カラープレクサー

1954年に北米で導入されたカラーテレビは、「カラー」テレビと表現するのが最も適切でしょう。このシステムは既存の白黒信号を使用しましたが、カラー表示に対応したテレビ受信機専用のコンポーネントが追加されていました。この「カラー」信号は、通常のテレビでは無視され、白黒画像の見た目にほとんど影響を与えませんでした。つまり、多くの既存の白黒テレビでカラー番組を視聴できるようになり、テレビ業界が求めていた「互換性」の要件を満たしました。カラーコンポーネントを含むいわゆる「コンポジット」ビデオ信号が生成されると、白黒信号と同じように処理できるため、既存のテレビインフラの大部分を交換する必要がなくなりました。カラープレクサは、カラービデオカメラから供給される赤、緑、青の3つの原色でそれぞれ作成された3つの画像からこの「コンポジット」カラー信号を作成するRCAの機器の名称でした。このプロセスは当時の基準からすると非常に複雑で、許容できるカラー画像を得るには、関連するすべてのパラメーターを正確に制御する必要がありました。この「ヘッドエンド」方式によってもたらされる簡素化は明らかになり、その後数十年にわたってカラー番組が徐々に受け入れられるようになった要因の一つとなった。

全米テレビジョンシステム委員会（NTSC）規格は、 1941年から2009年にATSCへの強制移行が行われるまで、北米のほとんどの地域で使用されていたアナログテレビシステムです。ただし、低出力テレビ局は当面の間NTSCでの運用が許可されていましたが、その後多くの局がATSCに移行しました。この国家規格は、後に日本など他の地域でも採用（または一部改変）されました。

第2 NTSC 規格(525/30、1941 年以降) は、既存のモノクロ テレビ システムがいずれモノクロ互換カラー テレビに対応する機能を組み込むことを想定していました。第1 NTSC 規格(441/30、1941 年以前) にはそのような想定はありませんでした。当時、既存の映画用 3 色システムである「スリー ストリップ」テクニカラーでさえ、わずか 5 年しか経っていなかったからです。カラー用に改訂された第2 NTSC 規格( EIA RS-170aとも呼ばれる)は、1953 年から北米およびその他の地域で運用され、21 世紀初頭に ATSC に置き換えられるまで使用されました。

この改訂規格の中心は、送信機からテレビ受像機（受信機）へ情報ストリームを送信するという義務付けであり、信号がモノクロ（1941年から既に存在していた）かカラー（1953年に採用）かは関係なかった。

この重要な要件を満たしたのが、後にカラープレクサとして知られるようになった符号化装置であった。

カラープレクサー（「カラー」と「マルチプレクサー」を組み合わせた造語）は、RCAが開発した複雑な電子機器の商標名で、カラーカメラなどから得られる赤、緑、青の3色の画像を、モノクロ対応の合成カラー情報ストリームに符号化するものでした。

RCAが推奨するモノクロ対応カラーテレビ（一般に「NTSCカラー」と呼ばれる）では、各カラーテレビソース（CCUなど）に独自のカラープレクサが組み込まれており、それによって、元々はモノクロ機器システムであったと考えられる残りの機器に対して、信号がカラー信号ではなく、通常の複合モノクロ信号であるかのように処理（生成、切り替え、送信、受信など）できる信号を提供していた。

これはRCAの戦略的な決定であり、この「カラーソースごとに1つのカラープレクサ」というコンセプトは、RCAのカラーテレビ機器のマーケティング推奨事項の一部となった。これにより各カラーソースは著しく複雑化し、結果として高価になったが、テレビ局の信号管理システムの大幅な変更は不要になった。信号管理のコスト（特にRCAが完全所有するNBC-TVネットワークのように、ソースと宛先が大きく離れたネットワークの場合）は、カラー信号ソース自体のコストよりもかなり高いと考えられていた。そうでなければ、（複合）Yのみの管理システムから（コンポーネント）R、G、B管理システムに変更する必要があり、結果としてカラー信号配信のコストが実質的に3倍になってしまうからである。

今日の三相電力システムを例にとると、既存のモノクロテレビ信号管理システムにR、G、Bカラーテレビ信号管理システムを重ね合わせることは、公共電力システムに三相から九相への電力変換を要求することに相当し、克服不可能なコスト負担となるだろう。

第2次NTSC規格では、RCAの「カラーソースごとに1つのカラープレクサ」という推奨事項は特に義務付けられていませんでした。これは、実際にエンドユーザーに送信される信号がモノクロ互換である限り、R、G、B信号管理システムと送信機に1つのカラープレクサを設置することで満たすことができ、特にビデオソースが送信所に併設されている小規模市場のテレビ局にとっては十分だったでしょう。しかし、スタジオと送信所が別々である大規模市場のテレビ局（ソースと宛先が1マイルから数十マイル離れている場合もある）や、特に地理的に離れたソースと宛先（ソースと宛先が数百マイルから数千マイル離れている場合もある）を持つテレビネットワークでは、R、G、B信号の管理コストが明らかに高かったため、RCAの「カラーソースごとに1つのカラープレクサ」という推奨事項がほぼ普遍的に採用されることになった。特に、1958年にAmpexがカラービデオテープを導入した後（これはコンポーネントシステムではなく、本質的に常にコンポジットシステムであった）、Ampex（そして後にRCA）のカラービデオテープシステムは、マルチタイムゾーン（国内、あるいは国際）ネットワークのカラーテレビ配信と送信の不可欠なサブシステムとなった。

当初、初期のカラープレクサーは不安定で、調整状態が個体差があったため、多くの運用上の問題が発生しました。そのため、カラープレクサーだけでなく、映像ソース自体も常に微調整する必要がありました。しかし、カラープレクサーの安定性は向上し、映像ソースの安定性も向上しました。そして、NTSCカラーは一貫して優れた色彩を提供し続け、2009年まで、実に56年近くもその状態を維持しました。これは、カラー映画の「模範」とも言える「3ストリップ」テクニカラーがわずか19年間（1936年から1955年まで）しか続かなかったことを考えると、驚くべき技術的成果と言えるでしょう。

R、G、Bの3つの原色信号は重み付けされ、合計されて輝度信号Yʹ（Yプライム）になります。これはおおよそモノクロ信号に相当します。

カラープレクサは、ブランキング信号とコンポジット同期信号を供給する同期ジェネレータからの入力と、3.579545 MHzのカラーバースト信号と「バーストゲート」信号を供給するカラーバーストジェネレータからの入力を追加することで、「エンコーダ」を使用して、輝度（前述）と色度（「I」と「Q」が直交する振幅変調された抑制キャリア信号で、カラー信号とモノクロ信号の差を表す）を含む互換性のある信号を合成し、それらを組み合わせることでモノクロ互換のカラー情報ストリームを生成します。 

「バーストゲート」は、3.579545  MHzの「カラーバースト」の8サイクルを取り込み、これを各水平同期パルスの「バックポーチ」に適用します（垂直同期は影響を受けません）。この8サイクルは、カラーテレビ受信機が自身の3.579545  MHz局部発振器の周波数と位相を補正するための基準値としてちょうど十分な量です。位相は、「I」信号と「Q」信号を復元するプロセスにおいて最も重要な要素です。

RCAが採用した「マトリックス」はY = 0.30R + 0.59G + 0.11Bであり、3つの重み係数は合計が1.0になるように選択された。

1932年以前のテクニカラーのような「従来技術」の2色システムと同様に、G信号がR信号よりも優勢であり、1932年以降の「3ストリップ」テクニカラーのような「従来技術」の3色システムと同様に、G信号とR信号がB信号よりも優勢である。

RCAのカラーシステムは、「3ストリップ」テクニカラーが「ゴールドスタンダード」だった時代に開発されたものであり、イーストマン・コダックのイーストマンカラーが「3ストリップ」テクニカラーを完全に駆逐するまでにはさらに5年を要した。実際、RCAのP22 CRT蛍光体は、テクニカラーの鮮やかな色彩を再現することを目的として開発されたものだった。

RCAを含むほとんどの実用的なカラーシステムでは、G信号が最高解像度であるため、基準信号として用いられます。実際、1932年から1944年までの「スリーストリップ」テクニカラーでは、0.5Gネガ（「キー」イメージと呼ばれ、そのためこのカラーシステムは実際にはグラフィックアートのYCMKシステムと似たRGBKシステムでした）から取得したモノクロ画像をフィルムの「ブランクレシーバー」に印刷することで、エッジ強調処理として画像が強化されていました。

エッジ強調は現在、多くの電子式カラーシステムに採用されているが、「スリーストリップ」テクニカラーの時代には、3つの画像の中で最も鮮明なG画像から写真的に処理されていた。

従来のモノクロテレビは、この信号を色差信号やバースト信号が全く存在しないかのように受け入れます。その結果、モアレなどの欠陥がほとんどない、あるいは全くないモノクロ画像Yが表示されます。

「I」、「Q」、「カラーバースト」信号は無視され、モノクロ画像のみが残ります。

カラーテレビはこの信号を受け取り、まずモノクロ画像Yを分離し、次に抽出した「カラーバースト」3.579545MHz 信号を位相基準として使用して、「I」信号と「Q」信号を復号します。

モノクロ画像と復号された「I」および「Q」信号を「マトリックス」の逆行列に適用すると、R、G、Bの原色信号が合成され、それが「シャドウマスク」または同等のテレビ管に適用されて、3色のカラー画像が表示されます。

https://www.worldradiohistory.com/Archive-All-BC-Engineering/RCA-Broadcast-News/RCA-77.pdf