I colori della televisione. Sessant’anni di standard televisivi.

(di Guglielmo Giani) – gennaio 2015

L’avvento del colore nella televisione è una storia fatta di successi, scaramucce e tanti compromessi tecnologici; alla stessa maniera di come avvenne per il cinema (vedi i precedenti articoli su Colore e Media).

Era il lontano 1940 quando l’FCC (Federal Communications Commission – Commissione Federale delle Comunicazioni) costituì l’NTSC (National Television System Committee – Comitato per il Sistema Televisivo Nazionale) per risolvere i conflitti che erano sorti fra le diverse aziende produttrici di televisori su quale sarebbe dovuto essere lo standard delle trasmissioni analogiche sul territorio americano. L’NTSC scelse un segnale interlacciato a 480 linee (un compromesso fra le 441 linee proposte dal’RCA e le 605 linee proposte Philco e DuMont), una frequenza di 30 fotogrammi al secondo (per ragioni di compatibilità con i 60Hz della rete elettrica statunitense) ed un rapporto dell’immagine di 4:3. Queste ultime due scelte, tecnicamente valide ma artisticamente discutibili, hanno aperto un enorme divario fra lo standard cinematografico e quello televisivo, che ancora oggi non si è del tutto colmato.

Dieci anni più tardi il comitato fu ricostituito per standardizzare le comunicazioni televisive a colori. Nel dicembre del 1953 approvò il documento comunemente conosciuto come NTSC Colour Television Standard (successivamente definito RS-170a).

Tre anni prima, nell’ottobre del 1950, l’FCC brevemente approvò un altro standard sviluppato dalla CBS, che però non era retrocompatibile con i televisori in bianco e nero. Una controversia, aperta dalla azienda rivale RCA, bloccò la commercializzazione del sistema CBS fino al giugno del 1951, dopodiché le trasmissioni durarono solo alcuni mesi fino al 25 ottobre dello stesso anno, quando l’ODM (Office of Defense Mobilization – Ufficio delle Mobilitazioni) vietò la produzione di televisori a colori. Verosimilmente per focalizzare la ricerca scientifica e tecnologica sulla concomitante guerra in Corea.

Tra le specifiche del standard NTSC c’erano anche indicazione colorimetriche riguardanti i tre colori primari (rosso, verde e blu) e l’illuminante standard (bianco) da utilizzare.

I primi televisori avevano fosfori in grado di riprodurre i tre colori primari indicati dal NTSC, ed avevano un gamut colori molto più ampio rispetto agli schermi moderni.

Immagine 1

Sfortunatamente l’ampiezza del gamut e l’inefficienza dei fosfori, in particolare il rosso, creava un’immagine poco luminosa. Lo schermo soffriva inoltre di una forte latenza, quindi le immagini in movimento lasciavano scie sullo schermo.

Il secondo televisore a colori commercializzato negli Stati Uniti fu il CT-100 della RCA. Lo schermo aveva una diagonale di 15 pollici con un’immagine di 11.5 pollici e costava l’equivalente di attuali $9.000. Con la stessa cifra oggi si può acquistare uno schermo da 85 pollici!

Già alla fine degli anni 50 i produttori di televisori e gli studi televisivi decisero di abbandonare una rigorosa compatibilità con lo standard colorimetrico NTSC: la saturazione venne sacrificata a vantaggio dell’aumento di luminosità. Questa scelta fu un’arma a doppio taglio. Da un lato schermi più luminosi erano sicuramente un’attrattiva nelle vetrine dei negozi (ricordiamoci che l’occhio umano discrimina meglio la luminanza che la cromaticità), dall’altra ogni marca di televisori mostrava colori diversi dagli altri.

Per assicurare una riproduzione dei colori uniforme, i televisori iniziarono negli anni 60 a montare dei circuiti di correzione cromatica che convertivano il segnale televisivo (codificato secondo gli standard NTSC) in un segnale codificato secondo i fosfori dell’apparecchio (un color management ante litteram). Dato che non era possibile effettuare una precisa correzione colore su un segnale non lineare, i colori saturi venivano riprodotti introducendo errori di tinta e luminanza. Analogamente a quello che avvenne per gli apparecchi domestici, nel 1968 la Conrac Corporation collaborò con l’RCA per definire dei fosfori standard da usare nei monitor di qualità broadcast. Queste specifiche esistono ancora oggi con il nome di SMTPE-C [vedi immagine 1] Riferendosi alla scarsa qualità dell’immagine gli addetti del settore definiscono l’NTSC come ‘Never The Same Colour’ (Mai Lo Stesso Colore).

Con la fine della Seconda Guerra Mondiale anche gli stati dell’Europa occidentale iniziarono a pianificare l’introduzione di trasmissioni televisive a colori. Consci dei limiti dello standard NTSC, in Europa venne sviluppato da Telefunken lo standard PAL (Phase Alternating Line – Linea a Fase Alternata). Il formato venne presentato ai membri dell’EBU (European Broadcasting Union – Unione Europea Radiodiffusione) il 3 Gennaio 1963 e le prime trasmissione iniziarono nel Regno Unito e nell’allora Germania dell’Ovest nel 1967.

Il nome Pal si riferisce a come la fase del segnale di crominanza viene invertito ad ogni linea, correggendo automaticamente errori di fase tipici del NTSC, a discapito però della risoluzione cromatica verticale. Quest’alternanza di fase creava in caso di segnali deboli le bande di Hanover, tipiche del segnale PAL. Le coordinate cromatiche dei colori primari definiti dallo standard PAL erano molto simili a quelli dell’SMTPE-C [vedi immagine 1]

Già nel dopo guerra ci furono i primi timidi esperimenti con segnali ad “alta definizione” analogici. Francia, Unione Sovietica e Giappone lavorarono su codifiche e risoluzioni diverse fino agli anni 90. I limiti tecnologici di banda passante e problemi di natura economica non permisero all’alta definizione analogica di essere più che un sogno.

Nel 1983 l’ITU-R (International Telecommunication Union’s radio telecommunications sector – Unione Internazionale delle Telecomunicazioni – Settore Radiocomunicazioni) istituì un gruppo di lavoro (IWP11/6) per definire lo standard internazionale per la televisione ad alta definizione digitale HDTV. Una delle questioni più spinose riguardava la frequenza di aggiornamento, dato che il mondo della televisione era diviso in 25/50Hz di Stati Uniti, Canada e Giappone e 30/60Hz resto del mondo.

Lo standard che descrive i segnali video ad alta definizione ê l’ITU-R Recommendation BT.709, comunemente chiamato Rec. 709. Lo standard dei Blu-Ray e dei segnali HD per intenderci.

Il Rec. 709 é stato un enorme salto avanti rispetto ai segnali analogici. La risoluzione é passata dalle 480/576 linee interlacciate (NTSC/PAL) alle 720/1080 linee progressive. I rapporti dello schermo si sono allargati passando dai fotografici 4:3 ai panoramici 16:9, facendo un enorme passo verso la tanto sognata unificazione degli standard cinema/televisione. Le indicazione colorimetriche dello standard Rec. 709, non sono tanto diverse da PAL e SMTPE-C ma ahimè ancora lontane dallo standard DCI-P3 del cinema digitale.
Immagine 2

Dobbiamo fare un breve accenno allo standard ITU-R Recommendation BT.601, chiamato Rec. 601. È lo standard che codifica, tra gli altri, i DVD. Nonostante sia un segnale digitale, in realtà é un codifica di un segnale video analogico e le coordinate cromatiche non sono molto diverse dal Rec. 709.

E finalmente veniamo ai giorni nostri. L’anno scorso sono stati introdotti sul mercato i primi televisori UHD (commercializzati come 4K), lo standard del prossimo futuro. Nonostante oggi (Gennaio 2015) non ci siano ancora supporti per vedere film in UHD, e Netflix abbia appena annunciato che inizierà lo streaming in UHD, lo standard permetterà un‘altro enorme balzo avanti. La risoluzione UHD é da quattro a otto volte quella di un segnale HD, ma quello che a noi interessa di più sono le indicazione colorimetriche dell standard ITU-R Recommendation BT.2020 (Rec. 2020). Lo standard stabilisce una profondità di colore a 30 o 36 bit (rispetto agli 24 bit del Rec. 709) salendo da 10 milioni di colori ad un massimo di 43 miliardi di colori (Rec. 2020 36 bit), permettendo di visualizzare molte più sfumature di colore nelle ombre e nelle luci.

L’aspetto più entusiasmante dello standard Rec. 2020 sono le specifiche riguardanti i tre colori primari. Sono stati scelti tre colori monocromatici, portando la saturazione dell’immagine ai limiti dell’occhio umano. Inoltre Rec.2020 é il primo gamut che coprirà praticamente tutto (99.9%) il gamut di Pointer. Il gamut di Pointer é la gamma di colori di superficie visibile dall’occhio umano, basata sulla ricerca di Michael R. Pointer (1980). Praticamente il colore di qualsiasi materiale o superficie è all’interno della gamma Pointer. Questo vorrà dire che un televisore che avrà i tre colori primari coerenti con Rec. 2020 sarà in grado di riprodurre fedelmente l’immagine di qualsiasi oggetto filmato o fotografato.

Sfortunatamente lo standard Rec. 2020 é molto avanti rispetto alle possibilità odierne, sia televisive che cinematografiche. Ma l’avanzamento tecnologico é in constante accelerazione, non è quindi azzardato pensare che fra 5/10 anni avremo televisori conformi a questo standard. La riproduzione sarà ottimale sia come dettagli sia come fedeltà dei colori.

Sono passati quasi sessant’anni dall’introduzione di uno standard televisivo a colori e da allora sono stati fatti passi da gigante. Ma la cosa più entusiasmante saranno i passi che faremo nei prossimi sessant’anni, quelli saranno i veri passi dei giganti.

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