De Evolutie van Videoband: Revolutie in Media en Thuisvermaak

Achtergrond

Videoband is een integraal onderdeel van de videotechnologie die de media- en thuisvermaakindustrieën diepgaand heeft beïnvloed. Eerst gecontroleerd door de televisie-industrie, zijn videoband en videotechnologie nu breed beschikbaar voor de particuliere sector en hebben geleid tot significante veranderingen in de manier waarop informatie wordt gedistribueerd en entertainment wordt gecreëerd.

Videoband gaat over magnetische opname. Commercieel geïntroduceerd in 1956, was magnetische opname een relatief nieuwe technologie. Videoband en alle andere vormen van opnameband zijn hetzelfde in het feit dat ze magnetisch zijn. Videoband is in feite erg vergelijkbaar in samenstelling met audioband. De meeste videobanden bestaan uit een laagje minuscule magnetische deeltjes aangebracht op Mylar, een stevig, flexibel kunststofmateriaal. Ongeveer een miljard magnetische dektjes bedekken een vierkante inch band en functioneren als microscopische staafmagneten. Wanneer de band over een elektromagneet passeert, wordt informatie opgeslagen en afgespeeld.

De magnetische deeltjes zijn het belangrijkste deel van de band, omdat ze verantwoordelijk zijn voor het oppikken en dragen van het videosignaal. Deeltjesgrootte, samenstelling, dichtheid en verdeling bepalen de kwaliteit van een band. Tijdens het productieproces worden de deeltjes in de coating van de band gerangschikt. Tijdens het opnameproces rangschikken videokoppen de deeltjes in patronen gedicteerd door de wisselende spanning van het videosignaal. Wanneer de band wordt afgespeeld, worden de patronen opgepikt door een afspeelkop en worden ze het videobeeld.

Geschiedenis

De eerste video-opnamebanden waren met roest bedekt met papier als rug. De eerste video-opnameapparaten namen signalen op op een dun metalen draad. Toen ontdekt werd dat magnetische videoband betere resultaten gaf, werden magnetische recorders gebouwd. Sommige van de vroege machines gebruikten kleine elektromagneten die ijzerlegeringdraad magnetiseerden terwijl deze tussen spoelen doorliep en over de elektromagneet heen kruiste.

Magnetische band bleek gemakkelijker te verwerken omdat het niet krult of buigt zoals draad. Eerst werden metaaloxiden zoals ijzer gepulverd en op de band aangebracht. Magnetische deeltjes in vroege videobanden waren relatief groot. Hoewel dit het productieproces makkelijker maakte, beperkte de grootte van de deeltjes de effectiviteit van de banden. Later werd kobalt aan de deeltjes toegevoegd om hun magnetische eigenschappen te verbeteren.

Toen onderzoekers manieren verkenden om de grootte van de deeltjes te verkleinen, ontdekten ze dat kleinere deeltjes resulteerden in een betere band. Echter, kleinere deeltjes bleken moeilijker te disperseren in het bindmiddel tijdens het productieproces. Bindmiddel is een vloeibare mengsel van ingrediënten die later uitharden en structuur geven aan de magnetische laag van de band. Onderzoekers richtten zich later op betere binderformuleringen en toepassingstechnieken en verbeterden de videobandkwaliteit aanzienlijk.

In 1951 voerde Bing Crosby Enterprises een van de eerste demonstraties van magnetische videobandopname uit. Echter, de slechte snelheid van de eerste videoband maakte het commercieel onpraktisch. Toch werden de voordelen van videobanden onmiddellijk erkend. Potentiële voordelen omvatten verbeterde uitzendkwaliteit, herbruikbare banden en minder dure productiekosten.

In 1956 introduceerde het Ampex-bedrijf de eerste praktische videobandmachine. Dit eerste model was een grote reel-to-reel machine die vier opnamekoppen en twee-inch brede band gebruikte. Natuurlijk trok deze uitvinding de aandacht van de televisie-uitzendindustrie en op 30 november 1956 werd CBS het eerste netwerk dat een programma uitzond met behulp van videoband.

Een grote innovatie werd in 1969 geïntroduceerd, toen Sony zijn EIAJ-standaard, driekwart-inch U-Matic serie presenteerde, het eerste videocassettesysteem dat breed geaccepteerd werd. De videocassette was een enorme verbetering op het reel-to-reel formaat en had een diepgaand effect op het videovakgebied.

In de vroege jaren 80 werd Sony het eerste bedrijf dat een consumentenmarkt vestigde voor het videocassettesysteem met zijn Betamax-formaat. Andere fabrikanten volgden snel, en het VHS-systeem geïntroduceerd door JVC, met zijn 0,5-inch (1,3 cm) band, domineerde snel en domineert de markt nog steeds. In 1984 introduceerden Kodak en General Electric de acht-millimeter videorecorder, of camcorder. In 1995 werd digitale videoband geïntroduceerd. Digitale opname resulteerde in minder achtergrondruis en minder degradatie van beeld- en geluidskwaliteit.

De introductie van digitale band gekoppeld met het opkomen van de Digital Video Disc (DVD), leidde ertoe dat velen dachten dat de dagen van de standaard videocassettes geteld waren. Echter, in 2001 werd geschat dat 90% van de huishoudens VCR's had terwijl slechts 10% DVD-spelers had. Met nieuwe vooruitgang in bandproductie, alsmede een consumentenvoorkeur voor videobanden, lijkt het erop dat het nog lang zal duren voordat videoband de weg van de dinosaurius gaat.

Grondstoffen

Tegenwoordig is magnetische band samengesteld uit drie hoofdlages: de basisfilm, de magnetische laag, en de rugcoating. De basisfilm voorziet in de fysieke ondersteuning en hoofdsterkte van de band. Basisfilm bestaat voornamelijk uit Polyethyleentereftalaat (PET) omdat het duurzaam is en weerstand biedt tegen rekken. De magnetische laag bepaalt de magnetische eigenschappen van de band. Deze is samengesteld uit magnetische poeders, variërend van lagere sterkte ijzeroxiden tot hoge-energie metaaldeeltjes, die de magnetische eigenschappen van de band bepalen; bindmiddelen die structuur geven aan de laag, waaronder polymeren, lijmmiddelen, smeermiddelen, reinigers, oplosmiddelen, dispersiemiddelen en statische controle verbindingen; additieven, zoals roet, die bandeigenschappen verbeteren; en smeermiddelen, die wrijving en slijtage verminderen. De rugcoating, die bestaat uit smeermiddelen, verbetert de duurzaamheid en prestaties van de band.

Ontwerp

Geen twee bandfabrikanten hanteren het exacte videobandproductieproces. Elke fabrikant gebruikt zijn eigen materialen en variaties op het proces om een voorsprong op concurrenten te krijgen. Echter, het basisfabriekproces is hetzelfde voor alle bedrijven. In essentie omvat het fabriceren van videoband het nemen van een rol heldere plastic folie, het 'verven' ervan met een mengsel van bindmiddel en magnetische deeltjes, het bakken in een oven tot deze 'verf' droog is, en het snijden van de brede plastic rol in smalle stroken die op spoelen worden gewonden. De magnetische deeltjes die een videoband bedekken, zijn naaldvormig. Dit stelt hen in staat om dicht op de bandobervlakte te worden gepakt. Hoe groter de magnetische dichtheid, hoe beter de band. De beste banden gebruiken kleinere deeltjes gepakt in hogere concentratie.

Het Productieproces

Het productieproces, volgens Sony, een van de grote videobandproducenten, is een meerfasenproces dat mengen, coaten, kalenderen, snijden en afwerken omvat.

1. De eerste stap, mengen, omvat het creëren van de magnetische laag, of 'verf', die een band zal coaten. Het magnetische poeder wordt eerst voorgemengd met oplosmiddelen en dispersiemiddelen, meestal polyurethane, die het poeder voorkomen boven op het oplosmiddel te drijven. Het mengproces begint met het disperseren van het magnetische materiaal door grote planeetmengers in grote metalen tanks. Wanneer het magnetische materiaal gedispergeerd is, worden de bindmiddelen, additieven en smeermiddelen toegevoegd en gemengd. De verf wordt dan automatisch naar de maalstadium doorgegeven, waar deze wordt gemalen, of gerold, door grote rollen. Dit creëert een scherende werking die agglomeratie in de verf voorkomt.
2. In de tweede stap, het coater-stadium, wordt de magnetische verf op de basisfilm aangebracht in een continu proces dat begint wanneer grote rollen van de basisfilm in een machine genaamd een coater worden gevoerd. De coater is 120 ft (36,6 m) lang en gebruikt 400 kW vermogen. De film wordt door zes motoren door de coater getrokken bij lage spanning. Aan het begin van het proces gaat de band de kopkant van de coater in, wat de ontrol-kant wordt genoemd. Nieuwe rollen worden automatisch aangeplakt wanneer de coater het einde van een rol detecteert. Een mechanisch apparaat genaamd een vliegende spleet bevestigt de nieuwe rol basisfilm, knipt het einde van de oude af, terwijl de rollen in beweging zijn. (Het apparaat heet vliegende spleet omdat de spleet 'on the fly' gemaakt kan worden terwijl het proces doorgaat.) De coaterkop stopt met schilderen van de film tot de nieuwe spleet doorgegaan is.
3. De coaterkop brengt de magnetische laag op de basisfilm aan. Computers monitoren en controleren het proces, zodat een dunne, uniforme laag magnetische verf zonder defecten kan worden aangebracht. De dunne lagen worden gemeten in submicronen, of millionsten van een meter. De coatingmethode die het meest gebruikt wordt, heet extrusie. In dit proces wordt de verf op de film aangebracht terwijl deze onder druk door een kleine opening wordt geblazen. Terwijl de basisfilm over de geëxtrudeerde verf glijdt, plakt de verf aan het oppervlak van de basisfilm in een gladde laag.
4. Na het coaten wordt de nog natte band automatisch door een sterk magnetisch veld geleid wat de magnetische stof in een net aangebrachte laag fysiek oriënteert. Aanvankelijk zijn de deeltjes willekeurig op de binder gerangschikt. Omdat de fysieke oriëntatie belangrijk is voor de meest effectieve magnetische opname, worden de deeltjes dan in dezelfde richting georiënteerd. Dit wordt bereikt door de band door het magnetische veld te laten lopen terwijl de binder uithardt. Hoe uniformer de dispersie en oriëntatie van de deeltjes, hoe beter de band zal presteren. De magnetische laag is nu klaar om gedroogd te worden.
5. Drogen fixeren de nu georiënteerde deeltjes voordat ze van positie kunnen veranderen. Tijdens het drogen verdampen de oplosmiddelen gebruikt voor mengen en worden herwonnen. De magnetische laag van de band wordt gestabiliseerd. Wanneer het drogen voltooid is, passeert de band een Röntgenscanner die de gelijkmatigheid van de net aangebrachte laag controleert.
6. Na het drogen en scannen wordt de band terug op grote rollen gewonden van maximaal 4 ft (1,2 m) breed en meer dan 1.000 ft (305 m) lang. Net als de vliegende spleet die het proces startte, wordt een spleet in de band gemaakt en start de nieuwe rol automatisch met opwinden. De spanning van de band wordt constant gehouden tijdens het coaten. Naarmate de net gewonden rol geleidelijk in grootte toeneemt, wordt de windsnelheid geleidelijk verminderd om de spanning gelijkmatig van begin tot eind te houden.
7. De derde stap omvat een proces genaamd kalenderen. Op dit moment is de ruimte tussen de magnetische deeltjes nog niet volledig vast. Het is daarom mogelijk deze ruimte te minimaliseren door het kalenderproces, wat het compacteren van de net gevormde laag tussen staalrollen en elastische rollen omvat. Dit verhoogt de pakkingsdichtheid van de magnetische deeltjes om de magnetische dichtheid van de band te maximaliseren, en het gladst het oppervlak van de magnetische laag, wat betere band-naar-kop contact biedt. Tijdens het proces wordt de band automatisch door een serie rollen gevoerd. De staalrollen maken contact met de magnetische kant van de band en de elastische rollen maken contact met de rug van de band, een methode die een gelijkmatige druk over de film creëert. Na dit proces zijn de finale oppervlaktekenmerken en dikte van de band vastgelegd. De band is nu klaar om gesneden te worden.
8. Voordat ze in cassettes worden geladen, worden de banden gesneden tot de breedte bepaald door het formaat. Algemeen gebruikte bandformaten omvatten 0,5 in (1,3 cm), 0,75 in (1,9 cm), of 1 in (2,5 cm). De band wordt op een snijder gespleten bestaande uit twee sets mesjes. Terwijl de band door de snijder getrokken wordt, snijden de mesjes de band in de gewenste breedte. Het snijden is een zeer precies proces en kritiek voor de kwaliteit van de banden. Het proces wordt meestal gemonitord door lasers om defecten zoals vouwen of pinholes te detecteren. De band wordt binnen micronen van de gewenste breedte gesneden om soepel werking in een VCR of camcorder te garanderen. Een slecht gesneden rand kan oxide, basisfilm en ruggecoate deeltjes afstoten. Na het snijden passeert de band over een reinigingsdoek die eventuele afvalstoffen die tijdens het proces zijn geaccumuleerd verwijdert. De band wordt dan op lange 'pannenkoek' rollen gewonden, die op filmrollen lijken. De band is nu klaar voor de afwerkingsfase, wanneer deze in cassettes zal worden geladen.
9. In de afwerkingsfase worden de bandcassettes geproduceerd. De cassetteschillen zelf worden gecreëerd uit gesmolten kunststoffen die in een metalen holte, of vorm, worden geplaatst en gevormd tot de boven- en onderhelften van de schillen. Deze helften worden samengehouden door vijf schroeven. Componenten van de videocassetteschillen omvatten twee spoelen die de band zelf vasthouden; een bewegende, veer-ggeladen deurtje dat de band veilig binnenin de schil houdt; roestvrij stalen pennen en rollen die de band beschermen tegen schrammen; laag-wrijving rollen die de band leiden tijdens opname of afspelen; antistatische leader die stofophoping voorkomt; en twee, veer-ggeladen sloten die voorkomen dat de band in de schil omherrolt. De lege cassetteschillen hebben naven met leader bevestigd. De leader wordt automatisch aan de pannenkoekrollen gespleten, die op een in-cassette laadmachine worden geplaatst die een gemeten hoeveelheid band in de cassette spoelt. Vervolgens worden de geladen cassettes gemonteerd met pakinserts en in beschermende hulses geplaatst. Ten slotte worden de cassettes verpakt en in dozen gedaan voor verzending.

Bijproducten/Afval

In sommige productiefabrieken wordt tijdens de productie het oplosmiddel gebruikt in het coatingproces herwonnen en gezuiverd en daarna weer gebruikt in de productie van meer banden. De oplosmiddelen verdampen in drogers die luchtstromen gebruiken. Dit creëert een mengsel van lucht en oplosmiddel dat door pijpen naar een oplosmiddelherwinningsstation wordt getransporteerd. Op dit station worden het oplosmiddel en de lucht gescheiden. Het oplosmiddel wordt vervolgens gedestilleerd en opgeslagen voor gebruik.

Kwaliteitscontrole

Over het algemeen is kwaliteitscontrole continu door het gehele productieproces heen.

Computers, Röntgenstralen en lasers worden gebruikt om verschillende stadia te monitoren. Ingrediënten worden ook getest. Bij Sony, voordat de productie begint, worden ingrediënten gecontroleerd door het kwaliteitscontrole laboratorium tegen specificaties in de bandformulering. Oxide en metaaldeeltjes worden gecontroleerd op gelijkmatigheid en grootte. Magnetische 'voetsporen' worden getest om ervoor te zorgen dat ze voldoen aan magnetische kenmerken. Bindmiddelen en smeermiddelen worden gecontroleerd op zuiverheid. De polyester basisfilm wordt gecontroleerd op consistentie en sterkte.

De Toekomst

Recente vooruitgang in technologie en productie maken nog betere banden mogelijk en wijzen de weg naar de toekomst. Rond de eeuwwisseling waren de meeste banden die mensen gebruikten oxidebanden. De actieve magnetische coating was een vorm van geoxideerd metaal. Banden gemaakt met coatings van zuiver metaal, of metal evaporated tape, hebben zich als superieur bewezen. Bij het maken van metal evaporated tape, gebruiken fabrikanten een ander proces om magnetische deeltjes neer te zetten. In plaats van dat de magnetische deeltjes in een binder worden gedragen en op de band geschilderd, worden ze verdampt van een vast stof en op basisfilm gedeponeerd. Een elektronische bundel verhit metaal tot duizenden graden binnen een vacuümkamer. Het metaal verdampt en hecht zich aan een speciaal voorbereide basisfilm. Een beschermende coating wordt op deze magnetische laag aangebracht. Het resultaat is een gladde, dunne, dicht gepakte film van zuivere magnetische deeltjes. Omdat geen binder gebruikt wordt, meshen de deeltjes met een dichtheid die zich nader tot vast metaal. De Sony corporation leidde de weg met dit nieuwe proces met zijn Advanced Metal Evaporated, of AME, proces. Dit type band vertegenwoordigt een relatief nieuwe technologie, en haar volledige potentieel wacht nog om ontgonnen te worden.

Waar Meer Te Leren

Boeken

Alldrin, L., et al. The Computer Videomaker Handbook. 2e dr. Boston: Focal Press, 2001.

Nmungwun, A. Video Recording Technology: Its Impact on Media and Home Entertainment. New Jersey: Lawrence Erlbaum Associates, 1989.

Heller, N., en T. Bentz. The Great Tape Debate: Evolution of the New Video Format. New York: Knowledge Industry Publications, 1987.

Overig

Stoffel, T. Videotape Systems Theory Web Page. December 2001. < https://www.lionlmb.org/quad/theory.html >.

Web Page. December 2001. < https://www.mtc-open.net >.

Dan Harvey