Compressione video digitale: differenze tra le versioni

Versione delle 13:13, 22 mag 2013

Versione delle 12:56, 9 nov 2013

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==Storia==

La digitalizzazione del segnale video ha una storia meno recente di quella del sistema MPEG. Già dal 1982 il CCIR (Comité consultatif international pour la radio), organo consultivo internazionale che oggi è sostituito dalla sezione raccomandazioni dell'[[International 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 [[Digital Video Broadcasting|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]].

==Motivazioni==

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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 Mbit/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 ''bitrate'' massimo di 55 Mbit/s. Tale ''bitrate'' 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 Mbit/s mentre con un FEC di ⅞ si ottiene un ''bitrate'' di 44,35 Mbit/s. Attualmente viene largamente impiegato un FEC di ¾ con il quale si ottiene un ''bitrate'' di 38 Mbit/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 Mbit/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 [[Digital Video Broadcasting|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 ''bitrate'' 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 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 ''bitrate'' 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 ''bitrate'' istantaneo elevatissimo sfruttando una maggiore compressione degli altri programmi presenti nello stesso bouquet.

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

La televisione digitale [[Digital Video Broadcasting|DVB]] (''Digital Video Broadcasting'') adotta la compressione video chiamata [[MPEG-2]]. La sigla MPEG deriva dal nome di un gruppo di lavoro chiamato ''Moving 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 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.