Il NAB Show è da sempre il luogo prediletto dalle aziende che operano nel settore del broadcast per presentare i prodotti più innovativi, purtroppo non sempre immediatamente disponibili o praticamente utilizzabili. Come era già accaduto in occasione del CES, la mostra dedicata alle tecnologie consumer che ha luogo sempre a Las Vegas all’inizio dell’anno, numerosi sono stati gli espositori che hanno incentrato la loro partecipazione alla mostra puntando su prodotti destinati al trattamento del video in formato 4K, denotando un certo scollamento con quelle che sono le reali esigenze dei compratori, molti dei quali ancora alle prese con il passaggio all’HD.
Nel mondo del cinema, produrre in 4K è oramai una prassi acquisita: per la registrazione dei filmati c’è solo l’imbarazzo della scelta e, una volta ottenuto il file, la post-produzione non deve essere necessariamente gestita in tempo reale, al contrario di quanto è indispensabile per la televisione, dove oltretutto non tutti i tasselli sono ancora al posto giusto, rendendo piuttosto rischioso avventurarsi oggi nel mondo del 4K.
A che punto siamo
La raccomandazione per l’Ultra High Definition Television (UHDTV) recentemente approvata dall’International Telecommunication Union con la Rec.2020 prevede due livelli per immagini in formato 3.840 x 2.160 e 7.680 x 4.320 pixel, rispettivamente quattro e sedici volte il numero di pixel dell’HD. Il rapporto d’aspetto è sempre di 16:9 ma la novità è che il frame rate può arrivare fino a 120 fps e soltanto in modalità progressiva. Nel seguito ci occuperemo solamente del formato inferiore identificandolo con Ultra HD, nome scelto dai fabbricanti di televisori, ma anche al NAB non sono mancate novità per il formato 8K, come la telecamera compatta presentata da Hitachi che utilizza un cavo in fibra ottica per semplificare il collegamento al CCU.
Proprio il collegamento fra le apparecchiature è ancora un problema da risolvere per l’Ultra HD. Per un frame rate di 50/60p che sembra il più adatto per le applicazioni televisive, soprattutto per la ripresa di eventi sportivi, il bitrate necessario per trasportare video in formato 4K è di 12 Gbps, valore che richiede quattro collegamenti 3G-SDI con tutto quel che comporta in termini di complessità dei cablaggi. Per inciso, una situazione simile esiste anche dal lato consumatore: la versione attuale dello standard HDMI, la 1.4a, supporta l’Ultra HD fino a un massimo di 30 fps e solo con la prossima versione, che è ancora in fase di standardizzazione, è previsto il supporto di frame rate superiori.
Il limite di 30 fps è comune anche all’interfaccia 6G-SDI, denominazione un po’ impropria poiché questo tipo di collegamento non è ancora stato riconosciuto come standard, pur essendo stato già adottato da alcuni fabbricanti, tra i quali Blackmagic, Evertz, Ross e Utah Scientific. Si tratta sicuramente di un passo avanti, ma per trasportare i 12 Gbps dell’Ultra HD a 50/60p sono comunque necessari due collegamenti 6G-SDI.
L’alternativa che comincia a farsi strada anche nel mondo del video è l’impiego di reti Ethernet a larga banda, già utilizzate con successo per alcune applicazioni audio. Il vantaggio consiste nel fatto che il mercato che ruota intorno a Ethernet è ben più vasto di quello delle produzioni audio e video e quindi il costo delle apparecchiature è concorrenziale rispetto a quello di prodotti specifici per il video.
I protocolli standard delle reti Ethernet non sono però adatti ad applicazioni live, in particolare a causa della latenza in trasmissione, tipicamente dell’ordine delle decine di millisecondi, e dall’impossibilità di garantire una banda riservata per gli streaming audio e video. In sostanza, una comune rete Ethernet garantisce il trasporto dei dati senza però poter garantire in alcun modo quando verrà effettuata la consegna.
Proprio per l’utilizzo delle reti Ethernet per lo streaming di audio e video è stato creato dall’IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineering) il gruppo di lavoro Audio Video Bridging che ha definito un set di standard per la trasmissione di stream audio e video, sincronizzati tra loro e con bassa latenza. Presso lo stand della Axon al NAB era stata allestita una postazione che dimostrava la fattibilità del trasferimento bidirezionale di due stream 3G/SDI, con una latenza predefinita e costante dell’ordine dei millisecondi, utilizzando cavi e switch 10GbE. Sono già in commercio i primi prodotti Ethernet a 40 e 100 Gigabit potenzialmente capaci di trasportare anche video Ultra HD: la banda garantita per lo streaming è pari al 75% di quella nominale e quindi anche con una rete 40GbE si ha a disposizione una banda di 30 Gbps.
Distribuire l’Ultra HD
L’altro elemento da considerare è la trasmissione dell’Ultra HD. Per le prime trasmissioni dimostrative in 4K da satellite è stato utilizzato il codec AVC/H.264 che richiede un bitrate di almeno 20 Mbps per poter garantire una qualità ottimale, valore che ne limita praticamente l’impiego alle trasmissioni via satellite.
Il candidato ideale per l’Ultra HD è quindi il codec HEVC (High Efficiency Video Coding), ratificato come standard ITU con la sigla H.265 proprio a pochi giorni dalla chiusura del NAB Show. Numerosi sono stati gli espositori che hanno presentato prodotti in grado di gestire il video compresso in HEVC: la maggior parte delle soluzioni si basava su codec software che richiedevano però un hardware piuttosto potente, e quindi costoso, per riuscire a gestire la compressione in tempo reale. 
Il codec HEVC può essere considerato un’evoluzione dell’AVC, rispetto al quale si differenzia per una gestione più flessibile dei macroblocchi, che possono essere suddivisi in parti di dimensioni variabili, e in una migliore previsione del movimento. Tutto ciò comporta però una maggiore complessità rispetto al codec AVC/H.264, valutata in una decina di volte superiore per la codifica e due volte per la decodifica, cosa che permette di utilizzare anche uno smartphone come il nuovo Samsung Galaxy S4 per la visualizzazione del video HEVC (lo standard H.265 può infatti essere utilizzato per immagini da 128 x 96 fino a 8.192 x 4.360 pixel.
Per quanto visto al NAB, un bitrate di 10-12 Mbps per l’Ultra HD (più o meno il valore oggi utilizzato per le trasmissioni in HD compresse in AVC/H.264) fornisce già una qualità più che accettabile con la maggior parte del materiale, ma c’era anche chi si spingeva a valori di 4-5 Mbps ottenendo risultati di tutto rispetto. Per inciso, il codec HEVC con un bitrate di 10 Mbps è stato scelto da SES per le sue prime trasmissioni dimostrative da satellite. Unico problema per la diffusione di trasmissioni compresse in HEVC è che sarà comunque necessario un nuovo decoder per poterle ricevere.
Le possibili applicazioni
Per quanto detto finora, il lancio a tempi brevi di trasmissioni in Ultra HD non sembra essere un’ipotesi praticabile, tenendo anche conto del fatto che solo ora cominciano ad essere disponibili televisori di dimensioni accettabili per una normale abitazione capaci di riprodurre immagini in 4K, anche se a prezzi che non si possono certo definire abbordabili (il nuovo 55” della Sony, il cui prezzo è stato annunciato nel corso della conferenza stampa del NAB, è offerto a 5.000 dollari).
Ci sono però settori nei quali l’Ultra HD può trovare impiego immediato, vale a dire tutte quelle produzioni per le quali è previsto un riutilizzo futuro, dai documentari alla ripresa di eventi di rilevanza storica. Altra possibile applicazione dell’Ultra HD possono essere le riprese di convention o concerti da riproporre in diretta su grande schermo. Se ci si accontenta di tre o quattro telecamere, con i prodotti della Blackmagic è possibile allestire una regia con costi relativamente contenuti.
Un’altra interessante applicazione dell’Ultra HD può essere la gestione del replay degli eventi sportivi, come è stato fatto dalla CBS in occasione delle riprese dell’ultimo Super Bowl, la finale del campionato di rugby statunitense. In quel caso sono state utilizzate sei telecamere FT-One della For-A che permettono di riprendere il video in 4K fino a 900 fps, collocate in posizione semi fissa, ma in modo da riprendere le zone più strategiche con un’inquadratura abbastanza larga. Utilizzando il sistema Dreamcatcher della Evertz, dalle riprese in 4K venivano estratte immagini in Full HD e, spostando la regione d’interesse, era possibile seguire gli spostamenti dei giocatori in modo molto più accurato di quanto potesse fare anche un ottimo operatore che, in sport come il rugby o il calcio, si deve sempre confrontare con l’imprevedibilità delle azioni.
Che fine ha fatto il 3D?
Solo un paio d’anni fa, al NAB non si parlava altro che di 3D, fortemente spinto dai produttori di televisori in cerca di nuove motivazioni per convincere i consumatori a sostituire il proprio apparecchio. Nei cinema, il 3D continua ad avere una forte presenza, anche per il fatto che può giustificare un maggior prezzo del biglietto, ma in televisione se ne vede ben poco. 
L’ultima chance per il 3D viene da Dolby che ha presentato al NAB una nuova tecnologia per schermi auto stereoscopici, visibili quindi senza alcun tipo di occhiali, sviluppata in collaborazione con Philips per la parte hardware e The Foundry per quella software. Il prototipo dello schermo presentato al NAB utilizzava un display con risoluzione 4K rivestito da un filtro lenticolare che produceva una ventina hot spot. Rispetto agli schermi auto stereoscopici visti finora, il tempo d’adattamento è molto più ridotto, una frazione di secondo, anche se la sensazione di tridimensionalità è inferiore rispetto a quella offerta dall’utilizzo di occhiali attivi o passivi. Una percezione superiore di profondità si ottiene con schermi di dimensioni più ridotte che richiedono un numero inferiore di hot spot, ma che per contro non possono certo garantire un’analoga sensazione di coinvolgimento.
Inoltre, la presenza del filtro riduce la risoluzione orizzontale dello schermo a circa un quarto del valore originale nel caso di schermi di grandi dimensioni, e lo rende inutilizzabile per il video in 2D. Per ovviare a questa limitazione, si sta lavorando allo sviluppo di filtri lenticolari attivi, da integrare nel pannello del televisore, che possano essere disattivati quando si visualizzano normali immagini televisive.
Il contributo di The Foundry è consistito nello sviluppo di un software per la creazione delle viste, operazione per la quale è necessario utilizzare una cosiddetta mappa di profondità, vale a dire un’immagine monocromatica in cui a diversi livelli di grigio corrispondono diverse distanze dal punto di ripresa, operazione che non può ancora essere fatta in tempo reale.
Il nuovo 3DZ Tile Format sviluppato da Sisvel in collaborazione con i russi della Triaxes Vision, già presentato all’ultimo IBC, genera automaticamente la mappa di profondità in un paio di secondi, non proprio in tempo reale, ma ci si potrebbe arrivare. A questo punto, se il 3D in ambito domestico potrà ancora avere un futuro dipende soltanto da come reagiranno i produttori di televisori a queste nuove tecnologie.
