Pal Fernsehen

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Der Prozess Phase Alternating Line[fe?z ??lt?ne?

t?? la?n], kurz PAL, ist ein Prozess zur Farbübertragung im analogen Fernsehen. Bei der Verpackung von DVD-Playern oder anderen Multimedia-Geräten haben Sie wahrscheinlich schon einmal den Begriff PAL gelesen.

mw-headline" id="Geschichte">Geschichte[Bearbeiten | < Quelltext bearbeiten]

Der Prozess Phase Alternating Line[fe?z ??lt?ne?t?? la?n], kurz PAL, ist ein Prozess zur Farbbildübertragung im Analogfernsehen. Durch den technischen Trick, das Rotfarbdifferenz-Signal jeder zweiten Bildlinie auf die vorherige um 180 phasenverschobene (daher der Name) zu transferieren, ist es möglich, einen möglichen Farbtonfehler auf der Empfangsseite durch Versatz der beiden Leitungen komplett zu beseitigen; es verbleibt nur ein kleiner Farbsättigungsfehler.

Für den Menschen ist ein Irrtum in der Sättigung der Farbe viel schwieriger zu erkennen als ein Irrtum im Farbton. Im Volksmund wird der Ausdruck PAL oft für die Summe aller Kenngrößen des Fernsehstandards benutzt. Gesamtweltkarte mit der Verbreitung von Analogfernsehverfahren: Der Beginn des Fernsehempfangs war achromatisch. Lediglich die Intensitätswerte des Images wurden übernommen, keine Achsen.

Um 30 Uhr strahlten die Fernsehanstalten ARD und ZDF die Begrüßungsrede von Edith Grobleben vom SFB in Farben aus. PALplus wurde in den 90er Jahren als mögliches, abwärtskompatibles Nachfolgemodell und Zwischenprodukt für das digitale Fernsehen konzipiert, hat sich aber nicht weit verbreite. Die PAL hat die Grundkonzepte der Signalleitung aus dem nordamerikanischen Farbsystem NTSC übernommen. Zum Einsatz kommen dabei die folgenden Komponenten.

Wie bei NTSC wird auch hier die Quadratur-Amplitudenmodulation für die Farbbildübertragung eingesetzt. Darüber hinaus nimmt die senkrechte Farbabweichung von PAL im Gegensatz zu NTSC ab. Die französischen Farbfernsehsysteme SEKAM unterscheiden sich deutlich mehr von NTSC als PAL. In diesem Farbsystem selbst ist keine Linien- oder Bildrate festgelegt, sondern es gibt unterschiedliche Standards. Üblicherweise wird in Deutschland ein Video-Format mit 625 Linien pro Aufnahme eingesetzt, das eine Bildtransferrate von 25 vollen Bildern pro Sekunde hat.

Dabei werden diese Feld für Feld gesendet, d.h. zuerst wird ein Feld mit 312 ½ Geradzügen und dann ein Feld mit 312 Geradzügen gesendet, was zu einer Feldfrequenz von 50 Hertz führt, dem sogenannten Interlaced-Verfahren. Dies führt zu einem flimmerarmen Ergebnis, wenn die Breite des TV-Signals gering ist. Die PAL-Systeme senden die Fernsehstandards B, G, H, I und N. Einige osteuropäische Ländern, die ihre Fernsehstandards von SEKAM D und K auf PAL geändert haben, nutzen PAL D/K, obwohl es einige Ausnahmefälle gibt, in denen ein Land vollständig auf PAL B/G umgestiegen ist.

Sie arbeiten jedoch normalerweise nicht mit der in Frankreich verwendeten SECAM-Systemvariante, mit Ausnahme von Geräten französischen Ursprungs. Auch viele dieser neuen Vorrichtungen können ohne weiteres NTSC-M-Signale verarbeiten, die von Videorecordern, DVD-Playern oder Spielekonsolen generiert und über die Video- oder SCART-Buchse in den Fernseher eingespeist werden ("Basisbandsignale").

Problematisch ist jedoch oft die Aufbereitung von NTSC-Signalen, die von Fernsehsendern oder über Kabel gesendet werden und über die Antennensteckdose in das TV-Gerät eingespeist werden ("hochfrequent modulierte Signale"). Wie NTSC und SEKAM basiert PAL auf Schwarz-Weiß-Fernsehen. Die Farbanteile müssen aus Kompatibilitätsgründen innerhalb des s/w-Leuchtsignals (Grauwert) "versteckt" übermittelt werden.

Wie bei NTSC nutzt PAL die Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM), um die beiden Farbunterschiedssignale red minus brightness (R-Y) und blue minus brightness (B-Y) zu senden. Diese wird mit dem Sendesignal durch den "Burst" in Synchronisation gebracht, eine 10-Perioden-Schwingung, die auf der schwarzen Hinterschulter des FBAS-Signals gesendet wird. Dazu wird die R-Y-Komponente des Lichtsignals nach jeder gesendeten Linie um 180 Grad verschoben (d.h. lediglich "umgekehrte Polarität") und tritt dann im Chrominanzsignal mit Phasendrehungen von +90° oder -90° auf (siehe False Colors).

Dabei wird auch die Angabe, in welcher Stufe sich das R-Y-Signal gerade aufhält, im Impulsbündel mitgesendet. Beim +90° ist die Phasendauer des Impulses +135°, beim -90° entspricht -135°. Die PAL-Burg liegt unter dem Wert 5. Die Phasenwechselleitung kehrt die Phasen des roten Differenzsignals von Linie zu Linie um. Die Farbtonabweichungen (die in diesen Anlagen den üblichen Stromphasenfehlern entsprechen) werden im Receiver im Unterschied zu NTSC durch Mittelung des Lichtsignals von zwei benachbarten Linien bei konstantem Farb- und Farbtonabweichung zwischen den beiden Linien selbsttätig ausgeglichen und in einen kleinen Farbton-Sättigungsfehler umgerechnet.

Fehler bei der Farbsättigung sind für das menschliche Augeninnere viel weniger auffällig als Farbfehler. Das ist der ausschlaggebende Pluspunkt der PAL-Methode gegenüber NTSC. Wenn man sich die axiale Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM) im Pointer-Diagramm vorstellt (siehe Abbildung), liegt der Farbtyp (der Farbton) in der Phasenlage (Richtung) des entsprechenden Pointer und der Farbverlauf (die Farbsättigung) in der Zeigerlänge.

Dabei werden die beiden Lichtsignale R-Y und der B-Y im Transmitter um 90 Winkelgrade gegeneinander versetzt, dann mittels QAM auf den Farbträger aufgemoduliert und als ein einziges Satellitensignal gesendet. Daher würden Phasengeschehnisse, wenn sie auftreten, in einer simplen Emulation wie NTSC als Hue-Fehler dargestellt. Bei PAL wird jedoch in jeder zweiten Linie der Carrier der roten Komponente (R-Y) um 180º gedreht, die blaue Komponente (B-Y) wird ohne Laufphasenwechsel übermittelt.

Während der Dendemodulation wird diese Phasenrotation dementsprechend ausgeglichen und ein evtl. auftretender Phasengang (Farbtonfehler) über zwei aufeinander folgende Leitungen ausgemittelt. Es wird davon ausgegangen, dass sich die Farbinformationen von Linie zu Linie nur geringfügig ändern und dass der auszublendende Farbtonfehler auch von Linie zu Linie wenig verändert. Unter diesen Bedingungen wird der Farbtonfehler erster Ordnung in einen Farbton-Sättigungsfehler zweiter Ordnung überführt, der für das menschliche Augenmerk viel schwerer zu erkennen ist und daher zu vernachlässigen ist.

Weil die Informationen der Strom- und der Vorgängerleitung für die Decodierung des PAL-Signals erforderlich sind, geht das ankommende PAL-Signal durch eine Delay-Linie im Receiver mit einer Betriebszeit, die nur der einer Fernsehleitung (63.943 ?s) zur Datenspeicherung entspricht. Ein Nachteil ist jedoch, dass die Farbinformationen um eine halbe Linie nach unten verschoben werden, was besonders bei mehrmals kopierten Video-Kassetten problematisch ist, da jeder Kopievorgang zu einer weiteren Verlagerung führt.

Modernste (digitale) PAL-Decoder funktionieren viel komplexer: Vorige und folgende Leitungen werden aufgeladen, um Helligkeit und Farbsignal besser zu separieren (2D-Kammfilter). Dabei wird keine Mittelung der Linien für die Farbkorrektur vorgenommen, sondern ein Korrekturwert für das Lichtsignal wird auf Basis von statistischen Werten errechnet. Um die Auswahl der PAL-Farbträgerfrequenz zu verstehen, wird zunächst die vereinfachte Auswahl für NTSC erläutert: Die Ladungsträgerfrequenz wurde so eingestellt, dass das von ihr verursachte Störmoiré (insbesondere bei den bereits vorhandenen Schwarz-Weiß-Empfängern) möglichst unscheinbar ist und zugleich fein strukturierte Hellheitsinformationen (fein karierte Shirts im bebilderten Zustand, etc.) so wenig wie möglich störende Farbbilder auslösen.

Dabei wird die Zahl der Farbträgeroszillationen pro Linie so eingestellt, dass die Phasenlage des Ladungsträgers um 180 zwischen überlagerten Stellen angrenzender Linien um 180 Grad verdreht wird (im Gegensatz zur Phasenlage des fertiggestellten Lichtsignals mit PAL). Etwa 1,3 MHz des linken und 0,4 MHz des rechten und rechten Flankenbandes werden durchgelassen. Bei der Einstellung der Ladungsträgerfrequenz wurde darauf geachtet, dass der dadurch verursachte Störmoiré so unscheinbar wie möglich ist und zugleich fein strukturierte Lichtinformationen so wenig wie möglich Störbilder auslösen.

Zu diesem Zweck wird eine so hoch wie möglich gewählte Frequenzen ausgewählt, die jedoch weit genug vom Schallsignal entfern sind (5,5 MHz). Die Zahl der Farbträgeroszillationen pro Linie wird so eingestellt, dass nach zwei Linien die Phasenlage des Ladungsträgers um 180 Grad verdreht wird. Da sich alle beiden Linien durch den 180 PAL-Phasenstromkreis unterscheiden, wird das diagonale Gitter im Unterschied zu NTSC nicht zwischen benachbarten Linien, sondern zwischen Linien mit einem Zweierabstand gebildet.

Alles in allem wird die Phasenposition alle vier Linien wiedergegeben ( "Quarter Line Offset"). Der Wärmeträger wird um 25 Hertz weiter vergrößert, so dass das störende Gitter zwischen den Feldern wechselt. Für PAL-M, d.h. PAL mit 525 Linien, wird diese Kompensation daher nicht angewendet. Etwa 1,3MHz des unteren und 0,65MHz des unteren und 0,65MHz des oberen Frequenzbandes werden durchgelassen.

In der Regel wird die Ladungsträgerfrequenz im Empfänger durch einen vom Fernsehmonitor synchronisierten Quarzschwinger generiert. Diese Schwingung wird in Häufigkeit und Intensität durch den Impuls zum Schwinger am Messumformer eingestellt. Das bedeutet, dass in jedem Fernseher eine gleichbleibende, hoch konstante Bezugsfrequenz zur VerfÃ?gung steht. Diese Methode wird oft mit PAL 60 verglichen, hat aber den Unterschied, dass der Farbträger seine Position nicht verändert.

Im Unterschied zu SCAM ist die Durchschnittsbildung benachbarter Leitungen bei der Decodierung für PAL nicht erforderlich. Jede Linie kann auch einzeln dekodiert werden. Das Korrigieren von Farbfehlern eignet sich auch bei kleinen Irrtümern gut, das Mitteln bei kleinen Farbfehlern (wie es heute oft bei Kabel-TV und anderen phasenverriegelten Übertragungsverfahren der Fall ist) ist mit dem menschlichen Blick leicht durchzuführen.

Bei den Kopfsendern wird SDTV über DVB in analogen PAL-Fernseher umgewandelt, um Fernsehern ohne ADV. das Signal zu empfangen. Ähnlich verhält es sich, wenn DVB-C in verschlüsselter Form übermittelt wird. Nach den in Europa entstandenen Fehlübersetzungen Niemals die selbe Hautfarbe ("Never the same color") und Niemals seit Christus ("Never tested since Christ since the birth of Christ") für den amerikanischen Farbstandard NTSC erwiderten die Amerikaner mit den ebenso fälschlichen, witzigen und witzigen Umsetzungen Paid the Additional Luxury and Paid Other License for the European color standard PAL den Gefallen.

Die Farbinformation, ob digital pal/sekam oder digital NTSC, wird auf diesem Computer immer mit dem digitalem Farbmodell YCbCr aufbereitet. Eine Konvertierung in YUV (analog PAL), YDbDr (analog SECAM) oder YIQ (veraltet, bisher mit analoger NTSC verwendet) erfolgt nicht am RGB/SCART oder YPbPr Komponenten-Videoanschluss oder über digitale Interfaces (DVI, HDMI). Erfolgt die Verarbeitung oder Archivierung des Analogvideosignals (z.B. bei modernen Analogfernsehern), liegt bereits eine Digitaldarstellung der PAL-Farbcodierung vor.

Das Analogsignal wird mit der 4-fachen Ladungsträgerfrequenz abtastet. Digitalfernseher funktionieren oft mit einer 7- oder max. 8-Bit-Genauigkeit (Analog-Digital-Wandlung), während die besseren Endgeräte bis zu 10 Bits benötigen. Im digitalen Bereich bezieht sich PAL auf alle Bild-Formate mit einer Bildschirmauflösung von 576 sichtbare Linien pro Vollbild-Aufnahme ( "288") bei 25 Vollbildern pro Sekunde, unabhängig von der Definition des Akronyms; die Horizontalauflösung ist unterschiedlich.

Das Gegenstück zu "PAL" ist auch hier "NTSC", was auf Digitalmedien eine Bildschirmauflösung von 480 (oder 486) Linien pro Vollbild bei 29,97 oder 30 oder (für Filme) 23,976 oder 24 Vollbilder pro Sekunde ist. Dabei werden die farblichen Informationen auf dem Datenträger auch YCbCr-codiert mitgespeichert. Eine Digitalleitung ist dort aus nicht quadratischen Bildpunkten aufgebaut.

In Fernsehern werden jedoch höchstens 52 µs für die Bildanzeige verwendet, was ungefähr dem Durchschnitt der angezeigten 702 Pixel entspricht. In der Regel ist dies der Fall.

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