录像带
背景
录像带是视频技术不可或缺的组成部分，对媒体和家庭娱乐行业产生了深远的影响。录像带和视频技术最初由电视行业控制，现在广泛应用于私营部门，并导致信息分发和娱乐创造方式发生重大变化。
录像带是关于磁记录的。磁记录于 1956 年首次商业化，是一种相对较新的技术。录像带和所有其他形式的录音带都具有磁性。事实上，录像带在成分上与录音带非常相似。大多数录像带都由一层微小的磁性颗粒组成，它们涂在聚酯薄膜上，这是一种坚固、柔韧的塑料材料。大约 10 亿个磁性粒子覆盖一平方英寸的胶带，其功能类似于微型条形磁铁。当磁带通过电磁体时，信息被记录和播放。
磁性粒子是磁带最重要的部分，因为它们负责拾取和传送视频信号。粒度、成分、密度和分布决定了胶带的质量。在制造过程中，颗粒排列在胶带的涂层中。在记录过程中，视频磁头将粒子排列成由视频信号电压变化决定的图案。当磁带重放时，模式被重放头拾取并成为视频图像。
历史
最早的录像带被纸背衬覆盖，锈迹斑斑。第一台录像机在细金属线上记录信号。当发现磁性录像带产生更好的效果时，制造了磁性录音机。一些早期的机器使用小型电磁铁，当铁合金线穿过电磁铁时，它会在铁合金线之间通过时磁化。
事实证明，磁带更易于使用，因为它不像金属丝那样卷曲或弯曲。起初，将铁等金属氧化物粉末化并涂在磁带上。早期录像带中的磁性粒子相对较大。虽然这使制造过程更容易，但颗粒的大小限制了胶带的有效性。后来，钴被添加到颗粒中以改善它们的磁性。
当研究人员探索减小颗粒尺寸的方法时，他们发现较小的颗粒会产生更好的胶带。然而，事实证明，在制造过程中，较小的颗粒更难分散在粘合材料中。粘合材料是一种成分的液体混合物，这些成分随后会变硬并为磁带的磁性层提供结构。研究人员后来专注于更好的粘合剂配方和应用技术，并显着提高了录像带的质量。
1951 年，Bing Crosby Enterprises 进行了第一次磁性录像带的演示。然而，第一盘录像带的低速使其在商业上不切实际。尽管如此，录像带的好处还是立即得到了认可。潜在优势包括改进的广播质量、可重复使用的磁带和较低的制作成本。
1956 年，Ampex 公司推出了第一台实用的录像机。第一个型号是大型卷轴式机器，使用四个磁头和 2 英寸宽的磁带。显然，这项发明引起了电视广播业的兴趣，1956 年 11 月 30 日，CBS 成为第一个使用录像带播放节目的网络。
1969 年推出了一项重大创新，当时索尼推出了符合 EIAJ 标准的四分之三英寸 U-Matic 系列，这是第一个被广泛接受的录像带系统。录像带是对卷对卷格式的巨大改进，对视频领域产生了深远的影响。
在 1980 年代初期，索尼成为第一家为其 Betamax 格式的录像带系统建立消费市场的公司。其他制造商也紧随其后，JVC 推出的 VHS 系统及其 0.5 英寸（1.3 厘米）磁带很快就占据了市场并继续占据主导地位。 1984 年，柯达和通用电气推出了八毫米录像机或摄像机。 1995 年推出了数字录像带。数字记录导致更少的背景噪音和更少的图像和声音质量下降。
数字磁带的引入加上数字视频光盘 (DVD) 的出现，使许多人相信标准录像带的时代已经屈指可数。然而，在 2001 年，估计 90% 的家庭拥有 VCR，而只有 10% 的家庭拥有 DVD 播放器。随着磁带制造的新进展，以及消费者对录像带的偏爱，录像带似乎需要很长时间才能走上恐龙的道路。
原材料
今天的磁带由三个主要层组成：基膜、磁性层和背面涂层。基膜提供胶带的物理支撑和主要强度。基膜主要由聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 组成，因为它经久耐用且抗拉伸。磁性层决定了磁带的磁性。它由磁粉组成，从强度较低的氧化铁到高能金属颗粒，决定了磁带的磁性；为层提供结构的粘合剂，包括聚合物、粘合剂、润滑剂、清洁剂、溶剂、分散剂和静电控制化合物；增强胶带性能的添加剂，如炭黑；和润滑剂，减少摩擦和磨损。由润滑剂组成的背面涂层增强了胶带的耐用性和性能。
设计
没有两家磁带制造商采用完全相同的录像带制造工艺。每个制造商都使用自己的材料和工艺变化来获得竞争优势。但是，所有公司的基本制造过程都是相同的。从本质上讲，制造录像带包括取一卷透明塑料布，用粘合材料和磁性颗粒的混合物涂上它，在烤箱中烘烤直到“涂料”变干，然后将宽塑料卷切成细条，缠绕在上面卷轴。覆盖在录像带上的磁性颗粒是针状的。这使它们能够紧密地堆积在胶带表面上。磁密度越大，磁带越好。最好的胶带使用较小的颗粒以更高的浓度填充。
制造
过程
据主要录像带生产商之一索尼称，制造过程是一个多阶段过程，包括混合、涂层、压光、分切和整理。
- 第一步，混合，涉及创建磁性层，或“油漆”，将涂在磁带上。磁粉首先与溶剂和分散剂（通常是聚氨酯）预混合，以防止粉末漂浮在溶剂上。混合过程开始于将粉末通过大型行星式混合器分散在大型金属罐中。当磁性材料分散时，加入并混合粘合剂、添加剂和润滑剂。当油漆被大滚筒碾磨或碾压时，涂料会自动进入碾磨阶段。这会产生剪切作用，防止在涂料中形成结块。
- 在第二步，即涂布阶段，磁性涂料以连续过程涂覆到基膜上，该过程开始于将大卷基膜送入称为涂布机的机器中。涂布机长 120 英尺（36.6 m），使用功率 400 千瓦。薄膜由六个电机在低张力下通过涂布机牵引。在工艺开始时，胶带进入涂布机的头端，称为退卷端。当涂布机检测到卷筒末端时，新卷筒会自动拼接。称为飞接的机械装置连接新的基膜卷，切断旧的末端，同时卷处于运动状态。 （该装置被称为飞边拼接，因为可以在过程继续运行的同时“在飞行中”进行拼接。）涂布机头停止涂膜，直到新的拼接通过。
- 涂布机头将磁性层施加到基膜上。计算机监视和控制该过程，以便可以无缺陷地涂上一层薄而均匀的磁性涂料。薄层以亚微米或百万分之一米为单位进行测量。最常用的涂覆方法称为挤出。在这个过程中，当薄膜通过压力通过一个小开口被吹出时，涂料被涂在薄膜上。当基膜通过挤出的涂料时，涂料以光滑的层粘在基膜表面。
- 涂覆后，仍湿的胶带会自动通过强磁场，从而在新涂覆的层中物理定向磁性材料。首先，颗粒随机排列在粘合剂上。由于物理对齐对于最有效的磁记录很重要，因此粒子会沿相同方向取向。这是通过在粘合剂硬化时使胶带穿过磁场来实现的。颗粒的分散和取向越均匀，胶带的性能就越好。磁性层现在可以干燥了。
- 干燥固定现在定向的粒子，然后它们才能改变位置。在干燥过程中，用于混合的溶剂被蒸发并回收。磁带的磁性层是稳定的。干燥完成后，胶带通过 X 射线扫描仪，检查新应用层的均匀度。
- 干燥和扫描后，将胶带卷回到宽达 4 英尺（1.2 米）、长超过 1,000 英尺（305 米）的大卷上。就像开始这一过程的飞边拼接一样，在胶带上开一条缝，新卷自动开始收卷。在涂布过程中胶带的张力保持稳定。随着新卷卷尺寸逐渐增大，风速逐渐降低，以保持张力从头到尾均匀。
- 第三步涉及称为日历的过程。此时，磁性粒子之间的空间还没有完全凝固。因此，可以通过压延工艺来最小化该空间，该工艺涉及将刚在钢辊和弹性辊之间形成的层压实。这增加了磁性颗粒的堆积密度，以最大限度地提高磁带的磁密度，并平滑磁性层的表面，从而提供更好的磁带与磁头接触。在此过程中，胶带会自动通过一系列滚筒。钢辊与胶带的磁性面接触，弹性辊与胶带的背面接触，这种方法可以在薄膜上产生均匀的压力。在此过程之后，胶带的最终表面特性和厚度就设定好了。胶带现在可以切割了。
- 在装入磁带之前，磁带会被切割成由其格式决定的宽度。常用的磁带格式包括 0.5 英寸（1.3 厘米）、0.75 英寸（1.9 厘米）或 1 英寸（2.5 厘米）。胶带拼接到由两组刀片组成的分切机上。当胶带穿过分切机时，刀片将胶带切割成所需的宽度。分切是一个非常精确的过程，它对胶带的质量至关重要。该过程通常由激光监控以检测缺陷，例如折叠或针孔。磁带在所需宽度的微米范围内被切开，以确保在 VCR 或摄像机中平稳运行。狭缝边缘会脱落氧化物、基膜和背面涂层颗粒。胶带被切开后，它会经过清洁抹布，以去除在此过程中积累的任何碎屑。然后将胶带缠绕在长“煎饼”卷上，类似于电影胶片卷。磁带现在已准备好进入整理阶段，届时它将被装入磁带。
录像带的组成部分。 - 在收尾阶段，生产盒式磁带。磁带外壳本身是由熔化的塑料制成的，这些塑料放置在金属腔或模具中，并形成外壳的上半部分和下半部分。这半部分由五个螺钉固定在一起。录像带外壳的组件包括两个固定磁带本身的线轴；一个可移动的、装有弹簧的门，可将胶带安全地存放在外壳内；不锈钢销和滚轮可保护胶带本身免受划伤；在录音或播放过程中引导磁带的低摩擦滚轮；防止灰尘积聚的防静电引线；和两个弹簧锁，可防止胶带在外壳内滚动。空的盒式磁带外壳有带引线的轮毂。引导器自动拼接到薄饼卷上，薄饼卷放置在盒式磁带装载机上，该机器将一定量的磁带卷入盒式磁带。接下来，装入的磁带与包装插件组装并放置在保护套中。最后，盒式磁带被包装和装箱以供装运。
副产品/废物
在一些制造工厂，在生产过程中，涂层过程中使用的溶剂被回收和纯化，然后再次用于制造更多的胶带。溶剂在使用气流的干燥器中蒸发。这会产生空气和溶剂的混合物，通过管道输送到溶剂回收站。在该站，溶剂和空气被分离。然后蒸馏溶剂并储存以备使用。
质量控制
通常，质量控制在整个制造过程中是连续的。
计算机、X 射线和激光用于监控各个阶段。成分也经过测试。在索尼，在生产开始之前，质量控制实验室会根据胶带配方中的规格检查成分。检查氧化物和金属颗粒的均匀度和大小。磁性“足迹”经过测试以确保它们符合磁性特性。检查粘合剂和润滑剂的纯度。检查聚酯基膜的一致性和强度。
未来
技术和制造的最新进展使更好的磁带成为可能，并为未来指明了方向。到新世纪之交，人们使用的胶带大多是氧化胶带。活性磁性涂层是某种形式的氧化金属。用纯金属涂层制成的胶带或金属蒸发胶带已被证明是优越的。在制造金属蒸发带时，制造商采用不同的工艺来沉积磁性颗粒。不是将磁性颗粒携带在粘合剂中并涂在磁带上，而是从固体中蒸发并沉积到基膜上。电子束在真空室内将金属加热到数千度。然后金属蒸发并粘附在专门制备的基膜上。该磁性层上涂有保护涂层。结果是一层光滑、薄、密实的纯磁性颗粒薄膜。由于不使用粘合剂，颗粒以接近固体金属的密度啮合。索尼公司通过其先进金属蒸发（AME）工艺在这种新工艺中处于领先地位。这种胶带代表了一种相对较新的技术，其全部潜力有待挖掘。
哪里可以了解更多
书籍
奥尔德林，L.，等。 计算机视频制作手册。 第二版。波士顿：焦点出版社，2001 年。
Nmungwun, A. 视频录制技术：它对媒体和家庭娱乐的影响。 新泽西州：劳伦斯·埃尔鲍姆协会，1989 年。
Heller, N. 和 T. Bentz。 磁带大辩论：新视频格式的演变。 纽约：知识产业出版物，1987 年。
其他
Stoffel, T. 录像带系统理论网页。 2001 年 12 月。
网页。 2001 年 12 月。
丹 哈维
制造工艺