U-matic

인치 타입 E 헬리컬 스캔(3/4-inch Type E Helical Scan) 또는 SMPTE E는 소니, 마쓰시타 전기산업(파나소닉), JVC가 판매한 아날로그 녹음 비디오카세트 규격이다. 소니가 처음 개발하여 1969년 10월에 시제품을 공개했고, 1970년 3월에 세 제조사 간의 표준화와 세부 조정을 거쳐 1971년 9월 소니가 상업적으로 출시했다. 이 규격은 비디오 드럼 주위로 테이프가 감기는 U자형 경로를 따서 소니는 U-matic(유매틱), 파나소닉은 U-Vision, JVC는 U-VCR이라는 브랜드명을 붙였다.

이 규격은 당시 흔하던 릴투릴(reel-to-reel) 시스템을 대체하여 비디오테이프를 카세트 내부에 수용한 초기 비디오 규격 중 하나였다. 이 규격은  테이프를 사용하여,  타입 C 비디오테이프나  쿼드러플렉스 비디오테이프와 같은 대형 오픈 릴 규격과 대조적으로 "3/4인치" 또는 단순히 "3/4"라는 별칭을 얻었다.

 개발 
섬네일|U-matic(뒷줄 왼쪽)과 비디오8(중앙), 소형 베타캠 테이프(뒷줄 오른쪽), VHS(앞줄 왼쪽), MII(앞줄 오른쪽)의 비교
섬네일|대형 U-matic 카세트
1세대 U-matic VCR은 폭 약 , 깊이 , 높이 의 대형 기기로 특수 선반이 필요했으며, 기계적 제어는 녹화, 재생, 되감기, 빨리감기, 정지 및 일시정지(초기 모델에서는 화면 소거됨)로 제한되었다. 이후 모델에서는 방송 환경에서의 압축 보관을 위한 EIA 19인치 랙 장착형 섀시 크기, 슬라이딩 랙 레일, 솔레노이드 제어 메커니즘, 조그셔틀 노브, 원격 제어, 수직 귀선 기간 타임코드(VITC), 종방향 타임코드, 내부 컷 편집 제어, "Slo-Mo" 슬로 모션 재생, 돌비 오디오 노이즈 감소 등의 개선이 이루어졌다.

U-matic이라는 이름은 헬리컬 스캔 비디오 헤드 드럼 주위에 테이프가 감길 때의 경로가 알파벳 U자와 닮았다는 점에 착안하여 명명되었다."철저한 연구 끝에 개발팀은 카세트 테이프 VCR에 사용할 수 있는 메커니즘인 U-로딩 시스템을 고안했다고 확신했다. 이 이름은 위에서 보았을 때 테이프가 그리는 U자형 모양에서 유래했다." 소니 역사, [소니: 생각과 창조의 자유—기하라 방식].   베타맥스 역시 이와 유사한 형태의 "B-로딩"을 사용한다. 녹화 시간은 1시간으로 제한된다. 초기 해상도는 240 TV 라인이었다. 신호는 주파수 변조를 사용하여 테이프에 기록된다.

U-matic 테이프는 초당 3.75인치의 속도로 이동하며, 테이프 기록 속도는 PAL의 경우 초당 8.54미터, NTSC의 경우 10.26미터이다. 이는 U-matic VCR 드럼의 헤드가 테이프를 가로지르는 속도가 이 중 하나임을 의미한다. 드럼에는 두 개의 헤드가 있으며 둘 다 비디오 녹화에 사용된다. 드럼은 PAL의 경우 1500 rpm, NTSC의 경우 1800 rpm으로 회전한다.

이 규격을 정의하는 일부 표준은 다음과 같다:
 SMPTE 21M-1997 Video Recording – 3/4-in Type E Helical Scan – Records
 SMPTE 22M-1997 Video Recording – 3/4-in Type E Helical Scan – Cassette
 SMPTE 31M-2003 Television Analog Recording - 3/4-in Type E – Small Video Cassette
 RP 87-1999 (보관됨 2004) Reference Carrier Frequencies, Preemphasis Characteristic and Audio and Control Signals for 3/4-in Type E Helical-Scan Video Tape Cassette Recording

 U-matic 하이밴드 
U-matic은 이미지 품질을 개선하기 위해 두 번의 개정을 거쳤다. 1976년, 소니는 부분적으로 하위 호환성을 갖춘 하이밴드(High-band 또는 Hi-band) 개정판을 출시했으며, 기존 버전은 로우밴드(Low-band 또는 Lo-band)로 불리게 되었다. 하이밴드는 FM 반송파 주파수를 높여 테이프의 가용 대역폭을 늘렸으며, 이를 통해 이미지 품질과 해상도 라인 수를 향상시켰다. U-matic 하이밴드 녹화물은 로우밴드 기기에서 흑백으로 재생된다.

PAL U-matic 하이밴드는 FM 반송파 주파수를 4.8–6.4 MHz로 높였다. 녹화 시 싱크 팁(sync tip) 주파수는 4.8 MHz, 피크 화이트 주파수는 6.4 MHz, 색 반송파 주파수는 983.803 kHz였다.

 U-matic 하이밴드 SP 
섬네일|U-matic SP 로고
하이밴드 이후에는 SP(Superior Performance)가 등장했다. SP는 FM 반송파 주파수를 더욱 높여 가용 대역폭을 확보함으로써 이미지 품질과 해상도를 330 라인까지 향상시켰다. U-matic SP는 이산화 크롬 테이프를 도입했다.

PAL U-matic 하이밴드 SP는 FM 반송파 주파수를 5.6–7.2 MHz로 더 높였고, 색 반송파 주파수는 924 kHz로 상향했다.

NTSC 녹화 시 U-matic 로우밴드는 싱크 팁 주파수 3.8 MHz, 피크 화이트 주파수 5.4 MHz, 색 반송파 주파수 688.373 kHz를 가진다. NTSC U-matic SP의 피크 화이트 주파수는 7 MHz이다.

PAL 녹화 시 U-matic 하이밴드 SP는 싱크 팁 주파수 5.6 MHz, 피크 화이트 주파수 7.2 MHz를 가지며, 색 반송파 주파수는 일반 하이밴드와 동일하게 유지했다.

 도입 

1971년 첫 U-matic VCR 모델인 VO-1600이 출시되었을 때, 소니는 원래 이 규격을 가정용 TV 녹화를 위한 VHF/UHF TV 튜너를 내장한 소비자 시장용 비디오카세트 규격으로 기획했다. 그러나 높은 제조 단가와 그에 따른 소매 가격 때문에 이는 실패로 돌아갔다. 하지만 기업 통신 및 교육 방송과 같은 용도로 사용하기에는 충분히 감당할 수 있는 가격이었기에 산업 및 교육 분야에서 큰 성공을 거두었다. 그 결과 소니는 U-matic의 마케팅 대상을 산업, 전문 방송, 교육 분야로 전환했다.

U-matic은 1970년대 중반 텔레비전 방송 산업에서 더 큰 성공을 거두었는데, 1974년 첫 휴대용 모델인 소니 VO-3800이 출시되면서 여러 지역 TV 방송국과 전국망 TV 네트워크가 이 규격을 사용하기 시작했다. 이 모델은 ENG(전자 뉴스 취재) 시대를 열었으며, 결국 현장 뉴스 취재에 사용되던 기존 16mm 필름 카메라를 대체했다. 필름은 현상에 시간이 걸리는 반면, 비디오테이프는 즉시 재생이 가능하여 더 빠른 속보 보도가 가능해졌다.

 카세트 
섬네일|U-matic S 로고
오리지널 카세트는 각 릴에 대해 하나의 플랜지만을 사용했다. 즉, 테이크업 릴에는 상단 플랜지를, 공급 릴에는 하단 플랜지를 사용했다. 이를 통해 콤팩트 카세트처럼 릴이 겹칠 수 있게 하여 디자인의 공간 효율성을 높였다. JVC는 초기 VHS 카세트에도 유사한 방식을 검토했으나, 테이프 가장자리와 카세트 내부 표면 사이에 불필요한 마찰을 유발한다는 이유로 이를 포기하고 이중 플랜지 카세트를 선택했다. U-matic 카세트에서는 재생, 빨리감기, 되감기 시 릴들이 서로 반대 방향(하나는 시계 방향, 다른 하나는 반시계 방향)으로 회전하면서 겹쳐진 플랜지에 의한 마찰이 줄어들었다. 각 카세트에는 운반 시 테이프 허브를 고정하는 내부 잠금 메커니즘과 테이프를 보호하는 스프링 방식의 도어가 있으며, 이 도어는 카세트가 VCR에 삽입될 때 자동으로 열린다. 사고로 인한 녹화를 방지하기 위해 카세트 바닥면에는 탈착 가능한 빨간색 플라스틱 버튼이 있어, 이를 제거하면 녹화 기능이 비활성화된다.

휴대용 레코더용으로 개발되어 공식적으로 U-matic S라 불리는 더 작은 카세트는 전통적인 이중 플랜지 릴을 채택했으며, 이로 인해 적재할 수 있는 테이프의 양이 줄어들어 녹화 시간이 단축되었다. U-matic S 테이프는 최대 녹화 시간이 20분이었고 대형 카세트는 1시간이었으나, 3M, 듀폰과 같은 일부 테이프 제조업체는 더 얇은 테이프를 사용하여 30분용 S-테이프나 75분용(듀폰은 90분용까지) 대형 카세트를 출시하기도 했다. ENG의 시대를 연 것이 바로 이 U-matic S 규격 기기들이었다. 현장에서 무게와 부피를 최소화하기 위해 휴대용 레코더는 외부 AC 전원 공급 장치를 사용하거나 충전식 니켈-카드뮴 전지로 작동할 수 있었다. S 규격 테이프는 어댑터(소니의 KCA-1)를 사용하여 기존의 상단 로딩 방식 표준 U-matic 데크에서 재생할 수 있었으며, 최신 전면 로딩 방식 기기들은 테이프 하단의 슬롯 덕분에 어댑터 없이 직접 S 규격 테이프를 수용할 수 있었다.

 모델 
섬네일|소니 U-matic SP 테이프 레코더
섬네일|right|수리를 위해 분해된 U-matic 플레이어
섬네일|두 대의 연결된 U-matic 비디오 레코더를 제어하는 소니 편집 콘솔 BVE-600. 이러한 조합은 TV 스튜디오 등에서 전문적인 영상 편집에 사용되었다.
앞서 언급한 소니 VO-3800을 비롯하여 이후의 VO-4800, VO-6800, VO-8800, BVU-50, BVU-100, BVU-110, BVU-150 모델 및 파나소닉, JVC 등의 다른 제조사 모델들은 소형 U-matic S 카세트를 사용했다.

VO 시리즈의 가격은 주로 교육, 기업 및 산업 분야를 타겟으로 했으며, 언밸런스 오디오 커넥터를 갖추었고 대개 SMPTE 타임코드를 포함하지 않았다(일부 업체가 종방향 타임코드를 설치하는 개조 서비스를 제공하기도 했다). VO-3800은 대부분 금속으로 제작되어 무거웠지만 기술적으로는 휴대 가능했다. VO-4800은 VO-3800과 동일한 기능을 갖추었으나 많은 부품을 플라스틱으로 교체하여 무게와 크기를 크게 줄였다. VO-6800은 바지 주머니에 배터리를 보관할 수 있게 해주는 길고 얇은 표준 배터리("캔디 바")를 도입했다. 이 배터리의 일반적인 모델명은 NP-1, NP-1A, NP-1B였다. VO-8800 은 소니에서 생산한 마지막 휴대용 VO 시리즈였으며 솔레노이드 제어 트랜스포트를 특징으로 했다.

소니 BVU 시리즈(Broadcast Video U-matic)는 종방향 및 수직 귀선 기간 SMPTE 타임코드, 밸런스 오디오 XLR 단자, 더욱 견고한 트랜스포트 기능을 추가했다. BVU-50은 현장 녹화는 가능했으나 재생은 불가능했고, BVU-100은 현장에서 녹화와 재생이 모두 가능했다. 휴대용 레코더는 각 끝에 다핀 커넥터가 달린 다도체 케이블로 카메라와 연결되었다. 이 케이블은 양방향 오디오, 비디오, 동기화, 녹화 온/오프 제어 및 전원을 전달했다. 초기 스튜디오 모델과 모든 휴대용 U-matic VCR은 테이프를 삽입한 후 수동으로 서랍을 닫아야 하는 서랍식 메커니즘("상단 로딩")을 가졌다. 이후의 스튜디오 VCR은 포트 입구를 통해 카세트를 받으면 자동으로 안으로 당겨져 트랜스포트에 안착되는 방식("전면 로딩")을 채택했다.

일부 U-matic VCR은 선형 영상 편집 시스템을 위한 소니 RM-440과 같은 외부 영상 편집 컨트롤러로 제어할 수 있었다. 소니와 Convergence, Calaway, CMX 시스템즈와 같은 다른 제조업체들은 A/B 롤 시스템을 생산하여, 두 대 이상의 VCR을 제어 및 동기화하여 비디오 디졸브 및 기타 모션 효과, 문자 발생기 통합, 오디오 컨트롤러 및 디지털 영상 효과(DVE)를 가능하게 했다.

1976년 소니는 상단 로딩 방식인 BVU-200을 출시하며 부분적으로 하위 호환성을 갖춘 하이밴드 개정판을 도입했다. 기존 버전은 로우밴드로 알려지게 되었다. U-matic 하이밴드는 개선된 컬러 기록 시스템과 더 낮은 노이즈 레벨을 가졌다. BVU는 ENG 및 현장 프로그램 제작에서 엄청난 인기를 얻으며 일상적인 제작에서 16mm 필름의 시대를 끝냈다. 1990년대 초에 이르러 소니의  베타캠 SP 규격은 기업 및 저예산 프로그램 제작을 제외한 분야에서 BVU를 거의 대체했다. BVU-870 모델을 통해 소니는 기록 시스템을 더욱 개선하고 베타캠과 동일한 "SP" 접미사를 붙여 U-matic의 마지막 개정을 단행했다. SP의 수평 해상도는 330 라인이었다. BVU-800 시리즈의 Y-FM 반송파 주파수는 1.2 MHz로 상향되어 더 넓은 대역폭을 제공했다. 또한 BVU-800 시리즈는 돌비 오디오 노이즈 감소 기능을 추가했다. 소니의 BVU-900 시리즈는 소니가 만든 마지막 방송용 U-matic VTR이었다. 1세대 U-matic SP와 베타캠 SP의 녹화물은 구분하기 어려울 정도였으나, 그럼에도 불구하고 규격 자체의 본질적인 문제로 인해 U-matic의 쇠퇴는 예견된 일이었다.

 문제점 
이 규격에서 반복되는 문제는 일시정지된 비디오카세트에 대해 회전하는 비디오 드럼 헤드가 장시간 마찰을 일으켜 발생하는 비디오테이프 손상이었다. 드럼이 테이프의 산화물을 긁어내거나 테이프가 구겨질 수 있었으며, 손상된 테이프를 재생하면 왜곡된 영상의 가로선이 프레임 위로 올라가고 오디오가 끊기는 현상이 발생했다. 제조업체들은 일시정지 모드에서 일정 시간이 지나면 테이프를 회전 헤드 주변에서 느슨하게 하거나 헤드 회전을 멈추는 방식 등으로 이 문제를 최소화하려 노력했다.

또한 비디오 프레임 하단의 영상 일부가 나머지 부분과 수평으로 어긋나는 현상인 헤드 스위칭 노이즈로 인한 영상 왜곡 문제도 있었다.

이 규격은 NTSC 컬러 표준에서 빨강색을 재현하는 데 어려움이 있었으며, 빨간색 이미지는 스펙트럼상의 다른 색상보다 노이즈가 더 심했다. 이러한 이유로 카메라 앞에 서는 출연진은 기술적 결함을 두드러지게 할 수 있는 빨간색 옷을 입지 않도록 권고받기도 했다.

U-matic VCR 간의 비디오 복사는 재생 신뢰성을 저하시켰으며, 세대를 거듭할수록 헤드 스위칭 노이즈, 크로마 번짐, 크로마 노이즈 수준이 복합적으로 악화되었다. 이러한 문제들로 인해 비디오 편집자와 엔지니어들은 화질 저하를 최소화하기 위한 우회 방법을 사용했다. 시간축 교정기(TBC)를 사용하여 "녹화" VCR로 보내지는 비디오 신호의 싱크 팁 부분을 재생성함으로써 재생 신뢰성을 높일 수 있었다. 공식적으로 "Demodulated"(줄여서 "demod")라고 불리는 "dub" 케이블은 비디오 회로의 일부를 우회하여 증폭 노이즈를 최소화하는 다도체 케이블이었다.

 용도 

방송이나 후반 작업 편집실의 젠록 시스템과 동기화하기 위해 U-matic VCR은 시간축 교정기(TBC)가 필요했다. 일부 TBC에는 비디오테이프의 산화물 탈락이나 구김 결함을 보상하기 위해 비디오 라인을 임시 디지털 메모리에 보관하는 드롭아웃 보상(DOC) 회로가 있었으나, DOC 회로를 사용하려면 여러 개의 케이블과 전문적인 보정이 필요했다.

U-matic 테이프는 VHS, DVD, 휴대용 하드 드라이브가 보급되기 전, 촬영된 장면을 데일리(dailies)로 쉽게 운반하기 위해 사용되기도 했다. 여러 영화의 복사본이 이 형태로 남아 있다. 예를 들어, 영화 《지옥의 묵시록》의 첫 번째 가편집본(이후 《지옥의 묵시록 리덕스》가 된 무삭제 버전)은 세 개의 U-matic 카세트에 보존되어 있었다.

느린 테이프 속도와 결합된 종방향 오디오 테이프 헤드 사용으로 인해 오디오 품질은 한계가 있었다. 소니는 결국 오디오 충실도를 높이기 위해 돌비 노이즈 감소 시스템(돌비 C 사용) 회로를 구현했다.

1980년대 칠레를 배경으로 한 2012년 영화 《노》는 촬영에 U-matic 테이프를 사용했다.

 디지털 오디오 

U-matic은 디지털 오디오 데이터의 저장에도 사용되었다. 1980년대의 대부분의 디지털 오디오 녹음은 소니 PCM-1600, -1610 또는 -1630 PCM 어댑터를 통해 U-matic 테이프에 기록되었다. 이 장치들은 스테레오 아날로그 오디오를 받아 디지털화한 후 그 비트들로부터 "의사 비디오"(pseudo video)를 생성했다. 각 주사선에 밝고 어두운 영역으로 16비트 샘플 3쌍(96비트)을 저장하는 방식이었다. (모니터에서 이 "비디오"는 진동하는 체크판 무늬처럼 보였다.) 이것을 U-matic 레코더에 녹화할 수 있었다. 이것은 1980년대 초 오디오 콤팩트 디스크를 마스터링하는 데 사용된 최초의 시스템이었다. 유명한 콤팩트 디스크의 44.1 kHz 샘플링 속도는 PAL 및 흑백 NTSC 비디오의 수평 주사선 주기 및 속도, 그리고 U-matic의 휘도 대역폭에 대한 최적화 계산을 기반으로 결정되었다. 재생 시 PCM 어댑터는 밝고 어두운 영역을 다시 비트 정보로 변환했다. 오디오 CD용 글래스 마스터는 PCM-1600의 디지털 출력에서 레이저를 통해 포토레지스트나 염료 폴리머가 코팅된 디스크로 제작되었다. 이 방법은 1990년대 중반까지 흔히 쓰였다.

 사용의 감소 
U-matic은 더 이상 주류 텔레비전 제작 규격으로 사용되지 않지만, 저렴하고 사양이 뛰어나며 내구성이 좋은 규격으로 오랫동안 사랑받았다. 이 규격은 많은 방송 및 비방송 기관들이 저렴한 예산으로 텔레비전 프로그램을 제작할 수 있게 해주었으며, 프로그램 배포, 교실 내 재생 등을 가능하게 했다. 인기가 절정에 달했을 때 U-matic 녹화 및 재생 장비는 소니, 파나소닉, JVC에서 제조되었으며, 영상 편집 컨트롤러, 시간축 교정기, 영상 제작용 가구, 재생용 모니터 및 카트 등 수많은 파생 제품 제조업체들이 존재했다.

전 세계의 많은 텔레비전 시설들은 1970년대와 1980년대에 녹화된 자료의 아카이브 재생을 위해 여전히 U-matic 레코더를 보유하고 있다. 예를 들어, 버지니아주 컬페퍼에 있는 미국 의회도서관 시설은 오래된 TV 방송과 영화의 저작권 기탁 증거 및 열람용 복사본 제공 수단으로 수천 개의 U-matic 비디오 타이틀을 보유하고 있다.

 각주 

분류:1971년 도입
분류:영상 기술
분류:소니 제품
분류:비디오카세트 포맷