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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電磁或磁電轉換的器件；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換為磁帶上的磁信號而實現存儲的，它實質上是一電磁轉換過程。

當彩色全電視信號電流通過磁頭線圈時，在磁頭鐵芯中感應出相應的磁通。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，磁力線經過磁性層再與磁頭鐵芯構成閉合磁路，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，就留下與磁頭內磁通相對應的剩磁，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原成彩色全電視信號，是磁性記錄的逆過程，即磁電轉換過程。

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發(fā)生變化，因此在鐵芯線圈中感應出與磁通量相對應的電動勢，完成磁電轉換過程。

根據電磁感應定律，重放磁頭感應電動勢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，B為磁通量。

如果記錄信號電流為正弦信號，頻率為即可推導得到下列感應電動勢表達式。

E=kfsin（2πft-π/2）（3）

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

重放感應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。在這類應用中，所有任務只需要在數秒間完成。磁盤和光盤記錄系統(tǒng)可以很好地完成這一任務。

實際上，磁盤同光盤系統(tǒng)一樣，其存儲視頻圖像的介質是一個高速旋轉的盤片。它在保存圖像的同時，還將相關攝像機的編號、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，也可以是數字式的，而在光盤上記錄時則清一色地采用數字形式。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，在硬盤上存儲的是數字式的視頻文件。

•在硬盤上保存的是模擬式的圖像信息。