Tema 3. Sistema de servos del videograbador 3.1. INTRODUCCIÓN. Índice General

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1 Tema 3 Sistema de servos del videograbador Índice General 3.1. Introducción Sistemas de exploración Exploración transversal Exploración helicoidal La pista de control Tacómetro Motor Tambor portacabezas en grabación Arrastre de la cinta en grabación Arrastre de la cinta en reproducción Tambor portacabezas en reproducción Seguimiento de pista (tracking) Seguimiento de pista automático Obtención de la señal de autotracking INTRODUCCIÓN El objetivo principal de todo el sistema de grabación-reproducción es que la señal reproducida sea lo más parecida posible a la señal que se grabó. Para ello debe cumplirse, entre otras, las siguientes condiciones: Que las velocidades, tanto la del tambor portacabezas como la de arrastre de la cinta, sean las correctas en grabación. Que dichas velocidades sean en reproducción idénticas a las que se utilizaron en grabación.

2 26 SISTEMA DE SERVOS DEL VIDEOGRABADOR Que además de coincidir las velocidades de ambos subsistemas en los dos procesos, también coincidan las posiciones relativas entre ellos. Los circuitos encargados de que se cumplan estas especificaciones, reciben el nombre de servosistemas del videograbador. En esencia, cada servosistema realiza la función de comparar dos magnitudes, la que físicamente se está produciendo y la que se debería producir, (de alguna forma dispondrá de esa información). En caso de que no coincidan generará una señal que obligue a modificar la situación para hacerla coincidir con la de referencia. El diagrama de bloques de un servosistema genérico sería el que se indica en la figura 3.1 COMPARADOR ELEMENTO ADAPTADOR MOTOR DETECTOR POSICIÓN/VELOCIDAD Figura 3.1: Diagrama de bloques de un servosistema genérico 3.2. SISTEMAS DE EXPLORACIÓN Como ya se vio en el tema 2, la grabación longitudinal de la información de vídeo, tal y como se había hecho con la información de audio, es completamente inviable. Esto es así porque el ancho de banda de la señal de vídeo es mucho mayor que el de la señal de audio y las longitudes de cinta necesarias para grabarlas del mismo modo son enormes en el caso de la cinta de vídeo. Es por ello que para la grabación de vídeo se desarrollaron nuevos sistemas de exploración de la cinta que consiguen un mayor aprovechamiento de la superficie de la cinta. Se logran velocidades relativas cabeza-pista elevadas, y por tanto se pueden grabar señales de gran ancho de banda, y consumos de cinta relativamente bajos. Todo esto se consigue, sin embargo, complicando los sistemas mecánicos que llevan a cabo la exploración y, por consiguiente, los sistemas de control que aseguran su correcto funcionamiento, los servosistemas EXPLORACIÓN TRANSVERSAL Los magnetoscopios que empleaban esta forma de grabación se utilizaron únicamente en el ámbito profesional y hoy en día se encuentran completamente desplazados, tanto en el ámbito doméstico como en el profesional por los magnetoscopios de exploración helicoidal. Los magnetoscopios que utilizan esta filosofía utilizan cinta de 2 pulgadas de anchura. Poseen un tambor giratorio con 4 cabezas. La dirección del giro al que

3 3.2. SISTEMAS DE EXPLORACIÓN 27 están sometidas las cabezas es perpendicular al desplazamiento de la cinta, tal y como se puede ver en la figura 3.2. T A M B O R MOTOR Figura 3.2: Sistema de exploración transversal El resultado de los dos movimientos el de la cinta y el del tambor, hace que las pistas se graben sobre la cinta de forma casi perpendicular, con una cierta inclinación debido a la influencia de la velocidad de arrastre de la cinta (figura 3.3). Sin embargo, dicha inclinación apenas es perceptible, puesto que la velocidad a la que se desplazan las cabezas sobre la cinta es mucho mayor que la velocidad de arrastre de la misma. T A M B O R MOTOR Figura 3.3: Inclinación de las pistas en un sistema de grabación transversal Por lo que se refiere a los parámetros del sistema el tambor gira a una velocidad de 250 revoluciones por segundo, siendo la velocidad de arrastre de la cinta de 39,7 cm/seg. y el diámetro del tambor de 50,8 mm (2 pulgadas). Las cabezas sobresalen ligeramente del tambor, siendo el valor nominal del radio descrito por la parte más exterior de las cabezas es de 26,248 mm. equivalente a un diámetro de 52,496 mm. La velocidad lineal de desplazamiento que desarrollan las cabezas de grabación/reproducción, se puede calcular a partir de la velocidad del tambor y del radio de las cabezas y vale: v c = wr = 41230, 262 mm/seg = 41, 23 m/seg (3.1) La velocidad relativa cabeza/pista que es la que va a determinar la frecuencia máxima que se podrá grabar sobre la cinta se obtendrá como una composición de dos velocidades perpendiculares: la velocidad de arrastre de las cabezas y la velocidad

4 28 SISTEMA DE SERVOS DEL VIDEOGRABADOR lineal de las cabezas. v rcp = vc 2 + va 2 = (41, 23) 2 + (0, 397) 2 41, 23 m/seg (3.2) Puesto que se produce 250 rotaciones cada segundo, y se tienen 4 cabezas, el número de pistas inscritas en 1 segundo será de En 1 segundo se graban 50 campos, luego se necesitarán 20 pistas transversales para registrar un campo, con lo que estaremos hablando de un sistema segmentado. Para obtener la inclinación de las pistas debemos obtener en primer lugar el espacio recorrido por la cinta durante el tiempo de grabación de una pista, x, que es de 1 ms, y la longitud del arco recorrido por la cabeza de vídeo en ese mismo tiempo, W. Ambos parámetros representan las distancias en la cinta que se indican en la figura 3.4 y su valor se puede calcular como en (3.3). W Avance de la Cabeza x Desplazamiento de la cinta Figura 3.4: Cálculo de la inclinación de las pistas respecto a la vertical en un sistema de grabación transversal 1 x = v a t = 397 mm/seg seg = 0, 397 mm W = v c t = 41, 23 m/seg seg = 41, 23 mm (3.3) 1000 El ángulo de inclinación de las pistas respecto a la vertical, que se puede ver en (3.4), no es otro que: α = arctan X W = 0, 55168o (3.4) Se puede observar que el ancho de cinta ocupado por el vídeo es menor de 2 pulgadas (la cinta es más ancha que un cuarto del perímetro del tambor, W). Esto implica que en algún momento dos cabezas estarán a la vez sobre la cinta, lo que quiere decir que se estará grabando información redundante. Dicha información repetida se elimina con unas cabezas de borrado, dejando espacio para grabar el audio y la pista de control. El espacio borrado consiste en dos zonas de 2,28 mm, a ambos lados de la cinta, tal y como se puede ver en la figura 3.5. La información de vídeo ocupa en la cinta un espacio de 46,228 mm y el vídeo sin redundancia necesita, 41,23 mm. (ver 3.3). Esto implica que no se ha eliminado completamente toda la redundancia, quedando tras el borrado aproximadamente 5 mm, 2,5 en cada extremo de la cinta, que conservan parte de la redundancia inicial.

5 3.2. SISTEMAS DE EXPLORACIÓN 29 50,8 mm 46,228 mm 2,28 mm 2,28 mm T A M B O R MOTOR Figura 3.5: Borrado de la información redundante EXPLORACIÓN HELICOIDAL En la actualidad, los magnetoscopios de exploración transversal han dejado paso a los de exploración helicoidal que utilizan cintas más reducidas de anchura y proporcionan prestaciones similares e incluso superiores a los magnetoscopios de exploración transversal. El sistema helicoidal, al igual que el transversal hace uso de un tambor giratorio para aumentar la velocidad relativa cabeza/pista sin aumentar la velocidad de arrastre de la cinta. El tambor, en estos sistemas está provisto normalmente de dos cabezas lectoras/grabadoras, aunque existen algunos sistemas que utilizan un número distinto, mayor o menor, de cabezas. La filosofía de la exploración helicoidal consiste básicamente en hacer que las cabezas se desplacen sobre la cinta casi en su mismo sentido, formando un ángulo pequeño con el sentido del arrastre. La cinta abraza al tambor lo suficiente para que cuando una cabeza abandone la cinta, otra tome contacto con la pista siguiente. El caso de un tambor con dos cabezas se ha representado en la figura 3.6. Tambor Tambor Desplazamiento cinta Cabeza 2 Cinta Cinta Cabeza 1 Pista inscrita Motor Pista a inscribir Figura 3.6: Sistema de grabación helicoidal con dos cabezas Las pistas inscritas en la cinta serán no son rectilíneas, sino helicoidales (de ahí el nombre del sistema), debido a la influencia de la velocidad de arrastre. Como la velocidad de arrastre es mucho menor que la velocidad lineal de las cabezas, las pistas se pueden considerar rectilíneas a todos los efectos. La representación de la forma real (efecto exagerado) y aproximada de las pistas se puede ver en la figura 3.7.

6 30 SISTEMA DE SERVOS DEL VIDEOGRABADOR Real Aproximada H Desplazamiento cinta L Figura 3.7: Aspecto real y aproximado de las pistas inscritas Respecto a los parámetros del sistema, se van a calcular tomando la aproximación de pistas rectilíneas. La longitud total de una pista será entonces: donde: L = πd 2 = H sen α (3.5) D: es el diámetro del tambor portacabezas. H: es la anchura de la cinta utilizada. α: es el ángulo formado por el desplazamiento de la cabeza y el borde de la cinta. El valor de la velocidad relativa cabeza pista que se consigue con este sistema de exploración, teniendo en cuenta la velocidad de arrastre, se puede ver en (3.6). v rcp = vc 2 + va 2 ± 2v c v a cos(α) = (wr) 2 + va 2 + 2wrv a cos(α) (3.6) donde se ha aplicado el teorema del coseno (ver figura 3.8) al triangulo formado por los vectores: velocidad lineal de las cabezas, velocidad de arrastre de la cinta y velocidad relativa cabeza/pista final (ver Figura 2.8). El símbolo ± indica la posibilidad de que el avance de las cabezas sea a favor del movimiento de la cinta (signo ) o en contra (signo + ). a c v c v rcp v c b v a c 2 = a 2 + b 2 2ab cos α Figura 3.8: Obtención de la velocidad relativa cabeza/pista En los sistemas reales el ángulo formado por la pista y el borde de la cinta, α, suele ser muy pequeño. Esto permite que el coseno de la expresión (3.6), pueda ser aproximado por la unidad, con lo que la velocidad relativa cabeza/pista obtenida

7 3.2. SISTEMAS DE EXPLORACIÓN 31 en un sistema de exploración helicoidal se puede aproximar sin cometer demasiado error por (3.7), donde el símbolo ± se interpreta de igual modo que en (3.6). v rcp = v c ± v a (3.7) Otro parámetro importante es la separación entre pistas. Dicho parámetro se puede calcular como el espacio que se desplaza la cinta durante el tiempo transcurrido desde que entra una cabeza en la cinta hasta que entra la siguiente. Llamando N 0 al número de revoluciones que realiza el tambor en 1 segundo, y suponiendo que dicho tambor posee N cabezas de grabación/lectura, el tiempo entre la entrada de una cabeza y la siguiente no es otra cosa que el tiempo que el tambor tarda en dar una vuelta completa dividido entre el número de cabezas que posee, es decir: 1 t = (3.8) N N 0 La separación entre pistas sería: S = v a t = v a N N 0 (3.9) Al igual que en el sistema de exploración transversal, la cinta envuelve al tambor más de lo necesario, es decir, se da el caso de que más de una cabeza está grabando o leyendo sobre la cinta, lo que se traduce en información redundante en los bordes de la cinta. La existencia de esta información redundante permite que se pueda borrar parte de las pistas grabadas sin que la información se vea afectada ya que está repetida. El espacio liberado tras borrar se utiliza para situar las pistas de audio y control. Aun así, la redundancia no se elimina completamente, porque si en algún momento faltase información de vídeo el resultado podría llegar a ser muy molesto. La redundancia no beneficia en nada, perjudica la falta de señal. Las pistas de audio, así como las pistas de control necesarias, se escriben longitudinalmente sobre la cinta, de la forma clásica utilizada en los magnetófonos de audio (figura 3.9). AUDIO AUDIO 1 AUDIO 2 CONTROL CONTROL MONO ESTÉREO Figura 3.9: Estructura general de la información en una cinta utilizada por un sistema helicoidal La característica fundamental de los sistemas helicoidales es que, a diferencia de los sistemas transversales, pueden ser no segmentados. En la mayoría de ellos cada una de las pistas se corresponde con un campo, con lo que se facilitan algunas operaciones especiales, como por ejemplo la parada de imagen.

8 32 SISTEMA DE SERVOS DEL VIDEOGRABADOR 3.3. LA PISTA DE CONTROL La pista de control se encuentra colocada sobre la cinta, normalmente en el lado opuesto de la pista de audio. En ella se graban unos impulsos de muy corta duración que sirven de referencia al servosistema de control de la velocidad de arrastre en el proceso de reproducción. AUDIO CONTROL Figura 3.10: Pista de control Estos impulsos, de muy corta duración, son grabados en el instante en que se comienza a grabar un cuadro. En el caso más común en el que se graba un campo en cada pista de vídeo, se tendrá un impulso de control cada dos pistas. Como las cabezas de control y de vídeo se encuentran físicamente separadas, los impulsos no quedan exactamente debajo de la pista a la que corresponden, tal y como se muestra en la figura La distancia física entre ambas cabezas se convierte, entonces, en una distancia crítica. Si dos equipos poseen distancias distintas entre las cabezas de vídeo y control no se podrán reproducir con el segundo las cintas grabadas con el primero. Los impulsos se obtienen de los impulsos de sincronismo vertical de la señal que se pretende grabar, como se puede ver en la figura De esta forma se consigue generar y grabar un impulso cada 625 líneas de imagen, en general cuando se va a realizar la grabación de la primera línea. SEÑAL COMPLETA SEPARADOR DE SEÑALES SINCRONISMOS SEPARADOR DE SINCRONISMOS 50 Hz f h ½ CONFORMADOR DE IMPULSOS 25 Hz CABEZA DE CONTROL Figura 3.11: Obtención de los impulsos de la pista de control Los impulsos han de ser muy estrechos, pues deben aportar información de posición, es por ello que aparece el conformador de impulsos en la figura 3.11.

9 3.4. TACÓMETRO TACÓMETRO Este órgano es el elemento sensor que suministra información, tanto del número de revoluciones a las que gira el motor o el eje que se considera como de la posición instantánea de éste. Una configuración sencilla consiste en un sensor de tipo magnético. Consta de una bobina que permanece fija, y en la parte móvil se sitúa un imán permanente. Cada vez que el imán pasa por delante de la bobina, se induce una tensión en la bobina, que debidamente conformada proporciona un pulso que indica el instante en el que el imán pasó delante de la bobina. Tratando adecuadamente dichos pulsos se puede calcular la velocidad de giro y estimar la posición instantánea del eje. EJE IMÁN PERMANENTE BOBINA SENSORA V 1 CONFORMADOR V 2 Figura 3.12: Diagrama de un tacómetro magnético También se puede utilizar un sistema óptico para generar los impulsos tacométricos. Para ello se necesita un foco emisor de luz (en general un LED), que se encuentra enfrentado a un dispositivo sensible a la radiación luminosa (por ejemplo un fototransistor). El eje cuyo giro se pretende controlar lleva solidaria con él una laminita que se interpone, en cada revolución entre el dispositivo emisor de luz y el dispositivo receptor. La salida del fotodetector, correctamente tratada proporcionará información, al igual que en el caso del imán, de la posición instantánea y velocidad de giro del eje que se pretende controlar MOTOR El motor es el dispositivo que imprime el movimiento a las diversas partes del magnetoscopio. Los motores de que conste el sistema deben de poder ser controlados en lo que respecta a su velocidad de giro. Para controlar el motor se dispondrá de una tensión de error resultado de comparar la velocidad de giro correcta y la real (proporcionada por el tacómetro). El sistema que controla el motor debe actuar, en función del valor de dicha tensión de la siguiente manera:

10 34 SISTEMA DE SERVOS DEL VIDEOGRABADOR Si la tensión de error es nula, no se debe actuar sobre el giro del motor, puesto que su funcionamiento es correcto. Si la tensión de error es positiva, se debe aumentar la velocidad de giro (o disminuirla, depende del criterio adoptado por el diseñador del sistema). Si la salida es negativa ha de disminuirse la velocidad de giro (o aumentarla si el diseño es en ese sentido). Una posible forma de conseguir este efecto sería la representada en la figura 3.13 TENSIÓN DE ERROR TRATAMIENTO DE LA SEÑAL DE ERROR + MOTOR ALIMENTACIÓN MOTOR Figura 3.13: Regulación de la velocidad de giro del motor por variación en la alimentación Este sistema, sin embargo, presenta el inconveniente de que tarda cierto tiempo en estabilizarse, mientras esto sucede su estado oscila alrededor del valor correcto. Es por ello que en bastantes equipos se utiliza una alimentación de valor fijo para el motor, de forma que le haga girar un poco más rápido de lo que correspondería, actuando la tensión de error sobre una bobina de freno acoplada al eje de giro. VOLANTE EJE BOBINA DE FRENO TENSIÓN DE ERROR Figura 3.14: Regulación de la velocidad de giro del motor mediante una bobina de frenado

11 3.6. TAMBOR PORTACABEZAS EN GRABACIÓN TAMBOR PORTACABEZAS EN GRABACIÓN En el sistema de grabación helicoidal con dos cabezas el tambor portacabezas gira a una velocidad de 25 revoluciones por segundo. Esto es así porque en cada revolución del tambor se graban dos pistas (sistema con dos cabezas), es decir, se graban 50 pistas por segundo y, por tanto, un campo en cada pista. IMPULSOS DE REFERENCIA 25 Hz COMP TRATAMIENTO DE LA SEÑAL DE ERROR EXCITACIÓN DEL TAMBOR CABEZA DE CONTROL BOBINA DE FRENADO TACÓMETRO DEL TAMBOR Figura 3.15: Tambor portacabezas en grabación con bobina de frenado Para conseguir este número exacto de revoluciones se comparan los impulsos de frecuencia 25 Hz, que se extraen de la señal que se está grabando con los impulsos que proporciona el tacómetro del tambor, obligando a que se produzca su coincidencia. De esta forma se asegura que el tambor gire a 25 revoluciones y además, cuando al comenzar la primera línea que (que es cuando se produce el impulso de referencia), ha de producirse el del tacómetro con lo que se consigue coincidencia en posición además de en velocidad ARRASTRE DE LA CINTA EN GRABACIÓN El control de la velocidad de arrastre de la cinta se realiza controlando las revoluciones del rodillo presor, por lo que es servomecanismo es idéntico, en su filosofía al utilizado para controlar el giro del tambor portacabezas. En este caso, sin embargo, a pesar de que implícitamente también se controla no es necesario realizar un control de la posición instantánea del rodillo presor, y únicamente interesa asegurar cierto régimen de rotación estable. El sistema va provisto de desmultiplicadores mecánicos que transmiten el movimiento del motor al rodillo presor, controlando el giro del motor controlamos el giro del rodillo. La velocidad de arrastre de la cinta será proporcional a la velocidad de giro del motor. Se puede diseñar el sistema mecánico para obtener la velocidad de arrastre deseada a partir de un motor que gire a 25 revoluciones por segundo (ver 3.16).

12 36 SISTEMA DE SERVOS DEL VIDEOGRABADOR r rp MOTOR 25 rps CINTA v a RODILLO PRESOR Figura 3.16: Transmisión del movimiento al rodillo presor Podría, en este caso utilizarse el mismo motor para el tambor portacabezas y el arrastre de la cinta, pero no es muy común porque en algunos casos es necesario que ambos sistemas funcionen a velocidades distintas, como por ejemplo en el caso de parada de imagen. Un sistema para controlar el arrastre de la cinta, basado en una bobina de frenado sería idéntico al utilizado para regular la velocidad del tambor portacabezas. IMPULSOS DE REFERENCIA 25 Hz COMP TRATAMIENTO DE LA SEÑAL DE ERROR CABEZA DE CONTROL BOBINA DE FRENADO TACÓMETRO DEL TAMBOR Figura 3.17: Diagrama de bloques del servosistema de control de arrastre mediante bobina de frenado En la actualidad, con el abaratamiento de los circuitos digitales, muchos equipos utilizan servomecanismos totalmente digitales. En la figura 3.18, se muestra el diagrama de bloques de un sistema digital para controlar la velocidad de giro del motor de arrastre de la cinta, mediante la actuación sobre la alimentación del motor. El funcionamiento del servosistema es el siguiente: Cada vez que llega un impulso de referencia se anula el valor del contador de 15 bits, del contador de 10 bits y de la memoria. Cada vez que el contador de 10 bits inicia su cuenta coloca el biestable a 1. Si las entradas del comparador son idénticas el biestable se coloca a 0.

13 3.7. ARRASTRE DE LA CINTA EN GRABACIÓN 37 Cuando llega el impulso del tacómetro del motor, se transfiere el contenido de los 10 bits bajos del contador de 15 bits a la memoria de 10 bits. Si el pulso de referencia y el pulso del tacómetro llegan a la vez el sistema respondería de la siguiente forma: Se resetean memoria y contadores. Se carga la memoria con el valor del contador de 15 bits, que es nulo. El contador de 10 bits intentará poner a 1 el biestable, ha llegado al valor 0, pero como el valor de la cuenta y de la memoria son idénticos el comparador lo mantendría a cero. Se repetirá este proceso cada vez que lleguen los dos pulsos a la vez, lo que quiere decir que la salida del biestable será siempre cero y no se influirá sobre la alimentación del motor. Si el pulso del tacómetro se retrasa: Al llegar el pulso de referencia se resetean contadores y memoria. El contador de 15 bits empieza su cuenta y cuando llega el pulso del tacómetro, se transfiere su valor a la memoria. En el siguiente ciclo del contador de 10 bits, éste pondrá el biestable a 1. Como el valor de la memoria es distinto de 0, la salida del biestable permanecerá a 1 hasta que el contador de 10 bits alcance el valor almacenado en la memoria. Esto se repetirá durante un determinado número de ciclos en los que la salida ya no será constantemente nula. Esto implica que a la salida del filtro pasobajo la tensión integrada presentará cierto valor, y por tanto, el motor se acelerará produciendo que el pulso del tacómetro se adelante, tal y como se pretendía. IMPULSOS DE REF. RESET CONTADOR 15 BITS /2 RELOJ MOTOR SENSOR RESET TRANSFERENCIA MEMORIA 10 BITS AMPLIFICADOR R COMPARADOR BIESTABLE FILTRO PASO-BAJO S CONTADOR 10 BITS Figura 3.18: Servomecanismo de control de la velocidad de arrastre de la cinta basado en circuitos digitales

14 38 SISTEMA DE SERVOS DEL VIDEOGRABADOR 3.8. ARRASTRE DE LA CINTA EN REPRODUCCIÓN En reproducción la cinta debe desplazarse a la misma velocidad que en grabación. Esto se consigue si se obliga a que la cabeza que lee la pista de control obtenga exactamente 25 impulsos por segundo. Para conseguir que esto se cumpla se comparan los impulsos leídos con una referencia interna, que se puede obtener a partir de un oscilador interno o directamente de la red eléctrica. El diagrama de bloques de este servosistema es idéntico en grabación y en reproducción con la única diferencia de que los pulsos de referencia se obtenían, en grabación, de la señal que se pretendía grabar, y en reproducción se obtienen de internamente TAMBOR PORTACABEZAS EN REPRODUCCIÓN Para una correcta reproducción de la señal grabada, el tambor portacabezas ha de girar a la misma velocidad de 25 revoluciones por segundo que giraba en grabación. Además el tambor debe guardar la misma posición relativa respecto a la cinta que en grabación, ya que si esto no se cumple, las cabezas no se desplazarían sobre las pistas grabadas. Para asegurar la misma posición relativa del tambor se debe hacer coincidir los impulsos extraídos de la pista de control con el impulso tacométrico del tambor portacabezas que indica que se comienza a explorar la primera línea de una imagen. Si sincronizamos ambas referencias y la distancia entre las cabezas de control y lectura/escritura es la misma en reproducción que en grabación las cabezas se desplazarán perfectamente centradas sobre las pistas inscritas en la cinta. En resumen, comparando los impulsos de 25 Hz extraídos de la pista de control (o con los de referencia, pues con el servo de arrastre se han colocado en fase) con los impulsos tacométricos y haciendo que coincidan se consigue: Que la velocidad del tambor portacabezas sea de 25 revoluciones por segundo. Que el desplazamiento de la cabeza de vídeo sobre la cinta sea exactamente sobre las pistas grabadas. Al igual que sucedía con el servo de arrastre de la cinta, en este caso el circuito utilizado es idéntico en grabación y en reproducción. La única diferencia es la obtención de los impulsos de referencia. En grabación se obtenían directamente del impulso de sincronismo horizontal de la señal que se pretendía grabar, mientras que en reproducción la referencia se obtiene de los impulsos grabados en la pista de control.

15 3.10. SEGUIMIENTO DE PISTA (TRACKING) SEGUIMIENTO DE PISTA (TRACKING) En el apartado anterior se ha visto que asegurando la coincidencia de los impulsos leídos de la pista de control y los impulsos tacométricos que proporciona el tambor portacabezas se asegura un correcto seguimiento de las pistas inscritas por parte de las cabezas. También se comentó que esto es así siempre y cuando la distancia entre las cabezas de control y lectura/escritura sea idéntica en grabación y en reproducción. Desafortunadamente, en general esto no se cumple, a no ser que se realice la grabación y la reproducción con el mismo equipo. Es por ello que es necesario idear un mecanismo que corrija las posibles variaciones en dicha distancia de unos equipos a otros, dicho mecanismo recibe el nombre de tracking. Una posible solución para este problema sería dotar al sistema de la posibilidad de mover la cabeza de control, de forma que se pudiese colocar a la misma distancia de las cabezas de lectura/escritura que en el equipo que se utilizó en grabación. Sin embargo, esto es muy complicado. Es más sencillo y práctico conseguir el mismo efecto, en lugar de mecánicamente electrónicamente, retrasando, a voluntad, la señal que proviene de la cabeza de control. Si se retrasa el impulso proveniente de la pista de control se produce el mismo efecto que alejando pista de control de las cabezas de grabación, si se reduce el retraso se produce el mismo efecto que acercando la cabeza de control a las cabezas de grabación. Conceptualmente el punto más adecuado para introducir el retardo variable es después de la cabeza lectora de la pista de control (figura 3.19), pero puede introducirse en cualquier otro lugar que produzca los mismos efectos (variación de la velocidad de arrastre hasta conseguir alineamiento), ya que todos los servomecanismos se encuentran relacionados. Retardo Figura 3.19: Situación del retardo variable El ajuste se puede realizar manualmente, actuando directamente sobre el retardo hasta conseguir de forma subjetiva la mejor calidad de imagen posible. O bien se puede desarrollar un sistema de tracking automático, que actúa sobre algún parámetro del sistema de servos (velocidad de arrastre, en general) obligando a que el nivel en la salida de las cabezas de vídeo sea máximo, señal de que se encuentran perfectamente alineadas.

16 40 SISTEMA DE SERVOS DEL VIDEOGRABADOR SEGUIMIENTO DE PISTA AUTOMÁTICO Para implementar un sistema de seguimiento automático de pista lo que hay que conseguir, básicamente,es una señal de control que sea nula cuando la cabeza esté completamente centrada sobre la pista, y positiva o negativa cuando la cabeza se salga de la pista por la izquierda o la derecha respectivamente. Una vez obtenida la tensión de control se puede utilizar de dos modos diferentes: Se puede gobernar, con dicha tensión de control, la velocidad de arrastre de la cinta, superponiéndole a la señal de alimentación del motor de arrastre la señal de control obtenida (figura 3.20), utilizando para ello un DMA (motor drive amplifier), o actuando sobre el retardo de la pista de control (figura 3.21). Si la cabeza se encuentra perfectamente centrada la señal de control es nula y el arrastre continúa en las mismas condiciones. Si la cabeza se desplaza hacia la izquierda se genera una tensión positiva que aumenta la velocidad del capstan (motor de arrastre), o el retardo de la pista de control, lo cual también produciría el consiguiente aumento de la velocidad del capstan. El aumento de la velocidad de arrastre adelanta la cinta respecto a la cabeza de vídeo, produciendo que la cabeza se centre de nuevo sobre la pista, el efecto contrario se produce si la cabeza se desvía hacia la derecha. Servocontrol de arrastre + MDA Arrastre CAPSTAN Tensión control autotracking Figura 3.20: Seguimiento de pista por modificación de la velocidad de arrastre IMPULSOS DE REFERENCIA COMPARADOR DE FASE PISTA DE CONTROL RETARDO DE TRACKING CONTROL MANUAL DE TRACKING CONTROL AUTOMÁTICO DE TRACKING OBTENCIÓN DE LA SEÑAL DE CONTROL Figura 3.21: Seguimiento de pista por modificación del retardo

17 3.11. SEGUIMIENTO DE PISTA AUTOMÁTICO 41 También se puede actuar sobre la posición de las cabezas de vídeo, desplazándolas en el sentido adecuado para que se corrija el error. Para ello las cabezas se montan sobre unas láminas que se curvan en función de la tensión que se aplica a las mismas. Dicha tensión se debe obtener a partir de la señal de control de forma que se corrijan las posibles desviaciones OBTENCIÓN DE LA SEÑAL DE AUTOTRACKING La obtención de la señal de autotracking se puede realizar de diversos modos: La forma más intuitiva puede ser la inclusión, en el momento de la grabación, de unas señales especiales que al ser leídas informen del posicionamiento. También se puede extraer la señal de autotracking sin haber inscrito nada especial en la pista de vídeo. Para ello se aprovecha el hecho de que la amplitud de una señal modulada FM es constante para detectar cuando se produce una desviación en la trayectoria seguida por una de las cabezas de vídeo. ENVOLVENTE DE VÍDEO FP BANDA 10 Hz DETECTOR SÍNCRONO FP BAJO TENSIÓN DE AUTOTRACKING OSCILADOR 10 Hz FP BAJO 10 Hz SEÑAL DITHER (10 Hz) HACIA MDA DEL CAPSTAN Figura 3.22: Obtención de la señal de autotracking En reproducción a la tensión de arrastre normal se le superpone una señal de pequeña amplitud y baja frecuencia (10 Hz), conocida como dither y que se puede traducir como temblor, que produce sucesivas aceleraciones y deceleraciones en el arrastre de la cinta que se traducen en que la cabeza se desplaza de forma oscilante sobre la pista, siendo su trayectoria media la deseada (ver figura 3.23). Figura 3.23: Desplazamiento de la cabeza sobre la pista debido al dither Si la cabeza sigue, en media, la pista de vídeo, la envolvente de la señal FM extraída será oscilante a la misma frecuencia que el dither, y el máximo de dicha envolvente coincidirá con cada valor nulo del dither. A la salida del detector de

18 42 SISTEMA DE SERVOS DEL VIDEOGRABADOR síncrono, que no es más que un multiplicador, se dispondrá de una señal de media cero (ver figura 3.24) que proporcionará, a la salida del filtro paso-bajo, una tensión de control nula que es lo que se desea. Se ha considerado el dither cuadrado a la hora de realizar el producto porque resulta más sencillo visualizar el resultado, el efecto es el mismo si se realiza el producto con el dither senoidal. DITHER DITHER CUADRADA ENVOLVENTE SALIDA DET. SÍNCRONO SALIDA FILTRO PASO- BAJO Figura 3.24: Señales obtenidas cuando la cabeza se desplaza correctamente Si la cinta se retrasa, la cabeza recorre una trayectoria ligeramente desviada a la izquierda respecto a la trayectoria correcta. Suponiendo el caso en que la máxima desviación del dither da lugar a que la cabeza se encuentre completamente centrada (figura 3.25), el máximo de la envolvente se producirá en el mismo instante que el máximo del dither, y el mínimo coincidirá con el mínimo del dither. Figura 3.25: La cinta se retrasa Esta situación dará como resultado una señal de media positiva (ver figura 3.26) a la salida del detector síncrono, lo que dará lugar a una tensión de control también positiva que es lo que se persigue.

19 3.11. SEGUIMIENTO DE PISTA AUTOMÁTICO 43 DITHER DITHER CUADRADA ENVOLVENTE SALIDA DET. SÍNCRONO SALIDA FILTRO PASO-BAJO Figura 3.26: Señales obtenidas si la cinta se retrasa Si la cinta se adelanta, la cabeza recorre una trayectoria ligeramente desviada a la derecha respecto a la trayectoria correcta. Suponiendo el caso en que la máxima desviación del dither da lugar a que la cabeza se encuentre completamente centrada (figura 3.27), el máximo de la envolvente se producirá en el mismo instante que el mínimo del dither, y el mínimo de la envolvente coincidirá con el máximo del dither. Figura 3.27: La cinta se adelanta Esta situación dará como resultado una señal de media negativa (ver figura 3.28) a la salida del detector síncrono, lo que dará lugar a una tensión de control también negativa que es lo que se persigue.

20 44 SISTEMA DE SERVOS DEL VIDEOGRABADOR DITHER DITHER CUADRADA ENVOLVENTE SALIDA DET. SÍNCRONO SALIDA FILTRO PASO- BAJO Figura 3.28: Señales obtenidas si la cinta se adelanta