Развитие видеозаписи продемонстрировало, что ни один формат цифровой записи не смог удовлетворить всем требованиям телевизионного вещания. Фирма JVC, создавая формат Digital S, стремилась занять определенную нишу в сфере телевизионного производства, в связи с чем разработка этого формата была подчинена следующим основным целям:
- создать видеомагнитофон, качественные показатели которого должны превосходить параметры любого аналогового аппарата и цифрового магнитофона с дискретизацией входного видеосигнала в соответствии с форматом 4:1:1 или 4:2:0;
- обеспечить интерфейс с существующими цифровыми и аналоговыми телевизионными системами, создавая возможности для эволюционного развития и совершенствования техники телевизионного вещания;
- выйти на рынок с приемлемыми для большинства покупателей стоимостными показателями видеомагнитофона.
Сочетание сравнительно высокого качества с низкой ценой должно было сделать основными покупателями аппаратов Digital S владельцев существующих аналоговых телевизионных систем со сравнительно скромными финансовыми возможностями. Однако при анализе экономических проблем перехода к цифровым технологиям необходимо учитывать не только капитальные вложения, эксплуатационные расходы и затраты на видеоленту. Важным фактором является также скорость, с которой аналоговое оборудование заменяется на цифровое. Имея интерфейсы с существующими аналоговыми телевизионными системами, Digital S должен был обеспечить эволюционный путь технического переоснащения телевизионных компаний. Приобретение всего лишь одного монтажного видеомагнитофона формата Digital S, оснащенного аналого-цифровыми и цифро-аналоговыми преобразователями, должно было привнести много преимуществ цифрового производства программ в действующую телевизионную систему.
Видеокомпрессия стала важным фактором современной технологии видеозаписи. Способ и степень компрессии формата Digital S были определены после установления следующих основных требований:
- дискретизация изображения в компонентном формате 4:2:2;
- лента шириной 12,65 мм с металлопорошковым покрытием в кассете типа S-VHS;
- время записи около 2 часов;
- обеспечение возможностей многократной перезаписи при сохранении вещательного уровня качества.
Удовлетворение этих требований привело к установлению сравнительно небольшой степени компрессии - 3,3:1. Был выбран способ компрессии, основанный на внутрикадровом кодировании с использованием дискретного косинусного преобразования. На выбор способа повлияли также соображения, связанные с обеспечением монтажа с точностью до кадра и приемлемого качества при ускоренном в несколько десятков раз воспроизведении в прямом и обратном направлениях, а также, конечно, экономические факторы.
Важным элементом концепции формата Digital S стала совместимость. В данном случае совместимость означает возможность воспроизведения телевизионных программ, записанных в формате S-VHS, что обеспечивает преемственность между существующими фильмотеками в формате S-VHS и библиотеками в формате Digital S.
Формат Digital S предполагает использование современной металлопорошковой магнитной ленты с двухслойным рабочим покрытием. При использовании ленты толщиной 14,4 мкм длительность записи составляет 104 минуты, применение более тонкой ленты позволит увеличить это время до 2 часов.
Лента помещается в кассету, подобную видеокассете S-VHS. В магнитофоне Digital S используются автоматическая очистка ленты от пыли и система очистки головок, которая активизируется при загрузке и выгрузке кассеты. Эти меры обеспечивают более высокий уровень защиты от выпадений, вызванных пылью. Механизм транспортирования ленты Digital S представляет собой усовершенствованную версию S-VHS. Использование в качестве близких прототипов хорошо отработанных и проверенных в течение многих лет кассеты и механизма S-VHS позволило не только сэкономить время и средства на разработку, но и повысить надежность аппаратов Digital S. Кроме того, это позволяет сравнительно простыми средствами обеспечивать совместимость видеофонограмм S-VHS и Digital S с целью создания видеомагнитофонов Digital S, которые могут воспроизводить телевизионные программы, записанные в формате S-VHS.
Важнейшим компонентом любого видеомагнитофона является барабан видеоголовок. Конструкция барабана Digital S была существенно усовершенствована по сравнению с системой S-VHS. Вращающийся барабан с видеоголовками находится между двумя неподвижными, тогда как в обычной системе S-VHS вращается верхний барабан, а нижний является неподвижным. Высота вращающегося барабана сравнительно невелика, что обеспечивает стабильность контакта "головка-лента" и улучшает линейность наклонных дорожек на ленте. На вращающемся барабане монтажного видеомагнитофона находятся две пары головок записи, две пары головок воспроизведения и две вращающиеся стирающие головки.
В формате Digital S предусматривается использование компрессии с симметричной схемой кодирования-декодирования. Интервалы времени, затрачиваемые на кодирование (компрессию) и декодирование (декомпрессию), - одинаковы, они равны примерно двум кадрам. Для реализации при монтаже предварительного воспроизведения головки воспроизведения располагаются на вращающемся барабане примерно на 1 мм выше, чем головки записи, что соответствует опережению во времени около четырех кадров. Это позволяет воспроизвести сигнал, записанный на ленте, и после обработки записать его на тех же дорожках ленты с использованием одного видеомагнитофона.