PAL ist eine vor allem in Europa gebräuchliche analoge Fernsehnorm zur Farbübertragung. Ferner wird PAL in Australien und den meisten afrikanischen und asiatischen Ländern (außer Japan) verwendet. PAL wurde von Walter Bruch in Deutschland entwickelt und 1963 zum Patent angemeldet. Hauptziel der Entwicklung war, die bei NTSC (siehe dort) vorkommenden Farbtonfehler zu vermeiden. Die grundlegenden Konzepte der Signalübertragung wurden dabei vom NTSC-System übernommen.
Die Abkürzung PAL bedeutet Phase Alternating Line, was sich darauf bezieht, dass die Phase der Farbinformation im Videosignal in jeder Bildzeile umgekehrt wird. Im Empfänger werden, im Gegensatz zu NTSC, Farbfehler durch Mittelwertbildung über je 2 Zeilen automatisch kompensiert. Dies ist der entscheidende Vorteil des PAL-Verfahrens gegenüber NTSC. Andererseits ist PAL dadurch technisch komplizierter zu realisieren als NTSC und hat eine geringere Farbauflösung, sodass bei Übertragungswegen ohne terrestrischen Funk -- etwa Kabelfernsehen, Satellitenfernsehen, Videospiele, Videorecorder etc. -- NTSC als überlegen gelten muss.
PAL benutzt für die Übertragung der Farbdifferenzsignale (Rot minus Helligkeit und Blau minus Helligkeit) ebenso wie NTSC die Quadraturmodulation (QAM). Da bei der QAM der Träger unterdrückt ist, dieser für die Demodulation aber benötigt wird, wird er in einem Quarz-Oszillator generiert, wobei dieser von dem PAL-Burst, von welchem pro Fernsehbildzeile einige wenige Perioden auf der hinteren Schwarzschulter des FBAS-Signals übertragen werden, synchronisiert wird. In Fernsehstudios werden teilweise zur Takterzeugung bereits Atomuhren oder das GPS-Zeitsignal verwendet.
Vermeidung der Farbfehler
Stellt man sich die Modulation im Zeigerdiagramm vor, so steckt beim jeweiligen Zeiger in der Phase (Richtung) die Farbart (der Farbton), in der Länge des Zeigers der Farbkontrast (die Farbsättigung). Treten Phasenfehler auf, würden diese sich bei einer einfachen Demodulation wie bei NTSC als Farbartfehler zeigen. Jedoch wird bei PAL in jeder zweiten Zeile der Träger der Rotkomponente um 180 Grad gedreht. Bei der Demodulation wird dieser entsprechend wieder zurückgedreht. Ein eventuell aufgetretener Phasenfehler wird mitgedreht und mittelt sich über zwei aufeinanderfolgende Zeilen aus.
- Zeigerdiagramm: Zeile n, schwarz Originalzeiger, blau Zeiger mit Phasenfehler
- Zeigerdiagramm: Zeile n+1, Phase um 180 Grad gedreht
- Zeigerdiagramm: Lage der Zeiger in der Zeile n+1 nach Rückdrehung
- Zeigerdiagramm: schwarz: vektorielle Addition der beiden originalen Zeiger, in blau Addition der beiden phasenfehlerbehafteten Zeiger
Der Farbartfehler wandelt sich in einen leichten Farbsättigungsfehler. Dieser ist vom Auge wesentlich schwieriger wahrzunehmen und daher vernachlässigbar.
Dabei geht man davon aus, dass sich von Zeile zu Zeile die Farbinformation nur wenig ändert und die Empfindlichkeit des menschlichen Auges für Farbe nicht so gut ist wie für Helligkeitsunterschiede.
Da zur Dekodierung des PAL-Signals jeweils die Information der aktuellen sowie der vorherigen Zeile benötigt werden, durchläuft das PAL-Signal eine Verzögerungsleitung mit einer Laufzeit der Länge einer Fernsehzeile (rund 64μs) zur Speicherung.
Für die Grundlagen der Farbübertragung siehe ebenda. Siehe auch: Fernsehsignal.
Referenzen
Der Standard, der das PAL-System definiert, wurde 1998 von der International Telecommunications Union publiziert und hat den Titel "Recommendation ITU-R BT.470-6, Conventional Television Systems".
Digitales PAL
Alles bisher beschriebene bezieht sich auf den Begriff PAL in der analogen Welt, also z.B. Analogfernsehen und Videorekorder. In der digitalen Welt, z.B. beim digitalen Satellitenfernsehen oder auf einer DVD, wird die Farbmodulation erst im Abspielgerät erzeugt und ist nicht auf dem Medium selbst gespeichert. Daher bedeutet PAL (nur noch) die Bildauflösung von 720x576 Pixel bei 25 Vollbildern pro Sekunde. Zwischen PAL und SECAM besteht auf einem digitalen Medium kein Unterschied mehr -- ein PAL-DVD-Player erzeugt aus einer PAL-DVD ein PAL-Videosignal, ein SECAM-DVD-Player kann aus der gleichen PAL-DVD ein SECAM-Videosignal erzeugen. Einzig NTSC hat auf digitalen Medien eine etwas andere Bedeutung, nämlich die Auflösung von 720x480 Pixel bei entweder 29.97 oder 23.976 Vollbildern pro Sekunde. Fast alle PAL-DVD-Player können jedoch auch hieraus ein PAL-60 genanntes PAL-ähnliches Signal erzeugen, mit dem fast alle neueren PAL-Fernsehgeräte problemlos zurechtkommen.
Digitales Pal (2)
Zusätzlich zu der oben genannten Ausformung des digitalen PALes gibt es auch noch eine weitere Form. Bei dieser Form, wird das analoge Signal mit der 4-fachen Farbunterträgerfrequenz abgetastet. Die Abtastung geschieht syncron zum Burst. Es ist moderat einfach, durch Addition und Subtraktion nahestehender Abtastwerte die Farbdifferenzsignale zu erhalten. Dieses Verfahren ist besonders intern in videoverarbeiteten Geräten benutzt. Digitale Fernsehgeräte arbeiten hier häufig mit 7 oder 8 Bit Abtastwerten. Frühe digitale Videorekorder (zum Beispiel d2) nutzten ebenfalls dieses Verfahren.