Ein Fernsehbild entsteht, indem das Bild, das auf den Bildwandler einer Kamera fällt, zeilenweise abgetastet wird. Dabei entsteht eine Spannung, die die Helligkeitswerte durch ihre Amplitude abbildet.
Jeder Zeile wird ein Synchronimpuls hinzugefügt, bevor die übernächste Zeile abgetastet wird. Nach jedem Halbbild wird eine Austastlücke hinzugefügt. Die bisher fehlenden Zeilen ergeben in gleicher Weise das zweite Halbbild. So entsteht ein Schwarzweiß- Signal (BAS). Um dieses Bild einzufärben benötigt man Informationen zum Farbton und zur Farbsättigung. Diese erhält man aus einer Umwandlung des (RGB) Signals, das eine Kamera liefert, die das eingefallene Bild in Teilbilder der jeweiligen Grundfarben (rot, grün und blau) zerlegt.
1953 beschloss das Amerikanische National Television Standart Comitee (NTSC) ein Werk aus 4000 Seiten oder 18 Bänden. Dies beinhaltet ein Verfahren, um die Farbsättigung und den Farbton im vorgegebenen Sendeband mit zu übertragen. Man moduliert das Farbsättigungssignal als Amplitude auf einen Farbhilfsträger, und das Signal für den Farbton als Phase auf den selben Hilfsträger. Hiernach kann eines der Seitenbänder und der Hilfsträger selbst durch ein Filter verworfen werden. Dies geschieht, um die Bandbreite des Hilfssignales schmal zu halten. Dieser Hilfsträger wird in das SW- Signal eingefügt. Es entsteht ein Signal, das ein farbiges Fernsehbild beschreibt. Dieses wird dem Hauptträger aufmoduliert und übertragen. Nach der Demodulation steht beim Empfänger wieder das FBAS Signal zur Verfügung, und es kann das ursprüngliche RGB- Signal rekonstruiert und dargestellt werden.
Es ergibt sich nur ein Problem. Aufgrund von Wellenausbreitungsphänomenen (Beugung, Dispersion, Interferenzen) entstehen Phasenverschiebungen beim Hilfsträger. Dies hat zur Folge, das sich der Farbton, der auf dem Schirm zu sehen ist nicht mit dem Original übereinstimmt. Es muss ständig nachgeregelt werden. Zu Anfang geschah dies manuell, heute gibt es dafür leistungsfähige Automatiken.
1963 stellte Walter Bruch eine Möglichkeit vor diese Farbverschiebungen zu beseitigen. Er drehte bei jedem Zeilenwechsel die Phasenlage des Farbhilfsträgers um 180°. Daher der Name 'Phase Alternation Line', PAL. Dies hat zur Folge, das der Farbfehler der einen Zeile durch einen genau entgegengesetzten Fehler der nächsten Zeile ausgeglichen wird. Sonst entspricht das PAL- Verfahren weitgehend dem NTSC. Unterschiede ergeben sich sonst noch durch die Zeilenzahl, Bildwechselfrequenz und im Farbraum. In Amerika und in allen anderen NTSC nutzenden Ländern beträgt die Zeilenzahl 525, in Europa und allen anderen PAL oder SECAM nutzenden Ländern, entsprechend der Geber Norm, 625. Die Bildwechselfrequenz ist in Amerika 29.94 Bilder /s in Europa 25 Bilder /s. Durch die in Amerika kleinere Videobandbreite (4,2MHz) liegt die Frequenz des farbhilfsträgers tiefer (3,58 MHz) als in Europa ( Videobandbreite 5 MHz, Farbhilfsträger 4,43 MHz).
Neben NTSC und PAL gibt es noch andere Farbverfahren. So zum Beispiel SECAM, bei dem Farbton und Farbsättigung in jeder Zeile abwechselnd übertragen werden. Das jeweils nicht zur Verfügung stehende Signal wird so lange zwischengespeichert, bis es gebraucht wird.
Kaum genutzt werden die Normen der MAC- Familie. Bei diesen Normen werden alle drei Teile des Bildsignales seriell übertragen. Dies führt dazu, das sich das Luminanzsignal ( Helligkeit ) und das Chrominanzsignal ( Farbton und Sättigung) nicht stören können, wie es bei PAL und NTSC bei z.B. feingemusterten, grauen Stoffen geschehen kann.
Die Wandlung der Farbfernsehnormen untereinander ist nicht so einfach, wie sie im ersten Augenblick erscheint. Je nach Normenpaar ist die Wandlung mehr oder weniger schwierig. Paare, bei denen die Bildwechselfrequenz und die Zeilenzahl übereinstimmt ist eine Wandlung einfacher als z.B. eine PAL-NTSC-Wandlung, bei der Zeilen interpoliert werden und, noch schwieriger, Bildwechselfrequenz angepasst werden müssen. Die Zeileninterpolation lässt sich bewerkstelligen, indem an zufälliger Stelle Zeilen doppelt eingefügt werden. Bisweilen werden zusätzliche Zeilen erzeugt, indem im Bild am oberen und unteren Rand einfach schwarze Zeilen eingefügt werden. Dabei wird das Bild allerdings leicht verzerrt. Bei der Bildwechselfrequenz behilft man sich damit, mehrere Teilbilder zu einen neuen zu kombinieren. Dies hat zur Folge, das in einem Bild mehrere Bewegungsphasen auftreten können. Je nach Qualität des genutzten Wandlers ist dies durch ein leichtes Zittern bei schnell bewegten Schriften erkennbar.
Bei Videorekordern, die NTSC wiedergeben können, ist das Problem der Normenwandlung meist sehr einfach umgangen worden. Man verwendet eine 'PAL 60' genannte Hilfskonstruktion. Es wird der NTSC- Farbträger bei jeder Zeile um 180° verdreht, und auf die PAL- Frequenz aufmoduliert. Einigermaßen moderne Fernseher können dieses Signal verarbeiten und richtig darstellen. Einige, sehr alte Modelle können dabei jedoch Schwierigkeiten haben. Bei Verwendung von Multinormgeräten kann sogar ein reines NTSC Signal dargestellt werden. Viele Fernseher sind im Grunde multinormfähig, da sie einen Chipsatz mit dieser Fähigkeit verwenden. Oft wird aber ein Empfangsteil eingesetzt, das einige Normen nicht unterstützt, bzw. nicht unterstützen soll. Diese Geräte können aber das NTSC Signal am Videoeingang darstellen.
Verschiedene Fernsehnormen verlangen unterschiedliches Vorgehen bei der Filmabtastung. Der Film ist immer noch ein gebräuchliches Produktionsformat, insbesondere bei einer Kinoauswertung. Bei der Zeichentrickproduktion muss man Bild für Bild einzeln aufnehmen. Selbst einfachste Filmkameras bieten diese Möglichkeit, während für Videoproduktionen speziell modifizierte Gräte erforderlich sind. Außerdem bietet der Kinofilm eine sehr viel höhere Auflösung und eine angenehmere Farbwiedergabe als das Fernsehbild, und ist erwiesenermaßen Archivfest. Videomaterial zersetzt sich sehr schnell, und ist gegen magnetische Einflüsse empfindlich. So können Videobänder bei ungünstigen Lagerverhältnissen schon nach wenigen Jahren unbrauchbar werden. Dagegen hat man schon Filme restaurieren können, die über 80 Jahre im Freien gelegen haben. Bei der Filmabtastung in PAL wird der Film mit 25 Bilder /s abgetastet. Die Geschwindigkeitserhöhung gegenüber den eigentlich richtigen 24 Bilder/s fällt kaum auf. Die Tonverschiebung lässt sich durch ein spezielles Filter beheben. Bei NTSC würde ein ähnliches Vorgehen zu slapstikartigen Effekten führen, die meist unerwünscht sind. Deshalb erstellt man aus einem Filmbild einmal 2, und beim nächsten 3 Halbblider. Durch weglassen einzelner 'dritter' Halbbilder kommt man auf die notwendigen 29,94 Bilder/s.
Der Ton macht die Musik, oder die Tonspur
Bis 1981 gab es nur PAL mit Monoton. Erst dann wurde der zweite Kanal hinzugenommen. Die Tonspur ist ein Hilfsträger, dem das Tonsignal in Frequenzmodulation aufmoduliert wird. Dieser Träger hat bei PAL die Frequenz 5,5 MHz, bei NTSC 4,5 MHz. Im Prinzip ist das Tonteil eines Fernsehers ein UKW-Radio. Und genauso wie beim Radio wird der Zweite Kanal übertragen. Aus dem Stereosignal wird zunächst ein Summen und ein Differenzsignal gebildet. Das Summensignal stellt die Mono- Tonspur dar, die empfangen wird, wenn der Empfänger nicht Stereotauglich ist. Das Differenzsignal wird auf einem zusätzlichen Tonhilfsträger moduliert, der dem Summensignal hinzugefügt wird. Stereo-Empfänger können das Differenzsignal zusätzlich zum Summensignal empfangen. Aus diesen Signalen können nun beide Stereo-Kanäle zurückgewonnen werden. Es gibt noch eine zweite Betriebsart. Diese ist der Zweikanalempfang. Hierzu wird keine Differenzfrequenz gebildet, es wird lediglich der 2. Kanal auf den Hilfsträger aufmoduliert. Der Empfänger kann nun entweder das Signal auf dem Tonträger oder auf dem Tonhilfsträger auswerten. Welche Betriebsart (Mono, Stereo, 2-Kanalton ) nun angewendet werden muss, wird dem Empfänger in der Bildzeile 16 mitgeteilt. Diese Zeile kann außerdem VPS-Informationen und den Sendernamen enthalten.