Videorekorder
thumb|VHS-Videorekorder thumb|VHS-Videorekorder offen [[Bild:Vr2000_6.jpg|thumb|Ein VR 2000. Dieser Videorekorder war ein früher Rekorder im Format ]]
Videorekorder (englisch Video Cassette Recorder; VCR) sind Geräte zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Fernsehbildern (Videosignalen) auf magnetisierbaren Bändern (MAZ, Videokassetten).
| Inhaltsverzeichnis |
Technik
Mechanik
Mechanische Aufzeichnung
Bereits in der Anfangszeit des Fernsehens versuchten Bastler die Sendungen aufzuzeichnen. Dies gelang einigen mit Hilfe von modifizierten Schallplatten. Die geringe Bandbreite, die damaliges mechanisches Fernsehen benötigte konnte so aufgezeichnet werden. Einige Aufnahmen verwendeten sogar noch schmalbandigere Formate, wie beispielsweise 30 Zeilen bei 4 Bildern pro Sekunde.
In den 1970ern startete die Firma Telefunken einen neuen Versuch der mechanischen Aufzeichnung.
Magnetische Aufzeichnung
Mit dem Aufkommen von Drahtrekordern und Tonbandgeräten (beides deutsche Entwicklungen) wurden auch Versuche gemacht, Fernsehbilder auf Magnetbändern aufzuzeichnen.
Lineare Aufzeichnung
Der Versuch der British Broadcasting Corporation nannte sich VERA und benutzte 2 Spuren um ein 405-Zeilen Fernsehsignal aufzuzeichnen. Die Bandbreite wurde in 2 Teile aufgeteilt, die auf beide Spuren verteilt wurden. Gleichzeitig wurden in den USA Versuche unternommen, die Bandbreite auf 12 Spuren zu verteilen.
Die Probleme lagen darin, dass die hohe Bandbreite zu sehr kleinen "Bandwellenlängen" führte. Man musste sehr hohe Bandgeschwindigkeiten erreichen, um diese Wellenlängen lange genug zu machen. Die Verteilung des Signals auf mehrere Spuren löste zwar dieses Problem teilweise, jedoch traten neue Probleme elektronischer Art auf. Es ist schwierig, ein Signal so aufzutrennen, um es später wieder zusammenzufügen.
Festplattenrekorder
Eine Abart der linearen Aufzeichnung sind Festplattenrekorder. Hier wird das Signal von einem stehenden Kopf auf eine runde, sich drehende Scheibe aufgezeichnet. In der Regel dreht sich die Scheibe einmal pro Bild oder einmal pro Halbbild. Der Kopf kann meistens auch noch schrittweise nach innen oder aussen bewegt werden, um mehrere Kreise (Spuren) mit unabhängigen Bildern aufzuzeichnen. Die Vorteile dieser Technik liegen im schnellen Zugriff auf jedes beliebige Bild der Platte. Mehrere Platten können diesen Zugriff noch beschleunigen.
Festplattenrekorder konnten zwischen 30 Sekunden und etwa einer halben Stunde aufzeichnen. Kleinere Systeme wurden für die Zeitlupe bei Sportübertragungen verwendet. Größere Systeme konnten in den 1970ern sogar typische Offlineschnittaufgaben übernehmen.
Im Photobereich wurde diese Technik bei Still-Video-Kameras verwendet. Dort wurde pro Umdrehung ein Bild auf eine 3-Zoll-Diskette aufgezeichnet. Laserdiscs verwenden ähnliche Verfahren.
Moderne digitale Festplattenrekorder benutzen digitale Daten und normale Computerfestplatten.
Andere Aufzeichnungsbewegungen
Um das Problem der hohen Bandgeschwindigkeit zu lösen, kam man unabhängig voneinander auf die Idee, nicht nur das Band, sondern auch den Aufzeichnungskopf zu bewegen. Dadurch erhöhte sich die relative Geschwindigkeit von Band zu Kopf sehr stark, und die "Bandwellenlängen" wurden praktikabel groß.
Arcurate scan
Eines der ersten Verfahren wurde von der Firma Ampex Anfang der 1950er vorgestellt. Einige experimentelle Rekorder hatten die Köpfe auf den Deckel eines Zylinders montiert. Das Band wurde nun an diesem Zylinder vorbeigeführt, so dass der Kopf auf dem Band Kreisbögen beschrieb. Dieses Verfahren funktionierte nicht so gut, da es schwierig war, den Bandkontakt sicher herzustellen.
Transversal scan
Ein weiteres Verfahren montierte die Köpfe auf der Mantelfläche eines Zylinders, dessen Rotationsachse in Bandrichtung zeigte. Das Band wurde dann gebogen und an diesem Zylinder vorbeigeführt. Dieses Verfahren funktionierte recht gut, und wurde im Quadruplex-Format eingesetzt. Die Spuren standen hierbei fast rechtwinklig zum Band. Pro Spur wurde immer etwa ein Dutzend Bildzeilen aufgezeichnet. Dies führt bei Störungen zu regelmäsigen Störbändern oder Störstreifen.
Helical scan (Schrägspuraufzeichnung)
Dieses Verfahren zählt wohl zu den heute beliebtesten Verfahren bei Videorekordern. Im Gegensatz zu Transversal scan stand die Rotationsachse des Zylinders beinahe senkrecht zur Bandrichtung. Die sich daraus ergebenden Spuren waren viel flacher. Dies ermöglichte längere Spuren, die Halb- oder sogar Vollbilder halten konnten, sodass die Kopfumschaltung unsichtbar in die vertikale Austastlücke des Bildsignals verlegt werden konnte. Dadurch wurde auch der Bildsuchlauf sowie die Zeitlupe möglich.
Häufig werden hier auch mehrere Köpfe verwendet, die gegeneinander etwas verdreht sind. Dies führt zu weniger Übersprechen zwischen zwei benachbarten Spuren.
Elektronik
Modulationsverfahren
Magnetische Aufzeichnungen sind häufig sehr frequenzunlinear (nicht konstant). Hohe Frequenzen werden stärker abgespielt als niedrige. Dies muss durch geeignete elektronische Schaltungen ausgeglichen werden. Natürlich funktioniert dies nur bis zu einem bestimmten Verhältnis zwischen höchster und niedrigster Frequenz. Bei Tonbändern liegt dieses Verhältnis bei etwa 1:1000. Im Videobereich müssen allerdings Frequenzen von wenigen Hertz bis hin zu mehreren Megahertz übertragen werden. Dies entspricht einem Verhältnis von etwa 1:10.000.000, zu viel für die direkte Aufzeichnung.
Amplitudenmodulation
Frühe Rekorder versuchten dieses Problem mit Hilfe der Amplitudenmodulation (Bearbeitung, d.h. Veränderung der aufgezeichneten Schwingungen) zu lösen. Durch den immer noch verhältnismäßig schlechten Kontakt zwischen den Köpfen und dem Band schwankte auch die Signalstärke, was sich direkt in einem veränderten Kontrast niederschlug. Eine automatische Nachregelung war sehr schwierig.
Frequenzmodulation
Charles Anderson kam etwa 1954 auf die Idee, das Signal frequenzmoduliert aufzuzeichnen. Dieses Modulationsverfahren ist sehr unanfällig gegenüber wechselnden Signalpegeln und wird auch heute noch verwendet.
Farbaufzeichnung
Farbfernsehen war noch neu, als die ersten Videorekorder auf den Markt kamen. Deshalb wurde die Farbe erst einmal ignoriert.
Direktfarbe
Später nutzte man die bereits vorhandene hohe Bandbreite der Videorekorder aus, um das gesamte Fernsehsignal inklusive Farbsignal aufzuzeichnen. Das Problem war hierbei die Wiedergabe. Mechanische Toleranzen ließen die Köpfe etwas ungleichmäßig gleiten, so dass eine "Ruckelbewegung" entstand. Diese führte zu einer Phasenverschiebung der hochfrequenten Anteile. Diese war beim Schwarzweiß-Fernsehen kaum wahrnehmbar, führte jedoch zu deutlichen Farbtonfehlern und in ungünstigen Fällen zum Totalausfall des Farbträgers. Um diese Probleme zu lösen, wurden so genannte "Timebase Corrector"(en) eingebaut. Dies waren zunächst Schaltungen aus Kapazitätsdioden und Spulen, die das Signal in einem kleinen Bereich zeitlich variabel verzögern konnten. Später wurde dieses Verfahren durch eine Reihe von Verzögerungsleitungen ergänzt, die je nach gewünschter Verzögerung an- oder ausgeschaltet wurden. In den 1970er Jahren wurde dieses analoge Verfahren durch digitale Speicher ersetzt. Direktfarbaufzeichnung war bis vor kurzem im professionellen Umfeld üblich und findet sich auch heute noch in Laserdiscs.
Herabgesetzter Farbunterträger
Da Direktfarbe sehr hochwertige mechanische Bauteile, sowie einen (damals) teueren Timebase Corrector, benötigte, suchte man nach Wegen, Farbe billiger zu realisieren. Eine einfache Möglichkeit war es, den Farbunterträger einfach in seiner Frequenz herabzusetzen. Typischerweise liegt seine Frequenz dann bei etwa 600 kHz. Er wird direkt auf das Band aufgezeichnet, ohne nochmals moduliert zu werden. Durch die niedrige Frequenz werden Störungen aus dem Helligkeitssignal, das weiterhin frequenzmoduliert wird, vermieden. Allerdings neigen solche niedrigen Frequenzen zum Übersprechen, weshalb in sehr dicht gepackten Formaten wie VHS standardmäßig eine Rauschreduktion integriert ist, die das Farbrauschen minimieren sollte. Diese führt bei mehreren Generationen zu einem "Ausbluten" der Farben. Einige Formate (z.B. S-VHS) verwenden spezielle zusätzliche Köpfe für dieses Farbsignal.
Praktisch alle analogen Farb-Heimvideorekordersysteme benutzen diese Technik.
Sequenzielle Farbaufzeichnung
In einigen professionellen Formaten wie Betacam oder MII werden die beiden Farbdifferenzsignale nacheinander aufgezeichnet. Dazu werden beide Signale in einem CCD-Speicher gespeichert, und dann doppelt so schnell und hintereinander wiedergegeben. Dadurch erreicht man eine höhere Bildqualität ohne gegenseitige Störungen durch Farb- und Helligkeitssignal.
[[Bild:Mazen.jpg|thumb|Zwei MAZen (Betacam SP und D9)]]
Tonaufzeichnung
Ursprünglich wurde der Ton auf getrennten linearen Spuren am Rand des Bandes aufgezeichnet, ähnlich wie bei Tonbändern, wegen der im Vergleich zu Tonbandgeräten meist langsameren linearen Bandgeschwindkeit in Videorekordern setzt dies jedoch der Tonqualität Grenzen. Später zeichnete man den Ton frequenzmoduliert auf mehreren Frequenzen zusätzlich zu den Bildsignalen in der Schrägspur auf, meist mit speziellen "HIFI"-Köpfen. Dadurch wird der Frequenzgang stark verbessert. Allerdings muss die Kopfumschaltung dann sehr genau arbeiten, weil es im Tonsignal im Gegensatz zum Bildsignal keine Austastlücken gibt, in denen man die Umschaltung "verstecken" könnte. HIFI-VHS-Rekorder zeichnen grundsätzlich neben dem HIFI-Tonsignal auch noch ein lineares Tonsignal auf, damit die Kasetten auch auf VHS-Rekordern ohne HIFI-Fähigkeit wieder abspielbar sind.
In Systemen wie Video 8 ist der HIFI-Ton vorgeschrieben, da er die Mechanik deutlich vereinfacht -- er ist weit weniger anfällig für kleine Schwankungen der Bandgeschwindigkeit. Zusätzlich ist hier digitaler Ton auf den schrägen Spuren definiert.
Digitale Systeme
Digitale Videorekordersysteme, kodieren Bild- und Tonsignale in unterschiedlichen Verfahren. Wird das Signal einfach mit der 4-fachen Farbunterträgerfrequenz mit PCM abgetastet, so spricht man vom "Composite"-Verfahren. Häufig wird allerdings das Signal bereits vor der Kodierung in RGB oder die Farbdifferenzsignale aufgeteilt. Danach werden in der Regel auch diese Signale als PCM-Signale weiterverarbeitet.
Ursprünglich wurden die PCM-Signale ohne jedwede Datenkompression aufgezeichnet. Dies führte zu einer (fast) kompromisslos guten Qualität. Später wurden allerdings allerlei Verfahren angewendet, um die Datenrate um den Faktor 1:2 bis 1:100 zu reduzieren.
Digitale Bandrekordersysteme werden langsam von Festplattenrekordern verdrängt, da die Kosten für Festplatten deutlich schneller sinken als für solche Bänder.
Heimvideorekorder
Die ersten Videorekorder für den Heimgebrauch kamen Anfang der 1960er auf den Markt. Ein Beispiel für einen frühen Heimvideorekorder war der Loewe Optacord 500, der auf der Funkausstellung 1961 der Öffentlichkeit vorgestellt. In Europa wurden die Formate VCR von Philips und Video 2000 von Grundig und Philips entwickelt, in Japan Betamax von Sony und VHS von JVC. Der erste Rekorder mit dem VHS-Aufzeichnungsformat war der HR-3300 von JVC, der Herbst 1977 vorgestellt wurde.
Die europäischen Formate konnten sich jedoch in den USA und Japan nur schwer durchsetzen. Betamax bot zwar gegenüber VHS eine bessere Bild- und Tonqualität, scheiterte aber an der zu kurzen Laufzeit der Kassetten. Bis Ende der 1980er Jahre hatte VHS die konkurrierenden Systeme vollständig aus dem Einzelkundengeschäft verdrängt.
Weitere, auch professionelle Formate findet man unter dem Begriff Videoformat.