Normwandlung: NTSC ➔ PAL

Von einer Reise in die USA haben Sie eine VHS-Videokassette im Gepäck? Ober besitzen Sie noch alte Aufnahmen von Ihrem Abenteuertrip aus Übersee? Diese wertvollen Schätze können Sie leider nicht auf Ihrem heimischen Videorekorder wiedergeben. Der Grund: Während in Deutschland Videobänder nach dem PAL-System bespielt sind, wird in den Vereinigten Staaten ein System namens NTSC verwendet.

Wir haben die ideale Lösung für Sie und überspielen Ihre Bänder vom NTSC- in das PAL-System. Die Daten brennen wir auf eine DVD, die Sie auf Ihrem DVD-Player in bester Qualität abspielen können.

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Experte NTSC und PAL mit Flaggen Deutschland und USA

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Umwandlung von NTSC zu PAL

NTSC (National Television Systems Comittee) und PAL (Phase Alternating Line) sind beides analoge Fernsehformate. Sie unterscheiden sich hauptsächlich hinsichtlich Auflösung und Bildwiederholfrequenz (framerate). Während NTSC in den meisten Ländern Nordamerikas, Teilen Südamerikas (außer Brasilien, Französisch-Guayana und Argentinien), Taiwan, Südkorea, Japan und einigen weiteren Ländern verbreitet ist, nutzt der Rest der Welt das PAL-Format.

Sie können also kein NTSC-Video auf dem PAL-System und kein PAL-Video auf dem NTSC-System wiedergeben. Stattdessen ist es notwendig, sie mit einem Videobearbeitungsprogramm in das jeweils andere Format zu konvertieren.


NTSC Format

NTSC Screen

NTSC (National Television Systems Comittee)-Formate haben eine Auflösung von 720x480 Pixel bei einem Seitenverhältnis von 4:3.

Man geht davon aus, dass ein Bild aus 525 Bildzeilen besteht, von diesen sind maximal 486 sichtbar. Die restlichen Bildzeilen beinhalten Informationen zum Bild wie Untertitel, Synchronisation und Rekonstruktion.

Ein Bild wird über das sogenannte Interlace dargestellt. Hierbei handelt es sich um ein Zeilensprungverfahren, bei dem ein Einzelbild (frame) aus zwei unterschiedlichen Halbbildern (field) zusammengesetzt wird. Im ersten Halbbild (upper field) werden die ungeraden Zeilen (odd field) und im zweiten Halbbild (lower field) die geraden Zeilen (even field) dargestellt.

Die Bildwiederholrate (framerate) oder auch Bildfrequenz, also wie viele Bilder pro Sekunde angezeigt werden (frames per second/fps), liegt im NTSC-Format bei 29,97 (fps) Vollbildern. Somit stellen 59,94 Halbbilder (Hz) ein fast flimmerfreies Bild dar.  

Man nennt den NTSC-Standard auch M-Standard. Hierzu gehören neben den 29,97 Vollbildern pro Sekunde auch ein Farbträger von ca 3,58 MHz, Tonträger 4,5MHz, Kanalabstand 6MHz, negative Amplitudenmodulation für das Bild, Frequenzmodulation für den Ton und – wenn vorhanden – ein Stereoton mit dem analogen MTS-Verfahren kodiert.

Der Nachteil am NTSC-Verfahren ist, dass durch die Zeilencodierung oft störende Farbtonfehler entstehen.


PAL-Format

Das PAL (Phase Alternating Line)-Format wurde entwickelt, um den störenden Farbtonfehler des NTSC Formates auszugleichen.

Der PAL Standard hat eine Auflösung von 720x576 Pixeln bei einem Verhältnis von 4:3.

Anders als beim NTSC Format gibt es beim PAL-Farbsystem keine festgelegte Zeilenfrequenz oder Bildraten. Stattdessen werden Fernsehsignale über die Fernsehnormen B, G, H, I und N übertragen. Den NTSC Standard bezeichnet man als Fernsehnorm M.

Norm-CodeZeilen (Interlaced)
Bildrate (framerate)
TonmodulationBandÜberwiegendes Farbsystem
B62525FMVHFPAL
G62525FMUHFPAL
H62525FMUHFPAL
I62525FMUHFPAL
K62525FMUHFSecam
M52530FMUHF/VHFNTSC
N62525FMUHF/VHFPAL

In Deutschland wird im PAL-System üblicherweise ein Videoformat von 625 Bildzeilen pro Bild verwendet. Die Bildrate liegt bei 25 Vollbildern pro Sekunde.

Auch hier wird ein Einzelbild über Interlace durch zwei Halbbilder mit jeweils 312 ½ ungeraden und 312 ½ geraden Zeilen dargestellt, wodurch sich eine Halbbildfrequenz von 50fps ergibt. Das Bild ist flimmerarm, jedoch etwas flimmeranfälliger als bei NTSC.

Bilder bestehen aus Flächen. Um den nachteiligen Farbtonfehler aus dem NTSC-Format zu kompensieren, geht man im PAL-Format davon aus, dass sich zwei aufeinanderfolgende Bildzeilen ähnlich sind. Darum wird in jeder zweiten Bildzeile das rote Farbdifferenzsignal  um 180 Grad phasenverschoben (daher der Name Phase Alternating Line). Der Empfänger verrechnet beide Zeilen und der Farbtonfehler wird somit ausgeglichen.

Es bleibt lediglich ein kleiner Farbsättigungsfehler bestehen, der für das menschliche Auge jedoch kaum sichtbar ist. Dies ist der entscheidende Vorteil von PAL im Vergleich zu NTSC.

Kinofilme werden mit 24 Bildern pro Sekunde aufgenommen, weshalb sich bei PAL-Geräten mit 25 (25fps) Bildern bzw 50 Halbbildern (50fps) in der Sekunde eine Laufzeitverkürzung von 4 Prozent ergibt. Der Film läuft etwas schneller (PAL-Beschleunigung); dies ist für den Betrachter jedoch meist nicht bemerkbar.


Pixelseitenverhältnis

Das Pixelseitenverhältnis (Pixel Aspect Ratio/PAR) errechnet man aus dem Quotienten aus der Breite eines Pixels x und der Höhe y. Es wird aus dem Verhältnis der Anzeige eines Bildes (Display Aspect Ratio/DAR) und dem Verhältnis der Bildauflösung (Storage Aspect Ratio/SAR) ermittelt. Es gilt die Formel

PAR = DAR / SAR

Fernsehformate im PAL-Format haben eine Auflösung von 720x576 Pixeln in einem Verhältnis von 4:3. Im NTSC-Format ist die Auflösung 720x480 Pixel ebenfalls im Verhältnis 4:3. Wie kann das sein?

Geht man von quadratischen Pixeln (square) aus, ergibt sich im PAL-Format ein Verhältnis von 4:3,2 bzw 1,25:1. Um das Format 4:3 zu erreichen, müssen die Pixel also verbreitert werden (non-square).
Bei quadratischen Pixeln im Format NTSC ist das Verhältnis 4:2,66 bzw. 1,5:1. Um hier das Format 4:3 zu erreichen, müssen die Pixel verschmälert werden. Damit ergibt sich als Pixelseitenverhältnis für PAL der Faktor 1,064:1 und für NTSC 0,89:1.

Pixel in einem Bild
Bild mit Pixeln
quadratische Pixel - square
quadratische Pixel (square)
nicht quadratische Pixel - non-square
nicht quadratische Pixel (non-square)

Umwandlung

Filme im NTSC-Format werden zuerst ins PAL-Format konvertiert, also von 29,97 (30fps) Vollbildern auf 25 (25fps) Vollbilder reduziert und anschließend digitalisiert. Diese Vorgänge sind für den Betrachter später nicht sichtbar. Die Konvertierung läuft über einen sogenannten Normwandler, also einen Umrechner für Videodateien.

Das analoge Videobild im PAL-Format besteht aus 625 Zeilen, von denen für das Bild 575 genutzt werden. In der Darstellung steht jeder Zeile ein Zeitfenster von 52 µs zur Verfügung. Um PAL zu digitalisieren, mussten zwei halbe Leerzeilen eingefügt werden. So kommt man auf 2x288 (=576) Zeilen. Mit den 576 Zeilen und dem Verhältnis 3:4 ergibt sich eine Spaltenanzahl von 768. Man geht hierbei von einem quadratischen Pixelverhältnis und dem Zeitfenster von 52 µs aus.

Eine Änderung der Bildwechselfrequenz oder der Zeilenanzahl kommt in beiden Formaten nicht in Betracht, da diese sonst nicht dargestellt werden können. Um beide Formate anzugleichen, war es notwendig, eine einheitliche Norm zu schaffen. Man einigte sich auf eine maximale Frequenz von 4,75MHz mit einer Pixelzahl von >702 und >= 704 in 52 µs. Diese errechnet sich aus den 640 NTSC und den 768 PAL Spalten ((640+768)/2=704).

Was hat es mit NTSC und PAL bei der GoPro-Kamera auf sich?

Wer sich schon einmal durch das Menü einer GoPro-Kamera geklickt hat, dem werden die Abkürzungen PAL und NTSC aufgefallen sein. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um die oben erwähnten Fernsehnormen, sondern lediglich um die Bildrate/framerate. In der Einstellung PAL sind die Bildraten ein Teiler oder ein Vielfaches von 50 (12,5fps; 25fps; 50fps; 100fps), während in der Einstellung NTSC die framerate ein Teiler oder Vielfaches von 30 oder 24 ist (15fps; 30fps; 60fps; 120fps und 12fps; 24fps, 48fps).