HEVC/H.265, l’erede universale

Settembre 2012
Uno dei formati di compressione maggiormente “gettonati” dai costruttori hardware, network provider, broadcaster e fornitori di contenuti è AVC/H.264, inserito a suo tempo come “parte 10” dello standard MPEG4. Ma già sta per venire alla luce (il debutto è previsto per il prossimo gennaio) HEVC, High Efficiency Video Coding, indicato anche come H.265. La paternità del progetto è riconducibile all’insigne professore torinese Leonardo Chiariglione, Presidente del Comitato MPEG: il Gruppo di lavoro internazionale che, in 25 anni di attività, ha sviluppato formati digitali come MPEG 2, MP3, MPEG4 e altri standard simili da noi utilizzati ogni giorno per interagire con i media.
Lo scorso 2 maggio, a Ginevra, il Comitato MPEG ha festeggiato il suo 100° meeting con una serata di gala, che ha visto riuniti i rispettivi leader delle organizzazioni ISO, IEC, ITU e WIPO, tutte inserite nel Comitato medesimo. I leader sono stati cordialmente accolti da Leonardo Chiariglione in persona, il quale, ha assicurato che la... la messa a punto del progetto HEVC procede nel migliore dei modi, e che il nuovo formato sarà rilasciato nei tempi prestabiliti, per poi iniziare a diventare successivamente una concreta realtà operativa.
In attesa, segnaliamo che le specifiche di HEVC sono approntate da JCT-VC (Joint Collaborative Team on Video Coding), un pool costituito due anni fa tra ISO e ITU proprio per definire le caratteristiche tecnologiche del futuro standard, la cui denominazione ufficiale - lo ricordiamo - è MPEG-H, Parte 2.

Gran risparmio di bit-rate
Lo standard può offrire la stessa qualità di visione finale garantita da H.264/AVC, economizzando però un buon 20/40% di bit-rate, economia che, a pieno regime, potrebbe arrivare addirittura al 60/70%. Molto dipenderà anche da possibili implementazioni che verranno realizzate dalle singole industrie partecipanti alla cordata per lo sviluppo del formato. Il quale, ovviamente, non conosce limiti di impiego, potendo essere adoperato - sempre con vantaggi “efficiency increasig” proporzionalmente consistenti - in tutti i campi in cui oggi “lavora” H.264/AVC, più ancora altri campi audio/video, i cui segnali esigono a supporto grandissime quantità di dati.
Un bitstream “galattico”, ad esempio, è necessario per trasportare le informazioni, seppure compresse, relative al previsto formato Super Hi-Vision 8K (7680x4320 pixel), 16 volte più “corposo” rispetto a quello in HD 1080. Impegnativi bit rate, inoltre, caratterizzano lo standard 4K (3840x 2160 punti), verso il quale, peraltro, oggi iniziano a guardare molto attentamente vari operatori del settore, a cominciare da Andy Parsons, Presidente della BDA (Blu-ray Disc Association). Parsons, infatti, si è detto convinto che il Blu-ray Disc - opportunamente implementato con un nuovo codec basato su HEVC - potrà riprodurre film appunto a risoluzione 4K.

Vantaggi sensibili nel 3D
Un’ulteriore, vantaggiosa applicazione del futuro standard di compressione riguarderà il 3D, che potrebbe essere implementato anche con il MVD (Multiview Video plus Depth), un innovativo approccio di rappresentazione dati, che per restituire immagini con effetto volumetrico, sfrutta sequenze di ripresa video bidimensionale, a risoluzione Full HD. Ciascuna delle quali arricchita da una corrispondente “mappa di profondità”, inerente informazioni aggiuntive... di rilievo, digitalmente ricavate dal MVD. Dopo la compressione con HVEC, il bitstream ottenuto potrà essere utilizzato per alimentare in contemporanea:
–    un Tv 2D/HD, adoperando solo 1 “vista” bidimensionale di base;
–    un classico Tv 3D “ad occhiali” che, grazie all’algoritmo MVC (Multi-View Coding), richiede una quantità di dati più contenuta rispetto a quella necessaria oggi per trasmettere un segnale stereo costituito dalle due sequenze “Left&Right”;
–    un televisore 3D auto-stereoscopico, capace di permettere la visualizzazione di sequenza tridimensionali senza l’ausilio di appositi occhiali.
Dal momento che, per funzionare correttamente, un ricevitore televisivo auto-stereo necessita di almeno 8 “vedute” leggermente sfalsate sul piano orizzontale, le “vedute” mancanti potranno essere sinteticamente elaborate dal ricevitore stesso, sfruttando informazioni associate alle “mappe di profondità” e ai parametri delle camere.

Interesse condiviso
E’ chiaro, a questo punto, che HEVC è di grande interesse anche per le società operanti nel comparto specifico, come, per esempio, Sisvel Technology (produttrice del sistema 3D Tile Format, retro-compatibile in 2D), di cui abbiamo potuto recentemente visitare la sede torinese, guidati da Paolo D’Amato e Giovanni Balocca, rispettivamente AD e Digital Television Project Manager della stessa azienda.
«Stiamo lavorando – ha tenuto a sottolineare Ballocca – allo sviluppo di nuove tecnologie, che ci auguriamo vengano adottate come parte attiva del prossimo standard di compressione. Tra queste tecnologie figura quella riguardante un particolare utilizzo del cosiddetto “Cropping Rectangle”: già contemplato nelle specifiche AVC/H.264 e da noi sfruttato per il 3D Tile Fomat in modo “custom”, ma che vorremmo diventasse una specifica HEVC/H.265 fruibile da tutti i costruttori di sistemi stereoscopici. Da oltre un anno, poi, abbiamo sottoscritto con il broadcaster pubblico un accordo di collaborazione, finalizzato allo sviluppo congiunto di nuovi progetti tecnologici (riguardanti, ovviamente, anche HEVC), affidati a un esperto team ingegneristico che lavora al Centro Ricerche Rai di Torino».
E proprio il Centro Ricerche RAI ha realizzato, in collaborazione con l’EBU (l’Unione Europea dei Broadcaster), diverse sequenze-test non compresse, in formato sia 4K (adoperando alla base una camera F65 Sony, equipaggiata con “prime lenses” Leica), sia 3D/Full HD 1080p@50Hz per “occhio”, impiegando una coppia di camere ARRI Alexa M, ciascuna dotata di gruppo sensore/ottica separato dal resto del corpo macchina, e collegato a questo tramite cavo.

Attiva sperimentazione sul campo
Le sequenze-test, girate in differenti condizioni ambientali negli studi RAI di Torino nonché in altri luoghi della città piemontese, sono ora a disposizione dei broadcaster per far sì che questi possano effettuare prove comparative tendenti a stabilire quale sia l’effettivo grado di guadagno, soprattutto in termini di riduzione del bit-rate, del performante “erede universale” di AVC. Che, oltretutto, unito magari al DVB-T2, potrà contribuire a “ridare ossigeno” anche alle sempre più scarseggianti frequenze nazionali del Digitale terrestre, la cui banda a 700 MHz, ad esempio (oggi utilizzata per la diffusione di canali Tv), a partire dal 2015, dovrà essere molto probabilmente condivisa con servizi cellulari di quarta generazione.

LTE, profilo “super-turbo”
Inizierà solo tra alcuni mesi, in Italia, il lancio dei primi servizi LTE (con velocità nominali comprese entro i 100 Mbps in download e i 50 Mbps in “up”), e già si incomincia a parlare di LTE-Advanced, un profilo di sistema che potrà raggiungere velocità condivise di 1 Gbps in “discesa” e di 500 Mbps in “salita”. E proprio Long Term Evolution-Advanced viene ritenuto a tutti gli effetti l’autentico standard di quarta generazione (4G), tenendo conto che l’LTE “semplice” sarebbe da considerare più correttamente un sistema “Super 3G” o “Pre-4G”. A livello mondiale, sono già stati effettuati alcuni significativi esperimenti di LTE-Advanced, da parte, per esempio, di Ericsson (settembre 2011, nei pressi di Stoccolma) e di Nokia Siemens Network. Che, durante il Mobile World Congress 2012 di Barcellona, sfruttando appunto il profilo up-gradato, ha trasferito in pochi attimi, a una “astronomica” velocità download addirittura di 1.4 Gbps, file di grandissime dimensioni e streaming video HD. Non sappiamo con esattezza quando questo autentico “super-turbo” diverrà una concreta realtà commerciale nel nostro Paese. Ma possiamo assicurarvi che le rispettive reti LTE di TIM, Vodafone, Wind e 3 sono state ideate con criteri di assoluta “trasparenza” nei confronti della “strabiliante” versione Advanced.

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