Le ou PAL signifiant en français « ligne alternant la phase » désigne un standard international de codage couleur du signal vidéo analogique, inventé par les laboratoires allemands de la société Telefunken et lancé officiellement à partir de l'été 1967.
Le codage couleur PAL peut être éventuellement ajouté à un signal vidéocomposite noir et blanc conformément aux normes de télévision analogiques à 625 lignes désignées par la lettre B, D, G, H, I, K ou N, principalement pour l'Europe et plus rarement à 525 lignes à la norme M, pour certains pays comme le Brésil.
Ce standard couleur peut être exploité par différents équipements vidéo tels que caméras, écrans ou téléviseurs, magnétoscopes ou dispositifs d'enregistrement vidéo, micro-ordinateurs et consoles de jeux. L'introduction de ce format marque une étape importante dans l'Histoire des techniques de télévision.
Chronologiquement, il est le troisième codage de télévision couleur à avoir été développé et breveté ; ses concurrents sont le format américain NTSC développé en 1954 et le standard français SECAM développé en 1959, dont le PAL exploite certains brevets. Comme ses homologues SECAM et NTSC, le PAL est progressivement abandonné à partir de la transition vers les formats numériques de la vidéo et de la télédiffusion, notamment à partir du milieu des années 1990.
Histoire thumb|upright=1.5|La norme de télédiffusion ne doit pas être confondue avec le standard couleur. Breveté en en Allemagne par Walter Bruch (1908-1990) pour le compte de la société Telefunken puis mis au point durant les années 1964 et 1965 dont il reprend certains brevets du Français Gérard Melchior pour le compte de la Compagnie française de télévision, le codage PAL est officiellement exploité à compter de 1967, principalement en Europe, dans certains pays d’Amérique du Sud, en Australie et dans certains pays d’Afrique. Depuis 1995, la totalité des téléviseurs couleurs commercialisés dans les pays exploitant le SÉCAM intègrent obligatoirement des circuits compatibles PAL (par la prise Péritélévision).
left|vignette|redresse|La télévision italienne publique va longtemps hésiter entre SÉCAM et PAL. Pour ses productions de 1964 jusqu'en 1977, la RAI exploite principalement le noir et blanc. Principalement pour introduire la couleur, toute l’Europe exploite la norme à , durant les années 1960, en adoptant soit le standard couleur SÉCAM, soit le PAL et parfois les deux formats, selon l'influence politique des pays initiateurs des deux standards. L’Amérique du Nord puis une partie de l'Asie adoptent la norme à à , à partir des années 1940 puis la couleur NTSC à partir du milieu des années 1950.
En Italie, il faut attendre le , pour que la télédiffusion en couleur soit officiellement lancée. Toutefois plusieurs dizaines de chaînes privées locales pour la plupart, commerciales, ont déjà franchi le cap et exploitent le standard PAL depuis 1976..
Dix ans après la France, le Royaume-Uni, l'Allemagne et la plupart de ses principaux voisins européens, l'Italie a pris un considérable retard. Elle a subi des tergiversations politiques pour choisir entre les deux standards européens sur pression de la France, d'une part, et de l'Allemagne et du Royaume-Uni, de l'autre. Durant cette période, seuls les frontaliers peuvent espérer recevoir en couleurs, notamment les chaînes françaises et monégasques ou plus au nord de la péninsule, les chaînes de la Suisse.
À partir de la fin des années 1960, l'opposition entre différents partis politiques italiens sur le sujet, suspend le choix officiel du standard couleur durant de longues années. Le sénateur républicain Ugo La Malfa fait même débattre d'une question parlementaire pour . En 1972, alors qu'en Italie les Jeux olympiques de 1972 sont retransmis alternativement par le système SECAM et le système allemand PAL, ce même sénateur fervent opposant du standard français, va jusqu'à menacer la coalition gouvernementale à laquelle il appartient de retirer son soutien dès lors que le système français soit adopté par l'Italie, provoquant ainsi infailliblement sa chutehttps://numerique.banq.qc.ca/patrimoine/details/52327/2639220 D'après l'agence Reuters : « L'Italie n'a pas encore choisi son système de télévision en couleurs et les Jeux olympiques », Le Soleil - Québec, page 40, publié le vendredi septembre 1972, consulté le 19 avril 2024..
Pour autant, depuis le début des années 1970, la société italienne Indesit, en collaboration avec le groupe public SEIMART (Société exercice d'entreprises industrielles radio et TV), développe son propre standard couleur. Intitulé I.S.A. ou « ISA » (Identification à Suppression Alternée), l'objectif consiste surtout à éviter de payer des licences / brevets aux concepteurs des standards Sécam et PAL. Il va toutefois rester au stade expérimental.
À partir de 1974, le service public Italien procède sur ses émetteurs, à des tests quotidiens le matin de 10 h à et l'après-midi de 15 à 16 h, diffusant des émissions et des mires codées en PAL. Le , le choix pour le PAL est officiellement adopté par l'Italie, ce qui met un terme au standard national « ISA » mais ses téléspectateurs doivent encore attendre.
Le , le monopole d'État de la télévision italienne est brusquement abandonné. Une faille de la loi permet de libéraliser les ondes sur tout le territoire italien. Des milliers de stations de radio locales apparaissent rapidement, accompagnées de centaines de chaînes de télévision, principalement commerciales, ayant adopté le PAL pour leur diffusionhttps://www.persee.fr/doc/colan_0336-1500_1984_num_61_1_1638 « La télévision en Italie » de Jacques Mousseau. Collection : Communication & Langages, 1984, pages 100 à 116..
Évolution du PALplus et image 16/9 L'une des évolutions de ce standard européen à avoir été commercialisée est le « PALplus » développé à la fin des années 1980 et mis en service en Allemagne à partir de 1993. Cette évolution permet de restituer une image optimisée au format 16/9.
Description technique et principes généraux Le standard PAL est une évolution du standard NTSC qui est le premier standard couleurs électronique breveté (après les systèmes mécaniques américains) et il exploite également plusieurs brevets issus du standard SÉCAM français (séquentiel couleur à mémoire) créé au début des années 1960, lequel a corrigé les principaux défauts du codage couleurs américain créé en 1953.
Lorsque la caméra vidéo couleur enregistre un point de l'image avec son capteur, elle produit trois signaux distincts : un rouge, un vert et un bleu. Ils composent la teinte et la luminosité de chaque point. Ces trois valeurs représentent les coordonnées de ce point dans l'échelle de couleur et de luminosité que l'œil humain est capable de percevoir car il ne dispose que de cellules sensibles à ces trois couleurs primaires, ainsi qu'à la luminosité. On peut par une transformation mathématique remplacer les valeurs RVB par trois autres valeurs équivalentes : teinte, saturation (le rapport gris / couleur) et intensité (la puissance lumineuse totale du point, indépendante de sa couleur).
Un signal de télévision en couleurs comprend trois éléments : un signal noir et blanc dit de luminance, symbolisé par la lettre Y, qui représente l'intensité ou parfois le contraste et deux signaux de couleurs B–Y et R–Y souvent désignés par les lettres U et V (dans le format YUV, il faut en réalité appliquer des coefficients à R – Y et B – Y pour les obtenir). Ces deux valeurs sont considérées comme les composantes d'un vecteur qui génère la couleur : l'angle que fait le vecteur par rapport à U représente la teinte et sa longueur, la saturation (figure 1 ci-dessous).
La couleur dans les trois standards est ajoutée au noir et blanc en modulant une porteuse (dite sous-porteuse) que l'on positionne dans les fréquences hautes de la luminance (ce qui correspond aux détails les plus fins de l'image et produit moins de perturbations visibles). La fréquence de cette sous-porteuse est approximativement de ( ; pour le PAL M et le PAL N, cette valeur devient respectivement et ) en raison de la bande passante vidéo limitée à de ces standards (canaux de comme en NTSC). La bande passante accordée à ce signal de couleur (dit de chrominance) est réduite d'un facteur 8 à 10 par rapport à la luminance, en tirant parti du fait que l'œil est beaucoup moins sensible aux détails dans la couleur que dans la luminosité (c'est donc la luminance qu'il convient de préserver au mieux).
En PAL et en NTSC, il faut pouvoir transmettre les deux composantes de la couleur à la fois. On utilise pour cela une modulation d'amplitude en quadrature (QAM), ce qui revient à prendre deux porteuses de même fréquence mais décalées de 90°, à mettre U sur l'une et V sur l'autre (chacune subit donc une modulation d'amplitude classique et on les additionne ensuite). On voit qu'avec deux sinusoïdes décalées de 90° (un quart de période) l'une est à son maximum lorsque l'autre est à zéro. On comprend donc intuitivement que si on extrait le signal à ce moment-là, on aura une des informations sans être perturbé par l'autre. Et la seconde information 90° plus tard. En pratique, on procède autrement (multiplication par un signal en phase avec celui que l'on veut extraire), mais vu de cette façon, il est clair que l'information des deux composantes n'est pas mélangée de façon irréversible et peut être retrouvée à la réception. Cette modulation permet donc de loger deux fois plus d'information dans la même bande passante, mais au prix d'une certaine vulnérabilité, car lors du parcours du signal entre sa source et la destination, il peut se produire une rotation du vecteur de couleur (en particulier du fait des appareillages électroniques traversés), ce qui modifie la couleur que l'on cherche à transmettre.
Afin d’éliminer les variations de colorimétrie, fréquentes lors de la modulation (télédiffusion) en NTSC, il a été choisi en PAL d’inverser une des deux composantes de couleur une ligne sur deux : un défaut apparaissant sur une ligne est alors inversé sur la ligne suivante, ce qui permet de l'annuler. L'idée de faire alterner les informations colorimétriques d’une ligne sur l’autre provient du SÉCAM, ainsi que celle de la recombinaison de l'information contenue dans ces deux lignes de balayage au moyen de la ligne à retard inventée par l’ingénieur Henri de France (1911-1986) et mise en œuvre d’abord dans le système SÉCAM pour permettre la mémorisation d’un signal décalé dans le temps et reproductible d’une ligne sur l’autre. Dans ce standard, on ne transmet qu'une seule des deux composantes de couleur, en alternant les 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 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.