di Simona Braga

Dopo aver assistito all’esaltazione del formato 1080p, Full-HD, con una risoluzione verticale di 1080 linee a scansione progressiva, adottato dall’industria cinematografica come standard di produzione ed ancora non completamente fruibile da molti utenti equipaggiati con vecchi prodotti, ecco che il mercato anticipa i tempi premendo sull’acceleratore del 4k.

In Italia quest’importante innovazione tecnologica è stata supportata dal centro Strategie Tecnologiche Rai che in occasione del Prix Italia 2009, tenutosi a Torino, ha trasmesso in anteprima un docu-film “Torino 4k” con la regia di Ariella Beddini. La nitidezza e l’intensità visiva, oltre che la più ampia gamma di colori affascinano il pubblico che ha potuto assistere a proiezioni 4k, tanto che anche le prossime Olimpiadi di Londra  saranno riprese e proiettate in 4k in alcuni punti appositamente allestiti.  Intanto NHK, broadcaster nazionale Giapponese, lavora sul 8k.

Che cos’è il 4k

k è un prefisso (anche se in questo caso diventa suffisso, che sta per kilo/mille e  che  in questo caso equivale a 1024 elementi del sensore (chiamati photosite, similarmente in informatica viene definito pixel) orizzontali che per il 4k sono pari a 4096.

Il Comitato Digital Cinema Initiatives nacque nel 2002 su iniziativa di sette studios: Disney, Fox, MGM, Paramount, Sony, Universal e Warner per stabilire specifiche  standard che aiutassero la diffusione del cinema digitale.

Nel 2005 la DCI pubblicò un documento in cui si precisavano le specifiche in pixel dei formati 2 e 4k pari a 2048×1080 e 4096×2160, inoltre si limitava la distribuzione 4k ad un massimo di 1.302.083 bytes per frame.  Queste le regole base, ma la realtà è a parametri variabili, a partire dal sensore più diffuso, il 4k bayer, che è  materialmente composto da un sensore verde 2k orizzontale combinato con uno rosso ed uno blu da 1k ciascuno per un range effettivo di 1.8k che arriva a 2.5k TVL/ph  nel caso di un buon algoritmo per l’anti-alias.

Il sensore 4k Bayer è composto in realtà da un sensore verde 2k orizzontale combinato con uno rosso ed uno blu da 1k ciascuno che per produrre il formato 4k necessitano di un algoritmo di de-bayering per “indovinare” i valori mancanti per ciascun sensore. Sul mercato esistono sensori molto più evoluti per un 4k effettivo.

Storia e prodotti

Nel 2003 la Dalsa ricevette il premio Industry Award for Innovation per la prima videocamera digitale in grado di catturare immagini 4k, con risoluzione 4096×2048, che entrò in produzione a partire dal 2006 conquistando immediatamente Hollywood. La Dalsa Origin II fu impiegata per girare “Postcards from the Future” del regista Alan Chan e ben 8 Origin 4k furono usate per creare un complesso effetto visivo sul set di “Quantum of Solace” della serie di James Bond, con Daniel Craig come protagonista.

Nel 1999, in uno scantinato della California del Sud, si mise a punto l’idea rivoluzionaria di disegnare e produrre una videocamera altamente performante per cinema, con la stessa qualità di un 35mm, ma a costi ridotti. Con queste premesse nacque la Red Digital Cinema Camera Company che iniziò a sbaragliare la concorrenza con la Red One 4k,  annunciata e prenotabile nel 2006 ma distribuita a partire dal 2008, che registra un 4k pari a 4096×2304 o 4096×2048, a seconda dell’aspect ratio.

Il primo film girato con la Red One fu lo sconosciuto “Red Canvas” di K. Chamitoff e A. Boster, ma ad oggi,  grazie ad una crescita esponenziale, sono stati girati oltre cento titoli fra cui “Angeli e demoni” di Ron Howard e “Che – L’argentino” di Steven Soderbergh.

Nel 2010 fece la sua prima apparizione il modello Epic con sensore bayer pattern CMOS, chiamato Mysterium-X, che offre quasi la stessa superficie di una pellicola Super 35, in grado quindi di ricreare la medesima profondità di campo e lo stesso angolo di visione.  Le Epic possono registrare in diverse risoluzioni fra cui 5k(5120×2700 con aspect ratio 1.9:1 e 5120×2134 con aspect ratio 2.4:1), 4k, 3k, 2k. La resa impressionante ha convinto alcune grandi produzioni ad adottarle per titoli come: “The Amazing Spider-Man” di Marc Webb, il film di Ridley Scott “Prometheus”, “Avatar 2” di James Cameron e “Lo Hobbit: Un viaggio inaspettato” di Peter Jackson dove se ne sono impiegate ben 30 per un girato in 4k e 3D (a 48 fps, con rig della 3Ality Technica).

La concorrenza fra Red e Canon si fa agguerrita con la Scarlet-X che permette di registrare filmati 4k e fotografie 5k con ottiche smontabili EF e PL. Insieme alle Epic possono essere aggiornate con il sensore Dragon che porta la risoluzione a 6k.

 

E per anticipare i rivali Red annuncia la release del sensor Dragon 6k della serie Monstro, disponibile per le serie Scarlet ed Epic, in grado di raggiungere i 6000×4000 pixel, i 9334×7000 pixel del formato 9k e gli strabilianti 28.000×9334 del futuristico 28k.

Il sensore montato
sulla Cinealta F65 ha caratteristiche uniche con 20 milioni di photosites in grado di produrre output da 16-bit RAW che preservano le informazioni registrate dal sensore, arrivando ad una risoluzione 8k.

I grandi produttori furono presi in contropiede dall’iniziativa di questa piccola società e rapidamente dovettero adeguare le loro proposte, vedasi il modello di alta gamma Cinealta F65 della Sony che grazie all’esperienza maturata nel campo dei semiconduttori è stata in grado di sviluppare un sensore di 20 milioni di photosites,contro gli 8.8 milioni di un tipico sensore 4k. La nuova struttura di sampling elabora immagini straordinariamente luminose e precise anche nei più piccoli dettagli.

Alcuni produttori adottano come 4k il formato Quad-HD che corrisponde al doppio dello standard 1080p.  Questo è il caso della camera JVC GY-HMQ10 che debutta nel 2012 ad un prezzo accessibile anche ai videomaker amatoriali ed impiega un sensore CMOS da 8.3 megapixel con output da 3840×2160 pixels.  L’immagine è separata in 4 quadranti registrati separatamente in una scheda SDHC. Questo metodo permette una memorizzazione su supporti economici che garantiscono l’accesso in sincrono.

Nella modalità 4k, in realtà Quad-HD, la debuttante JVC GY-HMQ10 registra un video progressivo usando il codec MPEG-4/H.264.
L’ output può anche essere convertito in HD 1920×1080.

 

La Canon sembra intenzionata a dar battaglia ai modelli Red con la fotocamera EOS-1D C, presentata ad aprile del 2012, con sensore CMOS full-frame da 18,1 Mpixel che supporta la registrazione 4k a 4096×2160 pixel e campionamento colore 4:2:2. Quasi in contemporanea ed a pochi mesi dall’esordio della prima videocamera della famiglia Cinema, la Eos C300 con sensore da 8,29 mega pixel ed acquisizione a 1080p, la casa giapponese diffonde il prototipo della Eos C500 per generare 4k, standard DCI, con aspect ratio 1.896:1, Quad-HD, 2k e HD. Esiste anche la possibilità di creare Video 4k Half Raw con una risoluzione verticale dimezzata pari a 1080 pixels.

La Canon Eos C500 scompone la campionatura in quattro video componenti RGGB 4:4:4:4 catturate con risoluzione 2048×1080 o 1920×1080.

 

La C500 presenta un sensore CMOS da 8.85 megapixel, un processore DIGIC DV III ed ha due slot per memory card che registrano simultaneamente un video Full HD per editare il 4k con un sistema offline. Per memorizzare i formati Raw 4 e 2K si deve però ricorrere ad un sistema di editing esterno collegabile via 3G SDI.

Il recorder portatile Ki Pro Quad di Aja accetta un segnale raw 4k ed attraverso un processo di de-bayer genera file 4k, 2k, HD Pro Res attraverso drive SSD.

 

Canon ha ottimizzato il prodotto lavorando in stretta collaborazione con Aja Video Systems, leader nella fabbricazione di interfacce e soluzioni professionali per conversioni ed acquisizioni video, che ad aprile 2012 ha presentato un nuovo modello di video recorder, il Ki Pro Quad, capace di catturare file di alta qualità come quelli in formato 4k. Il nuovo modello velocizza le elaborazioni accettando l’output RAW delle camere via SDI con trasmissione simultanea via protocollo Thunderbolt. Il Ki Pro Quad esegue un processing debayer del materiale RAW che può essere impiegato per produrre file registrabili su supporti removibili SSD.

 

La diffusione di un nuovo standard è strettamente vincolata alla copertura dell’intero work-flow di produzione tenendo presente che un minuto di un video in 4k ha bisogno di 16 GB di spazio e che 150 minuti di girato richiedono circa 2.5 TB. L’implementazione delle capacità dei vari dispositivi e la velocità di trasferimento dei dati rappresentano investimenti elevati per un cinema digitale di alta gamma.  I professionisti apprezzano in modo particolare novità che promettono economici data transfer rate a 48GB/sec, come quelli pubblicizzati dalla società OWC per un sistema mini-SAS d’immagazzinamento dati.

 

Panasonic Varicam 4k – in questa immagine la versiona mockup 3D – sarà la proposta di Panasonic per il 4K in formato AVC Intra 4:4:4 2K e 4K con bit rate massimo a 450 Mbps. Sarà modulare: corpo camera, corpo registrazione e corpo interfacce.

 

I mostri sacri di Hollywood si stanno convertendo al 4k, ma perché il pubblico possa apprezzarne il dettaglio le sale cinematografiche devono attrezzarsi con un adeguato sistema di proiezione. Non esiste però solo l’industria dell’intrattenimento dato che il mercato presenta diverse possibilità di sfruttamento della risoluzione 4k in tutti quei campi dove la precisione è significativamente importante, come nel caso della diagnostica ospedaliera.

 

Proiettori e SchermiChristie e Sony, antesignane nel cinema digitale, sostengono la parte del gigante con prodotti e consulenze per allestire non solo cinema, ma anche spazi per eventi dal vivo dove il formato 4k esibisce una formidabile qualità visiva.

La serie Solaria della Christie si è attrezzata per il 4k con il CP4230 DLP e con il CP4220 DLP con risoluzione 4096 x 2160 pixels, luminosità di rispettivamente 34.000 lumens e 22.000 lumens in grado di offrire alti standard nella luminosità e qualità visiva, così come il D4K35 con 3-chip DLP che a seconda della lampada oscilla fra i  32.500 ed i 12.000 ANSI lumens.

La serie Solaria della Christie offre proiettori 4k che sfruttano la brillantezza della tecnologia DLP della Texas Instruments per ottimizzare la qualità dell’immagine per proiezioni su grande schermo.

 

La piattaforma CP4200 è stata impiegata dalla Cineplex Entertainment nel marzo 2011 per la prima mondiale, nella sala Waterloo in Ontario, di un film in 4k DLP dove i fortunati spettatori hanno potuto ammirare la spettacolare profondità di campo e brillantezza di questa tecnologia.

I primi proiettori Sony 4k SXRD furono prodotti nel 2005, offrono una risoluzione nativa di 4096 x 2160 pixel e possono visualizzare o una singola immagine ad alta risoluzione o viste in contemporanea con configurazione Quad-HD o Dual-HD.

Attualmente sono disponibili diverse tipologie, fra cui spicca il modello SRX-T420 con risoluzione da 8.8 megapixel, rapporto di contrasto di circa 3000:1 e luminosità pari a 21.000 lumen regolabile in un range che va dal 51% al 100%. La riproduzione dei colori è garantita da lampade allo xeno e dalla funzione CSC che permette di impostare lo spazio cromatico desiderato come lo standard ITU-R BT.709-3 o lo spazio cromatico DCDM (Digital Cinema Distribution Master).

Il modello SRX-T420 della famiglia dei proiettori Sony 4K SXRD può essere configurato con un massimo di quattro schede di ingresso per gestire segnali DVI-D o segnali video ad alta definizione HD-SDI. Le schede di ingresso in configurazione Quad vengono utilizzate per trasmettere immagini ad altissima risoluzione fino a 4096 x 2160 pixel.

 

Il modello SRX-T105 ha una luminosità di 5500 ansilumen, rapporto di contrasto di 2500:1, scheda DVI-D di nuova concezione che accetta segnali 1920 x 1080p e 1280 x 720p compatibili HDCP, capacità d’image-flip orizzontale/verticale per migliorare la flessibilità nell’installazione .

 

Eizo Duravision FDH3601

Numerose anche le novità nel campo dei display.  Nell’aprile 2012, il marchio Eizo ha mostrato in anteprima mondiale il Duravision FDH3601 da 36.4 pollici di diagonale con risoluzione 4k , in grado di rappresentare ben 278 trilioni di colori dai quali si selezionano 16.7 milioni per una riproduzione caratterizzata da transizioni soft.  La luminosità pari a 700cd/m2 ed il contrasto 1000:1 rendono lo schermo ideale per i centri di controllo del traffico aereo e per le attività georeferenziate.  Sempre ad aprile la società Dolby, universalmente nota per la tecnologia audio, ha lanciato un prototipo 4k 3D TV in collaborazione con  Philips. Lo schermo da 56 pollici offre ben 24 differenti punti di visione, anche se il posizionamento centrale rimane il migliore come resa 3D, mentre la vista laterale registra una naturale perdita di profondità.

Il monitor professionale Mitsubishi 56P-QF65LCU da 3840×2160 ha una diagonale da 56 pollici, luminosità di 450 cd/m2 e contrasto pari a 1200:1 per rendere possibile la visualizzazione di schermate multiple in maniera altamente definita. Il display produce le sue immagini grazie ad un pannello Super MVA LCD la cui retroilluminazione è garantita per 50.000 ore di vita.

I prezzi elevati di questi schermi fanno sì che a beneficiarne siano attualmente i settori industriali, finanziari e militari dove è importante osservare in modo nitido anche i più piccoli dettagli.

La Sharp ha intenzione di commercializzare un display 4k, in realtà Quad-HD,  che sfrutta la tecnologia ICC (Integrated Cognitive Creation) per un upscaling (processo che maggiora attraverso un algoritmo una risoluzione video di un segnale originariamente inferiore come qualità. Ndr) del formato 1080p. La Sharp ha anche presentato alcuni prototipi con formato 7680×4320 da 85 pollici che potrebbero essere commercializzati entro il 2020.

4k come standard

Nonostante tutte queste novità, non esiste nessun Festival che al momento accetti il 4k come standard. Gli analisti giudicano il mercato ancora agli inizi, ma non sanno specificare se i grandi broadcaster siano più interessati al 4k o alla Mobile TV.

Inoltre quale tipologia di televisione eserciterà maggiore fascino sui  consumatori? Il plasma è ormai deceduto a favore degli LCD, ma si stanno studiando applicazioni dei quantum dots nei display per prodotti a basso costo e dai consumi contenuti che potranno contribuire, insieme alla diffusione di massa, ad abbassare i costi rilevanti degli attuali schermi professionali 4k che superano i 30.000 dollari.  Intanto sembra essere arrivato il momento dei super sottili OLED che riescono a raggiungere i 32 pollici per arrivare ad un prototipo di 55”.  Un ingorgo di proposte che genererà confusione nei compratori.

Forse il 2020 può essere indicata come data di riferimento per uno scenario in cui 4k e multipli raggiungano standard definiti anche come compressione e decompressione, oltre che trasferimento dati. Youtube già supporta il formato dal 2010 e la sezione  “Classics” del Festival di Cannes ospita le versioni restaurate in 4k di celebri capolavori, fra cui “C’era una volta in America” di Sergio Leone per iniziativa della Film Foundation presieduta da Martin Scorsese, mentre per festeggiare il cinquantesimo anniversario di “Lawrence d’Arabia” la Sony-Columbia presenta la rimasterizzazione in digitale 4k del capolavoro di David Lean e Roman Polanski ha supervisionato la lavorazione in 4k del suo film “Tess”.