da SDTV a HDTV - HD Forum Italia

Da TV analogica a TV digitale;
da SDTV a HDTV
IDS Multimedia
Vittorio Arrigoni
HD Forum Italia
“Ricevere, vedere ed ascoltare l’alta definizione a casa”
19 marzo 2009
TV analogica
Le immagini sono formate da linee continue:
- 625 linee in Europa
- 525 in USA e Giappone
La frequenza d’immagine è:
- 25i/sec. In Europa
- 30i/sec. In USA e Giappone
Picture rate (frequenza di immagine)
Nel cinema si usano 24 i/s
Una pellicola 35mm ha 24 immagini per ogni
secondo
FLICKER (sfarfallio)
Se proiettiamo sullo schermo 24 i/s nasce un disturbo
fastidioso sulle zone più luminose
Questo disturbo si chiama flicker
Riduzione del flicker nel cinema
Durante una proiezione cinematografica ogni fotogramma
viene fermato davanti all’obbiettivo del proiettore
Il diaframma viene aperto due volte
Lo schermo ed i nostri occhi vengono illuminati 48 volte al
secondo
Il flicker è ridotto in modo rilevante
Riduzione del flicker in TV
L’esperienza del cinema suggeriva di presentare sul
televisore 50 immagini invece di 25 (Europa)
Secondo gli accordi internazionali i canali dovevano avere
una dimensione strettamente legata al loro utilizzo
Nel caso della Televisione ogni canale aveva una
dimensione sufficiente a trasmettere 25 i/s (Europa)
Due semiquadri in ogni immagine (Immagini
interallacciate)
Un semiquadro contiene le linee dispari
Il secondo contiene le linee pari
La persistenza sulla retina determina la fusione dei due semiquadri
Gli occhi vengono illuminati 50 volte al secondo (Europa)
Il flicker è fortemente ridotto
1
3
5
571
573
575
2
4
6
572
574
576
La sensazione del colore
Usando rosso (R), verde (G) e blu(B) è possibile, sotto certe
condizioni, stimolare nel nostro cervello la sensazione
simile a quella che proviamo guardando i colori presenti in
natura
0,3 R + 0,59 G + 0,11 B = Bianco (Y)
Il metodo additivo
L’uso di tre immagini (R,G,B), sovrapposte sullo schermo, stimola
nel nostro cervello una sensazione uguale a quella di immagini
colorate
TV analogica a colori
Se trasmettiamo
- 25 immagini/sec. R
- 25 immagini/sec. G
- 25 immagini/sec. B
e
le presentiamo sovrapposte sullo schermo di un televisore, lo
spettatore ha l’impressione di vedere immagini a colori
Il problema della compatibilità
Se trasmettiamo tre segnali R,G e B, i televisori a colori possono
funzionare bene ma i televisori B/W non funzionano
Se trasmettiamo:
Y = 0,3 R + 0,59 G + 0,11 B
Cr = R – Y
Cb = B – Y
sia i televisori B/W sia quelli a colori funzionano perfettamente
Il canale a radio frequenza
PAL (in Europa PAL 625 50 i)
NTSC
SECAM
sono state le soluzioni adottate nel mondo per garantire
la compatibilità ed il corretto uso dei canali TV
TV digitale
L’immagine non è formata da linee ma da punti (pixel),
allineati su ogni linea.
Il numero di pixel su ciascuna linea è 720.
Essi sono così vicini che, guardando uno schermo TV ad una
corretta distanza, non possono essere visti separati.
Il numero delle linee attive è 576 (Europa)
Il Formato è 720x576/50 i
Lo standard digitale
ITU Rec 601
270 Mb/s
4:2:2
SDI
Lo standard digitale
Ogni pixel è descritto da 2 bytes
Un byte (256 differenti livelli di luminosità dal nero al bianco) è
utilizzato per la luminanza (Y)
Un byte per la componente colore Cr di due pixel adiacenti
Un byte per la componente colore Cb di due pixel adiacenti
4:2:2
I numeri dello standard digitale
Per Y : 720 X 576 X 25 X 8 = 82,9 Mb/s
Per R-Y: 360 X 576 X 25 X 8 = 41,5 Mb/s
Per B-Y : 360 X 576 X 25 X 8 = 41,5 Mb/s
In totale 166 Mb/s + 16 canali AES/EBU + un canale dati e
vari caratteri di controllo:
270 Mb/s
La compressione
La compressione video
La compressione audio
I Formati di codifica
JPEG
M-JPEG
MPEG 1
MPEG 2
MPEG 4
MPEG 7
DV (DVCAM, DVCPRO, DVCPRO50)
La ridondanza nello spazio
8
8
8x8 =64 pixels
La ridondanza nel tempo
Il GOP
5
4
4-1
3-1-(4-1)
3
3 -1 - (4 - 1)
2-1-(4-1)
2
1
2 - 1 -(4 - 1)
1
I Vettori di movimento
MPEG – 2: quale bit rate?
Bit rate
(Mb/s)
2
2-4
4-6
6-8
8+
19
45 ?
Applicazioni indicate da gruppi di
esperti
VHS quality
News and talk shows
Broadcast quality
Good broadcast quality (sitcoms)
High broadcast quality, fast-changing
sports and movie channels
HDTV
D-Cinema
L’evoluzione dell’HDTV
Nasce in NHK per la felice intuizione di Mr. Fujio, nel 68, come
electronic film
L’effetto cinema
Il nuovo formato
L’evoluzione dell’HDTV
L’effetto cinema (α ≥ 40°)
α
α
L’evoluzione dell’HDTV
Il nuovo formato geometrico
4:3
4:3 (1,33:1)
(1,33:1)
5:3
5:3 (1,66:1)
(1,66:1)
16:9
16:9 (1,77:1)
(1,77:1)
L’evoluzione dell’HDTV
All’inizio del 1980 nasce lo standard 1125/60i 5:3
Nel 1986 nasce lo standard 1250/50i con formato 16:9 (1,77:1);
progetto EU 95 nell’ambito dei progetti Eureka
Nella seconda parte del 1990 nasce Vision 1250;
Nel 1996 il progetto viene definitivamente chiuso.
x
HD
L’evoluzione dell’HDTV
In US le cose vanno diversamente:
SMPTE crea uno Study Group ad hoc
ATSC sostituisce NTSC per approfondire le tematiche legate all’HDTV
Ambedue le iniziative giungono alla conclusione che il futuro
dell’HDTV e certamente legato alle tecnologie digitali e ne
appoggiano lo sviluppo
Evoluzione dell’HDTV
Nasce un’alleanza molto forte e nel 1991 viene proposto come CIF il
sistema 1920 x1080/60/50 i.
SMPTE emette lo standard 274M e per la prima volta, a fianco allo
standard 1920x1080/60i,50i, compare lo standard 1920x1080 /24p
chiaramente dedicato alla produzione cinematografica
ITU-R (BT 709) tiene a battesimo: 1920x1080/24p,
25p, 30p, 50i&p, 60i&p
ITU-R (BT 1543) ufficializza 1280x720/30p, 60p
Evoluzione dell’HDTV
576i25, 480i30 (SDTV)
1080i25, 1080i30
1080p24, 1080p25, 1080p30
1080i25, 1080p50
1080i30, 1080p60
720p30, 720p60
720p25, 720p50
I ponti per il futuro in HD
MPEG-4/AVC – Part10 (H264)
DVB-S2
DVB-T2
1080p25 ?
La convivenza nei prossimi 10 anni
Film (1,85:1; 2:1; 2,35:1)
Produzioni in 16:9 (SD e HD)
Produzioni 4:3 (Materiale di archivio)
Televisori 4:3
Televisori 16:9 (SD e HD)
Trasmissioni SD 4:3 e 16:9
Trasmissioni HD
Grazie
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