Il formato HDV
Tratto dal sito Canopus
Traduzione ed adattamento Daniele Iop

Cos’è l’HDV?
E’ un comune errore credere che il formato HDV sia uguale al formato HD. L’HDV è un video formato che usa le linee di risoluzione dell’HD (1080i or 720p) in una versione compressa: MPEG-2. Questo permette di creare una versione abbastanza compressa da essere (circa 25 Mbps @1080i, 19Mbps@720p) registrata in una normale cassetta DV. Facciamo un’esempio; l’HD 16/9 di dimensioni 1920 x 1080 e frame interlacciati, sarà nella versione HDV di dimensioni 1440 x 1080 sempre con i frame interlacciati. Questa combinazione di compressione MPEG e di dimensioni dei frame rende l’HDV più gestibile pur mantenendo la qualità video molto alta, in questo modo il formato HD diventa alla portata di tutti.
Un modo analogo per confrontare l’HDV con l’HD è quello di confrontare una ripresa, ad esempio in formato DV con una conversione analoga in formato DVD. I file DV sono molto più grandi di dimensioni dei file mpeg dei DVD.

Retroscena sulle immagini digitali
Quando apparve il formato DV, circa 8 anni fa, fu un salto di qualità incredibile nei confronti del VHS. Un formato digitale che eliminava i problemi legati al rumore video tipico del formato analogico, immagini limpide facilmente confondibili con le immagini prodotte dalle telecamere professionali. In questi ultimi 8 anni si è assistito anche alla nascita e maturazione della fotografia digitale.
La risoluzione delle machine fotografiche digitali ha raggiunto livelli impressionanti grazie alla moderna tecnologia che consente di produrre dei CCD anche da 64 megapixels. Per meno di 150/200 euro si possono acquistare apparecchi da 8 megapixels.
E la tecnologia DV? E’ paragonabile la qualità del DV con la qualità raggiunta nella fotografia? La risposta è NO.
Un fotogramma DV ha dimensioni 720 per 576 punti. Moltiplicandoli l’un l’altro si ottengono 345,600 punti. Questo è la metà di un megapixel! Ma allora perchè I video DV sono così superiori qualitativamente ai video VHS?
Ci sono molte risposte a questo quesito, che aiutano anche a comprendere la differenza tra il formato HDV e DV.
Quando guardiamo un’immagine, il suo dettaglio è dato dal numero di informazioni contenute nella foto. Parlando di fotografia si parla quindi di pixels. E qui è dove il video è inferiore alla foto.
Ma il video ha un grande vantaggio sulla foto perchè grazie al movimento le informazioni fornite allo spettatore sono quelle contenute in un fotogramma moltiplicato per il numero di fotogrammi al secondo! Un altro modo di spiegare questo fenomeno è la comprensione della risoluzione spaziale e temporale (in altre parole la risoluzione durante il tempo). In un video quello che state vedendo cambia 25 volte al secondo…questo contribuisce a rendere la qualità del video migliore ai nostri occhi, se non fosse per questa ragione la qualità dei VHS sarebbe inaccettabile.
C’è anche un’altro fattore che rende la qualità del video ottima. Siamo abituati a vedere programmi trasmessi attraverso una comune televisione a tubo, le caratteristiche delle televisioni a tubo rendono accettabile anche video di qualità discutibile. Le dimensioni stesse delle televisioni più diffuse aiutano a mascherare molti difetti normalmente visibili con un monitor professionale. Ma allora a cosa serve l’alta definizione? E’ semplice per I grandi schermi, oppure per le nuove televisioni al plasma, che date le loro dimensioni richiedono il massimo della qualità.

High Definition Video (Video ad Alta definizione)
In America l’Alta definizione è già arrivata da molti anni, quasi ovunque si possono trovare televisioni idonee per l’alta definizione e I programmi televisivi sono altrettanto numerosi.
Nel mondo del Broadcast la domanda dell’alta definizione è in forte aumento, I canali satellitari chiedono sempre più dei prodotti conformi a quasto standard. Fino a poco tempo fa, una telecamera adatta per l’alta definizione costava cifre esorbitanti, ma ora grazie allo standard HDV questa tecnologia diventa alla portata di tutti.
L’espressione HDV è ovviamente un miscuglio tra la dicitura HD e DV, e significa Alta Definizione in un nastro DV.
HDV usa l’MPEG-2 per archiviare I dati in una normale cassetta DV senza bisogno di sviluppare un’altro tipo di supporto.
HDV è un nuovo fantastico formato. Ma per capire quando superiore sia dal punto di vista qualitativo bisogna capire bene la differenza tra la definizione standard è quest’ultima
Ricordiamo che la definizione standard è composta da 720x576 punti. L’alta definizione maggiore disponibile attualmente è composta da 1920 per 1080 punti. Questo è più di 2 megapixels rapportato in campo fotografico, ciò significa che è una risoluzione molto simile a quella ottenibile da un buon apparecchio fotografico. Naturalmente è lontana dalle decine di megapixels di un apparecchio fotografico professionale, ma non dimentichiamo che nel video vediamo 25 fotografie per secondo e quindi avremo una qualità sorprendente.

Dati & Compressione
La cosa migliore da dire a proposito dell’HD contro l’SD è che la qualità è 5 volte migliore dato il numero dei punti di uno e l’altro formato. Il problema è che anche il numero delle informazioni da archiviare su nastro è 5 volte maggiore, questo rappresenta un problema.
Un’esempio più chiaro; la definizione standard necessità lo spazio di 150 floppy disk per secondo, pensate che usando solo testo un floppy disk può contenere tutto il libro “Guerra e Pace” Ora moltiplicate questo dato per 5 e avrete compreso lo spazio necessario per archiviare un secondo di HD.
Esistono dei computer in grado di gestire il flusso di lavoro necessario per manipolare dei video in HD ma sono macchine costose e molto delicate. Per fortuna esiste un metodo per aggirare questo ostacolo ed è chiamato COMPRESSIONE.
Come potete immaginare la compressione è un metodo complicato da spiegare e da comprendere. Il mezzo che gestisce la compressione viene chiamato “codec”, molti codici sono stati progettati da matematici.
Come già sappiamo il formato usato dalla stragrande maggioranza delle telecamere attuali, almeno quelle per il mercato consumer, è basato sulla tecnologia DV, parenti stretti di questo formato sono DVC Pro e il DVCam. Spesso ci riferiamo a questi 3 formati come DV25; dove "25" è il numero dei megabits per secondo. DV comprime standard definition video con un veramente utile fattore di 5. Permettendo di mettere un’ora di video in una piccola cassetta e decine di ore in hard disk.
Durante gli ultimi anni gli hard disk sono diventati più economici, veloci, capienti permettendo a tutti di gestire in maniera facile ed economica questo standard.
Ma l’HD produce 5 volte I dati dell’SD. In pratica in una cassetta DV che abitualmente contiene un’ora di video si potrebbero registrare solo 12 minuti, tra l’altro dovremmo riuscire a fare girare il nastro 5 volte più veloce. Perciò l’HD deve venire compresso se desideriamo lavorare con questo standard; la compressione dovrà essere ancora più efficiente dello standard DV ed al tempo stesso mantenere la più alta qualità possibile visto che lo scopo primario di questo formato è migliorare lo standard attuale.

Ridurre le dimensioni
Prima di tutto vale la pena di spiegare che la compressione di un video non si basa su una compressione del tipo “zip”, dove un file viene compresso e una volta aperto riportato alle proprie dimensioni originali, in questo caso si parla di compressione “losless” cioè senza perdita.
La compressione video funziona in maniera differente, visto l’ammontare dei dati compressi, non esiste modo di ricostruire i dati originali. Non ce n’è comunque bisogno visto che i risultati sono comunque ottimi (anche se I dati vengono cambiati).
La compressione video lavora guardando un singolo fotogramma; analizzandolo, e trovando una maniera per non assegnare ad ogni punto che compone l’immagine un valore unico, ma bensì dei valori comuni per più punti. Ci sono molti modi per fare questo. Prendiamo un semplice esempio, un fotogramma bianco nel quale il compressore indica che tutti i punti avranno valore uguale (256.256.256) si capisce come cio involva molte meno informazioni che dire la stessa cosa ma moltiplicata per ogni punto componente l’immagine…. Un altro modo in cui la compressione video lavora consiste nell’analizzare il dettaglio del bordo delle immagini e trovare una maniera per fare la stessa cosa ma in maniera meno efficiente, ossia eliminando alcune sfumature di colore non percettibili, o almeno non determinanti per l’occhio umano. Questa procedura viene chiamata divisione in Macroblocchi.
Rendiamo la cosa più complessa: quando nel video sono presenti, uno o più soggetti in movimento, magari solo in una determinata parte dell’immagine, allora solo la parte in movimento deve essere aggiornata in base al tempo che scorre. Le informazioni relative ai punti in movimento possono essere inviate una sola volta, questo grazie alla possibilità di delineare un percorso di movimento nei frame successivi. Pensiamo ad una palla che vola in un cielo azzurro, non c’è necessità di ridisegnare il fondo su ogni fotogramma, e neppure la palla, alla quale il compressore assegnerà una determinata quantità di punti divisi in Macroblocchi, una volta fatto ciò il compressore comunicherà ai fotogrammi successivi le istruzioni per il movimento della palla.
HDV usa la compressione MPEG-2 che è la stessa usata nei DVD. La sola differenza è che la scalatura dei punti è fatta tenendo conto dell’Alta Definizione. MPEG-2 è una compressione molto buona per usare la tecnica delle similitudini tra fotogrammi, I fotogrammi vengono divisi in gruppi chiamati GOP. Un GOP contiene molti tipi di fotogrammi compressi:
· “I” fotogrammi hanno la caratteristica di non dipendere da nessun altro fotogramma loro adiacente.
· “P” e “B” fotogrammi, dipendono dai fotogrammi loro adiacenti, non possono essere decompressi da soli vista la loro dipendenza da altri fotogrammi.
C’è una versione MPEG-2 usata nel settore professionale che non usa il sistema dei GOP, è invece basata sui fotogrammi. Non comprime il video seguendo il formato dei GOP. La compressione DV funziona in maniera analoga per un’ottima ragione. Quando editiamo il video, abbiamo bisogno di avere accesso a tutti I singoli fotogrammi. Se dovessimo editare con la precisione di 5 10 fotogrammi sarebbe catastrofico.
gain, imagine our white wall. There's nothing at all in the frame, and nothing changes over time,

Lavorare con l’HDV
Abbiamo già visto che comprimere l’HD abbastanza per riuscire ad inserirlo in un nastro DV comporta un grossa difficoltà; grande compressione significa minore qualità. Il compromesso che rende possibile ciò è l’adozione della compressione MPEG-2 Long-GOP
La verità è che questa tecnologia non era stata pensata per l’editing video ma bensì per la diffusione tramite le TV satellite, TV digitale, TV via cavo etc.
Long-GOP è molto indicato per la diffusione perchè offre un’alta compressione, una buona qualità, e perchè non necessita di essere rieditato…. Ma nell’HDV c’è la necessità di editare questo formato, com’è possibile farlo?
Prima di tutto bisogna comprendere che i fotogrammi, tipo P e B, componenti l’mpeg2 nel formato HDV, non sono realmente presenti, anche se derivano dai fotogrammi adiacenti. Mentre quando l’HDV viene decompresso, tutti i fotogrammi possono essere visualizzati, se tutto lavora alla perfezione non si dovrebbero notare differenze tra i fotogrammi I/P/B.
Ci sono molte scuole di pensiero riguardo la gestione dell’editing dell’HDV. Canopus vi offre varie opzioni di lavorare in questo formato ma ricordatevi che la qualità finale del vostro video dipende dal punto più debole di tutta la catena.

Comprimere usando dei Codecs
Non è possibile modificare il video compresso senza decomprimerlo. Non è possibile visionarlo nella forma compressa. Tutto quello che siamo abituati a vedere non è nient’altro che video decompresso.
Non è possibile editare il video nativo compresso, eccetto nei casi in cui il formato lavori con dei GOP corti come nel DV, nel caso il video lavori con i GOP lunghi, come l’HDV, tagliare un punto che sia magari in corrispondenza di un P o B fotogramma, significa eliminare tutti i fotogrammi fino al successivo GOP. E’ quello che succede quando durante una trasmissione le immagini si bloccano ed appare una serie di quadrati colorati che scompaiono solo con l’arrivo del successivo GOP.
Alcune soluzioni propongono di lavorare in HDV nativo, questo comporta la decompressione del segnale, l’editing, e la successiva ricompressione. Purtroppo questo sistema presenta degli evidenti svantaggi.
La compressione video non è senza perdita (lossless) ma bensì con perdita (lossy). Questo non è male come sembra. Malgrado sia vero che comprimendo un video 20 a 1 si elimini il 95% dei dati, questa perdita non viene apprezzata. Questo è il miracolo della moderna tecnologia di compressione. Ma quando andiamo a ricomprimere video che era già stato precedentemente compresso, allora si cominciamo a notare un degrado molto apprezzabile.
Un’altra ragione per cui non vale la pena lavorare in HDV nativo è la seguente; la decompressione e successive compressione dell’immagine. Comporta tempi di gestione molto lunghi.

Le proposte Canopus
Prima di tutto Caopus possiede una soluzione hardware.
Quando si lavora in HDV nativo,senza dell’hardware dedicato, l’editing può diventare veramente lento, inoltre c’è, come abbiamo visto un problema di qualità. Canopus hardware è una soluzione capace di filtrare il materiale video e scalarlo in tempo reale. Altre soluzioni basate sul esclusivamente sul software, richiedono maggiore potenza del PC oppure prendono vantaggio dalla scheda video a scapito della qualità finale.
Secondo, Canopus ha il miglior codec per editare disponibile. Il codec Canopus usa meno compressione video e inoltre ha bisogno di minor potenza di processore, questo si traduce nella possibilità di avere più effetti in tempo reale.
Ecco come lavora
Quando l’HDV è trasferito in un sistema di editing basato su tecnologia Canopus, viene trasformato nel codec Canopus proprietario. Si può quindi lavorare in Alta Qualità all’interno del progetto, velocemente, con molti effetti video in tempo reale.
Questo sistema è basato sulla stessa tecnologia che ha permesso a Canopus con le sue soluzioni di porsi alla vetta dei sistemi di editing basati su DV.
Per apprezzare l’HDV, serve un mezzo con una risoluzione di almeno 1280 per 1080. Risoluzioni più basse rendono parzialmente l’idea del miglioramento dell’HDV rispetto all’SD. Non c’è quindi una particolare ragione per cui un video filmato in HDV debba essere distribuito in HDV. Può essere tranquillamente distribuito in SD che è il formato usato anche per i DVD, mantenendo aperta l’opzione dell’eventuale distribuzione in Alta Definizione.


Video connessioni con l’HDV
Ci sono 5 tipi di connessione che lavorano con l’HD: Component, VGA, DVI, HDMI e HDSDI. Le normali connessioni tipo composito o Y/C non funzionano in quanto sono connessioni SD.

Component è la connessione migliore del momento. E’ analogica, quindi comporta qualche piccolo inevitabile degrado, ma con buoni cavi offre ottimi risultati. Alcuni equipaggiamenti professionali sono capaci di rendere una connessione di questo tipo remotabile. Questa connessione non trasporta il suono che viene gestito separatamente.

VGA è uno standard per connessione ad un computer.

DVI è una connessione digitale. E’ molto buona per il video perché non comporta perdita di qualità. DVI ha una risoluzione massima di 1,600 pixels, questo significa che in teoria è idonea per le specifiche HD – ma in pratica , costituisec un problema con schermi di risoluzione più elevata. DVI non trasporta l’audio.

HDMI standard per High Definition Multimedia Interface. E’ la connessione ideale per visualizzare una sorgente HD perchè ha la capacità di gestire video non compresso HD, dispone inoltre di numerosi canali per il suono. Sarà probabilmente lo standard delle connessioni HD in ambito domestico. HDSDI è la versione HD professionale per scambiare contributi HD non compressi. Essendo digitale non vi è perdita di qualità

Progressivo contro Interlacciato
Il video interfacciato è apparso con le TV a tubo. Lo standard video analogico è basato sul video interfacciato. Lo standard HD può essere sia interfacciato che progressivo.
Il video Progressivo è scannerizzato da destra a sinistra, da sopra a sotto: linea 1, linea 2, linea 3 etc, fino alla fine del fotogramma. Il video interfacciato è scannerizzato da destra a sinistra, da sopra a sotto, nella stessa maniera del video progressivo. La differenza, consiste nel fatto che ogni cinquantesimo di secondo, metà delle righe completano il fotogramma. Poi un cinquantesimo di secondo più tardi, le rimanenti righe completano il fotogramma. Effettivamente metà del fotogramma viene trasmessa prima e metà dopo.Quando il video viene visualizzato, la setssa cosa succede al contrario, dando la parvenza di un fotogramma intero. Ognuna di queste 2 parti è chiamata semiquadro.
L’effetto visuale è molto distinto. Per prima cosa l’immagine non sfarfalla come nel progressivo, come se vedessimo 50 fotogrammi al secondo.
Questo grazie ad un errore di interpretazione della vista.
Lo standard progressivo è of 1280 per 720 pixels, normalmente scritto "720p", dove la p indica progressivo. Mentre 1080i indica interlacciato normalmente 1920 per 1080 pixels. L’interlacciato è attualmente una forma di compressione.
Il video interlacciato possiede pure degli svantaggi. E’ spesso causa di artefatti attorno alle immagini, specialmente nelle immagini al rallenty.