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    SMPTE - Sezione Italiana
            BOLLETTINO 76
                Marzo 2007


EDITORIALE
Lo scorso 30 gennaio, organizzata dalla Fondazione dell’Ordine degli Ingegneri della Provincia di Milano in collaborazione con AICT (Associazione per la Tecnologia dell’Informazione e delle Comunicazioni) della Federazione AEIT, si e' tenuta a Palazzo Serbelloni una tavola rotonda dedicata al Digital Radio Mondiale. In tale sede e' stato illustrato il presente stato dell’arte delle tecnologie digitali nel campo della radio diffusione.
Dal 1° Febbraio la RAI ha avviato, da alcuni impianti RAY Way distribuiti sul territorio nazionale, la diffusione sperimentale di programmi radiofonici con lo standard T-DMB (Terrestrial – Digital Multimedia Broadcasting) con l’intento di verificare le potenzialita' di questo nuovo standard. Verranno anche esaminate le modalita' di fruibilita' da parte del pubblico che potra' ricevere segnali audio, video e dati di alta qualita' con ricevitori tascabili di prezzo contenuto.
Lo scorso 16 gennaio questa rivista ha organizzato al Quark Hotel di Milano un seminario intitolato "Millecanali Insight Digital Radio – tecnologie e nuovi modelli di business". Il seminario ha riscontrato un grande successo, come documentato sul numero di febbraio della rivista.
Sono queste tre buone notizie che rivelano un riacceso interesse nazionale per la diffusione digitale di programmi radio, un settore la cui visibilita' era stata forse troppo a lungo schermata da altri sviluppi tecnologici di grande rilevanza, quali l’Alta Definizione ed il Cinema Digitale.
Ma cosa e' il Digital Radio Mondiale (DRM)? L’idea nacque a Parigi nel settembre del 1996 in occasione di un incontro fra alcuni importanti radiodiffusori (Deutsche Welle, Radio France, Voice of America, ecc.) ed alcuni costruttori, tutti interessati a trovare una via digitale alla vecchia radio a modulazione d’ampiezza in onda corta ed in onda media. Sotto la benedizione dell’International Telecommunication Union (ITU) prese cosi' vita il DRM, unico standard universale non proprietario, in grado di trasmettere a ricevitori fissi e mobili oltre all’audio anche dati e testi visualizzabili su un display del ricevitore. La sua tecnologia si basa per la modulazione sul sistema COFDM a piu' coppie di portanti fra loro ortogonali e per la codifiche audio su vari sistemi: MPEG-4 AAC per informazioni di qualita' elevata (musica), CELP (Codebook Excited Linear Prediction, algoritmo di codifica vocale) per informazioni di media qualita' (parlato), HVXC (Harmonic Vector Excitation Coding, algoritmo di codifica di parlato impiegato da MPEG-4 per codifiche di parlato a bassissimo bit-rate).
Il T-DMB e' invece un sistema di trasmissione terrestre (esiste anche la versione satellitare S-DMB) che, nato ed operativo in Corea (ove conta gia' piu' di 2,6 milioni di utenti) ed adottato recentemente in Europa dall’ETSI (European Telecommunications Standards Institute), rappresenta una soluzione alternativa alla radio in modulazione di frequenza, oggi operante in condizioni di sovraffollamento nella banda II della gamma VHF e si presenta, nel campo della ricezione mobile terrestre multimediale, come una opzione al DVB-H (Digital Video Broadcasting - Handheld) derivato dal noto sistema terrestre DVB-T. Il T-DMB, gia' attivo in Germania e, in via sperimentale, anche in Italia con la rete RTL 102.5, utilizza la tecnologia del DAB (Digital Audio Broadcasting) di cui esso e' la naturale estensione con una piu' efficiente codifica audio e con un livello di protezione in piu'.
La tecnologia DAB e' nata nel lontano 1985 col progetto comunitario Eureka 147. Il DAB e' stato il primo sistema terrestre di radio diffusione digitale sviluppato con l’intento di superare i problemi che insorgono nella ricezione mobile con i cammini multipli del segnale trasmesso, presenti soprattutto nelle aree urbane. Il DAB ha portato cosi' la qualita' audio ad un livello molto elevato, paragonabile a quello della riproduzione da Compact Disc. In aggiunta all’informazione audio, il DAB dispone anche di un canale dati per veicolare altre informazioni quali testi, immagini e pagine web visualizzabili su uno schermo dell’apparato ricevente. Uno degli aspetti piu' significativi di tale tecnologia risiede nel fatto che, potendo una singola frequenza trasmittente essere utilizzata da piu' emittenti, esso consente un’ottimizzazione delle risorse trasmissive ed una riduzione dell’inquinamento elettromagnetico, il che oggi non e' poco.
Sembra dunque che, anche in tale settore, qualcosa si stia movendo, dopo piu' di un ventennio di indifferenza. Come per tanti altri casi non possiamo che ripetere l’ormai storica frase "se son rose, fioriranno".


SMPTE MOTION IMAGING JOURNAL

Sul numero di Ottobre del 2006 del SMPTE Journal sono apparsi due articoli estremamente interessanti sul sistema di compressione JPEG-2000 recentemente adottato dal cinema digitale.
Il primo di tali articoli, dal titolo "JPEG-2000 Rate Control for Digital Cinema" presentato da Michael D.Smith e John Villasenor, ambedue usciti dalla UCLA (University of California Los Angeles) e consulenti in vari progetti, investiga le ragioni che hanno portato alla scelta del sistema intra-frame JPEG-2000, versione piu' avanzata del vecchio JPEG ampiamente impiegato su immagini fisse, per comprimere i segnali del cinema digitale, relativi invece ad immagini in movimento.
Per tali tipi di immagini i sistemi video a definizione standard (SDTV) e ad alta definizione (HDTV) utilizzano di norma sistemi di compressione, quali l’MPEG-2 ed il piu' recente MPEG-4 AVC, che affidano la compressione, oltre che a tecniche intra-frame, anche a tecniche inter-frame basate sul trattamento di molteplicità di quadri successivi(GOP, Group of Pictures).
Recenti ricerche hanno dimostrato che i vantaggi nell’efficienza della codifica inter-frame sono significativamente ridotti per film digitali a definizione 4k (circa 4000 pixel per riga) sia per le velocita' dei dati che per i livelli qualitativi associati al cinema digitale.
Il JPEG-2000 e' il piu' avanzato standard di compressione per immagini fisse. Punto di arrivo di una lunga ricerca, esso offre, se paragonato al vecchio JPEG basato sull’algoritmo DCT, una maggiore flessibilita' d’uso, una migliore efficienza di compressione ed un comportamento nei confronti della rate-distortion difficilmente superabili in un prevedibile futuro, specie operando in condizioni difficili o complesse.
L’adozione del JPEG-2000 nella compressione video, cioe' di immagini in movimento quali sono quelle del cinema digitale, potrebbe apparire inappropriata, specie alla luce della dell’attuale disponibilita' di algoritmi di codifica molto avanzati, come quelli adottati nel MPEG-4 o nel H-264, che si basano specificamente sulla ridondanza inter-frame. Va pero' rilevato che i vantaggi offerti dalla compressione di tale ridondanza (che applica codifiche predittive) appaiono limitati in presenza di codifiche di alta qualita' e con elevati bit-rate, quali sono quelle del cinema digitale. Infatti i costi in banda di tali codifiche approssimano quelli di una semplice rappresentazione del contenuto d’immagine senza alcuna codifica predittiva, comportando i primi rilevanti complessita' di calcolo.
Il secondo di tali articoli, dal titolo "JPEG-2000 Not Only for DigitalCinema?" presentato da Jan van Roy, Joost UijdeHaag e John Hommel, tutti ricercatori della Grass Valley, esplora la possibilita' di impiegare lo standard di compressione JPEG-2000 in una situazione di HDTV workflow basata sui normali sistemi di memoria dei computer, quali quelli impiegati nelle news-room (Fig. 1). Lo studio giunge alla conclusione che con tale standard esiste uno sweet spot in termini di bit-rate sufficientemente basso per poter registrare con apparati standard e sufficientemente alto per consentire immagini di qualita' sufficiente.
Gli sviluppi degli ultimi anni hanno dimostrato che la strada da seguire per la compressione appare abbastanza chiara: il sistema JPEG-2000 per il cinema digitale ed il sistema MPEG per il mondo del broadcast. E’ anche apparso chiaro (come discusso anche nel precedente articolo) che il sistema JPEG-2000, se confrontato col MPEG, presenta evidenti vantaggi in presenza di trattamenti intra-frame (ove cioe' le compressioni si attuano all’interno del singolo frame video) in presenza di segnali ad elevato bit-rate, quale e' il caso di proiezioni su ampi schermi come richiesto dal cinema digitale. La sua capacita' di multi-risoluzione e' poi in grado di risolvere elegantemente i problemi che si presentano con risoluzioni fortemente diverse, quali sono quelle a 2k (circa 2000 pixel per riga) e a 4k (4000 pixel per riga) adottate dai due container proposti per il cinema digitale (atti ad ospitare i due ormai consolidati formati d’immagine del cinema 1,85:1 e 2,39:1).
Di contro pero' i problemi di banda imposti dalla radiodiffusione televisiva portano a preferire i sistemi di inter-frame in grado di raggiungere rapporti di compressione molto elevati grazie all’uso di lunghi GOP (Group Of Pictures) ove la ridondanza temporale viene valutata su pacchetti di molti quadri successivi. Sono queste compressioni inimmaginabili col JPEG-2000.
I vantaggi detti, evidenziati per le fasi di trasporto spaziale (alias trasmissione) appaiono invece meno evidenti per altre fasi della catena video, quali l’acquisizione (ripresa) e la post-produzione, ove la richiesta precisione-al-frame e' un imperativo per montaggi accurati. Tali ragioni del montaggio hanno infatti indotto produttori e broadcaster ad impiegare all’interno delle loro lavorazioni sistemi a cortissimi GOP, quali l’I-MPEG (con GOP ristretto ad un solo intra-frame).
Queste considerazioni hanno quindi portato a sperimentare il sistema JPEG-2000 anche in tali lavorazioni (Fig. 2). I risultati, valutati in termini di qualità d’immagine (misurata con la consueta scala di qualita' dall’1 al 5, cioe' dal peggio al meglio) in varie condizioni operative, come ampiamente documentato nell’articolo, sono stati lusinghieri. Il sistema JPEG-2000 risulta essere una delle migliori codifiche attualmente disponibili per configurazioni I-only (ad un solo intra-frame) ed il rapporto di compressione conseguibile e' piu' che sufficiente per permettere la registrazione con computer a basso costo, aprendo quindi tale settore alle operazioni produttive professionali.



ATTIVITA’ DELLA SMPTE ITALIAN SECTION

DIGITAL CINEMA SUMMIT at NAB-2007, Saturday, April 14 – Sunday, April 15
Anche quest’anno la Society of Motion Picture and Television Engineers e l’Entertainment Technology Center at USC riuniscono le loro forze, nell’ambito del NAB di Las Vegas (il piu' grande evento destinato alla tecnica televisiva), per esaminare la situazione del cinema digitale.
Il Summit si organizza attraverso due sessioni nelle giornate di sabato 14 e domenica 15 aprile.
La sessione di sabato sara' focalizzata sulle tecniche del cinema stereoscopico, sull’avanzamento dello standard condotto dal comitato SMPTE DC-28, sulle tecnologie impiegate nei digital intermediates per la post-produzione, e su nuovi innovativi workflows per la proiezione digitale. La sessione verra' aperta da una Key-note presentata da Chris Cookson, Chief Technology Officer della Warner Bros. Entertainment Inc., che esplorera' la potenzialita' della qualita' del cinema digitale su tempi luinghi, avanzando a tale riguardo proposte per l’industria.
La sessione di domenica, programmata dal Entertainment Technology Center at USC, trattera' dei processi di concentrazione nella creazione dei contenuti e nella loro fruizione e delle sfide che tali fatti determinano, toccando gli aspetti della produzione e post-produzione, dell’allestimento dei cinema digitali e della pirateria al loro interno e proponendo alcuni case-studies al riguardo.


SMPTE – Bollettino della Sezione Italia

c/o Franco Visintin

e-mail : franco.visintin@smpte.it

SMPTE website : http://www.smpte.org

SMPTE-Italy website: http://www.smpte.it


Fig.1, applicazione di JPEG-2000 per news-room
Fig.2, il sistema test usato per JPEG-2000
Fig.3, logo del Digital Cinema Summit al NAB-2007