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La Web Tv corrisponde ad una costruzione di una vera e propria televisione fruibile unicamente via
Internet, e dunque non la mera ripetizione della programmazione via etere o satellite. In questi casi
il mezzo preponderante è il personal computer e l'interattività che si crea con lo spettatore che
diviene utente. Questa nuova forma di Tv è nata per mezzo dello sviluppo di tre principali
tecnologie: il video digitale, il Web e la banda larga. Esse possono essere considerate vere e proprie
rivoluzioni per il mondo delle telecomunicazioni. La banda larga condiziona le sorti e la diffusione
della Web Tv, visto che permette la trasmissione, con lo streaming, di contenuti audiovisivi,
garantendo qualità di ricezione per l’utente e la fruizione, live o on demand, di contenuti audiovisivi,
prima prerogativa della televisione. La Web Tv produce contenuti con il nuovo linguaggio, quello
multimediale, pensati per una fruizione interattiva e personalizzata, considerando la fluidità della
navigazione che è sempre un’esperienza nuova, mai uguale alla precedente, vista l’opportunità che
ha l’utente di accedere a link, approfondimenti, news, esplorabili a sua discrezione. Le potenzialità
della Web Tv e le caratterizzanti modalità comunicative la rendono adattabile a differenti ambiti
comunicativi. Innovative e interessanti sono le sue applicazioni per la comunicazione. Con
investimenti tecnologici minimi, un utente può dotarsi di un sistema comunicativo ad alto
rendimento. La combinazione del linguaggio audiovisivo e multimediale permesso dalla Web Tv
offrono l’opportunità di costruire un’esperienza spettacolare e diretta. Infatti essa offre la possibilità
di avere un contatto diretto con l’utente e di eliminare gli intermediari. Tuttavia la crescente
richiesta di servizi Internet e, soprattutto, l’enorme numero di accessi a dati e servizi resi disponibili
da Server Web hanno determinato un considerevole aumento del traffico di rete che, in alcuni casi,
può provocare il congestionamento della rete con conseguente degrado nelle prestazioni.
Il lavoro di tesi descrivere l’architettura di rete richiesta per fornire i contenuti televisivi abbinata
all'accesso al Web ed al VOIP. Questi tre servizi condividono la stessa infrastruttura di rete.
Internet è nato come sistema “best effort” che prevede l’assenza di qualsiasi meccanismo per
garantire livelli adeguati di QoS. Tuttavia i contenuti sempre di più richiedono un elevato livello di
qualità. IPTV va proprio verso questa direzione. La qualità del servizio si traduce poi in protezione
e istradamento privilegiato dei pacchetti relativi ai servizi IPTV. Inoltre IPTV utilizza uno standard
per la compressione più efficiente rispetto a quelli utilizzati per la tv satellitare, permettendo un
miglioramento della qualità del servizio. La Web Tv al contratio di IPTV non richiede una QoS
garantita adattandosi così al modello di Internet “Best effort”. I nuovi servizi Web Tv consentono
non solo di guardare la TV ma anche di interagire con essa. L’opportunità di fruire dei contenuti
televisivi on demand introduce una vera rivoluzione nel modo di concepire la televisione, rispetto a
quello tradizionale. L’infrastruttura di rete attuale consente di supportare i servizi offerti dalla Web
Tv. IPTV raggiunge però solo una piccola fetta di utenti a causa delle limitazioni nell’infrastruttura
di rete che non consente di supportare a pieno i servizi IPTV. Per aumentare il numero di utenti
che accedono ai servizi IPTV è necessaria un’infrastruttura di rete di nuova generazione che si basa
principalmente su tecnologie in fibra ottica. Questa tesi si propone di descrivere la diffusione della
Tv attraverso IP e come tale sviluppo influenza la tradizionale tv via etere. Tutta l'indagine è
articolata intorno a quattro punti fondamentali:
1. Tecnologie e requisiti necessari per il supporto di IPTV.
2. Tecnologie e requisiti necessari per il supporto della Web Tv.
3. Come queste tecnologie si sono sviluppate all’estero e in Italia.
4. Quali sono i punti di forza o di debolezza di entrambe le tecnologie.
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Il lavoro di tesi si articola in cinque capitoli. Nel primo capitolo viene esposto il modello per la TV
digitale su rete IP inclusi i contenuti trasmessi e i servizi erogati. La descrizione verterà con
particolare attenzione sull’architettura e sui protocolli necessari per supportare i servizi triple play
IPTV. Vengono descritte le tecnologie di trasporto e distribuzione dei contenuti attraverso la rete
IP. Inoltre approfondiamo gli aspetti dei servizi VoD offerti dall’architettura IPTV. Il secondo
capitolo prosegue con la descrizione delle funzionalità del residential gateway che è un dispositivo
che si trova tra la rete di accesso a banda larga e la rete domestica. La maggior parte dei RG
forniscono capacità avanzate di instradamento per contenuti video, audio o dati. L’utente tramite il
STB che si interfaccia con la rete effettua il cambio canale attraverso un telecomando. L’obiettivo è
quello di assicurare agli utenti finali, un cambio canale rapido. I contenuti ricevuti sono
adeguatamente protetti grazie alla piattaforma di sicurezza e protezione dei contenuti offerta dalle
nuove tecnologie CA (Control Access) e DRM (Digital Rights Management). Nell’ultima parte del
capitolo vengono descritte le piattaforme che consentono il passaggio dal Triple Play al Quadruple
Play per fornire i servizi IPTV anche attraverso dispositivi mobili. Nel terzo capitolo viene descritto
lo standard sviluppato da alcuni fornitori di servizi televisivi su IP che hanno deciso di riunirsi per
lavorare ad un formato globale per la nuova piattaforma di distribuzione IPTV. E’ nato così l’Open
IPTV Forum che definisce un modello che prevede un approccio Managed Network, basato su
IMS (IP Multimedia Subsystem), pur senza escludere l’approccio Unmanaged utilizzato da Internet.
Il forum considera aspetti che risultano attualmente critici per una vasta diffusione di IPTV. Il
quarto capitolo si concentra sull’architettura utilizzata dai servizi di Web Tv. Attualmente la Web
Tv si sta imponendo sul mercato, offrendo soluzioni end-to-end per una piattaforma IPTV, servizi
video interattivi come broadcast TV e Video on Demand (VoD) su Digital Subscriber Line (DSL).
Inoltre con la diffusione del concetto di broadband vengono offerti nuovi servizi fruibili su
televisore, come personal video recording (PVR) e altre applicazioni che sfruttano voice, video e
dati. Tali servizi sono offerti anche dalla piattaforma IPTV. La piattaforma digitale Web TV utilizza,
per la trasmissione del segnale televisivo, la stessa infrastruttura di trasporto utilizzata da Internet a
banda larga. Quest’ultimo aspetto differenzia in maniera netta la Web Tv dalla IPTV che invece
utilizza un’architettura di rete di proprietà di un operatore che offre servizi IPTV. Il lavoro si chiude
con l’analisi dei risultati del sondaggio Cisco riguardo la diffusione dei nuovi servizi che utilizzano la
rete Internet. Tali risultati vengono messi a confronto con i dati sulla diffusione di IPTV e della
Web Tv nel mondo. Si procede inoltre alla descrizione delle principali tecnologie alternative come
la TV satellitare, la televisione digitale in mobilità e la TV digitale terrestre. Vi è un confronto tra le
tecnologie TV concorrenti e le nuove forme di televisione su IP.
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Capitolo 1
INFRASTRUTTURA IPTV
IPTV è una piattaforma che offre un insieme di tecnologie e di sistemi di gestione che rendono
possibile l’offerta di una tv digitale interattiva su rete IP. Il problema principale è quello di fornire i
servizi IPTV ad un elevato numero di utenti, utilizzando un’infrastruttura di rete chiusa basata sul
protocollo IP, con una qualità simile a quella che si aveva nei tradizionali servizi TV via cavo. In
questo capitolo facciamo una descrizione dell’infrastruttura IPTV grazie alla quale possono essere
forniti i servizi TV (VoD, pay-per-view e Live TV) direttamente all’utente finale. Vengono descritti
i parametri di QoS che devono essere garantiti da un’architettura IPTV. Tuttavia prima di
trasmettere i contenuti video c’è bisogno di operare una compressione. La rete deve garantire un bit
rate minimo per fare in modo che i servizi TV a definizione standard e ad alta definizione abbiano
una qualità accettabile. Il modello di comunicazione utilizzato da IPTV comporta l’incapsulamento
dei pacchetti prima di inviarli sulla rete IP. Una volta conclusa la fase di incapsulamento il pacchetto
viene inviato sulla rete di distribuzione. L’obiettivo principale è quello di ottimizzare il processo di
consegna dei contenuti. I due modelli di consegna principali sono: multicast ed unicast. Nel caso del
modello multicast vengono descritti i principali protocolli per la gestione dei gruppi multicast. Si
descrivono inoltre in dettaglio i servizi VoD che sfruttano il modello unicast.
1.1 Servizi offerti da IPTV
IPTV utilizza una infrastruttura di rete chiusa, proprietaria, in contrasto con la televisione via
Internet, che invece, prevede l’erogazione del servizio televisivo tramite la diffusione dei contenuti
attraverso Internet. Alla base del contenuto IPTV c’è quello della televisione digitale. I servizi
televisivi offerti da IPTV possono essere lineari, ad esempio eventi live o TV broadcast, ma anche
non lineari, vale a dire servizi Video on Demand su richiesta. I servizi IPTV sono offerti attraverso
la banda larga su una rete IP, gestita e controllata direttamente dagli operatori di telecomunicazioni.
I tre principali servizi offerti da IPTV sono:
ξ Video on Demand.
ξ Live tv.
ξ Pay-per-view.
Nella televisione tradizionale avevamo un palinsesto ad orario prestabilito dall’emittente. Questo
tipo di servizio è sempre meno richiesto dalle nuove generazioni. Le nuove piattaforme Video on
Demand su richiesta, si basano sul concetto che un utente desidera vedere ciò che vuole, quando
vuole. Anche IPTV offre un servizio Live Tv, proprio come avviene nella TV generalista, dove
vengono trasmessi eventi in diretta. Infine abbiamo il servizio Pay-per-view a pagamento di un
programma televisivo, o un gruppo di programmi televisivi, scelti da un archivio messo a
disposizione dal provider televisivo. In questo caso l’acquisto del contenuto avviene nei momenti
immediatamente precedenti alla sua disponibilità, proprio come avviene nei canali premium della
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TV digitale terrestre. Questi argomenti verranno trattati più approfonditamente nel seguito della
trattazione.
1.1.1 Piattaforme triple-play
Una delle caratteristiche principali di IPTV è quella di offrire una piattaforma triple-play con delle
caratteristiche precise. I servizi offerti sono sempre con una qualità del servizio garantita, ed hanno
un elevato grado di flessibilità ed affidabilità, grazie a meccanismi e protocolli che sono stati testati
già nel mondo di Internet. I contenuti TV sono distribuiti effettuando delle operazioni di codifica,
in modo da ottimizzare l’uso della banda disponibile sulla rete. I contenuti sono ricevuti dagli utenti
attraverso il STB (figura1), che permette all’utente di selezionare i canali disponibili, ed accedere ai
contenuti on demand e pay-per-view. A differenza di qualsiasi altro tipo di decoder, il STB non si
occupa solo di decodificare il segnale in arrivo. Esso ha a disposizione un canale di ritorno che
consente la navigazione in Internet o l'utilizzo della posta elettronica. Inoltre all’interno del STB è
presente un hard-disk che permette l'accesso alle funzionalità di PVR (Personal Video Recorder),
ossia la registrazione dei programmi TV. La stessa registrazione può anche essere effettuata su dei
server IPTV specifici, per essere poi prelevati dall’utente in modalità VoD.
Figura 1 - Set-top-box
Un servizio importante offerto da IPTV, riguarda l’uso della telefonia tradizionale attraverso
Internet (VoIP). Il servizio VoIP consente di effettuare una conversazione telefonica sfruttando la
connessione Internet a banda larga. Le caratteristiche principali delle tecnologie IP, definiscono
quattro fattori principali, per lo sviluppo dei nuovi servizi IPTV:
ξ Estensione teoricamente illimitata del numero di “canali”: questo consente di avere
un’ampia gamma di scelta dei contenuti del servizio Video On Demand e di accedere
anche a contenuti di nicchia che verrebbero messi da parte nella TV tradizionale.
ξ Personalizzazione della visione da parte dell’utente, scegliere cosa vedere e quando
vederlo (on demand). L’offerta dei contenuti e della pubblicità da parte dell’operatore in
funzione delle scelte dell’abbonato.
ξ Impossibilità di avere copie illegali dei contenuti, garantita dalle modalità di diffusione e
di crittografia dei contenuti. La protezione contro visioni o duplicazioni non autorizzate
è il punto forte di IPTV. L’accesso ai contenuti viene limitata nel tempo, o nel numero
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di accessi, tramite il sistema Digital Rights Management (DRM). Inoltre si può avere
un’identificazione e localizzazione certa dell’abbonato attraverso l’indirizzamento IP.
Attualmente è possibile estendere il temine “triple play” con quello di “quadruple-play”, che
aggiunge un quarto servizio che consiste nel traffico mobile per fornire contenuti multimediali.
1.1.2 Pay-per-View
La Pay-per-view (PPV) è un servizio interattivo a pagamento, che permette di acquistare solo
l'evento che l’utente desidera vedere. Classici esempi di contenuti pay-per-view sono una partita di
boxe, calcio, le Olimpiadi, un concerto, l’anteprima di un nuovo film. L'acquisto dei programmi
televisivi è eseguito mediante il televisore ma anche il set-top-box. La differenza rispetto ad un
normale canale live è la protezione dei contenuti. E’ necessaria l’attivazione o la disattivazione della
ricezione del segnale riguardo un particolare evento, per ogni singolo utente. Inoltre occorre
criptare i contenuti per evitare la visualizzazione non autorizzata. Le pay-per-view di SKY è la
piattaforma satellitare più diffusa e ricca di contenuti del mercato italiano.
1.1.3 Video on Demand
Nella visualizzazione dei contenuti video PPV il contenuto è trasmesso a intervalli regolari e
programmati. In questo modello di consegna dei contenuti è il fornitore di servizi che decide il
contenuto da trasmettere agli abbonati. Questa limitazione ha contribuito alla nascita dei sistemi
VoD di prima generazione alla fine degli anni novanta. Quindi il sistema VoD ha le sue origini
proprio nel settore della TV via cavo. Le tecnologie VoD sono cresciute rapidamente nel corso
degli ultimi due anni. I due principali fattori che hanno contribuito a tale crescita sono stati:
ξ La diminuzione dei prezzi e performance migliori.
ξ L’evoluzione dell’infrastruttura di rete NGN (Next Generation Network) dovuta al
miglioramento delle reti nel corso degli ultimi dieci anni. Questo comporta un aumento dei
profitti per le industrie che investono nel settore.
Un sistema VoD permette ad un singolo abbonato di visualizzare un programma o un film dove e
quando vuole. Ciò è in contrasto con la tradizionale TV analogica in cui i programmi sono
trasmessi in base ad un palinsesto predefinito. Pertanto il VoD è classificato come servizio “pull-
mode”, in quanto l’utente richiede i contenuti che desidera visualizzare. La biblioteca dei video
disponibili è memorizzata su un Server Video ed accessibile tramite il STB.
1.1.4 Live TV
La live TV è il servizio che più assomiglia a quello della normale TV, infatti, con esso si intende la
trasmissione in televisione di contenuti con un ritardo compreso tra zero e quindici secondi. Anche
in questo caso i dati sono trasmessi utilizzando opportune compressioni per alleggerire il più
possibile il carico immesso sulla rete. Questo servizio consente di visualizzare in streaming un
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elevato numero di canali. Con l'utilizzo dei servizi di streaming si ha la possibilità di trasmettere
attraverso la rete IP contenuti audio e video, utilizzando le più moderne tecnologie multicast per
offrire un servizio di elevata qualità. Sono presenti diversi canali che corrispondo generalmente a
diversi indirizzi multicast. I contenuti sono forniti a prescindere dal numero di utenti collegati al
canale e se non vengono in qualche modo memorizzati sono disponibili solo al momento
dell’erogazione stessa.
1.2 Architettura del sistema IPTV
Nella figura 2 sono riportate le funzionalità richieste da un sistema IPTV. Esso sfrutta il principio
end-to-end su cui si fonda il protocollo IP che rappresenta la base dell’infrastruttura Internet
moderna. Il principio end-to-end consente la comunicazione tra due entità. In questo caso si ha la
comunicazione tra l'IPTV Data Center e il STB in possesso dell’utente. Nei successivi
sottoparagrafi descriviamo i blocchi presenti in figura.
Figura 2 - Diagramma a blocchi di un sistema IPTV end-to-end
1.2.1 IPTV Data Center
L’IPTV Data Center riceve il contenuto da diverse sorgenti quali ad esempio il Content Provider
attraverso link satellitari o terrestri. I contenuti ricevuti vengono codificati/trancodificati e
memorizzati all’interno di specifici Server Video. Inoltre l’IPTV Data Center si occupa della
sicurezza e dell’aggregazione dei contenuti video per la consegna attraverso la rete IP. Quindi
questa entità funzionale funge da “Service Provider” acquistando ed ottenendo le licenze per i
contenuti dal Content Provider che è l’entità che detiene i diritti e autorizza la visione dei contenuti.
I contenuti acquistati dall’utente sono accompagnati da metadati che ne descrivono il contenuto, gli
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autori, la durata, i diritti, ecc. La gestione dei diritti digitali (DRM Digital Rights Management)
consente ai titolari di diritti d'autore di rendere protette, identificabili e tracciabili le opere di cui
sono autori. I file audio o video vengono codificati e criptati per evitare che utenti non autorizzati
abbiano accesso a tale contenuto. Inoltre, ad esempio, se si ha un video direttamente disponibile sul
display del dispositivo in possesso dell’utente, si può limitarne la visione solo durante determinati
periodi di tempo evitando che si facciano copie illegali dei contenuti. L’utilizzo dei contenuti deve
essere circoscritto solo agli utenti autorizzati attraverso delle licenze d'accesso. L'accesso a tali
contenuti da parte degli utenti finali avviene secondo procedure di autenticazione.
1.2.2 Rete di accesso a banda larga
L’aumento del numero di utenti che richiedono connessioni end-to-end comporta un aumento di
banda richiesta dall’infrastruttura di rete. Il sistema di distribuzione è costituito da una rete,
suddivisa in modo gerarchico in rete di accesso, rete metropolitana e dorsale di rete (backbone
network).
Per fare in modo che gli utenti dispongano di un certo numero di canali, sia in alta definizione che
in definizione standard, è necessaria un’attenta pianificazione della banda. Nel caso in cui i canali
sono trasmessi tramite multicast la banda richiesta della rete di distribuzione varia con il numero di
canali offerti. Invece nel caso in cui ho sevizi VoD (modalità unicast) la pianificazione della banda
deve tener conto del numero di utenti e dell’utilizzo di picco stimato. Le elevate necessità di banda
nella sezione di accesso alla rete richiedono tecnologie di accesso evolute quali fibra ottica o VDSL .
1.2.3 Rete domestica
La rete domestica è una rete la cui estensione è tipicamente limitata all’abitazione dell’utente che
richiede il servizio. Più STB possono comunicare attraverso una LAN domestica offrendo la
possibilità di accedere ai servizi IPTV da ogni punto della casa o da remoto attraverso Internet. Lo
scopo di una rete domestica è quello di fornire l'accesso alle informazioni come ad esempio la voce,
audio, dati, o informazioni di intrattenimento, da diversi dispositivi posti nell’abitazione dell’utente.
La diffusione delle reti domestiche permette di collegare i vari PC di casa o STB a Internet e tra di
loro, molto spesso attraverso tecnologie wireless. Con la diffusione delle reti domestiche nascono
problematiche a livello di sicurezza: le reti domestiche non adeguatamente protette sono sottoposte
ad accessi remoti da parte di utenti non autorizzati.
1.2.4 Quality of Service e Quality of Experience
In una rete IP si deve garantire un livello minimo di servizio, definendo dei parametri di QoS
(Quality of Service), per caratterizzare la qualità del servizio offerto dalla rete. Per ottenere
un’elevata QoS si devono rendere minimi alcuni parametri quali ritardo, jitter e perdita di pacchetti.
Questo vale nel caso in cui si ha traffico video con elevate perdite di pacchetti dovute al tasso di
compressione a cui sono sottoposti i contenuti.
La raccomandazione ITU-T Y.1541 definisce le classi di QoS di una rete IP, con alcuni parametri
prestazionali minimi da raggiungere. Ogni classe di QoS definisce una specifica combinazione di
limiti sulle prestazioni (Tabella 1). La specifica definisce sette classi differenti di QoS con alcuni
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esempi di applicazioni associate alle diverse classi. Facciamo una breve descrizione dei parametri
riportati nella Tabella 7 [1]:
ξ L’IPTD (IP Time Delay), definisce il ritardo temporale nella ricezione di un pacchetto.
ξ IPDV (IP Packet Delay Variation), è la variazione del ritardo (bitter). Per questo parametro
devo ottenere valori prossimi allo zero.
ξ IPLR (IP Loss Ratio), ossia il rapporto tra numero di pacchetti persi e numero di pacchetti
complessivamente spediti. Un protocollo con modalità di trasferimento senza connessione
non consente la ritrasmissione dei pacchetti persi e ciò influenza il valore della packet loss.
ξ IPER (IP Packet Error Ratio), corrisponde al BER, vale a dire il rapporto tra i bit errati
ricevuti e i bit trasmessi dopo l’operazione di decodifica. Per esempio un BER pari a
2*10^-5 equivale a 2 bit errati su 100.000 bit trasmessi.
ξ IPRR (IP Packet Reception Rate), è il rapporto tra il numero di pacchetti ricevuti e il
numero di pacchetti inviati.
Tabella 1 - Classi di QoS in una rete IP e applicazioni associate
Classi
di QoS
IPTD IPDV IPLR IPER IPRR Applicazioni (esempi)
0 100 ms 50 ms 1 x 10
–3
1 x 10
–4
– Real-time, sensibilità
allo jitter, basso ritardo,
alta interattività
1 400 ms 50 ms 1 x 10
–3
1 x 10
–4
– Real-time, sensibilità
allo jitter, ritardi medi,
interattività
2 100 ms U 1 x 10
–3
1 x 10
–4
– Transizione dati, basso
ritardo,
alta interattività
3 400 ms U 1 x 10
–3
1 x 10
–4
– Transizione dati, ritardi
medi, interattività
4 1 s U 1 x 10
–3
1 x 10
–4
– Basse perdite
5 U U U U – Best effort
6 100 ms 50 ms 1 x 10
–5
1 x 10
–6
1 x 10
–6
Alto bit rate, perdite
rigorosamente basse,
basso ritardo, altamente
interattivo
7 400 ms 50 ms 1 x 10
–5
1 x 10
–6
1 x 10
–6
Alto bit rate, perdite
rigorosamente basse,
ritardi medi, interattivo
NOTE – U: non definito
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Da notare che l’applicazione Best effort descrive uno scenario di rete in cui non è fornita nessuna
garanzia sulla consegna dei pacchetti o sul livello di QoS, ma, tutte le comunicazioni avvengono con
il massimo impegno possibile. In questo caso la struttura della rete ne risulta semplificata e opera
più efficientemente. Dal punto di vista dell’utente finale deve essere garantita la cosiddetta Quality
of Experience. Il tempo di zapping tra canali (cambio canale) ha una forte relazione con l'utente
finale per quanto riguarda l’esperienza della qualità del servizio. Si devono avere dei requisiti minimi
di QoE e quindi una user experience accettabile. In generale, la QoE è determinata principalmente
dal tempo necessario al STB per iniziare la decodifica del nuovo canale scelto dall’utente. Lo
zapping del canale può verificarsi quando c’è:
ξ Richiesta di metadati (un “metadato” è l'informazione che descrive un insieme di dati).
ξ Selezione casuale del canale inserendo il numero del canale.
ξ Selezione di un canale dal menu.
ξ Accensione STB/TV e inizializzazione del canale.
ξ L’utente va su e giù tra i canali, attraverso il menù EPG, utilizzando STB.
L’obiettivo è quello di raggiungere prestazioni almeno confrontabili con i servizi alternativi che
utilizzano altre infrastrutture come cavo, satellite, digitale terrestre ecc, per fare in modo da rendere
competitivi i servizi IPTV con le altre piattaforme TV.
1.3 Cenni sui metodi di compressione
Per sfruttare al massimo le larghezze di banda attuali c’è la necessità di comprimere i contenuti
aumentando così la velocità di trasmissione dell’informazione. La compressione riduce
notevolmente lo spazio di memoria richiesto all’interno dei server in cui vengono memorizzati i
contenuti. Qualunque compressione richiede che vengano rispettati alcuni parametri, quali:
ξ Bitrate: Minore sarà questo valore rispetto al bitrate della corrispondente informazione non
compressa, maggiore sarà il tasso di compressione.
ξ Processing delay: Questo valore dovrà essere più elevato possibile, vale a dire che le velocità
di codifica e di decodifica variano in base al codificatore/decodificatore utilizzato.
ξ Signal quality: La qualità del suono codificato, percepito dall’utente, varia in base al
codificatore/decodificatore utilizzato.
La compressione più ampliamente usata nei sistemi TV satellitari, terrestri o via cavo è quella
MPEG. Gli standard MPEG più utilizzati per la compressione audio e video sono:
ξ MPEG-1 - Standard introdotto nel 1992 che utilizza un bit rate fino a 1.5Mbps. Sono stati
standardizzati tre algoritmi e vengono identificati con l’acronimo “Layer”. In particolare
MPEG Layer 3 viene usato per i servizi DAB (Digital Audio Broadcasting) ed è la base
dello standard MP3 che è utilizzato per codificare contenuti musicali.
ξ MPEG-2 - Introdotto nel 1994 trova utilizzo nelle codifiche televisive e satellitari. Esso è
usato per la televisione broadcast tradizionale in IPTV e la memorizzazione di contenuti
video su DVD. Grazie a MPEG-2 si ottengono immagini televisive di buona qualità con
bitrate compresi tra 4 e 9 Mbit/s.
20
ξ MPEG-4 - E’ nato nel 1996 ed è suddiviso in 21 diversi sotto standard chiamati “part”. In
particolare la part10 chiamata anche H.264 (introdotta nel 2002) supporta la TV ad alta
definizione con una qualità video simile ad MPEG-2 ma con occupazione di banda ridotta
del 50% rispetto a quest’ultimo. Lo standard H.264 viene utilizzato nei dischi ottici di
ultima generazione come i Blu Ray.
ξ VC-1 - E’ il nome dello standard SMPTE per la compressione dei contenuti video in alta
definizione sviluppato da Microsoft e standardizzato nel 2006. Ne esistono 3 versioni:
semplice, principale e avanzata che differiscono in base alla complessità. Anch’esso è
utilizzato per i video in alta definizione e nei Blu-ray. Il bit rate massimo raggiungibile è 135
Mbit/s.
ξ Dolby Digital, è un sistema di codifica audio usato comunemente per la trasmissione di
audio digitale. Sviluppato da Dolby Laboratories è utilizzato al cinema, nella TV digitale, nei
DVD ed in altri supporti di riproduzione. Il Dolby Digital lavora da un minimo di 1 ad un
massimo di 5 canali audio, più un sesto canale destinato alla sola riproduzione delle basse
frequenze. Questo speciale schema si indica con "5.1". Il Dolby Digital lavora da un
minimo di 96 kbps ad un massimo di 640 kbps.
L'efficienza di un algoritmo di compressione dipende dal bit rate che si riesce ad ottenere. Gli
algoritmi MPEG utilizzano la compressione dati con perdita di informazione. Questo comporta la
perdita di parte dell'informazione originale durante la fase di compressione/decompressione dei
contenuti.
1.3.1 Cenni sulla Tv analogica
Nel giugno del 1953 negli Stati Uniti si diffusero le prime trasmissioni televisive commerciali a
colori, tramite lo standard NTSC (National Television System Committee). Nella Tv analogica il
processo di convesione di un’immagine ottica in un segnale elettrico prende il nome di scansione.
La scansione avviene attraverso un pannello elettronico che scandisce tutta l’immagine da sinistra
verso destra (figura 3).
Figura 3 - Processo di scansione
21
Una scansione completa dell’immagine è detta frame e avviene in due fasi: nella prima si esplorano
tutte le linee dispari e questo costituisce il primo semiquadro; nella seconda fase si esplorano tutte le
linee pari. Questo procedimento è detto interlacciamento poichè la scansione di ogni singola frame
avviene in due passaggi. Si deve mantenere un certo sincronismo tra trasmettitore e ricevitore per
assicurare che ogni punto sia riprodotto nella stessa posizione. Per questo si devono fornire delle
particolari informazioni dette “segnali di sincronismo”. Tali segnali si differiscono in:
ξ Sincronismo orizzontale, indica che il trasmettitore inizia una nuova linea di scansione dopo
essere andato a capo dalla riga precedente.
ξ Sincronismo verticale, indica la fine di un semiquadro.
ξ Sincronismo di colore, consente la corretta codifica/decodifica delle informazioni
cromatiche.
Durante il ritorno a capo le ionformazioni vengono soppresse per evitare disturbi e si inseriscono le
informazioni di sincronismo di riga e di colonna. In NTSC si ha una cadenza di 30 fotogrammi al
secondo. Lo standard prevede l'utilizzo di 525 linee per la definizione di un fotogramma completo e
di 262.5 linee per ogni semiquadro. Sul totale delle 525 linee solo 486 vengono realmente utilizzate
per comporre l'immagine, mentre le restanti vengono impiegate per altre informazioni come
sincronismi di ritorno verticale, televideo ecc. In europa verso il 1950, durante la fase di
pianificazione delle trasmissioni a colori si preferì evitare l'uso del sistema americano NTSC, per via
della sua poca compatibilità con le reti elettriche a 50 Hz ma anche per i suoi problemi progettuali,
tra cui la scarsa stabilità dei colori in caso di problemi di trasmissione. L'idea alla base dei progetti
europei era di concepire uno standard adatto ai 50 semiquadri al secondo e con buone prestazioni
riguardo alla trasmissione dei colori. I sistemi sviluppati furono due: il SECAM francese e il PAL. Il
PAL fu sviluppato in Germania e fu usato per la prima volta nel 1967. Il SECAM è un sistema a
819 righe mentre il PAL ha una struttura a 625 righe. Entrambi gli standard utilizzano una cadenza
di 25 fotogrammi al secondo.
1.3.2 Standard definition TV (SDTV)
La piattaforma IPTV offre un servizio di TV broadcast con una ben determinata qualità. Il termine
SDTV indica il livello qualitativo del contenuto televisivo digitale che riceve l’utente. La televisione
a definizione standard SDTV è simile qualitativamente agli standard della TV analogica tradizionale.
Nella SDTV rientrano altri tipi di formati come ad esempio quelli a 448 pixel per linea (in ambito
digitale si parla di pixel invece che di linee, termine usato solo in ambito analogico). In questo caso
si hanno 30 fotogrammi al secondo con scansione progressiva previsti negli standard odierni di
televisione digitale. Nella scansione progressiva le linee di scansione sono scomposte una dopo
l'altra al contrario di quanto avviene con la scansione interlacciata dove l'immagine è suddivisa in
due semiquadri. Lo standard ITU-T definisce un bit ate minimo da garantire per i codec video, per
assicurare delle prestazioni accettabili in presenza di diverse codifiche (tabella 2).
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