Phase Alternating Line(PAL)は、625ライン/ 50フィールド(25フレーム)/秒(576i)で放送されているほとんどの国の放送テレビシステムで使用されているアナログテレビのカラーエンコーディングシステムです。 他の一般的なカラーエンコーディングシステムはNTSCとSECAMです。
PALを使用しているすべての国は、現在、変換の過程にあるか、既に標準をDVB、ISDB、またはDTMBに変換しています。
このページでは主にPALカラーエンコーディングシステムについて説明します。 放送テレビシステムおよびアナログテレビの記事は、フレームレート、画像解像度および音声変調についてさらに説明している。
歴史
1950年代、西ヨーロッパ諸国はカラーテレビの導入を計画していましたが、NTSC規格では、伝送状況の悪い色調のシフトなど、いくつかの弱点がありました。これはヨーロッパの地理的および天候関連特殊性。 NTSCの欠点を克服するために、代替規格が考案され、PAL規格とSECAM規格が開発されました。 目標は、50フィールド/秒(50ヘルツ)のヨーロッパの映像周波数にカラーテレビの標準を提供し、NTSCの問題を解消する方法を見つけることでした。
PALは、ドイツのハノーバーにあるTelefunkenのWalter Bruchによって開発されました.Kruse博士とGerhard Mahler博士の重要なお知らせがあります。 このフォーマットは、1962年にTelefunkenによって発明され、発明者としてBruchを引用し、1963年1月3日にEuropean Broadcasting Union(EBU)のメンバーに公開された。発明者が答えた理由は “Bruch”ではなく “PAL” 「ブルッフ・システム」はおそらく売れていないだろう(「ブルッフ」は「ブレイク」を意味する)。 最初の放送は1967年6月に英国で始まり、その後に西ドイツが続いた。 最初に放送規格を使用していた1つのBBCチャネルは、1964年に「625ライン」を導入した最初の英国テレビサービスであったBBC2でした。Telefunken PALcolor 708Tは、最初のPAL商用テレビです。 それに続いてLoewe-Farbfernseher S 920&F 900が続きました。
Telefunkenは後でフランスのエレクトロニクスメーカーのThomsonによって買収された。 ThomsonはHenri de Franceがカラーテレビ用の最初の欧州規格であるSECAMを開発したCompagnieGénéraledeTélévisionも買収しました。 現在Technicolor SAと呼ばれているThomsonもRCAブランドを所有し、他の企業にライセンスしています。 そのブランドの創始者であるラジオ・コーポレーション・オブ・アメリカは、トムソンが関与する前にNTSCカラーTV規格を作成しました。
PALという用語は、NTSCで一般的に使用されている525ライン/ 60Hz(480i)システムと区別するために、一般に非公式に使用され、625ライン/ 50Hz(576i)テレビシステムを指すのには多少不正確です。 したがって、技術的にはディスクにはPALもNTSCもエンコードされていない信号があるにもかかわらず、DVDはPALまたはNTSC(ライン数とフレームレートを参照)とラベル付けされていました。 CCIR 625/50およびEIA 525/60は、これらの(行数およびフィールドレート)標準の適切な名前です。 一方、PALおよびNTSCは、信号内の色情報を符号化する方法である。
カラーエンコーディング
PALシステムとNTSCシステムの両方は、輝度ビデオ信号に加えられたクロミナンス情報を搬送する直交振幅変調サブキャリアを使用して、コンポジットビデオベースバンド信号を形成する。 この副搬送波の周波数は、NTSC 3.58の場合3.579545MHzと比較して、PALおよびNTSCの場合は4.43361875MHzであり、4.43である。 他方、SECAMシステムは、4.25000および4.40625MHzの2つのラインの交互のカラー副搬送波上で周波数変調方式を使用する。
「Phase Alternating Line」という名前は、ビデオ信号の色情報の一部の位相を各ラインで反転させる方法を記述しています。垂直方向の犠牲を払って信号をキャンセルして送信する際の位相誤差を自動的に補正しますフレームの色解像度。 NTSCと比較して色相が反転しているラインは、しばしば頭字語の拡張の1つを正当化するPALまたは位相交番ラインと呼ばれ、他のラインはNTSCラインと呼ばれる。 初期のPAL受信者は、その取り消しを行うために人間の目に依存していました。 しかし、これにより、より大きな位相誤差に対するハノーバーバーとして知られる櫛状の効果がもたらされた。 したがって、ほとんどの受信機は、現在、受信された色情報を各表示ラインに格納するクロミナンスアナログ遅延線を使用する。 前のラインおよび現在のラインからのカラー情報の平均が、その後、受像管を駆動するために使用される。 結果として、位相誤差が彩度変化をもたらし、これはNTSCの同等の色相変化よりもあまり好ましくない。 マイナーな欠点は、垂直方向の色解像度がNTSC方式の解像度より劣ることですが、人間の目の色解像度も明るさ解像度よりはるかに低いため、この効果は見えません。 いずれにしても、NTSC、PAL、およびSECAMはすべて、輝度信号と比較して大幅に低減されたクロミナンス帯域幅(水平カラーディテール)を持ちます。
カラーキャリアの4.43361875MHzの周波数は、ラインごとに283.75カラークロックサイクルと干渉を避けるために25Hzオフセットの結果です。 ライン周波数(1秒あたりのライン数)は15625Hz(625ライン×50Hz÷2)なので、カラーキャリア周波数は、4.43361875MHz = 283.75×15625Hz + 25Hzと計算されます。
元のカラーキャリアは、色差信号を再現するためにカラーデコーダによって必要とされる。 キャリアはビデオ情報と共に送信されないので、受信機においてローカルに生成されなければならない。 この局部的に生成された信号の位相が送信された情報と一致するために、10サイクルのカラーサブキャリアのバーストが、ライン同期パルスの直後で、画像情報の前に、いわゆるバックポーチの間にビデオ信号に加えられる。 このカラーバーストは、元のカラーサブキャリアと実際には位相がありませんが、奇数ラインでは45度進み、偶数ラインでは45度遅れます。 このスイングバーストは、カラーデコーダ回路が各ラインを反転させるRYベクトルの位相を区別することを可能にする。
PAL対NTSC
PALは通常、NTSCの480ラインと比較して576本の可視線を有しています。つまり、PALは解像度が20%高くなり、実際には拡張規格(854×480)よりも解像度が高くなります。 PALおよびNTSC用のほとんどのTV出力はインターレースフレームを使用します。つまり、偶数ラインが1フィールドで更新され、奇数ラインが次フィールドで更新されます。 インターレースフレームは、フレームレートの半分でスムーズに動きます。 NTSCは60iまたは30pのフレームレートで使用され、PALは一般的に50iまたは25pを使用します。 両方とも十分なフレームレートを使用して流体の動きを錯覚させます。 これは、多くの例外がありますが、NTSCは一般に60 Hzの周波数と50 Hzの国のPALの国で使用されているためです。 PALとNTSCの両方が、毎秒24フレームを使用するフィルムよりも高いフレームレートを有する。 PALはフィルムのフレームレートに近いので、ほとんどのフィルムはPALシステムで再生するために4%スピードアップし、フィルムの実行時間を短縮し、調整なしではオーディオトラックのピッチをわずかに上げます。 NTSCのフィルム変換では、代わりに3:2プルダウンを使用して、60フレームのインターレースフィールドに24フレームのフィルムを広げます。 これにより、フィルムのランタイムが維持され、元のオーディオは保持されますが、高速モーション中にはより複雑なインターレースアーチファクトが発生する可能性があります。
NTSC受信機には、色補正を手動で実行する色合い制御があります。 これが正しく調整されていないと、色に欠陥がある可能性があります。 PAL標準では、位相反転によって色相誤差が自動的にキャンセルされるため、色合いコントロールは不要ですが、彩度コントロールがさらに便利になります。 PALシステムのクロミナンス位相誤差は、1H遅延線を使用して相殺され、その結果、彩度は低下し、これはNTSC色相誤差よりも目にはほとんど目立たない。
しかし、色情報の変化 – ハノーバーバー – は、デコーダ回路が整列していない場合、または初期設計の簡略化されたデコーダを使用する場合(通常はロイヤルティ制限を克服するため)、PALシステムでも極端な位相エラーを伴うピクチャグレインにつながります。 ほとんどの場合、このような極端な位相シフトは発生しません。 この効果は、通常、伝送路が不良である場合、通常はビルドアップされたエリアや地形が好ましくない場合に発生します。 この効果は、VHF信号がよりロバストな傾向があるので、UHFではVHF信号よりも顕著である。
1970年代初めに、日本の一部のメーカーは、Telefunkenにロイヤルティを支払うことを避けるためにデコードシステムを開発しました。 Telefunkenのライセンスでは、位相誤差を減らすために、交互にサブキャリア位相を使用するデコード方法について説明しました。 これには、奇数/偶数ライン位相誤差を平均化するために人間の目に依存する非常に基本的なPALデコーダが含まれていました。 1つの解決策は、奇数ラインまたは偶数ラインのみの復号を可能にするために1Hアナログ遅延ラインを使用することであった。 例えば、奇数ライン上のクロミナンスはデコーダに直接切り替えられ、遅延ラインにも記憶される。 そして、偶数ラインでは、格納された奇数ラインが再びデコードされる。 この方法は効果的にPALをNTSCに変換しました。 このようなシステムは、色相誤差およびNTSCに固有の他の問題を被り、手動の色相制御を追加する必要があった。
PALとNTSCはわずかに発散する色空間を持っていますが、ここのカラーデコーダの違いは無視されます。
PAL vs. SECAM
SECAMの特許は、PALのものより数年前(1956年対1962年)までのものです。 その創作者、アンリ・ドゥ・フランスは、既知のNTSC色相の問題への対応を求めて、両方のヨーロッパのシステムにとって基本的なアイデアを思いつきました:1)2つの連続したテレビ回線の色情報は非常に似ており、知覚される視覚的品質に重大な影響を与えずに半分にすることができる2)2つのTVラインからの情報を1つではなく2つのテレビラインに広げることにより、より堅牢なカラー伝送を達成することができる。
SECAMは、これらの原理を、各TVライン上のUおよびV成分の一方のみを交互に送信し、他方を遅延ラインから取得することによって適用する。 QAMは必要ではなく、サブキャリヤの周波数変調が追加のロバスト性の代わりに使用されます(UとVの連続伝送は、ヨーロッパの最後の「アナログ」ビデオシステム:MAC規格の後半で再利用されました)。
SECAMには、色相誤差と彩度誤差の両方がありません。 カラーバーストとクロミナンス信号との間の位相シフトには敏感ではなく、この理由から、テープ速度の変動が他のシステムに問題を引き起こす可能性のあるカラービデオ録画の初期の試みで時々使用されていました。 受信機では、水晶(当時は高価な部品)を必要とせず、一般に低精度の遅延線や部品で可能でした。
SECAM伝送は、NTSCまたはPALよりも長距離でより堅牢です。 しかしながら、それらのFM性質のために、カラー信号は、たとえ画像のモノクロ部分においてさえも、振幅が減少しても、依然として存在し、したがってより強いクロスカラーを受ける。
スタジオ作業の1つの重大な欠点は、2つのSECAM信号の追加が、周波数変調の使用のために有効な色情報をもたらさないことである。 最終的にFMとして再変調する前に、適切な混合のためにFMを復調し、それをAMとして扱う必要がありましたが、複雑さと信号劣化が増しました。 後の年に、コンポーネントとデジタル機器の幅広い使用のために、これはもはや問題ではありませんでした。
PALはディレイラインなしで動作することができますが、この設定は「貧乏人のPAL」と呼ばれることもありますが、画質面ではSECAMとは一致しません。 同じレベルでそれと競争するためには、上に概説した主なアイデアを活用しなければならず、その結果、PALはSECAMにライセンス料を支払わなければならなかった。 長年にわたり、これはSECAM特許(研究に投資された最初の1億フランに対して)によって集められた推定5億フランに大きく貢献しました。
したがって、PALは、その信号構造がNTSCに近いハイブリッドシステムと見なすことができますが、そのデコードはSECAMから多くを借りています。
フランス819ラインフォーマット(システムE)で色を使用する初期の仕様がありました。 しかし、「SECAM E」は開発段階にしか存在しませんでした。 実際の配備は625行形式を使用しました。 これは、ヨーロッパのPALとSECAM間の交換と変換を容易にするためのものです。 ますます多くのレシーバとVCRが両方の標準に準拠するようになり、共通のデコード手順とコンポーネントによってこれを助けたので、変換はしばしば必要でもありませんでした。 さらに、SCARTプラグが標準化されると、RGBを入力として受け取り、すべてのカラーコーディングフォーマットの特性を効果的にバイパスすることができます。
家庭のビデオデッキでは、すべてのビデオ規格で「カラーアンダー」形式が使用されます。 色は、ビデオスペクトルの高周波数から抽出され、テープから利用可能なスペクトルの下部に移動される。 ルミナンスでは、色の周波数範囲よりも上にあるものが使用されます。 これは通常PAL(およびNTSC)のためのヘテロダインによって行われます。 しかし、SECAMの色のFM性質は、より安価なトリックを可能にします:サブキャリア周波数の4分周(および再生時の乗算)。 これはフランスのSECAM VHS録音の標準となりました。 他のほとんどの国では、PALやNTSCと同じヘテロダイン処理を続けていましたが、これはMESECAM録音と呼ばれています(PALとSECAM放送の両方を使用している中東の国にとっては便利でした)。
早期(アナログ)ビデオディスクに関して、確立されたレーザーディスク規格はNTSCとPALのみをサポートしていました。 しかし、異なる光ディスクフォーマットであるトムソン(Thomson)の透過型光ディスクは、市場で簡単に登場した。 ある時点では、変更されたSECAM信号(3.6MHzの単一FM副搬送波)を使用した。 メディアの柔軟で透過性のある素材は、ディスクを裏返すことなく両面に直接アクセスすることができ、約15年後に多層DVDに再現されました。
PAL信号の詳細
PAL-B / Gの場合、信号にはこれらの特性があります。
パラメータ | 値 |
---|---|
帯域幅 | 5MHz |
水平同期極性 | 負 |
各行の合計時間 | 64.000μs |
フロントポーチ(A) | 1.65 + 0.4 -0.1μs |
同期パルス長(B) | 4.7 ± 0.20μs |
バックポーチ(C) | 5.7 ± 0.20μs |
アクティブな動画(D) | 51.95 +0.4 -0.1μs |
(全水平同期時間12.05μs)
0.9μs後に、10±1サイクルの2.25±0.23μsカラーバーストが送られる。 ほとんどの立ち上がり/立ち下がり時間は250±50nsです。 振幅は白レベルで100%、黒で30%、同期で0%です。 CVBSの電気的振幅はVpp 1.0Vでインピーダンスは75Ωです。
垂直タイミングは次のとおりです。
パラメータ | 値 |
---|---|
縦線 | 312.5(合計625件) |
見える縦線 | 288(合計576件) |
垂直同期極性 | ネガティブ(バースト) |
垂直周波数 | 50 Hz |
同期パルス長(F) | 0.576ms (バースト) |
アクティブな動画(H) | 18.4ミリ秒 |
(全垂直同期時間1.6ms)
PALがインターレースされると、2つのフィールドが合計されて完全な画像フレームが作成されます。
輝度Yは、赤、緑、青(R’G’B ‘)信号に由来します。
UとVはクロミナンスを送信するために使用されます。 それぞれの帯域幅は1.3MHzです。
コンポジットPAL信号
サブキャリア周波数
PAL放送システム
この表は、相違点を示しています。
PAL B | PAL G、H | PAL I | PAL D / K | PAL M | PAL N | |
---|---|---|---|---|---|---|
伝送帯域 | VHF | UHF | UHF / VHF * | VHF / UHF | VHF / UHF | VHF / UHF |
フィールド | 50 | 50 | 50 | 50 | 60 | 50 |
ライン | 625 | 625 | 625 | 625 | 525 | 625 |
アクティブな線 | 576 | 576 | 576 | 576 | 480 | 576 |
チャネル帯域幅 | 7MHz | 8MHz | 8MHz | 8MHz | 6MHz | 6MHz |
ビデオ帯域幅 | 5.0MHz | 5.0MHz | 5.5MHz | 6.0 MHz | 4.2MHz | 4.2MHz |
カラーサブキャリア | 4.43361875 MHz | 4.43361875 MHz | 4.43361875 MHz | 4.43361875 MHz | 3.575611 MHz | 3.58205625 MHz |
ビジョン/サウンドキャリア間隔 | 5.5MHz | 5.5MHz | 6.0 MHz | 6.5MHz | 4.5MHz | 4.5MHz |
* System Iは、英国ではVHFで使用されていません。
PAL-B / G / D / K / I
多くの国ではアナログ送信がオフになっているため、ビデオレコーダーなどの放送信号を出力するデバイスを使用する場合を除き、以下は適用されません。 PALが提供した解像度はまだ使われているかもしれませんが、HDやフルHDはデジタル伝送で最も一般的に使われています。
PALを使用している国の大部分は、625ラインと50フィールド/秒のテレビ規格を持っていますが、オーディオキャリア周波数とチャネル帯域幅には違いがあります。 バリアントは次のとおりです。
規格B / Gは、西ヨーロッパ、オーストラリア、ニュージーランドのほとんどで使用されています
イギリス、アイルランド、香港、南アフリカ、マカオの標準I
中東欧のほとんどの国でスタンダードD / K(SECAMとともに)
中国本土の標準D。 ほとんどのアナログCCTVカメラは標準Dです。
システムBとGも同様です。 システムBはVHFの7MHz幅のチャンネルに使用され、システムGはUHFの8MHz幅のチャンネルに使用されます(オーストラリアはUHFのシステムBを使用します)。 システムDはVHF(中国本土を除く)でのみ使用され、システムKはUHFでのみ使用されます。 システムIは両方のバンドで使用されていますが、英国のUHFでのみ使用されています。
PAL-M(ブラジル)
ブラジルでは、NTSCカラーサブキャリア周波数を使用して、525ラインの59.94フィールド/秒のシステムMとともにPALを使用しています。 PAL-Mの正確なカラーサブキャリア周波数は3.575611MHzです。 システムMを使用するほとんどすべての国でNTSCが使用されています。
PALカラーシステム(ベースバンドまたはPAL-Mとは異なり通常の4.43MHzサブキャリアを備えた任意のRFシステム)は、NTSCライクな525ライン(480i)の画像に適用して、「PAL- 60 “(時に” PAL-60/525 “、” Quasi-PAL “または” Pseudo PAL “)。 ただし、PAL-M(放送規格)は「PAL-60」(ビデオ再生システム – 以下を参照)と混同しないでください。
PAL-N(アルゼンチン、パラグアイ、ウルグアイ)
アルゼンチン、パラグアイ、ウルグアイでは、PAL-Nの変種が使用されています。 PAL-B / G、D / K、H、Iの625ライン/ 50フィールド/秒の波形を使用しますが、NTSCに非常に似たクロミナンスサブキャリア周波数3.582056MHzの6MHzチャンネルを使用します。
PAL-NまたはPAL-B / G、D / K、H、またはIブロードキャストから録画されたVHSテープは、テープ上のダウンコンバートされたサブキャリアが同じであるため区別できません。 アルゼンチン、パラグアイ、ウルグアイのどのPAL-N VCRやPAL-Nテレビでも、ヨーロッパで録画されたVHS(またはリリースされた)は色付きで再生されます。 同様に、アルゼンチン、パラグアイまたはウルグアイでPAL-Nテレビ放送から録音されたテープは、PAL(およびオーストラリア/ニュージーランドなど)を使用するヨーロッパ諸国の誰にでも送信することができ、色で表示されます。 ソ連が1985年にPALとの互換性を義務づけたこともあり、これはロシアなどのSECAM諸国でもうまくいきます。これはビデオコレクターにとって非常に便利だと判明しました。
アルゼンチン、パラグアイ、ウルグアイの人々は通常、PAL-Nに加えてNTSC-Mも表示するテレビを所有しています。 ダイレクトTVは、北米、中南米のNTSC-Mでも便利に放送されます。 アルゼンチン、パラグアイ、ウルグアイで販売されているほとんどのDVDプレーヤーもPALディスクを再生しますが、これは通常ヨーロッパのバリエーション(カラーサブキャリア周波数4.433618 MHz)で出力されるため、PAL-N(NTSC TVのカラーサブキャリア周波数はPAL-Nのバリエーション3.582056 MHzであるため、(TVがRGB SCARTをサポートしていない限り)白黒でPAL DVDのインポートを監視する必要があります。
VHSまたはDVDプレーヤーがPAL(PAL-Nではなく)で動作し、TVセットがPAL-N(PALではなく)で動作する場合、次の2つのオプションがあります。
画像は白黒で見ることができます。
安価なトランスコーダ(PAL→PAL-N)を購入して、色を見ることができます
一部のDVDプレーヤ(通常はあまり知られていないブランド)には内部トランスコーダが搭載されており、625/50 PAL DVDからNTSC-M 525/60出力への変換によるビデオ品質の低下を伴い、信号をNTSC-Mで出力することができますフォーマット。 アルゼンチン、パラグアイ、ウルグアイで販売されているDVDプレーヤーでも、NTSC-M、PAL、PAL-Nの信号出力が可能です。 その場合、フィールド/ライン変換がないため、PALディスク(欧州から輸入)はPAL-Nテレビで再生することができます。品質は一般的に優れています。
テレテキストなどのPAL仕様の拡張機能は、PAL-Nではまったく異なる方法で実装されています。 PAL-Nは、18行目で配信されるNTSC由来のコンテンツとの互換性を容易にするように設計された改変された608字幕フォーマットと、複数の行を占めることができる修正テレテキストフォーマットをサポートする。
視聴者が標準のPAL(625 / 50Hz)カラーテレビを使用してPAL-Nレコーディングを楽しむことができる特別なVHSビデオレコーダがあります。 Panasonic NV-W1E(米国のAG-W1)、AG-W2、AG-W3、NV-J700AM、Aiwa HV-M110S、HV-M1U、Samsung SV-4000W、SV-7000Wなどのビデオレコーダーは、変換回路。