T e m p o  d i  R i p r o d u z i o n e

Un disco (DVD-5) singola faccia contiene normalmente 133 minuti di video alta qualità in formato MPEG 2, tre canali audio surround e quattro canali per i sottotitoli (senza la compressione digitale, un disco DVD-5 conterrebbe solo 3 minuti di video!). Per un disco doppio strato (DVD-9) il tempo di riproduzione sale a 240 minuti. Un disco a doppia faccia (DVD-10) avrebbe circa 266 minuti, ma il disco deve essere girato per riprodurre il contenuto dell’altra faccia.
Al contrario dei CD audio, il tempo di riproduzione (playing time) non è fisso ma può variare. Un lungo tempo di riproduzione significa basso bit rate e bassa qualità video. Mentre un playing time più corto permette un bit rate maggiore e dunque una qualità video migliore. L’uso del video MPEG 1 permette un maggior tempo di riproduzione penalizzando però la qualità. Molti o pochi canali audio o differenti audio bit rates interessano il video bit rate e/o il playing time.
Il bit rate massimo è di 9.8 Mb/s per il video, l’audio e le subpictures. Per un tempo di riproduzione di 133 minuti, il bit rate medio vale 4.7 Mb/s. Il bit rate medio per il video dipende dal numero di flussi audio e dalla codifica utilizzata, ma dovrebbe avvicinarsi ai 4 Mb/s per una buona qualità.

C o d i f i c a  V i d e o

Nel DVD-Video, la parte video è codificata sia in MPEG 2 oppure MPEG 1. Le codifiche sono riassunte nella tabella qui sotto:

Commento / Codifica	MPEG-2	MPEG-1
Risoluzione PAL/SECAM (Europa)	720 x 480 704 x 480 352 x 480 352 x 240	352 x 480 351 x 240
Risoluzione NTSC (USA e Giappone)	720 x 576 704 x 576 352 x 576 352 x 288	352 x 576 352 x 288
Bit Rate Variabile (VBR), Bit Rate Costante (CBR)	VBR o CBR	CBR
Frame rate PAL/SECAM	25 fps
Frame rate NTSC (sul disco)	24 o 30 fps

La tecnica di compressione MPEG-2, ormai standardizzata a livello internazionale, è stata progettata per codificare un segnale digitale alla risoluzione piena di 720 x 480 (NTSC) o 720 x 576 (PAL/SECAM). MPEG-2 è utilizzata nei video interlacciati che trasmettono segnali televisivi e permette di raggiungere un rapporto di compressione pari a 40:1. Il funzionamento dipende, in ultima analisi, dalla "quantità" di movimento contenuta nelle immagini che devono essere registrate. Per esempio, un semplice paesaggio può essere compresso moltissimo senza che si avverta un degrado della qualità dell'immagine; invece, se una sequenza prevede il passaggio di un jet, occorrerà aumentare il valore del bit rate in modo da riprodurre fedelmente la nuova scena ricca di movimento, e operare un "refresh" d'immagine che sia allo stesso tempo rapido e netto.
Come si può capire, l'operazione di masterizzazione richiede una grandissima esperienza e soprattutto l'attenta valutazione delle caratteristiche di ogni singolo film. Anche se una tale operazione può essere resa completamente automatica, allo scopo di garantire sempre la miglior qualità d'immagine, la fase di compressione dei film, effettuata presso i maggiori studi di produzione, viene tutt'ora controllata manualmente.

La codifica VBR - Variable Bit Rate -, permette di ottenere una migliore qualità dell’immagine ad un minor tasso medio di bit rate usando più dati per codificare le parti di una sequenza video complessa, ma la compressione non è eccellente.
La codifica CBR - Constant Bit Rate - necessita che il bit rate video sia alto abbastanza da poter codificare tuto il video. Per delle sequenze video brevi, dove la capacità del disco non conta, usare la codifica CBR, ad un bit rate più alto possibile, è la miglior soluzione.

L’MPEG-1, usato anche nei Video CD, produce un tempo di riproduzione più lungo ma ad una minor qualità. Siccome MPEG-1 non è adatto ai video interlacciati, la risoluzione dell’immagine si riduce a 352 x 240 (NTSC) o 352 x 288 (PAL/SECAM). MPEG-1 non permette neanche la codifica con VBR.

Nella maggior parte dei casi, MPEG-2 è utilizzata per ottenere un’alta qualità video. MPEG-1 trova impiego laddove il tempo di riproduzione è più importante della qualità.

F r a m e  R a t e s  P A L / N T S C

I DVD-Video comprendono materiale video in formato PAL/SECAM o NTSC. Il frame rate, cioè il numero di frames (sequenze video) trasmesse al secondo, varia tra 24, 25 o 30 fps.

P A L / S E C A M
Il sistema video PAL/SECAM utilizza un frame rate di 25 fps (frame per second), il materiale video primario è quindi impiegato a questa frequenza. Il film, invece, avrà un frame rate di 24 fps ed è normalmente riprodotto a 25 fps (onde evitare la conversione di frame rate) e la velocità del sonoro viene aggiustata al video prima della codifica.

N T S C
Il video NTSC usa un frame rate di 30 fps (29.97 per l'esattezza) identico al materiale video primario NTSC. Il film è normalmente convertito da 24 a 30 fps, ma non necessario nei DVD siccome i lettori riescono a convertire direttamente il frame rate. Il video può essere così memorizzato sul disco direttamente a 24 fps e visualizzato poi dal lettore a 30 fps.

Il risultato è che tutte e due le versioni, PAL e NTSC, di uno stesso film comprendono lo stesso numero di frames, ma siccome i frames PAL sono più larghi dei frames NTSC, essi richiedono un data rate maggiore per ottenere la stessa qualità.
Alcuni lettori convertono direttamente dal formato PAL al NTSC e viceversa, ma la maggior parte dei lettori NTSC rirpoducono solo NTSC. I lettori PAL/SECAM leggono anche il formato NTSC ma necessitano di un televisore NTSC oppure convertono l'NTSC in PAL. Perciò i dischi NTSC (senza impostazioni di codici geografici) funzioneranno su lettori PAL (europei) e NTSC, mentre i dischi PAL funzionano solo su lettori PAL.

Q u a l i t à  d e l l e  I m m a g i n i

Un'altra caratteristica del DVD-Video, a cui uno spettatore attento avrà sicuramente prestato attenzione, è l'ottima qualità e risoluzione delle immagini. Le immagini sono nettamente superiori, in termini di qualità, appunto, a quelle dei Laserdisc e dei Video CD. Anche il tempo di riproduzione è maggiore a quello dei Super Video CD (SVCD) come mostrato nella tabella qui sotto.

Caratteristica	Laserdisc	Video CD	SVCD	DVD-Video
Codifica	Analogica	MPEG-1 (CBR)	MPEG-2 (VBR)	MPEG-2 (VBR)
Grandezza immagine (max)	-	352 x 240/288	480 x 480/576	720 x 480/576
Bitrate Video [Mb/s]	-	1.15	2.6	3.5
Qualità	buona	media	buona	molto buona
Canali audio	da 2 a 5.1	2	2	5.1
Lingue	1	1	2 stereo o 4 mono	fino a 8
Tempo di riproduzione [min]	60	74 max	37 al max bitrate	133 nominali

F o r m a t o  V i d e o

Il rapporto della grandezza dell'immagine nei televisori tradizionali è di 4:3 (orizzontale:verticale), mentre le pellicole (i films) hanno generalmente un rapporto più largo, fino a 2.35:1. Un compromesso fra i due formati, è quello che oggi troviamo nei televisori widescreen (o panoramici) e vale 16:9. Questo formato è in espansione soprattutto in Europa, un numero crescente di programmi televisivi, vengono infatti trasmessi nel formato 16:9.

I dischi DVD-Video contengono il film in formato sia 4:3 oppure widescreen a seconda del televisore che si dispone. In totale, sono disponibili tre formati video:

• Widescreen, adatto solamente ai televisori con display widescreen, dove un'immagine in formato 16:9 viene proiettata interamente.
• Letterbox, l'intera immagine widescreen viene proiettata, ma lasciando delle strisce nere in alto ed in basso dello schermo.
• Pan & Scan, questo formato video visualizza un film widescreen come un video 4:3, risultando più stretto dell'originale.

Il video originale in formato 16:9 viene "spremuto" fino al rapporto 4:3 prima che venga codificato in MPEG-2, in seguito visualizzato come letterbox o pan&scan su un televisore normale oppure interamente su un widescreen TV. Esso viene "spremuto" perchè l'immagine deve essere conforme al formato 4:3 sul disco, e cioè avere lo stesso numero disponibile di pixels per linea sia per le immagini 4:3 che per 16:9. Un'immagine in 16:9, essendo "spremuta" anamorficamente, non sarà infatti formata da pixels quadrati.
La gamma di formati video disponibili sul disco è elencata qui sotto.

	Schermo risultante
Formato sul disco	Schermo 4:3	Schermo 16:9
4:3 schermo intero (full screen)	4:3 schermo intero	4:3
4:3 letterbox	4:3 letterbox	16:9 schermo intero
16:9 senza dati pan&scan	4:3 letterbox	16:9 schermo intero
16:9 con dati pan&scan*	4:3 letterbox o pan&scan	16:9 schermo intero

* Questo formato richiede delle informazioni per definire, frame per frame, quale parte dell'immagine bisogna visualizzare. Al momento, non ci sono probabilmente titolo DVD-Video che usano questo formato. Invece, i dischi DVD-10 sono spesso usati per offrire sia il formato pan&scan sia quello widescreen sullo stesso disco.

A n g o l i  d i  R i p r e s a

I dischi DVD-Video offrono la possibilità di includere fino a 9 differenti angoli di ripresa che possono essere selezionati indipendentemente dall'utilizzatore. Le differenti sequenze sono interlacciate sul disco in modo da permettere una rapida ricerca tra esse. Ne deriva, durante il tempo di ricerca della sequenza o angolo di ripresa, una riduzione del bitrate disponibile dovuta al laser che deve saltare alla parte interessata. La riduzione del data rate dipende dal numero di angoli di ripresa presenti sul disco.

Gli angoli multipli di ripresa della camera possono essere giunti o separati. La transizione di quelli giunti appare istantaneamente ma causa un'interruzione della riproduzione. Quelli separati sono più lenti ma non causano un'interruzione nel playback.

F e r m o  I m m a g i n i  e  R i p r o d u z i o n e

Dei fermo immagini in MPEG-2 possono essere inclusi oppure delle sequenze video possono essere visualizzate come fermo immagini utilizzando la funzione fermo immagini/frames del lettore DVD-Video. Una sequenza video può essere anche "congelata" automaticamente essendo programmata per fare ciò. La qualità dei fermo immagini dipende dal materiale video originale. Se una sequenza video con movimento è messa in pausa, ogni movimento tra i due campi impedirà allo schermo di visualizzare un fermo immagine perfetto. Come esempio si può immaginare una persona che cammina o che agita le braccia. Alcuni lettori permettono la visualizzazione di singoli campi (ma ripetuti per restituire un frame completo) onde evitare questo problema sebbene la risoluzione sia ridotta.

Dei problemi di codifica possono danneggiare la visualizzazione di fermo immagini stabili. Per esempio una scorretta dominanza dei campi può produrre un fermo immagine comprendente dei campi di due frames successivi. Il risultato sarà particolarmente fastidioso al momento del taglio fra due scene. Le sequenze video dei films non sono soggette a questo problema siccome tutti e due i campi vengono ripresi nello stesso tempo.

I controlli del lettore permettono anche di riprodurre la sequenza video al rallentatore (il movimento in avanti risulta invece liscio siccome ogni frame viene riprodotto ma il movimento inverso - reverse motion - riproduce solo i I-frames) e a doppia velocità o all'indietro (visualizzando solo I-frames).

S u b - I m m a g i n i

Le sub-immagini - subpictures - non sono altro che immagini grafiche che possono essere sovrapposte in cima a sequenze video o fermo immagini. Esse possono avere una taglia qualsiasi fino alla grandezza massima dello schermo (720 pixels per 480/576 linee), con 4 colori per pixel e sono principalmente utilizzate per i sottotioli ed i menus.

• Sottotitoli: forniscono la visualizzazione di testo in una delle 32 lingue disponibili sul disco, complementari alla lingua dei canali audio. Il testo è memorizzato sul disco sotto forma di sub-immagini piuttosto che in un set di caratteri codificati. Questa è la soluzione migliore permettendo di accogliere ogni set di caratteri. I tre colori disponibili (più quello trasparente), possono essere usati per eliminare/correggere i bordi dei caratteri del testo o per migliorare la leggibilità nel caso lo sfondo vari spesso di colore.
• Menus: comprendono immagini ferme MPEG con sub-immagini sovrapposte per sottolineare i bottoni del menu o per aggiungere testo o grafica supplementare [ >> Capitolo 5 non ancora disponibile ].

Le sub-immagini possono essere cambiate in ogni frame, avere una dissolvenza - fade-in/out -, contorgersi o muoversi su e giù per lo schermo - scrolling.