L'evoluzione della TV ad alta definizione

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1 L'evoluzione della TV ad alta definizione Sebastiano Trigila Vicepresidente, HD Forum Italia E t Wi l M lti t TV Evento Wireless Multicast TV Palazzo Ducale, Urbino,

2 Alta Definizione: un bersaglio mobile HD Era analogica Era digitale RAI) Arlecchino(

3 Sommario dei contenuti 1. L Alta Definizione oggi Negli studi televisivi Nella rete di diffusione SAT DTT IP A casa dell utente t 2. Evoluzione della HDTV (in ordine temporale) Interattività e non linearità Terza dimensione Risoluzione e dimensione schermo 3

4 Indice 1. L Alta Definizione i i negli studi televisivi i i 2. Piattaforme di diffusione dell Alta Definizione 3. L Alta Definizione a casa dell utente 4. HDTV, broadband e Web Oltre l Alta Definizione 4

5 TV digitale RIGHE Risoluzio one vertic cale pixel Risoluzione orizzontale Immagine come array di righecostituite da pixel Numero di pixel per riga: risoluzione orizzantale Numero di righe: risoluzione verticale Nella tecnologia digitale, tutte le definizioni utilizzano gli stessi principi e modelli Un pixel può essere descritto secondo il modello di colore RGB oppure secondo l equivalente modello YCrCb (luma + chroma). In questo modello, un pixel viene codificato con un byte per Y e un byte per Cr e Cb, con possibilità di sottocampionamento delle componenti differenza di colore (4:2:2, 4:1:1, 4:2:0) 5

6 Pi Principalii liformati per la televisione i digitaleit SDTV (solo scansione interallacciata) 576/50/i (Europa) e 480/60/i (Nord America) HDTV a scansione interlacciata 1080/50/i (Europa) e 1080/60/i (Nord America) D-Cinema: 1080/24/p HDTV a scansione progressiva 720/50/p (Europa) e 720/60/p (Nord America) 1080/25/p (Europa) e 1080/30/p (Nord America) 1080/50/p (Europa) e 1080/60/p (Nord America) Il numero di pixel di ogni quadro si dice risoluzione spaziale La frequenza di quadro, ossia il numero di quadri completi al secondo (24, 25, 30, 50, 60) si dice risoluzione temporale 6

7 I numeri del video digitale in formato SD nativo Un semplice calcolo dimostra le necessità di memoria per secondo girato e di frequenza di cifra, nel caso tipico 576i / 4:2:2 lines pixels/li fps storage required bandwidth required Y ,4 Mbytes 83 Mbps Cr ,2 Mbytes 41 Mbps Cb ,2 Mbytes 41 Mbps Total 20,7 Mbytes 166 Mbps Aggiungendo audio e dati di servizio e di controllo, come definiti negli standard internazionali, risulta necessaria una banda di : 270 Mb/s (SDTV) 7

8 I numeri del video digitale in formato HD nativo Un semplice calcolo dimostra le necessità di memoria per secondo girato e di frequenza di cifra, nel caso tipico 1080i / 4:2:2 lines pixels/line fps storage required bandwidth required Y ,8 Mbytes 415 Mbps Cr ,9 Mbytes 207 Mbps Cb ,9 Mbytes 207 Mbps Total 103,7 Mbytes 829 Mbps Aggiungendo audio e dati di servizio e di controllo, come definiti negli standard internazionali, risulta necessaria una banda di : 1,5 Gb/s (HDTV) 8

9 Tipici requisiti di banda e occupazione di memoria per segnale digitale i in formato nativo SDI ITU-R (BT656)/SMPTE 259M HD SDI ITU-R(BT 709)/SMPTE 292M 270 Mbit/s 1,484Gbit/s 576i / 4:2:2 1080i / 4:2:2 Mem. richiesta: 2Gbyte/min Mem. richiesta: 11Gbyte/min Da qui l ovvia necessità di Compressione video Compressione audio 9

10 Requisiti di banda per segnale digitale compresso: MPEG-2 vs MPEG-4 Requisiti di servizio MPEG-2 MPEG-4 e di qualità bit rate (Mbps) bit rate (Mbps) Qualità VHS 2 1 News e talk shows Qualità brodcast Buona qualità broadcast (sitcoms) Ottima qualità broadcast (sport e 8+ 6 film d azione) HDTV 19 Eccessiva 8-10 Accettabile 10

11 Indice 1. L Alta Definizione i i negli studi televisivi i i 2. Piattaforme di diffusione dell Alta Definizione 3. L Alta Definizione a casa dell utente 4. HDTV, broadband e Web Oltre l Alta Definizione 11

12 Prestazioni delle piattaforme via etere Anno In rete Bit rate DVB-S 1994 Si 38 Mbps ETSI EN DVB-S Si 54 Mbps ETSI EN DVB-T ETSI EN DVB-T2 ETSI EN Anno In rete Bit rate 1997 Si 24 Mbps 2006 Trial 40 Mbps Seconda generazione: Maggiore bit rate a parità di risorsa spettrale Alla migrazione SD HD si accompagnerà una migrazione da prima a seconda generazione 12

13 Vantaggi combinati di sistemi di modulazione di seconda generazione e di MPEG-4 HDTV Broadcasting in DVB-S + MPEG-2 2 programmi HD HDTV Broadcasting in DVB-S2 + MPEG-4 AVC 6 programmi HD S D HDTV Broadcasting in DVB-T + MPEG-2 1 programma HD + 1 SD HDTV Broadcasting in DVB-T2 + MPEG-4 AVC 4 programmi HD 13

14 Diffusione TV via IP (video-streaming) Web TV Assicurata da video server dovunque nella rete Internet pubblica e accessibili come siti Web Nessuna garanzia di disponibilità Nessuna garanzia di qualità di servizio (trasporto best effort) IPTV Assicurata da un gestore ISP Può contare su una banda di accesso minima garantita La qualità di servizio è assicurata da una CDN (Content Delivery Network) dedicata e dalla presenza di video server in prossimità dell ultimo miglio (DSLAM, etc.) 14

15 IPTV tramite xdsl Traditional configuration Data Network Splitter Copper Splitter DSL Modem Data DSLAM Voice Network ONU Voice 640Kbps 2Mbps 7 20 Mbps Triple play IP Data Network Incumbent Central Office Fiber link Copper HAG BBRAS FastWeb DSLAM Voice, Data & Video 15

16 IPTV tramite fibra Fibra Mbps Alla dorsale HAG IP switch Con il futuro accesso residenziale e fino a Mpbs la fruizione parallela di più canali IPTV, all interno di una casa, non sarebbe più un problema 16

17 La TV via IP: idonea per la HD? Web TV x HD IPTV x HD Streaming diretto: impossibile First download, then play: pratico solo per cortometraggi Streaming diretto: possibile se la connessione di accesso è almeno 10Mbps Anche in tal caso, gli utenti in una casa non potranno vedere contemporaneamente due diversi programmi IPTV First download, then play: assolutamente fattibile Per molti generi, la visione in differita è perfettamente accettabile: film, documentari, etc. 17

18 Indice 1. L Alta Definizione i i negli studi televisivi i i 2. Piattaforme di diffusione dell Alta Definizione 3. L Alta LAlta Definizione a casa dell utente 4. HDTV, broadband e Web Oltre l Alta Definizione 18

19 Apparati HD: la scelta dell utente Gli utenti hanno estremo bisogno di aiuto su molti aspetti Tecnologie degli schermi Plasma / LCD / LCD LED / OLED / Proiettori Risoluzione degli schermi Formati legacy dal mondo IT (768, 1050, ) Interfacce di ricezione(dvb-s/s2, i DVB-T/T2, IPTV) Prestazioni di interattività (MHP) Tecniche codifica e compressione (MPEG-2, MPEG-4) Interfacce e connettori (HDMI, Scart, audio, ) Accesso condizionato e Protocolli di protezione (HDCP) Conformità a profili tecnici nazionali 19

20 Marchi di conformità europea EICTA 20

21 Specifiche HD Forum Italia per i costruttori HD Book Collection Struttura modulare Baseline Volume : Multiplatform guidelines & Overall Specs (expected Dec. 08) Volumes devoted to the different platforms: DTT; SAT; IPTV; Package Media Issued: Volume 1 DTT- in cooperation with DGTVi (released Oct. 08) Issued: Volume 2 SAT in cooperation with TivuSat (released Feb 10) Next to be issued: Edition 2 of Volume 1 DTT (May 2010) HD Book collection HD Book HD Book DTT HD Book SAT HD Book IPTV HD Book Package MEDIA vol. 0 vol. 1 vol. 2 vol. 3 vol. 4 21

22 Main requirements in the HD Book DTT, Vol.1 Band/Channels VHF band III /(European & Italian); UHF band IV-V V [M] OK Video codec. SD (1) MPEG-2 [M]; H264 AVC 3.1[M] OK Video codec. HD (1) H264 AVC 3.2/4.0 [M]; H264 AVC 4.2 (2) [future] OK Audio codec. Stereo Ch. MPEG-1 L1&2; Multi Ch. AC3+ & HE-AAC (Downmix at least) OK Audio o/p mapping. Analogue (RCA; SCART); Digital PCM o Dolby AC3+ (HDMI); AC3 o DTS (SPDIF) OK Audio multichannel Transcoding into AC3 o DTS on output SPDIF [M] OK HDMI (3) audio lipsync support.; HDCP 1.3 default on [M] OK HDTV on analogue o/p Y-Cr-Cb component downscaled only (SD) [M] OK Teletext on HDMI o/p STB mandatory to interpret with VBI reinsertion. [M] OK Other Supp. Services descriptive audio; commentary track; DVB subtitles [M] OK LCN priority channel priority based on Network_id to avoid cross border conflicts [M] OK SD/HD Simulcast EiCTA signalisation proposal under approval to DVB pending DVB-T2 is considered for future use. Next HD-Book will define the technical characteristics OK Middleware MHP (4) v Profile IBC on STB; EBC on idtv; IBC on idtv with Return channel [M] OK Conditional Access CAS embedded (STB); CI plus (scrambled o/p) (IDTV) [M] OK Return channel BroadBand wireline on STB [M]; BroadBand wireline on IDTv [R] OK STB o/p mode HD fixed mode (default 720p50) [R]: Dynamic mode SD 576p50 [M], OK LCN HD/SD numbering (EICTA: HD simulcast descriptor) OK (1) - licensing H264 not fully defined yet (2) p50 the next HD-Book version will define its specs (3) - an authority for management of the HDCP protocol needs to be defined yet (4) - MHP: IBP interactive broadcast profile, EBP Enhanced broadcast profile Requirement legend [M]: mandatory [O]: optional [R]: reccomended 22

23 Programma Bollini DGTVi per ricevitori DTT Bollini Prestazioni App.ti Specifiche STB & idtv FTA; PAY-TV; MHP ; HD idtv only FTA; PAY-TV; HD Oct. 08 HD Book STB (84) idtv (1094) LED: 28 8 LCD: 14 PDP: 4 LED: 38 - LCD: 43 PDP: 16 FTA; PAY-TV; MHP WHITE label FTA; PAY-TV FTA; (HD) Oct. 04 STB & LED: 2 60 idtv PDP: 2 idtv only D Book - LED: 58 LCD: 768 PDP: 121 Zapper HD Book 16 - Subset 16 costruttori di idtv e 28 costruttori di STB hanno già aderito al programma Bollino DGTVi 23

24 Guida HD Forum Italia per gli utenti Promossa e redatta da esperti messi a disposizione dagli Associati di HD Forum Italia Pensata per spiegare al consumatore quelle nozioni tecniche che possano aiutarlo a scegliere un sistema ad Alta Definizione per la casa Prodotta in cooperazione con CEI - Comitato Elettrotecnico Italiano, Un volume di circa 70 pagine, di cui una diecina di carattere introduttivo e le altre di approfondimento Pubblicata a gennaio

25 Guida per gli utenti: contenuti - Vantaggi della HDTV rispetto alla SDTV - Formato 4:3 rispetto al formato 16:9 - Posizionamento nel salotto e distanza di visione - Principali caratteristiche della HD - Suggerimenti per scegliere un tv HD Plasma rispetto ad LCD Marchi HD Ready e HDTV MPEG2, MPEG-4/AVC DVB DVB-S, DVB-S2, DVB-T, IPTV HDMI, HDCP e connettori tradizionali - Sistemi audio multicanale 25

26 Connettori video, audio e di rete USB port to play content from external media RF IN/OUT port for antenna IN & OUT ETHERNET port connecting to an Internet router SPD/IF port for multichannel digital audio SCART (composite and/or RGB) HDMI port HD signal (A/V) Audio/Video RCA RCA Courtesy of Telsey, Italy 26

27 Indice 1. L Alta Definizione negli studi televisivi 2. Piattaforme di diffusione i dell Alta Definizione i i 3. L Alta Definizione a casa dell utente 4. HDTV, broadband e Web Oltre l Alta Definizione 27

28 Portali WEB-TV dei broadcaster I broadcaster arricchiscono i loro portali con sempre più numerosi contenuti video WebTV: programmi live catch-up dei canali Video on demand Esempi: BBC i-player (un intera settimana di programmazione disponibile) ha generato 1/3 del traffico Internet UK di it ma il mercato si muove 28

29 2009: la comparsa dei Net TV Motivazione: Perché non rendere direttamente disponibili sul TV alcuni portali di WebTV, eliminando l intermediazione del PC? Risposte del mercato: L industria consumer lancia alcuni idtv con tuner DVB-T e interfaccia Ethernet/Internet LG (Netcast) Samsung Panasonic (Viera Cast) Philips Net TV Sony (Bravia Internet Video Link) Si muove anche l industria dei STB ADB, Amino, Humax, LG 29

30 2009: i Net TV come sfida per i broadcaster Sfide: tecnologica: proliferazione di piattaforme proprietarie business: nuovi attori si inseriscono nella tradizionale relazione tra broadcaster e audience televisiva i YouTube Picasa Facebook Twitter perdita dello schermo dell utente: banner / widget / blog. 30

31 Contesto normativo per i broadcaster Frammentazione delle piattaforme aperte di interattività di prima generazione (MHEG5, MHP, nessuna,...) Base installata (legacy) di milioni di STB con piattaforma di prima generazione (MHP in Italia, MHEG-5 in UK) Rilevanza delle soluzioni già proposte o allo studio da parte di organismi internazionali 31

32 L interattività di prima generazione Contenuti ti TV FORNITORI DI CONTENUTI Head End, Multiplazione e Trasporto Diffusione OPERATORE DI RETE TV Servizi Terzi (applicazioni MHP) Centro Servizi Canale di interazione STB (client) FORNITORE DI SERVIZI FORNITORE DI SERVIZI O DI CONTENUTI TELECOM OPERATOR UTENTE 32

33 L interattività di seconda generazione Contenuti ti TV FORNITORI DI CONTENUTI Head End, Multiplazione e Trasporto Diffusione OPERATORE DI RETE BROADCAST Siti WebTV TV Fornitori Open IPTV Rete IP Canale broadband STB (client) Servizi Web 2.0 TELECOM OPERATOR UTENTE 33

34 La risposta franco-tedesca: HBBTV (assenza di middleware legacy) Controllo applicazioni broadband tramite canale broadcast Source of HBBTV: Philips, ANT, APS, IRT, French HD FORUM, Samsung e Sony Specification submitted to ETSI (gruppo JTC) 34

35 La risposta UK March 2009: Specifica D-BOOK 6 Introduce HDTV, DVB-T2 e un canale di ritorno MHEG con media streaming 2010: Lancio della piattaforma" Canvas con VoD DTT. Non solo una piattaforma tecnologica, ma anche un intesa commerciale Consente video H264 per HDTV Deve supportare DVB, MHEG-5, HTML-5, OIPF,.. Aperta a diversi broadcaster Aperta a diversi ISP 35

36 La risposta italiana: ricevitori ibridi 01/ Associazione italiana operatori IPTV (http://www.associazioneiptv.it/) Telecom Italia, Fastweb e Wind si associano per favorire un offerta integrata di canali DTT e SAT, in chiaro e a pagamento, in uno scenario triple play Possibilità di definire un decoder ibrido DTT+IP comune a tutti gli operatori (attualmente il mercato è totalmente verticale) 09/2009 DGTVi definisce un Broadband Addendum al suo D-Book O2/2010 HD Forum Italia pubblica il suo HD Book Sat, che include il Broadband Addendum 5/2010 (?) HD Forum Italia pubblicherà la seconda versione del suo HD Book DTT, includendovi DVB-T2 e il Broadband Addendum 36

37 Obbiettivi e contenuti del Broadband Addendum BROADBAND ADDENDUM Settembre 2009 Obbiettivo: Consentire la fornitura di servizi audiovisivi e xlets/applicazioni attraverso connessioni IP Open Internet best-effort effort sotto il controllo del broadcaster (OTT, Over The Top) Modelli di servizio: Streamed Contents on Demand (CoD) Download CoD (Optional) Formati: Tutti i formati dello HD Book: MPEG2; H264AVC; HE-AAC; Ac3 DD Ulteriori formati audio: MP3 e AAC Contenitori MPEG-2 TS (SPTS) MP4 File Format Protocolli: HTTP 1.1 con Range Header Ambiente applicativo: Procedurale: MHP based (PAE) Dichiarativo: Opzionale, for Further Study (DAE) 37

38 Il profilo MHP italiano : abilitante di servizi ibridi Over the Top In arrivo le controparti OTT basate su MHP di servizi TV catch-up per il PC DGTVi prevede, entro il 2010, la vendita di oltre * apparati Bollino Gold (STB o idtv) conformi alle specifiche HD Book DTT Vol.1 + BA. *DGTVi assessment based on GfK sell out data 38

39 Vantaggi dell integrazione BB/DVB Grazie alla risorsa DVB Canali lineari generalisti Canali lineari tematici Applicazioni interattive (secondo il codice MHP contenuto nei programmi via etere...) Push VoD (via broadcast) su STB dotati di hard-disk Grazie alla risorsa BB Integrabili in una sola EPG la TV lineare e la TV catch-up Vod:catchup catch-up TV, contenuti premium e teche Applicazioni di e-government in piena funzionalità (senza le restrizioni dei programmi di T-government degli albori della DTT) Pubblicità personalizzata Tracciamento e profilazione degli utenti, rilevazioni audience real-time Ricerca avanzata (nello stile YouTube) dei contenuti disponibili... Il brodcaster può attrarre la sua audience guidandola nel Web2.0 39

40 Indice 1. L Alta Definizione negli studi televisivi 2. Piattaforme di diffusione i dell Alta Definizione i i 3. L Alta Definizione a casa dell utente 4. HDTV, broadband e Web Oltre l Alta Definizione 40

41 TV 3D Lato produzione Ripresa con due telecamere posizionate ad una definita angolazione reciproca Disponibili video camere (dual-objective) con ottica duale integrata (NAB 2010, Las Vegas) Ognuno dei due segnali è un 1080i compresso MPEG-4 AVC Lato utente Decoder 3D Visualizzazione con coppie di proiettori o con display 3D (questi ultimi appena annunciati sul mercato) Visione con occhiali Passivi (a differenti tipi di polarizzazione) Attivi Visione senza occhiali (non sembra affermarsi, per ora) 41

42 TV 3D : sarà un successo come il cinema 3D? Le chiavi del successo cinematografico L aspettativa creata: di cinema 3D si parla da anni. Il grande schermo facilita l immersione nella scena 3D Agisce l effetto rete (tutti ne parlano, le sale si adeguano) Notevole l impatto mediatico di film come Avatar e Alice in Wonderland La situazione in TV Un canale sperimentale 3D disponibile da due anni su satellite Eutelsat Quest anno BSkyB (UK) ha lanciato un canale 3D Già disponibili sul mercato consumer i primi TV LCD 3D Il 3D per uso generale: andrà valutato in base alla user experience che verrà rilevata nel corso dei prossimi anni Per specifiche applicazioni, dove la terza dimensione aggiunge informazione significativa: un futuro certo Le tecniche di ripresa sono tutte da re-inventare 42

43 L evoluzione della risoluzione spaziale SDTV HDTV 2k 4k SHV 8k 43 x>

44 Super High Vision Al NAB 2006 (Las Vegas) NHK presentò uno schermo 10mt x 7mt con audio 22.2, basato su immagini x pixel, una risoluzione 16 volte la HD Ultra HDTV poi rinominata Super High Vision NHK ha stretto accordi with BBC e RAI per sperimentazioni congiunte Una prima demo ha avuto luogo alla passata esposizione IBC, Amsterdam 2009 In collegamento banda larga da Londra (680Mbps) In collegamento da satellite (2 full trasponder da 36Mhz per trasmettere 140Mbps di video/audio) C.V.D., l alta definizione è un bersaglio mobile! 44 x>

45 Alcune cifre su 4K e 8K Possibili applicazioni del 4K Cinema Digitale (standard SMPTE) con distribuzione via satellite o via fibra ottica Il segnale 4K può essere compresso entro i Mb/s con MPEG 4/AVC e trasmesso su DVB S2 (2 programmi per transponder) o con DVB T2 (1 programma per canale VHF/UHF) Cifre per 8K Bit rate nativo: 24 Gbps Bit rate dopo compressione: Non dovrebbe superare i 140Mb/s per non utilizzare più di due trasponder DVB S2 Può consentirsi fino a 640Mbps su fibra ottica, nella NGN 45

46 Grazie! ti bit

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