HDTV - High-definition television
DVB - Digital Video Broadcasting

La televisione ad alta definizione (HDTV) è l'evoluzione dei sistemi di trasmissione "tradizionali" analogici PAL, NTSC e SECAM che quasi ne quadruplicano la risoluzione. L'introduzione della HDTV coincide con quella della televisione digitale (DTV).

L'HDTV è stata definita nella raccomandazione ITU-R BT.709 e deve avere una risoluzione di 1080 linee e uno schermo in formato 16:9. In realtà viene accettata come HDTV anche la risoluzione inferiore di sole 720 di linee o più.

Usualmente i differenti sottoformati della HDTV vengono identificati da tre parameri:

Ad esempio il formato 1080i50 indica la massima risoluzione (1080 linee), interallacciate a 50 quadri al secondo come da standard PAL.

Deve anche essere considerato che i differenti standard hanno proporzioni diversi di ogni singolo pixel; così come accade per la televisione standard (SDTV).

SDTV PAL 4:3 1.067
SDTV NTSC 4:3 0.9
SDTV PAL 16:9 1.422
SDTV NTSC 16:9 1.2
HDTV PAL 1.09
HDTV NTSC 0.9

 

Qui a fianco vediamo il confronto fra le dimensione degli schermi delle televisioni standard PAL e NTSC con i due formati principali HDTV: 720 e 1080.

Nonostante la differenza fra l'HDTV 720 e il PAL sembri ridotta, bisogna considerare che la risoluzione orizzontale è più che raddoppiata

Molto più evidente è la differenza fra PAL o NTSC con l'HDTV 1080. In questo caso la risoluzione arriva ad essere cinque volte quella della vecchia tecnologia.

Bisogna tener conto, inoltre, che la figura raffronta solamente le dimensioni dello schermo, ignorando, non solo la dimensione dei singoli pixel, ma anche gli artefatti dovuti all'interallacciamento dei quadri. Anche nel formato 720p l'assenza di interallacciamento da sola raddoppia la nitidezza dell'immagine.

I vantaggi della televisione ad alta definizione sono innegabili:

A confronto la risoluzione della SDTV con l'HDTV che è oltre quattro volte superiore.

 

In queste immagini abbiamo simulato la differenza di risoluzione utilizzando due fotografie. Anche in questo caso la differenza è netta nonostante dall'immagine televisiva in formato PAL SDTV non si siano riprodotti gli effetti di distorsione dovuti all'interallacciamento. I particolari sono ingranditi 4 volte rispetto alla risoluzione originale.

Questi sono i formati standard di quadri al secondo (fps):

In Europa è stata adottata l'etichetta "HD Ready" per certificare la compatibilità con lo standard HDTV. In realtà non è assolutamente detto che la risoluzione effettiva dello schermo raggiunga le 1080 linee; questa certificazione assicura i consumatori che il televisore è in grado di riprodurre tutti i formati HDTV, anche se l'immagine viene ridimensionata a un numero di righe inferiori. La certificazione assicura, comunque, che il televisore: possa ricevere tutti i formati standard HDTV (720p e 1080i sia a 30 che a 50 fps), che sia provvisto di un ingresso DVI e/o HDMI e che soddisfi le richieste del sistema di sicurezza HDCP.

In alcuni casi l'etichettatura HD-Ready certifica solamente che il televisore è dotato di un ingresso HDMI compatibile coni sistemi di sicurezza anticopia (HDCP) previsti dallo standard HDTV e dai riproduttori HD-DVD e Blu-Ray DVD.

Poiché negli USA è considerata HDTV la semplice risoluzione 720p, sono ancora pochi gli apparecchi LCD o al plasma che mettono a disposizione effettivamente 1080 pixel verticali; in realtà la disponibilità di televisori Full-HD (1080i) sta aumentando esponenzialmente. La maggior parte dei TV HD-Ready sono a 720/768 pixel. La conversione delle trasmissioni 1080i viene effettuata dal televisore attraverso un sistema digitale di sottocampionamento. La qualità, comunque, rimane superiore alla SDTV.

I televisori HDTV sono tutti televisori digitali poiché lo standard ad alta definizione è esclusivamente digitale. Conseguentemente anche le trasmissioni HD sono solo trasmissioni digitali: terrestri, via cavo o via satellite (DVB).

Il segnale HDTV può essere condotto da un ricevitore/riproduttore HD ad un televisore compatibile esclusivamente tramite due tipi di connessioni: la più vecchia DVI (Digital Visual Interface) e la recente HDMI (High-Definition Multimedia Interface).

L'interfaccia DVI fu introdotta alla fine degli anni '90 in conseguenza della crescente diffusione dei monitor LCD. Contrariamente alla connessione analogica VGA (ancora oggi utilizzata in quasi tutti i computer) la DVI venne studiata per sfruttare al meglio la tecnologia digitale degli schermi LCD che sono puramente digitali. Il vantaggio della nuova interfaccia risiede nella sua possibilità di trasmettere informazioni relative ad ogni singolo pixel e non di un intero quadro come, invece, avviene nel segnale analogico. Molte delle moderne schede video per computer hanno anche un'uscita DVI benché, purtroppo, la maggior parte dei monitor non possiede questa interfaccia.

L'HDMI è relativamente recente e nasce proprio come l'evoluzione della DVI per la televisione ad alta risoluzione. Questa interfaccia, infatti, non solo trasporta il segnale video ad alta risoluzione, ma anche sino a 8 canali audio, un canale per i segnali provenienti da un telecomando e il sistema di protezione della copia HDCP. L'HDMI è, quindi, la soluzione ideale al groviglio di cavi che normalmente si viene a creare dietro un impianto Home Theatre sostituendo, nel migliore dei casi, la connessione ottica e il cavo video, nel peggiore i tre cavi video, stereo-sinistro e stereo-destro.

Storia

I primi a sperimentare una vera e propria televisione ad alta definizione furono i giapponesi all'inizio degli anni '90. Il sistema MUSE (Multiple sub-nyquist sampling Encoding) venne sviluppato dall'emittente NHK e aveva una risoluzione di 1135 linee. Poiché ogni immagine era il frutto di ben tre scansioni differenti, le riprese fisse avevano un'ottima risoluzione, mentre le riprese in movimento risultavano sfuocate e imprecise. Il Giappone ha già iniziato la migrazione al sistema digitale ISDB lasciando ancora attivo il satellite per la trasmissione dei canali in MUSE sino al 2007.

Nel 1986 la Comunità Europea lanciò il progetto MAC per una televisione ibrida analogico/digitale senza compressione. La variante ad alta definizione venne, quindi, denominata HD-MAC, ma ebbe vita breve e fu abbandonata nel 1993; la causa principale dell'abbandono fu (oltre al costo elevato delle apparecchiature) l'utilizzo di una "spropositata" larghezza di banda di 36 MHz contro i 6-8 MHz della consueta SDTV analogica. Contemporaneamente all'abbandono dell'HD-MAC l'Unione Europea varò l'attuale standard DVB (Digital Video Broadcasting) che è lo standard corrente e che andrà a sostituire completamente le trasmissioni analogiche fra il 2007 (Svezia) e il 2012 (Gran Bretagna). L'unico evento degno di nota trasmesso in HD-MAC furono i giochi olimpici di Barcellona del 1992; per quella occasione vennero istituiti in Europa circa 7000 siti "campione" equipaggiati di speciali TV CRT 16:9 per la dimostrazione del sistema.

DVB - Digital Video Broadcasting

Il sistema DVB è uno standard Europeo nato dalla collaborazione fra ETSI (European Telecommunications Standards Institute), CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization) ed EBU (European Broadcasting Union). Come il sistema di telefonia mobile GSM, pur essendo di nascita europea, è già stato adottato in molti paesi extra-europei.

Sono stati specificati quattro sottotipi di DVB:

Gli standard DVB-S e DVB-C vennero ratificati nel 1994, lo standard DVB-T nel 1997 e, solo nel 2004, quello DVB-H.

Tutti i tipi di DVB sono basati sulla codifica video MPEG-2, già diffusa negli anni '90, e sull'audio multicanale sia MPEG che Dolby Digital. Per il DVB-H, che dispone di meno banda, è stato scelto il sistema di codifica H.264 (o AVC) che riduce di oltre la metà il volume di dati trasmessi con un generale miglioramento della qualità dell'immagine. L'H.264 è stato, inoltre, scelto da alcuni paesi come il sistema di codifica sia per il DVB che per l'HDTV.

Benché condividano la medesima "madre" europea e la stessa tecnologia di base, i quattro sottotipi di DVB sono differenti fra loro per quanto riguarda gli schemi di modulazione del segnale e, in alcuni casi, il tipo di codifica.

Oltre ai canali audio e video il sistema DVB comprende:

Si noti che, benché siano diffusi quasi solo i canali di ritorno DVB-RC basati sulla tradizionale telefonia analogica, questo protocollo comprende segnalazioni via ISDN, GSM, Satellite, IP ecc. ecc.).

DVB-T

La versione terrestre dello standard DVB è, forse, la tecnologia più innovativa e più discussa di questi anni. Introdotta in Europa nel 2004, lo scopo della DVB-T è quello di fornire una piattaforma comune di standard televisivo in grado di:

Nella mappa seguente sono rappresentate le nazioni che hanno adottato la tecnologia DVB-T come futuro standard per le trasmissioni televisive digitali. Le nazioni segnalate come partecipanti al RRC06 aderiscono alla Regional Radiocommunications Conference (RRC) del Giugno 2006 come probabili aderenti al sistema VDB-T (vedi ITU).

Si deve segnalare che il passaggio da analogico a DVB-T è poco costoso sia perchè i decoder esterni hanno prezzi molto contenuti sia perchè alcune case produttrici di televisori stanno iniziando ad integrare un sintonizzatore digitale nei loro televisori senza aumento di prezzo o con un costo minimo.

Il sistema DVB-T include un sistema di cifratura (encryption) per l'accesso condizionato (DVB-CA) con un algoritmo di protezione (scrambling, DVB-CSA) e un'interfaccia comune (DVB-CI) per l'accesso condizionato. Questo accesso condizionato viene garantito da un  Conditional Access Module  (CAM) che altri non è che un modulo molto simile a quello PCMCIA che funge da lettore di smart-card e da decodificatore o un lettore direttamente integrato nel decoder o nel televisore stesso (vedi oltre: MHP e Pay-per-View).

Un altro servizio metadata fornito dal servizio DVB-T è il DVB-CPCM (Copy Protection and Copy Management) che dovrebbe restringere le possibilità di copia dei programmi registrati ad un unico dominio, vale a dire ad un unico utilizzatore.

Il DVB-T si basa, per la codifica video sulla compressione MPEG-2. Nel 2003 è stato aggiunto il nuovo protocollo ITU H.264 (noto anche come MPEG-4 Level 10 o Advanced Video Coding, AVC) che è già stato approvato come protocollo di compressione aggiuntivo per lo standard DVB. Il vantaggio dell'H.264 è nella maggiore compressione mantenendo una definizione migliore riducendo i problemi dovuti alle immagine in rapido movimento. Per questo motivo il nuovo protocollo è stato adottato da tutti gli standard concorrenti del DVB.

La compressione audio del DVB è sostanzialmente il Dolby AC3 che permette la trasmissione di 6 canali audio. Per retrocompatibilità è contemplato l'utilizzo del compressore audio MPEG-2 Layer 2.

DVB-MHP

Il DVB-MHP (Multimedia Home Platform) è una piattaforma aperta che permette lo sviluppo di applicazioni, basate su tecnologia Java, interattive e utilizzabili direttamente dal televisore. È indubbio che questo tipo di piattaforma possa portare in tutte le case molti servizi interattivi di grande utilità benché alcuni paesi non ne vedano gli effetti vantaggi comparando il DVB-MPH con i servizi digitali Internet a banda larga. Ma il DVB-MHP è essenziale per l'utilizzo della televisione Pay per View che ha avuto molto successo in Italia.

Servizi criptati (Pay-per-View)

Purtroppo, per quanto riguarda questo argomento (di quasi esclusivo interesse italiano), si è fatta molta confusione e parecchia disinformazione.

CAM CI per DVB ItalianiIl sistema DVB prevede l'utilizzo di servizi criptati PpV (DVB-CA, DVB-CA e DVB-CI), ma il tipo di decodifica è demandato totalmente ad un modulo "esterno" noto come CAM (Conditional Access Module) che utilizza il medesimo sistema di connessione dei sistemi di decodifica satellitari: la Common Interface (CI). Il termine "esterno" è stato messo fra virgolette in quanto, per i decoder DVB-T e DVB-S questo, normalmente, è già integrato pur essendo considerato un modulo aggiuntivo.

Il modulo CAM, in realtà, non è un semplice lettore di smart-card, ma contiene tutto il sistema di decodifica del segnale criptato. Possono esistere, quindi, CAM specifici per ogni tipo di decodifica. In Italia, ad esempio, i decoder compatibili con i servizi PpV di La7 e Mediaset devono avere installati rispettivamente i sistemi Irdeto e Nagravision con le rispettive chiavi di decodifica. Poiché il sistema PpV è un sistema "a scalare" come per le carte telefoniche prepagate, è necessario che vi sia un'interazione fra il programma televisivo e il modulo CAM; questa attività viene svolta da un programma eseguito dalla piattaforma MHP. Se ne deduce facilmente che solo i decoder MHP (i cosiddetti "interattivi") sono in grado di gestire i servizi a pagamento con carte "a consumo".

Meno immediata è la conclusione che tutti i televisori che incorporano un accesso CI per un CAM opzionale non sono necessariamente in grado di fornire un accesso ai sistemi PpV se mancanti dell'interattività fornita dalla piattaforma MHP. Anche acquistando un modulo CAM certificato La7 e/o Mediaset il televisore non sarà in grado di consentire l'accesso ai servizi a pagamento in quanto è assente l'MHP. Qui i produttori di televisori giocano sul filo della legalità: nelle specifiche degli apparecchi è chiaramente scritto che il televisore riceve i canali non criptati (Free to Air o sono solo zapper), ma evidenziano l'alloggiamento per il modulo CAM pur sapendo che questo sarà quasi sempre inutilizzabile se non i quei paesi dove viene fornito un servizio in abbonamento annuale e non Pay-per-View poiché nel televisore non è installata la piattaforma MHP.

Dal 2008 sono stati sperimentati in Italia i primi CAM compatibili Irdeto (La7) e Nagravision (Mediaset), ma alla data nessun televisore era provvisto di piattaforma MHP. Un accordo fra produttori di televisori ed emittenti commerciali dovrebbe portare, fra il 2008 e il 2009, alla vendita di apparecchi "interattivi" (con MHP installato).

Si noti come la legislazione italiana in materia sia particolarmente lacunosa e arretrata. Prevede, infatti, che vengano contrassegnati i televisori che non sono in grado di decodificare il segnale televideo, ma nulla viene fatto per proteggere il consumatore che crede di acquistare un televisore con DTT incorporato per poter ricevere i segnali criptati.

I Concorrenti

Benché il DVB sia lo standard più diffuso al mondo, vi sono altri due standard di trasmissione digitale principalmente sviluppati per la televisione HDTV.

Il Giappone si è imposto lo standard ISDB (Integrated Services Digital Broadcasting) che è anch'esso suddiviso in sottosezioni per la trasmissioni satellitari e terrestri mentre non esistono i corrispondenti per la trasmissione via cavo (C) e per i ricevitori palmari (H). Lo standard giapponese è estremamente ricco di funzionalità, ma, da qualche tempo, sono cominciati ad emergere problemi non indifferenti.

Gli Stati uniti hanno adottato il loro sistema ATSC (Advanced Television Systems Committee). Come i precedenti due standard è basato sulla codifica MPEG-2 sia per il video che per l'audio; la differenza principale risiede nel tipo di modulazione utilizzato nella trasmissione e questo è il suo punto debole in quanto non si adatta a differenti condizioni di propagazione del segnale. Oltre agli USA l'ATSC è stato adottato dal Canada, dalla Corea del Sud e dal Messico. Alcune nazioni l'hanno preso in considerazione in alternativa al DVB Europeo.

HD - Produzione e media

Va da sé che la produzione di video in alta definizioni necessita di apparecchi di ripresa compatibili. Oramai esiste una vasta gamma di telecamere e videocamere (camcorder) HD sia professionali che amatoriali. Ovviamente la qualità dell'immagine ottenuta differisce molto fra le telecamere professionali e quelle amatoriali anche se di fascia alta (le cosiddette prosumer); la differenza sta soprattutto della modalità di compressione e, quindi, nella "definizione" dell'immagine, fedeltà dei colori, incisione e artefatti di movimento.

Per il centro di produzione di Napoli la RAI (nel 2006) ha scelto le nuove Sony HDW-750P che offre una risoluzione di 2.2 megapixel per ognuno dei tre colori. Queste videocamere, però, registrano ancora su nastri HDCAM ad alta compressione.

Decisamente più innovative sono le telecamere in grado di registrare su supporti ottici e non su nastro come la Sony PDW-F350. Minor ingombro e maggiore qualità del colore sono i vantaggi della serie XDCAM che registra in MPEG-2 sino a 35 Mbps in alta definizione.

Per i dilettanti più evoluti (e abbienti) e per i semiprofessionisti, Sony offre una videocamera HDV che registra in MPEG-2 sui normali nastri MiniDV, è la Sony HVR-Z1E. Piccola e leggera è il successore ad alta definizione di quella fortunata serie di videocamere prosumer utilizzate nei documentari quali "Turisti per caso".

DH-DVD e Blu-Ray DVD

La "guerra" fra i formati della nuova generazione di DVD ad alta definizione è iniziata prima ancora che venissero immessi sul mercato i primi lettori.

Il primo contendente a scendere in campo l'HD DVD (High Definition Digital Video Disc) sviluppato da Toshiba, NEC e Sanyo e sponsorizzato da Intel e Microsoft e dalle case cinematografiche Paramount Pictures, Universal Studios e Warner Bros. Utilizza dischi da 12 cm (come i CD e i DVD) e un laser blu da 405 nm per la lettura (al posto dei 650 nm del laser rosso. La capacità di 30 GB per il doppio strato e di 45 GB per il triplo strato. I primi lettori e i primi film in HD DVD sono stati rilasciati nell'Aprile del 2006.

Dall'inizio del 2007, dopo il ritiro dalla vedita di HD DVD delle maggiori catene di distribuzione statunitensi e l'annullamento della produzione di fil in questo formato da parte di Warner, Toshiba ha deciso di abbandonare il formato per puntare su futuri Supporti allo stato solido.

Il formato Blu-ray Disc (BD) è stato sviluppato da un gruppo di aziende capeggiate da Sony e Philips e che vede alleate Apple, Samsung, Hewlett Packard, Hitachi, LG, Panasonic, Sharp e altri. Sempre utilizzando un laser blu da 405 nm e dischi da 12 cm, il BD è in grado di registrare 25 GB per strato (contro i 15 dell'HD DVD) e fino a sei strati per un totale di 200 GB per disco. Uno dei punti deboli del BD era l'altissima sensibilità ai graffi e alla polvere, ma TDK, che fa parte del consorzio Blu-ray, ha sviluppato un sistema di protezione a base di polimeri trasparenti ad alta resistenza che ha evitato al nascente formato di dover essere distribuito in vassoietti protettivi (caddy) come i primissimi CD-ROM.

Sony BDZ-S77 BD RecorderNel 2004 Sun Microsystems annunciò che il Blu-ray avrebbe incorporato il supporto Java in modo da poter produrre menù interattivi dinamici e non solo basati su immagini preregistrate come nei DVD attuali. Alla fine del 2005 HP ha iniziato a vendere i primi computer dotati di lettori Blu-ray seguita subito da Sony . Il consorzio di sviluppo BD è appoggiato dalle case cinematografiche Twentieth Century Fox, Walt Disney Pictures, Warner Bros, Paramount Pictures, Sony Pictures e Buena Vista. Da molti analisti di settore il formato DB è considerato migliore e con maggiori possibilità di sviluppo.

Benché da molti il formato BD sia considerato migliore e maggiormente innovativo, purtroppo molti titoli sono stati pubblicati ancora con il vecchio formato di compressione video MPEG-2 e non con il più recente AVC (H.264) che garantisce una visione più fluida delle immagini e una miglior resa del colore.

Dal 2007 alcune case costruttrici hanno ottenuto i diritti per riunire in un unico lettore sia lo standard HD DVD che Blu-ray permettendo agli amanti del cinema ad alta definizione la visione di titoli pubblicati in entrambi i formati.

 

Aggiornamento al 6/05/2008