Centro Audio Video Zanella

Date le sue notevoli caratteristiche, il vasto campo di applicazione e l'importanza che certamente riveste, il Centro Audio Video Zanella propone in questa pagina tutte le principali informazioni tecniche su questo standard, le prospettive di impiego ed i vantaggi/svantaggi ad esso connessi.

In questa sezione verranno analizzate e presentate caratteristiche ed impieghi del nuovo standard, con particolare riferimento alla riproduzione di film.

Dalla sua introduzione, il video è sempre stato registrato e trasmesso come segnali elettrici analogici. Sebbene i trasmettitori ed i ricevitori analogici possano essere costruiti a basso costo, il video analogico è molto costoso da trasmettere e memorizzare. Inoltre, i moderni computer digitali non possono processare segnali analogici, per cui questo tipo di informazione non può essere facilmente ordinata, ricercata o manipolata.

La transizione del video dal dominio analogico al digitale cambia ogni cosa. Il video digitale può essere memorizzato e distribuito a costi inferiori rispetto alla controparte analogica; può essere memorizzato su supporti ad accesso casuale come dischi magnetici (hard disks) e supporti ottici (cd). Una volta memorizzato su questi tipi di supporti, il video diviene un media interattivo e può essere utilizzato in giochi, cataloghi, per addestramento, educazione ed altre applicazioni. Anche i film, fino ad oggi lineari, possono divenire interattivi, permettendo agli spettatori di scegliere il punto di vista, la prosecuzione della trama ed il finale.

Il video digitale accresce incredibilmente l'efficienza per la trasmissione; ciò comporta che le reti di comunicazione, dai telefoni pubblici, alla televisione via cavo, ai satelliti per telecomunicazioni, sono in grado di trasportare da sei a dieci volte più canali di quanti disponibili in precedenza, aumentando la scelta per il consumatore.

Il DVD è uno dei primi prodotti basati sulla tecnologia del video digitale. Questi dischi hanno le dimensioni di un compact disc audio, ma possono (teoricamente) memorizzare fino a 17 Gb di dati, cioé il contenuto di circa 26 CD.

Questa enorme capacità permette di memorizzare fino a quattro film di lunghezza media, con audio e video di qualità superiore agli altri formati attualmente disponibili.

Il Digital Versatile Disc (DVD, detto anche "Digital Video Disc") è un nuovo supporto per la distribuzione di dati digitali in quantità variabile da 4.7 Gb a 17 Gb, memorizzati su un disco di 12 cm di diametro. Questa enorme quantità di dati (i CD audio hanno una capacità pari a 680 Mb) può essere utilizzata per memorizzare fino a nove ore di video con qualità da studio e di audio multi canale surround, programmi per computer interattivi, 30 ore di audio con qualità CD o ogni altra cosa che possa essere rappresentata come dati digitali.

Un DVD assomiglia ad un cd: è un disco argentato con un foro al centro, con lo stesso diametro di un cd convenzionale. Proprio come nei compact discs, i dati sono registrati sul disco in una spirale di minuscole fossette ed il disco è letto attraverso un raggio laser. Il segreto della maggiore capacità del DVD sta nella minore dimensione di queste depressioni, nella minore distanza tra due tracce della spirale e nella possibilità di registrare i dati su quattro livelli, due per ogni lato.

Per leggere questi dischi ad alta densità, il laser deve produrre un raggio luminoso con lunghezza d'onda inferiore ed il meccanismo di centratura e messa a fuoco deve essere più preciso. In effetti, la messa a fuoco deve permettere la lettura dei due strati di dati: per leggere il secondo strato, il meccanismo di lettura semplicemente mette a fuoco il laser un po' più profondamente nel disco, dove il secondo strato è registrato.

Oltre al doppio-strato, i DVD possono essere anche a doppia facciata. La possibilità di quattro strati permette di raggiungere la capacità di 17 Gb. Tuttavia, poiché un film di 135 minuti può essere memorizzato su un doppio strato, i DVD a singolo faccia/doppio strato sono il tipo più comune. La seguente tabella illustra le differenze più significative tra un compact disc ed un DVD in termini di caratteristiche tecniche e capacità.

	DVD	CD
Diametro	12 cm	12 cm
Spessore	0.6 mm	1.2 mm
Separazione tracce	0.74 nanometri	1.6 nanometri
Minima lunghezza fossette	0.4 nanometri	0.834 nanometri
Lunghezza d'onda del laser	640 nanometri	780 nanometri
Capacità dati (per strato)	4.7 Gb	0.68 Gb
Strati	1,2,4	1

Sebbene ogni tipo di dati digitali possa essere distribuito su un DVD, l'applicazione più diffusa per questo supporto è la vendita ed il noleggio di film. Come supporto, il DVD ha molti vantaggi rispetto ai nastri VHS ed ai laser disc.

Il primo vantaggio è rappresentato dalla qualità: il video del DVD è incisivo e dettagliato, con colori saturi, e l'audio multi canale ha la stessa resa dell'audio del cinema.

Gli standard audio e video utilizzati oggi sono molto antiquati; le telecamere e le televisioni sono in grado di riprodurre immagini molto più dettagliate di quanto la tecnologia di trasmissione analogica possa distribuire. Lo stesso vale per l'audio: i sistemi audio da casa di oggi possono riprodurre colonne sonore di qualità cinematografica, mentre lo standard audio che accompagna le trasmissioni televisive risale alla fine degli anni '50.

Il video digitale elimina i problemi di risoluzione e di interferenza luminosità-colore, superando i limiti di banda per le trasmissioni, permettendo di visualizzare le immagini con la risoluzione a cui esse sono registrate e mantenendo separati i segnali di luminosità e colore, restituendo in questo modo i colori con la loro esatta gamma dinamica e luminosità.

Inoltre, contrariamente ai nastri VHS, la centesima riproduzione del medesimo DVD (se correttamente conservato) resitituirà la medesima qualità della prima visione, dal momento che il supporto non si deteriora per sfregamento come accade con le videocassette.

Naturalmente, il video rappresenta solo metà del fascino di un film; l'audio è ciò che realmente coinvolge lo spettatore.

I quattro canali della decodifica Pro-Logic si suddividono in centrale, frontale sinistro, frontale destro e posteriore (sebbene il canale posteriore sia normalmente riprodotto da due diffusori). Sebbene il Dolby Pro-Logic fornisca un'esperienza molto più coinvolgente di una normale colonna sonora stereo, gli audiofili lamentano un'immagine approssimativa (il suono non è localizzato con precisione) e problemi di rotazione (alcuni suoni sembrano girare attorno allo spettatore quando non dovrebbero). Per correggere alcuni di questi problemi, è stato recentemente introdotto il Dolby Pro-Logic II.

Per mantenere la compatibilità con la base installata, i riproduttori DVD includono una unità per la codifica Dolby Pro-Logic per tradurre il flusso AC3 o MPEG-2 in un formato riproducibile attraverso un amplificatore stereo tradizionale oppure un precedente sistema surround.

Spesso, nelle migliori edizioni (Special Edition) viene incluso anche un flusso audio DTS a 48 kHz, che offre una qualità musicale normalmente superiore al Dolby Digital.

Quando un film viene trasferito su un video, i distributori hanno due possibilità: possono tagliare i lati dell'immagine, oppure utilizzare il formato "letter-box" (casella postale), introducendo due fasce nere sopra e sotto l'immagine. Il taglio dell'immagine causa come risultato la mutilazione dei paesaggi e, talvolta, situazioni comiche come personaggi che conversano con qualcuno che non è semplicemente visibile.
Anche i film trasferiti nel formato letter-box hanno i loro svantaggi: pur essendo preservato il respiro originale del film, la riduzione spreca buona parte della risoluzione verticale del televisore.

Il DVD, tuttavia, è stato progettato per riprodurre film in formato wide-screen con le nuove televisioni in formato 16:9. Per coloro che possiedono un televisore 4:3, il lettore DVD permette, a scelta, di riprodurre il film tagliato ai lati, in formato espanso oppure letter-box, purché (ovviamente) il produttore del film abbia previsto questa possibilità.

Poiché il DVD è un supporto ad accesso casuale, il riproduttore può velocemente cercare un determinato punto del disco e riprodurlo; può anche essere messo in pausa, avanzare in moviola oppure ad alta velocità, il tutto con un'immagine molto più chiara di un videoregistratore a nastro. Queste caratteristiche permettono numerose, interessanti applicazioni, da film con finali multipli, a videogiochi, a riprese sportive da molteplici angolazioni, sebbene siano molto pochi i DVD che sfruttano queste potenzialità.

Sempre connesso all'interattività, il controllo parentale permette di proteggere con password i programmi che non si vogliono far vedere ai bambini; in alternativa, è possibile avere sullo stesso disco diverse versioni dello stesso film: quella voluta dal regista, una versione vietata ai 14 anni ed una ai 18 (per esempio).

Il DVD è in grado di memorizzare più colonne sonore (ciascuna con multipli canali); il formato supporta fino a 8 lingue per lo stesso film; inoltre, sono disponibili 32 tracce per sottotitoli, che permettono di seguire, ad esempio, il film in lingua originale con i sottotitoli nella propria lingua, oppure permettono la fruizione del programma ai non-udenti. Ad esempio, il film "Contact" è proposto da Warner Home Video in un DVD a doppio strato in 5 lingue, con inoltre l'intero film commentato da: Jodie Foster (protagonista), oppure Robert Zemeckis (regista), oppure dall'equipe degli effetti speciali, oltre a poter ascoltare la sola colonna sonora, senza alcun parlato.

Il sistema DVD consiste in un masterizzatore, un supporto per la distribuzione (il disco stesso) ed un riproduttore.

Dopo che un film è stato trasferito dalla pellicola al nastro video, deve essere formattato in modo speciale per essere registrato sul disco; il processo di masterizzazione consiste nei seguenti passi (illustrati dal diagramma sottostante):

Tutti i processi (tranne l'ultimo) sono realizzati attraverso un sistema di masterizzazione, basato su una potente workstation. La workstation non è altro che un computer con due sofisticati sistemi digitali per l'elaborazione del segnale: uno per codificare il video, l'altro per l'audio.

In stato incompresso, il video digitale è così voluminoso che un film di media lunghezza richiederebbe circa 40 DVD a singola facciata/singolo strato. Fortunatamente, il video digitale è fortemente ridondante e può essere compattato eliminando più del 97% dei dati richiesti per rappresentare il video senza influire in modo avvertibile sulla qualità finale dell'immagine. Il metodo di compressione utilizzato è lo standard MPEG-2; questo sistema, sebbene oggi obsoleto e superato da algoritmi più performanti (AVC, H264), garantisce prestazioni adeguate per la risoluzione del DVD (720 x 480 nel formato PAL) e per le comuni durate dei film.

Per ottenere la massima qualità di immagine, viene utilizzato un processo detto "codifica a tasso di bit variabile": quando un'immagine è molto complessa e dettagliata, non è possibile comprimerla considerevolmente senza un decadimento della qualità; ecco, quindi, che durante la codifica sono impiegati più dati per rappresentare sequenze "difficili" e meno dati per sequenze "facili", variando costantemente la quantità di informazione richiesta per ciascuna immagine.

Poiché il risultato finale non è prefissato, dipendendo dal materiale da codificare, ed essendo la compressione con perdita (compattamento), è cruciale che l'algoritmo implementato per la codifica a tasso variabile sia in grado di analizzare attentamente il video in modo da eliminare solo i dati ridondanti; la qualità dei DVD oggi è migliore di quella dei primi DVD usciti (infatti non è infrequente la ri-masterizzazione dei titoli più importanti, esattamente come succede nel mercato del CD audio).

Un DVD è costituito da un foglio di alluminio riflettente incapsulato in plastica trasparente. I dati sono memorizzati sul foglio come una lunga serie di minuscole fossette, disposte in una stretta spirale attorno al disco. Le fossette sono incise sul foglio mediante la pressione di un master in vetro. Nel caso di un DVD a singola facciata, il disco stampato è incollato con una parte non-trasparente, che può indicare il contenuto del disco stesso. Nel caso di dischi a doppia faccia, due metà (ciascuna con il suo foglio di alluminio contenente i dati) sono incollate tra di loro. Questo processo è già ben noto, in quanto rappresenta una combinazione delle tecniche utilizzate per produrre compact disc audio e laser disc (anch'essi supporti a doppia facciata). Il costo di produzione di un DVD è praticamente identico a quello di un cd audio.

DVD5	solo riproduzione, singolo strato, capacità 4.7 Gb
DVD9	solo riproduzione, doppio strato, capacità 8.5 Gb
DVD10	solo riproduzione, singolo strato, doppio lato, capacità 9.4 Gb
DVD18	solo riproduzione, doppio strato, doppio lato, capacità 17 Gb
DVD-R	scrivibile una sola volta, processo di colorazione organica, doppio lato, capacità 7.6 Gb
DVD-RAM	scrivibile molte volte, processo a inversione di fase, doppio lato, capacità 5.2 Gb

Per i computer, i DVD sono compatibili Micro UDF e/o ISO-9660; il transfer rate minimo è di 1.35 Mb al secondo (circa un cd-rom 9x); esistono lettori che con capacità di lettura fino a 8x.

Il riproduttore DVD è un apparecchio molto sofisticato, che tuttavia ormai è disponibile ad un prezzo anche inferiore ai 100,00 €.

Le parti di cui si compone un riproduttore sono le seguenti (il diagramma sottostante illustra la loro interdipendenza):

Il decoder audio/video è naturalmente il componente più complesso del lettore DVD; esso ha tre distinte ed essenziali funzioni:

Oltre a queste funzioni, il decoder deve aggiungere i menu a schermo (OSD), codificare i sei canali audio in formato Dolby Pro-Logic ed implementare altri formati proprietari come VideoCD 2.0 e CD audio.

Non esistono lettori DVD con due testine, per leggere simultaneamente entrambi i lati dei dischi a doppia faccia; i motivi sono essenzialmente due:

Il DVD deve essere visto come un sistema integrato costituito dal masterizzatore, dal disco e dal riproduttore.
Infatti, il masterizzatore prepara tutte le informazioni per controllo parentale, sottotitoli, colonne sonore multiple e compatta audio e video come necessario. Tuttavia, poiché (ad esempio) nel caso di film con parti vietate l'intero film deve essere presente sul disco, il riproduttore deve poter saltare le parti non richieste durante la visione; per evitare dei buchi audio/video, quindi, il riproduttore è dotato di una memoria tampone, utilizzata durante il riposizionamento del laser, ed il masterizzatore deve disporre le sequenze sul disco in modo da minimizzare i tempi di riposizionamento, tenendo conto della dimensione della memoria tampone.

La maggior parte dei film sono prodotti da pochi studios, che sono stati profondamente coinvolti nella creazione dello standard DVD. Il motivo è presto detto: il sistema DVD ha cambiato profondamente l'equilibrio tra video noleggiati e video venduti a basso prezzo (sell-through), oltre a permettere nuovi sistemi per riscuotere denaro dai consumatori per i film che vedono.

Oggi il mercato del home video è di importanza cruciale per i produttori cinematografici, in quanto gli incassi che ne derivano superano gli importi raccolti attraverso le proiezioni nei cinema. Alcuni anni fa, era credenza comune che i consumatori preferissero noleggiare i film piuttosto che acquistarli, per cui gli studios fissarono i prezzi dei film a valori piuttosto alti. La Disney fu la prima a provare che i consumatori avrebbero acquistato film particolarmente graditi se il prezzo era appropriato, ed altri studios seguirono la sua strada. Hollywood ha espanso il mercato del sell-through attraverso il DVD, permettendone la distribuzione con quotidiani e settimanali.

I DVD sono protetti attraverso un algoritmo crittografico, per cui i lettori posseggono un dispositivo interno che decifra i dati presenti sul disco (che quindi non può essere copiato digitalmente) ed un dispositivo Macrovision all'uscita che altera i livelli di registrazione automatici dei videoregistratori, impedendo la copia su nastro senza un elevato degrado nell'immagine. Entrambe queste tecnologie sono facilmente aggirate attraverso programmi comunemente reperibili in Internet, per cui la protezione dalla copia oggi è considerata del tutto inefficace.

Oggi quasi tutti i personal computer sono venduti con un drive per dvd-rom, e molto spesso con lettori/masterizzatori in questa tecnologia. Il Blu-Ray non è ancora diffuso, ma considerato che i personal computer di oggi incorporano hard disk di diverse centinaia di gigabyte, è più che probabile che in futuro un lettore multi-standard (cd/dvd/Blu-Ray) verrà incluso in tutti i computer.

Dal punto di vista audiofilo, l'applicazione più interessante è il DVD-Audio, che permette la registrazione in formato lossless (algoritmo MLP) di audio multicanale a 96 kHz/24 bit o stereofonico a 192 kHz/24 bit; sebbene non abbia avuto molto successo, è stato la base per la definizione dell'audio nel Blu-Ray (Dolby True-HD).

I lettori di DVD (ed i DVD stessi) non sono tutti uguali; analogamente a quanto previsto da Nintendo, Sega e Sony nella realizzazione delle loro console per videogiochi, anche i DVD presentano un country code che, se richiesto dal produttore, impedisce la visualizzazione del disco su lettori provenienti da paesi di continenti non autorizzati. Ciò è motivato dalle richieste dell'industria cinematografica, che non desidera che copie di un film non ancora distribuito circolino liberamente in altri paesi.

Pur essendo garantita, la compatibilità con i cd audio non implica che un lettore DVD sia anche un buon lettore per compact disc. Infatti, il laser rubino utilizzato nei lettori DVD e la lente olografica necessaria per cambiare la messa a fuoco sui due livelli del disco non incidono positivamente sulle prestazioni puramente audio.

Il DVD è orientato espressamente alla riproduzione del video; per questo, i tradizionali compact disc avranno ancora vita lunga. Gli audiofili non devono pertanto temere una rapida obsolescenza dei loro costosi cd-transport, né affannarsi per decidere l'acquisto di un lettore DVD che, tranne lodevoli eccezioni, potrebbe deluderli in campo audio.

Una cosa da tenere presente, tuttavia, è talvolta l'impossibilità di leggere i CD-R in un DVD; l'incompatibilità è dovuta al colore del supporto, che risulta illeggibile alla luce rossa; alcuni produttori hanno ovviato al problema introducendo un doppio pick-up.

I primi masterizzatori per DVD uscirono come registratori di dati per computer. I sistemi richiesti per creare il video MPEG compresso che si trova sui DVD-Video sono piuttosto complessi e richiedono molte ore e molti passaggi per comprimere un film. I registratori DVD in commercio funzionano in modo simile ad un videregistratore; tuttavia, la qualità o il tempo di registrazione sono notevolmente inferiori rispetto ai livelli raggiunti nei DVD-Video, in quanto viene adottato un algoritmo di compressione meno spinto.

Lo standard DVD-Video memorizza le immagini sotto forma di tre componenti: immagine in bianco e nero (luminanza) e due canali con l'informazione sui colori (crominanza). Tutti e tre i segnali sono mantenuti ad una larghezza di banda significativamente più elevata rispetto ai laser disc. La risoluzione è pari a 720 pixel per 480 linee (16:9), contro le 425 linee del laser disc. La risoluzione da sola non è, tuttavia, indicativa della qualità finale dell'immagine; lo sarebbe, infatti, se la compressione MPEG-2 non adottasse un algoritmo con perdita. Poiché la larghezza di banda media è pari a 4.69 Mb al secondo, MPEG-2 deve comprimere ovunque in rapporti da 4:1 a 10:1. Un tale livello di compressione è raggiunto lavorando a due livelli: compressione dell'immagine e compressione del movimento. La compressione dell'immagine funziona in modo simile al formato grafico per computer JPEG; la compressione del movimento è ottenuta confrontando un fotogramma chiave con i fotogrammi adiacenti, scartando ogni informazione ridondante. Sebbene semplice a parole, questo compattamento è veramente complesso. Una compressione MPEG-2 estrema può risultare nell'apparire di uno o più dei seguenti difetti:

La divisione THX della Lucasfilm ha certificato molti titoli DVD; i film certificati sono valutati in base alla fedeltà del trasferimento, alla compressione da video a MPEG-2 ed alla bontà del processo di duplicazione.
Inoltre, sono certificati anche i lettori DVD, per fornire un corretto riferimento sulla bontà dei DAC utilizzati (fra le altre cose).

Certamente, con il progredire della tecnologia ed il perfezionamento dell'algoritmo impiegato dal masterizzatore tali difetti sono molto diminuiti, per cui ormai si evidenziano solo in DVD prodotti molto tempo fa.

Dolby ha probabilmente perso la battaglia sul terreno delle sale cinematografiche, grazie al Digital Theater Sound e forse anche grazie al Dynamic Digital Sound di Sony, ma il genio commerciale dell'industria ed il suo tempismo hanno fatto sì che lo standard adottato ufficialmente per il DVD fosse il suo AC-3.

Prima dell'introduzione del Dolby AC-3, gli audiofili erano scettici a causa del suo algoritmo con perdita con larghezza di banda molto limitata (384 Kb/sec). Con il rilascio di alcuni film, come "Sotto il segno del pericolo", buona parte della critica si è subito convinta della superiore resa di questo standard rispetto al vecchio Pro-Logic, sebbene tutt'ora alcuni esperti affermino che AC-3 suona in modo meno spazioso e più metallico.

Dolby AC-3 è un sistema di codifica percettivo, simile a quanto implementato nei Mini Disc e nelle defunte DCC, il che significa che scarta informazioni normalmente non percepite dalla persona media. L'AC-3 prevede una configurazione 5.1 (sinistro, centrale, destro, surround sinistro, surround destro e subwoofer), con risoluzione 20 bit e frequenze di campionamento di 32, 44.1 e 48 kHz per canale.

Per quanto riguarda i film, Dolby AC-3 permette di raggiungere una resa sonora quasi indistinguibile dall'originale, con una minima colorazione ed una leggera asprezza. La maggior parte dei proprietari di impianti home theater non dovrebbero notare queste sottili debolezze del sistema; tuttavia, per la musica, questo formato compresso riproduce l'audio in modo meno accurato dello standard PCM.

L'antagonista più convincente all'AC-3 è il DTS di Coherent Acoustics; vicino alla sua massima larghezza di banda, il DTS CA suona in modo del tutto trasparente rispetto all'originale e, pertanto, ha un vantaggio in termini di pura riproduzione audio.

Non ci sono sufficienti elementi per poter esprimere valutazioni in merito alla compressione MPEG-2 audio, sebbene alcuni esperti la ritengano più debole del già collaudato AC-3.

Formato	DTS Coherent Acoustics	Dolby AC-3 Surround
Massimo numero di canali	7.1	7.1
Completamente discreti? (canali mono)	Si	No
Algoritmo	DTS Coherent Acoustics	Dolby AC-3
Numero Bit	24	20
Frequenza di campionamento	64-4096 Kb/sec	64-384 Kb/sec
Rapporto di compressione	da 3:1 a 16:1	da 10:1 a 16:1

Purtroppo il sistema DTS è normalmente confinato ad edizioni speciali e non è disponibile in tutti i film.

"Digital Vaporware Disc" era la simpatica interpretazione dell'acronimo DVD data quando ancora la guerra degli standard (SD e MMCD) appariva simile, per molti aspetti, alla antica diatriba Beta-Vhs (ed alla più recente DVD-HD vs Blu-Ray), con in più i rappresentanti di Hollywood a complicare le cose, con le problematiche relative a pirateria e protezioni anti-copia. In realtà lo standard si è poi rapidamente affermato e rende oggi questo supporto un ottimo "compagno di strada" per tutti gli amanti del home video, nell'attesa che il Blu-Ray ampli il suo catalogo e diminuisca i costi, in modo da soppiantarlo completamente.

	Attualmente, gli standard di riferimento nell'audio cinematografico sono il suono digitale su sei canali (Dolby Digital e DTS): un centrale per il dialogo, due canali frontali (destro e sinistro) per la musica, due canali posteriori per gli effetti ed un canale per le frequenze basse. A questi si aggiungono le versioni "EX", che presentano uno o due canali centrali posteriori.
	Lo standard migliore utilizzato dalle videocassette è il Dolby Pro-Logic, uno schema audio a matrice che permette la decodifica di quattro canali a partire da una traccia stereo convenzionale.