Le specifiche DVB per la terza dimensione

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1 Stereoscopia DVB-3DTV Le specifiche DVB per la terza dimensione l DVB ha pubblicato le specifiche per la trasmissione dei programmi 3D via etere, cavo e satellite, creando di fatto un nuovo standard chiamato DVB-3DTV. Riconfermati i formati Frame Compatible definiti nel luglio 2010 all interno del documento BlueBook A151 (Commercial Requirements), ovvero Side-by-Side e Top-and-Bottom. I Il DVB Project, consorzio industriale che riunisce oltre 270 membri tra operatori televisivi e di rete, aziende costruttrici, sviluppatori software, enti regolatori e proprietari di contenuti, ha sviluppato nei suoi 18 anni di attività numerosi standard aperti ed accettati a livello internazionale, allo scopo di favorire la diffusione della televisione digitale. L ultimo, in ordine di tempo, è dedicato al 3D in ambito broadcast, ovvero la trasmissione dei contenuti stereoscopici attraverso le reti terrestri (DVB-T/T2), cavo (DVB-C) e satellitari (DVB-S/S2). Dopo aver definito nel luglio 2010 i commercial requirements per la Tv digitale 3D, una ventina di specifiche che i membri del consorzio devono seguire per le trasmissioni stereoscopiche attraverso le attuali infrastrutture HDTV, il DVB Project ha pubblicato all inizio di quest anno le specifiche definitive che ha sottoposto all ETSI, l Istituto Europeo per gli Standard nelle Telecomunicazioni, responsabile della definizione e dell emissione di standard nelle telecomunicazioni in Europa, per la formale standardizzazione. Completato anche quest ultimo passo, il DVB-3DTV diverrà uno standard a tutti gli effetti. Tutto in un libro blu Le specifiche sono state pubblicate nel documento BlueBook A154 - Frame Compatible Plano-Stereoscopic 3DTV che definisce il sistema di distribuzione dei servizi 3DTV attraverso il sistema Plano-Stereoscopic. Questo sistema Figura1a Codifica del frame video con il formato Side-by-Side, lato broadcaster (trasmissione) 12

2 simula la visione tridimensionale delle immagini, ovvero la presenza della profondità, inviando simultaneamente (o quasi) le informazioni destinate all occhio destro e sinistro. Il documento è scaricabile gratuitamente dal sito web di DVB in formato PDF. Il sistema è compatibile con le infrastrutture di trasmissione preesistenti, utilizzate per la diffusione dei contenuti 2D in alta definizione e con i display 3D già in commercio; così i broadcaster possono fornire i nuovi servizi stereoscopici senza ulteriori investimenti e con la garanzia di ricezione certa da parte dell utente finale. Il documento elenca i metodi di codifica e diffusione dei servizi 3DTV nei diversi ambiti di ricezione, ovvero tramite set-top-box esterno collegato al Tv via HDMI oppure direttamente dal tuner integrato nel TV. Tra questi la scelta dei vari formati, la definizione dell informazione di segnale, la gestione della grafica OSD e dei sottotitoli in presenza di contenuti tridimensionali. Programmi 3D temporanei, permanenti e misti 2D/3D Un contenuto 3D si presenta in modo differente da quello 2D HDTV tradizionale in virtù dell adozione del formato video bitstream plano-stereoscopic. In fase di codifica, però, la conformità di questo formato alle specifiche HDTV rende superfluo qualsiasi intervento permettendo così l utilizzo delle infrastrutture esistenti. Il segnale 3D, però, dovrà essere etichettato (Signalling) per consentire la corretta visualizzazione in fase di ricezione e differenziarlo così da quello 2D. L identificazione è molto importante perché un canale televisivo può trasmettere nell arco della giornata servizi misti 3D+2D ma i Tv 3D attualmente in commercio, senza un aggiornamento firmware dedicato, potrebbero non riconoscere correttamente il codice di identificazione dal momento che sono stati progettati prima della definizione di queste specifiche. Lo scopo del BlueBook A154 è appunto quello di definire le regole necessarie a standardizzare il formato DVB-3DTV e consentire così ai produttori di Tv di progettare modelli pienamente compatibili che saranno presto riconoscibili da un bollino o dal logo DVB-3DTV. Codec video e audio Dal momento che lo standard HDMI 1.4a aveva già precedentemente definito diversi formati 3DTV compatibili con il sistema planostereoscopic e supportati da altri dispositivi (come i lettori Blu-ray 3D), il DVB-3DTV ha voluto riconfermarli, specificando che: 1. Per la codifica dei contenuti video si devono utilizzare i codec H.264/AVC secondo le stesse specifiche definite in passato per i servizi 2D HDTV; 2. I formati scelti sono il Side-by-Side (SbS) ed il Top-and-Bottom (TaB) con l applicazione del metodo di sub-sampling (orizzontale per il formato SbS e verticale per il TaB) necessario ad riportare l immagine alle dimensioni normali (ma con risoluzione dimezzata); 3. L Aspect Ratio utilizzato è il 16:9; 4. La frequenza di scansione può essere di 25 o 30 Hz. Figura1b Decodifica del frame video con il formato Side-by-Sidev 13

3 Stereoscopia Per quanto riguarda i formati video, il BlueBook A154 stabilisce diverse possibilità a seconda del refresh: lasciando quindi ai broadcaster la possibilità di utilizzare liberamente i formati già impiegati nelle trasmissioni HD. Servizi 3DTV a 25 Hz 50 Hz - Top-and-Bottom 50 Hz - Side-by-Side* 25 Hz - Side-by-Side Etichettatura dei segnali per la corretta individuazione e visualizzazione Servizi 3DTV a 30 Hz 59,94/60 Hz -Top-and-Bottom 59,94/60 Hz - Side-by-Side* 29,97/30 Hz - Side-by-Side 23,98/24 Hz - Top-and-Bottom 23,98/24 Hz - Side-by-Side* * formati opzionali HDMI compliance che alcuni Tv 3D potrebbero non riconoscere e supportare correttamente Per garantire il pieno supporto del sistema Frame Compatible plano-stereoscopic 3DTV, i decoder digitali ad alta definizione e i televisori con tuner HD integrato devono supportare il rapporto d aspetto 16:9 e gli stessi formati video utilizzati in fase di trasmissione (vedi sopra). Nelle figure 1 e 2 è riportato il processo di composition (codifica - lato broadcaster) e decomposition (decodifica - lato decoder/tv) al quale l immagine 3D viene sottoposta a seconda del formato utilizzato - Side-by-Side oppure Top-and-Bottom. Come è facile notare, entrambi i formati comportano un decadimento della qualità dovuto al dimezzamento della risoluzione (Down-conversion processing) rispetto al segnale originale. Il BlueBook A154 non stabilisce invece alcuna specifica relativa alla codifica dei segnali audio, Nelle specifiche DVB-3DTV è stato dedicato ampio spazio all etichettatura dei segnali, il cosiddetto signalling, che permette al decoder ed al Tv di individuare il formato, il codec utilizzato e gli eventuali sottotitoli per garantire una corretta elaborazione e visualizzazione. Le informazioni specifiche di programma (PSI) e servizio (SI) devono essere utilizzate per indicare la presenza di servizi 3DTV nel flusso di trasporto (TS) MPEG-2 con le necessarie estensioni ed in base alle indicazioni riportate dettagliatamente nel BlueBook A154. Queste informazioni possono essere utilizzate nei decoder e nei Tv anche per evidenziare la presenza dei programmi 3DTV all interno della guida programmi EPG. Tra le novità introdotte dallo standard DVB3DTV troviamo anche il video depth range descriptor che offre una scelta di metodi per definire la profondità o la disparità di informazioni per i contenuti 3D ed utilizzarle nel posizionamento delle schermate grafiche OSD e per migliorare il comfort di visione. OSD e sottotitoli in 3D L aggiunta della terza dimensione comporta per i broadcaster e i produttori hardware l obbligo di ridefinire il layout delle schermate Figura 2a Codifica del frame video con il formato Top-And-Bottom, lato broadcaster (trasmissione) 14

4 Figura 3 Elementi di etichettatura dei servizi 3DTV grafiche, il cosiddetto OSD, e i servizi ad esso associati come ad esempio i sottotitoli. Nello standard 2D, qualsiasi messaggio che compare sullo schermo (canale codificato, status slot CI, banner canale, EPG, ecc.) viene infatti semplicemente proiettato in sovrimpressione con uno sfondo trasparente o opaco mentre nel caso del 3D la sua posizione deve essere attentamente calcolata in base agli oggetti che appaiono sullo schermo ed all intervallo di profondità di comfort. Se non sono disponibili informazioni sulla posizione degli oggetti video, una possibile soluzione è quella di convertire il video da 3D a 2D e inserire l overlay grafico come elemento 3D davanti o dietro il video. Altra soluzione è quella di traslare il video su un piano più lontano per tutto il tempo di permanenza in primo piano dell OSD. La distanza degli oggetti rispetto allo schermo viene espressa in termini di disparità ed inserita nell apposito descriptor. La specifica EN che riguarda i sistemi di sottotitolazione DVB è stata rivista in ottica 3D con l aggiunta del segmento DSS (Disparity Signalling Segment). Il DSS comprende la definizione di sotto-regioni all interno di una Figura 2b Decodifica del frame video con il formato Top-And-Bottom, lato decoder/tv (ricezione) 15

5 Stereoscopia regione con differenti valori di disparità che permettono di posizionare i sottotitoli su diversi piani di profondità ed un valore di default utilizzato dai decoder non in grado di sfruttare questa caratteristica. Il posizionamento multi-piano garantisce un maggiore realismo nelle scene 3D perché associa con precisione il sottotitolo all oggetto video: due attori che appaiono in primo e secondo piano verranno, ad esempio, sottotitolati sui due piani così da permettere al telespettatore un associazione testo-battuta più immediata. Il System Time Clock fornisce, poi, la base dei tempi per gli aggiornamenti temporali dei valori di disparità per ciascuna sotto-regione così da garantire un accurata temporizzazione della sottotitolazione. Conversione automatica da 3D a 2D L allegato B del BlueBoox A154 fornisce le linee guida sulle possibili modalità operative dei servizi 3DTV che rendono questi ultimi compatibili con i flussi HDMI sotto certe Scenario A: il decoder 3DTV compatibile è collegato ad un televisore 3DTV via cavo HDMI 1.4. La ricezione dei contenuti 3DTV avviene attraverso il decoder. Scenario B: il televisore integra un decoder 3DTV. La ricezione dei contenuti 3DTV avviene direttamente dal televisore. Scenario C: il decoder HD, non compatibile 3DTV è collegato ad un display compatibile 3DTV. La ricezione dei contenuti 3DTV avviene nonostante il decoder HD non sia compatibile 3DTV. Se il decoder può essere upgradato alla 3DTV allora si ricade nello Scenario A; diversamente, per visualizzare i contenuti ricevuti dal decoder collegato via HDMI al televisore bisognerà attivare manualmente la funzione 3DTV sul televisore. Questi sono i principali scenari per la ricezione consumer di frame planostereoscopic 3DTV. Scenario D: il decoder è compatibile 3DTV ma il televisore no. In questo caso non è possibile visualizzare sul televisore contenuti 3DTV ma, comunque, il televisore riprodurrà la versione 2DHD del segnale stereoscopico. Scenario E: simile allo Scenaro D: il decoder non è compatibile 3DTV, il televisore sì. Non è possibile riprodurre contenuti 3DTV ma soltanto 2DHD. Scenario F: simile ai precedenti due. ll televisore con decoder integrato non è compatibile 3DTV, può comunque visualizzare i contenuti in 2DHD. Negli scenari E e F, se la Tv con decoder integrato o il decoder stesso sono in grado di riconoscere i frame compatibili planostereoscopic 3DTV e i frame compatibili del formato video allora possono eseguire il ritaglio e l upscale del frame destinato all occhio sinistro così da visualizzare in modo appropriato i contenuti 2D. condizioni. Il decoder HDTV, ad esempio, potrebbe estrarre automaticamente l immagine destinata all occhio sinistro e upscalarla fino ad ottenere la normale risoluzione e quindi la visione 2D su uno schermo televisivo tradizionale. Il principale vantaggio è quello del risparmio di banda perché il broadcaster può trasmettere una sola volta il programma per essere poi visto sia in 2D che in 3D. La conversione 3D-2D potrebbe anche essere effettuata manualmente attraverso un applicazione interattiva che fornisce al telespettatore la scelta sulle differenti modalità di visione disponibili. Non sono state invece accolte, almeno per il momento, le proposte di codifica sviluppate recentemente da alcune aziende (come Sisvel con il proprio sistema 3D Tile Format) che permettono ai broadcaster di inserire nel flusso MPEG entrambi i contenuti 3D e 2D. 16