Aprile 2010. Il 31 gennaio scorso BSkyB ha invitato un centinaio di ospiti in nove diversi pub londinesi per seguire in diretta la partita Arsenal-Manchester United, interamente trasmessa in 3D dall’Emirates Stadium di Londra.
In contemporanea avveniva la normale ripresa in HDTV di SKY Sport su un altro canale, ma con due diverse squadre di camere e di operatori.
Per le riprese 3D sono state piazzate attorno al campo da gioco 8 telecamere 3D per garantire una visione completa (figura 2): due telecamere sono state piazzate vicino alle porte, per la ripresa dei goal, un’altra inquadrava verticalmente il campo, per permettere una buona visione anche in profondità e una telecamera è stata piazzata all’altezza della linea di centro.
Per la cronaca il portiere dell’Arsenal Almunia è stato il primo a segnare un gol in diretta 3D TV ma nella propria rete, poi sono seguiti i gol di Rooney e di Park che hanno assicurato la vittoria del Manchester United per 3-0.
La risposta degli spettatori invitati è stata entusiasta per il coinvolgimento ottenuto con le immagini 3D, in particolare nei primi piani dei contatti fra giocatori e nel vedere il pallone che arriva verso la telecamera.
Qualcuno si è spinto a dire che vedere la TV in 3D è meglio che essere allo stadio; è come essere in prima fila in tutte le situazioni.
Il pubblico femminile, meno abituato a frequentare lo stadio, è ora intenzionato a seguire maggiormente il football nei pub dotati di TV 3D. Praticamente nessuno ha dichiarato fastidio dall’indossare gli occhiali.
«Si prospetta una rivoluzione nel modo di vedere gli avvenimenti sportivi in diretta» hanno riportato accreditati commentatori. Qualche miglioramento sarà necessario nel posizionamento e nel numero delle telecamere, nelle tecniche di ripresa live e di regia con il 3D. BSkyB ha dimostrato però che la tecnologia 3D ha tutti presupposti per avanzare velocemente non solo in ambiente cinematografico, come ampiamente dimostrato dagli incassi di Avatar, ma anche nella Tv, dove BSkyB è determinata a lanciare un canale televisivo in 3D entro l’anno in corso.
L’iniziativa di BSkyB nella TV 3D ha consentito di mettere in movimento tutta la complessa catena di produzione di eventi live, di broadcasting con sistemi 3D e ricezione presso gli utenti con prodotti TV 3D consumer.
Il sistema TV 3D di BSkyb
Ancora non esiste uno standard condiviso per la codifica di segnali TV 3D (vedi paragrafo relativo), mentre per la visione 3D esistono due sistemi fondamentali con occhiali passivi e attivi. BSkyB ha scelto per la trasmissione la codifica del tipo half HD-3D, che può transitare nella stessa infrastruttura HDTV, e per la visione il sistema con occhiali passivi a polarizzazione circolare, già usati nel cinema 3D: per ora il più consolidato anche se richiede un nuovo display.
BSkyB ha tuttavia assicurato che il proprio sistema di trasmissione 3D potrà fare uso anche di display con occhiali attivi, non appena questi saranno commercialmente disponibili.
L’ufficializzazione di uno standard di TV 3D, prevista nel 2011, assicurerà la completa compatibilità delle varie tecniche e dei diversi prodotti.
Nello schema viene illustrato il sistema di trasmissione e ricezione della TV 3D adottato da BSkyB.
La camera di ripresa 3D invia le due riprese sinistra (Left) e destra (Right), corrispondenti ai due occhi sinistro e destro, a un codificatore 3D che interlaccia le due immagini in un unico quadro su righe alternate.
Vi sarà perciò un semiquadro formato dalle righe pari, dedicato all’immagine di sinistra e l’altro semiquadro formato dalle righe dispari, dedicato all’immagine di destra, ciascuno con risoluzione 1920×540, metà in senso verticale rispetto all’HDTV (half HD).
La perdita di risoluzione verticale sull’immagine 3D risulta trascurabile soprattutto se in ricezione si usano sistemi di interpolazione a 100 o 200 Hz, mentre la qualità complessiva percepita risulta superiore grazie all’effetto 3D.
I semiquadri sono trasmessi in sequenza alla normale frequenza di 50 Hz corrispondente alla velocità di 25 fps (frames per second) per il quadro completo L+R.
Dopo il codificatore 3D la catena broadcasting rimane la stessa utilizzata da BSkyB per i servizi HDTV fino al al set-top-box SkyHD compreso. L’uscita HDMI del set-top-box SkyHD viene collegata direttamente a un nuovo display 3D del tipo a polarizzazione circolare.
Agli spettatori non resta che inforcare gli occhiali a polarizzazione circolare per vedere le due riprese sinistra e destra combinate in un’unica ripresa tridimensionale.
Canale SKY 3D entro l’anno
Nel 2009 si parlava dell’inizio ufficiale delle trasmissioni in tre dimensioni in occasione delle Olimpiadi di Londra del 2012. In realtà BSkyB ha annunciato il via libera alla TV 3D già a partire da qusto mese di aprile. Mano a mano che crescerà il numero di televisori 3D che arrivano in Gran Bretagna, SKY ha dichiarato che estenderà a centinaia di pub la visione in 3D delle partite di Premiere League che ogni settimana trasmetterà in 3D, a cui seguiranno a giugno i Mondiali di Calcio del Sudafrica.
Il lancio del canale televisivo SKY 3D avverrà verso fine anno. SKY 3D sarà così il primo canale Tv europeo a trasmettere in tre dimensioni: requisito fondamentale sarà disporre del decoder SkyHD e di un televisore 3D già disponibile sul mercato inglese. Alla fine dello scorso anno in Gran Bretagna vi erano oltre 1,6 milioni di utenti dotati di set-top-box SkyHD, tutti questi potranno usufruire del servizio di SKY 3D senza ulteriori esborsi.
Sky 3D trasmetterà eventi di vario genere, dai documentari ai film, dai concerti allo sport, che sarà certamente la principale attrattiva. Dobbiamo aspettarci a breve anche un annuncio da parte di SKY Italia?
Le camere di ripresa
L’iniziativa di SKY nella TV 3D in diretta ha consentito un’approfondita verifica anche dei sistemi di ripresa 3D per gli eventi live. I sistemi di ripresa 3D utilizzati da SKY sono stati sviluppati dal costruttore californiano 3ality Digital che ha fornito gli speciali sostegni (camera rigs) per combinare le due telecamere di ripresa L e R (sinistra e destra) e il sistema di processamento delle riprese adatto per il 3D (figura 3).
3ality Digital ha creato un dispositivo 3D per allineare perfettamente le immagini L e R (sinistra e destra), riprese da due camere digitali separate e posizionate sullo speciale sostegno, e un sistema di regia che evita il brusco passaggio fra scene in primo piano e scene in profondità che produrrebbe affaticamento degli occhi.
I maggiori costruttori di sistemi mobili di ripresa e di regia hanno annunciato l’impiego dei sistemi di 3ality Digital nei nuovi camion per la produzione 3D.
Il display 3D a polarizzazione circolare
Il display 3D (figura 4), oltre al display a polarizzazione circolare vero e proprio, incorpora anche il decoder 3D, che svolge la funzione inversa del codificatore 3D in trasmissione. Il decoder 3D può restituire in uscita le due immagini intercalate line-by-line su righe alternate Left e Right (sinistra e destra) per la visione 3D oppure affiancate side-by-side per una visione 2D sullo stesso display.
Nell’esempio in figura le righe dispari del pannello LCD sono relative alla ripresa di destra (R), mentre quelle pari sono della ripresa di sinistra (L).
Al pannello LCD è sovrapposto un pannello ricoperto di micropolarizzatori circolari, che cambiano il senso della polarizzazione circolare da sinistrorsa a destrorsa seguendo la sequenza dei semiquadri Left e Right (sinistro e destro). In tal modo con l’impiego degli occhiali Xpol, con lenti a polarizzazione circolare incrociata, l’occhio di sinistra vedrà solo le righe del semiquadro Left, (sinistro) mentre l’occhio di destra vedrà solo le righe del semiquadro Right (destro).
Nell’immagine risultante con gli occhiali Xpol le righe della ripresa Right risultano oscurate, mentre sono visibili solo quelle della ripresa Left.
Per evitare problemi di flicker (sfarfallio) e di artefatti nelle scene veloci, che si avrebbero se le immagini Left e Right apparissero sullo schermo con la frequenza di semiquadro troppo bassa usata in trasmissione di 50 Hz (corrispondente a un semiquadro ogni 20 msec), un apposito circuito provvede ad aumentare la frequenza di commutazione del pannello polarizzatore a 100 Hz o meglio 200 Hz (refresh rate), inserendo nei 20 msec semiquadri intermedi (1 semiquadro intermedio con refresh rate di 100 Hz, 3 con refresh rate di 200 Hz) creati ad hoc per interpolazione.
Ciò richiede che il display LCD abbia un tempo di risposta molto breve (max 4 msec a 100 Hz, 2 msec a 200 Hz) per evitare sovrapposizioni (crosstalk) fra i semiquadri dovuti alla eccessiva persistenza dei pixel.
Il display, oltre che nella modalità 3D, può funzionare senza occhiali nella modalità 2D con immagini Left e Right (sinistra e destra) affiancate o nella normale modalità 2D a pieno schermo con le immagini Left e Right sovrapposte.
I Tv 3D con display a polarizzazione in commercio
Uno dei display a polarizzazione circolare impiegato nelle dimostrazioni di BSkyB è il modello Hyundai S465D da 46” 1920×1200 pixel, che utilizza il software di decodifica TriDef 3-D della DDD (Dynamic Digital Depth) (figura 5).
Questo display è in commercio in Inghilterra a 2500 sterline, circa 3000 euro: un prezzo in discesa considerando che nel 2009 costava 4000 euro.
Gli occhiali Xpol sono di RealD, utilizzati anche per il cinema (figura 6). Da questo mese è commercializzato in Gran Bretagna anche il Tv 3D con display a polarizzazione circolare di LG da 47” modello LD920 3D, impiegato da SKY nelle dimostrazioni e utilizzato nella successiva estensione del servizio di TV 3D di BSkyB a numerosi pub.
L’apparecchio è dotato di “refresh rate” a 200 Hz delle immagini. Un altro modello equivalente in arrivo sul mercato è il JVC GD-463D10 da 46”, con spessore di solo 39 mm.
Tv 3D con occhiali attivi
SKY ha assicurato che il proprio sistema di trasmissione di TV 3D è compatibile con i nuovi televisori 3D con occhiali attivi in arrivo sul mercato. Costruttori, come Sony, LG, Samsung e Panasonic, hanno sviluppato sistemi di display 3D che al posto degli occhiali passivi impiegano occhiali attivi (shutter glasses).
In questi sistemi la funzione di commutazione dei semiquadri Left e Right, svolta dal pannello polarizzatore vista in precedenza, viene realizzata con occhiali attivi le cui speciali lenti a cristalli liquidi vengono, attivate o spente in sincronismo con i semiquadri Left e Right (sinistro e destro) presentati sul display.
In tal caso il display risulta meno costoso di quello con pannello polarizzatore, ma sicuramente più cari risultano gli occhiali (50 euro contro 0,5 euro dei modelli polarizzati) perché contengono un ricevitore IR con relativa batteria. Gli impulsi di sincronismo sono trasmessi via IR dal display verso gli spettatori muniti di shutter glasses (figura 7). Anche per tali display il refresh rate delle immagini arriva fino a 200 Hz.
Sono in corso diverse prove di messa a punto dei tempi di chiusura e apertura delle lenti, che influiscono sulla luminosità dell’immagine, valori che saranno inseriti nello standard di TV 3D di prossima definizione.
Concorrenza già vivace
Mentre i display per occhiali passivi sono tutti del tipo LCD, quelli con occhiali attivi possono essere sia LCD che al plasma, anche perché quest’ultimo consente tempi di risposta molto bassi, dell’ordine di 1 sec, parametro importante per consentire refresh rate molto elevati.
Sony ha presentato la nuova famiglia di televisori Bravia 3D con occhiali attivi, modelli 40 LX90 da 40” (costo 2000 sterline) e 60LX90 da 60” (costo 3500 sterline) dotati di Motionflow 200Hz PRO, Image Blur Reduction e di Edge LED lighting.
LG propone schermi al plasma da 60” adatti a operare in 3D con occhiali attivi i quali, secondo il costruttore – presente anche nei display a polarizzazione – offrirebbero una definizione superiore a quella ottenibile con i display 3D a polarizzazione.
Panasonic ha presentato la nuova serie di televisori Viera Full HD 3D TX-VT20E al Plasma con display da 50” a 65” dotati della tecnologia di refresh delle immagini a 600 Hz e con un rapporto di contrasto dinamico di 5.000.000:1. I due apparecchi sono compatibili con il nuovo Panasonic’s 3D Blu-ray Disc Player modello DMP-BDT900. L’impiego degli occhiali attivi 3D è stato ulteriormente ottimizzato per ridurre problemi di crosstalk delle immagini in movimento.
Tutti i televisori 3D (figura 8) comprendono nel prezzo anche un paio di occhiali attivi. A differenza che per gli occhiali passivi, non esiste ancora compatibilità fra gli occhiali attivi di diversi costruttori per l’assenza di uno standard comune.
Anche Samsung ha già avviato la produzione di televisori LCD a LED Full HD-3D a 200 Hz nei formati dal 40” al 55” da utilizzare con occhialini 3D attivi.
Wonkie Chang, presidente di Samsung Electronics ha dichiarato «il nostro obiettivo è di guidare il mercato delle TV 3D».
Il settore della TV 3D, secondo il gruppo di analisi DisplaySearch, promette di crescere dai 902 milioni di dollari del 2008 ai 22 miliardi di dollari nel 2018. I televisori 3D giocheranno un ruolo importante, passando dalle 200.000 unità del 2009 ai 64 milioni di unità fra otto anni.
Standard di codifica 3D
Gli standard di codifica 3D per la Tv sono in corso di definizione e ne è prossimo il completamento; sono fondamentalmente di tre tipi: half HD-3D, full HD-3D e BluRay-3D, utilizzati con diverse situazioni di trasmissione. I nuovi televisori 3D, con occhiali passivi o attivi, dovranno prevedere decoder 3D di tutte e tre le tipologie per potersi interfacciare con le diverse sorgenti di segnali 3D.
– Codifica Half HD-3D. Le riprese Left e Right (sinistra e destra) vengono inserite in due semiquadri interlacciati in un unico quadro 1920 x 1080 con una delle quattro modalità seguenti (figura 9): line-by-line, side-by-side, over-under e checkerboard (scacchiera). I due semiquadri risultanti hanno metà definizione di quella HD, da cui il nome: il vantaggio è di potere utilizzare per la trasmissione 3D un solo canale HDTV. La modalità line-by-line è utilizzata nei display a polarizzazione, mentre la checkerboard è usata nei sistemi di proiezione a microspecchi tipo DLP.
– Codifica full HD-3D. Le riprese Left e Right (sinistra e destra) vengono inserite ciascuna in un intero quadro 1920×1080 e poi trasmesse alternativamente, conservando la completa definizione HD. L’inconveniente è la richiesta di una capacità doppia rispetto a quella di un canale HDTV. Se si volesse usare tale sistema per il broadcasting occorrerebbe impegnare contemporaneamente due canali HDTV e diventerebbe difficile assicurare la sincronizzazione fra le due immagini Left e Right per i diversi ritardi introdotti dai due canali di trasmissione e ricezione. Volendolo utilizzare per registrare su Blu-ray un film 3D con due tracce, ciascuna Left e Right con 1080p, non sarebbe però sufficiente la capacità del disco.
– Codifica Blu-ray 3D. La Blu-ray Disc Association ha finalizzato lo standard per lo “storage” di materiale cinematografico 3D su Blu-ray Disc. La specifica prevede l’impiego del Multiview Video Coding (MVC), un’estensione della codifica H.264 Advanced Video Coding (AVC) già usata in tutti i lettori Blu-ray. La codifica Mpeg-4 MVC comprime entrambe le immagini Left e Right in una sola immagine opportunamente ottimizzata, trasporta i metadati relativi alle differenze fra le due immagini Left e Right, consentendo al decoder di ottenere in uscita due flussi entrambi con qualità 1080p come per la codifica Full HD 3D.
I metadati aumentano di circa il 50% la capacità richiesta rispetto a un Blu-ray 2D. La qualità di un film 3D con definizione 1080p tipo cinema 2K può essere contenuta in un disco blu-ray. Mpeg-4MVC consente una risoluzione delle immagini 3D tipo 1080p ed è retrocompatibile con i normali Blu-ray 2D disc player.
