PAL

Das Phase-Alternation-Line-Verfahren, kurz PAL, ist ein Verfahren zur Farbübertragung beim analogen Fernsehen. Es wurde mit dem Ziel entwickelt störende Farbton-Fehler, die im NTSC-Verfahren nur manuell und unbefriedigend ausgeglichen werden können, automatisch zu kompensieren. Grundlage des Verfahrens ist der Gedanke, dass zwei aufeinanderfolgende Bildzeilen mehr Ähnlichkeit als Unterschied aufweisen, weil Bilder aus Flächen bestehen. Der technische Kniff, das rote Farbdifferenzsignal jeder zweiten Bildzeile zur vorhergehenden um 180° phasenverschoben (darum der Name) zu übertragen, ermöglicht es, auf der Empfängerseite durch Verrechnung der beiden Zeilen einen eventuell auftretenden Farbton-Fehler vollständig aufzuheben, lediglich ein kleiner Farbsättigungs-Fehler bleibt. Ein Fehler der Farbsättigung ist für den Menschen allerdings wesentlich schwerer wahrzunehmen als ein Farbtonfehler. Dadurch, dass jeweils 2 Bildzeilen zur Farbinformationsgewinnung herangezogen werden, reduziert sich die vertikale Farbauflösung auf die Hälfte. Da die räumliche Auflösungsfähigkeit des menschlichen Sehsinnes für Farbinformationen gegenüber derjenigen für Helligkeitsinformationen jedoch geringer ist, nimmt man diesen Nachteil in Kauf.

PAL wird vor allem in Europa benutzt, aber auch in Australien und vielen Ländern in Afrika, Asien und Südamerika. Details siehe im Abschnitt Verbreitung.

Umgangssprachlich wird der Begriff PAL häufig für die Gesamtheit aller Parameter der Fernsehnorm verwendet.

Digitales PAL

Alles bisher Beschriebene bezieht sich auf den Begriff PAL in der analogen Welt, also zum Beispiel Analogfernsehen und Videorekorder. In der digitalen Welt, etwa beim Digitalfernsehen, neueren Spielkonsolen oder auf einer DVD, wird die Farbkodierung, die mit der Eingangsbuchse des Ziel-Fernsehers kompatibel ist, erst im Abspielgerät erzeugt und ist nicht auf dem Medium selbst gespeichert. Auf diesem werden die Farbinformationen dagegen, unabhängig ob digitales PAL/SECAM oder digitales NTSC, stets mittels des digitalen Farbmodells YCbCr kodiert. Daher bezeichnet PAL, losgelöst von der Bedeutung des Akronyms, im Digitalbereich alle Bildformate mit einer Bildauflösung von 576 sichtbaren Zeilen je Vollbild (ggf. auch 288) bei 25 Vollbildern pro Sekunde; die horizontale Auflösung variiert. Heutige Bezeichnungen (nach EBU) sind bei Verwendung des Zeilensprungverfahrens 576i/25, bei Vollbildern 576p(sf)/25 (es wird in jedem Fall in “Bildern” gezählt, nicht in “Feldern”). Technisch gesehen ist 576p immer “psf” (progressive segmented frame), der Einfachheit spricht man von 576p (es gibt hier keine tatsächliche Progressive Kodierung, wie beispielsweise bei 720p).

Zwischen PAL und SECAM besteht auf einem digitalen Medium kein Unterschied mehr – ein PAL-DVD-Player erzeugt aus einer „PAL-DVD“ ein analoges PAL-Videosignal, ein SECAM-DVD-Player aus der gleichen DVD ein analoges SECAM-Videosignal. Und das auch nur bei Ansteuerung per FBAS/Composite Video/RCA oder S-Video/YC/Hosiden-Anschluss. Am RGB/SCART oder YPbPr-Component-Video-Anschluss oder über digitale Schnittstellen (DVI, HDMI) findet keine Wandlung in YUV (analoges PAL), YDbDr (analoges SECAM) oder YIQ (veraltet, früher bei analogem NTSC verwendet) mehr statt. Den Gegenpart zu „PAL“ bildet hier wiederum „NTSC“, das auf digitalen Medien eine Auflösung von 480 (bzw. 486) Zeilen je Vollbild bei entweder 29,97 bzw. 30 oder (für Spielfilme) 23,976 bzw. 24 Vollbildern pro Sekunde bedeutet, wobei die Farbinformationen auf dem Medium ebenfalls YCbCr-kodiert gespeichert sind. Fast alle PAL-DVD-Spieler können jedoch aus NTSC-Scheiben ein PAL-60 genanntes PAL-ähnliches Signal erzeugen, mit dem fast alle neueren PAL-Fernsehgeräte problemlos zurechtkommen.

Zusätzlich zur oben genannten Ausformung des digitalen PAL gibt es noch eine weitere Form. Dabei wird das analoge Signal mit der vierfachen Farbträgerfrequenz abgetastet. Die Abtastung geschieht synchron zum Burst. Durch Addition und Subtraktion nahestehender Abtastwerte erhält man das Farbdifferenzsignal. Dieses Verfahren wird besonders intern in videoverarbeitenden Geräten benutzt. Digitale Fernsehgeräte arbeiten hier häufig mit 7- oder 8-Bit-Abtastwerten, bessere Geräte verwenden bis zu 10 Bit. Frühe digitale Videorekorder (zum Beispiel D2) nutzten ebenfalls dieses Verfahren.

Pixelformat

Quadratische Pixel

PAL im Vergleich zu HDTVNach dem Umrechnen auf quadratische Pixel (z. B. am PC) ergeben sich proportional korrekt:

bei Skalierung der vollen 720 Pixel

788 × 576
Seitenverhältnis 4:3
1050 × 576
Seitenverhältnis 16:9
bei Skalierung der mittleren 702 Pixel

768 × 576
Seitenverhältnis 4:3
1024 × 576
Seitenverhältnis 16:9
Leider wird das vielfach falsch erklärt und weitergegeben, auch viele Softwarepakete rechnen hier falsch. Zum Beispiel rechnet After Effects sowie Photoshop erst ab der Version CS4 korrekt, in früheren Versionen wurde mit dem gängigen, aber falschen PAR gerechnet.

Nicht-quadratische Pixel

Bei nicht-quadratischen Pixeln ist das Seitenverhältnis des Bildes (z. B. 4:3) nicht identisch zum Verhältnis der horizontalen zur vertikalen Pixelzahl (z. B. 11:9). Daher muss neben der Pixelzahl auch entweder das Seitenverhältnis der Pixel oder des Bildes angegeben werden (und es muss klar sein, ob es sich um das Pixel-AR oder das Bild-AR handelt). Nur dann kann ein verzerrungsfreies Bild angezeigt werden.

Üblich sind:

720 × 576 (Pixel-AR 12÷11 normal, 16÷11 bei anamorph)
CCIR 601, DVDs, digitale Kameras: Angezeigt werden üblicherweise nur 702 der 720 Pixel. Die 720 Pixel entsprechen (Abtastfrequenz ist 13,5 MHz) 53,33 µs, genutzt werden aber bei Fernsehgeräten maximal 52 µs für die Bilddarstellung, was etwa den mittleren 702 dargestellten Pixeln entspricht.
704 × 576 (Pixel-AR 12÷11 normal, 16÷11 bei anamorph)
Digital Video Broadcasting: wie 720 × 576, es wird allerdings kein Overscan mit kodiert.
544 × 576 (Pixel-AR 24÷17 normal, 32÷17 bei anamorph)
z. B. über DVB zur Kosteneinsparung durch geringere benötigte Bandbreite.
480 × 576 (Pixel-AR 24÷15 normal, 32÷15 bei anamorph)
z. B. bei SVCDs anzutreffen.
352 × 288 (Pixel-AR 12÷11 normal, 16÷11 bei anamorph)
z. B. auf Video CD.

Literatur

• Andreas Fickers: »Politique de la grandeur« vs. »Made in Germany«. Politische Kulturgeschichte der Technik am Beispiel der PAL-SECAM-Kontroverse. Oldenbourg Verlag 2007, ISBN 3-486-58178-3.
  Auslegeschrift DE 125273

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