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フィールドシーケンシャルカラーシステム（FSC）は、原色情報が連続する画像で送信され、連続する画像をカラー画像に融合するために人間の視覚システムに依存するカラーテレビシステムです。フィールドシーケンシャルシステムの1つは、1940年にピーターゴールドマークによってCBS向けに開発されました。CBSは、商業放送で唯一のユーザーでした。連邦通信委員会は、 1950年10月11日にこれを米国のカラーテレビの標準として採用しました。通常放送は1951年6月25日に始まりました。しかし、数か月後の1951年10月20日、CBSはカラー放送を終了しました。1953年3月、CBSは標準としてのカラーシステムを撤回し、他のメーカーによる完全電子式カラーシステムの道を開きました。
1960年代後半、NASAはゴールドマーク-CBSシステムを復活させ、ウェスティングハウス・エレクトリック・コーポレーションが開発したカメラを使用して、アポロ計画の司令船からカラービデオを放送した。ウェスティングハウスのカラーカメラは、最終的に月面自体から放送できるように改造された。1969年5月のアポロ10号を皮切りに、シーケンシャルカラーテレビカメラは、 1980年代後半にCCDベースのカメラに置き換えられるまで、すべてのNASAの有人宇宙飛行ミッションで飛行した。21世紀に入ってからは、民生用のデジタル光処理（DLP）プロジェクターは、シングルチップを使用し、フロントプロジェクターとリアプロジェクターの両方にカラーホイールを使用して、シーケンシャルカラープロセスによって色を生成する。
先行発明
テレビ史家アルバート・アブラムソンによると、最初のフィールドシーケンシャルカラーシステムを発明したのは AA ポルモルドヴィノフです。ポルモルドヴィノフは 1899 年にロシア特許 10738 を申請しました。このシステムは、2 つの回転シリンダーで画像をスキャンしました。[1]その後、A. フランケンシュタインとヴェルナー・フォン・ヤウォースキーがドイツで特許を申請し、別のフィールドシーケンシャルシステムについて説明しました。CBS システムと同様に、この特許にはカラーホイールが含まれていました。フランケンシュタインとヤウォースキーは 1904 年に特許 172376 を申請しました。[1]
ジョン・ロジー・ベアードは、1928年7月3日に、ブラウン管を使用する前の機械式テレビシステムを使用して、高さ約4インチ（10cm）の垂直カラー画像を生成するフィールドシーケンシャルカラーテレビのバージョンを実演しました。これは、ネイチャー誌で次のように説明されました。
- このプロセスは、まず、画像を送信する対象を赤色光のスポットで探査し、次に緑色光のスポットで探査し、最後に青色光のスポットで探査するというものです。受信局でも同様のプロセスが採用され、赤、青、緑の画像が次々と目に表示されます。送信機で使用される装置は、3 つの連続した螺旋曲線の穴があけられたディスクで構成されています。最初の螺旋の穴は赤色のフィルターで覆われ、2 番目は緑色のフィルターで、3 番目は青色のフィルターで覆われています。これらの穴を通して光が投影され、移動する穴の画像が対象物に投影されます。ディスクは 1 秒間に 10 回転するため、1 秒間に 30 の完全な画像 (青色 10 枚、赤色 10 枚、緑色 10 枚) が送信されます。
- 受信ステーションでは、同様のディスクが送信ディスクと同期して回転し、このディスクの後ろ、観察者の目線と一直線上に 2 つのグロー放電ランプがあります。これらのランプの 1 つはネオン管で、もう 1 つは水銀蒸気とヘリウムを含む管です。整流子によって、水銀蒸気とヘリウム管は 2/3 回転の間回路に接続され、残りの 1/3 はネオン管に接続されます。ネオンからの赤い光は、赤い画像のビュー ホールに赤いフィルターを配置することで強調されます。同様に、緑と青の画像に対応するビュー ホールは適切なフィルターで覆われます。青と緑の光は両方とも、両方の色に富んだ光を発する水銀ヘリウム管から来ています。[2]
ベアードは1938年2月に、送信機に赤と青緑のフィルターを配置した改良型2色バージョンを実演した。1939年7月27日には、フィルターホイール付きのブラウン管を受信機として組み合わせたカラースキャンシステムをさらに実演した。[3] 1940年12月までに、彼はシステムの600ラインバージョンを公開実演した。[4] [5]
ゴールドマーク-CBS フィールドシーケンシャルカラーシステム
システムの説明
CBS フィールド シーケンシャル システムは、機械式テレビシステムの一例です。このシステムは、カメラと受信機の内部で1440 rpmで回転するカラー フィルターのディスクに部分的に依存しており、赤、緑、青のテレビ画像を順番にキャプチャして表示します。フィールドレートは、個別のカラー画像によるちらつきを克服するために 60 フィールド/秒から 144 フィールド/秒に増加され、標準のモノクロ 30 フレーム/60 フィールド/秒ではなく、24 の完全なカラー フレーム/秒 (3 つの色はそれぞれ 2 回スキャンされ、ダブルインターレースはすべての電子テレビの標準です。2 スキャン × 3 色 × 24 フレーム/秒 = 144 フィールド/秒) になりました。144 フィールドのカラー信号を 60 フィールドのモノクロ信号と同じ詳細度で送信すると、2.4 倍の帯域幅が必要になります。したがって、信号をチャネルの標準 6 MHz 帯域幅内に収めるために、画像の垂直解像度は525 ラインから405に削減されました。垂直解像度はモノクロの77％、水平解像度はモノクロの54％であった。[6]
テレビ放送のNTSC規格とは解像度とフレームレートが異なるため、フィールドシーケンシャルカラー放送は、アダプタ（モノクロで見る場合）またはアダプタコンバータ（カラーで見る場合）なしでは、既存の白黒受信機では見ることができませんでした。[7]
商業的失敗
CBSシーケンシャルカラーテレビシステムは、1940年9月4日に初めて報道陣に公開されました。[8]カラー16mmフィルムがカラーテレビにテレシネされ、ピーター・ゴールドマークのニューヨークCBSラボに集まった報道陣に公開されました。 [8]スタジオのテレビカメラからのライブカラーは、1941年に初めて報道陣に公開されました。[9]このシステムは、1950年1月12日に初めて一般公開されました。[10]
連邦通信委員会は1950年10月11日、CBSカラーシステムを米国のカラーテレビの標準として採用した。[11] 公開テストは1950年11月に開始された。[11] CBSテレビは1951年6月25日にニューヨーク市地域でアーサー・ゴッドフリーが司会を務める1時間のバラエティ番組で、週7日間の定期的なカラー放送を開始した。[12] [13]
1951年6月、フィルコはCBSのカラー放送を白黒で表示できるテレビ11機種を発売した。[14] CBSは1951年4月、他のどの会社もこのシステムを使ったカラーテレビを製造しなかったため、自社のテレビ製造会社を買収した。[15] CBS-コロンビアのカラー受信機の生産は9月に始まり、10月に初めて小売販売が開始された。[16]フィールドシーケンシャルカラー放送は、1951年10月20日にノースカロライナ大学対メリーランド大学の大学フットボールの試合を放映した後、CBSによって中止された。[17]
カラー放送とカラーテレビの販売が中止されたのは、主に国家生産局（NPA）の要請によるもので、朝鮮戦争中は一般大衆向けのカラーテレビの製造を禁止していた。[18]デュモント ・テレビジョン・ネットワークのオーナーであるアレン・B・デュモントは、CBSが簡単に屈服したのは、非互換カラーテレビに対する一般大衆の関心が全くなく、NPAが経費削減と赤字事業の終焉のいい口実になったからではないかと疑っていた。[19] CBSがカラー放送を中止した時点で、市販用に製造されたカラーテレビはわずか200台で、出荷されたのはそのうちの100台だけだった。[20] CBSは1953年3月、カラーシステムに関する今後の計画を断念すると発表した。[21]
一方、RCAは1949年に初めて実証されたNTSC互換カラーテレビシステムの開発と改良を続け、1953年春までにNTSCが採用した全電子式カラーテレビシステムを開発しました。 [22] 1953年12月17日にFCCが一般使用を承認すると、NTSC互換カラーはフィールドシーケンシャルシステムに取って代わり、米国のカラーテレビ規格となりました。[23]
ウェスティングハウス月面カラーカメラ
カラープロセスの選択
1960年代のカラー放送スタジオのテレビカメラ、例えばRCA TK-41は大きくて重く、エネルギー消費量も多かった。赤、緑、青（RGB）のビデオ信号を生成し、それらを組み合わせて合成カラー画像を生成するために3つの撮像管を使用していた。これらのカメラでは、管の位置合わせに複雑な光学系が必要だった。温度変化や振動により3つの管のシステムは簡単に位置合わせがずれてしまうため、月面での作業にはより堅牢なシステムが必要だった。[24]
1940年代、CBS研究所は、 6つのカラーフィルターを備えたホイールを単一のビデオカメラチューブの前で回転させてRGB信号を生成する初期のカラーシステムを発明しました。[25]フィールドシーケンシャルカラーシステムと呼ばれるこのシステムは、インターレースビデオを使用し、カラービデオフィールドを順番に交互に切り替えて1つの完全なビデオフレームを生成します。つまり、最初のフィールドは赤、2番目は青、3番目のフィールドは緑になり、ホイールのカラーフィルターと一致します。[25]このシステムは、標準的な3チューブカラーカメラよりもシンプルで信頼性が高く、電力効率も優れていました。[24]
カメラ
スタンレー・レバーと彼のウェスティングハウスチームは、1967年という早い時期にカメラにカラー機能を追加したいと考えており、CBSシステムが研究に最適なシステムである可能性が高いことを知っていました。[26]ウェスティングハウスの月面カラーカメラは、 CBSのフィールドシーケンシャルカラーシステムの改良版を使用していました。[25] 6つのフィルターセグメントを備えたカラーホイールがレンズマウントの後ろに配置されていました。これは毎秒9.99回転で回転し、毎秒59.94フィールドのスキャンレートを生み出しました。これはNTSCビデオと同じです。カラーホイールとピックアップチューブのスキャンレートの同期は、ホイール上の磁石によって提供され、チューブのタイミングを制御する同期パルスジェネレータを制御しました。
カラーカメラは、アポロ9号に搭載されたモノクロの月面カメラと同じSECビデオ撮像管を使用していた。カメラはより大型で、新しいズームレンズを含めて長さ430ミリメートル（17インチ）であった。ズームレンズの焦点距離は25ミリメートルから150ミリメートルまで可変で、ズーム比は6:1であった。最も広い角度では視野は43度、最も望遠モードでは視野は7度であった。絞りはF4からF44までで、光透過率はT5であった。[27]
カラーデコードと信号処理
地球の受信地上局では、宇宙船が地球から遠ざかったり近づいたりすることで生じるドップラー効果を補正するために信号処理が必要だった。ドップラー効果は色を歪ませるため、その効果を補正するためにテープループ遅延を備えた2台のビデオテープレコーダー（VTR）を使用するシステムが開発された。 [25]その後、クリーンアップされた信号はNTSC互換の白黒でヒューストンに送信された。[注 1]
CBS システムでは、カラーをデコードするためにテレビに特別な機械式受信機が必要でしたが、信号はヒューストンのミッション コントロール センターでデコードされました。このビデオ処理はリアルタイムで行われました。デコーダーは、赤、青、緑の各フィールドを別々にアナログ磁気ディスク レコーダーに記録しました。フレーム バッファーとして機能し、調整されたカラー情報をエンコーダーに送信して NTSC カラー ビデオ信号を生成し、放送プール フィードに送りました。[24]カラーがデコードされると、カラー カメラは NTSC 標準と同じ 60 フィールド/秒のビデオ インターレース レートで動作するため、スキャン変換は不要でした。[26]
運用履歴
アポロ10号ミッションで初めて使用された。カメラは、カメラのより広い帯域幅に対応するために、司令船の追加のSバンドチャンネルと大型のSバンドアンテナを使用した。司令船にドッキングされた月着陸船でのみ使用された。以前のカメラとは異なり、カメラに直接取り付けることも、別々に浮かべることもできるポータブルビデオモニターが搭載されていた。新しいズームレンズと組み合わせることで、宇宙飛行士はより正確にフレーミングを行うことができた。[25]
アポロ12号は、月面でカラーカメラを使用した最初のミッションでした。最初の船外活動の放送開始から42分後、宇宙飛行士のアラン・ビーンは、三脚にカメラを取り付ける準備をしているときに、うっかり太陽にカメラを向けてしまいました。太陽の極端な明るさでビデオピックアップチューブが焼けてしまい、カメラは使えなくなりました。カメラは地球に持ち帰られた後、ウェスティングハウスに送られ、チューブの損傷していない部分の画像を撮影することができました。[29]将来的にこのような損傷を防ぐために、カメラをMESAから外すときにチューブを保護するためのレンズキャップを追加するなど、手順が書き直されました。
カラーカメラは、1971年のアポロ14号ミッション中に月面での活動をうまく撮影した。画質の問題は、宇宙飛行士が高コントラストの光の状況にいるときにカメラの自動ゲイン制御（AGC）が適切な露出を得るのに問題があり、白い宇宙服が露出オーバー、つまり「ブルーム」になったために発生した。カメラにはガンマ補正回路がなかった。このため、画像の中間調のディテールが失われていた。[30]
アポロ14号の後、月面作業にはRCA社製の新しいカメラが使用されたため、ウェスティングハウスのカラーカメラは司令船でのみ使用された。ウェスティングハウスのカラーカメラは、1970年代を通じて、3回のスカイラブミッションとアポロ・ソユーズテスト計画で使用され続けた。
1969年から1970年にかけての技術・工学開発における優れた業績に対するエミー賞は、アポロのカラーテレビカメラの概念的側面に対してNASAに、カメラの開発に対してウェスティングハウス・エレクトリック・コーポレーションに授与された。[31]
後の使用
1953年から1954年にかけてのNTSCカラーの最初の9か月間、CBSはフィールドレートと信号をNTSC規格に適合させたフィールドシーケンシャルカラーテレビカメラを使い続け、1954年から1955年のシーズンに間に合うようにRCAがNTSCカラーカメラの最初の量産モデルを納品した。[要出典]
ソ連はフィールドシーケンシャルカラー方式を実験した唯一の国であり、1954年に機械式カラーディスクを使用する少数のカラー受信機を製造した。[32]
現代のデジタル光処理（DLP）プロジェクターは、一般的にカラーホイールを使用してカラー画像を生成します。通常、ビデオフレームレートの倍数で動作します。[33]
参照
- NTSC色情報を互換性のある信号にエンコードする放送システム
- SECAMスキャンラインごとに色情報を順次送信する放送システム
- 機械式テレビ
- ギレルモ・ゴンサレス・カマレナテレビ用クロモスコープアダプター
- テレビの歴史
- ペネトロン– フィールドシーケンシャルカラーを使用したカラーCRTシステム
注記
参考文献
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外部リンク
- エド・レイタンのカラーテレビの歴史。
- 初期のテレビ財団: 初期のカラーテレビ。
- CBS、Col-R-Tel、アポロの月面テレビ技術の比較。
- 実験者が NTSC セットを CBS システム カラーを受信するように変換した方法。
- About.com: カラーテレビの歴史。
- ジョン・ロジー・ベアード、カラーテレビに関する米国特許、2013 年 5 月 18 日アーカイブ、Wayback Machine、1929 年出願。