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Prima di tutto cerchiamo di capire che cos’è la compressione

compressione è il procedimento digitale che utilizza un algoritmo, un particolare calcolo matematico per ridurre il volume dei dati conservando quanto più possibile il contenuto originale delle informazioni. La compressione è utilizzata per ridurre lo spazio ed il tempo richiesto per inviare e salvare i dati su una videocassetta, un hard disk o una scheda di memoria.

La compressione digitale nasce dalla esigenza di ottimizzare il notevole ingombro di quei sistemi di registrazione ed archiviazione che possono sembrare già “antichi”, ma che si usavano fino ad una decina di anni fa, per risparmiare la quantità pressoché infinita di dati fornita da una registrazione analogica, non sempre indispensabile nella maggior parte dei casi, e per raggiungere standard qualitativi alti rispettando tempi di trasmissione e produzione sempre più frenetici. L’evoluzione elettronica ha poi reso questi passaggi sempre più naturali ed automatici, in un mondo che funziona in maniera sempre più dettata da numeri e quote discreti, che di materiale reale e palpabile.

Non voglio annoiarvi con tutta la storia e le dissertazioni filosofiche del caso, e passerò subito al lato pratico e tecnico della faccenda. Ci sono vari tipi di compressione, e ancor di più vantaggi e svantaggi. Ma prima di cominciare, partiamo da un assunto : il 99% del materiale che usate tutti i giorni, che registrate, editate e sfornate, è compresso, semplificato e ricostruito da un motore software.

Tutto comincia con il campionamento, che altro non è se non un processo di trasformazione di un segnale analogico letto e prelevato a intervalli regolari statisticamente rappresentativi. Questi rilevamenti a campione vengono usati per ottenere un segnale digitale da registrare o trasmettere con una rappresentazione fedele all’originale.

Questi dati campionati per poter tornare ad essere suoni o immagini vanno organizzati in regole di rappresentazione; il tutto avviene attraverso il famoso codice binario, grazie ai processori.

Prima di partire con le definizioni di base degli standards, vediamo un attimo una definizione fondamentale che desta scompiglio in qualsiasi discussione tra appassionati di videmaking.

CODEC : termine riferito ad un hardware od un software in grado di comprimere e decomprimere un flusso di dati.

Capire la compressione digitale video tutorial guida per capire come comprimere i video

Connections © Blackmagic Design

GLI STANDARD:

JPEG – Joint Photographic Experts Group

Si tratta di una ricodifica utilizzata soprattuto in ambito di immagine statica, nata negli anni ’90, che consente una compressione efficace con una perdita di qualità relativamente bassa. Ogni qualvolta che però un materiale jpeg viene rielaborato, anche con modifiche minime, si verifica un allontanamento progressivo dal file originale, con conseguente perdita di qualità. Per quanto riguarda il video, il jpeg riserva dei vantaggi, consentendo infatti di ottenere per ogni singolo fotogramma una immagine completa, consentendo un editing privo di difficoltà (vedi motion-jpeg).

MPEG – Movie Pictures Experts Group

mpeg1 (1991), rielabora l’informazione restituendo immagini della dimensione di un quarto dello schermo (320×240 pixel).

mpeg2 (1994), ottiene una migliore efficienza nella restituzione dell’immagine rispetto ai formati precedenti (è infatti il sistema adottato per la riproduzione DVD – Digital Versatile Disk – ), grazie ad una analisi di micro sequenze di fotogrammi con il metodo interframe (interpolazione di dati di più fotogrammi adiacenti) . MPEG2 lavora sfruttando GOP (group of pictures) a 6 elementi; brevemente, un solo fotogramma viene analizzato attraverso DCT (Discrete Cosine Transform), ed è l’unico che può fornire l’immagine ricostruita; gli altri 5 fotogrammi vengono calcolati per interpolazione (una sorta di calcolo delle probabilità) unendo i dati derivanti dal frame completo, e da un altro tipo di frame, che registra solo i cambiamenti di stato all’interno della scena (movimenti, variazioni di luce e colore, forme..).

Il discorso richiederebbe almeno un sito a se stante, per cui rimando chi fosse interessato alla lettura del libro di Gabriele Coassin, Video Digitale La Ripresa, strumento principale di supporto di questo blog.

mpeg4, idealmente successore di mpeg1 per il caricamento sul web di sequenze animate o video, si è sviluppato diventando oggi il sistema di compressione più utilizzato per caricare video sul web con una definizione piuttosto alta, e proprio da mpeg4 sono nate la varie varianti Divx e Xvid successive.

JPEG2000

versione “professionale” del successo di jpeg, ancora non molto usato a dire il vero, cambia la regola di compressione di jpeg perché invece di analizzare i dati a pacchettini di informazioni semplificate, analizza tutta l’immagine con piccole onde, wavelet appunto (lettura DWT, Discrete Wavelet Transform).

DV (Digital Video)

E’ un termine che uso nella sua doppia valenza in questo post, in quanto si può parlare di DV come formato nastro digitale (DV, DVCAM, DVCPRO) ma si conosce anche come formato digitale.

Sarò breve sull’argomento “nastro” in quanto questo blog è pensato più per l’utente contemporaneo che per l’appassionato di tecnologia cinematografica, ma nel caso interessasse (Su con le richieste, please) sarà creato un post apposito per il formato su nastro (che ancora oggi è in grado di campionare il maggior numero di informazioni dalla realtà, per quanto esistano formati di registrazione digitale ormai talmente all’avanguardia da rendere il nastro più un feticcio dei grandi cultori).

A titolo di cronaca, il formato digitale di registrazione su pellicola fu presentato nel ’94 e lavora in component 4:2:2 , tuttavia ricordo anche che la maggior parte dei decoder di acquisizione e compressione con un costo “umano” comprimono il segnale in 4:2:0 (4:1:1 per il NTSC).

il formato digitale DV

non è altro che lo stream derivante dall’encoding di un materiale DV, e si chiama DV-DIF (Digital Video Digital Interface Format)

E’ il formato che codifica in file le informazioni derivanti da DV, DVCAM e DVCPRO ecc ecc.

All’interno del flusso si segnale troviamo tante piccole sequenze DIF, ognuna delle quali è composta da un numero integrale di blocchi DIF da 80 bytes. Questi blocchi sono l’unità base del flussi DV, e ogni blocco contiene una header da 3 byte, che specifica il tipo di blocco e la sua posizione nella sequenza DIF. Ci sono 5 tipi di blocchi DIF : La leader, il subcode, il video auxiliary information (VAUX), audio, video. I DV-DIF in blocchi sono archiviati in un formato grezzo (.DV o .DIF) o impacchettati in AVI, QuickTime ecc ecc.

To be continued…

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