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    4K: i formati, le distanze di visione e le specifiche dell’HDMI 2.0

    La risoluzione 4K, pari a quattro volte la Full HD, è pronta a diffondersi sul mercato. Un’evoluzione importante, da tener presente quando si eseguono installazioni a prova di futuro, evitando una rapida obsolescenza.


    Volume: SIAV_02_13 - Pagine: da 12 a 14

    Il formato Ultra HD corrisponde alle espressioni tecniche 4K oppure 8K, così come il Full HD riferisce al 2K. Questi valori numerici, dove la lettera K indica il fattore mille, esprimono la risoluzione orizzontale, arrotondata per comodità. In realtà, come vedremo più avanti, per uno stesso formato vi sono più risoluzioni, espressione dei mercati home e cinema.



    A prova di futuro

    Al di là dell’aspetto prestazionale, un’altra cosa sta altrettanto a cuore ai progettisti e ai system integrator: capire se è venuto il momento di pensare all’Ultra HD per progetti in corso di sviluppo, per evitare che il committente possa esprimere, nel breve periodo, la propria insoddisfazione per essersi reso conto che il suo impianto è già diventato obsoleto.
    È vero che la tecnologia si sviluppa velocemente, ma proprio per questo motivo bisogna tener conto delle possibili evoluzioni. Quindi, il consiglio è quello di predisporre un impianto video alla risoluzione Ultra HD, anche se i display e i videoproiettori installati sono ‘ancora’ Full HD, soprattutto se consideriamo l’infrastruttura che distribuisce i segnali video.



    Le risoluzioni 4K

    Come accennato vi sono due interpretazioni riguardo la risoluzione delle immagini.
    La prima, pari 3.840 x 2.160 pixel, riferisce al mercato domestico dove è stato scelto il rapporto di schermo 16:9. È pari esattamente al doppio della base (1920 x 2) per il doppio dell’altezza (1080 x 2) del formato Full HD. Da qui la spiegazione del perché la risoluzione 4K è pari a quattro volte quella dell’HD. Questa risoluzione viene indicata con il termine Ultra HD, definito dalla CEA (Consumer Electronics Association).
    La seconda, invece, è di 4096 x 2160 pixel e riferisce alle produzioni cinematografiche. Si tratta del valore di massima risoluzione, perché i formati adottati dalla cinematografia prevedono diversi rapporti d’aspetto.
    Il formato Ultra HD è stato definito dall’ITU lo scorso agosto 2012 con il documento Recommendation ITU-R BT.2020 che ne riassume le principali specifiche. Due le risoluzioni possibili: 4K Ultra HD (alias 3840x2160) e 8K Ultra HD (alias 7680x4320), rapporto d’aspetto in 16:9, 10 o 12 bit di profondità per componente, codifica colore component 4:2:0, 4:2:2 oppure 4:4:4, frame-rate da 23,976 a 120 fotogrammi progressivi al secondo e un nuovo gamut colore ben più esteso di quello DCI del cinema digitale.



    La distanza di visione

    Con una risoluzione pari a quattro volte quella del Full HD diminuisce anche la distanza di visione, per la precisione si dimezza. Certamente molto dipende dalla qualità delle immagini 4K, quindi dal loro fattore di compressione. La disponibilità di contenuti 4K all’inizio sarà generata da contenuti live, come gli eventi sportivi, e cinematografici.
    Considerando una distanza di visione di 3 metri, nelle migliori condizioni possibili si possono sostenere i seguenti parametri:
    - HDTV, schermo da 80” (3 volte l’altezza dello schermo);
    - 4K, schermo da 160” (1,5 volte l’altezza dello schermo;
    - 8K, schermo da 320” (0,75 volte l’altezza dello schermo.

    A 2 metri dallo schermo, invece, si hanno i seguenti valori:
    - HDTV, schermo da 53,5” (3 volte l’altezza dello schermo);
    - 4K, schermo da 107” (1,5 volte l’altezza dello schermo;
    - 8K, schermo da 214” (0,75 volte l’altezza dello schermo.



    Lo standard HEVC

    Il nuovo standard di compressione High Efficiency Video Coding è ormai giunto alla fase finale dello sviluppo. Nel corso di quest’anno dovrebbero essere disponibili i primi chipset per poter sviluppare il prossimo anno gli encoder e iniziare la produzione dei device come player, decoder e televisori nel corso del 2015.
    Rispetto all’AVC - Advanced Video Coding - utilizzato nei device HD, garantisce un’efficienza in termini di bit-rate di circa il 50%, a parità di qualità video. Ciò significa che, ad esempio, laddove con l’AVC si può lavorare a 8 Mbps con l’HEVC, a parità di qualità video, di Megabit per secondo ne bastano soltanto 4.
    Lo standard HEVC nasce dallo sforzo congiunto di MPEG e ITU-T VCEG (Video
    Coding Expert Group). Nell’ottobre del 2012 è stata presentata la prima versione del Test Model di HEVC. Da allora sono stati effettuati numerosi miglioramenti e nel gennaio 2013, l’HEVC è stato rilasciato come FDIS (Final Draft International Standard). Sulla base dei dati disponibili, la complessità di un codificatore HEVC è circa dieci volte superiore alla complessità di un encoder AVC. Sul lato decoder, invece, l’ordine di complessità si aggira intorno a 2/3 volte. La specifica rilasciata a gennaio 2013, include i seguenti profili:
    - Main Profile (8 bit – 4:2:0)
    - Main 10 Profile (8 &10 bit – 4:2:0)
    - Main Still Picture (8 bit – 4:2:0)

    È importante evidenziare la presenza di un profilo a 10 bit, associato al 4:2:0, riferito alla distribuzione di video domestica: ciò esprime l’esigenza, anche in ambito consumer e con risoluzioni sempre più evolute, di andare oltre lo spazio colore a 8 bit, oggi in uso.



    Lo standard HDMI 2.0

    La versione HDMI 2.0, retrocompatibile con le precedenti, aumenta in modo significativo la larghezza di banda fino a 18 Gbps, per supportare la risoluzione 4K e l’audio multicanale. Le nuove funzionalità comprendono:

    – Supporto al 4K @50/60 (2160p)
    – Fino a 32 canali audio
    – Frequenza di campionamento audio fino a 1536 kHz
    – Distribuzione simultanea di due flussi video a più utenti sullo stesso schermo
    – Distribuzione audio multi-stream fino a 4 utenti
    – Supporto al formato 21:9
    – Sincronizzazione dinamica dei flussi video e audio
    – Estensione dei comandi CEC

    Le nuove specifiche 2.0 sono compatibili con i cavi High Speed (cavi di categoria 2), capaci di garantire fino a 18 Gbps di banda. L’upgrade di device dotati di connettori HDMI 1.x non sarà invece possibile.
    La versione 2.0 non introduce un nuovo connettore, smentendo le voci sul possibile miglioramento del connettore esistente, debole sia per l’inserimento che per la mancanza di viti di bloccaggio, una caratteristica tipica dei connettori professionali. I device disponibili con connettori HDMI 2.0 sono ancora pochi, ma destinati a crescere nel giro di un paio di trimestri.
    Sul fronte 4K, ora si attendono notizie riguardo ad un possibile upgrade del supporto Blu-ray, incapace nella versione attuale di supportare la definizione Ultra HD. Infatti, per riprodurre un contenuto 4K al momento l’unica soluzione è il video streaming o la riproduzione da supporto HDD/SD. Con il nuovo Blu-ray potrebbe subire un aggiornamento anche l’algoritmo HDCP.



    I contenuti Ultra HD

    Fintanto che non verrà effettuato un upgrade tecnologico del supporto Blu-ray, non esisterà un media fisico in grado di supportare la risoluzione Ultra HD a 4K. È importante specificare 4K perché Ultra HD non basta: infatti, la definizione Ultra HD comprende anche il profilo 8K.
    Quindi non ci resta che ricorrere a HDD o SD per memorizzare contenuti 4K, piuttosto che ricorrere al video streaming. Sul fronte broadcast, invece, il satellite viene considerato il mezzo più adeguato per la distribuzione di immagini di qualità, sia Full HD che superiori. Sky ha annunciato che nel corso del prossimo anno inizieranno le trasmissioni di un canale 4K dedicato ad eventi sportivi, cinematografici e a documentari, tutti i contenuti che esaltano la qualità e la dinamicità delle immagini.
    Sul fronte professionale, invece, e quindi parliamo di Digital Signage, si assisterà ad un rapido miglioramento della qualità e alla visione di contenuti ad hoc per videowall 4k piuttosto che display di grandi dimensioni, capaci di visualizzare immagini Ultra HD per attrarre e coinvolgere nel modo migliore il target di riferimento.
    Infine, i display 4K si presteranno per realizzare punti di visione autostereoscopici, garantendo così le immagini 3D senza utilizzare gli scomodi occhialini. Questo trend avrà anche un’applicazione home perché uno dei fattori che ha rallentato la diffusione del 3D è stato proprio l’uso degli occhialini.



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