Ampio, luminoso. Soprattutto panoramico

Aprile 2010. Adiconsum, l'associazione che difende i diritti dei consumatori, approfittando dell'attenzione che la finanziaria dedica al Digitale terrestre ha chiesto che all'interno della stessa sia incluso l'obbligo per le emittenti di trasmettere in 16:9.
La motivazione è prettamente pratica, rivolta a consentire il pieno sfruttamento di un proprio acquisto, nonché tutelarne al meglio il corretto funzionamento.

Infatti, con il sempre più diffuso utilizzo di televisori con display LCD e Plasma, disponibili solo in formato widescreen per diagonali superiori a 20”, la visione delle tradizionali emittenti televisive è ormai quanto mai anacronistica, con i telespettatori costretti a zoomare e a deformare le immagini trasmesse con formato 4:3 per cercare di riempire il quadro disponibile.
Se invece si vuole rispettare il corretto rapporto d'immagine (aspect-ratio) si è costretti a lasciare due bande nere sopra e sotto l'immagine e anche ai lati delle immagini, con il rischio che le stesse rimangano impresse sul display al plasma danneggiandolo.

Nel resto d'Europa, le trasmissioni con il formato 16:9 sono ormai state recepite da tutti i broadcaster via satellite e via terrestre. BBC e SKY in UK trasmettono col formato widescreen già dal 2007, mentre i broadcaster tedeschi e austriaci lo hanno fatto dal 2008.

Le trasmissioni 16:9 in Italia
In Italia la situazione dei canali televisivi che trasmettono in 16:9 è in continuo progresso. I broadcaster stanno aggiornando al formato 16:9 le apparecchiature di ripresa e di studio e acquistano programmi con il nuovo formato convertendo nel migliore dei modi il materiale di archivio in formato 4:3. Ecco una sintetica situazione dei principali programmi televisivi trasmessi in 16:9.
- Satellite a pagamento: tutta l'offerta di SKY è in 16:9.
- Digitale terrestre a pagamento: tutta l'offerta di Mediaset Premium e di Dahlia TV è in 16:9.
- Digitale terrestre in chiaro: i canali RAI, Mediaset e La7 trasmettono in formato anamorfico 16:9 tutti gli avvenimenti sportivi e in genere gran parte dei programmi di grande audience e di nuova creazione. Mancano ancora all'appello i telegiornali. Inoltre, molti film sono ancora in 4:3 e molte riprese sono nel formato inscatolato che obbliga all'utilizzo della funzione zoom o Pan&Scan se prevista nel televisore. Dal 1° novembre 2009 i tre network hanno modificato lo standard di trasmissione dal 4:3 al 16:9 di gran parte dei materiali pubblicitari.

La Tv insegue i formati del cinema
Per spiegare il formato con cui vediamo le immagini sullo schermo Tv occorre necessariamente riassumere l'evoluzione dei formati cinematografici che, essendo nati prima della televisione, sono oggi ancora utilizzati per gran parte dei contenuti Tv.

È opportuno precisare che per il cinema è relativamente semplice cambiare il tipo di formato, perché, usando sempre la pellicola da 35 mm e i relativi meccanismi di trascinamento, basta sostituire i mascherini nella ripresa e nella proiezione. Per la Tv il formato dei display si limita ai 4:3 e 16:9, solo a fine 2009 è stato proposto da Philips il nuovo TV Cinema 21:9.

Nella tabella 1 sono riportati i formati d'immagine identificati dal valore di aspect ratio, rapporto fra larghezza e altezza. Vi si trovano sei formati cinematografici, a fronte di due soli formati del display Tv, non considerando il futuribile 21:9.

In figura 1 sono riportate a confronto le dimensioni dei vari formati per la cinematografia e la televisione.
Il primo formato classico standardizzato per il cinema muto è 1,33:1, che avrebbe poi accompagnato la storia del 4:3 televisivo fino all'arrivo del 16:9. Con l'avvento del sonoro, il normale formato cinematografico è diventato lo standard 1,37:1 denominato Academy Aperture.

La rivoluzione dello schermo panoramico, arrivata fino ad oggi, è iniziata nel 1953 prima con il formato panoramico standard 1,85:1 denominato Academy Flat, poi con il formato 2,35:1 del Cinemascope a cui ha fatto seguito il formato 2,40:1 detto Super 35 o Panavision (figura 2).

Mentre con il formato Academy Aperture l'occhio poteva vedere l'immagine nella sua totalità senza muovere le pupille, con il formato “panoramico” l'occhio si deve muovere orizzontalmente come nella realtà alla ricerca delle aree dell'immagine di maggiore interesse, favorendo così un'impostazione più complessa delle scene sia in senso laterale che in profondità.

Considerando che i due occhi sono capaci di tenere sotto controllo sul piano orizzontale circa 180 gradi e su quello verticale 90 gradi,  con il formato panoramico per sentirsi al centro dell'azione, la distanza ideale tra spettatore e schermo è di due volte e mezzo l'altezza di quest'ultimo.
Il formato 1.66:1 è utilizzato per le riprese con pellicola Super 16 mm, poi trasferite su pellicola 35 mm per la proiezione o direttamente sul telecinema.

Altri sistemi cinematografici panoramici più costosi, ma sempre con una sola pellicola, consentono una maggiore definizione delle immagini con fotogrammi più estesi sulla pellicola. Alcuni esempi sono il  Vistavision con rapporto d'immagine da 1,66:1 a 1,85:1 che prevede lo scorrimento orizzontale, anziché verticale, della pellicola 35 mm e il Super Panavision 70 con rapporto d'immagine (aspect ratio) 2,2:1 (figura 3).

Il sistema IMAX 70 con pellicola da 70 mm presenta un formato 1.35  ma è particolarmente spettacolare perché la proiezione avviene su schermi giganti larghi 27 m e alti 20 m in modo da consentire agli occhi di spaziare sia in senso orizzontale che verticale.
Infine esistono sistemi cinematografici con più pellicole, e quindi più cineprese e più proiettori fra loro sincronizzati, come il Cinerama con tre pellicole per ottenere un formato 2,76:1.

Formati anamorfici nel cinema
Il termine anamorfico (letteralmente “senza-forma”) indica che non sono rispettate le proporzioni reali fra base e altezza dell'immagine, che risulta così distorta. Nella cinematografia con il sistema anamorfico le riprese panoramiche vengono fatte con apposite lenti che stirano verticalmente l'immagine.

Nella proiezione, usando un set di lenti complementari di quelle di ripresa (figura 4), le immagini sono stirate orizzontalmente ritornando ai rapporti naturali, detto processo di deanamorfizzazione. Il sistema anamorfico consente di impressionare una maggiore superficie della pellicola in senso verticale a parità di larghezza e di passo di foratura. Migliora la definizione verticale e inoltre il formato di ripresa più squadrato consente un migliore impiego dell'ottica.

Il sistema anamorfico è stato utilizzato per convertire i formati Academy flat 1,85:1 e Cinemascope 2:35:1 nel formato 1,17:1 sulla pellicola 35 mm. Utilizzato in seguito anche per il formato 2,40:1 impiegando lenti anamorfiche non nella ripresa, che avviene con lenti normali, ma nel passaggio da pellicola negativa a positiva.

Il rapporto 16:9 dell'HDTV
Il rapporto d'immagine16:9 è alla base dell'HDTV, ma è di diffusione sempre maggiore anche nella televisione standard SDTV. I televisori e i display 16:9 sono anche definiti widescreen. Il 16:9 corrisponde ad un formato più largo del formato 4:3, detenendo il 33% in più di visione rispetto a quest'ultimo, se si tiene costante l'altezza dello schermo.

Per potere osservare il 16:9 alla distanza di due volte e mezzo l'altezza dello schermo - che come visto nel cinema panoramico, consente di ottenere l'effetto di coinvolgimento dello spettatore nell'azione - occorre che la definizione dell'immagine sia Full HD, altrimenti con definizioni inferiori occorre aumentare tale distanza per non vedere le righe di scansione dell'immagine.
Inoltre, per realizzare nell'ambiente domestico distanze minime di osservazione di circa 2 metri, per assicurare l'effetto panoramico ad un gruppo di osservatori affiancati uno all'altro, occorrono display Full HD di almeno 46”.

Widescreen anamorfico nel video
La tecnica anamorfica usata nella cinematografia viene utilizzata anche nella trasmissione delle immagini video 16:9 per ragioni simili a quelle del cinema. Si riutilizza il raster 4:3 della televisione normale (equivale nel cinema a utilizzare la stessa pellicola con la stessa foratura) in modo che la trasmissione sia retro compatibile con i vecchi display 4:3. Nella ripresa l'ottica anamorfica della telecamera stira verticalmente l'immagine impressionando un maggior numero di pixel verticali migliorando la definizione verticale dell'immagine.

Inoltre, molte telecamere professionali hanno cannoni ottici e CCD con “aspect ratio” 4:3 che non permetterebbero un'efficace registrazione di inquadrature panoramiche 16:9, invece con l'impiego di lenti anamorfiche le immagini 16:9 rientrano nel quadro del canone 4:3.

Quando si trasmette un film panoramico la macchina del telecinema trova già le immagini ridotte anamorficamente sulla pellicola. Il sistema video anamorfico è utilizzato nella trasmissione del formato 16:9 sia SDTV che HDTV. In ricezione il ricevitore ripristina i rapporti corretti del formato d'immagine (figura 5).

Il sistema anamorfico viene utilizzato anche nei film panoramici registrati su dischi DVD il cui standard prevede l'impiego del raster 4:3. In tutti i vari casi sono aggiunti al segnale video i codici di formato che vengono riconosciuti dal ricevitore o dal lettore DVD per effettuare le conversioni di formato adeguate per la visione con le proporzioni corrette sui display 4:3 e 16:9.

Geometrie particolari della produzione televisiva
- Il formato 14:9 (1.56:1). Il formato 14:9 non esiste come formato di ripresa, che è sempre fatta in 4:3 o 16:9, ma è solo un modo di visualizzazione previsto su alcuni televisori. Il formato 14:9 è un compromesso fra i due formati 4:3 e 16:9, in modo che le immagini siano utilizzabili su entrambi i display con la minima perdita di particolari (figura 6).
Durante la trasmissione in 4:3 i bordi dell'immagine vengono ritagliati a vengono aggiunte bande nere sopra o sotto l'immagine, entrambe le cose in misura inferiore rispetto a una conversione completa in 16:9, conservando così una maggiore area visibile. Se la trasmissione è in 16:9, l'immagine non viene ritagliata ma degli appositi segnali indicano al ricevitore che, se necessario, è possibile convertirla in 14:9.
Se il materiale da trasmettere è in 4:3, usando la visualizzazione 14:9 sul display 16:9 i bordi superiore e inferiore vengono ritagliati, e le bande nere aggiunte ai lati, ma entrambe le operazioni risultano minori rispetto ad avere effettuato a una conversione completa.

- Il formato 16:9 bandato. Esigenze produttive e di marketing hanno portato, in tempi recenti, all'adozione di una tecnica di ripresa nota in gergo, in Italia, come “finto” 16:9 o anche 16:9 bandato.
Questa tecnica consiste nella generazione di un segnale standard 4:3 in cui una certa parte delle linee di scansione disponibili sono sacrificate durante la ripresa per lasciare posto a bande nere sopra e sotto, usate per inserire informazioni visive, come notizie a scorrimento, richiami pubblicitari, loghi e grafiche animate.
Il 4:3 bandato, in particolare, è molto problematico nella resa su monitor in 16:9, perché se viene convertito come letterbox, il risultato mostrerà sia le bande nere sopra e sotto sia quelle laterali, con un risultato noto in gergo come windowbox o “inscatolamento”, cioè con l'immagine visibile all'interno di un rettangolo nero più ampio (figura 7). È la situazione che più fa arrabbiare i possessori dei Tv 16:9!

Produzione televisiva multiformato
- Riprese Tv. Nell'ambito della produzione televisiva le telecamere sono normalmente in grado di riprendere in entrambi i formati 4:3 e 16:9 utilizzando appositi sensori CCD multiformato.
Le telecamere in Alta Definizione dispongono sempre di un'uscita sottoconvertita su cui è disponibile il segnale a definizione standard, selezionabile sia in 16:9 che in 4:3 con taglio dei bordi oppure letterbox.
Chi si occupa di riprese televisive deve sempre considerare i diversi formati di visualizzazione del materiale prodotto (figura 8). È prassi comune mantenere tutte le informazioni necessarie di azione e di informazione, come scritte e titoli grafici, all'interno dell'area centrale che viene mantenuta anche in caso di taglio dei bordi laterali.

- Telecinema. Il formato video all'uscita da una macchina di telecinema è selezionabile secondo le esigenze di produzione. Con la modalità Pan&Scan è possibile scegliere di volta in volta quale parte dei bordi sacrificare (figura 9).
Negli studi di produzione Tv per controllare la qualità delle immagini con diversi formati negli studi televisivi vengono utilizzati apparati Multiviewer multiformato, in grado di ricevere in ingresso una serie di segnali video e inviandoli in uscita a un singolo schermo, sul quale possono essere inviati i segnali richiesti scegliendoli tra quelli disponibili in ingresso, senza necessità di impiegare numerosi monitor.

Conversione dei formati per i display Tv
La conversione dei formati consente di adattare ai display Tv 4:3 e 16:9 le immagini riprese dalle telecamere o ottenute dalle pellicole mediante il procedimento di digitalizzazione del telecinema. Se la produzione di un film con diversi formati è relativamente semplice (con il cambio dei “mascherini” di ripresa e proiezione come già detto), la loro trasposizione in formato televisivo è un problema non indifferente, che può portare a qualche perdita di definizione o a tagli nei bordi dell'immagine.

La modalità di conversione dei formati sui display 4:3 e 16:9 sono scelte dal broadcaster a seconda del materiale da trasmettere. Il ricevitore provvede a riconoscere i codici di formato e ad adattare l'immagine sul display.

Adattamento di un'immagine 16:9 a un display 4:3
Per convertire un formato panoramico a un display 4:3 vi sono due possibilità: utilizzo del formato letterbox (letteralmente “buca delle lettere”) con fasce nere sopra e sotto, oppure tagliare le immagini lateralmente con il sistema Pan&Scan (letteralmente “panoramica & scansione”) per una visione a tutto schermo senza bande nere. In quest'ultimo caso con i film formato Panoramico 1,85:1 il taglio di adattamento comporta minore perdita d'immagine, mentre con il Cinemascope 2,35:1 si perde il 44%. Ecco alcuni esempi tipici (figura 10).
- 16:9 letterbox (figura 10A). È utilizzato nel caso di film in cui non si possono perdere importanti dettagli posti lateralmente. Le strisce nere sono aggiunte automaticamente dal ricevitore che riconosce i codici di formato.
- 14:9 letterbox (figura 10B). È utilizzato per i telefilm e per le riprese da studio.
- Pan&Scan centrale (figura 10C). Vengono perse le informazioni a sinistra e a destra, utilizzato per le riprese sportive in cui l'azione viene ripresa centralmente.

Adattamento di un'immagine 4:3 a un display 16:9
Nel caso di un segnale 4:3 visualizzato su un televisore 16:9, la resa corretta delle dimensioni comporta l'aggiunta di bande laterali nere, un effetto chiamato pillarbox (letteralmente “scatola con pilastri”). Dal momento che quest'effetto è dovuto alla conversione di un segnale 4:3 in 16:9 può risultare fastidioso alla vista, alcune emittenti riempiono le bande laterali con motivi grafici, in modo da utilizzare comunque tutta la larghezza dello schermo a disposizione.

Nel caso di formati panoramici trasmessi con il sistema 16:9 anamorfico, poiché il display 16:9 corrisponde a un formato 1,78:1, per  un film di formato Academy 1,85:1 con il metodo Letterbox le bande nere orizzontali sopra e sotto sono appena percettibili, mentre nel Cinemascope 2,35:1 sono più evidenti poiché occupano il 25% del display.
In quest'ultimo caso per ridurre l'area delle fasce nere orizzontali si può ricorrere a deanamorfizzare l'immagine di un valore un po' inferiore a quello nominale, accettando una certa distorsione.

Ecco alcuni esempi: materiale d'archivio ripreso in 4:3 che viene inserito in un formato 16:9 anamorfico con bande nere laterali poste dal broadcaster e non dal ricevitore (figura 11). Sul display 16:9 l'immagine appare con bande nere laterali (figura 11A), mentre sul display 4:3 il ricevitore provvede a togliere le barre laterali (figura 11B).

I codici di riconoscimento del formato
Le trasmissioni Tv prevedono l'uso di un segnale inserito sull'intervallo di ritorno verticale del segnale televisivo chiamato AFD (Active Format Description), che permette a monitor e apparati in genere inseriti nella catena di broadcasting video di riconoscere l'aspect ratio del segnale in ingresso.
L'AFD permette di trasmettere programmi in ogni formato, sia in 4:3 che in 16:9 sullo stesso canale, lasciando al ricevitore l'adeguamento del formato delle immagini trasmesse. I codici AFD consentono anche di identificare l'area protetta all'interno del video attivo, tipicamente il 90% dell'immagine, al di fuori della quale il contenuto visibile può essere tagliato senza compromettere la comprensione dell'accaduto né la leggibilità di eventuali titoli.

I dati AFD sono trasmessi nel segnale video digitale HDTV sulla linea di scansione 11, è trasportato dal cavo HDMI.
Alcune esempi. Un segnale 16:9 con i codici AFD 8 o 10 significa che tutto il fotogramma è attivo e non va rifilato, perciò su un televisore 4:3 viene visualizzato come 16:9 letterbox. Il codice AFD 15 indica area protetta in 4:3, quindi il monitor 16:9 può tagliare le zone laterali dell'immagine.

I televisori domestici sono in grado di adeguare la visualizzazione alla trasmissione ricevuta sulla base del segnale denominato WSS (Wide-Screen Signaling, vedi tabella 2), inseriti nei segnali SDTV. Talvolta usa gli stessi codici AFD, è inserito sulla linea 23 della scansione dell'immagine, è trasportato dal cavo Scart.

Adattamenti del formato nei ricevitori Tv
I ricevitori televisivi, oltre a riconoscere automaticamente la conversione di formato usata dai broadacster, dispongono anche di regolazioni manuali del formato che consentono di ridurre l'area delle fasce nere anche se con un po' di perdita di definizione e distorsione dell'immagine.

Esempio di regolazioni del rapporto d'immagine (aspect ratio) previste in ricevitori Tv con display 4:3 (figura 12):
- normale o auto, lascia inalterato il formato ricevuto;
- zoom 14:9, elimina le fasce nere sopra e sotto in un formato bandato o le riduce in un film panoramico;
- 16:9, comprime a 16:9 per eliminare l'eventuale anamorfismo residuo.

Esempio di regolazioni dell'aspect ratio previste in ricevitori Tv con display 16:9 (figura 13):
- normale o auto, lascia inalterato il formato ricevuto;
- zoom 4:3 ➟14:9, in un formato 4:3 bandato elimina le fasce nere sopra e sotto;
- zoom 4:3 ➟16:9, ridimensiona il formato 4:3 nel formato 16:9 con perdita di fasce sopra e sotto;
- subtitle zoom 4:3 ➟16:9, come il precedente ridimensiona il formato 4:3 a 16:9 ma con perdita solo di una fascia superiore e lasciando visibile la fascia inferiore dei sottotitoli;
- schermo intero o superzoom 4:3 ➟16:9, per rimuovere le strisce nere laterali dei programmi trasmessi in 4:3, deforma l'immagine stirandola uniformemente in senso orizzontale;
- panoramico 4:3 ➟16:9, per rimuovere le strisce nere laterali dei programmi trasmessi in 4:3, stira orizzontalmente solo le aree laterali dell'immagine, mentre lascia indeformata l'area centrale.

Adattamenti del formato nei lettori DVD
I lettori DVD hanno di norma quattro modalità di riproduzione, una per il video 4:3 e tre per il video 16:9.
- Fotogramma intero: video 4:3 per schermi 4:3.
- Letterbox automatico: video 16:9 anamorfico per schermi 4:3.
- Pan&Scan automatico: video 16:9 anamorfico per schermi 4:3.
- Widescreen: video 16:9 anamorfico per schermi 16:9.
 
Il video memorizzato nel formato 4:3 non viene modificato dal lettore ed appare normalmente su uno schermo standard 4:3. Se il video 4:3 è stato formattato con letterbox o Pan&Scan prima di essere trasferito al DVD, tali modifiche sono trasparenti per il lettore, che lo riproduce come un'immagine Tv standard 4:3. Invece gli schermi widescreen lo allargheranno o aggiungeranno le barre nere ai lati.

Il video in formato anamorfico viene normalmente convertito dal lettore per poter essere visualizzato su un normale schermo 4:3 in formato letterbox o Pan&Scan.
Nella modalità letterbox automatico, il lettore genera delle barre nere sopra e sotto l'immagine (di 60 linee ognuna per NTSC, di 72 per il PAL).
Per la modalità Pan&Scan automatica, il video anamorfico non è schiacciato a 16:9 e i lati sono tagliati via in modo da visualizzare una porzione dell'immagine a piena altezza su uno schermo 4:3 seguendo un determinato centro di interesse che viene codificato nel flusso video e deciso dal produttore del DVD.
La “finestra” Pan&Scan è il 75% della larghezza completa, che riduce i pixel orizzontali da 720 a 540. La finestra Pan&Scan può spostarsi solo lateralmente. Di solito i film anamorfici non hanno la funzione Pan&Scan automatico attivata.

Per presentare un'immagine a pieno schermo di qualità e per fornire la migliore esperienza video per i possessori di schermi widescreen, alcuni produttori di DVD scelgono di inserire su uno stesso disco due versioni: 4:3 Pan&Scan e 16:9 anamorfico.
Di solito il DVD con formato anamorfico riporta la scritta “enhanced for 16:9 widescreen”, mentre se viene riportato solo il termine “widescreen”, potrebbe essere formattato in letterbox 4:3 e non a 16:9.

Tv Philips Cinema 21:9
Il nuovo display con formato 21:9, corrispondente a un aspect ratio di 2,33:1, consente di vedere i film in formato panoramico con il migliore compromesso del rapporto d'immagine (aspect ratio) disponibile sul mercato. Infatti, nei film Cinemascope 2.35:1 l'immagine viene stirata leggermente in verticale (figura 14), mentre per le trasmissioni in 16:9 e i film 1,85:1 viene applicato uno stiramento orizzontale, lasciando la parte centrale inalterata e dilatando i bordi.

Con questo display Philips ha presentato il televisore Philips Cinema 21:9 da 56” con risoluzione nativa Full HD 2560x1080 pixel, retroilluminato con tradizionali lampade fluorescenti (quindi non a LED), utilizza la tecnologia proprietaria Ambilight Spectra oltre al Pixel Perfect Engine (figura 10).
Altre caratteristiche importanti sono 200 Hz con risposta 1 msec, contrasto 80.000:1, funzione NET TV per consultare Internet, cinque porte HDMI, una Ethernet, Wi-Fi e compatibilità DNLA per scambiare i file in una rete locale.
Il prezzo è di 3.999,00 euro.

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