Phase Alternated Line

Phase Alternated Line

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PAL ou Phase Alternate Line, c’est-à-dire alternance de phase suivant les lignes, est un standard historique vidéo couleurs avec 25 images par seconde et 625 lignes par image (576 seulement sont affichées car 8 % des lignes servent à la synchronisation et au transport de certaines données numériques). Ce standard de codage de la vidéo en couleur mis au point en Allemagne par Walter Bruch (1908-1990) est exploité depuis les années 1960. Le PAL est utilisé principalement en Europe, dans certains pays d’Amérique du Sud, en Australie et dans certains pays d’Afrique.

La définition au standard PAL peut atteindre jusqu’à la résolution 720 × 576 lignes (DVD).

À ne pas confondre avec la norme de télédiffusion qui peut lui être associée (exemple : CCIR) laquelle définit la modulation des signaux (L, B, G, K, I…).

Standards historiques concurrents : l’américain NTSC et le français SECAM.

Depuis 1995, la totalité des téléviseurs couleurs commercialisés dans les pays exploitant le Sécam intègrent obligatoirement des circuits compatibles PAL (par la prise Péritélévision).

Sommaire

Diffusion

Le standard PAL s’est largement répandu en Europe, notamment dans la majeure partie de l’Europe de l’Ouest (sauf en France laquelle a imposé le SECAM), en Afrique et dans une partie de l’Asie et de l’Amérique du Sud. Dans certaines régions, le standard PAL est obligatoirement associé à une norme spécifique pour sa télédiffusion (conformément à une modulation symbolisée par une lettre : B/G, I, D/K, M ou N).

Description

Le standard PAL est une évolution du standard NTSC (le tout premier standard couleurs breveté) et reprend plusieurs brevets issus du standard SECAM lequel en corrigeait les principaux défauts.

Afin d’éliminer les variations de colorimétrie, fréquentes lors de la modulation (télédiffusion) en NTSC, il a été choisi d’inverser la phase de la porteuse couleur une ligne sur deux : Un défaut apparaissant sur une ligne est alors inversé sur la ligne suivante, ce qui entraîne leur annulation mutuelle. C’est cette idée d’alternance des informations colorimétriques d’une ligne sur l’autre qui provient du SECAM (et pour cela de l’utilisation de la ligne à retard inventée par l’ingénieur Henri de France (1911-1986) et mise en œuvre d’abord dans le système SECAM pour permettre la mémorisation d’un signal décalé dans le temps et reproductible d’une ligne sur l’autre).

La couleur étant composée de deux informations élémentaires : U=R-Y (différence de rouge) et V=B-Y (différence de bleu), il faut théoriquement deux porteuses (signaux véhiculant une modulation) pour transmettre l’information vidéo.

Pour n’exploiter qu’une seule porteuse (tout comme en NTSC), le signal est modulé en amplitude et en phase avec une seule porteuse, mais en reprenant l’idée (issue de la norme SECAM) de l’alternance des signaux U et V d’une ligne à l’autre (la composante manquante est copiée de la ligne précédente grâce à une ligne à retard de 64 µs mémorisant ce signal ; la ligne à retard a trouvé une autre application à la fin des années 1970 en télévision pour le chiffrement analogique (type Canal+ en 1984) où plusieurs retards programmables sont combinés pseudo-aléatoirement sur diverses parties du signal suivant un ordre défini par la clé de chiffrement). La fréquence de cette porteuse est approximativement de 4,43 MHz (4 433 618,75 Hz ; pour le PAL M et le PAL N, cette valeur devient respectivement 3,575611 MHz et 3,582056 MHz).

Ce point représente la principale différence entre PAL et SECAM. Télédiffusé, le PAL utilise une fréquence unique vidéo modulée principalement en amplitude pour sa sous-porteuse vidéo (et identifiée par sa phase qui alterne de 180° d’une ligne à l’autre, les trames étant identifiées par une salve de lignes initiales déphasées de + ou - 45°), le SECAM module aussi une sous-porteuse unique (mais cette modulation de sous-porteuse chromatique est en fréquences et non en amplitude comme en PAL et NTSC) mais dont la fréquence relative (et la largeur de bande de modulation) alterne suivant la nature du signal transporté (U ou V, en fait Dr ou Db car le modèle colorimétrique est légèrement différent pour pouvoir s’adapter à la bande passante changeante du signal chromatique) : l’identification couleurs de chaque trame (remplacée en 1980 par l’identification des lignes) se fait en SECAM en détectant laquelle des deux fréquences de sous-porteuses est utilisée sur la première ligne, là où en PAL on doit détecter l’alternance de phase (qui n’est détectable qu’en extrémité de ligne lors de la synchro de retour de balayage).

Compatibilités

Du fait de la similitude de synchronisation, le PAL et le Sécam sont aisément compatibles grâce à un transcodeur. Cet appareil conserve les valeurs de résolution et d’affichage (625 lignes et 25 images / seconde) en transcodant uniquement les signaux de chrominance. En revanche, entre le PAL et le NTSC, il convient d’exploiter un convertisseur, lequel va compenser le nombre d’images par seconde (25 ou 30) et la résolution image (525 ou 625 lignes). En dehors des très coûteux équipements professionnels « broadcast » (diffusion), un convertisseur PAL/NTSC procure une image de qualité médiocre (effets de saccade, perte de définition, couleurs moins fidèles, bruit de fond…).

Variantes du PAL en télédiffusion et conversion

PAL-N

La variante PAL-N, utilisée en Argentine et Uruguay, utilise le même modèle colorimétrique YDbDr que le SECAM au lieu du modèle YUV, mais ce changement est assez mineur et très facile à adapter.

PAL-M

La variante PAL-M existe pour la compatibilité avec le format NTSC. Il est principalement utilisé sur les réseaux de diffusion câbles et satellites analogiques américains et asiatiques. Cette variante n’est utilisée en diffusion hertzienne terrestre analogique qu’au Brésil.

L’idée de l’alternance des deux composantes chromatiques d’une ligne à l’autre est conservée, mais le format de l’image est adapté pour être compatible avec le NTSC : 525 lignes à 60 Hz au lieu de 625 lignes à 50 Hz, et les deux sous-porteuses Y et U/V sont placées aux mêmes fréquences relatives que les deux sous-porteuses I et Q du NTSC.

(le signal Q du NTSC transporte simultanément ses deux composantes colorimétriques sur la même sous-porteuse modulée en amplitude, sans alternance ni ligne à retard, mais en quadrature de phase l’une par rapport à l’autre. C’est son plus gros défaut car la phase est techniquement difficile à détecter et stabiliser précisément, d’autant plus difficile que le signal Q est modulé en amplitude, ce qui est la source des aberrations chromatiques et constants réglages sur les appareils de réception et démodulation NTSC).

PAL-Plus

Cette variante est adaptée au format 16/9. Elle permet de reproduire un signal pour les téléviseurs à écran large respectant l’intégrité des 576 lignes utiles. Cette norme entièrement compatible avec les téléviseurs standard ne peut être reçue qu’avec un décodeur spécifique ou un téléviseur compatible. Elle est de plus aujourd’hui supplantée par la diffusion en numérique d’émissions « anamorphosées » destinée exclusivement aux téléviseurs 16/9. Ce mode de transmission est notamment utilisé par les chaînes publiques et régionales allemandes.

PAL 60 Hz

Uniquement présent en sortie vidéo d’appareils vidéo domestiques (tels que lecteurs DVD, LaserDisc, consoles de jeux vidéo…), ce signal exploite le balayage (synchronisation) du NTSC (525 lignes et 30 images par seconde) et la chrominance PAL. Il permet une relative compatibilité des appareils nord-américains et asiatiques avec certains téléviseurs européens.

Exploitation

Dans toute l’Europe, le standard PAL est exploité par les téléviseurs (au moins via la prise Péritélévision) commercialisés depuis 1995, les lecteurs ou enregistreurs DVD européens, les jeux vidéo et autres lecteurs DivX. La diffusion numérique (satellite, câble numérique, TNT, l’ADSL) TV utilise une source au signal PAL (SD) exploitée par les chaînes de télévision. Les récepteurs numériques peuvent intégrer des circuits et une démodulation analogique PAL (entrée et sortie) pour les rendre compatibles avec les téléviseurs conventionnels.

Dans sa forme télédiffusée, le concurrent SECAM n’est plus exploité qu’en diffusion analogique terrestre et disparaîtra définitivement en 2010 en Europe, avec la numérisation complète des émetteurs (TNT).

Coût

Élaboré afin de combiner les avantages respectifs du NTSC et du SECAM à une époque où l’industrie électronique ne produisait pas en masse, le PAL a été affublé du rétro-acronyme Payer l’Addition de Luxe (le SECAM avait pour sa part celui de Système Élégant Contre les AMéricains). Au milieu des années 1970, la part de marché du PAL a permis de réduire davantage son coût de revient au détriment du SECAM. L’arrivée du lecteur DVD et des offres TV satellitaires en France a rendu le PAL incontournable.

Voir aussi

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