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Upscaling/Downscaling - L’adattamento della risoluzione

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Abbiamo giù avuto modo di vedere come spesso, per visualizzare sul proprio dispositivo domestico un film, occorrano degli adattamenti. In questa sede ci occuperemo dell'adattamento della risoluzione e più precisamente dei procedimenti di scaling.
Come da programma non mi concentrerò sugli aspetti tecnici che potrete trovare in qualsiasi guida: cercherò piuttosto di semplificarvi al massimo la comprensione dei concetti di base.
Purtroppo anche in questo caso devo preventivamente scusarmi per l'eccessiva lunghezza della guida. Purtroppo si tratta di argomenti importanti e sui quali si basa l'intero ambito Home Theater. Spero di non annoiarvi troppo... 

Aspect Ratio e Risoluzione - Due facce della stessa medaglia
Prima di partire con una analisi delle principali risoluzioni video è necessario porre il giusto accento sullo stretto collegamento che lega la risoluzione e l'aspect ratio.
La risoluzione di un'immagine indica - tramite le dimensioni di base e altezza - il numero di punti (pixel) che compongono l'immagine.
Benché questo discorso sembra non aver niente a che fare con la guida di oggi, è bene sapere che il processo di scaling spesso si accavalla con quello per l'adattamento dell'aspect ratio. Nei dispositivi di visualizzazione moderni, in tantissimi casi, l'immagine riprodotta può subire sia un adattamento della risoluzione che un adattamento del rapporto d'aspetto (tutto dipende dalle impostazioni scelte).
Occorre prestare molta attenzione a questi elementi nel settaggio corretto di un impianto, un piccolo errore può compromettere anche la migliore catena video.

Le sorgenti video più comuni
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Andando finalmente ad analizzare le risoluzioni video, ben poche sono quelle che si possono definire standard.
In sequenza, e partendo dal materiale Sd per andare all'Hd, abbiamo (con la formula "Base x Altezza"):

  • 720x576 - Risoluzione Standard o Sd (Pal). E' la risoluzione dei dvd e più in generale delle sorgenti non in Hd.
  • 1280x720 - Risoluzione Hd Ready. E' la risoluzione (comune) dei display Hd Ready e di file per pc.
  • 1920x1080 - Risoluzione Full Hd. E' la risoluzione del materiale in blu-ray e dei display Full Hd.


In linea generale, avere una maggiore risoluzione equivale ad avere un'immagine composta da più punti. Questo vuol dire più precisa (dettagliata) e più grande.
Non si deve tuttavia credere che una risoluzione più grande voglia dire sempre migliore qualità. Ci sono molti altri fattori e può capitare che anche un'immagine in Sd sia migliore di una in Hd. Lascio per ora questo argomento ad un'altra guida.

Come si può notare, non esistono molte risoluzioni disponibili in origine (in vendita nel mercato: su internet esistono infinite risoluzioni dal momento che i video vengono analizzati e modificati prima di girare come materiale pirata).
Abbiamo i dvd con il loro 720x576 (Pal) e i blu-ray con il loro 1920x1080. La risoluzione 1280x720 è rarissima da trovare sui supporti attuali (cinematografici) ma è invece comune nei supporti (i giochi) per console Hd come la Ps3 o l'Xbox 360.
In generale si considera materiale Hd sia il materiale Full Hd che il materiale Hd Ready: tutto il resto è materiale Sd.

Spesso per indicare la risoluzione si indica esclusivamente il valore verticale. Quindi:

  • Il materiale Sd sarà generalmente materiale a 576i (nei dvd Pal).
  • Il materiale Hd Ready sarà generalmente materiale a 720p.
  • Il materiale Full Hd sarà generalmente materiale a 1080p.

Le lettere i e p indicano solo se il materiale nel supporto è in formato interlacciato o progressivo (argomento che tratteremo altrove e che influenza in maniera determinante la qualità finale del video): quindi potete trovare anche altre combinazioni (ad es. capita di trovare la dicitura 1080i su alcuni blu-ray).

I dispositivi di visualizzazione (display, videoproiettori...)
Andando ad analizzare i display (ma la stessa cosa vale anche per videoproiettori e simili), possiamo notare come anche questi abbiano una risoluzione nativa.
Lasciando stare sporadiche eccezioni possiamo dire che i vecchi televisori a tubo catodico avevano una risoluzione Sd. I televisori attuali (lcd, plasma, led..) sono generalmente Hd (anche se alle volte hanno una risoluzione di soli 1024x768).

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La risoluzione di un display è data dal numero di punti (pixel) che riesce a riprodurre. Ogni pannello è capace di riprodurre una e una sola risoluzione perché il suo schermo è costituito da un numero di punti fisso e determinato.
Per cercare di rendervelo più chiaro, potete considerare che un pixel è un piccolo circuito: un display con risoluzione 1280x720 avrà l'equivalente di 921600 pixel (1280 per 720). Qualsiasi cosa voi vediate la vedrete sempre e comunque a quella risoluzione (i circuiti sono e saranno sempre in quel numero).
Nonostante questo, spesso capita di leggere sui manuali (o sulla stessa televisione) differenti valori di risoluzione supportata.
E' importantissimo capire la differenza fra risoluzione nativa di un dispositivo e risoluzione supportata.
La risoluzione nativa è data dall'esatto numero di pixel che il dispositivo è in grado di riprodurre (quindi dai circuiti che lo compongono).
La risoluzione supportata non è altro che la risoluzione che comunque il televisore riesce a riprodurre tramite un adattamento della immagine alla sua risoluzione nativa.

Adattamento dell'immagine - Il processo di Scaling
Urge una spiegazione a quanto detto poco sopra.
Se vedete un'immagine a 720 su un televisore a 720 voi avrete che ad ogni punto dell'immagine corrisponde un punto fisico del televisore. L'immagine viene quindi riprodotto fedelmente, così com'è, punto per punto.
Se invece provate a vedere una risoluzione differente su un televisore a 720, chiaramente, non è più possibile adoperare questo approccio.
Ecco allora che intervengono i processori video che adattano l'immagine inventando o tagliando parti dell'immagine per renderla più grande o più piccola.
Questo processo di si chiama scaling. Sarà upscaling se l'immagine originaria viene ingrandita (inventando dei pixel), downscaling se viene ridotta (tagliando dei pixel).
Il risultato di questo procedimento è un'immagine non più fedele all'originale ma sempre con una perdita qualitativa che può essere più o meno consistente.
Ecco, per la gioia dei maschietti :furbo , come apparirà l'indiscussa protagonista di "Resident Evil: AfterLife" (Kacey Barnfield :asd ) in seguito ad un processo di upscaling da 200x140 a 400x280.

Prima:
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Dopo:
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L'immagine è più grande ma sfocata o comunque peggiorata. E' il classico effetto "Zoom", anche se naturalmente molto dipende dalla qualità del processore video.
(Ps- Mi spiace per voi ma non ho foto di Kacey Barnfield in Hd... :pfiu )

Se abbassiamo la risoluzione (ad es. vediamo un blu-ray su un televisore Hd Ready) avremo che l'immagine verrà ridotta con l'eliminazione di pixel che il processore di turno riterrà inutili e una perdita qualitativa generalmente modesta.
Se alziamo la risoluzione (ad es. vediamo un dvd su un televisore Full Hd) avremo che il processore sarà costretto a quasi raddoppiare l'immagine, inventando una riga su due con conseguente perdita notevole di qualità dell'immagine.
Chiaramente inventare non vuol dire inventare dal nulla, ma creare sulla base di supposizioni in relazione ai pixel che stanno di lato alla zona dove si devono creare nuovi punti: in tutti i casi è un procedimento invasivo e dannoso.

Eccovi quindi spiegato perché la classica tv si vede male sui televisori Full Hd o Hd Ready...succede perché parte dell'immagine deve essere creata/inventata per riempire lo schermo.

Possibile soluzione alternativa - Evitare l'upscaling tramite le "bande nere"
Se avete letto la guida sull'aspect ratio potrebbe esservi venuto un dubbio. Ma non è possibile in questo caso (da materiale Sd a dispositivo Hd) usare delle bande nere per "spegnere" parte dello schermo così da renderlo della stessa identica risoluzione della sorgente video piuttosto che far effettuare lo scaling?
La risposta è scontata...certo che si. ;)
Usando delle bande nere (che in questo caso si piazzerebbero a destra e sinistra, ma anche in basso e alto) si potrebbero spegnere tutti i pixel di troppo (che mostrerebbero il colore nero, le famose bande nere) e l'immagine sarebbe riprodotta in una parte del display della esatta dimensione (in pixel) di quest'ultima.
Ecco un esempio di come potrebbe apparire il video adoperando questo sistema:

Immagine

Il problema? Solo uno: avremo un'immagine molto più piccola del televisore.
Se, ad esempio, andassimo a riprodurre un video Sd su un display 32 pollici Full Hd con questo metodo, il video occuperebbe circa mezzo schermo: sarebbe come avere un piccolo 16 pollici...un po' pochino non vi pare? :perp
Scegliere questa soluzione può quindi portare ad un compromesso non facilmente accettabile.
Inoltre c'è da considerare che questo sistema non è adoperabile nel caso contrario (visione di materiale con risoluzione maggiore su display con risoluzione inferiore) dove il processo di scaling - benché produca danni nettamente inferiori e alle volte quasi impercettibili - è assolutamente necessario.

Conclusioni
Avendo capito le basi del processo di adattamento, appare evidente l'importanza del dispositivo di visualizzazione: scegliere il corretto display in relazione al suo probabile utilizzo è la prima cosa da fare in ambito Home Theater.
Come abbiamo avuto modo di vedere, il miglior metodo di riprodurre una immagine è quello di trasmetterla su un apparecchio con eguale risoluzione.
Quindi:

  • Il materiale Sd sarebbe meglio riprodurlo su uno schermo Sd.
  • Il materiale a 720 (quasi introvabile se non su internet) su uno schermo Hd Ready.
  • Il materiale a 1080 su uno schermo Full Hd.

Un ragionamento di questo tipo porterebbe alla scelta di un monitor Hd Ready per l'utilizzo misto di materiale: avremo un downscaling ridotto guardando materiale a 1080 e un upscaling ridotto guardando materiale a 576. Questo può apparire vero, ma non lo è sempre.
Un monitor Hd Ready necessita infatti di eseguire l'upscaling su qualsiasi sorgente video, sia essa Sd o Full Hd, quindi sia su materiale dvd (o tv) che su materiale blu-ray. La qualità sarà quindi un compromesso, ma mai al top.
A questo si aggiunge un elemento non da poco: i display Full Hd sono solitamente migliori in termini assoluti (contrasto, luminosità...). Spesso montano anche processori video migliori, pannelli migliori e varie tecnologie che possono rendere l'upscaling anche meno dannoso rispetto a quello eseguito da schermi economici o comunque non all'altezza. Il risultato è che il materiale Sd si potrebbe vedere meglio su un dispositivo Full Hd piuttosto che su un dispositivo Hd Ready.
Come scegliere il display? beh questo è un altro discorso ma - se si dovesse rispondere alla luce dell'attuale evoluzione tecnologica e della risoluzione - l'unica scelta intelligente (in un mercato che spinge verso i 1080) è quella di comprare un monitor nativo Full Hd. E' in prospettiva (ma già adesso) la scelta migliore.

Se poi siete fra quelli che vogliono solo un televisore per vedere qualcosa in tv...e se magari non siete del tutto "pazzi" come quelli che cercano su internet guide come questa...allora un buon Hd Ready può fare al caso vostro...
Ma, come sempre, ricordate che tutto è opinabile nel mondo Home Theater, non lo dimenticate ;)

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