Walter Bruch et le système de télévision couleur PAL
Walter Bruch, ingénieur allemand, célèbre pour son invention du système de télévision en couleur PAL à la fin des années 1960
Walter Bruch est né le 2 mars 1908 à Neustadt an der Weinstraße, en Allemagne. Il est connu pour High Lights of the 1936 Olympics Berlin (1936) , Dalli Dalli (1971) et Television (1985) . Il est décédé le 5 mai 1990 à Hanovre, en Allemagne. 
Walter Bruch (2 mars 1908 – 5 mai 1990) était un ingénieur électricien allemand et pionnier de la télévision allemande. Il était l’inventeur de la télévision en circuit fermé. Il a inventé le système de télévision couleur PAL chez Telefunken au début des années 1960. En plus de ses activités de recherche, Walter Bruch était professeur honoraire à l’Université technique de Hanovre. Il a reçu le Werner von Siemens Ring en 1975. 
Le 2 mars 1908 , l’ingénieur électricien allemand et pionnier de la télévision allemande Walter Bruch est né. Dès le début des années 1930 , Bruch participe au développement de la technologie télévisuelle. Il est surtout connu pour l’ invention du système de télévision couleur PAL chez Telefunken au début des années 1960 .
Walter Bruch – Petite enfanceWalter Bruch est né à Neustadt an der Weinstraße , Empire allemand . À la demande de son père, il fréquente une école de commerce, puis suit une formation d’ apprenti machiniste dans une fabrique de chaussures. À partir de 1928 , il fréquente l’ université des sciences appliquées Hochschule Mittweida en Saxe . Déjà en 1925 , alors qu’il était écolier, Walter Bruch était fasciné par les publications théoriques à la télévision . Ces publications l’ont motivé à commencer ses propres expériences pour recevoir des transmissions télévisées à balayage mécanique diffusées depuis Berlin-Witzleben en 1929.. Après cela, il a été étudiant invité à l’ Université technique de Berlin , où il a rencontré Manfred von Ardenne et l’ inventeur hongrois Dénes von Mihály .
Le développement de la technologie télévisuelle
Dès le début des années 1930 , Bruch participe au développement de la technologie télévisuelle. En 1933, il présente un » récepteur de télévision populaire » avec un télécinéma auto-construit . En 1935, il a commencé à travailler comme technicien dans le département de recherche sur la télévision et la physique de Telefunken dirigé par Fritz Schröter. C’est également chez Telefunken , qu’Emil Mechau met au point une caméra de télévision spéciale pour les Jeux olympiques d’été de 1936 , qui doit devenir une étape importante pour la technologie audiovisuelle. Là, Brucha pu participer au test sur le terrain de la première caméra Iconoscope .
Le premier studio de télévision allemand
En 1937, Bruch reçut la commission d’établir le premier studio de télévision entièrement électronique en Allemagne et à l’ Exposition internationale de Paris , il présenta une unité de télévision iconoscope qu’il avait conçue. Pendant la Seconde Guerre mondiale, il a exploité un système de télévision en circuit fermé installé sur le site d’essai de fusée militaire secret de Peenemünde utilisé pour contrôler les lancements de fusées A4 (V2) à une distance de sécurité d’un bunker. Il a également travaillé sur des systèmes de transmission TV pour avions et technologie radaren utilisant la ligne à retard en verre brevetée par Telefunken en 1940 et utilisée dans l’unité de contrôle à distance « Rehbock ».
Carrière d’après-guerre et télévision couleur
Le système de couleurs PAL
Le 3 janvier 1963, Bruch donna la première présentation publique du Phase Alternation Line System ( PAL ) à un groupe d’ experts de l’ European Broadcasting Union à Hanovre . Ceci est considéré comme la date de naissance du système PAL-Telefunken , qui a ensuite été adopté par plus de 100 pays. Le système PAL utilise un format d’image 4:3 pour la transmission d’images couleur à 625 lignes par image. L’image est dessinée en deux passes, dans le processus dit de demi-image. La phase de la porteuse de couleur d’un signal de différence de couleurest inversé de 180 degrés d’une ligne à l’autre. De plus, le système PAL permet également la transmission simultanée de canaux audio , prenant en charge le son stéréo ainsi qu’un choix de langue. Il corrige automatiquement les erreurs de couleur et maintient un degré de fidélité des couleurs très impressionnant.
En République fédérale d’Allemagne, la télévision couleur PAL a été officiellement introduite le 25 août 1967 , lorsque le chancelier allemand Willy Brandt a appuyé sur le bouton à l’ IFA de Berlin . Walter Bruch a conservé un poste de professeur honoraire à l’ Université technique de Hanovre et a pris sa retraite en 1974 . Cependant, il a continué à être actif et engagé dans les organismes de normalisation. Walter Bruch est décédé le 5 mai 1990 à Hanovre à l’âge de 82 ans.
Système de couleurs PAL
Phase Alternating Line (PAL) est un système de codage couleur pour la télévision analogique utilisé dans les systèmes de télévision de diffusion dans la plupart des pays diffusant à 625 lignes / 50 trames (25 images) par seconde (576i). Les autres systèmes de codage de couleur courants sont NTSC et SECAM.
Tous les pays utilisant PAL sont actuellement en cours de conversion ou ont déjà converti des normes en DVB, ISDB ou DTMB.
Telefunken a ensuite été racheté par le fabricant français d’électronique Thomson. Thomson a également acheté la Compagnie Générale de Télévision où Henri de France a développé SECAM, la première norme européenne de télévision couleur. Thomson, désormais appelé Technicolor SA, est également propriétaire de la marque RCA et la licencie à d’autres sociétés ; Radio Corporation of America, à l’origine de cette marque, a créé la norme de télévision couleur NTSC avant que Thomson ne s’implique.
Le terme PAL était souvent utilisé de manière informelle et quelque peu imprécise pour désigner le système de télévision 625 lignes/50 Hz (576i) en général, pour se différencier du système 525 lignes/60 Hz (480i) généralement utilisé avec NTSC. En conséquence, les DVD étaient étiquetés PAL ou NTSC (en référence au nombre de lignes et à la fréquence d’images) même si techniquement les disques ne transportent ni signal codé PAL ni NTSC. CCIR 625/50 et EIA 525/60 sont les noms propres de ces normes (nombre de lignes et taux de champ) ; PAL et NTSC, d’autre part, sont des méthodes d’encodage des informations de couleur dans le signal.
Le nom « Phase Alternating Line » décrit la manière dont la phase d’une partie des informations de couleur sur le signal vidéo est inversée à chaque ligne, ce qui corrige automatiquement les erreurs de phase dans la transmission du signal en les annulant, au détriment de la verticale. résolution des couleurs du cadre. Les lignes où la phase de couleur est inversée par rapport au NTSC sont souvent appelées lignes PAL ou à alternance de phase, ce qui justifie l’une des extensions de l’acronyme, tandis que les autres lignes sont appelées lignes NTSC. 
Les premiers récepteurs PAL comptaient sur l’œil humain pour effectuer cette annulation; cependant, cela a entraîné un effet en forme de peigne connu sous le nom de barres de Hanovre sur des erreurs de phase plus importantes. Ainsi, la plupart des récepteurs utilisent désormais une ligne à retard analogique de chrominance, qui stocke les informations de couleur reçues sur chaque ligne d’affichage ; une moyenne des informations de couleur de la ligne précédente et de la ligne actuelle est ensuite utilisée pour piloter le tube image. L’effet est que les erreurs de phase entraînent des changements de saturation, qui sont moins répréhensibles que les changements de teinte équivalents de NTSC. 
Un inconvénient mineur est que la résolution verticale des couleurs est plus faible que celle du système NTSC, mais comme l’œil humain a également une résolution des couleurs bien inférieure à sa résolution de luminosité, cet effet n’est pas visible. Dans tous les cas, NTSC, PAL et SECAM ont tous une bande passante de chrominance (détail de couleur horizontale) considérablement réduite par rapport au signal de luminance. Un inconvénient mineur est que la résolution verticale des couleurs est plus faible que celle du système NTSC, mais comme l’œil humain a également une résolution des couleurs bien inférieure à sa résolution de luminosité, cet effet n’est pas visible. Dans tous les cas, NTSC, PAL et SECAM ont tous une bande passante de chrominance (détail de couleur horizontale) considérablement réduite par rapport au signal de luminance. Un inconvénient mineur est que la résolution verticale des couleurs est plus faible que celle du système NTSC, mais comme l’œil humain a également une résolution des couleurs bien inférieure à sa résolution de luminosité, cet effet n’est pas visible. Dans tous les cas, NTSC, PAL et SECAM ont tous une bande passante de chrominance (détail de couleur horizontale) considérablement réduite par rapport au signal de luminance.
La fréquence de 4,43361875 MHz de la porteuse couleur est le résultat de 283,75 cycles d’horloge couleur par ligne plus un décalage de 25 Hz pour éviter les interférences. Étant donné que la fréquence de ligne (nombre de lignes par seconde) est de 15625 Hz (625 lignes × 50 Hz ÷ 2), la fréquence porteuse de couleur se calcule comme suit : 4,43361875 MHz = 283,75 × 15625 Hz + 25 Hz.
Le support de couleur d’origine est requis par le décodeur de couleur pour recréer les signaux de différence de couleur. Comme la porteuse n’est pas transmise avec les informations vidéo, elle doit être générée localement dans le récepteur. Afin que la phase de ce signal généré localement puisse correspondre aux informations transmises, une rafale de 10 cycles de sous-porteuse couleur est ajoutée au signal vidéo peu après l’impulsion de synchronisation de ligne, mais avant les informations d’image, pendant ce que l’on appelle le palier arrière. Cette salve de couleur n’est pas réellement en phase avec la sous-porteuse de couleur d’origine, mais la précède de 45 degrés sur les lignes impaires et la retarde de 45 degrés sur les lignes paires. Cette rafale oscillante permet au circuit du décodeur de couleur de distinguer la phase du vecteur RY qui inverse chaque ligne.PAL contre NTSC : PAL a généralement 576 lignes visibles contre 480 lignes avec NTSC, ce qui signifie que PAL a une résolution 20% plus élevée, en fait, il a même une résolution plus élevée que la norme de définition améliorée (854 × 480). La plupart des sorties TV pour PAL et NTSC utilisent des trames entrelacées, ce qui signifie que les lignes paires sont mises à jour sur un champ et que les lignes impaires sont mises à jour sur le champ suivant. L’entrelacement des images donne un mouvement plus fluide avec la moitié de la fréquence d’images. NTSC est utilisé avec une fréquence d’images de 60i ou 30p alors que PAL utilise généralement 50i ou 25p ; les deux utilisent une fréquence d’images suffisamment élevée pour donner l’illusion d’un mouvement fluide. Cela est dû au fait que NTSC est généralement utilisé dans les pays avec une fréquence de service de 60 Hz et PAL dans les pays avec 50 Hz, bien qu’il existe de nombreuses exceptions.
Les récepteurs NTSC ont un contrôle de teinte pour effectuer manuellement la correction des couleurs. Si cela n’est pas réglé correctement, les couleurs peuvent être défectueuses. La norme PAL annule automatiquement les erreurs de teinte par inversion de phase, de sorte qu’un contrôle de teinte n’est pas nécessaire, mais le contrôle de saturation peut être plus utile. Les erreurs de phase de chrominance dans le système PAL sont annulées à l’aide d’une ligne à retard 1H, ce qui entraîne une saturation plus faible, ce qui est beaucoup moins perceptible à l’œil nu que les erreurs de teinte NTSC.
Cependant, l’alternance des informations de couleur – barres de Hanovre – peut conduire à un grain d’image sur les images avec des erreurs de phase extrêmes, même dans les systèmes PAL, si les circuits de décodeur sont mal alignés ou utilisent les décodeurs simplifiés des premières conceptions (généralement pour surmonter les restrictions de redevances). Dans la plupart des cas, de tels déphasages extrêmes ne se produisent pas. Cet effet sera généralement observé lorsque le chemin de transmission est médiocre, généralement dans des zones bâties ou lorsque le terrain est défavorable. L’effet est plus perceptible sur les signaux UHF que sur les signaux VHF car les signaux VHF ont tendance à être plus robustes.
Au début des années 1970, certains fabricants de décors japonais ont développé des systèmes de décodage pour éviter de payer des redevances à Telefunken. La licence Telefunken couvrait toute méthode de décodage reposant sur la phase de sous-porteuse alternée pour réduire les erreurs de phase. Cela comprenait des décodeurs PAL très basiques qui s’appuyaient sur l’œil humain pour calculer la moyenne des erreurs de phase de ligne paire/impaire. Une solution consistait à utiliser une ligne à retard analogique 1H pour permettre le décodage uniquement des lignes paires ou impaires. Par exemple, la chrominance sur les lignes impaires serait commutée directement vers le décodeur et serait également stockée dans la ligne à retard. Ensuite, sur les lignes paires, la ligne impaire stockée serait à nouveau décodée. Cette méthode a effectivement converti PAL en NTSC. Ces systèmes souffraient d’erreurs de teinte et d’autres problèmes inhérents au NTSC et nécessitaient l’ajout d’un contrôle manuel de la teinte.
PAL et NTSC ont des espaces colorimétriques légèrement divergents, mais les différences de décodeur de couleur ici sont ignorées.
PAL vs SECAM : Les brevets SECAM sont antérieurs à ceux de PAL de plusieurs années (1956 vs 1962). Son créateur, Henri de France, à la recherche d’une réponse aux problèmes de teinte NTSC connus, a proposé des idées qui allaient devenir fondamentales pour les deux systèmes européens, à savoir : 1) les informations de couleur sur deux lignes TV successives sont très similaires et la résolution verticale peut être divisé par deux sans impact sérieux sur la qualité visuelle perçue 2) une transmission des couleurs plus robuste peut être obtenue en diffusant les informations sur deux lignes TV au lieu d’une seule 3) les informations provenant des deux lignes TV peuvent être recombinées à l’aide d’une ligne à retard.
SECAM applique ces principes en transmettant alternativement une seule des composantes U et V sur chaque ligne TV, et en obtenant l’autre de la ligne à retard. La QAM n’est pas nécessaire, et la modulation de fréquence de la sous-porteuse est utilisée à la place pour plus de robustesse (la transmission séquentielle de U et V devait être réutilisée bien plus tard dans les derniers systèmes vidéo « analogiques » européens : les normes MAC). 
SECAM est exempt d’erreurs de teinte et de saturation. Il n’est pas sensible aux déphasages entre la salve de couleur et le signal de chrominance, et pour cette raison, il a parfois été utilisé dans les premières tentatives d’enregistrement vidéo couleur, où les fluctuations de vitesse de bande pouvaient causer des problèmes aux autres systèmes. Dans le récepteur, il ne nécessitait pas de cristal de quartz (qui était un composant coûteux à l’époque) et pouvait généralement se contenter de lignes à retard et de composants de moindre précision.
Les transmissions SECAM sont plus robustes sur de plus longues distances que NTSC ou PAL. Cependant, en raison de leur nature FM, le signal de couleur reste présent, bien qu’à une amplitude réduite, même dans les parties monochromes de l’image, étant ainsi soumis à une couleur croisée plus forte.
Un sérieux inconvénient pour le travail en studio est que l’addition de deux signaux SECAM ne donne pas d’informations de couleur valides, en raison de son utilisation de la modulation de fréquence. Il était nécessaire de démoduler la FM et de la gérer comme AM pour un mixage correct, avant de finalement remoduler comme FM, au prix d’une complexité supplémentaire et d’une dégradation du signal. Dans ses dernières années, ce n’était plus un problème, en raison de l’utilisation plus large des composants et des équipements numériques.
Par conséquent, PAL pourrait être considéré comme un système hybride, avec sa structure de signal plus proche de NTSC, mais son décodage empruntant beaucoup à SECAM.
Il y avait des spécifications initiales pour utiliser la couleur avec le format de ligne français 819 (système E). Cependant, « SECAM E » n’a jamais existé que dans les phases de développement. Le déploiement réel a utilisé le format 625 lignes. Cela a facilité l’échange et la conversion entre PAL et SECAM en Europe. La conversion n’était souvent même pas nécessaire, car de plus en plus de récepteurs et de magnétoscopes devenaient conformes aux deux normes, aidés en cela par les étapes et composants de décodage communs. Et de plus, lorsque la prise SCART est devenue standard, elle pouvait prendre RVB en entrée, contournant efficacement toutes les particularités des formats de codage couleur. 
En ce qui concerne les premiers vidéodisques (analogiques), la norme Laserdisc établie ne prenait en charge que NTSC et PAL. Cependant, un format de disque optique différent, le disque optique transmissif Thomson a fait une brève apparition sur le marché. À un moment donné, il a utilisé un signal SECAM modifié (sous-porteuse FM unique à 3,6 MHz). Le matériau flexible et transmissif du support permettait un accès direct aux deux faces sans retourner le disque, un concept qui réapparut dans les DVD multicouches environ quinze ans plus tard.
Détails du signal PAL
Pour PAL-B/G, le signal a ces caractéristiques.
| Paramètre | Valeur |
|---|---|
| Bande passante | 5 MHz |
| Polarité de synchronisation horizontale | Négatif |
| Temps total pour chaque ligne | 64.000 μs |
| Porche avant (A) | 1,65 +0,4 −0,1 μs |
| Longueur d’impulsion de synchronisation (B) | 4,7 ± 0,20 μs |
| Porche arrière (C) | 5,7 ± 0,20 μs |
| Vidéo active (D) | 51,95 +0,4 −0,1 μs |
(Temps de synchronisation horizontale total 12,05 µs)
Après 0,9 µs, une salve de couleur de 2,25 ± 0,23 µs de 10 ± 1 cycles est envoyée. La plupart des temps de montée/descente se situent dans la plage de 250 ± 50 ns. L’amplitude est de 100 % pour le niveau de blanc, 30 % pour le noir et 0 % pour la synchronisation. L’amplitude électrique CVBS est Vpp 1,0 V et l’impédance de 75 Ω.
Les timings verticaux sont :
| Paramètre | Valeur |
|---|---|
| Lignes verticales | 312,5 (625 au total) |
| Lignes verticales visibles | 288 (576 au total) |
| Polarité de synchronisation verticale | Négatif (rafale) |
| Fréquence verticale | 50Hz |
| Longueur d’impulsion de synchronisation (F) | 0,576 ms (rafale) |
| Vidéo active (H) | 18,4 millisecondes |
(Temps total de synchronisation verticale 1,6 ms)
Comme PAL est entrelacé, tous les deux champs sont additionnés pour former une image complète.
La luminance, Y, est dérivée des signaux rouge, vert et bleu (R’G’B’) :
U et V sont utilisés pour transmettre la chrominance. Chacun a une bande passante typique de 1,3 MHz.
Synchronisation du signal PAL composite où ..
La fréquence de sous-porteuse est de 4,43361875 MHz (±5 Hz) pour PAL-B/D/G/H/I/N.
Systèmes de diffusion PAL
PAL-B/G/D/K/I
De nombreux pays ont désactivé les transmissions analogiques, donc ce qui suit ne s’applique pas, sauf pour l’utilisation d’appareils qui émettent des signaux de diffusion, tels que des magnétoscopes. La résolution fournie par PAL peut ou non être encore utilisée, mais la HD ou la Full HD sont les plus couramment utilisées dans les transmissions numériques.
La majorité des pays utilisant PAL ont des normes de télévision avec 625 lignes et 50 champs par seconde, les différences concernent la fréquence porteuse audio et les largeurs de bande des canaux. Les variantes sont :
Norme I au Royaume-Uni, en Irlande, à Hong Kong, en Afrique du Sud et à Macao.
Normes D/K (avec SECAM) dans la plupart des pays d’Europe centrale et orientale
. D en Chine continentale. La plupart des caméras CCTV analogiques sont de la norme D.
Les systèmes B et G sont similaires. Le système B est utilisé pour les canaux de 7 MHz de large sur VHF, tandis que le système G est utilisé pour les canaux de 8 MHz de large sur UHF (l’Australie utilise le système B sur UHF). De même, les systèmes D et K sont similaires à l’exception des bandes qu’ils utilisent: le système D n’est utilisé que sur VHF (sauf en Chine continentale), tandis que le système K n’est utilisé que sur UHF. Bien que le système I soit utilisé sur les deux bandes, il n’a été utilisé que sur UHF au Royaume-Uni.
PAL-M (Brésil)
Au Brésil, PAL est utilisé en conjonction avec le système M 525 lignes, 59,94 trames/s, en utilisant (presque) la fréquence de la sous-porteuse couleur NTSC. La fréquence exacte de la sous-porteuse couleur du PAL-M est de 3,575611 MHz. Presque tous les autres pays utilisant le système M utilisent NTSC.
Le système de couleurs PAL (soit en bande de base, soit avec n’importe quel système RF, avec la sous-porteuse normale de 4,43 MHz contrairement au PAL-M) peut également être appliqué à une image de type NTSC de 525 lignes (480i) pour former ce que l’on appelle souvent « PAL- 60 » (parfois « PAL-60/525 », « Quasi-PAL » ou « Pseudo PAL »). PAL-M (une norme de diffusion) ne doit cependant pas être confondu avec « PAL-60 » (un système de lecture vidéo—voir ci-dessous).
PAL-N (Argentine, Paraguay et Uruguay)
En Argentine, au Paraguay et en Uruguay, la variante PAL-N est utilisée. Il utilise la forme d’onde 625 lignes/50 champs par seconde de PAL-B/G, D/K, H et I, mais sur un canal de 6 MHz avec une fréquence de sous-porteuse de chrominance de 3,582056 MHz très similaire à NTSC.
Les cassettes VHS enregistrées à partir d’une diffusion PAL-N ou PAL-B/G, D/K, H ou I sont impossibles à distinguer car la sous-porteuse convertie à la baisse sur la bande est la même. Une VHS enregistrée hors TV (ou diffusée) en Europe sera lue en couleur sur n’importe quel magnétoscope PAL-N et TV PAL-N en Argentine, au Paraguay et en Uruguay. De même, toute bande enregistrée en Argentine, au Paraguay ou en Uruguay à partir d’une émission TV PAL-N peut être envoyée à n’importe qui dans les pays européens qui utilisent PAL (et Australie/Nouvelle-Zélande, etc.) et elle s’affichera en couleur. Cela sera également lu avec succès en Russie et dans d’autres pays du SECAM, car l’URSS a mandaté la compatibilité PAL en 1985, ce qui s’est avéré très pratique pour les collectionneurs de vidéos.
Dans le cas où un lecteur VHS ou DVD fonctionne en PAL (et non en PAL-N) et que le téléviseur fonctionne en PAL-N (et non en PAL), deux possibilités s’offrent à vous :
les images peuvent être vues en noir et blanc, ou un transcodeur peu coûteux (PAL -> PAL-N) peut être acheté afin de voir les couleurs
Certains lecteurs de DVD (généralement des marques moins connues) incluent un transcodeur interne et le signal peut être émis en NTSC-M, avec une certaine perte de qualité vidéo due à la conversion du système d’un DVD PAL 625/50 au format de sortie NTSC-M 525/60. Quelques lecteurs de DVD vendus en Argentine, au Paraguay et en Uruguay permettent également une sortie de signal NTSC-M, PAL ou PAL-N. Dans ce cas, un disque PAL (importé d’Europe) peut être lu sur un téléviseur PAL-N car il n’y a pas de conversion trame/ligne, la qualité est généralement excellente.
Les fonctionnalités étendues de la spécification PAL, telles que le télétexte, sont implémentées de manière très différente dans PAL-N. PAL-N prend en charge un format de sous-titrage 608 modifié conçu pour faciliter la compatibilité avec le contenu d’origine NTSC transporté sur la ligne 18, et un format de télétexte modifié pouvant occuper plusieurs lignes.
Walter Bruch (1908-1990) 
https://www.imdb.com/name/nm2442502/
https://dbpedia.org/page/Walter_Bruch