De geschiedenis van beeld op band

DEZE PAGINA IS NOG IN AANBOUW

Al sinds de beginperiode van de televisie is er de wens om beelden op te slaan.

In het begin gebruikte men hiervoor film, maar al snel werd duidelijk dat dit een kostbare zaak is.

1951
Het alternatief zou een stalen draadje zijn! De BBC heeft hiermee geëxperimenteerd en enorme machines gemaakt waarop op spoelen met vele kilometers draad beeld werd vastgelegd.

Al snel werd duidelijk dat draad geen geschikt medium is omdat de draad zeer snel langs de koppen moest lopen om de informatie erop vast te leggen en omdat het beeld nog enigszins acceptabel moest zijn. Er is nog een zo’n machine in het BBC archief aanwezig. VERA staat voor “Vision Electronic Recording”.

De eerste Ampex machines werden in 1951 gedemonstreerd samen met CBS en voorzien van “Scotch 179” 2 inch videobanden , de AMPEX VT1000.

1956
De Amerikaanse firma AMPEX is er als eerste in geslaagd om rond 1956 beeld op band commercieel tot een succes te brengen met de AMPEX VR1000A. Deze machines werden ingezet om de tijd te kunnen overbruggen tussen de verschillende tijdzones binnen de VS.
De prijs van de machine was toentertijd 100.000 USD maar weerhield broadcasters er niet van om 70 exemplaren te bestellen. Banden kostte zo’n 250 USD per uur! Het beeld was nog altijd zwart/wit.

De foto’s rechts zijn genomen in het Science Museum in Londen.

Wordt nog aangevuld (laatste edit jan 2023)

BBC Vera beeld machine

Dus de band wordt om een drum (schijf) gedrapeerd en deze schijf beweegt. Op de schijf zijn 2 (of meer of minder) kopjes gemonteerd. De kleine kopjes schrijven de frequenties zo op de band. Dit systeem wordt helical-scan genoemd.

Naast helical-scan bestond er ook transverse-scan. Bij dit systeem staat de drum haaks op de band, de sporen worden dus niet diagonaal langs elkaar geschreven, maar vertikaal naast elkaar. De Ampex 2" machines uit de 70'er jaren zijn hier een voorbeeld van.

Als je de plaatjes goed bekijkt dan zie je staan 'audio' en 'control'. Een videoband bevat uiteindelijk ook geluid. Een klein gedeelte aan de bovenste buitenzijde van de band wordt gereserveerd om geluid op te zetten en dit gebeurt op exact dezelfde wijze als hoe de cassetterecorder dat doet.
Het 'control' spoor, dat ook op de manier van een cassetterecorder op de band wordt geschreven maar dan onderaan, zorgt voor de synchronisatie van de motoren. Een recorder moet wel weten hoe snel hij exact moet draaien en wanneer de videosporen beginnen. Zonder dit spoor is een band dus onbruikbaar! 

Een professioneel systeem heeft een beter beeld dan onze huis, tuin en keuken VHS, hoe komt dat nu?

Professionele systemen zijn zo ontworpen dat ze de maximale kwaliteit, die op dat moment haalbaar is, op een band kunnen zetten. Naarmate de techniek vordert worden ook deze recorders steeds beter. Een professionele machine maakt gebruik van veel grotere banden, deze banden zijn groter omdat dan hele hoge frequenties kunnen worden vastgelegd. Om nu de cassettes voor een huiskamervideo niet al te groot te doen zijn, hebben fabrikanten er voor gekozen om minder hoge frequenties op de band weg te schrijven. Professionele machines werken tot 6Mhz (of hoger) en consumentenmachines met 3,5Mhz.
Het verschil tussen de twee is zichtbaar in de scherpte van de beelden, ook wel aangeduid met een aantal beeldlijnen, resolutie of oplossend vermogen. Een professioneel systeem heeft een oplossend vermogen van wel 625 beeldlijnen, een VHS heeft er slechts 240.

Tevens zit er verschil in hoe kleurinformatie op de band wordt vastgelegd, waarover later meer. Professionele systemen gebruiken niet alleen grote banden omdat er dan hogere frequenties op kunnen worden vastgelegd, als je beeldinformatie verspreid over een groter oppervlak dan is de kans op 'leesfouten' (ook wel drop-out) door bijvoorbeeld een stofje veel kleiner. Hieronder een tabel met het bandverbruik:

Het quadruplex systeem uit 1970 verbruikt ruim 72 vierkante meter band in een uur, een VHS maar 1 vierkante meter.

Hoe wordt die betere scherpte door professionele machines nu eigenlijk bereikt?
Professionele machines gebruiken niet alleen meer band om hoge frequenties weg te schrijven, ze schrijven deze vaak ook op een andere manier op de band. Een videobeeld bestaat daarnaast uit beeld en kleurinformatie. Als de beeld- en kleurinformatie gescheiden op de band worden geschreven komt dit de scherpte en kwaliteit ook ten goede.
Maar het kan nog een stap verder. Als we een videosignaal nog meer gaan ontleden, dan kunnen we ook de 3 primaire kleuren onderscheiden (rood, groen, blauw). Er zijn moderne recorders die deze 'componenten' per kleur op de band schrijven wat een nog hogere kwaliteit tot gevolg heeft. Voorbeelden hiervan zijn Betacam SP en MII.

Onze VHS schrijft het beeldsignaal en het kleurensignaal met een 'truc' op de band, ook wel 'colour-under' genoemd. Iets wat heel goed werkt, maar kwalitatief niet geschikt is voor hoogwaardige opnamen.

En digitaal  dan?
Digitale video is niet nieuw. Al aan het einde van de 70'er jaren bestond er digitale experimentele videoapparatuur. Maar begin jaren '80 was er uiteindelijk een echt 'systeem', D1 genoemd. Digitale video werkt anders dan analoge video. Het gaat te ver dat nu hier uit te leggen.

Schrijven van frequenties op de band
Zoals al eerder uitgelegd worden er door een draaiende drum m.b.v. videokopjes sporen (frequenties) op de band geschreven. Er zijn wel verschillen hoe dat gebeurt. Hieronder een aantal manieren voor recorders die werken met twee videokoppen. De twee witte vlakjes stellen de kopjes voor.

Hieronder de manieren voor recorders die werken met één videokopje zoals de Philips LDL1250:

Om het even welk systeem je gebruikt, het resultaat is hetzelfde. De recorders met één videokopje maken meestal gebruik van banden van 1" of breder (A, B en C-Formaat). Recorders met twee videokopjes maken gebruik van een bandbreedte van minimaal 1/4 " (Akai VT 100 - 150 series).

Hieronder een weergave hoe de sporen op een band worden geschreven:

Schematische weergave van de N1700 serie van Philips uit de jaren '70, maar technisch niet verschillend van een VHS (hierboven).

Hier de weergave van een zgn. B-Formaat recorder. Het controlespoor zit tussen twee audiosporen in, boven in de band. C-Formaat recorders zijn tussen 1976 - 1993 geproduceerd door Ampex en Sony. Het systeem voldeet aan de 'broadcast' norm, het is professioneel en werkt met een 1'' band.

Hoe zit dat nu met HiFi geluid?

Zoals reeds eerder vermeld bevat elke videoband een geluidsspoor dat exact hetzelfde werkt als het geluidsspoor van een cassetteband. Er is echter wel een verschil. De band van een cassettedeck beweegt met 4,75 centimeter per seconde langs de vaste kop. De bandsnelheid van een VHS is 2,34 cm/sec. Het is dus logisch dat het geluid van een cassettebandje beter klinkt dan het geluid van een VHS band. De meeste wat oudere VHS videorecorders zijn daarbij niet eens 'stereo'. Begin jaren '80 heeft men hier iets op gevonden, de HiFi video. Panasonic VHS kwam er het eerste mee. Het geluid wordt door een tweetal extra koppen, naast de standaard vaste audiokop, op de band geschreven. Dit gebeurt op vergelijkbare wijze zoals beeld door de videokoppen op de band wordt geschreven (schuin dus). Het geluid wordt frequentie gemoduleerd weggeschreven, theoretisch bijna vergelijkbaar met CD kwaliteit, maar in de praktijk iets minder, echter ruim voldoende om een goed geluid te hebben bij een spannende film.

Zie hier een schematische weergave.

Hoe zit het dan met HiFi geluid en professionele recorders?
Professionele recorders worden gebruikt om mee te 'editen', in het Nederlands 'monteren'. Beelden worden op de frame nauwkeurig aan elkaar gelast. Zoals je hierboven ziet zit de geluidsinformatie onder de beeldinformatie. Het is niet mogelijk om dan ook nog het frequentie gemoduleerde signaal te 'editten' zonder dat dat hoorbaar is. Professionele machines gebruiken daarom altijd een analoog spoor, net zoals bij de cassetterecorder, gecombineerd met een professioneel ruisonderdrukkingssysteem (Dolby of Telcom). Aangezien de bandsnelheid veel hoger ligt als die van een cassettedeck is het dus niet moeilijk om analoog goed geluid te hebben. Uiteraard hebben goede recorders ook een FM spoor, maar dat wordt pas gebruikt als de montage klaar is en er niets meer aan de productie hoeft te worden gewijzigd.

Tegenwoordig gebeurt monteren niet meer met analoge machines maar met digitale recorders, de zgn. 'non lineaire' montage, een PC met een centrale server die de ruwe beelden opslaat. Monteren met analoge recorders heet dus 'lineaire' montage.

Nog even terug
In de tijd van de jaren '70 kenden de meeste thuisrecorders een maximale opnametijd van 1 uur. Slimme 'koppen' hebben ook hiervoor later een oplossing gevonden, nl. de 'azimut' (de hoek van de kop(pen) t.o.v. elkaar) van de sporen 90° t.o.v. elkaar te verschuiven. Op deze manier konden de sporen weer tegen elkaar aan liggen (de kwaliteit van de kleuren werd hierdoor niet beïnvloed). Deze techniek wordt nog bij alle moderne recorders toegepast. Recorders met meerdere koppen konden ook het 'regenboogeffect' tijdens het monteren voorkomen door de band per spoor te magnetiseren en tegelijk te beschrijven.

VCR N1500/N1501/N1502/N1520/N1512/LDL1100 en U-Matics maken o.a. gebruik van het systeem waarbij de sporen nog niet bij/aan elkaar liggen. Dit is een van de redenen waarom de N1700/N1702 een langere speelduur per band kennen. Er zit geen 'witje', een stukje lege band, tussen de sporen hetgeen tot een langere opnametijd leidt.

De band in de recorder
Laten we nog even kijken hoe een band in de recorder zit.

Schema is van een VHS recorder. Links zit de band nog in de cassette (voor bijvoorbeeld het heen en weer spoelen), rechts loopt de band langs de draaiende drum (schijf) met koppen. Dan is hij gereed voor opname en weergave. Niet elke recorder werkt zoals het VHS systeem, er zijn varianten:

Dit is het systeem dat een U-Matic recorder gebruikt. U-Matic was een semi professioneel systeem van 1971 - 1992.

Dit is een weergave zoals een Philips VCR systeem inrijgt. VCR bestond tussen 1971 en 1981. In het rechterplaatje zijn de gecombineerde audio - en controlespoor koppen te zien.

We kennen allemaal wel de cassetterecorder en de oude bandrecorder. Op deze apparaten wordt er m.b.v. een band geluid opgenomen. Waarom is een videoband zoveel groter dan een cassetteband en waarom is een video dan zoveel duurder dan een bandrecorder?

Het is niet zo moeilijk te begrijpen wat de verschillen zijn tussen beide.

De geluiden (spraak en muziek) die op een cassettebandje worden opgenomen bestaan uit trillingen. Trillingen worden uitgedrukt in Hertz en eigenlijk is dit een andere manier om frequentie te zeggen. 50 Hertz is een lage frequentie en 10.000 Hertz lijkt een hoge frequentie, maar er zijn frequenties van wel 5.000.000.000 (5 mega Hertz) en hoger. Een cassettebandje kan een maximale frequentie opnemen van 20.000Hz (Hertz). Hier draait het nu allemaal om, om geluid te kunnen registreren is er een "machine" (lees cassettedeck) nodig dat maximaal 20.000Hz op band kan vastleggen. Gaan we videobeeld vastleggen dan is een machine nodig die ongeveer 5.000.000 Hz moet kunnen vastleggen, een factor 250.000 hoger!

Hoe wordt geluid op een band aangebracht?
Bij een cassetteband zit er in de recorder een vaste kop, de kop schrijft bij het opnemen de frequenties van maximaal 20.000Hz op de band. Bij het afspelen gebeurt precies het omgekeerde, de kop leest de frequenties van de band. De kop in een bandrecorder staat altijd stil op één plek, hij beweegt niet.

Bij een videorecorder volstaat een vaste kop niet omdat de frequenties te hoog liggen en omdat een vaste kop de deeltjes van de band niet kan magnetiseren.

Hier is zichtbaar wat er bij opname en weergave gebeurt:

Hoe komt beeld op band?

In het absolute begin van de video zijn er machines geweest met een vast kop, net zoals bij een cassettedeck. De band liep met een snelheid van 5 meter per seconde langs de kop hetgeen resulteerde in slechts 5 minuten beeld, want dan waren de enorme banden leeggespoeld. Er moest dus een andere oplossing worden gevonden voor het bandprobleem, maar ook de hoge frequenties moesten kunnen worden vastgelegd. De oplossing lag in het schuin schrijven van de frequenties op de breedte van de band.