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1980 - Die Entstehung der Video-Tape-Recoder II
(der dritte Artikel einer Serie)

1961 - Optacord 500 2" Maschine
1967 - Optacord 600 1" Maschine

Hier lesen Sie eine Einführung der Firma PANASONIC aus etwa 1980, die im Bereich der VHS Recorder wegweisende Techniken entwickelt hatte und (nach eigenen Aussagen) damit zum Marktführer wurde.

Darum lesen oder überlesen Sie das dicht verstreute Eigenlob mit einem Schmunzeln, es gehört eben dazu. Die Aufstellung erschließt aber einiges an Gedanken aus dieser stürmischen Entwicklungszeit der 80er Jahre.

NATIONAL Panasonic über die Meilen- steine der Entwicklung bis zum VTR

Bereits 1958 entstand bei National (Anmerkung: Vorläufer von PANASONIC) der erste Prototyp eines VTR für die Fernseh-Studios der NHK (Anmerkung: Japanisches Staatsfernsehen). Noch bevor man in Europa die Idee eines Video-Taperecorders über­haupt ernst nahm (Anmerkung: das ist historisch leider falsch), entwickelte 1961 National den ersten Helical-scan-VTR für semi-professionelle, industrielle Anwendung mit 1-Zoll-Band und 2 Videoköpfen.

Philips in Europa folgte erst 1964 mit dem EL-34OO. Bei National folgte 1965 das erste 1/2-Zoll-Kompaktgerät in Serienproduktion zu einem die weite Verbreitung fördernden Preis.

Ein Jahr später, 1966, war bereits der erste Farb-VTR fertiggestellt. Im Nachfolgejahr 1967 wurden bei National die Hot-Pressed-Ferrit-Köpfe für VTR eingeführt.

1968 folgte der erste kommerzielle VTR mit Azimuth-Aufnahme. Bereits 1969 war in Japan die Entwicklung so weit fortgeschritten, daß ein S/W-Standard der EIAJ für Kompakt-VTR - CP 504 - allgemein eingeführt wurde, dem das neue Modell NV-3O2O von National entsprach.

Bereits im August 1970 war das Modell weiterentwickelt zum NV-3020-Colour, dem ersten Farbgerät auf dem Markt. 1970 stellte Philips in Holland ein SW-Tandem-Kassetten-VTR vor, aus dem sich später VCR entwickeln sollte. Im April 1971 wurde dann im Farb-Standard "CP-507" von der EIAJ auch das Farbaufzeichnungsverfahren genormt und National brachte nach dieser Norm die Modelle NV-3110, NV-3120, NV-3082 und das Kassettenmodell NV-2120 nebst zwei weiteren Typen heraus.

Als 1972 in Europa VCR die ersten bescheidenen Gehversuche unternahm, war in Japan die Entwicklung bereits fortge­schritten von den Spulengeräten (Videomaster NV-3082) über die Kassettengeräte bis hin zur Cartridge NV-5125, die im Dezember 1972 dann von der EIAJ in der CP-508 ge­normt wurde.

(Anmerkung: auch hier kein Wort über den Wettbewerber SONY, der mit seinen Open Reel Geräten einen phantastischen Erfolg hatte.)

Ergänzung der Redaktion: LVR und Andere

Zwischen 1970 und 1980 versuchten mehrere Firmen weltweit, sogar auf die 1/4" Bandtechnologie bei den Videorecordern aufzuspringen. Die BASF versuchte es dann sogar mit feststehenden Köpfen wie auch Funai. Doch diese Technik erwies sich als nicht tragfähig.

In irgend einem Magazin (vielleicht im Spiegel) stand dann 1980 über das BASF LVR Projekt:
Die BASF vertagt die Entscheidung über ein eigenes Videosystem. Und angeblich sei die Schadenfreude der Konkurrenz unüberhörbar. Sensationen ließen sich eben nicht nebenbei entwickeln. Akai und Toshiba Manager frotzelten aus Ihrer Ecke über das gescheiterte LVR Projekt.

Seit etwa zehn Jahren hätten die BASF Techniker teilweise gemeinsam mit Experten der Bosch-Tochter Blaupunkt und des amerikanischen Photokonzerns Bell & Howell an der Entwicklung des neuen LVR Systems zur magnetischen Bildaufzeichnung gearbeitet. Man schätzte die Entwicklungskosten auf über dreißig Millionen Mark.

Angeblich sollte der LVR Videorecorder bereits in Serie gehen und die BASF würde ihr Gerät von einer Tochterfirma im kalifornischen Fountain Valley herstellen lassen.

Der enorme Wertverlust des Yen gegenüber dem Dollar sei problematisch. Die Überprüfung der Entscheidung sei erforderlich geworden. Das Resultat war: Der neue LVR Recorder lasse sich laut Vorstand Matthias Seefelder derzeit "nicht wettbewerbsfähig" in den Handel bringen.

Ihre Entwicklung habe nach Ansicht von Experten dennoch gegenüber den anderen Systemen einige Vorteile. Denn anders als alle bisherigen Videosysteme im Markt arbeite der BASF-Recorder mit einem feststehenden Videokopf und zeichnet die Bildsignale in parallelen Längsspuren auf (Longitudinal Video Recording = LVR). Durch diese simple Mechanik könnten die LVR-Geräte kleiner, leichter und preiswerter sein.

Als damals die BASF ausgewählten Gästen das erste Modell ihres Recorders präsentierte, beobachtete man ein kurzes, aber störendes Flimmern in regelmäßigen Abständen. Diesen vermutlich im System liegenden Mangel habe die BASF bisher noch nicht beheben können. Überdies waren Bosch-Blaupunkt sowie Bell & Howell schon bereits 1978 abgesprungen.

Für die BASF mit fast 28 Milliarden Umsatz bedeutet das logische Ende den zweiten Rückschlag nach dem Scheiterten im Schallplattengeschäft 1976. Die zwanzig Millionen Mark Verlust seien auf falsche Markt-Prognosen und mangelnde technische Erfahrung zurückzuführen. "Musik und Chemie würden nicht sonderlich gut zusammenpassen ."

Die Cartridge-Recorder

In der Folge kamen im April 1973 von National gleich drei weitere Cartridge-Modelle auf den Markt.

Ein Jahr später im April 1974
war es endlich so weit, daß nach den NTSC-Modellen für Europa das erste PAL-Modell in Cartridge-Technik fertiggestellt war, das NV-5120.

1975 brachte Sony unter Verwendung des bereits 1968 von National angewandten Azimuth-Verfahrens ein Heim-VTR ohne Zwischenräume zwischen den Videospuren heraus, das Betamax.

1976 wurde ein besonders produktives Cartridge-Jahr
mit zahlreichen neuen Modellen. Dann kam 1977 allgemein der Umschwung in Japan zurück zur Parallel-Spulenkassette mit 3/4-Zoll-Band in den Modellen der NV-9000-er Serien (auch in Mehrnormenausführung für NTSC, SECAM und PAL ) den semi-professionellen Modellen der U-Matic-Serien, die genormt und von den führenden Firmen noch heute produziert werden.

Die Technologie hatte inzwischen eine Perfektion erreicht, die gleichzeitig 1977 auch die Einführung des NTSC-VHS möglich machte.

Diese 1977 parallel zu Sony bei National verlaufende VHS-Entwicklung führte zur weiteren Reduzierung der Band/Kopf/-Relativ-Geschwindigkeit von 5,83 m/sek. auf 4,85 m/sek., bevor bei National die System-Festlegung erfolgte.

Bei diesem Vergleich bleibt noch zu beachten, daß das Ver­hältnis der Relativgeschwindigkeiten nicht dem dafür maßgebenden Verhältnis der Kopf spaltbreiten 0,4 um / 0,3 um entspricht, also die 5,8 3 m/sek. eigentlich um etwa 10 % unterdimensioniert sind, was wohl im Interesse der Band- und Kopfschonung ge­schehen ist. Beim VHS ist dies aufgrund der verbesserten Kopfspaltdaten nicht erforderlich.

1978 folgte dem NTSC-Modell schließlich das entsprechende VHS-PAL-Gerät
NV-86OOE als Grundmodell. In der NTSC-Ausführung besteht bereits der Panasonic-Portable mit Directdrive und eine transportable, preiswerte Farbkamera dazu. Ebenso ist auch das Problem eines perfekten Standbildes beim stationären Gerät bereits gelöst. Dabei wird die VHS-Aufzeichnungsnorm eingehalten und damit die Kompatibilität gewahrt.

PERFEKTE TECHNOLOGIE - die Video-Köpfe

Serienmäßig auf volle Austauschbarkeit getestete, mikrosko­pisch und elektrisch geprüfte und völlig identische 0,3 um Spalt-HPF-Video-Köpfe auf selbstjustierender Kopfscheibe, die jeden Nachabgleich nach ihrem Austausch entbehrlich macht, sind die unverzichtbare Voraussetzung für ein präzise arbeitendes Video-Heim-System, und Panasonic-VHS erfüllt sie. Ein spezielles kobalt-dotiertes Ferritband vom Super-Avilyntyp mit höchster Dichte der besonders feinen und kurzen Ferritnadeln sowie sehr glatter Oberfläche ermöglicht die extrem niedrige Bandgeschwindigkeit von nur 2,339 cm/sek., also etwa die Hälfte der bei Audio-Kompaktkassetten üblichen - und sichert den günstigen Störabstand bei guter Auflösung des Bildes bis ca 3 MHz.

Die Verwendung dieses zur Chrom-Charakteristik modifizierten Eisenbandes in Verbindung mit zwei magnetisch vorzugsorientierten HPF-Köpfen in 180° Stellung im Helical-Sscan-Verfahren mit der niedrigsten relativen Kopf-Band-Geschwindigkeit von nur 4,85 m/sek. ermöglicht die größtmögliche Bandschonung bei geringstem Verschleiß der wertvolen Video-Kopfscheibe.

Dies sind die entscheidenen Punkte der neuen VHS-Technologie, weil gerade bei einem Video-Heim-System die echten Betriebs­kosten von ausschlaggebender Bedeutung sein werden. Nicht allein die Bandkosten pro Stunde, sondern auch die mögliche Anzahl der Abspielungen bzw. Neuaufnahmen zählen hier und sie stehen im umgekehrten Verhältnis zur Relativ­geschwindigkeit.

Über die Lebensdauer der Videoköpfe

Das gleiche gilt natürlich auch für die Lebensdauer der Videoköpfe. Bei ihnen entscheidet außer dem Preis der Kopfscheibe - bei deren Erneuerung nur 2 Schraubverbindungen und vier Löt­stellen wiederherzustellen sind - über die Wirtschaftlich­keit des Systems, ob nach dem Austausch noch mehrstündige Abgleicharbeiten erforderlich oder unnötig sind, wie beim VHS.

Überhaupt sind die Video-Köpfe ein besonderes Thema der perfekten Technologie, weil sich geringste Abweichungen sichtbar deutlich bemerkbar machen.Für normale Konsumenten ist 1 mm bereits sehr klein und eben noch sichtbar, während ein Tausendstel dieses Millimeters = 1um völlig außerhalb ihrer Erfahrungen liegt, was selbst für Feinmechaniker zutrifft.

In der Tat werden diese Videoköpfe ausschließlich unter Benutzung starker Stereo-Mikroskope betrachtet und bearbeitet, was äußerst aufwendig ist. Man sollte deshalb nicht nach­sichtig lächeln, wenn die einen nur 0,6um Spalte fertigungs­technisch beherrschen, während die anderen bereits 0,3um Köpfe machen. Aber dieser technologische Vorsprung bestimmt das ganze VHS-Format entscheidend.

Über den Video-Kopfzylinder

Ebenso wichtig ist jedoch die bereits oben besprochene Me­chanik des Video-Kopfzylinders, weil z.B. ein nur geringes Bandflattern bereits zu wechselnden Abständen zwischen Video­kopf und Band führen wird. Ein Abstand von nur 1/10 der Spalt­breite von 0,3 um bewirkt aber bereits einen Abstandsverlust in der Ausgangsspannung von ca. 6dB, also den Rückgang auf die Hälfte, ganz abgesehen vom Frequenzgangverlust durch scheinbare Spaltvergrößerung. Deshalb kann es kaum verwundern, daß bereits eine dünne Schicht Bandabrieb alles verderben kann.

Dagegen hat der Konstrukteur Vorkehrungen getroffen, damit das VHS letzten Endes nicht häufiger in der Werkstatt zur Kopfreinigung als beim Kunden steht. Daher wird der winzige 0,3um Spalt auch noch mit Spezialglas hoher Härte und gleichen Ausdehnungs-Koeffezienten wie das Magnetmaterial gefüllt. Die Kopfkontaktflächen werden möglichst groß gemacht - ohne die Spaltfläche zu vergrößern - und mit harten nicht-magnetischen Stoffen Oberflächen-vergütet, damit kein Abrieb den Spalt zusetzen oder das Band teilweise "ausradieren" kann, nachdem entstehende Reibungs­wärme den Bandabrieb mit der Bandbeschichtung verklebte. Solche Videoköpfe erreichen heute eine Lebensdauer von rund 1.000 Betriebsstunden.

Um diese Lebensdauer zu realisieren, ist es nicht gleichgültig, aus welchem Material der Videokopf besteht und wie seine Bauform ist. Während die Spaltlänge durch die Breite der Videospur gegeben ist - sie wird gewöhnlich um ca. 10um überschrieben: die Köpfe sind also breiter als die Videospur - so ist die Spalttiefe bei hochperireablen Werkstoffen wie den Ferriten zweckmäßig groß zu wählen, weil dies die Lebensdauer erhöht und die Kopfherstellung vereinfacht.

Aber auch Ferrit ist hier nicht gleich Ferrit, denn die Vickershärte des heißgepreßten Ferrites der Nickel-Zink-Gruppe ist ca 15 % größer als die des gleichen der Mangan-Zink-Gruppe bzw. des einkristallinen Ferrits der gleichen Gruppe, während die vielgelobte Sendust-Legierung bei nur 77% der letzten Gruppe liegt.

Feine Details der Videoköpfe

Die Sprödigkeit dieser aus 84,5% Eisen, 5,8% Aluminium und 9,7% Selizium bestehenden Legierung, die in natürlicher Staubform in der Nähe von Sen in Japan 1932 entdeckt wurde, ließ sie bislang als nahezu unverarbeitbar gelten, obgleich sie hervorragende magnetische Eigenschaften besitzt, die sie für Köpfe prädestinieren. Eine neue Vakuum-Schleuderguss-Technik ermöglicht jetzt erstmals die Herstellung in der erforderlichen hohen Reinheit von besser als 99,9 %, so daß jetzt Tonköpfe aus Sen-dust in den Markt kommen, die sich durch eine Oberflächenvergütung aus Sen-dust im Hoch-Vakuum aus­zeichnen.

Man erwägt gegenwärtig trotz geringerer Härte die Anwendung dieser Legierung, die aufgrund großer Leitwerte (10hoch6 :81 S:cm) nicht unbedeutende Wirbelstromverluste bei hohen Frequenzen aufweist, auch für Videoköpfe, weil sie in puncto magnetischer Sättigung allen Ferriten weit überlegen ist, mit denen Bänder mit höherer Koerzitivkraft als 600 Oe nicht voll zu magnetisieren sind.

Die hohen Koerzitivkrafte der hochwertigen Bänder gehören aber zur Erzielung hoher Aufzeichnungsdichten und diese Bänder lassen sich mit den gegenwärtigen Ferriten trotz ihres guten Wirkungs­grades bei hohen Frequenzen nicht voll ausnutzen.

Trotz dieser Nachteile haben sich verschiedene japanische Firmen - auch National - intensiv um die Herstellung einkristalliner Ferrite bemüht, die anisotrop, also räumlich unterschiedlich in den Eigenschaften sind und sich deshalb schwer verarbeiten lassen.

Letztlich war National erfolgreich in der Herstellung eines speziell behandelten isotropen Ferrits, was seine Bearbeitung sehr erleichtert und insbesondere bei der Formgebung freier zu wählen gestattet. Dieser heißgepreßte Ferrit (HPF) gleicht in der Dichte und Härte dem einkristallinen Material, ist besser in den magnetischen Daten und wegen der Kornbegrenzungswände des Materials ist die von ihm er­zeugte Rauschspannung im Kopf kleiner als bei einkristallinem Ferrit, was insgesamt die Nachteile nicht voller Magnetisierung hochkoerzitiver Bänder etwas ausgleicht und die Optimierung der Köpfe und ihrer Spalte erleichtert.

National hat zwischenzeitlich die HPF-Köpfe weiterentwickelt, so daß die magnetische Struktur jetzt senkrecht zur Spalt-Dichtung vorzugsorientiert ist, wodurch Bänder mit höherer Koerzitivkraft höher magnetisch gesättigt werden und damit auch höhere Kopfspannungen induzieren (Uniform Orientation).

Und jetzt das "Eingemachte"

Trotz dieser hochentwickelten Technologie hört man in letzter Zeit gegen dieses System der wirtschaftlichen Vernunft häufig den Einwand, mit einer so geringen Relativ-Geschwindigkeit sei kein ausreichender Frequenzgang (bis 3 MHz) zu machen. Und außerdem sei die Stabilität des Laufes einer Kopftrommel mit größerem Durchmesser besser (Kreiselprinzip) und deshalb Aufzeichnung und Wiedergabe präziser.

Objektiv betrachtet ist jedoch genau das Gegenteil richtig. Entscheidend für die Aufzeichnungsfähigkeit eines Kopfsystemes ist nämlich das Verhältnis der Relativ-Geschwindigkeit zur Kopfspaltbreite.

Beherrscht man gegenwärtig fertigungstechnisch in der Serienfertigung nur die Video-Kopfspaltbreite von 0,6um und benutzt die Relativgeschwindigkeit 8,1 m/sek. , so ergibt sich eine Verhältniszahl von 13,5m/sek pro um, während beim VHS mit 4,85m/sek. und 0,3um Spaltbreite diese 16,16m/sek pro um beträgt und damit also um ca. 20% höher liegt als für die angeblich bessere, weil höhere, Relativgeschwindigkeit. Beim Betamax ist das Verhältnis 14,6, also ca. 10 % schlechter.

Damit stünden diese 20% als Reserve für das weniger kopfagressive, modifizierte Eisenband zur Verfügung, wenn beide Videosysteme tatsächlich gleichermaßen 3 MHz übertragen sollten.

Geht es wirklich bis 5,4 MHz ?

Wegen der FM-AufZeichnung der Luminanz läßt sich das jedoch nicht unmittelbar beurteilen, wohl aber sagen, daß für hohe Video-Frequenzen auch möglichst hohe FM-Frequenzen für die Aufzeichnung benötigt werden; bei beiden Systemen wird hier jedoch gleichermaßen 4,8 KHz für Spitzenweiß benutzt, aber dennoch besteht ein Unterschied.

Das hier verglichene VCR-System benötigt für die "Weißbe­grenzte" Übertragung der durch Video-Preemphasis angehobenen Weißsprünge eine maximale Aufzeichnungsfrequenz von 5,4 MHz (FM ohne obere Seitenbänder). Beim VHS sind dies auch 5,4 MHz. Die Aufzeichnungs-Wellenlänge auf dem Band ist dann 1,5um beim VHS nur 0,898um. Im Bereich einer Aufzeichnungs-Wellenlänge von 1 - 2um wirkt der Spaltverlust des Videokopfes vernachlässigbar klein ( ca. - 3dB) wenn die Spaltbreite nur ein Drittel der Wellenlänge beträgt.

Der Spalt ist aber 0,6um breit und sollte nur 0,5um breit sein. Die gegebene Spaltbreite 0,6um reicht also nur für die Übertragung von 4,5 MHz, was weniger als der Spitzen­weiß-Hub von 4,8 MHz ist. Wird hier aber stark übersteuert, so besteht die Gefahr schwarzer Streifen im Bild, und sicher wird der Schwarz/Weiß-Sprung nicht scharf übertragen. Beim VHS ist dagegen 0,898um / 3 ziemlich exakt 0,3um Kopfspaltbreite, womit die 20% Differenz jetzt erklärt wären.

Beim Betamax beträgt die entsprechende Aufzeichnungswellen­länge 1,08um und der 0,4um-Spalt sollte für 5,4 MHz 0,36um breit sein, reicht also nur für die Übertragung von 4,86 MHz aus.

Ein sensibles Thema, der Kopfzylinderdurchmesser

Ebenso liegen die Verhältnisse beim Durchmesser der Kopf­zylinder. Die größere Stabilität des Zylinders mit größerem Durchmesser beruht letztlich auf seiner größeren Masse. Aus der Phonotechnik ist hinlänglich bekannt, daß selbst stärker rumpelnde Antriebe noch erträgliche Wow- und Flutter­werte ergeben, wenn man mit ihnen besonders schwere Platten­teller kombiniert.

Seit der Entwicklung des Direktantriebes durch TECHNICS
ist jedoch das Gewicht der Teller rückläufig, weil sich sonst nur sehr langsame Geschwindigkeitsänderungen aufgrund der Masseträgheit ausregeln lassen würden, die sowieso nicht besonders störend in Erscheinung treten. Kurze Ein- und Ausregelzeiten für guten, stabilen Bild­stand, erfordern daher geringe Massen, die nur mit gerin­gen Zylinderdurchmessern und leichten Konstruktionsmate­rialien zu verwirklichen sind. Hier ist allerdings eine wichtige Einschränkung zu machen.

Verwendet man nämlich für den Kopfzylinderantrieb einen einfach zu regelnden Gleichstrommotor mit einer Antriebspese (meist einem Gummiriemen) als Kupplung zum KopfZylinder, weil der Motor sonst sein Polrucken übertragen würde, dann begrenzt diese elasti­sche Verbindung die Möglichkeiten zur Herstellung der ab­soluten Phasensynchronität zum Vertikalsynchronimpuls des Senders, weil Beschleunigung und Abbremsung durch den Mo­tor sich erst mit zeitlicher Verzögerung (mechanische Zeit­konstante) auf den Kopfzylinder auswirken können. Dadurch können Überregelung und als Folge Regelschwingungen entstehen, die sich elektrisch durch größere Regelträgheit und mechanisch durch die größere Stabilität eines masseträgen Kopfzylinders mit größerem Durchmesser bekämpfen lassen. Das Pro für den schweren, großen KopfZylinder hat also nahe­liegende, konstruktionsbedingte Ursachen.

Das von NATIONAL-PANASONIC produzierte Video-Heim-System hat mit derlei Problemen nicht zu kämpfen, weil es Gebrauch macht von dem von TECHNICS entwickelten modernsten Antriebs­systemen, dem Direktantrieb für den quarzgesteuerten Kopfzylindermotor und dem FG-Motor für den Kapstan-Bandantrieb; nur für Ein- und Ausfädeln des Bandes wird ein konventioneller, einfacher Servo-Gleichstrommotor verwendet.

DIE VIDEO GRUPPE

Aus diesem Grunde hat sich auch die Mehrzahl der Hersteller in den USA und auch in Europa der VHS-Gruppe angeschlossen und die eigene Entwicklung eingestellt. (Anmerkung der Redaktion: das ist natürlich historisch grundfalsch dargestellt. Es waren die billigeren Lizenzkosten.)

Da diese Geräte alle nach der gleichen VHS-Norm konstruiert und gefertigt sind, sind alle mit VHS-Geräten hergestellten Aufnahmen, unabhängig vom Hersteller, untereinander voll kompatibel d.h. austauschbar. (Anmerkung der Redaktion: Auch das ist nur bedingt richtigt.)

  • EUROPA
    VHS von Matsushita und National Panasonic
    JVC
    AKAI
    SABA
    Thomson
    Nordmende
    Thorn

    B-MAX SONY
    VCR von Philips
    SVR von Grundig

  • USA
    VHS von Matsushita und Panasonic
    J.C.Penny Montogomery Ward
    RCA
    Magnavox
    Sylvania
    Curtis Mathes
    Quasar
    JVC
    Hitachi

    B-MAX von SONY
    und Zenith
    und Sanyo

  • JAPAN
    VHS von Matsushita und National
    JVC
    Mitsubishi
    Sharp
    Hitachi

    B-MAX von SONY
    und Toshiba
    und Sanyo



Das Besondere am VHS Video-Band

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