0.7 模拟电视标准 PAL 简介

0.7 模拟电视标准PAL

• PAL 是一种用于模拟电视的彩色编码系统，全名为逐行倒相（Phase Alternating Line）。它是三大模拟彩色电视标准之一，另外两个标准是 NTSC 和 SECAM。
• “逐行倒相”的意思是每行扫描线的彩色信号会跟上一行倒相，作用是自动更正传播中可能出现的错相。
• 在大多数国家/地区，PAL 以每秒 625 行、50 场（25 帧）的速度进行广播，并与 ITU 定义的模拟信号传输系统 B、D、G、H、I 或 K 结合使用。
• PAL 视频信号为复合视频信号，因为其亮度信号和色度信号作为一个信号一起传输。
• 该标准的最新演变，PALplus，增加了对宽屏广播的支持，而不会损失垂直图像分辨率，同时保留与现有设备的兼容性。
• 随着数字源（例如 DVD 视频）的引入，名称“PAL”可能用于指代数字格式。

颜色编码

• 大多数 PAL 系统使用 YUV 颜色空间对颜色信息进行编码。
• 在 NTSC 和 PAL 中，色度信号使用子载波的正交幅度调制来传输。这种调制将两个独立的信号应用于一个子载波。解码端需要根据色彩突发信号（位于后沿）对彩色信息进行解码。
• PAL 4.43 的子载波频率为 4.43361875 MHz，其计算公式为：子载波频率 = 每行颜色时钟周期（283.75） * 每秒行数 + 25Hz（偏移25Hz，为了避免干扰），其中，每秒行数（也称线路频率为 15625 Hz（625 行 × 50 Hz ÷ 2））。
• 颜色解码器需要原始颜色载体来重新创建色差信号。由于载体不与视频信息一起传输，因此必须在本地生成。为了使本地生成的信号的相位能够与传输的信息相匹配，在行同步脉冲之后、图像信息之前（即后沿），添加了 10 个周期的彩色副载波突发信号。该信号实际上并不与原始颜色副载波同相，而是在奇数线上超前 45 度，在偶数线上滞后 45 度。这种突发使颜色解码器电路能够区分颜色的相位。

PAL 广播系统

• PAL 彩色系统通常为每帧 625 行（576 行可见，其余行用于其他信息，如同步数据和字幕）和每秒 50 个场（每秒 25 帧）。

• PAL 在世界上存在许多变体，下表为常见的变体以及它们之间的主要差异：

  	PAL B	PAL G,H	PAL I	PAL D/K,L	PAL N	PAL M
  传输频段	VHF	UHF	VHF/UHF	VHF/UHF	VHF/UHF	VHF/UHF
  每秒场数	50	50	50	50	50	60
  扫描线	625	625	625	625	625	525
  可见扫描线	576	576	576	576	576	480
  带宽	7 MHz	8 MHz	8 MHz	8 MHz	8 MHz	6 MHz
  视频带宽	5 MHz	5 MHz	5.5 MHz	6 MHz	4.2 MHz	4.2 MHz

电压以及阻抗

• 常见的 CVBS 电压范围为 0V ~ 1.0 V，阻抗为 75 Ω。
• 对于 PAL，其电平幅度如下：
  • 同步（Sync）电平：幅度为 0%。
  • 黑电平：幅度为 30%。
  • 白电平：幅度为 100%。

场和帧

• 每秒25帧（50场）。
• 每帧由在不同时刻拍摄的两个场组成，通常称为奇场（图像的所有奇数行，1、3、5）和偶场（图像的所有偶数行，2、4、6）。
• 根据 PAL 的不同标准，可能先传输图像的奇场，也可能先传输图像的偶场。
• 每场包含 312.5 条扫描线（总共625条），其中 288 条扫描线的80％用于传输活动图像信息，其余扫描线以及剩余空间用于传输其他特定的信息，如同步信号，彩色突发信号等。

同步脉冲

• 同步脉冲用于确保视频图像的垂直以及水平在视频播放设备上被锁定。同步丢失，图像可能会移动或者撕裂。

• 水平同步脉冲标志着每个水平行的开始。

• 垂直同步脉冲标志着每个场的开始。

• 每帧有 625 个水平同步脉冲，每秒有 50 个垂直同步脉冲。

• 水平同步脉冲为单个短脉冲（short pulse），垂直同步脉冲为多个宽脉冲（broad pulse），如下图：

  

水平消隐期间（Horizontal Blanking Period）

• 水平消隐期间 = 前沿 + 水平同步脉冲 + 后沿

• 下图展示了水平消隐期间的信号：

  

• 下表为其相关属性表：

  参数	值
  水平同步极性	负
  每行总时间	64 μs
  前沿（Front porch）	1.65 +0.4/−0.1 μs
  水平同步脉冲（H-Sync pulse）	4.7 ± 0.20 μs
  后沿（Back porch）	5.7 ± 0.20 μs
  水平消隐总时间	12.05 μs
  活动视频	51.95 +0.4/−0.1 μs

• 在水平同步脉冲结束， 0.9 μs 后，发送 10 ± 1（2.25 ± 0.23 μs） 个周期的色同步信号。

• 上升沿/下降沿建立时间在 250 ± 50 ns 范围内。

垂直消隐期间（Vertical Blanking Period）

• 奇场以及偶场的场消隐周期相同，但是起始位置不同：

  • 奇场消隐从扫描线边界开始。
  • 偶场消隐从扫描线中间开始。

• 垂直消隐期间 = 预均衡脉冲 + 垂直同步脉冲 + 后均衡脉冲 + 消隐行

• 以上三个脉冲的简要说明：

  • 预均衡脉冲（Pre-equalising pulses），短脉冲，时间为 2.35 μs（刚好为水平同步脉冲的一半）。
  • 垂直同步脉冲（Vertical Sync pulses），宽脉冲，时间为（扫描线时间 / 2 - 4.7 μs）。
  • 后均衡脉冲（Post-equalising pulses），短脉冲，时间为 2.35 μs。
  • 3个脉冲的总共持续时间都为 2.5 个扫描线。

• 下图展示了垂直消隐期间的信号：

  

• 下表为上图中相关符号及一些额外属性说明：

  符号	参数	值
  	每场持续时间	20 ms
  	活动视频持续时间	18.4 ms
  H	一条扫描线持续的时间	64 μs
  j	垂直消隐总时间	25 H（1.6 ms）
  I	预均衡脉冲总时间	2.5 H（160 μs）
  m	垂直同步脉冲总时间	2.5 H（160 μs）
  n	后均衡脉冲总时间	2.5 H（160 μs）
  p	单个均衡脉冲持续时间	2.35 μs
  q	单个垂直同步脉冲持续时间	27.3 μs
  r	垂直同步脉冲之间的间隔	4.7 μs
  s	上升沿/下降沿建立时间	200 ± 10 ns
  	每场垂直扫描线	312.5（总共 625）
  	每场垂直扫描线（可见）	288（总共 576）
  	垂直同步极性	负
  	垂直频率	50 Hz

• 下图为一帧图像的信号说明：