PAL – Phase Alternating Line

1. Die Geschichte von PAL

In den Anfangsjahren des Fernsehens wurden ausschließlich Schwarz-Weiß-Bilder übertragen. Die Bildinformationen bestanden aus Helligkeitswerten. Mit der Entwicklung des Farbfernsehens entstand die Herausforderung, Farbinformationen zusätzlich zu übertragen, ohne die vorhandenen Schwarz-Weiß-Fernsehgeräte unbrauchbar zu machen.

Die ersten großen Farbfernsehsysteme waren NTSC aus den USA und später SECAM aus Frankreich. Besonders das amerikanische NTSC-Verfahren hatte allerdings eine Schwäche: Bereits geringe Phasenverschiebungen im Übertragungsweg konnten sichtbare Veränderungen des Farbtons verursachen.

Das führte beispielsweise dazu, dass Hauttöne oder andere Farben bei ungünstigen Empfangsbedingungen verfälscht dargestellt wurden. Eine manuelle Nachregelung am Fernseher war häufig notwendig.

In Deutschland suchte man deshalb nach einer besseren Lösung. Das Ergebnis war PAL – ein Verfahren, das die Farbtonfehler weitgehend automatisch ausgleichen konnte.

Die entscheidende Idee war, eine der beiden übertragenen Farbkomponenten bei jeder zweiten Bildzeile in ihrer Phase umzudrehen. Dadurch lassen sich Phasenfehler im Empfänger weitgehend kompensieren.

2. Walter Bruch – der Vater des PAL-Systems

Die Entwicklung von PAL ist eng mit dem Namen Walter Bruch (1908–1990) verbunden. Er war ein deutscher Fernsehtechniker und Ingenieur, der für die Firma Telefunken arbeitete.

Bruch beschäftigte sich intensiv mit den Schwächen des NTSC-Farbfernsehens und entwickelte gemeinsam mit seinem Team ein Verfahren, das die störenden Farbtonverschiebungen deutlich reduzieren sollte.

Die Entwicklung fand Anfang der 1960er-Jahre bei Telefunken in Hannover statt.

Eine bekannte Anekdote betrifft die Namensgebung. Auf die Frage, warum er sein System nicht nach sich selbst benannt habe, soll Walter Bruch sinngemäß geantwortet haben, dass sich ein System namens „Bruch-System“ wohl nur schwer verkaufen ließe.

Walter Bruch gilt bis heute als einer der bedeutendsten Pioniere der deutschen Fernsehtechnik. Seine Entwicklung wurde zu einem internationalen Standard und prägte die Fernsehlandschaft über Jahrzehnte.

3. Die Einführung des PAL-Farbfernsehens

Die Einführung von PAL war ein wichtiger Schritt in der Geschichte des deutschen und europäischen Fernsehens. Schwarz-Weiß-Geräte konnten weiterhin verwendet werden, da die Farbübertragung abwärtskompatibel aufgebaut war.

4. Wie funktioniert PAL technisch?

PAL ist ein analoges Farbübertragungsverfahren. Das Bild wird aus einer Helligkeitsinformation und zwei Farbdifferenzsignalen zusammengesetzt.

Die drei grundlegenden Bildinformationen

• Y: Helligkeitssignal (Luminanz)
• U: Farbdifferenzsignal für Blau
• V: Farbdifferenzsignal für Rot

Das Helligkeitssignal beschreibt die Helligkeit jedes Bildpunktes. Die beiden Farbdifferenzsignale enthalten die Informationen, die benötigt werden, um daraus ein farbiges Bild zu erzeugen.

Die Farbkomponenten werden auf einen gemeinsamen Farbträger moduliert. Dabei verwendet PAL eine Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM).

Der entscheidende Trick: der Phasenwechsel

Bei PAL wird die Phase einer der beiden Farbdifferenzkomponenten (V beziehungsweise R-Y) von einer Bildzeile zur nächsten um 180 Grad gedreht.

Im Fernsehempfänger wird das Signal wieder entsprechend zurückgedreht und mit dem Farbsignal der vorhergehenden Zeile kombiniert.

Die PAL-Verzögerungsleitung

Eine wichtige Baugruppe im klassischen PAL-Farbfernseher war die Verzögerungsleitung. Sie speicherte das Farbsignal einer Bildzeile für die Dauer einer Zeile zwischen.

Die gespeicherte Information wurde anschließend mit dem Signal der nächsten Zeile kombiniert. So konnten die beiden Farbdifferenzsignale wieder getrennt und Phasenfehler ausgeglichen werden.

Frühe PAL-Fernseher verwendeten dafür spezielle Ultraschall-Verzögerungsleitungen. Später übernahmen elektronische Speicher und digitale Schaltungen diese Aufgabe.

Der Farbburst

Damit der Fernseher den Farbträger korrekt rekonstruieren konnte, wurde während der Austastlücke jeder Bildzeile ein kurzer Referenzimpuls übertragen. Dieser wird als Color Burst oder Farbburst bezeichnet.

Der Farbburst dient als Referenz für den Farbträgeroszillator des Empfängers. Ohne diese Synchronisation wäre eine korrekte Farbwiedergabe nicht möglich.

5. Die technischen Daten von PAL

Die nachfolgenden Werte beschreiben das klassische europäische PAL-System mit 625 Zeilen und 50 Halbbildern pro Sekunde.

Was bedeutet 576i?

576i ist die Bezeichnung für ein digitales beziehungsweise digitalisiertes Bildformat mit 576 aktiven Bildzeilen im Zeilensprungverfahren.

Das kleine „i“ steht für Interlaced. Dabei werden zunächst die ungeraden und anschließend die geraden Bildzeilen übertragen. Beide Halbbilder ergeben zusammen ein vollständiges Bild.

Wichtig: 576i ist keine eigenständige Farbfernsehnorm. Es beschreibt ein Bildformat, das unter anderem aus PAL-Quellen stammen kann.

6. Die verschiedenen PAL-Varianten

PAL wurde weltweit an unterschiedliche technische Gegebenheiten angepasst. Die Buchstaben hinter PAL bezeichnen dabei nicht unterschiedliche Farbverfahren, sondern unterschiedliche Kombinationen aus Übertragungsparametern und Fernsehsystemen.

PAL B/G

PAL B/G wurde in Deutschland und zahlreichen europäischen Ländern verwendet. Die Variante basiert auf 625 Zeilen und 50 Halbbildern pro Sekunde. Der Tonträgerabstand beträgt 5,5 MHz.

PAL I

PAL I ist vor allem aus Großbritannien und Irland bekannt. Eine wichtige Besonderheit ist der Bild-Ton-Trägerabstand von 6 MHz.

PAL D/K

Diese Variante wurde unter anderem in China und verschiedenen osteuropäischen Ländern verwendet. Der Tonträgerabstand beträgt 6,5 MHz.

PAL N

PAL N wurde in Teilen Südamerikas eingesetzt. Die Farbträgerfrequenz beträgt rund 3,582 MHz. Die Übertragung arbeitet mit 625 Zeilen und 50 Halbbildern pro Sekunde.

PAL M

PAL M ist eine besondere Variante, die in Brasilien eingesetzt wurde. Sie kombiniert das PAL-Farbverfahren mit einem 525-Zeilen-System und einer Bildwechselfrequenz von rund 59,94 Halbbildern pro Sekunde.

7. In welchen Ländern wurde PAL eingesetzt?

PAL verbreitete sich ab Ende der 1960er-Jahre über weite Teile der Welt. Besonders in Europa, Afrika, Asien und Ozeanien wurde das Verfahren zum Standard.

Die folgende Übersicht zeigt wichtige Länder und die historisch verwendeten PAL-Varianten. Sie bezieht sich auf die analoge terrestrische Fernsehübertragung und ist keine Aussage darüber, dass dort heute noch analog ausgestrahlt wird.

Warum gab es unterschiedliche PAL-Varianten?

Die einzelnen Länder hatten bereits vor Einführung des Farbfernsehens unterschiedliche Schwarz-Weiß- Fernsehnormen eingeführt. Dazu gehörten unter anderem verschiedene Zeilenzahlen, Kanalbreiten, Tonträgerabstände und Bildfrequenzen.

Bei der Einführung des Farbfernsehens sollte die bestehende technische Infrastruktur möglichst weiter genutzt werden. Deshalb wurde das PAL-Farbverfahren an unterschiedliche Schwarz-Weiß-Systeme angepasst.

8. PAL, NTSC und SECAM im Vergleich

PAL war nicht das einzige Farbfernsehsystem. Weltweit konkurrierten vor allem drei analoge Verfahren: PAL, NTSC und SECAM.

NTSC – das amerikanische System

NTSC wurde in den USA entwickelt und war das erste weit verbreitete Farbfernsehsystem. Es arbeitet klassisch mit 525 Zeilen und rund 59,94 Halbbildern pro Sekunde.

Der Nachteil lag in der Empfindlichkeit gegenüber Phasenverschiebungen. Dadurch konnten sich Farbtöne verändern. Dieser Umstand führte zu dem scherzhaften Spruch „Never The Same Color“.

SECAM – das französische System

SECAM steht für „Séquentiel couleur à mémoire“. Das Verfahren wurde in Frankreich entwickelt.

Im Gegensatz zu PAL und NTSC verwendet SECAM eine Frequenzmodulation der Farbdifferenzsignale. Die beiden Farbkomponenten werden abwechselnd von Zeile zu Zeile übertragen. Ein Speicher im Empfänger ermöglicht die Wiederherstellung der Farbinformationen.

Welches System war besser?

PAL galt hinsichtlich der Farbtonstabilität als wesentlicher Fortschritt gegenüber NTSC. SECAM war ebenfalls robust gegenüber Phasenfehlern, hatte aber andere Eigenschaften bei der Signalverarbeitung.

Eine pauschale Bewertung ist schwierig, da die Bildqualität zusätzlich von Bandbreite, Übertragungsweg, Empfangsbedingungen und der Qualität der Geräte abhing.

9. PAL und das Satellitenfernsehen

Auch beim Satellitenfernsehen spielte PAL eine bedeutende Rolle. Besonders in den Anfangsjahren des europäischen Direktempfangs wurden analoge Fernsehsignale häufig im PAL-Format übertragen.

Mit dem Ausbau der europäischen Satellitenpositionen wurde PAL zu einem wichtigen Bestandteil des Satellitenfernsehempfangs.

Die analoge Satellitenübertragung

Bei der analogen Satellitenübertragung wurde das Bildsignal üblicherweise frequenzmoduliert (FM) auf einen Satellitentransponder aufmoduliert.

Das PAL-Farbverfahren blieb dabei Bestandteil des übertragenen Videosignals. Der Satellitenreceiver wandelte das empfangene Signal anschließend in ein für den Fernseher geeignetes analoges Videosignal um.

Typische Anschlüsse damaliger Satellitenreceiver waren:

• SCART (RGB oder FBAS)
• Cinch-Video (FBAS)
• HF-Ausgang für den Antenneneingang

PAL über Astra und Eutelsat

Mit dem Start der europäischen Astra-Satelliten ab 1988 wurde der Satellitenempfang in privaten Haushalten zunehmend populär. Viele deutschsprachige Programme wurden analog übertragen und von PAL-Fernsehgeräten wiedergegeben.

Auch die Eutelsat-Satelliten spielten eine wichtige Rolle bei der Verbreitung analoger Fernsehprogramme in Europa.

Vom analogen zum digitalen Satellitenfernsehen

Mit der Einführung von DVB-S änderte sich die Übertragungstechnik grundlegend. Bild und Ton wurden digital codiert und als Datenstrom übertragen.

PAL war für die digitale Satellitenübertragung nicht mehr erforderlich. Der Begriff blieb allerdings bei der Ausgabe älterer Receiver, Fernseher und Videogeräte weiterhin relevant.

10. PAL bei VHS, Videorekordern und DVD

PAL und VHS

Die PAL-Fernsehnorm prägte auch die Videotechnik. In Deutschland und vielen anderen europäischen Ländern wurden VHS-Videorekorder für das PAL-50-System gebaut.

Ein typischer europäischer VHS-Film wurde mit 625 Zeilen und 50 Halbbildern pro Sekunde wiedergegeben.

Die Videobänder speicherten das Videosignal in einer analogen Form. Die Farbinformation wurde dabei mit einer gegenüber dem normalen Fernsehsignal angepassten Farbträgerfrequenz aufgezeichnet.

PAL und DVD

Auch bei der DVD wurde zwischen verschiedenen Bildformaten unterschieden.

• Europäische DVD: üblicherweise 576i bei 25 Vollbildern pro Sekunde.
• Amerikanische DVD: üblicherweise 480i bei rund 29,97 Vollbildern pro Sekunde.

DVD-Videos speichern die Bildinformationen digital. PAL ist deshalb bei einer DVD streng genommen nicht mehr das eigentliche Übertragungsverfahren, sondern eine gebräuchliche Bezeichnung für das europäische SD-Bildformat.

PAL-60

PAL-60 ist ein Sonderformat, das vor allem bei älteren Spielekonsolen und Videogeräten vorkam. Es kombiniert die PAL-Farbkodierung mit einer Bildstruktur von 525 Zeilen und rund 60 Halbbildern pro Sekunde.

PAL-60 war besonders nützlich, wenn NTSC-Inhalte auf PAL-Fernsehern wiedergegeben werden sollten.

11. Das Ende der analogen PAL-Ära

Mit der zunehmenden Digitalisierung des Fernsehens verlor PAL seine ursprüngliche Bedeutung als Farbfernseh-Übertragungsverfahren.

Neue Standards wie DVB-S, DVB-C und DVB-T ermöglichten eine digitale Übertragung von Bild und Ton. Statt eines analogen Videosignals wurde nun ein digitaler Datenstrom übertragen.

Die wichtigsten digitalen Fernsehverfahren

Heute wird PAL im klassischen Rundfunk kaum noch eingesetzt. Trotzdem begegnet uns die Technik weiterhin bei älteren Videorekordern, historischen Fernsehern, analogen Kameras und bei der Digitalisierung alter Videoaufnahmen.

Auch moderne Geräte können PAL-Signale teilweise noch über analoge Videoeingänge verarbeiten.

12. Kleines PAL-Technik-Lexikon

Die wichtigsten Fachbegriffe rund um das analoge Farbfernsehen im Überblick:

13. Fazit – eine deutsche Erfindung mit weltweiter Bedeutung

PAL war eine der bedeutendsten Entwicklungen der deutschen Rundfunk- und Fernsehtechnik. Die von Walter Bruch und seinem Team bei Telefunken entwickelte Technologie löste ein wesentliches Problem der frühen Farbfernsehsysteme.

Über Jahrzehnte sorgte PAL in Millionen Haushalten für eine stabile Farbwiedergabe. Ob beim klassischen Röhrenfernseher, beim VHS-Rekorder, beim analogen Satellitenempfang oder bei der DVD: Die PAL-Technik war über Generationen hinweg präsent.

Auch wenn die analoge Fernsehübertragung inzwischen weitgehend Geschichte ist, bleibt PAL ein wichtiger Bestandteil der Technikgeschichte.