VHS

Opprinnelse

I 1971 startet JVC-ingeniørene Yuma Shiraishi og Shizuo Takano utviklingen av VHS-formatet. JVC samarbeidet først med Sony og Matsushita Electric (kjent som Panasonic utenfor Japan) om å utvikle et videoformat for forbrukere i Japan. Kort tid etter brøt Sony og Matsushita samarbeidet for å utvikle sine egne standarder. Sony begynte arbeidet med Betamax, mens Matsushita jobbet med formatet VX.
Mot slutten av 1971 hadde JVC produsert et internt dokument med tittelen VHS Development Matrix. I dokumentet ble det listet opp tolv milepæler i arbeidet med å bygge en hjemmevideoenhet. Men på samme tid opplevde den kommersielle videoindustrien et fall, og JVC kuttet budsjettet og la til slutt VHS-prosjektet på hylla. Takano og Shiraishi fortsatte arbeidet med prosjektet i hemmelighet, og i 1973 hadde de en fungerende prototype.
I 1974 startet Japan sin egen standardiseringskrig. Ministry of International Trade and Industry (MITI) forsøkte å presse den japanske videoindustrien til å standardisere til bare ett format for å hindre at forbrukerne ble forvirret over å ha flere standarder for video på markedet. Senere på året hadde Sony en funksjonell prototype på sitt Betamax-format, og var veldig nær å slippe et ferdig produkt. Med denne prototypen forsøkte Sony å overbevise MITI til å adoptere Betamax som standarden, og å la Sony lisensiere teknologien til andre produsenter.
JVC mente at en åpen standard ville være best for forbrukeren, da å dele formatet mellom produsentene uten å måtte lisensiere formatet ville være bedre for forbrukeren. For å hindre at MITI adopterte Betamax som standarden gjorde JVC et forsøk på å få andre selskaper til å akseptere VHS, og motarbeidet dermed Sony og MITI. Det var en stor fordel å ha Matsushita med på laget, siden Matsushita var Japans største elektronikkprodusent på den tiden. JVC overbeviste Matsushita til å støtte VHS-formatet, fordi Matsushita var redd for at Sony kunne bli markedsledende, samt at Betamax bare kunne ta opp en time med video. Matsushitas støtte overbeviste Mitsubishi og Sharp til å støtte VHS-standarden. Sonys utgivelse av sin første Betamax til det japanske markedet i 1975 satte større press på MITI for å akseptere Sonys forslag til standard. Men samarbeidet mellom JVC, Matsushita, Mitsubishi og Sharp var mye sterkere, og MITI avsluttet arbeidet for å etablere en industristandard.

Første VHS-enheter

Den første videomaskinen som benyttet VHS var Victor HR-3300, og ble introdusert av presidenten i JVC på Okura Hotel den 9. september 1976. JVC begynte å selge HR-3300 videomaskinen i Akihabara, Tokyo, Japan den 31. oktober 1976. Amerika mottok sin første VHS baserte maskin, RCA VBT200, den 23 august 1977. RCA-maskinen var designet av Matsushita, og var den første VHS-baserte maskinen som ble laget av noen annen enn JVC. England mottok sin første VHS-videospiller, Victor HR-3300EK i 1978. 
Quasar og General Electric fulgte tett på med VHS-baserte videospillere, alle designet av Matsushita. I 1978 produserte Matsushita alene over halvparten av alle japanske videospillere.

Kassett- og tapedesign

VHS-kassetten er 187 mm bred, 103 mm dyp og 25 mm tykk. Plastikkskallet holdes sammen med 5 Philips-skruer. Lokket som beskytter magnetbåndet har en innebygd låsemekanisme på høyre side. VHS-kassetten har også en mekanisme som forhindrer at båndet avspoles. Spolebremsene slippes av en knapp som trykkes inn via et hull i bunnen av kassetten.
En klar film er festet i begge endene av magnetbåndet for å gi en optisk automatisk stopp funksjon for transportmekanismen. En lyskilde blir ført inn i kassetten gjennom et rundt hull i undersiden av kassetten når den lastes inn i videospilleren, og to fotodioder er plassert på venstre og høyre side der båndet forlater kassetten. Når den klare filmen når dette punktet vil nok lys passere igjennom filmen slik at stoppfunksjonen aktiveres. I mer sofistikerte maskiner vil en automatisk tilbakespolingsfunksjon starte når båndet når slutten. Tidlige enheter benyttet en lyspære som lyskilde; denne sluttet jevnlig å fungere og fikk videospilleren til å tro at en kassett var i maskinen når den egentlig var tom, eller den ville merke at lyspæren hadde gått og sluttet å fungere. Senere modeller benyttet en infrarød LED med mye lengre levetid som lyskilde.
Lagringsmediet er et 12.7 mm bredt magnetbånd på to spoler som sakte blir dratt over avspillings- og opptakshodene i videomaskinen. Båndet beveger seg i en hastighet av 3.335 cm/sek for NTSC, eller 2.339 cm/s for PAL.
Som de fleste andre kassettbaserte videosystemer, trekker VHS maskiner båndet ut fra kassetten og legger det rundt et lesehode, som roterer med en hastighet av 1800 RPM for NTSC maskiner, eller 1500 RPM for PAL maskiner. VHS maskiner, i motsetning til Betamax og Betas forgjenger U-matic, benytter et system som kalles "M-loading". Magnetbåndet trekkes ut av to stolper og legges i en løkke på over 180 grader rundt lesehodet og andre båndtransportskomponenter. Formen på båndet når det ligger i mekanismen ligner på bokstaven M.

Sporing og indeksmarkering

Et lineær kontrollspor på båndets nederste kant inneholder pulser som markerer begynnelsen av hver bilderamme. Disse pulsene benyttes for å finjustere hastigheten på båndet under avspilling, og for å få de roterende hodene på riktig plass for helisk skanning av båndet, fremfor at de ender opp mellom to nærliggende spor. Siden god avspilling avhenger av at lesehodene ligger i riktig avstand fra båndet for å lese av de lineære sporene, og denne avstanden varierer med en par mikrometer mellom forskjellige maskiner, tilbyr de fleste videomaskiner enten manuell eller automatisk sporingsjustering. 
Kontrollsporet kan også inneholde indeksmerker. Disse blir normalt skrevet ved begynnelsen av et opptak, og kan bli funnet ved hjelp av videomaskinens indekssøk funksjon. Dette vil spole raskt frem eller tilbake til det spesifiserte indeksmerket, og gjenoppta avspillingen derifra. 
Mot slutten av 1990-tallet hadde noen avanserte videomaskiner mer sofistikert indeksering. For eksempel hadde Panasonics Tape Library System muligheten til å gi et ID nummer til hver kassett, og logget opptaksinformasjon slik som kanal, dato, tid og eventuelt programmets tittel både til kassetten og til maskinens interne minne.

Opptakskapasitet

En VHS-kassett inneholder ca. 430 meter med bånd ved lavest aksepterbare båndtykkelse. Dette gir cirka 4 timers avspillingstid i en DF480 for NTSC, og fem timer i en E-300 for PAL i "Standard play" (SP) kvalitet. Andre hastigheter slik som "long play" (LP) og "extended play" (EP) eller "super long play" (SLP) dobler eller tredobler spillelengden, men disse hastighetsreduksjonene gir en liten rediksjon i videokvalitet, fra normalt 250 vertikale linjer i SP til 230 linjer i LP. Video som blir spilt inn i lavere hastighet vil også ofte spilles av dårlig på andre maskiner enn den videomaskinen den ble tatt opp på. Av den grunn ble de fleste kommersielle opptak laget i SP-modus. I noen tilfeller ble lavbudsjettsfilmer sluppet i EP eller LP for å redusere mengen bånd som trengtes per kassett, slik at produksjonskostnaden ble senket.

Videoopptak

VHS-bånd har omtrent 3 Megahertz med videobåndbredde og 400 kHz chroma båndbredde, noe som oppnås ved en relativt lav båndhastighet ved hjelp av helisk skanning av et frekvensmodulert svart-hvitt videosignal med et nedkonvertert krominans signal spilt inn direkte i basebåndet. Hvert heliske spor inneholder ett felt kodet som et analogt rastreringsskann, lignende som analoge TV-sendinger. Horisontal oppløsning er 170 linjer per skannelinje, og vertikal oppløsning er den samme som den respektive TV-standarden (576 for PAL eller 486 for NTSC). I moderne digital terminologi er VHS omtrentlig tilsvarende 333x480 piksler med luminositet og 40x480 chroma oppløsning.
JVCs tilsvar til introduksjonen av SuperBeta i 1985 var VHS HQ, eller VHS High Quality. Frekvensmodulasjonen av VHSs luminanssignal er begrenset til 3 megahertz, noe som gjør at høyere oppløsninger ikke er mulig, men en HQ merket videospiller bruker elektronikk for støyreduksjon og forbedret skarphet. Effekten var å øke tilsynelatende horisontal oppløsning fra 240 til 250 analoge linjer (tilsvarende 333 piksler fra venstre til høyre, i digital terminologi).
I 1987 introduserte JVC formatet Super VHS, som utvidet båndbredden til 5 Mhz, noe som ga 420 analoge horisontale linjer (560 piksler).

Originalt lineært system

I det originale VHS-formatet ble lyden lagret i basebåndet i et enkelt lineært spor ved toppen av båndet, på lik måte som i en lydkassett. Frekvensområdet var avhengig av båndets hastighet. I VHS SP modus ga dette en litt dårlig lydrespons på cirka 100 Hz til 10 kHz. Støynivået (signal-støy-forhold) var akseptable 42 dB. Begge parametre degraderte betraktelig med andre moduser som LP eller EP, hvor EP ga en frekvensrespons på 4 kHz.
Lyd kan ikke bli lagret på et VHS bånd uten å samtidig legge på videosignal. Hvis det ikke er noe videosignal vil enheten ta opp svart video sammen med et kontrollspor, mens lyden blir tatt opp.
Dyrere enheter tilbød stereo lydopptak og avspilling. Lineær stereo, som det ble kalt, plasserte to uavhengige kanaler i det samme båndet som det originale mono lydsporet. Mens dette ga akseptabel tilbakekompatibilitet med mono lydhoder, degraderte inndelingen av lydsporet signalets støyforhold til det punktet at båndstøy var tydelig ved normalt lydnivå. For å motvirke dette benyttet enhetene Dolby B støyreduksjon for opptak og avspilling. Dolby B forbedrer mellomfrekvensene dynamisk, og øker signalstyrken relativt til båndets bakgrunnsstøy når opptaket blir gjort, og senker deretter nivået under avspilling. Dobly B er ikke en transparent prosess, og Dolby kodede programmer vil gi en unaturlig vekt i mellomfrekvensbåndet når det blir avspilt på en enhet uten Dolby B.

Hi-Fi Audio System

Rundt 1984 introduserte JVC Hi-Fi lyd til VHS, i respons til Beta Hi-Fi. Både VHS Hi-Fi og Betamax Hi-Fi leverte flat, full frekvensrespons (20 Hz til 20 kHz), utmerket 70 dB støynivå, dynamisk bredde på 90 dB og kanalseparasjon på mer enn 70 dB. VHS Hi-Fi lyd oppnås ved bruk av audio frequency modulation(AFM), hvor hver av de to kanalene (venstre og høyre) lagres på en frekvensmodulert bærebølge, og blir integrert i videosignalet. For å unngå interferens fra videobærebølgen, benytter VHS sin implementasjon av AFM en form for magnetisk lagring kalt dybdemultipleksing. Det modulerte lydsignalet blir først lagret under luminansbærebølgen (under 1.6 Mhz). Deretter sletter videohodet og lagrer videosignalet på samme sted på båndet, men videosignalets høyere midtfrekvens fører til en grunnere magnetisering av båndet, slik at både videosignalet og restene av AFM lydsignalet kan eksistere samtidig på båndet. Ved avspilling henter VHS HiFi frem lydsignalet ved å trekke fra lydhodets signal (som inneholder AFM-signalet med et svakt bilde av videosignalet) fra videohodets signal (som bare inneholder videosignalet), og demodulerer deretter høyre og venstre lydkanal fra deres respektive bærefrekvenser. Resultatet av den komplekse prosessen var et lydsignal med utmerket kvalitet som ikke ble påvirket av endringer i båndhastigheten. Siden JVC hadde tatt seg bryet med å sørge for at VHS Hi-Fi var bakoverkompatibelt med vanlige VHS-spillere, utga studioene flesteparten av sine filmer til hjemmevideomarkedet med Hi-Fi lydspor i tillegg til det lineære lydsporet. 
Lydkvaliteten til Hi-Fi VHS stereo er sammenlignbar med kvaliteten på CD-er, spesielt når opptaket ble gjort med dyrere eller profesjonelle VHS-maskiner. Denne høye kvaliteten, sammenlignet med andre forbrukerformater slik som musikkassetter, tildro seg oppmerksomheten til amatør- og hobbyartister med behov for å lage gode lydspor. Hjemmeopptak entusiaster lagret høykvalitets stereo opptak fra flerspors båndopptakere på VHS Hi-Fi opptakere. Men siden VHS Hi-Fi sin opptaksprossess er så tett bundet til enhetens videoopptaksfunksjon var ikke avanserte redigeringsfunksjoner slik som lyddubbing eller videodubbing mulig. Noen VHS-maskiner hadde en "simulcast" bryter som lot brukeren ta opp et eksternt lydsignal sammen med videobildet. Noen fjernsynssendte konserter tilbød en sending av lydsporet over FM radiobåndet samtidig med konserten, og dermed kunne tusenvis av entusiaster ta opp konserter slik som Live Aid med stereolyd lenge før stereo TV-sendinger ble lansert.
Kompleksiteten og kravene til mer maskinvare begrenset VHS Hi-Fi til dyrere enheter i mange år. Mens lineær stereo så å si forsvant fra videomaskinen hjemme, var det ikke før på 1990-tallet at Hi-Fi ble mer vanlig i videomaskinen hjemme. Til og med da var forbrukere flest ikke kjent med viktigheten av systemet, og nøt bare den økte lydkvaliteten i nyere videomaskiner.