Compressione video digitale: differenze tra le versioni

Versione delle 09:27, 26 giu 2010

Versione delle 16:02, 16 set 2010

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Un [[segnale elettrico|segnale]] [[televisore|tv]] trasformato in formato [[Digitale (informatica)|digitale]] rappresenta una grande mole di dati da elaborare che va oltre alle capacità degli attuali sistemi di diffusione tra cui i [[transponder]] satellitari. Questa enorme quantità di dati per essere sfruttata nelle trasmissioni [[televisione satellitare|tv satellitari]] richiede un trattamento di "[[compressione]]" che si concretizza nella applicazione dello standard MPEG-2. Anche se il segnale non deve venire trasmesso, comunque, sono spesso necessarie tecniche di compressione per poterlo [[videoregistrazione|registrare]] o elaborare.

La digitalizzazione del segnale video ha una storia meno recente di quella del sistema MPEG. Già dal 1982 il [[CCIR]], organo consultivo internazionale che oggi è sostituito dalla sezione raccomandazioni dell'[[International_Telecommunication_UnionInternational Telecommunication Union|ITU]] denominata ITU-R, definì le specifiche CCIR 601 ''"Encoding Parameters of Digital Television for Studios"'' (vedi [[Compressione video digitale#Collegamenti esterni|collegamenti esterni]]). Nell'ultima edizione del 1990, CCIR 601-2, ci sono le basi dell'odierno [[televisione digitale|sistema televisivo digitale]] e tale specifica è oggi il punto di riferimento costante per chiunque operi nel campo della digitalizzazione video. Le CCIR 601 hanno permesso l'introduzione del video digitale negli studi di produzione televisiva, infatti nel [[broadcast]] già da lungo tempo vengono impiegate macchine di registrazione video in formato digitale. Solo successivamente, con il [[DVB]] e la compressione video, le tecniche digitali sono state applicate alle trasmissioni televisive ed oggi rappresentano l'evoluzione del sistema televisivo in tutte le sue estensioni: [[tv via cavo|via cavo]], [[televisione satellitare|via satellite]] e [[digitale terrestre|via terrestre]].

==Linee TV, pixel e campioni==

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Le 625 linee tv non vengono impiegate totalmente per descrivere l'immagine. Infatti oltre alle informazioni sul contenuto di [[Luminanza (elettronica)|luminanza]] e [[crominanza]] dell'immagine sono necessarie altre informazioni per la cui trasmissione necessita un periodo di pausa pari al tempo di trasmissione di ben 49 linee. Le linee attive dell'immagine sono quindi 576.

Nel campo della TV digitale si utilizza invece un'altra modalità di descrizione dell'immagine suddividendola in '''[[pixel]]'''. Per ogni linea tv si considerano quindi 720 pixel pertanto una intera immagine tv è formata da 720 x× 576 pixel.

Ad ogni pixel sono associati i valori di informazione luminosa dell'immagine, la [[luminanza (elettronica)|luminanza]] (Y), e i valori relativi al colore, la [[crominanza]] (C). Ogni pixel è quindi costituito da campioni di luminanza e crominanza in numero variabile in funzione del livello qualitativo che si deve ottenere, descritto nella raccomandazione CCIR 601 (vedi anche [[televisore]]).

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Se proviamo a calcolare il "[[bitrate]]" necessario alla trasmissione di un segnale video [[campionamento|campionato]] in 4:2:2 a 8 bit avremo delle amare sorprese in quanto ci troveremo di fronte ad un bit rate necessario di 216 [[Megabyte|Mb]]/s, valore molto elevato. Ovviamente se si escludono le parti non significative dell'immagine ovvero, gli intervalli di cancellazione di linea e di quadro, si può avere un risparmio in termini di bit rate passando da 216 Mbit/s a 166 Mbit/s.

Il "bitrate" è in stretta connessione con la [[larghezza di banda]] necessaria per eseguire la trasmissione via [[Radio (elettronica)|radio]]. Pertanto per poter trasmettere un segnale digitale è necessario adattare il bit rate alla larghezza del canale satellitare. Prendendo ad esempio un canale satellitare largo 33 [[MHz]], questo supporta un [[Symbol Rate]] di 24,4 Ms/s che equivale, in [[QPSK]], ad un bit rate di 48,8 Mb/s (fuori dalla [[codifica Reed-Solomon]] e Convoluzionale). Attualmente viene tollerato un certo degrado di qualità che mantiene il tasso di errori entro valori accettabili, pertanto viene utilizzato frequentemente un Symbol Rate di 27,5 Ms/s il che equivale ad ottenere un bit rate massimo di 55 Mb/s. Tale bit rate viene ridotto impiegando la codifica convoluzionale e quindi si ottengono diversi valori convenienti di bit rate in funzione del FEC impiegato. Con un FEC di 1/2 si ottiene un bit rate di 25,43 Mb/s mentre con un FEC di 7/8⅞ si ottiene un bit rate di 44,35 Mb/s. Attualmente viene largamente impiegato un FEC di 3/4¾ con il quale si ottiene un bit rate di 38 Mb/s per un canale come quello utilizzato su Hot Bird largo 33  MHz e con un Symbol rate di 27,5 Ms/s. I valori ottenuti sono più favorevoli di quelli indicati dalla norma ETS 300 421 "Digital Broadcasting sistems for television, sound and data services" e riportati nella tabella 1.

Nonostante le possibilità del sistema di trasmissione, 38 Mb/s sono ancora pochi per supportare la trasmissione di un segnale video digitale. Per questo motivo entra in gioco il sistema di compressione MPEG-2 adottato dal [[DVB]]. Utilizzando la compressione si ottiene una forte riduzione della quantità di dati da trasmettere permettendo così di sfruttare un unico canale satellitare per la trasmissione di più programmi televisivi.

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==[[MPEG-2]], indispensabile per il DVB==

La televisione digitale [[DVB]] (Digital Video Broadcasting) adotta la compressione video chiamata [[MPEG-2]]. La sigla MPEG deriva dal nome di un gruppo di lavoro chiamato ''Motion Pictures Expert Group'' che riunisce esperti internazionali del settore con lo scopo di standardizzare le procedure di compressione per servizi televisivi e multimediali. Si tratta in realtà di un gruppo di lavoro ISO/IEC con la complicata sigla identificativa JTC1/SC29/WG11, che opera congiuntamente al gruppo 15, della sezione telecomunicazioni della [[International_Telecommunication_UnionInternational Telecommunication Union|ITU]], che invece si occupa di codifica video ATM. Il gruppo MPEG collabora anche con la sezione raccomandazioni della ITU, [[SMPTE]] e la comunità americana che si occupa di [[HDTV]].

[[MPEG-2]] raggruppa le specifiche divenute standard a tutti gli effetti e fissate al 29º meeting ISO/IEC di Singapore nel novembre 1994. Tali specifiche sono raccolte nel fascicolo ISO/IEC 13813 in tre parti: 13183-1 per il sistema; 13183-2 per il video e 13183-3 per l'audio.

Esistono altre specifiche MPEG ovvero: [[MPEG-1]], [[MPEG-3]] e [[MPEG-4]]; la prima non è diversa concettualmente da [[MPEG-2]] ma ha caratteristiche inferiori, mentre MPEG-3 era uno standard per applicazioni con immagini ad alta definizione [[HDTV]] in seguito abbandonato. L'MPEG-4 è una somma degli standard precedenti, è molto flessibile e supporta molte modalità di compressione con bit rate che possono essere estremamente ridotti o molto ampi.

{{Formati di compressione}}

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[[Categoria:Compressione dati]]

[[Categoria:tecnologiaTecnologia video]]

[[Categoria:Televisione digitale]]