W systemie tym przesyła się informację chrominancji za pomocą modulacji kwadraturowej, tzn. moduluje się amplitudowo dwie podnośne o tej samej częstotliwości, ale o fazach przesuniętych o 90°. Oba te sygnały dodaje się następnie do siebie, otrzymując sygnał wypadkowy, którego kąt fazowy określa „kolor" sygnału. Inaczej mówiąc kąt fazowy wypadkowego wektora chrominancji określa barwę, a jego amplituda określa nasycenie.
Ponieważ sygnały chrominancji muszą się zmieścić w paśmie luminancji i nie powinny zajmować zbyt dużego pasma ze względu na występowanie interferencji, pasmo sygnałów chrominancji należy jak najbardziej ograniczyć. W tym celu okazało się, że najwygodniej jest przesyłać nie sygnały R-Y i B-Y, ale tzw. sygnały I i Q. Są to sygnały przesunięte w stosunku do poprzednich o kąt 33° (rys. 3.1).

Rys. 3.1. Wykresy wektorowe sygnałów chrominancji: a - położenie wektorów UJ i UQ,
b - osie kolorymetryczne sygnałów chrominancji [2]

Sygnał Q leży między kolorami niebieskim i purpurowym, w którym to zakresie rozdzielczość oka jest najmniejsza. Dzięki temu pasmo częstotliwości wymagane do przesyłania tego sygnału jest wąskie.
Sygnał I natomiast leży w zakresie kolorów pomarańczowo-turkusowych, gdzie rozdzielczość oka jest maksymalna, toteż dla przesłania tego sygnału potrzebne jest szersze pasmo częstotliwości.

Na rys. 3.1a sygnały R-Y i B-Y podane zostały w skali zmniejszonej o współczynniki odpowiednio l, 14 i 2,03. Wynika to z konieczności stosowania redukcji amplitud sygnałów różnicowych, tak aby nie przemodulowywać urządzeń nadawczych przy niektórych kolorach.

Rys. 3.2. Widmo sygnału kolorowego systemu NTSC dla standardu amerykańskiego 525 linii [2]

Na rys. 3.2 pokazane jest widmo całkowitego sygnału kolorowego emitowanego przez nadajnik TV. Częstotliwość podnośna została ustalona jako

fp = 283,5flinii
czyli - 4,43 MHz dla naszego standardu.

Sygnał Q (o wąskim paśmie) przesyłany jest dwuwstęgowo, a sygnał I (o szerszym paśmie) przesyłany jest z częściowym ograniczaniem górnej wstęgi bocznej.
Ponieważ kanały sygnałów Y, Q i I mają różne szerokości pasma, przesyłane sygnały wizji będą miały różne opóźnienia czasowe wywołane różnymi czasami narastania przebiegu w tych trzech kanałach. W celu wyrównania opóźnień czasowych stosuje się w torach I i Y linie opóźniające sygnał odpowiednio o 0,5 msek i 0,7 msek. Dzięki temu sygnały Y i I zostają opóźniane w przybliżeniu tak samo jak i sygnały Q.

Podczas kodowania do systemu NTSC otrzymane z kamery sygnały R, G i B zostają przetworzone w specjalnym układzie macierzowym na sygnały Y I i Q. Sygnał Q doprowadzany jest poprzez filtr ograniczający pasmo tego sygnału do modulatora częstotliwości podnośnej. Proces modulacji następuje w układzie modulatora zrównoważonego, na którego wyjściu nie występuje sygnał o częstotliwości podnośnej, lecz tylko sygnał wstęg bocznych.
Tor sygnału I jest podobny, z tym że włączona tu jest dodatkowa linia opóźniająca podobnie jak i do toru Y.

Sygnał luminancji oraz suma podnośnych chrominancji zostają zmieszane razem. Do sygnału tego zostają jeszcze dodane impulsy synchronizujące wraz z sygnałami synchronizacji koloru, które służą do utrzymania właściwej częstotliwości i fazy generatora podnośnej w odbiorniku. Sygnał synchronizacji koloru w postaci kilku cykli częstotliwości podnośnej o ściśle określonej fazie umieszczony jest na tylnym progu impulsu gaszącego linii.