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磁性記錄與重放，主要是通過磁頭、磁帶、磁頭與磁帶之間的相對運動來完成的。所謂磁頭是在一個環(huán)形鐵芯上繞有一組線圈的電磁鐵、且鐵芯中央有一縫隙的實現(xiàn)電磁或磁電轉(zhuǎn)換的器件；磁帶是一涂有磁性層的塑料軟帶而用來存儲圖像和聲音信息的載體。通過磁頭和磁帶做相對運動即可實現(xiàn)圖像與聲音信息的記錄和重放（通常所說的錄放）。

一、磁帶磁性記錄的原理

磁帶的磁性記錄是通過磁頭把彩色全電視信號轉(zhuǎn)換為磁帶上的磁信號而實現(xiàn)存儲的，它實質(zhì)上是一電磁轉(zhuǎn)換過程。

當彩色全電視信號電流通過磁頭線圈時，在磁頭鐵芯中感應(yīng)出相應(yīng)的磁通。由于磁頭縫隙處的磁阻大，此處的磁力線不能完全從鐵芯的一端渡越到另一端，有一部分磁力線外溢，在縫隙周圍產(chǎn)生漏磁場。當磁頭縫隙與磁帶磁性層接觸時，因磁性層呈低磁阻，磁性層將磁頭縫隙的磁力線旁路，磁力線經(jīng)過磁性層再與磁頭鐵芯構(gòu)成閉合磁路，并使與磁頭縫隙相接觸的磁性層磁化。如果磁帶以一定的速度相對于磁頭移動，則被磁化的磁性層離開磁頭縫隙后，就留下與磁頭內(nèi)磁通相對應(yīng)的剩磁，從而把彩色全電視信號的信息記錄在磁帶上。

磁帶經(jīng)過磁頭所形成的一條條剩磁痕跡稱為磁跡。如果記錄信號是正弦波，則磁帶上的剩磁強度也沿磁帶方向按正弦變化。記錄信號一個周期在磁帶上所形成磁跡的長度稱為記錄波長。記錄波長的大小與磁頭磁帶相對速度成正比，而與被記錄電信號的頻率成反比，即

λ=ν/f（1）

式中，λ為記錄波長，ν為磁頭磁帶相對速度，f為信號頻率。

二、磁帶磁性重放的原理

磁帶的磁性重放是把記錄在磁帶上的磁信號復(fù)原成彩色全電視信號，是磁性記錄的逆過程，即磁電轉(zhuǎn)換過程。

當將已記錄有信息的磁跡的磁帶表面與磁頭縫相接觸時，這時磁帶上的磁跡與磁頭縫隙兩端呈橋接狀態(tài)而形成閉合磁路。于是任何時刻通過磁頭鐵芯的磁通量取決于磁帶對應(yīng)處的剩磁強度，其大小等于磁頭縫隙與磁帶實際接觸部分剩磁強度的平均值。當磁帶按照規(guī)定的速度通過磁頭縫隙時，磁帶的剩磁強度發(fā)生變化，磁頭鐵芯的磁通量也相應(yīng)發(fā)生變化，因此在鐵芯線圈中感應(yīng)出與磁通量相對應(yīng)的電動勢，完成磁電轉(zhuǎn)換過程。

根據(jù)電磁感應(yīng)定律，重放磁頭感應(yīng)電動勢E與磁通對時間變化率成正比，它等于

E=-N（dB/dt）（2）

式中，N為線圈匝數(shù)，B為磁通量。

如果記錄信號電流為正弦信號，頻率為即可推導(dǎo)得到下列感應(yīng)電動勢表達式。

E=kfsin（2πft-π/2）（3）

式中，k為常數(shù)。式（3）表明，重放感應(yīng)電動勢E和記錄信號頻率f成正比，若記錄信號頻率f增加1倍，則輸出的感應(yīng)電動勢E也增加1倍。

重放感應(yīng)電動勢隨頻率的增加也不是無限的，當記錄波長減小到與重放磁頭縫隙寬度相等時，磁頭縫隙間的剩磁強度平均值因正負抵消而等于零，其重放電壓輸出也為零，稱這時的臨界頻率為所能錄放信號的上限頻率。考慮到因頻率增高，磁頭磁帶各種高頻損失隨之增加，要求最短記錄波長應(yīng)大于磁頭縫隙的2倍。實際上錄像機所能錄放的上限頻率僅為其臨界頻率的1/2左右。

三、磁帶錄像的缺陷及磁盤錄像

雖然，使用實時或時滯磁帶錄像機，可以在錄像帶上順序記錄幾秒或幾十個小時的視頻信息。每盤錄像帶總計可以存儲成千上萬幅圖像，如兩小時型VHS帶可以記錄的圖像幀的數(shù)目是2小時x25幀/秒=180000幀。但磁帶錄像系統(tǒng)有一個最大的缺點，當我們想在磁帶上尋找某幀圖像時，我們需要花相當長的時間（因磁帶是卷起的）才能找到，顯然錄像帶無法適用于快速檢索系統(tǒng)。雖然錄像時將攝像機編號、時間、日期和圖像一齊存儲起來，但即使這樣，也仍然需要相當長的時間才能到達特定的幀，因為它至少需要花幾分鐘的時間卷過幾十米長的磁帶。

這樣，高速視頻圖像存取系統(tǒng)不再使用順序讀寫式的磁帶，而是使用隨機讀寫式的磁盤或光盤。因為這種系統(tǒng)，可快速地檢索和定位某幀圖像或某段圖像，其整個過程只需要幾分之一秒到幾秒。當有報警發(fā)生時，對應(yīng)的攝像機畫面會馬上被記錄下來；幾秒后，這些圖像又被讀出、打印，供遠處的監(jiān)視器察看。在這類應(yīng)用中，所有任務(wù)只需要在數(shù)秒間完成。磁盤和光盤記錄系統(tǒng)可以很好地完成這一任務(wù)。

實際上，磁盤同光盤系統(tǒng)一樣，其存儲視頻圖像的介質(zhì)是一個高速旋轉(zhuǎn)的盤片。它在保存圖像的同時，還將相關(guān)攝像機的編號、錄像日期、錄像時間記錄下來了。因此，可通過高速隨機操作來讀取這些圖像。磁盤上有許多互相平行的同心圓，稱為磁道；圖像就是記錄在這些磁道上。視頻信息在磁盤上的記錄形式可以是模擬式的，也可以是數(shù)字式的，而在光盤上記錄時則清一色地采用數(shù)字形式。這種存儲視頻圖像的硬盤與計算機上的硬磁盤沒有任何區(qū)別。一般地，一只2.1GB的硬盤足以存放幾萬幅到幾十萬幅黑白視頻圖像，而讀取畫面需要的時間約為幾秒。硬盤錄像時也是逐幀記錄的（這與磁帶錄像機有點類似），其錄像的格式有兩種。

•直接采用計算機技術(shù)，在硬盤上存儲的是數(shù)字式的視頻文件。

•在硬盤上保存的是模擬式的圖像信息。