La televisione in alta definizione, in sigla HDTV (acronimo dell'analogo termine inglese High Definition TeleVision), o anche semplicemente alta definizione, è la televisione con video di qualità significativamente superiore a quella degli standard televisivi maggiormente diffusi nel mondo nella seconda metà del XX secolo, standard televisivi che rientrano nella SDTV e nella EDTV. È in altre parole un termine che sta a indicare genericamente un livello qualitativo dell'immagine televisiva.
LHD (720p), il Full HD (1080p) e il 1080i sono i tre tipi di risoluzione video impiegati nella televisione in alta definizione digitale moderna.
Vi sono altre risoluzioni video in alta definizione come il 2K e il QHD (1440p o WQHD) che non vengono utilizzate in ambito televisivo.
A differenza della televisione a definizione standard, che utilizza sia il tradizionale rapporto d'aspetto 4:3 sia quello widescreen 16:9, la televisione in alta definizione moderna utilizza unicamente il 16:9.
Caratteristiche tecniche La raccomandazione ITU-R BT.709 (conosciuta comunemente con Rec. 709) definisce le caratteristiche tecniche dei formati video della televisione in alta definizione.
Un fotogramma del sistema televisivo PAL è composto da 2 semiquadri (field) di 312,5 linee cadauno. Nel primo semiquadro, vengono riprodotte le linee dispari, sul secondo le linee pari. Il segnale è quindi composto da 25 fotogrammi per secondo (FPS), pari a 50 semiquadri. Ogni linea orizzontale ha una durata di 64 microsecondi (15625 Hz), 53 dei quali sono utilizzati come parte attiva (quindi riproducono il segnale video), mentre i restanti 11 microsecondi sono utilizzati come segnale di sincronismo orizzontale. Lo stesso accade nei semiquadri, infatti solo 576 linee sono da ritenersi attive, mentre le rimanenti costituiscono l'insieme del sincronismo verticale.
La risoluzione orizzontale del fotogramma non è applicabile in termini di pixel al video analogico, dove ogni riga è composta da un segnale modulato analogico, quindi continuo, ma la sua risoluzione è in funzione della frequenza di trasmissione di questo segnale; più la banda sarà ampia, più informazioni si possono trasmettere in ciascuna linea.
Il segnale a standard PAL ha una larghezza di banda di oltre 7 MHz, ma in realtà la scarsa qualità dei ricevitori TV commerciali (e la pessima qualità degli impianti di ricezione via antenna) ha fatto ritenere con il tempo che un segnale di qualità adatto alla trasmissione ha una banda di 5 MHz, sufficienti per risolvere circa 400 linee. Questo è il massimo teorico che può essere trasmesso con la codifica PAL, anche se la qualità ottenibile realmente è inferiore. Se la sorgente è digitale, lo standard di campionamento prevede invece 720 pixel sull'asse orizzontale.
L'evoluzione dell'informatica, molto più rapida rispetto al broadcasting, ha fatto sì che agli standard TV si affiancassero standard per PC sempre più prestanti fino a far diventare gli standard informatici la punta di diamante degli standard video ad alta definizione. Oggi conviene ragionare in termini di standard "nK" dove n è il numero di migliaia di pixel lungo l'asse orizzontale.
Formati video
Lo standard HDTV, all'inizio delle ricerche negli anni ottanta, si riteneva dovesse offrire una risoluzione "doppia" del PAL, quindi di 1 250 linee (625 × 2) non tutte attive (le attive si riducevano a ); tuttavia per ragioni commerciali e economiche la dizione "Alta Definizione" è stata via via estesa nei decenni a standard sempre meno prestanti, come al sistema analogico Hi-Vision a 1125 linee (1080 o 1035 attive).
Oggi la tecnologia HDTV comprende quattro formati video, che differiscono sia per la risoluzione effettiva sia per le modalità di scansione dell'immagine.
Il formato 720p, comunemente chiamato HD o HD ready (i televisori che lo supportano riportano il logo HD ready, cioè "pronto per l'alta definizione"), presenta una risoluzione complessiva di almeno pixel (1280×720) con scansione progressiva, ovvero per ciascun ciclo di trasmissione di un fotogramma (50 o 60 Hz a seconda dei Paesi) viene trasmesso l'intero quadro dell'immagine. Ogni aggiornamento coinvolge tutte le 720 linee e i pixel dello schermo. Nel caso di schermo al plasma con pixel non-quadrati è HD ready anche la risoluzione complessiva di pixel (1024×768). Il formato 1080i presenta una risoluzione complessiva di pixel (1920×1080) con scansione interlacciata, ovvero per ciascun ciclo viene trasmesso un semiquadro formato alternativamente dalle sole linee pari o dispari dell'immagine. Quindi ogni aggiornamento coinvolge 540 righe e pixel. Il formato 1080p, comunemente chiamato Full HD, è il più recente dei tre ed equivale alla versione con scansione progressiva del 1080i, per cui ogni aggiornamento coinvolge tutte le linee e i di pixel dello schermo, ma di solito è a 24 fps, la velocità della pellicola cinematografica.
Sono previsti formati 1080p a 50 e 60 fps, ma attualmente non sono di uso pratico poiché solo alcune telecamere e registratori possono riprendere e registrare così tanti dati.
Esiste anche un formato qHD (quarter High Definition) con risoluzione di 960×540 pixel, ovvero un quarto della definizione Full HD (1920×1080) che tuttavia non è uno standard ufficiale né un formato nativo. Il qHD si ottiene dal downscaling del 720p e del 1080p e dal deinterlacciamento del 1080i. Viene usato anche per la creazione di file video Xvid. Non viene impiegato da nessuna emittente televisiva per trasmissioni TV.
I segnali a linee attive ( totali) di scansione interlacciata, in uso soprattutto in Giappone nella HDTV analogica e nelle W-VHS, sono stati abbandonati.
Va evidenziato che, per loro stessa natura, gli schermi LCD e plasma visualizzano comunque qualunque segnale video in modalità progressiva, sia che originariamente sia interlacciato, sia che sia già progressivo.
Per confronto, nelle riprese cinematografiche si gira a 24 fotogrammi al secondo (in pellicola) con l'utilizzo di un otturatore a due pale che, con una frequenza doppia di 48 cicli al secondo, in proiezione copre le interlinee e i passaggi tra un fotogramma e l'altro. Le telecamere di ripresa elettroniche (o quelle digitali) invece hanno cicli di 25 fotogrammi al secondo. Le emittenti televisive tradizionali trasmettono in scansione interlacciata 25 fotogrammi al secondo per il sistema PAL e 29,97 per il sistema NTSC; quest'ultimo ha una risoluzione inferiore al precedenteSi noti che i due sistemi citati sono, a rigore, tecniche di codifica per un segnale video composito, che non definiscono la risoluzione e la frequenza di scansione; tuttavia i termini sono di uso molto comune per riferirsi anche a questi aspetti delle norme relative..
La qualità relativa dei due formati HD ready è legata, oltre che a considerazioni soggettive (preferenza verso una maggiore stabilità dell'immagine o verso una maggiore risoluzione), ai contenuti del segnale trasmesso. Le scene con movimenti più rapidi e frequenti possono beneficiare della maggiore rapidità di aggiornamento del formato 720p, mentre le scene statiche possono trarre vantaggio dalla maggiore ricchezza di dettagli del formato 1080i. Di fatto il sistema progressivo elimina i difetti di fermo immagine soprattutto durante la fase di montaggio.
La definizione dei programmi HDTV è circa 4 volte superiore a quella del formato DVD e nonostante la buona efficienza di compressione offerta dall'MPEG-4, lo spazio richiesto per la loro archiviazione è comunque rilevante. Per quanto i supporti ottici Blu-ray (lo standard HD DVD è stato abbandonato) offrano una capacità che può arrivare a 50 GB e oltre, questa sarebbe appena sufficiente per 2 ore di filmato ad alta definizione con la codifica DVD. D'altra parte, l'uso di codec quali H.264 e (MPEG-4 Part 10) consente la trasmissione della qualità piena con bitrate abbastanza bassi, fino a scendere agli 8 MHz di banda passante disponibile sui ricevitori DTT. Questi codec vengono utilizzati anche dai lettori HD DVD e Blu-ray per abbassare la banda passante richiesta permettendo la memorizzazione fino a 8 ore di video su supporti Blu-ray a più strati.
A partire dai primi mesi del 2009 sono presenti sul mercato televisori in grado di supportare il formato 1080p (Full HD con scansione progressiva), con frequenza di ripetizione della bitmap dell'immagine sullo schermo che possono arrivare a 300 Hz.
Confronto dei particolari A parità di altezza dello schermo, i sistemi ad alta definizione offrono una qualità nettamente superiore per via della dimensione grandemente inferiore dei pixel, come si può notare dalle immagini sottostanti. In questo caso infatti un pixel dello standard FULL HD ha il 28,4% dell'area di un pixel dello standard PAL, avendo un lato che equivale al 53,3% del lato di quest'ultimo. Per un pixel dello standard HALF HD (HD READY) le percentuali diventano il 64% per l'area e l'80% per il lato.
Altri fattori importanti per la qualità Esistono sul mercato diversi tipi di telecamere che si differenziano per la risoluzione che utilizzano per la registrazione (720p e 1080i tra le più comuni) ma un altro fattore importante per determinare la qualità di una registrazione digitale è il bitrate ovvero la quantità di bit utilizzati per memorizzare ogni fotogramma del filmato; per gli apparecchi di classe domestica si aggira intorno ai 12/15 Mb/s utilizzando lo standard di registrazione/compressione MPEG-2.
Il sistema di connessione con cui è possibile connettere una videocamera o un lettore al monitor o al videoproiettore si differenzia tra SDI e Component HD.
Come sfruttare l'HDTV I miglioramenti dell'alta definizione sono apprezzabili solo se si possiede un intero set HDTV, vale a dire sia televisore sia decoder per ricevere le trasmissioni ad alta definizione trasmesse dalle emittenti televisive, o un lettore ottico di dischi ad alta definizione come dal 2006 è il Blu-ray (il formato HD DVD è stato abbandonato). In caso contrario, se si tentasse cioè di visualizzare un contenuto HDTV con un televisore tradizionale, non si noterebbero miglioramenti nella definizione, in quanto il vantaggio fondamentale dell'alta definizione risiede proprio nella maggiore risoluzione del segnale video, circa quattro volte quello di un normale DVD.
C'è decisamente poca chiarezza nella maggior parte dei produttori circa le effettive caratteristiche tecniche di un televisore che abbia supporto all'alta definizione. Non è detto che un display di elevata diagonale, con tecnologia TFT o plasma, sia una soluzione HD.
Per dare un minimo di sicurezza al consumatore, esistono i sigilli HD ready, HD TV, Full HD 1080p e HD TV 1080p, stabiliti dalla EICTA (European Information, Communications and Consumer Electronics Industry Technology Association), che in teoria dovrebbero dare la garanzia che un televisore sia in grado di visualizzare contenuti HD. Di fatto, il sigillo HD Ready dovrebbe garantire che il televisore: abbia una risoluzione verticale fisica di almeno 720 righe; disponga di (almeno) una presa analogica YUV (Component); disponga di (almeno) una presa digitale (DVI o HDMI) protetta dal sistema HDCP; sia in grado di visualizzare contenuti con i formati 720p e 1080i.
Storia e sviluppi
Nel corso della storia, la sigla HDTV è stata usata più volte per indicare sistemi all'avanguardia con una risoluzione via via sempre maggiore. In ambito analogico, il riferimento è sempre stato costituito dal numero delle righe di scansione. Si possono indicare come HDTV i sistemi a 60 linee del 1925 e quello inglese a 240 linee del 1935, definito precisamente come HDTV dal governo britannico. Anche un sistema sperimentale americano a 441 linee fu presentato come HDTV nel 1939.
Dopo la seconda guerra mondiale, il sistema francese a 819 linee fu utilizzato per alcuni anni in Francia e in Belgio e non più utilizzato dal 1968, per la difficile compatibilità nei televisori a colori e con gli altri sistemi 625/25 continentali.