HDTV, la TV ad alta definizione

HDTV
LA TELEVISIONE AD ALTA DEFINIZIONE
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HDTV: LA TELEVISIONE AD ALTA DEFINIZIONE
In questo articolo cercheremo di spiegare il concetto di HDTV.
Prima di tutto, daremo un’occhiata alla tecnologia della TV analogica e successivamente spiegheremo
che cos’è l’HDTV.
Riassumiamo brevemente il metodo di ricezione del segnale TV.
Una immagine TV analogica è costituita da 625 linee e viene ripetuta per 25 volte in un secondo. Le
625 linee tv non vengono impiegate totalmente per descrivere l’immagine. Infatti oltre alle informazioni
sul contenuto di luminanza e crominanza dell’immagine sono necessarie quelle di sincronizzazione che
richiedono un periodo di pausa di ben 49 linee. Le linee attive dell’immagine sono quindi 576.
La risoluzione massima di una TV analogica standard è di 720x576 pixel.
L’HDTV è parte della DTV (Televisione digitale), che offre diverse risoluzioni video.
Gli standard presenti sul mercato sono attualmente gestiti dalla ATSC, un’associazione che raccoglie
alcuni dei più importanti enti americani e internazionali del settore. I principali standard proposti da
questa associazione per l’HDTV (High Definition Television) sono i seguenti:
1) 1080 i* (linee di scansione interlacciate effettive per quadro) con 1920 (pixel orizzontali effettivi).
2) 720 p* (linee di scansione progressive effettive per quadro) con 1280 (pixel orizzontali effettivi).
* La “i” significa “interlacciato” e la “p” significa “progressivo”.
Con rapporto d’aspetto di 16:9 e frequenze di quadro da 24 a 60 Hz.
Le linee totali di scansione sono 1125 (1250 con frame rate di 25 Hz) per il primo e 750 per il secondo,
dalle quali vanno escluse le linee di servizio.
Il formato progressivo fornisce immagini più stabili ma meno definite, quello interlacciato può essere
affetto da sfarfallio ma più definito.
In tabella vengono rappresentati i principali formati video e i loro parametri.
I segnali HDTV utilizzano una compressione MPEG-2.
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La compressione MPEG
Un filmato video è composto da un certo numero di immagini fisse, presentate sullo schermo con una
data cadenza, quindi, oltre alla compressione spaziale dei singoli fotogrammi, si possono sfruttare le
correlazioni temporali presenti tra fotogrammi successivi, dovute al fatto che, porzioni di immagine
presenti in un fotogramma, possono essere presenti anche in un fotogramma successivo, anche se
traslate o lievemente modificate. La compressione si ottiene codificando in questi casi soltanto le
differenze con i fotogrammi precedenti e/o futuri.
Vediamo in dettaglio come l’mpeg sfrutta la ridondanza spaziale e temporale presente in un video.
L’mpeg suddivide i fotogrammi di un video in 2 tipi: i fotogrammi di tipo I (Intra frame) che sono codificati
e decodificati in maniera autonoma, cioè indipendente da fotogrammi successivi o precedenti. Per tale
motivo i frame di tipo I non sfruttano la ridondanza temporale ma solo quella spaziale. La compressione
di questi fotogrammi avviene tramite una suddivisione in riquadri composti da 8 pixel per lato e l’analisi
di ognuno di essi. La ridondanza nel contenuto dei pixel consente di ridurre la quantità di dati necessari
alla creazione dell’immagine.
Se ad esempio l’immagine fosse composta da un soggetto di colore uniforme, il risultato dell’analisi
produrrebbe il medesimo valore per tutti i riquadri (8 x 8 pixel) dell’intera superficie, quindi la compressione
opera copiando il valore di un riquadro e ripetendolo per tutti gli altri.
Il secondo tipo di fotogrammi sono quelli di tipo P (Predictive frame) e di tipo B (Bidirectional
frame) che contengono informazioni relative alla differenza tra frame successivi e precedenti sfruttando
la ridondanza temporale del video, cioè il fatto che fotogrammi vicini hanno spesso molta informazione
video comune.
La maniera con cui i frame I, P, B sono disposti prende il nome di GOP (Group of Pictures).
Normalmente il GOP lo si sceglie “IBBPBBPBBPBB” e prevede una lunghezza massima di 12 frame.In
questo modo si possono ottenere alti livelli di compressione ed una buona qualità d’immagine.
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B
B
P
P
P
B
B
Esempio di GOP
(Group Of Picture)
B
B
B
B
I
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La pallina è l’unico oggetto
in movimento, quindi verrà
memorizzato in ogni frame
B e P.
Tipi di connessioni utilizzate nei prodotti HDTV
.
Ingressi Video Component
Permettono il trasferimento di segnali video a larga banda di alta qualità, esenti da disturbi da un lettore
DVD, dai set-top box (decoder) HDTV, da decoder DTV o da videoregistratori digitali.
E’ uno standard che deriva dal mercato professionale, ed è pure un concetto non molto semplice da
spiegare visto la quantità di sigle che vengono usate per identificare la medesima cosa. YUV, Y-CbCr (interlacciato), Y-Pb-Pr (progressivo) sono tutti nomi che indicano la stessa cosa, in altre parole un
segnale a componenti separate.
Per questo collegamento di usa un cavo dotato di 3 connettori da ogni lato; uno (Y) porta le informazioni
di luminosità e dei sincronismi orizzontali e verticali, uno (Cb) porta un segnale di differenza colore (B-Y),
e il terzo (Cr) dedicato al segnale di differenza colore (R-Y).
Il sistema di connessone component è in grado di trasportare e far visualizzare ai TV HD
o HD Ready l’immagine ad alta definizione.
Connettore tipo Video Component
DVI-I e DVI-D
DVI è il nuovo standard per la trasmissione di segnali Video che prevede la presenza di 2 canali di
trasmissione capaci di una risoluzione max di 1280x1024 pixel con un refresh di 85 Hz: l’attivazione
del secondo canale avviene solo nel momento in cui il monitor utilizzato è in grado di visualizzare
immagini con risoluzioni maggiori ai 1280x1024 e per la precisione comprese tra i 1600x1200 (UXGA)
e i 2048x1536 pixel (QXGA).
Attualmente sono presenti 2 standard DVI: DVI - I e DVI - D.
La decisione di rendere disponibili queste 2 differenti modalità per la tecnologia DVI, è finalizzata a
rendere meno traumatico possibile il passaggio dall’analogico al digitale, infatti la modalità DVI - I (Digital
Visual Interface Integrated) consente ad un monitor digitale di essere connesso ad un dispositivo video
sia digitale che analogico, mentre il DVI - D (Digital Visual Interface Digital) consente ad un monitor
digitale di essere connesso esclusivamente ad un prodotto video digitale.
La connessione digitale garantisce un’elevata qualità d’immagine ma è più sensibile alle condizioni di
potenziale degrado del segnale video derivanti, per esempio, da contatti non ottimali.
Connettore tipo DVI-D
Connettore tipo DVI-I
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HDMI
L’interfaccia HDMI (High Definition Multimedia Interface) è un nuovo standard studiato per la trasmissione
digitale di segnali Audio/Video ad alta qualità.
Il segnale HDMI può integrare un segnale video digitale (compatibile con lo standard di trasmissione
digitale DVI), un segnale audio TDMS (Transition Minimized Differential Signalling) e il sistema di
controllo di integrità del segnale HDCP (High Definition Digital Content Protection) che permette di
sfruttare delle modalità di trasmissione con larghezza di banda fino a 5 Gbit/sec.
Le applicazioni più dirette di questo nuovo standard sono l’Home Theatre High End, HDTV e le
applicazioni Audio/Video digitali ad altissima risoluzione.
Questa nuova interfaccia è infatti già presente su molti Lettori DVD, Ricevitori Satellitari, Proiettori,
Monitor Panoramici, ecc.
Connettore tipo HDMI
Definizione di HD Ready
Non esiste uno standard comune per definire quali sono i TV HD Ready, Sony definisce ad alta definizione
i TV dotati di pannelli con risoluzione superiore alle 720 linee orizzontali e con rapporto d’aspetto 16:9, al
di sotto di questa risoluzione l’occhio umano non percepisce una differenza apprezzabile tra un segnale
HD ed un segnale Tv tradizionale.
Un’altra condizione fondamentale per definire un TV HD Ready è la presenza di una connessione ad
alta definizione di tipo: Component o HDMI o DVI.
Per quanto riguarda la ricezione di un segnale tramite antenna, è necessaria la presenza di un
sintonizzatore adatto allo scopo. Anche per questo motivo i televisori che ne sono sprovvisti vengono
definiti HD Readfy.
Un fattore molto importante per avere una buona immagine su i TV HD Ready è sicuramente la qualità
dei circuiti che permettono di adattare il formato dell’immagine in arrivo al display utilizzato, non esistendo
uno standard unico per l’immagine ad alta definizione, ma come abbiamo visto precedentemente diversi
formati, non è possibile avere uno schermo che corrisponda esattamente alle diverse risoluzioni HD,
Sony è sicuramente avvantaggiata grazie all’ estrema efficienza dei circuiti Wega Engine presenti sui
TV HD Ready.
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