozlišení jasové složky se zvýšilo na 400 řádků, což představuje kvalitu blízkou analogovému televiznímu vysílání. Digitální standard D-VHS se záznamem obrazu ve formátu MPEG-2 na videokazety VHS, který byl uveden na trh v roce 1998, se komerčně neprosadil. Pro použití ve videokamerách existují menší verze VHS-C a S-VHS-C. Na kazety tohoto formátu je možné nahrát až 60 minut v režimu SP, pro použití těchto kazet ve stolních videorekordérech existují mechanické adaptéry.

8 Profesionální systémy Profesionální systémy jsou založeny na drahém vybavení, které umožňuje složitější editaci videa. Prolínání videa není problém, podobně jako kompozice více obrazů, živé vstupy reportérů v televizním zpravodajství apod. Také zde není problém přidat pod obraz titulky. V profesionálních podmínkách je video zpracováno s přesností na 1 frame. 1.5 TIME LAPS VIDEOREKORDÉR Time - Laps videorekordér vždy zaznamená jeden půlsnímek, na okamžik se zastaví a odpočítá se zpoždění, jež je definováno jako počet půlsnímků, které budou vynechány a nezaznamenány na médium. V dalším kroku bude zaznamenán opět jeden půlsnímek a vyčkáváno podle nadefinovaného zpoždění. Tím, že jsou nahrávány půlsnímky s přestávkami, lze na jednu kazetu pořídit podstatně delší záznam, než by bylo možno na standardním videorekordéru. Na kazetu o délce E180 lze tímto způsobem nahrát 12, 24, 72, 168, nebo i 960 hodin, kde hodnota kazety E180 udává 3 hodiny záznamu běžným videorekordérem zaznamenávajícím obrazový signál spojitě v reálném čase. Další možností prodloužení doby záznamu bez nutnosti časté výměny pásku spočívají v užití prokládaného nahrávání při poplachu nebo prokládaného nahrávání při detekci pohybu, neboť Time - Laps videorekordér muže reagovat na poplach přicházející z poplachového vstupu. Aktivací některého z poplachových vstupů přechází Time Laps videorekordér do režimu poplachového záznamu a je přepnut na vyšší rychlost záznamu nebo nahrává v reálném čase. Poplachové vstupy bývají aktivovány výstupem z multiplexeru, z ústředny elektrické zabezpečovací signalizace nebo přímo detektoru pohybu, detektoru tříštění skla, popř. magnetickými kontakty. Time - Laps videorekordéry také obvykle disponují generátorem datumu, času a pořadového čísla poplachu, volbou mezi barevným a černobílým záznamem a možností načasovat záznam na libovolný den v týdnu nebo na konkrétní datum s nadefinovanou záznamovou rychlostí. Obr. 2. Time Laps videorekordér

9 9 KONTROLNÍ OTÁZKY: 1. Popište neúspěšné metody záznamu obrazové informace 2. Nakreslete způsob záznamu na kazety VHS 3. Jaká je přibližně maximální doba záznamu TIME LAPS videorekordérů 4. Jakou rychlostí probíhá záznam obrazu u TIME LAPS videí při poplachu POUŽITÁ LITERATURA: [1]