miniatyr|TV-system land för land; länder som använder PAL-systemet visas i blått. Phase Alternate Line (PAL) är ett analogt TV-färgsystem för utsändning av TV i stora delar av världen. Andra vanligt förekommande analoga TV-system är SECAM och NTSC. Sverige övergick 2005 till DVB-T, men PAL används dock än idag i Sverige.
Denna sida behandlar i första hand färgkodningssystemet. För diskussioner om bildfrekvens, bildupplösning och ljudmodulation, se artiklarna om TV-system och analog TV. För diskussioner rörande 625-linjer / 25 rutor per sekund TV-standard, se 576i.
Historia På 1950-talet, när de västeuropeiska länderna planerade för att införa färg-TV, fick de brottas med problemet att NTSC uppvisade ett flertal svagheter, inklusive färgtonsskiftningar under dåliga mottagnings- och sändningsförhållanden, vilket gav systemet det komiska öknamnet ”Never The Same Color”. På grund av dessa svagheter påbörjades utvecklingen av SECAM- och PAL-standarderna. Målet var att erbjuda en färg-TV-standard för den europeiska bildfrekvensen 50 delbilder per sekund (50 Hertz), och hitta ett sätt att lösa problemen med NTSC.
PAL utvecklades av Walter Bruch vid Telefunken i Tyskland. Formatet presenterades 1963 och de första reguljära sändningarna började i Storbritannien 1964 och i Västtyskland 1967 Standarden som definierar PAL publicerades av Internationella Teleunionen 1998 och har titeln ”Recommendation ITU-R BT.470-6, Comventional Television Systems” även om BBC till en början använde sändningsstandarden, började man inte sända med färg förrän 1967. Telefunken PALcolor 708T var den första kommersiella PAL-TV-mottagaren. Den efterföljdes av Loewe S 920 och F 900.
Telefunken blev senare uppköpt av den franska elektroniktillverkaren Thomson SA. Thomson SA köpte även ”Compagnie Générale de Télévision” där Henri de France utvecklade SECAM, historiskt sett den första europeiska färg-TV-standarden. Thomson äger även RCA och licensierar PAL till andra tillverkare; Radio Corporation of America (RCA), företaget som ursprungligen utvecklade NTSC färg-TV-standarden innan Thomson blev involverat.
Termen PAL används ofta informellt för att hänvisa till ett 625-linjers/50 Hz (576i), TV-system, och för att särskilja det ifrån 525-linjers/60 Hz (480i) NTSC-systemet. DVD-skivor är ofta märkta antingen PAL eller NTSC vilket refererar informellt till linjeantalet och delbildsfrekvensen även om skivorna varken har PAL eller NTSC kompositfärg. Linjeantalet och delbildsfrekvensen definieras som EIA 525/60 eller CCIR 625/50. PAL och NTSC är endast de metoder som används för att överföra färg i utsändningen.
Färgkodning
Grunderna i PAL och NTSC är väldigt lika; en kvadraturamplitudmodulerad bärvåg som bär krominansinformationen vilken läggs till luminansvideosignalen för att skapa en grundläggande kompositvideo. Frekvensen för denna bärvåg är 4,43361875 MHz för PAL jämfört med 3,579545 MHz för NTSC. SECAM å andra sidan, använder FM för dess två alternativa färgbärvågor 4,25000 MHz och 4,40625 MHz.
Namnet Phase Alternating Line beskriver hur fasen som en del av färginformationen i videosignalen är omvänd vid varje linje, vilket automatiskt korrigerar fasfel i signalens utsändning genom att ta ut dem, på bekostnad av den vertikala rutupplösningen. Linjer där färginformationen är omvänd jämfört med NTSC kallas ofta för PAL eller phase-alternation lines, vilket motiverar en av utökningarna av förkortningen, medan andra linjer kallas NTSC-linjer. Tidiga PAL-mottagare förlitade sig på brister i det mänskliga seendet för att kunna göra denna uteslutning, men detta resulterade i kamliknande effekter mer kända som Hanover Bars vid större fasfel. Även om de flesta mottagare nu använder en krominansfördröjningslinje, vilken lagrar den mottagna färginformationen i varje visningslinje; en större del av färginformationen från den föregående linjen och från den nuvarande linjen används för att driva bildröret. Effekten är den att fasfel leder till mättnadsskillnader, vilket är mindre obehagligt än motsvarande färgtonsförändringar hos NTSC. En mindre nackdel är att den vertikala upplösningen är sämre än NTSC-systemets, men eftersom det mänskliga ögat har en färgupptagning som är mycket mindre än dess ljusupptagning, blir denna effekt inte synlig. NTSC, PAL och SECAM har alla mycket reducerad krominansbandbredd (horisontell färgdetalj) jämfört med luminanssignalen.
miniatyr|Spektrum från en System I TV-kanal med PAL. miniatyr|Oscillogram av en komposit PAL-signal, flera linjer. miniatyr|Oscillogram av en komposit PAL-signal, två linjer.
Färgbärvågens frekvens 4,43361875 MHz är ett resultat av 283,75 färgklockcykler per linje plus 25 Hz offset för att undvika interferenser. Eftersom linjefrekvensen är 15625 Hz, beräknas färgbärvågens frekvens enligt följande: 4,43361875 MHz = 283,75 * 15625 Hz + 25 Hz (625 linjer / 2). Den ursprungliga färgbärvågen behövs för att färgdekodern ska kunna återskapa färgskillnadssignalerna. Eftersom bärvågen inte sänds tillsammans med videoinformationen, måste den skapas lokalt i mottagaren. Förutsatt att fasen av denna lokalt genererade signal kan matcha den utsända informationen, läggs en 10 cyklers burst från färgbärvågen till videosignalen strax efter linjepulsen men före bildinformationen, under den s.k. deviation (deviationsburst). Denna färgburst är faktiskt inte i fas med den ursprungliga färgbärvågen men för den med 45 grader på udda linjer och fördröjer den med 45 grader på de jämna linjerna. Denna svängande burst möjliggör för färgdekoderkretsen att särskilja fasen från R-Y-vektorn vilken vänder varje linje.
PAL jämfört med NTSC
NTSC-mottagare har en färgtonskontroll för att utföra färgkorrektion manuellt. Om detta inte justeras korrekt, kan färgerna bli felaktiga. PAL-standarden tar bort färgtonsfel automatiskt genom att utnyttja fasväxling av färgsignalen (se ovan), så en färgtonskontroll är helt överflödig. Krominansfasfel i PAL-systemet elimineras genom att använda en 1H fördröjningslinje vilket resulterar i något lägre mättnad, vilket är mindre noterbart för ögat än NTSC:s färgmättnadsfel.
Men växlingen av färginformation - Hanover Bars - kan leda till att bilden blir grynig med extrema fasfel även i PAL-systemet, om dekoderkretsen är felaktigt inställd, missanpassad eller om en dekoder av tidig design används (oftast för att övervinna royaltyrestriktioner). I de flesta fall uppstår inte sådana extrema fasfel. Denna effekt kan oftast skådas när utsändningen är dålig, oftast i tätbebyggda områden eller i kuperad terräng. Effekten är mer tydlig på UHF än VHF-signaler eftersom VHF-signaler tenderar att vara mer robusta.
På 1970-talet utvecklade några japanska tillverkare dekodersystem för att undvika betala royalty till Telefunken. Telefunkens licens täckte vilken avkodningsmetod som än byggde på den växlande bärvågens fas för att reducera fasfel. Detta inkluderade även väldigt enkla PAL-dekodrar som byggde på att det mänskliga ögat skulle jämna ut de udda/jämna linjefasfelen. En lösning var att använda en 1H fördröjningslinje för att tillåta avkodning av enbart de udda eller jämna linjer. Till exempel kunde krominanssignalen vid udda linjer bli växlad genom dekodern och även bli lagrad i fördröjningslinjen. Sen vid jämna linjer, kunde den lagrade udda linjen bli avkodad på nytt. Denna metod konverterade effektivt PAL till NTSC. Ett sådant system led av färgmättnadsfel och andra problem inbyggda i NTSC och krävde tillägget av en manuell färgmättnadskontroll.
PAL och NTSC har något avvikande färgrymder, men färgdekodernas skillnader är ignorerade här. PAL stödjer SMTPE 498.3 medan NTSC är kompatibelt med Europeiska radio- och TV-unionen (EBU) rekommendation 14 Frågan om ruthastighet och färgbärvågor ignoreras i denna tekniska beskrivning. Dessa tekniska detaljer spelar ingen avgörande roll (förutom som undersystem och fysiska parametrar) för signalens avkodning.
PAL mot SECAM
SECAM var ett tidigt försök för kompatibel färgtelevision vilket även försöker lösa NTSC:s färgmättnadsproblem. Det gör även så genom att använda en annan metod för färgutsändning, nämligen växla utsändningen mellan U- och V-vektorerna och frekvensmodulation, medan PAL försöker förbättra NTSC.
SECAM-sändningar är mer robusta över längre distanser än NTSC och PAL. Men med hänsyn till frekvensmodulationens natur, förblir färgsignalen bibehållen, även vid reducerad amplitud, faktiskt även i monokroma delar av bilden, men blir utsatt för starkare korsfärger. Likt PAL behöver SECAM-mottagare en fördröjningslinje.
Signaldetaljer för PAL För PAL B/G har signalen följande egenskaper Parameter Värde Pixel klockfrekvens (digitala källor med 704<br/ >eller 720 aktiva Pixlar/Linjer) 13,5 MHz Bandbredd 5 MHz 090426 dvd-replica.com Horisontell synkpolaritet Negativ Total tid för varje linje 64,000 µs 090426 pembers.freeserve.co.uk 090426 deetc.isel.ipl.pt page 52 Främre överbryggning (A) 1,65 +0.4/-0,1 µs Synkpulslängd(B) 4,7 ± 0,20 µs Bakre överbryggning (C) 5,7 ± 0,20 µs Aktiv video (D) 51,95 +0,4/-0,1 µs
(Total horisontell synktid 12,05 µs)
Efter 0,9 µs sänds en 2,25±0.23 µs färgburst av 10±1 cykler. Max stig/falltider är 250±50 ns. Amplitud är 100% för vitt, 30% för svart, och 0% för synk. Kompositvideons (CVBS) amplitud är 1,0 Vpp och en impedans på 75 Ω. 090426 thomsongrassvalley.com
miniatyr|Kompositvideo (CVBS) signal använd i och N före sammanslagningen med en ljudbärvåg och modulation till en RF bärvåg.
De vertikala tiderna är: Parameter Värde Vertikala linjer synliga 576 (625 total) Vertikala linjer osynliga 49 Vertikal synkpolaritet Negativ Delbildsfrekvens 50 Hz Synkpulslängd (F) (burst) 090426 pembers.freeserve.co.uk Aktiv video (H) 18,4 ms
(Total vertikal synktid 1,6 ms)
Eftersom PAL är sammanflätat, läggs varannan linje ihop för att göra en komplett bildruta.
Luminans, , är hämtat från rött, grönt, och blått () signaler:
och används för utsändning krominans. Varje har en bandbredd på .
Komposit PAL-signal timing där .
Bärvågsfrekvens är 4,43361875 MHz (±5 Hz) för PAL-B/D/G/H/I/N.
Klockfrekvens: 14,8 MHz Bandbredd: 5,0 MHz Horisontell synkpol. Negativ Totala tiden för varje line 64,000 µs Front porch (A) 1,65 +0,4 -0,1 µs Linjesynkpulslängd (B) 4,7+-0,20 µs Back porch (C) 5,7 +- 0,20 µs Aktiv video (D) 51,95 +0,4 -0,1 µs
(Total horisontell synktid 12,05 µs) Efter 0,9 µs en 2,25+- 0,23 µs sänds en färgburst med 10 +- 1 cykel. För det mesta är tänd/släck-tiderna inom 250 +- 50 ns rymd. Amplituden är 100% för vit nivå (vit färg i en svartvit mottagare), 30 % för svart och 0 % för synk. Kompositvideo (CVBS) elektriska amplitud är Vpp 1,0 V med en impedans på 75 Ω.
Vertikala linjer 313 (625 totalt) Vertikala linje synliga 288 (576 totalt) Vertikal synkpol. Negativ (burst) Vertikal frekv. 50 Hz Linjesynkpulslängd (F) 0,567 ms (burst) Aktiv video 18,4 ms
(Total vertikal synktid 1,6 ms) Sedan PAL är sammanflätat, varannan linjen läggs ihop för att skapa en komplett bildruta.
Luminans, Y, härrör från rött, grönt och blått (RGB)-signaler: Y = 0,299R’ + 0,587G’ + 0,114B’
U och V används för att sända krominans. Var och en har en typisk bandbredd av 1,3 MHz.
U = 0,492(B’-Y) V = 0,877(R’-Y)
Komposit PAL-signal = Y + Usin (ωt) +Vcos(ωt) + tid , där ω=2πFSc
Bärvågens frekvens Fsc är 4,3361875 MHz (±5 Hz) för PAL-B/D/G/H/I/N. En intressant jämförelse kan göras med VGA-signalen, den mest noterbara skillnaden är den dubbla horisontella avsökningstiden och sättet det blandas på.
PAL-utsändningssystem. Denna tabell illustrerar skillnaderna.
PAL B PAL G, H PAL I PAL D/K PAL M PAL N Band VHF UHF UHF/VHF* VHF/UHF VHF/UHF VHF/UHF Rutor 50 50 50 50 60 50 Linjer 625 625 625 625 525 625 Aktiva linjer 576 576 582** 576 480 576 Kanalbandbredd 7 MHz 8 MHz 8 MHz 8 MHz 6 MHz 6 MHz Videobandbredd 5,0 MHz 5,0 MHz 5,5 MHz 6,0 MHz 4,2 MHz 4,2 MHz Färgbärvåg 4,43361875 MHz 4,43361875 MHz 4,43361875 MHz 4,43361875 MHz 3,575611 MHz 3,58205625 MHz Ljudbärvåg 5,5 MHz 5,5 MHz 6,0 MHz 6,5 MHz 4,5 MHz 4,5 MHz