Compressione video digitale: differenze tra le versioni

Versione delle 04:14, 22 set 2011

Versione delle 04:15, 22 set 2011

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==Linee TV, pixel e campioni==

Una Un'immagine TV analogica viene normalmente descritta come il risultato di una scansione operata da sinistra verso destra e dall'alto verso il basso. Ogni scansione completa è costituita da 625 linee e, in base allo standard adottato in Europa, viene ripetuta per 25 volte in un secondo così come in una proiezione cinematografica si hanno 24 fotogrammi in un secondo.

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 un'intera immagine tv è formata da 720 × 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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Le specifiche CCIR 601-2 hanno avuto il grande ruolo di normalizzare le condizioni di digitalizzazione del [[segnale]] video al fine di facilitare l'intera operabilità tra le macchine e favorire lo scambio dei programmi televisivi. Un'altra specifica, la CCIR 656 ha invece fissato le condizioni di [[interfaccia]] tra i sistemi e le apparecchiature destinate al trattamento dei segnali video digitali.

Secondo le CCIR 601-2 il segnale video digitale standardizzato è costituito dai dati relativi al [[campionamento]] di tre [[componenti]] del segnale video: la componente di luminanza Y e due componenti di differenza colore Cb e Cr. Queste tre componenti vengono campionate al fine di produrre un segnale digitale formato da 864 campioni di luminanza Y e 432 campioni di crominanza per ogni segnale differenza colore Cb e Cr. Questi valori si riferiscono ad una un'immagine televisiva completa con 625 linee e 50 semi-quadri. L'immagine reale, come abbiamo visto, invece lascia inutilizzate alcune aree pertanto i campioni realmente utilizzati sono di meno in quanto i pixel utili alla descrizione dell'immagine sono 720 in senso orizzontale e 576 in senso verticale.

Il rapporto tra i campioni di luminanza e crominanza all'interno dell'immagine è determinato dallo schema di [[sottocampionamento della crominanza]]. Gli schemi maggiormente usati sono tre: '''4:2:2''', '''4:1:1''' e '''4:2:0'''.

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Gli schemi 4:2:0 e 4:1:1 sono utilizzati da alcuni codec, come il [[Digital Video]], per ridurre ultreriormente la banda occupata dal segnale. Questi due schemi richiedono la stessa larghezza di banda, ma l'ordine dei campioni è differente.

In una un'immagine video trasmessa nel formato 4:2:2, in orizzontale per ogni linea si hanno due campioni di crominanza Cb e Cr ogni quattro campioni di luminanza mentre in verticale si ha la successione di linee identiche. Ciò significa che in orizzontale si ha un sottocampionamento mentre in verticale no.

==Ridurre la quantità di dati==

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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.

Basti pensare al fatto che attualmente la migliore qualità di trasmissioni dirette agli utenti richiede un bit rate di circa 8 Mbit/s per ogni programma tv. Pertanto ciò lascia intuire che unendo l'MPEG-2 alle tecniche di multiplazione digitale si possano trasmettere grandi quantità di dati. Ciò è infatti quello che accade con le attuali trasmissioni digitali dove su un solo [[transponder]] da 33 [[MHz]] può trovare spazio la combinazione di programmi aventi anche tra loro un diverso bit rate. Alla base di questo principio sta una un'importante applicazione, relativa alle tecniche di compressione, attualmente sperimentata dalle trasmissioni [[RAI]]. Tali trasmissioni infatti utilizzano la tecnica di "compressione dinamica" per mezzo della quale il bit rate dei singoli programmi che condividono lo stesso bouquet non è fisso ma può variare dipendentemente dalle esigenze istantanee di qualità e quindi di bit rate delle singole immagini. Ad esempio: un programma sportivo con immagini in forte movimento può avere a disposizione un bit rate istantaneo elevatissimo sfruttando una maggiore compressione degli altri programmi presenti nello stesso bouquet.

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