formati video hd, dv. hdv
Transcript
formati video hd, dv. hdv
FORMATI VIDEO 1. Il formato HD Ready o Full HD (High Definition) Il formato HD Ready o Full HD è il nuovo formato video che garantisce una qualità circa 6 volte superiore alle tecnologie con definizione standard. La definizione standard utilizzata dalla televisioni è pari a 640 x 480 pixel, ma nel corso degli anni la qualità aumenterà rapidamente. A prima vista una risoluzione di 640 x 480 pixel può sembrare una definizione antiquata, considerando quelle raggiunte dai computer, mentre ri sulta ad oggi la definizione standard degli attuali televisori e dvd, compresi i più costosi LCD 16:9. L’alta definizione High Definition, da cui il termine HD, può raggiungere la risoluzione di 1280 x 720 o 1920 x 1080 pixel. In ambito televisivo la risoluzione ha un rapporto ben preciso tra linee verticali e linee orizzontali, infatti in genere viene indicato solo il numero di linee orizzontali. Maggiori sono le linee orizzontali, migliore è la qualità. Ad esempio la qualità standard è pari a 480 linee orizzontali, l’alta definizione può avere 720 o 1080 linee orizzontali. Ad oggi le trasmissioni televisive, quelle in digitale terrestre e quelle satellitari, utilizzano una risoluzione pari a quella standard nella maggior parte dei casi. Da qualche anno alcuni eventi sono trasmessi in definizione HD, tipicamente quella con 720 linee orizzontali. Ovviamente gli eventi sportivi come il calcio è già da tempo disponibile in doppia risoluzione Standard o HD Ready. La qualità video non dipende dal tipo di decoder digitale terrestre o dal tipo di DVD, salvo alcuni casi dove vi è un vincolo commerciale sul dispositivo, ma dal supporto che contiene il video, ad esempio il DVD o dalla qualità delle immagini trasmesse. Ad esempio un normale DVD riproduce filmati nel formato 720 x 480, questo consente di contenere un intero film nei 4,3 Gb di spazio disponibili sui DVD o se doppio strato può contenere circa 8 Gb. Per consentire ad un DVD di contenere un intero film in definizione HD, furono progettati due standard il primo denominato HD DVD (poi ritirato dal mercato) e il secondo oggi unico sul mercato il Blu-Ray DVD. Caratteristiche del formato HD READY Non tutti i televisori sono compatibili con il formato HD, è importante nell’acquisto di un nuovo televisore verificare che sia un HD READY, sigla coniata proprio per indicare la possibilità di ricevere video in alta definizione in formato HD. A sua volta va verificato in quali dei formati HD il dispositivo è compatibile. Sono infatti al momento 3 i formati HD: 720p, 1080i, 1080p. Il formato HD 720p, consente di visualizzare una qualità video di 1280×720, in modo progressivo (ecco perchè la P finale nella sigla), questo vuol dire una migliore qualità dell’immagine. Il formato HD 1080i, viene chiamato interlacciato (la i nella sigla) e simula in modo artificioso la risoluzione di 1920×1080. Il formato HD 1080p, la migliore qualità video con risoluzione di 1920×1080 reali. La p indica una risoluzione progressiva (reale), la i vuol dire interlacciata, cioè un sistema informatico provvede ad aggiungere le righe orizzontali per simulare una migliore qualità video. Il formato interlacciato può degradare alcune immagini soprattutto in azioni veloci e confusionarie. Qual’è la migliore soluzione per vedere video in HD? Non esistono scelte da fare, per vedere un filmato nella migliore definizione possibile è necessario avere un lettore Blu-ray disc HD 1080p, utilizzare un cavo HDMI di buona qualità, avere una tv con connettore video HDMI e che possa visualizzare una qualità video HD 1080p. Ogni altro elemento differente da quelli sopra descritti, vanificano la qualità video. Se si utilizza un normale televisore senza connessione HDMI o non compatibile HD Ready è sempre possibile vedere un video in HD utilizzando la presa scart o la presa RCA. La qualità finale sarà quella massima visualizzabile dal nostro televisore. In conclusione. Dopo la guerra tra i due sistemi HD DVD e Blu-ray disc, con la vittoria di quest’ultimo, oggi per avere una buona qualità video è necessario avere almeno un TV LCD con un connettore HDMI (praticamente tutti nel 2014), con una qualità di almeno 1080i. Allo stesso modo è acquistare anche un DTT (Decoder digitale terrestre), compatibile con il formato HD o un video registratore o DVD recorder compatibile con le trasmissioni HD e connettore HDMI. 2. IL FORMATO DV Il Digital Video, noto anche con l'acronimo DV, è un formato di video digitale introdotto nel 1995, sviluppato secondo le specifiche IEC 61834, che ne definiscono sia il formato di nastro che il codec. Nella sua versione con videocassetta di dimensioni più ridotte nota come MiniDV, è diventato molto popolare ed è uno standard di fatto per la produzione video amatoriale e semiprofessionale. Il codec DV non è limitato al nastro ma è utilizzabile anche da molti video server, per via del buon compromesso tra qualità e dimensioni dei file video registrati. Nell'ambito strettamente amatoriale, pur essendo il formato più indicato per applicazioni anche semplici di montaggio, l'offerta del mercato si è invece gradualmente spostata verso sistemi in grado di registrare direttamente su DVD (in MPEG-2) oppure su scheda di memoria o hard disk (tipicamente in MPEG-4). Usando compressioni maggiori, questi sistemi hanno il vantaggio di una capacità di registrazione superiore. Le caratteristiche del DV includono: compressione intraframe per montaggio facilitato, interfaccia standard per trasferimento a sistemi di montaggio non lineari (nota come FireWire o IEEE1394), buona qualità video, in particolare se confrontata con i sistemi amatoriali analogici come Video8, Hi8 e VHS-C. Il DV permette anche la produzione cinematografica a basso costo. Nel campo del montaggio video non lineare, data la potenza delle piattaforme, il montaggio di materiale DV è possibile senza alcun supporto hardware, se non quello fornito dal processore del PC. Anche un PC entry-level è in grado di gestire flussi di dati così elevati e non sono più necessarie schede dedicate a trattare il DV. Rimane chiaro comunque che nel momento in cui si fa editing e si aggiungono effetti, tendine e titoli, un supporto hardware aggiuntivo (le cosiddette schede realtime) può sempre tornare utile, per evitare la necessità di un lungo rendering. Aspetti qualitativi del formato DV Il formato DV è stato più volte reclamizzato come migliore di qualsiasi formato precedente, il che, come già visto, è vero se si considerano i formati per uso amatoriale. La qualità video del DV è sufficiente anche per l'ambito professionale, sebbene non comparabile con i formati analogici più diffusi in questo settore, quale il Betacam SP, e a maggior ragione per i formati digitali orientati al broadcast. In campo professionale sono molto importanti anche fattori non strettamente legati alla qualità del formato di registrazione, tra cui: qualità intrinseca del corpo camera, numero, dimensioni e tipo dei sensori CCD; regolazioni manuali consentite; qualità e tipo dell'ottica; quantità di canali audio; ingressi audio bilanciati, alimentazione phantom per microfoni disponibilità del timecode e relativi ingressi/uscite. Inoltre, anche la robustezza del nastro e delle videocassette va tenuta in debito conto, specialmente quando si tratta di lavorare sul campo scambiando le stesse cassette tra più apparati. Qualità video e megapixel Nel mercato consumer si riscontra spesso una certa confusione sull'effettiva importanza dei megapixel delle videocamere, che vengono erroneamente ritenuti significativi sulla qualità finale del video, mentre sono riferiti in realtà al solo uso come fotocamera. Mentre una telecamera di fascia consumer da 5-600 euro raggiunge anche i 3 megapixel, una telecamera professionale ad alta risoluzione da 40.000 euro per il formato DVCPRO HD 100 ha una risoluzione di poco superiore a un megapixel: è evidente che la differenza qualitativa tra le due non è dovuta alla risoluzione dei sensori. Inoltre che lo standard video DV attuale non può superare i 400.000 pixel, eventuali pixel in più sul CCD servono solo allo stabilizzatore digitale. Varianti del formato Esistono diverse varianti dello standard DV, tra cui le più importanti sono i formati professionali DVCAM e DVCPRO, prodotti da Sony e Panasonic rispettivamente. Ne esiste anche una versione ad alta definizione recentemente introdotta, chiamata HDV, piuttosto differente sul piano tecnico in quanto si limita ad usare le videocassette DV e MiniDV, ma con la compressione MPEG-2 con risoluzioni 1440x1080. Di conseguenza, registra video a risoluzione più alta ma anche maggiormente compresso. Formati concorrenti sono l'HDV e l'AVCHD Standard tecnici Nello standard DV la risoluzione video è rispettivamente di 720×480 pixel a 29,97 fps per NTSC e 720×576 pixel a 25 fps per PAL. Il segnale analogico viene campionato a una frequenza di 13,5 MHz per la luminanza e di 6,675 MHz per ognuna delle due componenti di crominanza, U e V. Questo tipo di sottocampionatura viene normalmente indicato come 4:2:0, ed è valido per il formato PAL. In NTSC, le componente di crominanza U e V sono campionate a 3,375 MHz, e viene normalmente indicato come 4:1:1. La frequenza di campionamento è in realtà la stessa nei due sistemi, ma i dati seguono uno schema differente. Compressione video Il video campionato è successivamente compresso utilizzando la tecnica DCT (Trasformata discreta del coseno), e si attua tramite la compressione intraframe; significa che ogni frame (quadro o "fotogramma") viene compresso come immagine a sé stante, senza correlazione con i fotogrammi precedenti o successivi. Questa tecnica rende possibile la compressione a 5:1. Il bitrate è fisso a 25 megabit al secondo (25,146 Mb/s), aggiungendo al quale i dati audio (1,536 Mb/s), i subcodici e i sistemi di rilevamento e correzione d'errore (circa 8,7 Mb/s) si arriva a circa 36 megabit al secondo (35,382 Mb/s), o circa un Gigabyte ogni 4 minuti. Usando un bitrate simile a quello del più datato codec MJPEG, il codec DV offre prestazioni migliori, ed è comparabile allo MPEG-2 intraframe. (Si noti comunque che molti codificatori MPEG-2 per applicazioni di acquisizione in tempo reale usano la compressione intraframe, ma non usano la compressione interframe). Sottocampionamento della crominanza Il sottocampionamento della crominanza è 4:2:0 in PAL e 4:1:1 in NTSC, il che riduce l'informazione di colore che viene registrata. Questo è in parte il motivo per cui non tutti i sistemi di videoregistrazione analogica sono superati dal DV, ed è anche il motivo per cui in ambito professionale si preferisce non usare il DV nelle lavorazioni di intarsio colore, o chroma key. In ogni caso, però, il sottocampionamento è un compromesso accettabile contro i benefici di copiabilità, formato ridotto, audio digitale e costo accessibile. Audio Il DV permette di registrare sia 2 canali audio digitali (solitamente stereo) a 48 kHz e 16 bit, sia 4 canali a 32 kHz e 12 bit. Per applicazioni professionali e broadcast, si usano quasi esclusivamente 48 kHz. In aggiunta, è prevista l'opzione di campionare l'audio alla stessa frequenza di campionamento usata dai compact disc, 44,1 kHz, anche se all'atto pratico la si usa raramente. Una differenza sostanziale tra i tre formati è che nel DV standard l'audio non è agganciato al video; questo significa che possono esistere differenze tra numero di campionamenti audio in ogni quadro video. Un cristallo oscillatore si occupa di mantenere il sincronismo tra le due piste. Nel DVCAM e DVCPRO, invece, l'audio è agganciato al video, e mantiene sempre il medesimo numero di campionamenti per quadro, consentendo così il perfetto sincronismo audio/video. Questo non si traduce in una apprezzabile differenza percepibile senza l'uso di adeguata strumentazione, ma è indispensabile per l'editing professionale accurato "al frame". Connettività Il bus FireWire (IEEE 1394) non fa parte delle specifiche DV, ma la sua evoluzione è proceduta di pari passo con esso. Quasi tutte le telecamere DV hanno un'interfaccia IEEE 1394, uscite video composito e Y/C. I videoregistratori di fascia alta possono avere interfacce professionali come SDI, SDTI o video a componenti analogico. Tutte le varianti DV hanno un timecode, ma alcuni dei programmi per computer meno recenti o per uso amatoriale non lo utilizzano (per esempio, la versione non professionale di Adobe Premiere). Alcuni camcorder hanno una porta USB 2.0, ma di solito non viene utilizzata per trasferire flussi dati, ma piuttosto per trasferire alcuni dati digitali dal camcorder, come fotogrammi fissi. Sui computer, i flussi DV sono di solito memorizzati come file AVI o QuickTime, ma a volte vengono registrati direttamente dati grezzi DV. Tipologie di lavoro con il codec DV Esistono due tipologie di lavoro in formato DV: CODEC HARDWARE: si utilizza una scheda di acquisizione firewire dotate di chip di decodifica DV integrato. In questo modo il video viene codificato via hardware e il sistema non viene caricato. Si comporta esattamente come il chip MJPEG delle schede di cattura video, tranne per il fatto che viene saltata la fase di digitalizzazione delle immagini, che vengono solo riprodotte ed elaborarle in fase di editing. Questo sistema viene anche chiamato montaggio real time proprio perché vi è la possibilità di visionare i risultati senza che vi sia bisogno di un rendering. L'alto costo di queste periferiche è dovuto sia al costoso software di editing, spesso adattato alla scheda, sia all'hardware stesso. CODEC SOFTWARE: il codec software è una scorciatoia ormai ampiamente utilizzata per chi possiede un PC sufficientemente potente, in grado quindi di lavorare in realtime senza hardware aggiuntivo. Di norma visionare un file DV è possibile senza supporto hardware ma al momento del rendering o del preview (quindi se si vuole fare editing con effetti, tendine e filtri) si ha bisogno di un software o plug-in (spesso associati ai software di editing) che corrono in aiuto alla riproduzione/elaborazione. Anche il codec DV che viene fornito assieme al pacchetto può essere ottimizzato e quindi facilitare il lavoro. In questo caso è sufficiente avere un scheda firewire per la cattura del video sorgente. Formato fisico Cassette DV Da sinistra a destra: DVCAM-L, DVCPRO-M, MiniDV. Tutte le varianti DV usano nastro da 1/4 di pollice (6,35 mm) di larghezza. A seconda del formato, però, ci sono diverse dimensioni delle cassette. Il DV standard usa cassette grandi (L), mentre il MiniDV cassette piccole (S). Entrambi i tipi di cassetta hanno un chip di memoria di bassa capacità integrato nel guscio, tipicamente di 4 kb per le cassette MiniDV anche se ne sono supportati fino a 16. Questo chip è usato per immagazzinare determinati punti sul nastro (per esempio, il timecode di ogni inizio registrazione). MiniDV / DV Confronto delle dimensioni tra diversi formati video. Dall'alto al basso: VHS, VHS-C, MiniDV La cassetta "L" misura 120 × 90 × 12 mm e può contenere fino a 4.6 ore, estese a 6.9 in EP/LP. Le più comuni cassette "S" MiniDV misura 65 × 48 × 12 mm durano 60 o 90 minuti a seconda della velocità. Nel modo SP, il nastro scorre a 18,81 mm/s. Il nastro viene registrato tramite scansione elicoidale, una singola traccia video è larga 10 µm, ridotti a 6,7 µm in LP. Esistono programmi per computer in grado di convertire ogni genere di dati in un flusso DV, consentendo così di usare camcorder e videoregistratori come unità di backup. A questo scopo, si consideri che un nastro MiniDV da 60 minuti può contenere circa 13 GB di dati, calcolando che il video in formato DV ha un flusso dati costante di 3,6 MB/s (3,6 MB/s × 60 secondi × 60 minuti = 12.960 MB per ora, diviso 1024 = 12,66 GiB per ora). DVCAM Il Sony DVCAM è una variante professionale dello standard DV che usa le stesse videocassette. La velocità del nastro è aumentata a 28,215 mm/s e la larghezza delle tracce a 15 µm. Il codec usato è lo stesso del DV, ma per via della larghezza di traccia maggiore i dati registrati sono più robusti, producendo in lettura un tasso di dropout inferiore del 50%. Un dropout è un errore in lettura del nastro, causato dall'assenza in quel punto di materiale magnetico o dalla presenze di polvere o corpi estranei tra il nastro e la testina. Nel DVCAM non esiste un modo LP. Tutti i videoregitratori DVCAM sono in grado di leggere i nastri DV, mentre il supporto per il DVCPRO è un'aggiunta più recente ad alcuni modelli. I nastri DVCAM (e quelli DV registrati da una macchina DVCAM) durano un terzo di meno rispetto al DV. Per via del buon rapporto qualità/prezzo e della facilità di gestione del sistema in post produzione, le macchine della Sony, siano esse della serie semiprofessionale o professionale (Master Series), sono state fin dall'inizio e sono tuttora ampiamente adottate dalle televisioni e dai piccoli studi di produzione, nonché da strutture più grandi come unità secondarie destinate ad usi prettamente giornalistici con apparecchiature compatte e di agevole utilizzo anche per personale meno esperto. DVCPRO Questa variante del formato è stata progettata da Panasonic specificatamente per l'uso in ENG, sviluppando in modo particolare gli aspetti relativi alla robustezza del nastro, all'intercambiabilità delle registrazioni e alle capacità di montaggio con sistemi lineari. In Italia, questo formato è usato da molte televisioni locali e orientate all'informazione, tra cui Sky TG 24 è una delle più importanti. Il DVCPRO non usa cassette piccole, ma ne ha un tipo di medie dimensioni (M), e anche un tipo XL che viene usato nei videoregistratori DVCPRO HD. La velocità di scorrimento del nastro nel DVCPRO è di 33,82 mm/s. Le tracce sono di 18 nm, aggiungendo anche una banda di guardia tra una pista e l'altra. A differenza dei nastri MiniDV e DVCAM che sono fabbricati con metallo evaporato, le cassette DVCPRO sono composte da particelle di metallo; lo strato di metallo magnetizzabile, cioè, non è evaporato sul nastro ma depositato come se fosse ossido. Questo assicura una maggiore durata ai nastri. L'audio è disponibile solo nella versione a 48 kHz a 16 bit, non esiste il modo EP e la sottocampionamento della crominanza avviene sempre secondo lo schema 4:1:1. A parte questi aspetti, dal punto di vista del flusso dati il DVCPRO standard (noto anche come DVCPRO25) è identico al DV standard ma, nonostante questo, e a differenza di Sony con il DVCAM, Panasonic promuove questo formato per impieghi professionali di fascia alta. Il formato DVCPRO50 usa due codificatori-decodificatori DV paralleli. In questo modo il flusso di dati di 50 Mb/s è esattamente il doppio di quello che si ottiene nel DVCPRO. Il lavoro di compressione ripartito tra due codec ha per risultato un'immagine con una più ricca informazione colore, campionata in 4:2:2. Il maggiore bitrate dimezzi i tempi di registrazione ma la qualità d'immagine è molto elevata e comparabile al Digital Betacam, assai più costoso. Allo stesso modo, il formato DVCPRO HD, noto anche come DVCPRO 100, utilizza 4 codec DV. Nonostante la denominazione HD, questo formato riduce il campionamento dei segnali 720p/1080i originali a una risoluzione inferiore. Il 720p è ridotto da 1280×720 a 960×720, e il 1080i è ridotto da 1920×1080 a 1280×1080, se 59,94i, e a 1440×1080 se 50i. Il rapporto di compressione è di circa 7:1. Per mantenere la compatibilità con l'interfaccia HD SDI, l'apparecchiatura DVCPRO riduce la campionatura durante la registrazione e la incrementa durante la lettura. Tutte le varianti di DVCPRO sono compatibili all'indietro ma non in avanti. I videoregistratori DVCPRO sono in grado di leggere (ma non di registrare) i nastri DV e DVCAM, mentre i nastri MiniDV possono essere adattati tramite un adattatore meccanico. Un eventuale flusso in 4:2:0 viene convertito da hardware apposito durante la lettura. 3. IL NUOVO FORMATO DIGITALE HDV Il formato HDV è uno standard di videoregistrazione di immagini ad alta definizione su videocassette DV. Questo formato è stato sviluppato in origine da JVC e supportato da Sony, Canon e Sharp, riunite nel consorzio HDV nel settembre del 2003. Concepito inizialmente come formato affidabile ed economico per le riprese amatoriali in alta definizione, il formato HDV ha avuto una sorte simile ad altri popolari formati di videoregistrazione, tra cui lo stesso DV, venendo adottato rapidamente in campo professionale proprio per via della buona qualità d'immagine in rapporto al prezzo, nonché dei vantaggi dovuti alle ridotte dimensioni delle telecamere Aspetti tecnici HDV 720p Un camcorder JVC ProHD Nella versione, HDV 720p, il formato è molto vicino alle specifiche broadcast dell'alta definizione 720p, in termini di risoluzione, frequenze di scansione e flusso dati. Al momento, telecamere HDV in grado di registrare in 720p sono fabbricate solo da JVC, la cui produzione è orientata verso camcorder spalleggiabili per l'uso professionale. Esiste una produzione JVC indicata come ProHD dotata di scansione 24p e audio PCM, ma l'opinione secondo cui si tratta di un'estensione proprietaria dl formato HDV non è esatta. La stessa JVC dichiara che il ProHD non è un formato di videoregistrazione, ma "un approccio a prodotti HD dal costo vantaggioso" e un modo per indicare "prodotti HD con un utilizzo efficiente della banda". HDV 1080i Un camcorder Canon XL-H1 Il progetto iniziale JVC di un formato a scansione progressiva fu poi rielaborato da Sony in una versione interlacciata, tecnica ancora molto diffusa per le riprese e la trasmissione, anche se in via di dismissione per i dispositivi di visualizzazione. I moderni televisori al plasma e LCD sono infatti intrinsecamente progressivi, così come tutte le risoluzioni dei computer. Per visualizzare video interlacciato su un dispositivo progressivo, è necessario un processo di de-interlacciamento. Alcuni camcorder HDV 1080i sono in grado di registrare video progressivo come un flusso interlacciato, purché la cadenza di ripresa non superi la frequenza di semiquadro dello standard. Compressione HDV La compressione delle immagini avviene in MPEG-2, che permette di codificare video in alta definizione mantenendo il bit rate di 25 Mbit al secondo del nastro DV, inferiore a quelli dei formati HD più costosi per uso professionale. Come contropartita, l'uso della codifica MPEG-2 introduce una relazione di interdipendenza tra i fotogrammi, quindi un eventuale difetto sul nastro influenzerà una sezione più ampia di materiale girato ma, d'altra parte, il costo molto vantaggioso di questo formato è uno dei motivi della sua larga diffusione anche in campo professionale. Lo standard HDV prevede due risoluzioni: 1440 x 1080 (1080i) e 1280 x 720 (720p). Il rapporto d'aspetto del formato è sempre di 16:9, con spazio colore YCbCr 4:2:0. Nel caso di riprese in 1080i, in riproduzione le immagini vengono visualizzate a 1920 x 1080 pixel in fase di lettura del nastro, attraverso una deformazione anamorfica del tutto analoga a quella utilizzata per i DVD 16:9 in definizione standard. Attualmente la registrazione a 1440 x 1080 pixel è la risoluzione di cattura massima; lo standard prevede anche la possibilità di riprendere in 1080p a 24 o 25 frame al secondo, memorizzando però sempre le immagini in un flusso rispettivamente a 60 Hz e 50 Hz interlacciato. La ricomposizione della corretta cadenza progressiva è affidata in questo caso al software di cattura. Per il profilo HDV a 720p il bit rate è di 19,7 Mbit/s, mentre quello 1080i il bit rate sale a 25 Mbit/s. Per l'audio è prevista la registrazione di due canali indipendenti, campionati a 16 bit e a 48 kHz. La compressione avviene grazie all'algoritmo MPEG Layer 2, con bit rate di 384 kbit/s. Supporti di registrazione Videocassette Le videocassette HDV non sono altro che delle cassette MiniDV sviluppate per essere più durature ed evitare perdite di informazioni su nastro. Perciò, le normali cassette MiniDV possono essere utilizzate quando si registra HDV, anche se ciò non è consigliato in applicazioni critiche se non si vuole rischiare dropout e perdite di informazioni parziali o totali. Il formato HDV è di tipo retrocompatibile, dal momento che i camcorder sono in grado di registrare (e riprodurre) anche in formato DV. Hard disk e memorie flash Il flusso MPEG-2 HDV può venire registrato anche su supporti come hard disk e schede di memoria. In questo caso, si ha il vantaggio di un più rapido trasferimento ai sistemi di montaggio non lineare. Un formato equivalente e concorrente, ma specifico per la memorizzazione su disco o su supporti a stato solido è l'AVCHD, basato sulla compressione MPEG-4.