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(O M ~ ~ I t ~ & V I D t O •••••••• I •••• I •••••••••••• I ••••••••••••• I I I ••••••••••••••••••••••••••••• I ••••••••• GUIDA PRATICA Compressione dati video digitali: un esempio Dopo aver visto, a grandi linee, caratteristiche e problematiche inerenti alla compressione dei dati audio, spesso analogici all'origine, una volta convertiti in digitale mediante campionamento, e trasportati su «mezzi» diversi per la distribuzione, vediamo quello che si può ottenere applicando le stessa tecnologia, In pratica, su dati video. L'approccio al problema è sicuramente più stringente, in termini di analisi. e soluzioni, nonché legato alla «larghezza di banda» digitale ottenibile e praticabile di Massimo Novelli .... . . Il segnale video, nella sua accezione più comune, contiene una enorme quantità di informazioni che diventano estremamente costose da trasmettere tra diversi punti. Quello di cui si ha bi- sogno è una metodologia, quindi un de- vice, che trasmetta solo le necessarie informazioni basate sulla soglia di per- cezione-colore visiva umana. Questo device è spesso chiamato CODEC, acronimo delle due processioni neces- sarie date-da un enCOder e DECoder. Un sistema codec codifica segnali vi- deo ed audio in formato standard per essere trasmesso, mediante un «mez- zo» a limitata larghezza di banda, ad un decoder che a sua volta riceve i segnali così trattati decodificandoli alla loro ori- ginaria larghezza di banda e caratteristi- che, prima di essere immesso nei con- sueti canali di visione. Andiamo così ad analizzare una delle sperimentazioni più originali nel voler costringere una gran- de quantità di dati compressi su un ca- nale di trasmissione, messa a punto congiuntamente da due committenti con grande esperienza nel campo vi- deo, la giapponese lkegami e la KDD. La loro proposta, integrata per solu- zioni hardware e software nel mettere a punto un codec di qualità broadcast, consente all'utenza professionale di tra- smettere fino a quattro segnali video e otto segnali audio congiunti su un col- legamento di linea standard DS3 (Digital Service 3) con un biHate di 45 Mbi- t/sec. Una piccola digressione: per le si- gle usate vi rimandiamo al glossario dei termini in altra parte dell'articolo. Que- sto sistema contribuisce senz'altro ad abbattere costi di trasporto «media» co- me pure aumentare efficienza e produt- tività in applicazioni tipicamente onero- se come trasferimenti via satellite o reti di fibre ottiche. In ogni caso, anche al di 292 là della specifica applicazione, le solu- zioni a tali proposte sono di carattere generale fermo restando l'utilità di que- sta offerta. DISTANCE DIGITAL DISTANCE Figura l- Una semplice comparazione della qualità di trasmissione rispetto alla distanza da percorrere nei segnali di tipo analogico e digitale. ~ IOEO ' 02 VTR (SLAVE) COOER3 AUDIO Analogico vs. digitale Con straordinaria efficienza e tempe- stività, almeno sul fronte americano, i due enti preposti a dirimere questioni tecniche di tale natura, come la ATSC (Advanced Television System Commi- tee) per la televisione di genere HDTV e la famosa FCC (Federal Communication Commission) per la radio-diffusione in generale, stanno da tempo investigando sulle nuove tecnologie che dovrebbero rimpiazzare a breve i sistemi correnti. Tali sistemi, è ovvio, saranno digitali e la maggior ragione di tale scelta, rispetto ad un ringiovanito analogico, è a causa della intrinseca «robustezza» di un se- gnale digitale, da tutti i punti di vista. Per fare un esempio, la controparte analogica si deteriora esponenzialmente al variare della distanza a cui viene tra- sportato in maniera inevitabile e su «media» diversi, mentre la sua rappre- sentazione digitale è di qualità costante, sia nell'incremento della distanza tra i punti sia, soprattutto, nell'attraversare mezzi diversi mantenendone le caratte- ristiche originarie intatte (su media ma- gnetici, ottici, statici come memorie, via cavo, etere, fibre ottiche, ecc.) Figura 2- Schema es- senziale dei collega- menti adottati nell'e- sempio trattato; le uscite delle sorgenti (VTR 0-2) creano un flusso di dati di 140 Mbit/sec ognuno. Il si- stema di trasmissione lo comprimerà, a se- conda dei canali pre- senti contemporanea- mente, a grandezze va- riabili e mediante il ca- nale OS3 sarà distribui- to all'utenza. MCmicrocomputer n. 127 - marzo 1993

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(O M ~ ~ I t ~ & V I D t O•••••••• I •••• I •••••••••••• I ••••••••••••• I • I • I ••••••••••••••••••••••••••••• I •••••••••

GUIDA PRATICA

Compressione dati video digitali:•un esempio

Dopo aver visto, a grandi linee, caratteristiche e problematiche inerenti allacompressione dei dati audio, spesso analogici all'origine, una volta convertiti in

digitale mediante campionamento, e trasportati su «mezzi» diversi per ladistribuzione, vediamo quello che si può ottenere applicando le stessa tecnologia, In

pratica, su dati video. L'approccio al problema è sicuramente più stringente, intermini di analisi. e soluzioni, nonché legato alla «larghezza di banda» digitale

ottenibile e praticabile

di Massimo Novelli.... . .

Il segnale video, nella sua accezionepiù comune, contiene una enormequantità di informazioni che diventanoestremamente costose da trasmetteretra diversi punti. Quello di cui si ha bi-sogno è una metodologia, quindi un de-vice, che trasmetta solo le necessarieinformazioni basate sulla soglia di per-cezione-colore visiva umana. Questodevice è spesso chiamato CODEC,acronimo delle due processioni neces-sarie date-da un enCOder e DECoder.

Un sistema codec codifica segnali vi-deo ed audio in formato standard peressere trasmesso, mediante un «mez-zo» a limitata larghezza di banda, ad undecoder che a sua volta riceve i segnalicosì trattati decodificandoli alla loro ori-ginaria larghezza di banda e caratteristi-che, prima di essere immesso nei con-sueti canali di visione. Andiamo così adanalizzare una delle sperimentazioni piùoriginali nel voler costringere una gran-de quantità di dati compressi su un ca-nale di trasmissione, messa a puntocongiuntamente da due committenticon grande esperienza nel campo vi-deo, la giapponese lkegami e la KDD.

La loro proposta, integrata per solu-zioni hardware e software nel mettere apunto un codec di qualità broadcast,consente all'utenza professionale di tra-smettere fino a quattro segnali video eotto segnali audio congiunti su un col-legamento di linea standard DS3 (DigitalService 3) con un biHate di 45 Mbi-t/sec. Una piccola digressione: per le si-gle usate vi rimandiamo al glossario deitermini in altra parte dell'articolo. Que-sto sistema contribuisce senz'altro adabbattere costi di trasporto «media» co-me pure aumentare efficienza e produt-tività in applicazioni tipicamente onero-se come trasferimenti via satellite o retidi fibre ottiche. In ogni caso, anche al di

292

là della specifica applicazione, le solu-zioni a tali proposte sono di caratteregenerale fermo restando l'utilità di que-sta offerta.

DISTANCE

DIGITAL

DISTANCE

Figura l -Una semplice comparazione della qualitàdi trasmissione rispetto alla distanza da percorrerenei segnali di tipo analogico e digitale.

~

IOEO '

02 VTR (SLAVE)COOER3

AUDIO

Analogico vs. digitale

Con straordinaria efficienza e tempe-stività, almeno sul fronte americano, idue enti preposti a dirimere questionitecniche di tale natura, come la ATSC(Advanced Television System Commi-tee) per la televisione di genere HDTV ela famosa FCC (Federal CommunicationCommission) per la radio-diffusione ingenerale, stanno da tempo investigandosulle nuove tecnologie che dovrebberorimpiazzare a breve i sistemi correnti.Tali sistemi, è ovvio, saranno digitali e lamaggior ragione di tale scelta, rispettoad un ringiovanito analogico, è a causadella intrinseca «robustezza» di un se-gnale digitale, da tutti i punti di vista.

Per fare un esempio, la controparteanalogica si deteriora esponenzialmenteal variare della distanza a cui viene tra-sportato in maniera inevitabile e su«media» diversi, mentre la sua rappre-sentazione digitale è di qualità costante,sia nell'incremento della distanza tra ipunti sia, soprattutto, nell'attraversaremezzi diversi mantenendone le caratte-ristiche originarie intatte (su media ma-gnetici, ottici, statici come memorie, viacavo, etere, fibre ottiche, ecc.)

Figura 2 - Schema es-senziale dei collega-menti adottati nell'e-sempio trattato; leuscite delle sorgenti(VTR 0-2) creano unflusso di dati di 140Mbit/sec ognuno. Il si-stema di trasmissionelo comprimerà, a se-conda dei canali pre-senti contemporanea-mente, a grandezze va-riabili e mediante il ca-nale OS3 sarà distribui-to all'utenza.

MCmicrocomputer n. 127 - marzo 1993

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COMPUTER & VIDEO

GUIDA PRATICA

Panoramica totale sugli attuali algoritmi di compressione dell'immagine video.

Compressione di dati

Come già sappiamo, vari tipi di tec-niche di compressione dati per video di-gitale sono già all'opera o in avanzatostadio di sviluppo, e la tabella 1 mostrachiaramente le varie famiglie e sotto-specie praticate. Ancora con un esem-pio, il Joint Photographics Expert Group(JPEG) ha adottato il metodo «DiscreteCosine Transform» (DCT) come algorit-mo-base nello standard ormai stabil-mente accettato e verificato. Ma in ognimodo, la maggioranza delle tecniche dicodifica a più basso «bit-rate» operanoimmagazzinando prima dati video noncompressi in grandi spazi di memoriaper poi quindi realizzare i processi di co-difica nel riorganizzare i dati entro il qua-dro video, sia staticamente «congelan-do» una immagine sia con processionedi tipo temporale. I dati risultanti potran-no essere estratti dal quadro evitandose possibile i cosiddetti «motion artifa-ctS». Un altro modo di prowedere allaconversione è nel combinare codifichedi trasformata (come la trasformata Ha-damard) con codifica di tipo entropico(codifica di Huffmann), ottenendo cosìun più basso bit-rate con l'intera proces-sione applicata per ogni quadro video.In questo caso i risultati saranno di nes-suna degradazione video entro il frame,anche quando siano presenti veloci mo-vimenti sulla scena.

L'ultima proposta, ed è quella di cui cioccupiamo più a fondo in questo caso,è stata così integrata in un sistema co-dec consistente in un encoder è di undecoder con compressione digitale mul-ticanale capace di trasmettere' uno, due,tre o quattro segnali video su un singolocanale DS3. In paragone agli altri me-todi le feature multicanale aggiungonoun innegabile vantaggio, soprattutto nel-la economia del servizio reso.

Configurazione del sistemaAndiamo quindi ad analizzare le appli-

cazioni più comuni di una tale architet-tura, fermo restando che, a prescinderedel numero di canali che potrà variare odel mezzo di trasmissione adottato,cioè se satellite, modem, o cavi a fibreottiche, l'uscita campionata del codec ri-marrà sempre nel rapporto bit-rate di 45Mbit/sec; in pratica l'originalità dellasperimentazione è tutta in questa voce.Tenendo ben presente la figura 2, il se-gnale DS3 contiene un video e uno odue canali audio di alta qualità. Il video,in questo caso proveniente per esem-pio da un VTR digitale D2 (ma potrebbeessere anche un D 1) rappresenta ap-

prossimativamente un flusso di dati del-l'ordine di 140 Mbit/sec. Per inciso unvideoregistratore in formato D2 campio-na il video composito a quattro volte lafrequenza della sottoportante colore elo fa con una risoluzione di 8 bit (calco-lando le grandezze, avremo quindi 4 x4,4336 x 8 - circa 141.875.000 bit, ov-vero 142 Mbit/sec). Il codec campionerà

tabella l

Codifica di predizione

Predizione "Intraframe"

Predizione "Interframall

Codifica di trasformata

Quantlzzaziona vettori al. (VQ>

Codifica gerarchica

Codifica a divisionedi larghezza di banda

Codifica a 8.trazionestrutturaI.

Codifica di entropia

per compressione il video ad un segna-le di soli 39,1 Mbits/sec per la trasmis-sione, e poiché si tratta di un singolosegnale, una simile soluzione consentela miglior qualità nell'immagine risultan-te rendendola indistinguibile dall'origina-le di partenza. Tale configurazione èsenz'altro indicata per il trasferimento,ad alta qualità, del materiale trattato.

Predizione Bui valori, predizionelineare, predizione "adaptlve",

predizione ewitching.

Predizioni di 11, 21 • 31 ordina.

Predizione "Intrafleld".

Predizione Il Interfi.ld" .

Codifica differenziaI. BuI frama.Supplemento condizionaI. dei pixel.Compensazione/Interpolazion. dimovimento.

Predizione Backqround.

DCT, DFT, Trasfo~ta Badamard,Trasformata Slant, Trasfo~ta K-L.

Trasformata di li, 21, 31 ordine.

Codifica "Zone-bit", codifica"Adaptive" .

VQ discreta sul valore principale,VQ su quadaqno/pendenza, VQ multi-livello.

VQ a ricerca dati, di tipo linearee ad albero.

Codifica "Bit-plane" e "Level-pIane" .

Codifica di riproduzioneaequenziale.

Codifica sub-band, codifica atroncamento di blocchi.

Codifica di dettaglio, codifica adivisio~e di area.Codifica a sintesi analitica, asintesi ricognitiva, codificaintelligente.

Codifica Buffmann

Codifica "Run-lenght"

Codifica aritmetica

MCmicrocomputer n. 127 - marzo 1993 293

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COMPUTER & VIDEO

GUIDA PRATICAtabella 2

Tutti i valori sono in m8gabita/s8e (Mbita/sec).* questo data-rate è attualmente allo stadio di sviluppo, non ancora praticabile.

Una comparazione tra i canali OS (Oigital Service) in uso e proposti. Anche se la terminologia tra i servizipuò variare, ed anche i loro data-rate, per fare un esempio, il Oigital Service OSO (n.d.r. leggi OS zero) nonè altro che il classico B-Channel ISDN a 64 Kbit/sec

La rete ISDNe le sue applicazioni nel broadcasl

menterà il rapporto di compressione perogni canale. Alla massima possibilità,cioè con i quattro video e gli otto audiosimultanei, ogni canale presenterà unrapporto di compressione che arriva a8,4 Mbit/sec. A questo punto, ed a que-sto grado di compressione molto più al-

6,312

Giappone

397,200

1,544

32,064

44,736

2,048

34,368

8,448

Europa

565,000

to di quello di partenza, è significativoaccettare comunque qualche degrada-zione di segnale, inevitabile e a discre-zione dell'utenza considerando la effet-tiva economicità di soluzioni così spinte,nel rapporto costi/prestazioni tra qualitàdi immagine e spese di trasmissione.Per quanto riguarda poi la logistica deisistemi, i multiplex di codifica dovrannorisiedere nello stesso luogo, mentre l'e-quipaggiamento di decodifica potrà in-vece essere localizzato in luoghi diversie a distanza l'uno dall'altro. Innegabil-mente altro punto a favore della propo-sta Ikegami-KDD (figura 3).

ccData-ratel} di trasmissionee gerarchia digitale

Supponiamo che siano a disposizionedue tipi di codec, uno operante a 45Mbit/sec e l'altro a 40 Mbit/sec. Suppo-nendo anche che entrambi siano dellastessa qualità, quale dei due potrebberappresentare la migliore soluzione? An-che se si potrebbe pensare che l'unitàa 40 Mbit possa fare un lavoro più ef-ficiente, in realtà dovrebbe essere se-lezionato quello operante a 45 Mbit perla semplice ragione che non esiste uncanale di trasmissione portante che agi-sca sui 40 Mbit. Pur se è tecnicamentepossibile abbassare ulteriormente il bit-rate (e qualche casa costruttrice sta giàtentando di farlo) i circuiti a standardDS3 sono attualmente di (quasi) comu-ne utilizzo in paesi all'avanguardia tec-nologicamente ed i loro rapporti opera-zionali, in termini di flusso, sono fissatidai vari enti di telecomunicazione nazio-nali ed internazionali. Ma quali sono ibit-rate possibili ed usati da questo nuo-vo tipo di trasmissione? La tabella 2 cimostra chiaramente gli standard di fattousati e quelli proposti come futuri. è quici viene in mente quello che si sta fa-cendo, soprattutto nei paesi più svilup-

6,312

44,736

1,544

OSA

139,264

Tipo di serviziodigitale

D5-4 *

DS-2

DS-3

DS-1

to nell'unire serie di canali-basein multiplextra loro, danno alla ISDN una flessibilità diesercizio incredibile ove l'utente voglia ser-vizi diversi a varie velocità; e le capacità in-trinseche sono ben messe in evidenzaquando si considerano le più alte velocità diconnessione. Nel DS2 si potrà andarea ben8,448 Mbit/sec semplicemente unendo traloro quattro canali DS1, mentre al DS3 siarriverà sommando tra loro sedici canaliDS1 a 34,368 Mbit/sec e così via.

Certamente a questo punto potrà sorge-re in futuro tutta una serie di problemi, ma-gari di altra natura, di non facile soluzionesoprattutto tra gestori di servizi del generee radiodiffusione in concreto. Se finora iltrinomio, per fare un esempio, produzioneradio-TV/broadcaster/gestoredi impianti didiffusione era coincidente in un singolo en-te e non poteva essere diversamente, oratale equilibrio potrebbe spezzarsi con leconseguenze del caso. Fermo restando ledue prime voci inalterate, la terza potrebbeessere «super partes» rispetto alle altredue, non essendo più controllabile dall'enteradio-TV, creando uno scompenso, in am-bito investimenti e ammortamento d'im-pianto, difficilmente quantificabile. Ma tut-to ciò, in pratica, sta già avvenendo perquanto riguarda l'uso dei satelliti, nei lorodiversi servizi, per cui il problema non do-vrebbe essere così preoccupante.

La nuova rete digitale integrata nei ser-vizi (Integrated Service Digital Network)sarà senza dubbio la «new frontier» delletelecomunicazioni per gli anni '90 ed oltre.Appena introdotta in Italia, con l'attivazionedi centri pilota nelle maggiori città del pae-se, ma già ampiamente diffusa in altre areenel mondo, offre tutta una serie di servizinumerici che vanno dalla fonia generica dialta qualità alla trasmissione dati di ogni ge-nere (e quindi audio e video soprattutto,non solo nell'ambito delle teleconferenze).Integrandosi pian piano nella normale retetelefonica analogica, sarà destinata a sop-piantare l'intera connettività attuale nell'ar-co di qualche anno. Di base, ed in ambitoeuropeo, sarà possibile attivare mediantecanone di noleggio, varie opportunità e condiverse caratteristiche. A partire dall'acces-so base, così denominato, che consta didue connessioni a 64 Kbit/sec ognuna perun totale di 144 Kbit/sec compresi 16 Kbit/sec di controllo, ove è già possibile farscorrere un segnale audio digitale con lar-ghezzadi bandadi almeno 7,5 KHze anchedi più, che rispetto alla attuale BW analo-gica di soli 3,2 in uso la dice lunga sulla suaefficienza, a quello primario caratterizzatoda una velocità di 2,048 Mbit/sec multiplex-ando 30 distinti accessi base (il cosiddettoDS1).

L'originalità di tali connessioni, soprattut-

Se uno o più coder sono usati all'o-rigine, uno di essi viene considerato co-me Master (ancora figura 2), mentre glialtri presenti sono chiamati Slave (schia-vi). Ognuno di essi, comunque, ha iden-tiche capacità di accettare un video edue canali audio. All'arrivo, cioè sul latoospitante, tutte le unità ricevono lostesso segnale DS3 e nessuna distin-zione è fatta tra le varie unità. A mar-gine di tale configurazione c'è da tenerpresente la non necessità di gen-locka-re il segnale di arrivo (cioè di sincroniz-zare al resto la sorgente) anche se è ri-chiesto in ogni caso uno stabile segnaledi sincronismo. Da notare poi che nonc'è nessuna differenza tra master e sla-ve, tutte le unità verranno consideratele stesse.

Con due segnali video e quattro ca-nali audio, ogni video sarà compresso a18,6 Mbit/sec, mentre se il canale DS3conterrà tre video e sei canali audio lacompressione adottata arriverà a circa11,8 Mbit/sec. Aggiungendo poi infineun quarto segnale video e i corrispon-denti canali audio ovviamente si incre-

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GUIDA PRATICAtabella 3

Sono in evidenza le relazioni tra l'origine dei segnali delle sorgenti ed i rapporti data-rate delle trasmissioniuna volta compresse, considerando una degradazione nulla oppure al limite della riconoscibilità. Ricordiamoche una visione di alta qualità su un comune televisore è, in termini di flusso, dell'ordine dei IO Mbitlsec.

TOAlR

TOAlR

TVCONTAlHERFORIlATTER

DS-3OUTPIIT

è il primo anello nella tecnica di codificadi trasformata Walsh Hadamard. Essoin sintesi separerà i valori di riferimentodetti di DC, cioè costanti, ed i valori del-la sottoportante, per una efficientequantizzazione della «Differential PulseCode Modulation», che in pratica indicala differenza in valore tra il pixel corren-te ed il precedente. Il rimanente segna-le AC, cioè il variabile, sarà fatto pas-sare sotto il controllo di una quantizza-zione di tipo «adaptive», la quale pre-calcolerà la quota di informazioni chesaranno generate basandosi sulla quan-tità di informazioni nel frame. Per esse-re più precisi, il numero di dati entroogni macroblocco (32 x 8 pixel) e la di-stribuzione di essi in ogni blocco.

A seguire vi sarà una scansione, sem-pre di tipo «adaptive», questa volta perogni blocco di pixel di 8 x 8, dipendendodalla natura del video in ingresso, e saràpossibile in maniera non rigida ma fles-sibile (figura 5) cioè scegliendo in qualedirezione e con che criterio; potrà quin-di essere di tipo orizzontale, verticale,diagonale o a combinazione, sempreper rispettarne una essenziale efficienzadi fondo. Continuando nell'analisi siamoarrivati all'ingresso di un filtro di alto or-

l:apportodi compresa.

1:2000

1:9

1:50 - 1:250

1:5 - 1:1010-20 Mbita/a ••e

140 Mbita/aee

data-ratedi trasmis8.

48-64 I(bita/a••e

384 I(bita/aee

60-140 Mbita/a ••e 1:5 - 1:10

45-60 Mbita/a ••e 1:4 - 1:530-145 Mbita/a ••e 1:5 - 1:7

AUDIOI*>ffAL

AlW.OG~

Figura 4 - Lo schema ablocchi del codec inoggetto; è in evidenzala processione video,molto complessa, equella audio sicura-mente più semplice.Da notare alla fine dellacatena il TV ContainerFormatter.T

ORDER-

VIDEO

Figura 3 - Codifica torimultipli dovranno risie-dere nello stesso luo-go, mentre per i deco-dificatori saranno con-sentite locazioni diver-se sempre nell'ambitodel canale di trasmis-sione DS3 associato.

Mbit/sec. La compressione sui livelli, seapplicata, riguarderà solo quei segnaliche sono molto al disopra del normalestandard, come evidenti sopraesposizio-ni di luce data da riprese non perfetta-mente curate o altro, mentre i circuiti dipre-processione rimuoveranno i segnalidi sync e di blanking originali, cosicchésolo il segnale video in se stesso vengaprocessato. Un converter a quadratura

1.2 Gbita/ a••e

100 Mbita/aee

originaledata-rate

100 Mbita/a ••e

100 Mbita/a ••e

600 Mbita/aee

216 Mbita/aee216 Mbita/aee

Generica

Alta qualità

TV via cavo

Broadeast rv

BDTV

Videotelefono

Teleconfarenza

Trasmissione

Le tecniche adottateL'analisi della essenziale circuitazione

sarà doverosa a questo punto e ci scu-siamo se il discorso tecnico, a volte, po-trà sembrare ostico, ma è un passo ne-cessario per capirne il funzionamento. Ilvideo analogico d'ingresso, se il segnaleda trattare è di tal genere, andrà primaconvertito in digitale (figura 4) ed è danotare che sarà fatto sulla sua naturacomposita. Quindi non ci sarà separa-zione della luminanza dalla crominanza,come si potrebbe supporre, con la ne-cessità di ri-encodizzare il segnale com-posto. Questa processione sarà in gra-do di mantenere intatta la saturazionedei colori con la precisione dell'origina-le, La conversione AJD userà i classici 8bit di «Pulse Code Modulation» operan-te a quattro volte la frequenza della sot-toportante colore per un flusso di datirisultante, abbiamo detto, di circa 140

pati tecnologicamente nell'ambito delletelecomunicazioni, per unificare lo stan-dard ISDN (Integrated Service DigitalNetwork) da parte delle varie compa-gnie telefoniche internazionali, offrendouna varietà di servizi che vanno dalla fo-nia di alta qualità a trasmissione datimolto veloce, non paragona bile a nes-sun altro attualmente in uso sia in ter-mini di costi che di qualità, almeno nellepremesse iniziali.

Tornando all'analisi del sistema, e conin mente i vari standard internazionali, lasua efficienza dipenderà dall'abilità deglialgoritmi adottati nel ridurre il bit-rate ilpiù possibile senza sacrificare la qualitàdell'immagine, pur rientrando nelle fa-sce di trasmissione evidenziate dalla ta-bella. Da notare comunque che una ri-cezione di alta qualità per un comunetelevisore casalingo è considerata, intermini di flusso di dati, intorno ai 10Mbit/sec.

MCmicrocomputer n. 127 - marzo 1993 295

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COMPUTER & VIDEO

GUIDA PRATICA

TV CONTAINER FORMATTER

cherà un codice «Forvvard Reed-Solo-mon error-correction» nella misura di 16byte per ogni gruppo di 239, che som-mati tra loro daranno un totale di 255,ossia ogni gruppo di 239 byte di dati di-venterà 255 di forvvard error-correction.Questo segnale sarà così miscelato insequenza mediante un processo di in-terlacciamento il quale considererà bloc-chi adiacenti tra loro di 255 byte alla vol-ta in maniera alternativa. Se durante latrasmissione avverranno degli errori, es-si appariranno in modo random, cioè ca-suali, e con molto meno significanzaquando i dati saranno riordinati alla finedella catena.

Per finire, i dati video così combinatisaranno ulteriormente miscelati ai duecanali audio rispettivi, che dovrebberoessere digitali convertiti a 16 bit e 48kHz di campionamento creando un flus-so di 768 Kbit/sec., per andare diretta-mente ad un blocco di correzione d'er-rore, che a sua volta provocherà il ne-cessario ritardo atto ad «attendere» laprocessione molto più lunga del videocorrispondente. A margine delle possi-bilità offerte poi ci sarà anche quella diunire alla totalità dei segnali prodotti unutilissimo canale cue (order wire), cioèun canale di servizio fonico o dati, usatospesso per comunicazioni interne o au-tomatismi di ogni genere. Associato alcodec multicanale vi sarà un cosiddetto«TV Container Formatter», ossia uncombinatore di segnali la cui architettu-ra dipenderà dal numero di codec in uso(figura 6) e specifico dello standardOS3, mentre il devi ce B3ZS non è altroche un circuito di sostituzione di zeri bi-nario, che assicura in sostanza la pre-senza di sufficienti 1 nel flusso per unacorretta base dei tempi.

Figura 6 - Il TV Contai-ner Formatter basatosu un sistema a quat-tro canali, cioè al mas-simo delle possibilitàofferte dalla sua archi-tettura. Esso non è al-tro che un dispositivodi formato dati, nell'im-pacchettamento deiblocchi, proprio dellespecifiche 053.

•Figura 5 - I differenti si-stemi di scansione deiblocchi di pixel all'inter-no del quadro video,ne sono consentiti didiversi.

ZIGZAGSCAN

VERTlCALSCAN

OUTPUT

Il

DATAFROIISLAVETWO

DATAFROIISLAVEONE

DATAFROIISLAVETHREE

DATAFROII

IlASTERCODEC

VIDEO DATA 1 INPUT__AUDIO DATA 1 INPUT__AUDIO DATA 2 INPUT __VOICE CUE DATA 1 IN_

VIDEO DATA 3 INPUT__AUDIO DATA 5 INPUT __AUDIO DATA 6 INPUT__VOICE CUE DATA 3 IN_

VIDEO DATA 2 INPUT__AUDIO DATA 3 INPUT__AUDIO DATA 4 INPUT__VOICE CUE DATA 2 IN_

VIDEO DATA 4 INPUT __AUDIO DATA 7 INPUT__AUDIO DATA 8 INPUT__VOICE CUE DATA 4 IN_

dine che troncherà soltantò le alte fre-quenze dei dati in eccesso che rischinodi sovramodulare la capacità di trasmis-sione nel OS3, fermo restando la con-siderazione data alle componenti di or-dine più alto, che non sono processate,indispensabili affinché la qualità dell'im-magine rimanga intatta.

I dati così quantizzati e combinati ver-ranno destinati verso lo schema di co-difica a lunghezza variabile di tipo Huf-fmann, abbastanza classico in sé, cheprovvederà ad una ulteriore riduzione dibit-rate senza nessuna perdita di infor-mazioni, assegnando brevi sequenze dicodici ai valori più spesso significativi esequenze più lunghe a quelli meno ri-petitivi. Ad ulteriore processo si appli-

Glossario dei terminiAOPCM - Adaptive Differential Pulse-CodeModulation. Una forma di codifica digitale mol-to più efficiente della lineare PCM poiché sarà in grado di codificare solo le differenze traun campione e il seguente, invece di assegnare valori discreti a tutti i campioni indiscri-minatamente. È in grado anche di adattare la sua codifica ai valori del segnale durante ilprocesso. Considerata come una forma di compressione di dati di tipo statistico.B-CHANNEL - Nei servizi ISDN, un canale designato alla trasmissione fonia e/o dati.COOEC - Codificatore/decodificatore. Qualsiasidevice che include codifica di trasmissionedigitale e decodifica di ricezione nello stesso apparecchio.O-CHANNEL - Nei servizi ISDN, un canale ausiliario designato per controllo di trasmis-sione o servizi suppletivi al B-Channel.OSO - Digital Service O. Un canale dati a velocità 64 Kbit.OS1 - Digital Service 1. Un canale dati a velocità 2.048 Kbit/sec normalmente configuratocome 30 (oppure 24 in USA per 1.544 Kbit/sec) canali OSOpiù 8 Kbit/sec di sync. Vederetabella 2.OS2 - Digital Service 2. Quattro canali DSl multiplexati insieme.OS3 - Digital Service 3. Sedici canali DSl multiplexati insieme con controllo dati addi-zionale, risultante in un flusso dati di 34,368 Mbit/sec. Da notare gli standard internazionalidiversi (per gli USA si tratta di 28 canali DSl in multiplex). Vedere tabella 2.

Quale futuro?AI di là della specifica applicazione vi-

sta, di indubbia genialità e funzionalità,è bene tener presente gli innegabili van-taggi delle tecnologie che consentonola compressione video in ambito broad-cast, sia nell'aspetto della efficiente ri-duzione del segnale senza pregiudicar-ne la qualità originaria sia nella riduzionedei costi per trasportarne le informazio-ni necessarie. Sono già in atto speri-mentazioni di alto livello proposte da en-ti radiotelevisivi internazionali, sia inAmerica che in Europa che in Giapponee come su altri fronti, come quello dellacompressione audio digitale di alta qua-lità, le prospettive danno fiducia allepremesse iniziali.

Ci sarà anche un codec per la televi-sione del futuro, ormai definita a grandilinee e sicuramente molto diversa dal-l'attuale? r;:ss

296 MCmicrocomputer n. 127 - marzo 1993

Page 6: I •••• I •••••••••••• I ...della intrinseca «robustezza» di un se-gnale digitale, da tutti i punti di vista. Per fare un esempio, la controparte analogica

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