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Sony Technology Days – 4K, HDR e IP

posted by Clicknclips

Lo scorso 25 febbraio Sony Professional Solution Europe ha organizzato a Roma un workshop, nell’ambito dei Sony Technology Days, dal titolo Image-IP-Workflow, a cui abbiamo partecipato anche noi di VideoMakers.net.

L’incontro ha trattato temi legati al futuro prossimo delle trasmissioni televisive con riferimento alla produzione e alla distribuzione delle immagini 4K HDR (High Dynamic Range) e in particolare:

    • la produzione in 4K / HDR
    • l’uso delle infrastrutture trasmissive basate su IP con Networked Media Interface
    • il workflow della produzione, dalla ripresa all’archiviazione.

La presentazione ha preso spunto (anche) dalla recente esperienza maturata attraverso la trasmissione in 4K HDR dell’apertura della Porta Santa in Vaticano che ha dato il via, l’8 dicembre scorso, all’anno del Giubileo della Misericordia; tale evento è stato il preludio per poi lanciarsi verso il futuro assai prossimo dei giochi olimpici di Rio De Janeiro, di cui più di un centinaio di ore saranno riprese addirittura in SHV (Super High Vision, o Ultra High Definition Television o, più brevemente, 8k) e distribuite, dopo il down-scaling, in 4K.

Sony Technology Days


In realtà si era già avuta un’altra esperienza di questo tipo con la ripresa della finale di calcio Tim Cup 2015, dove erano state messe in campo 6 telecamere PMW-F55 in assetto “live production” configurate con il formato QFHD 3840×2160 50fps e uno spazio colore ampio con profilo S-Gamut3/S-Log3, rilasciato da Sony per l’occasione.
Le riprese dell’evento Giubilare sono avvenute con la stretta collaborazione tra Sony, CTV (Centro Televisivo Vaticano), DBW Communication (società italiana di produzione e servizi per il cinema e la televisione), Globecast (società multinazionale specializzata nella delivery di trasmissioni via fibra, satelliti e over IP) e Eutelsat, per la copertura satellitare, e hanno rappresentato la prima esperienza di trasmissione in 4K HDR a livello mondiale.

Non sfuggirà che lo sviluppo del progetto è assai ambizioso, in particolare per quanto riguarda il volume colorimetrico e l’ampliata gamma dinamica da cui derivano un’impressionante mole di dati da trasmettere dalla fonte di ripresa alla fruizione televisiva; in questo contesto Sony è impegnata ad una standardizzazione che consenta di convogliare questo enorme flusso di dati attraverso le reti IP.
La soluzione in questo momento è basata sull’interazione di molteplici componenti hardware e software tra i quali la piattaforma NMI (Network Media Interface – il sistema di produzione Sony su IP) per il trasporto dei dati basati su LLVC (Low Latency Video Codec), anch’esso sviluppato da Sony, e il SDVN (Software Defined Video Networking sviluppato da Evertz).
Queste prime sperimentazioni tendono, tra l’altro, ad analizzare un aspetto niente affatto marginale per le sue ricadute sul mercato consumer: la compatibilità tra una simile trasmissione e la sua fruibilità, ed eventuali vantaggi, attraverso i normali televisori domestici in uso alla stragrande maggioranza del pubblico televisivo.

Sony Technology Days

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Il progetto ha preso le mosse oramai circa due anni orsono, trovando la sponsorizzazione di organismi accreditati quali EBU (European Broadcasting Union), SMPTE (Society of Motion Picture & Television Engineers) e VSE (Video Service Forum), e il contributo attivo di un gruppo di aziende leader dei vari settori di competenza, che hanno sposato il progetto e che, nel giro di due anni, sono passate da 10 a ben 42.
Tralasciando al momento alcuni temi piĂą propriamente connessi al mondo broadcast e di non facile accessibilitĂ , VideoMakers.net ha inteso in questo momento focalizzare la propria attenzione sugli aspetti piĂą ampiamente noti alla platea dei propri utenti, quelli relativi in particolare ai temi del 4K e del HDR.

4K è un acronimo che abbiamo imparato a conoscere oramai da qualche tempo, del quale riconosciamo la valenza nel trattamento delle immagini e del quale conosciamo abbastanza bene i costi, in termini di apparecchiature per la sua gestione, di necessità di spazio per la sua archiviazione e di potenza di calcolo di computer e workstation per il suo trattamento in post produzione; ne conosciamo inoltre i seguiti nelle nostre produzioni e certamente siamo in grado di apprezzarne i vantaggi in termini di “fedeltà” visiva.
Anche l’acronimo HDR è entrato a far parte delle conoscenze, prima dei fotografi e, in seguito, dei videomaker; le tecniche per la ripresa di immagini HDR sono ovviamente differenti trattandosi nel primo caso di immagini statiche e, nell’altro, di immagini in movimento ma, in entrambi i casi, l’obiettivo è il medesimo: ampliare la gamma dinamica e colorimetrica percepita.

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Sappiamo anche che una parte dei vantaggi conseguiti nel riprendere con queste tecniche vengono persi, o vanificati del tutto, per via dei pannelli attraverso i quali rivediamo le nostre immagini, siano essi monitor o apparecchi TV, che, pur in grado di elaborare immagini 4K, per lo piĂą le rimandano secondo lo standard ITU-R BT.709 (o piĂą semplicemente Rec.709 o BT.709) che rappresenta lo standard mondiale per i formati HD relativamente a risoluzione, framerate, gamut, spazio colore e punto di bianco in modalitĂ  SDR (Standard Dynamic Range).

La totalitĂ , o quasi, degli apparecchi TV usano questo standard, ma cominciano ad affacciarsi sul mercato consumer (i primi sono stati presentati al CES 2015) apparecchi TV che utilizzano invece il ITU-R BT.2020 (anche Rec.2020 o BT.2020) che rappresenta quanto di piĂą vicino attualmente alla visione umana.

Si tratta di apparecchi TV che arrivano a 700/800 NITS (candele per mq) o a 1000 NITS nel caso dei monitor professionali, con rapporti di contrasto da 4/5000:1 fino a 30000:1 (contro valori medi attuali di 1000:1) e che consentono di ampliare gamma dinamica e spazio colore anche nelle aree più critiche, cioè quelle dei valori più prossimi ai neri e ai bianchi.

Non dimenticando che uno degli scopi di questa dimostrazione, come detto in precedenza, era anche quello di dimostrare la ricerca della migliore compatibilità tra una trasmissione 4K HDR e la sua fruibilità per mezzo dei normali televisori domestici, l’incontro è terminato con una dimostrazione “visiva” e, per questo, in verità molto soggettiva (dovrete fidarvi delle impressioni del relatore!); in questa presentazione siamo stati guidati da Benito Manlio Mari, Sales Country Manager di Sony.

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Sono stati presentati filmati tratti dalla gara Moto GP di Silverstone disputata a settembre 2015, riprese in 4K HDR con campionamento 10-bit 4:2:2 e trasmesse contemporaneamente con due curve HDR differenti: Hyper Log Gamma e ST2084 con WCG (Wider Color Gamut) BT.2020 e con color gamut standard BT.709, quella che i broadcaster sono oggi in grado di trasmettere.
E’ opportuno precisare che la scelta delle migliori curve HDR per le trasmissioni televisive, nel panorama di quelle attualmente disponibili, è oggetto di valutazione da parte degli organismi preposti alla scelta degli standard (attualmente sono una decina), si è quindi in una fase di sperimentazione, come sempre accade, dove i vari produttori spingono la ricerca e che non vedrà la luce prima del 2017 (in Italia anche dopo vista la carenza di banda disponibile).

Il flusso video veniva riprodotto da un memory player 4K SxS Sony PMWPZ1 verso un monitor professionale Sony HDR BVM-X300 di riferimento e due apparecchi TV: un 75” Sony KD-75X9405C UHD/HDR, con colorimetria settabile BT.2020 o BT.709, e un Sony FW-55X8570C UHD/SDR con la sola colorimetria standard BT.709.
Le immagini riguardavano una giornata di prove, riprese in condizione di sole, e quelle del giorno di gara con pioggia.

Sony Technology Days

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La prima trasmissione, con curva Hyper Log Gamma BT.2020 (curva che esprime al meglio la sua dinamica su valori intorno ai 1300 NITS), ha dimostrato visivamente l’ampliamento del contrasto nelle aree nere e bianche e della gamma dinamica in particolare nei colori prossimi al verde e al rosso che risultavano molto nitidi, accesi e luminosi sia nel Monitor di riferimento sia nel TV UHD/HDR, rispetto alla visione leggermente appiattita e desaturata offerta dall’apparecchio TV UHD/SDR.
Di grande impatto la possibilitĂ  di distinguere chiaramente la pioggia e di riconoscere nei piani ravvicinati i visi dei piloti anche attraverso la visiera del casco.

La seconda trasmissione, con curva ST2084, pensata e sviluppata insieme a Dolby per il mondo del cinema nell’ambito del progetto Dolby Vision, che esprime la sua dinamica su valori maggiori, intorno ai 4000 NITS, sul TV UHD/SDR ha ulteriormente appiattito i bianchi e i neri (facendoli tendere verso il grigio) e desaturato fortemente i colori, mentre negli altri due apparecchi veniva mantenuta una dinamica decisamente più ampia (in modo particolare nel Monitor di riferimento) seppure leggermente diminuita a causa dell’incapacità dei due apparecchi di arrivare a valori di gamma così alti, propri dei proiettori da cinema. Ancora abbastanza distinguibili il cadere della pioggia e i volti sia sul monitor che sul TV UHD/HDR, mentre questi particolari sparivano del tutto sul TV UHD/SDR.

Sony Technology Days

Nella terza prova è stata effettuata una trasmissione identica alla prima (UHD) con la differenza che sulla gamma dinamica HLG (Hyper Log Gamma) è stato eseguito un ricampionamento da HDR (BT.2020) a SDR (BT.709). Per eseguire questa prova il TV Sony KD-75X9405C UHD/HDR è stato settato manualmente in modalità SDR (nelle trasmissioni broadcast non è ancora stato standardizzato un header che faccia riconoscere al TV la gamma dinamica trasmessa per permettere uno switching automatico).

In questo caso si è immediatamente notato come la visione tra i due apparecchi TV tendesse ad essere paragonabile ma, evidentemente, con un gamma dinamica ridotta (rossi e verdi decisamente meno luminosi) e con un più basso livello di contrasto rispetto alle prove precedenti, pur in presenza ancora della possibilità, seppure ridotta rispetto a prima, di intravvedere il cadere della pioggia e i visi dei piloti; addirittura, in questo caso, la percezione visiva faceva preferire l’immagine rimandata dal TV UHD/SDR.

Sony Technology Days

Nella quarta prova è stata effettuata una trasmissione identica alla precedente per gamma dinamica (SDR BT.709) però con un segnale down-scalato nella risoluzione: da UHD a Full HD (Attenzione! i TV comunque effettuavano un up-scaling da FHD a UHD): in sostanza ciò che oggi qualsiasi broadcaster potrebbe trasmettere con i mezzi odierni.
In questo caso la colorimetria appariva sostanzialmente identica alla precedente ma, avendo perso una notevole quantità di pixel (1/4), l’immagine era decisamente più morbida, flou, e, soprattutto, si era persa completamente la percezione della pioggia e la possibilità di distinguere i volti dei piloti attraverso le visiere dei caschi, a dimostrazione, se mai ce ne fosse stato bisogno, che la combinazione di più bassa gamma dinamica (SDR) e minor numero di informazioni (FHD) rende la visione meno dettagliata e accurata e più penalizzante per le capacità visive dell’occhio.

Nell’ultima prova, allora, la trasmissione è avvenuta ancora in Full HD ma di nuovo con una colorimetria espansa HDR (BT.2020); in questa prova si è voluto verificare quindi l’incidenza della dinamica del colore rispetto alla risoluzione, in particolare per verificare se il TV SDR potesse trarre qualche giovamento da un segnale con gamma dinamica maggiorata. Ne è risultato che il TV SDR, pur rimanendo penalizzato per quanto riguardava l’aspetto cromatico, dal punto di vista dinamico presentava una visione analoga, o comunque paragonabile al TV HDR; a dimostrazione del fatto che, anche non potendo attualmente trasmettere in 4K, perché la banda richiesta è ancora troppo impegnativa rispetto alle componenti trasmissive attuali, trasmettere in FHD con una componente cromatica espansa migliora notevolmente la visione anche nelle apparecchiature standard.

Sony Technology Days

Sony ha pubblicato una interessante intervista a Bill Baggellar, uno dei maggiori esperti del settore, in merito a cosa si intenda per “High Dynamic Range” (HDR) e alle problematiche relative alla fruizione di contenuti cinematografici su TV domestici.

Leggi la prima parte dell’intervista…

Leggi la seconda parte dell’intervista…

Per maggiori informazioni visitate il sito www.pro.sony.eu.

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Profilo dell'Autore

Diplomato, nasco, lavorativamente parlando, come informatico alla fine degli anni ’70 in ambiente main frame e mini computer, quando i PC non erano ancora nati. Da sempre appassionato di fotografia, ho scoperto il mondo video nel 2002 alla nascita del mio secondo figlio. VideoMakers.net mi sta dando un grande supporto che ritengo doveroso ricambiare.

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