Phase Alternating Line (PAL) es un sistema de codificación de color para televisión analógica utilizado en sistemas de televisión de transmisión en la mayoría de los países que emiten a 625 líneas / 50 campos (25 cuadros) por segundo (576i). Otros sistemas comunes de codificación de color son NTSC y SECAM.
Todos los países que utilizan PAL están actualmente en proceso de conversión o ya han convertido estándares a DVB, ISDB o DTMB.
Esta página trata principalmente sobre el sistema de codificación de colores PAL. Los artículos sobre sistemas de televisión de difusión y televisión analógica describen más detalladamente velocidades de cuadros, resolución de imagen y modulación de audio.
Historia
En la década de 1950, los países de Europa Occidental comenzaron a planear introducir televisión en color y se enfrentaron al problema de que el estándar NTSC demostraba varias debilidades, incluido el cambio de tono de color en malas condiciones de transmisión, que se convirtió en un problema importante teniendo en cuenta la particularidades Para superar las deficiencias de NTSC, se diseñaron estándares alternativos, que dieron como resultado el desarrollo de los estándares PAL y SECAM. El objetivo era proporcionar un estándar de televisión en color para la frecuencia de imagen europea de 50 campos por segundo (50 hertz) y encontrar la manera de eliminar los problemas con NTSC.
PAL fue desarrollado por Walter Bruch en Telefunken en Hanover, Alemania, con una importante contribución del Dr. Kruse y Gerhard Mahler (de). El formato fue patentado por Telefunken en 1962, citando a Bruch como inventor, y presentado a miembros de la Unión Europea de Radiodifusión (EBU) el 3 de enero de 1963. Cuando se le preguntó por qué el sistema se llamaba «PAL» y no «Bruch» respondió el inventor que un «sistema de Bruch» probablemente no se hubiera vendido muy bien («Bruch» encendido significa «descanso»). Las primeras transmisiones comenzaron en el Reino Unido en junio de 1967, seguidas por Alemania Occidental a finales de ese año. El único canal de la BBC que utilizó inicialmente el estándar de transmisión fue BBC2, que había sido el primer servicio de televisión del Reino Unido en introducir «625 líneas» en 1964. Telefunken PALcolor 708T fue el primer televisor comercial PAL. Fue seguido por Loewe-Farbfernseher S 920 y F 900.
Telefunken fue comprado posteriormente por el fabricante francés de productos electrónicos Thomson. Thomson también compró la Compagnie Générale de Télévision, donde Henri de France desarrolló SECAM, el primer estándar europeo para la televisión en color. Thomson, ahora llamado Technicolor SA, también posee la marca RCA y la licencia a otras compañías; Radio Corporation of America, el creador de esa marca, creó el estándar de televisión en color NTSC antes de que Thomson se involucrara.
El término PAL se usó a menudo de manera informal e impreciso para referirse al sistema de televisión de 625 líneas / 50 Hz (576i) en general, para diferenciarse del sistema de 525 líneas / 60 Hz (480i) generalmente utilizado con NTSC. De acuerdo con esto, los DVD fueron etiquetados como PAL o NTSC (refiriéndose al recuento de líneas y la velocidad de cuadros) aunque técnicamente los discos no llevan señal codificada PAL o NTSC. CCIR 625/50 y EIA 525/60 son los nombres propios de estos estándares (conteo de líneas y tasa de campo); PAL y NTSC por otro lado son métodos de codificación de información de color en la señal.
Codificación de color
Tanto el sistema PAL como el NTSC usan una subportadora modulada en amplitud en cuadratura que lleva la información de crominancia añadida a la señal de video de luminancia para formar una señal de banda de video compuesta. La frecuencia de esta subportadora es 4.43361875 MHz para PAL y NTSC 4.43, en comparación con 3.579545 MHz para NTSC 3.58. El sistema SECAM, por otro lado, usa un esquema de modulación de frecuencia en sus subportadoras de color alternativas de dos líneas 4.25000 y 4.40625 MHz.
El nombre «Phase Alternating Line» describe la forma en que la fase de la parte de la información de color en la señal de video se invierte con cada línea, lo que corrige automáticamente los errores de fase en la transmisión de la señal anulándola, a expensas de la vertical resolución del color del marco. Las líneas donde la fase de color se invierte en comparación con NTSC a menudo se llaman PAL o líneas de alternancia de fase, lo que justifica una de las expansiones del acrónimo, mientras que las otras líneas se llaman líneas NTSC. Los primeros receptores de PAL confiaron en el ojo humano para hacer esa cancelación; sin embargo, esto dio como resultado un efecto tipo peine conocido como barras de Hanover en errores de fase más grandes. Por lo tanto, la mayoría de los receptores ahora usan una línea de retardo analógica de crominancia, que almacena la información de color recibida en cada línea de visualización; un promedio de la información de color de la línea anterior y la línea actual se utiliza para conducir el tubo de imagen. El efecto es que los errores de fase producen cambios de saturación, que son menos objetables que los cambios de tono equivalentes de NTSC. Un inconveniente menor es que la resolución de color vertical es peor que la del sistema NTSC, pero dado que el ojo humano también tiene una resolución de color mucho más baja que su resolución de brillo, este efecto no es visible. En cualquier caso, NTSC, PAL y SECAM tienen ancho de banda de crominancia (detalle de color horizontal) reducido en gran medida en comparación con la señal de luminancia.
La frecuencia de 4.43361875 MHz de la portadora de color es el resultado de 283.75 ciclos de reloj de color por línea más un desplazamiento de 25 Hz para evitar interferencias. Como la frecuencia de línea (número de líneas por segundo) es de 15625 Hz (625 líneas × 50 Hz ÷ 2), la frecuencia portadora de color se calcula de la siguiente manera: 4.43361875 MHz = 283,75 × 15625 Hz + 25 Hz.
El decodificador de color requiere el portador de color original para recrear las señales de diferencia de color. Como el operador no se transmite con la información de video, debe generarse localmente en el receptor. Para que la fase de esta señal generada localmente coincida con la información transmitida, se agrega una subportadora de ráfaga de 10 ciclos a la señal de video poco después del pulso de sincronización de línea, pero antes de la información de la imagen, durante el llamado pórtico posterior. Este estallido de color no está realmente en fase con la subportadora de color original, sino que lo dirige 45 grados en las líneas impares y lo retrasa 45 grados en las líneas pares. Esta ráfaga oscilante permite que el circuito decodificador de color distinga la fase del vector RY que invierte cada línea.
PAL vs. NTSC
PAL generalmente tiene 576 líneas visibles en comparación con 480 líneas con NTSC, lo que significa que PAL tiene una resolución un 20% mayor, de hecho, incluso tiene una resolución más alta que el estándar de Definición mejorada (854 × 480). La mayoría de los resultados de TV para PAL y NTSC usan fotogramas entrelazados, lo que significa que las líneas pares se actualizan en un campo y las líneas impares se actualizan en el siguiente campo. Los marcos entrelazados proporcionan un movimiento más suave con la mitad de la velocidad de cuadro. NTSC se usa con una velocidad de cuadro de 60i o 30p mientras que PAL generalmente usa 50i o 25p; ambos usan una velocidad de cuadro lo suficientemente alta para dar la ilusión de movimiento fluido. Esto se debe al hecho de que NTSC se usa generalmente en países con una frecuencia de utilidad de 60 Hz y PAL en países con 50 Hz, aunque hay muchas excepciones. Tanto PAL como NTSC tienen una velocidad de fotogramas más alta que la película que usa 24 fotogramas por segundo. PAL tiene una velocidad de fotogramas más cercana a la de la película, por lo que la mayoría de las películas se aceleran un 4% para reproducir en sistemas PAL, acortando el tiempo de ejecución de la película y, sin ajuste, elevando ligeramente el tono de la pista de audio. Las conversiones de película para NTSC utilizan, en cambio, un desplazamiento hacia abajo 3: 2 para extender los 24 fotogramas de película en 60 campos entrelazados. Esto mantiene el tiempo de ejecución de la película y conserva el audio original, pero puede empeorar los artefactos de entrelazado durante el movimiento rápido.
Los receptores NTSC tienen un control de tinte para realizar la corrección de color manualmente. Si esto no se ajusta correctamente, los colores pueden estar defectuosos. El estándar PAL cancela automáticamente los errores de tono por inversión de fase, por lo que un control de tinte es innecesario, sin embargo, el control de saturación puede ser más útil. Los errores de fase de crominancia en el sistema PAL se cancelan utilizando una línea de retardo de 1 H que da como resultado una saturación más baja, que es mucho menos perceptible para el ojo que los errores de tono NTSC.
Sin embargo, la alternancia de información de color (barras de Hannover) puede generar imágenes en cuadros con errores extremos de fase incluso en sistemas PAL, si los circuitos del descodificador están desalineados o usan decodificadores simplificados de diseños tempranos (normalmente para superar las restricciones de regalías). En la mayoría de los casos, estos cambios de fase extremos no ocurren. Este efecto generalmente se observará cuando la ruta de transmisión sea pobre, típicamente en áreas construidas o donde el terreno es desfavorable. El efecto es más notable en las señales UHF que en las señales VHF ya que las señales VHF tienden a ser más robustas.
A principios de la década de 1970, algunos fabricantes de decorados japoneses desarrollaron sistemas de decodificación para evitar el pago de regalías a Telefunken. La licencia de Telefunken cubría cualquier método de descodificación que dependiera de la fase alterna de la subportadora para reducir los errores de fase. Esto incluyó decodificadores PAL muy básicos que dependían del ojo humano para promediar los errores de fase de línea par / impar. Una solución fue usar una línea de retardo analógica 1H para permitir la decodificación de solo las líneas par o impar. Por ejemplo, la crominancia en líneas impares se cambiaría directamente al decodificador y también se almacenaría en la línea de retardo. Luego, en líneas pares, la línea impar almacenada se decodificaría nuevamente.Este método convirtió efectivamente PAL a NTSC. Dichos sistemas sufrieron errores de tono y otros problemas inherentes a NTSC y requirieron la adición de un control manual de tono.
PAL y NTSC tienen espacios de color ligeramente divergentes, pero aquí se ignoran las diferencias entre los decodificadores de color.
PAL vs. SECAM
Las patentes SECAM son anteriores a las de PAL por varios años (1956 vs 1962). Su creador, Henri de France, en busca de una respuesta a los problemas de matiz NTSC conocidos, ideó ideas que se convertirían en fundamentales para ambos sistemas europeos, a saber: 1) la información de color en dos líneas sucesivas de TV es muy similar y la resolución vertical puede se puede reducir a la mitad sin un impacto serio en la calidad visual percibida 2) se puede lograr una transmisión de color más robusta distribuyendo información en dos líneas de TV en lugar de solo una 3) la información de las dos líneas de TV puede recombinarse utilizando una línea de retardo.
SECAM aplica esos principios al transmitir alternativamente solo uno de los componentes U y V en cada línea de TV, y obtener el otro de la línea de retardo. No se requiere QAM, y la modulación de frecuencia de la subportadora se usa en cambio para una robustez adicional (la transmisión secuencial de U y V debía reutilizarse mucho más tarde en los últimos sistemas de video «analógicos» de Europa: los estándares MAC).
SECAM está libre de errores de matiz y saturación. No es sensible a los cambios de fase entre la ráfaga de color y la señal de crominancia, y por esta razón se utilizó a veces en los primeros intentos de grabación de video en color, donde las fluctuaciones de la velocidad de la cinta podían provocar problemas en los otros sistemas. En el receptor, no requería un cristal de cuarzo (que era un componente costoso en ese momento) y generalmente podía funcionar con líneas y componentes de retardo de menor precisión.
Las transmisiones SECAM son más robustas a distancias más largas que NTSC o PAL. Sin embargo, debido a su naturaleza FM, la señal de color permanece presente, aunque a una amplitud reducida, incluso en partes monocromáticas de la imagen, estando así sujeta a un color cruzado más fuerte.
Un serio inconveniente para el trabajo de estudio es que la adición de dos señales SECAM no produce información de color válida, debido a su uso de modulación de frecuencia. Fue necesario desmodular el FM y manejarlo como AM para la mezcla adecuada, antes de finalmente remodularlo como FM, a costa de una mayor complejidad y degradación de la señal. En sus últimos años, esto ya no era un problema, debido al uso más amplio de componentes y equipos digitales.
PAL puede funcionar sin una línea de retardo, pero esta configuración, a veces denominada «PAL de pobre», no pudo coincidir con SECAM en términos de calidad de imagen. Para competir con él en el mismo nivel, tuvo que hacer uso de las ideas principales esbozadas anteriormente, y como consecuencia PAL tuvo que pagar tarifas de licencia a SECAM. Con los años, esto contribuyó significativamente a los 500 millones de francos estimados reunidos por las patentes del SECAM (por una inversión inicial de 100 millones de francos).
Por lo tanto, PAL podría considerarse como un sistema híbrido, con su estructura de señal más cercana a NTSC, pero su decodificación toma mucho de SECAM.
Hubo especificaciones iniciales para usar el color con el formato de línea francés 819 (sistema E). Sin embargo, «SECAM E» solo existió en fases de desarrollo. La implementación real utilizó el formato de 625 líneas. Esto facilitó el intercambio y la conversión entre PAL y SECAM en Europa. La conversión a menudo no era necesaria, ya que cada vez más receptores y videograbadoras cumplían con ambos estándares, ayudados por los pasos y componentes comunes de descodificación. Y, además, cuando el conector SCART se convirtió en estándar, podría tomar RGB como entrada, eludiendo de manera efectiva todas las peculiaridades de los formatos de codificación de color.
Cuando se trata de videograbadoras caseras, todos los estándares de video usan lo que se llama formato de «color bajo». El color se extrae de las frecuencias altas del espectro de video y se mueve a la parte inferior del espectro disponible desde la cinta. La luminancia usa lo que queda de ella, por encima del rango de frecuencia de color. Esto generalmente se hace mediante heterodinamción para PAL (y NTSC). Pero la naturaleza FM del color en SECAM permite un truco más barato: división por 4 de la frecuencia de la subportadora (y multiplicación en la reproducción). Esto se convirtió en el estándar para la grabación SECAM VHS en Francia. La mayoría de los demás países utilizaban el mismo proceso heterodino que PAL o NTSC, y esto se conoce como grabación MESECAM (ya que era más conveniente para algunos países del Medio Oriente que usaban transmisiones PAL y SECAM).
Con respecto a los videodiscos antiguos (analógicos), el estándar establecido de Laserdisc solo admite NTSC y PAL. Sin embargo, un formato de disco óptico diferente, el disco óptico transmisor Thomson apareció brevemente en el mercado. En algún momento, utilizó una señal SECAM modificada (subportadora FM única a 3,6 MHz). El material flexible y transmisivo de los medios permitió el acceso directo a ambos lados sin voltear el disco, un concepto que reapareció en DVD multicapa unos quince años después.
Detalles de la señal PAL
Para PAL-B / G la señal tiene estas características.
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Ancho de banda | 5 MHz |
| Polaridad de sincronización horizontal | Negativo |
| Tiempo total para cada línea | 64,000 μs |
| Porche delantero (A) | 1.65 +0.4 -0.1 μs |
| Longitud de pulso sincronizado (B) | 4.7 ± 0.20 μs |
| Porche trasero (C) | 5,7 ± 0,20 μs |
| Video activo (D) | 51.95 +0.4 -0.1 μs |
(Tiempo total de sincronización horizontal 12.05 μs)
Después de 0,9 μs se envía un estallido de color de 2,25 ± 0,23 μs de 10 ± 1 ciclos. La mayoría de los tiempos de subida / bajada están en un rango de 250 ± 50 ns. La amplitud es 100% para nivel blanco, 30% para negro y 0% para sincronización. La amplitud eléctrica CVBS es Vpp 1.0 V y la impedancia de 75 Ω.
Los tiempos verticales son:
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Líneas verticales | 312.5 (625 en total) |
| Líneas verticales visibles | 288 (576 en total) |
| Polaridad de sincronización vertical | Negativo (estallido) |
| Frecuencia vertical | 50 Hz |
| Longitud de pulso de sincronización (F) | 0.576 ms (ráfaga) |
| Video activo (H) | 18.4 ms |
(Tiempo total de sincronización vertical 1.6 ms)
Como PAL está entrelazado, cada dos campos se suman para formar un cuadro completo.
La luminancia, Y, se deriva de señales rojas, verdes y azules (R’G’B ‘):
U y V se usan para transmitir crominancia. Cada uno tiene un ancho de banda típico de 1.3 MHz.
Señal PAL compuesta tiempo donde ..
Frecuencia subportadora es 4.43361875 MHz (± 5 Hz) para PAL-B / D / G / H / I / N.
Sistemas de transmisión PAL
Esta tabla ilustra las diferencias:
| PAL B | PAL G, H | PAL I | PAL D / K | PAL M | PAL N | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Banda de transmisión | VHF | UHF | UHF / VHF * | VHF / UHF | VHF / UHF | VHF / UHF |
| Campos | 50 | 50 | 50 | 50 | 60 | 50 |
| Líneas | 625 | 625 | 625 | 625 | 525 | 625 |
| Líneas activas | 576 | 576 | 576 | 576 | 480 | 576 |
| Canal de Banda ancha | 7 MHz | 8 MHz | 8 MHz | 8 MHz | 6 MHz | 6 MHz |
| Ancho de banda de video | 5.0 MHz | 5.0 MHz | 5.5 MHz | 6.0 MHz | 4.2 MHz | 4.2 MHz |
| Subportadora de color | 4.43361875 MHz | 4.43361875 MHz | 4.43361875 MHz | 4.43361875 MHz | 3.575611 MHz | 3.58205625 MHz |
| Espaciado de visión / sonido | 5.5 MHz | 5.5 MHz | 6.0 MHz | 6.5 MHz | 4.5 MHz | 4.5 MHz |
* El sistema I nunca se ha utilizado en VHF en el Reino Unido.
PAL-B / G / D / K / I
Muchos países han desactivado las transmisiones analógicas, por lo que no se aplica lo siguiente, excepto el uso de dispositivos que emiten señales de transmisión, como grabadoras de video. La resolución que dio PAL puede o no ser utilizada, pero HD o Full HD se usan más comúnmente en transmisiones digitales.
La mayoría de los países que usan PAL tienen estándares de televisión con 625 líneas y 50 campos por segundo, las diferencias se refieren a la frecuencia de la portadora de audio y a los anchos de banda de los canales. Las variantes son:
Los estándares B / G se utilizan en la mayor parte de Europa occidental, Australia y Nueva Zelanda
Estándar I en el Reino Unido, Irlanda, Hong Kong, Sudáfrica y Macao
Estándares D / K (junto con SECAM) en la mayor parte de Europa Central y del Este
Estándar D en China continental. La mayoría de las cámaras de CCTV analógicas son estándar D.
Los sistemas B y G son similares. El sistema B se utiliza para canales de 7 MHz de ancho en VHF, mientras que el sistema G se usa para canales de 8 MHz de ancho en UHF (Australia usa el sistema B en UHF). De manera similar, los sistemas D y K son similares excepto por las bandas que utilizan: el sistema D solo se usa en VHF (excepto en China continental), mientras que el sistema K solo se usa en UHF. Aunque System I se utiliza en ambas bandas, solo se ha utilizado en UHF en el Reino Unido.
PAL-M (Brasil)
En Brasil, PAL se usa junto con la línea 525, el sistema de campo 59.94 / s M, utilizando (casi) la frecuencia de la subportadora de color NTSC. La frecuencia de la subportadora de color exacta de PAL-M es 3.575611 MHz. Casi todos los demás países que usan el sistema M usan NTSC.
El sistema de color PAL (ya sea banda base o con cualquier sistema de RF, con la subportadora 4.43 MHz normal a diferencia de PAL-M) también se puede aplicar a una imagen de 525 líneas (480i) similar a NTSC para formar lo que se conoce como «PAL- 60 «(a veces» PAL-60/525 «,» Cuasi-PAL «o» Pseudo PAL «).PAL-M (un estándar de transmisión), sin embargo, no debe confundirse con «PAL-60» (un sistema de reproducción de video, ver a continuación).
PAL-N (Argentina, Paraguay y Uruguay)
En Argentina, Paraguay y Uruguay se utiliza la variante PAL-N. Emplea la forma de onda de 625 líneas / 50 campos por segundo de PAL-B / G, D / K, H e I, pero en un canal de 6 MHz con una frecuencia de subportadora de crominancia de 3.582056 MHz muy similar a NTSC.
Las cintas VHS grabadas desde una emisión PAL-N o PAL-B / G, D / K, H o I son indistinguibles porque la subportadora convertida a la baja en la cinta es la misma. Un VHS grabado fuera de TV (o lanzado) en Europa se reproducirá en color en cualquier videograbadora PAL-N y TV PAL-N en Argentina, Paraguay y Uruguay. Del mismo modo, cualquier cinta grabada en Argentina, Paraguay o Uruguay a partir de una transmisión de TV PAL-N se puede enviar a cualquier persona en países europeos que usen PAL (y Australia / Nueva Zelanda, etc.) y se mostrará en color. Esto también se reproducirá con éxito en Rusia y otros países del SECAM, ya que la URSS exigió la compatibilidad PAL en 1985, lo que ha demostrado ser muy conveniente para los recopiladores de video.
La gente en Argentina, Paraguay y Uruguay suelen tener televisores que también muestran NTSC-M, además de PAL-N. Direct TV también transmite convenientemente en NTSC-M para Norte, Centro y Sudamérica. La mayoría de los reproductores de DVD vendidos en Argentina, Paraguay y Uruguay también reproducen discos PAL; sin embargo, esto generalmente se produce en la variante europea (frecuencia subportadora color 4.433618 MHz), por lo que las personas que poseen un televisor solo funcionan en PAL-N (más NTSC -M en la mayoría de los casos) tendrá que ver esas importaciones de DVD PAL en blanco y negro (a menos que el televisor admita RGB SCART) ya que la frecuencia de la subportadora de color en el televisor es la variación PAL-N, 3.582056 MHz.
En el caso de que un reproductor de VHS o DVD funcione en PAL (y no en PAL-N) y el televisor funciona en PAL-N (y no en PAL), existen dos opciones:
las imágenes se pueden ver en blanco y negro, o
un transcodificador de bajo costo (PAL -> PAL-N) se puede comprar para ver los colores
Algunos reproductores de DVD (generalmente marcas menos conocidas) incluyen un transcodificador interno y la señal se puede emitir en NTSC-M, con algunas pérdidas de calidad de video debido a la conversión del sistema de un DVD PAL 625/50 a la salida NTSC-M 525/60 formato. Algunos reproductores de DVD vendidos en Argentina, Paraguay y Uruguay también permiten una señal de salida de NTSC-M, PAL o PAL-N. En ese caso, un disco PAL (importado de Europa) se puede reproducir en un TV PAL-N porque no hay conversiones de campo / línea, la calidad es generalmente excelente.
Las funciones extendidas de la especificación PAL, como Teletexto, se implementan de forma bastante diferente en PAL-N. PAL-N admite un formato de subtítulos ocultos 608 que está diseñado para facilitar la compatibilidad con el contenido originado en NTSC transportado en la línea 18, y un formato de teletexto modificado que puede ocupar varias líneas.
Se encuentran disponibles algunas grabadoras de video VHS especiales que pueden permitir a los televidentes la flexibilidad de disfrutar de las grabaciones PAL-N utilizando un TV en color estándar PAL (625/50 Hz) o incluso a través de televisores multisistema. Grabadoras de video como Panasonic NV-W1E (AG-W1 para los Estados Unidos), AG-W2, AG-W3, NV-J700AM, Aiwa HV-M110S, HV-M1U, Samsung SV-4000W y SV-7000W cuentan con un sistema de TV digital circuito de conversión.