Il video PAL (Phase Alternation Line) - 1964

Partiamo da un presupposto: il segnale analogico PAL ha una particolare forma ad onda, divisa in 625 parti che sono facilmente identificabili grazie ad una serie di impulsi. Ciascuna di queste 625 parti, contiene delle informazioni: segnali di test, informazioni del televideo, sincronismi che permettono al televisore di sapere dove disegnare quella riga, e sopratutto 576 pezzetti che contengono le informazioni del video vero e proprio. Tralasciamo quei pezzi d'onda che non ci interessano e andiamo a parlare di quelle 576 parti che contengono il video. Queste parti, altro non sono che le righe che formano il video; righe che noi possiamo facilmente distinguere avvicinandoci allo schermo del televisore. Ogni riga può contenere diversi punti, è ovvio che, maggiore sarà il numero di punti che ogni riga può contenere, maggiore sarà la qualità del video.

Nel segnale PAL, la massima qualità è data da: 768 pixel (punti) per riga; ecco quindi spiegata (in maniera banale ed incompleta) come si determina la risoluzione full PAL, ovvero, 768*576 a 25frame/sec.

Ora facciamo degli esempi pratici per capire l'importanza che ha il numero di pixel per riga, sia in fase di cattura che in quella di creazione del video finale.

Ipotizziamo di acquisire un video dalla TV, a 768*576 a 25frame/sec. Per quanto detto in precedenza, risulta chiaro che ogni riga contiene 768 pixel. Se io volessi, potrei trasformare il video di partenza (768x576) in un video AVI di 800*600, vale a dire 800 pixel per riga. Questo procedimento non garantirà una maggiore qualità del video, ma farà aumentare il numero di pixel utilizzati, rendendo il file più grande di quanto sia necessario.

In realtà, i 768 pixel del Pal solo 'teoricamente' potrebbero essere visualizzati nei nostri televisori, perché dal passaggio da analogico a digitale e poi da digitale ad analogico ci sarà sempre una perdita, seppur piccola, di informazione. Ecco spiegato il motivo per cui le televisioni non visualizzano mai tutti e 768 i punti, ma creano una sorta di cornice ai bordi permettendo di visualizzare 720, 704, ecc... pixel. Queste cornici sono usate per eliminare il “rumore video” che inevitabilmente si crea da un passaggio all'altro (A/D e D/A).

Questo discorso serve a far capire che la risoluzione, scelta in fase di cattura, è importante per non sprecare prezioso spazio su disco. Infatti, se acquisisco dei video da un videoregistratore (VHS) è inutile utilizzare un formato video come 768x576, visto che un filmato proveniente da un VCR VHS (videoregistratore) può contenere al massimo 300/320 pixel per ogni riga, mentre uno proveniente da un VCR SVHS al massimo 400/410 pixel per riga.

Qual'è la risoluzione massima del PAL?

Questa domanda può sembrare banale all'apparenza, specie dopo aver letto il paragrafo precedente, in realtà, come avrete modo di constatare, non lo è affatto. Fondamentalmente le schede di cattura scelgono di utilizzare uno tra i vari standard riconosciuti di Video PAL.

· PAL - pixel square. Risoluzione max 768*576.

Come suggerisce la definizione, i pixel sono quadrati. La proporzione larghezza/altezza è di 4:3. Questo ad esempio è il video Full PAL della Televisione via etere (analogica). Le schede analogiche o digitali in grado di acquisire a questa risoluzione sono generalmente di qualità. Nessuna perdita di informazioni nell'acquisizione del video PAL sia esso digitale o analogico.

· PAL - ITU.R 601. Risoluzione max 720*576 - 4:2:2

Attualmente, l'unico sistema TV digitale ufficiale, approvato nel 1986 da SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers - USA) e da EBU/CCIR (European Broadcast Union)/(Comité Consultatif International de Radiocommunications - Europa).

Nel sistema ITU-R 601 tutto resta sempre digitale, con caratteristiche identiche di tutti i segnali. Il segnale ridiviene analogico solo al momento della trasmissione o della copia su videoregistratori analogici. Questo sistema offre la migliore qualità video disponibile, ed è usato nel mpeg2 (ad esempio) per definire il full PAL per il video digitale. Questo standard definisce l'output e il processo, che deve avere un video digitale per soddisfare le specifiche ITU.R 601. Qualora la vostra scheda possa acquisire (input) al massimo a questa risoluzione (anche da sorgente video a 768*576) si avrebbe un ritaglio ai lati che porterebbe il numero di punti per linea da 768 a 720.

Video interlacciato/progressivo (importante leggere con attenzione)

Qualsiasi filmato visualizzato dai televisori e proveniente dalla maggior parte delle telecamere 'comuni' (analogiche o digitali) è interlacciato, viceversa, la maggior parte dei filmati DVD, quelli telecine (pellicola cinematografica) e quelli provenienti da alcune telecamere professionali, sono progressivi. Chiariamo ora cosa effettivamente distingua il video progressivo da quello interlacciato.

· Video Progressivo (Pal 720*576 a 25 frame/secondo)

Immaginiamo di avere un video PAL 720*576 (576 righe e 720 punti per ogni riga) di provenienza DVD, quindi progressivo. Lo standard PAL italiano prevede che in ogni secondo del filmato siano visualizzati 25 frames (fotografie) che si susseguono ad altissima velocità (1/25 di secondo). Ogni frame, deve quindi essere considerato come un’istantanea a piena risoluzione (720*576) del filmato.

· Video Interlacciato (720*576 a 50 campi al secondo)

Ipotizziamo, ora di avere un secondo filmato PAL 720*576, questa volta di provenienza televisiva (interlacciato). Il video interlacciato, non è formato da frames, ma da campi (o semiquadri). Ogni secondo di filmato contiene 50 semiquadri che si susseguono a velocità doppia (1/50 di secondo) rispetto a quanto accadeva nel video progressivo (1/25 di secondo). Dobbiamo immaginare che ogni semiquadro sia una istantanea contenente metà dell'informazione contenuta in un frame. Nel video progressivo ogni frame aveva la risoluzione di 720*576, i semiquadri avranno invece una risoluzione di 720*288, alcuni conterranno le righe pari e altri quelle dispari. Risulta chiaro, che ogni semiquadro ha una informazione diversa rispetto al semiquardo successivo, essendo istantanee di momenti diversi (ogni 20 millisecondi c'è un'istantanea diversa). L'alta velocità nella successione dei semiquadri (50 campi al secondo), e i limiti percettivi dell'occhio umano, fanno si che l'immagine ci appaia completa; non avvertiamo, insomma, il continuo scambio di righe pari e dispari, ma ci sembra che il video scorra fluido, senza che riusciamo ad avvertire alcuna discontinuità.

Quando catturiamo un filmato con la nostra scheda di acquisizione (ed in genere quando utilizziamo una risoluzione superiore ai ***x288 ) questa, cattura i due campi in maniera separata (ogni scheda di acquisizione ha un “field order” dominante, prima il campo pari e poi quello dispari o viceversa), ma li combina in un'unica immagine. Il risultato è la creazione di una difformità nei contorni dei soggetti/oggetti ripresi, tanto maggiore quanto maggiore sarà il movimento delle cose o persone rappresentate nel filmato. Tale discontinuità viene chiamata “effetto persiana a saracinesca” (venetian-blinds effects) ed è visibile solo sul nostro monitor, in quanto la TV visualizza separatamente righe pari e righe dispari. Fate questa semplice prova: catturate un filmato televisivo, aprite il file con Virtualdub e poi salvatelo come save image sequence ... osservate con attenzione le istantanee che avete ottenuto: nelle scene in cui c'erano immagini statiche le istantanee saranno quasi perfette, in quelle in cui c'era prevalenza di movimento, noterete questo sgradevole effetto.

Video di provenienza Telecine

Per Telecine intendo il metodo per trasferire un film da pellicola a video TV, ovvero il metodo usato per trasformare film di provenienza cinematografica, in film televisivi.

Le cineprese utilizzate per girare film (o telefilm) catturano 24 fotogrammi al secondo e ciascuno di questi fotogrammi contiene l'immagine intera (video progressivo). La cosa che salta subito all'occhio è il numero di frames impiegati 24, mentre come abbiamo detto prima, il numero di frames per il video PAL è 25. Abbiamo detto, più volte, che i filmati provenienti da TV sono interlacciati, quindi un film su pellicola, per essere trasmesso su TV (o registrato su VHS...), deve, in un certo senso, essere trasformato in video interlacciato, utilizzando il processo noto appunto come “telecine”.Con questo operazione, da ciascun frame vengono ricavati due campi, e vengono quindi trasmesse separatamente le righe pari e le righe dispari, che però, in questo caso, sono ottenute da uno stesso istante (frame). Per arrivare alla fatidica soglia di 25 frames/50 campi viene aggiunto anche 1frame/2campi.

Conclusioni

In definitiva, se volessimo catturare immagini provenienti ad esempio dalla TV dovremo sempre farlo a xxx*576 per non perdere la metà dei semiquadri (25) e quindi informazione in fase di cattura, poi potremmo decidere se lasciare il video interlacciato e in tal caso le righe dovranno rimanere 576 o eventualmente operare un deinterlacciamento e ridurre il numero delle righe a 288 per utilizzare, ad esempio, il formato mpeg1 ed avere video a 352x288. Il deinterlacciamento, altro non fa che unire le righe pari e quelle dispari di 2 semiquadri creandone 1 senza grande perdita di informazioni, in modo tale da creare un video progressivo.

Ricordo che, se vogliamo creare un file MPEG2 interlacciato, il video non andrà mai ridimensionato in senso verticale. Se ad esempio, avete acquisito un filmato a xxx*576 e notate che ci sono delle imperfezioni nella parte alta e bassa del video, non operate un cropping (ritaglio), ma aggiungete delle bande nere. Queste, andranno a coprire le imperfezioni, lasciando però, inalterata l'altezza (576). Quindi, non ci sarà nessun ridimensionamento verticale, che data la natura del video interlacciato, potrebbe rovinare la qualità del video. Questo discorso non vale se si vuole effettuare un ridimensionamento orizzontale. (Nel caso di video progressivo il ridimensionamento può essere fatto, senza problemi, in senso orizzontale).