Video a 360 – scopriamo tutti i segreti
Risoluzione video 360 - facciamo chiarezza
L’ obbiettivo principale di questo articolo è quello di fare chiarezza in modo semplificato sul concetto della risoluzione dei video a 360 gradi (ma anche delle foto).
Molti produttori di apparecchi in grado di creare video a 360 gradi dichiarano risoluzioni 4K, 5,6K, 8K … …
Vediamo anche applicati questi loghi, che già conosciamo bene in quanto sono molto diffusi nell’ambito del video editing nonché tra le caratteristiche tecniche di monitor, TV, e schermi vari per tablet e smartphone.
OK è una strategia di marketing.
Non vengono dette falsità ma di contro non vengono resi espliciti alcuni dettagli importanti.
L’ utente finale non esperto potrebbe credere che i video generati siano alla risoluzione dichiarata (ad esempio come quella di un monitor o TV).
E’ necessario quindi fare delle opportune precisazioni perché il risultato finale potrebbe essere ben diverso da quello auspicato ed allora si potrebbe parlare effettivamente di SCAM (imbroglio\truffa).
Un video standard (come quelli visti in TV o su YouTube ) può essere ripreso in 8K da una videocamera e riprodotto direttamente su un schermo 8K.
La risoluzione di 8K è sempre la stessa :
- nella video camera
- nell’eventuale fase di montaggio o editing
- nella riproduzione su uno schermo
I video a 360 gradi invece sono registrati e successivamente visualizzati sui nostri schermi con procedure e fasi totalmente diverse.
In una video camera a 360 gradi con risoluzione 8K :
- la fotocamera cattura simultaneamente tanti video quante sono le ottiche (minimo 2)
- ognuno di questi singoli video avrà risoluzione “intermedia” che può variare da costruttore a costruttore
- i singoli video verranno uniti in uno unico che avrà risoluzione 8K (vedi capitoli successivi)
- la risoluzione è 8K ma il formato non è lo standard televisivo (vedi capitoli successivi)
- il video in 8K generato quindi non può essere visualizzato direttamente su uno schermo
- essendo a 360 gradi, si deve prima scegliere quale direzione inquadrare o guardare
- dovrà essere reinquadrato (reframing) cioè viene presa solo una porzione del video 8K
- la porzione risultante non avrà più risoluzione di 8K
- il video finale generato adesso può essere visualizzato su un qualunque schermo
NON AL RISULTATO FINALE !
Seguono ulteriori capitoli che entreranno ancora di più nel dettaglio.
Per capire meglio alcuni passaggi, saranno inclusi brevi riepiloghi “tecnici” pensati anche per i meno esperti.
Cosa è una immagine digitale
Un video, che sia normale o a 360 gradi, altro non è che una sequenza di immagini.
Occorre quindi fare una premessa su cosa è una immagine digitale.
Una immagine digitale è sostanzialmente una griglia rettangolare composta da tanti quadratini dove ognuno di essi contiene informazioni sul colore e sulla luminosità.
Ognuno di questi quadratini viene detto anche pixel.
Nell’immagine di esempio puoi notare il cerchio con un ingrandimento di un area dell’immagine stessa, in modo da vedere i pixel.
Si deduce facilmente che una immagine digitale con un alto numero di pixel conterrà maggiori informazioni per rappresentare ogni suo minimo dettaglio rispetto ad una immagine con pochi pixel.
E’ importante precisare però che la reale qualità generale di una immagine è condizionata anche da tanti altri fattori. Tuttavia non è questo lo scopo di questo articolo.
Relazione tra risoluzione e qualità
La quantità totale dei pixel contenuti in una immagine rappresenta la sua “risoluzione“.
Una immagine digitale può essere facilmente elaborata, ed è possibile cambiarne la sua risoluzione originale.
E’ ovvio che la stessa immagine se manipolata e pubblicata a risoluzioni differenti apparirà in modo differente.
- La riduzione della risoluzione produce una immagine più piccola nelle dimensioni mantenendo la stessa qualità percepita.
- L’ aumento della risoluzione produce una immagine più grande come dimensioni ma che apparirà molto sgranata.
iniziale di 256x256 pixel
da 256x265 a 64x64 pixel
da 64x64 a 256x256 pixel
L’ immagine A è stata ridotta ad un quarto della sua dimensione passando da 256×256 pixel ai 64×64 pixel. L’immagine risultante B è piccola ma appare definita.
Successivamente l’ immagine B è stata ingrandita di quattro volte passando da 64×64 pixel a 256×256 pixel. L’immagine risultante C ha le stesse dimensioni dell’immagine di partenza A ma tuttavia appare molto sgranata e priva di dettagli.
Come già accennato nel capitolo precedente, avere una certa risoluzione non implica buona qualità. Ciò è particolarmente evidente negli esempi appena mostrati dove infatti l’immagine D è totalmente priva di dettagli, pur avendo la medesima risoluzione di 256×256 pixel di A
Ciò è causato dal fatto che l’immagine C è stata generata ingrandendo B che è a bassa risoluzione.
Questo sarà uno dei concetti principali su cui si basa questo articolo.
I vari formati e unità di misura
La quantità totale dei pixel contenuti in una immagine rappresenta la sua “risoluzione”.
La risoluzione di una immagine è determinata moltiplicando tra di loro la larghezza e l’altezza (anche queste espresse in pixel).
Si noti che una qualunque immagine è di fatto un rettangolo e la formula per il calcolo della “risoluzione” è esattamente la stessa per calcolare l’area del rettangolo, base per altezza.
La sola risoluzione non ci indica nulla circa la sua forma. In questo caso ci viene in contro il rapporto tra larghezza ed altezza.
Avrai sicuramente visto indicazioni tipo:
- 4:3 (vecchio formato televisivo, tuttavia ancora utilizzato in ambito fotografico)
- 3:2 (utilizzato in ambito fotografico)
- 1:1 (il tipico formato di Instagram)
- 16:9 (utilizzato in ambito video e risoluzione schermi)
- 16:10 (utilizzato in ambito video su schermi di ultima generazione)
Una risoluzione molto diffusa è 6.000 x 4.000 pixel che significa un totale di 24.000.000 pixel ossia 24 megapixel.
In questo caso è facile vedere come viene mantenuto il rapporto dimensionale di 3:2, infatti 6.000 è multiplo di 3 (3×2.000) e 4.000 (2×2.000) è multiplo di 2.
Ragionando sempre per multipli quindi, un video girato in 16:9 potrebbe avere risoluzione di 1.600 x 9.00 pixel oppure 16.000 x 9.000 pixel.
Tuttavia in campo video le risoluzioni più utilizzate hanno valori per così dire “poco leggibili” pur mantenendo sempre le giuste proporzioni.
- 1.920 x 1.080 pixel ( il famosissimo Full HD 16:9 )
- 3.840 x 2.160 pixel ( 4K 16:9 )
- 7.680 x 4.320 pixel ( 8K 16:9 )
- 4K (che significa 4000) è riferito alla sola larghezza approssimata di 3.840 pixel,
- 8K (che significa 8000) è riferito alla sola larghezza approssimata di 7.680 pixel.
Puoi trovare ulteriori informazioni in merito a questo argomento su wikipedia
Potremmo dire che è un metodo rapido per capire con un colpo d’occhio la risoluzione di un video, di uno schermo, o di un dispositivo.
Dettagli tecnici non sempre espliciti
Fino a questo punto abbiamo dato dei dettagli tecnici riguardo risoluzioni e formati di video e fotografie.
Non abbiamo tuttavia ancora parlato del mondo a 360 gradi.
Immagini e video a 360 gradi, come ci si può immaginare, hanno anche loro una risoluzione che viene espressa in pixel e multipli (megapixel) e calcolata esattamente alla stessa maniera delle immagini e video “standard”.
Ci sono però due aspetti fondamentali che solitamente nessun produttore di fotocamere a 360 menziona esplicitamente:
- le caratteristiche tecniche sono dichiarate per un formato diverso rispetto a quello dei dispositivi dove poi riguardiamo i contenuti
- viene indicata la risoluzione del formato Equirettangolare
- Il rapporto di proporzioni tra larghezza ed altezza è pari a 2:1
- La larghezza è sempre il doppio dell’altezza
- I pixel non sono disposti in modo lineare come per video, immagini, schermi standard
- I pixel sono disposti in un modo specifico determinato da formule matematiche dette appunto proiezione Equirettangolare.
Un altro aspetto che spesso viene tralasciato è che mentre una foto standard, effettuata magari con una fotocamera DSLR, può essere visionata praticamente immediatamente, una foto a 360 gradi invece deve passare per almeno tre passaggi **:
- scatto simultaneo di minimo 2 immagini
- unione delle immagini (detto stitching)
- l’immagine risultante essendo in formato 2:1 Equirettangolare va riconvertita in un formato adeguato, con conseguente cambio di risoluzione.
Differenze del formato Equirettangolare
Mostriamo in modo schematico che aspetto hanno rispettivamente una immagine o un video in formato 16:9 e in formato Equirettangolare 2:1
divisibile in 16 colonne e 9 righe
la larghezza è il doppio esatto dell'altezza
Adesso supponiamo che le immagini abbiano entrambe la stessa risoluzione di 8K, quindi la larghezza sarà identica.
Avremo quindi le seguenti rispettive risoluzioni:
- 7.680 x 4.320 pixel ( formato video 16:9 standard )
- 7.680 x 3.849 pixel ( formato Equirettangolare 2:1)
Si nota immediatamente la minore altezza del formato Equirettangolare che è anche esattamente la metà della larghezza.
Sovrapponiamole in modo da evidenziarne in modo visivo le differenze.
è meno alta dell'immagine 16:9 (blu)
l'effettiva parte mancante
Ulteriori differenze a parità di risoluzione
Le differenze tra il formato 16:9 e il formato Equirettangolare non sono solo in termini di risoluzione verticale.
Ti ricordo che una fotocamera standard come ad esempio una DSLR (o un cellulare) riprende solamente tutto quello che si trova di fronte l’obbiettivo.
Di contro, una fotocamera a 360 gradi riprende tutto quello che le si trova intorno.
Adesso scattiamo due fotografie posizionando una fotocamera DSLR e una a 360 gradi nella stessa posizione.
generata dalla fotocamera DSLR
generata dalla fotocamera a 360 gradi
Con le immagini A e B possiamo finalmente capire cosa contiene il formato Equirettangolare (immagine B) e come riesce a inglobare le informazioni di tutto lo spazio fotografato intorno dalla fotocamera a 360 gradi.
Le differenze evidenti sono:
- Nel formato 16:9 l’immagine A è generata da una sola ottica e i pixel sono disposti in modo lineare.
- L’ immagine Equirettangolare B è generata dall’unione delle immagini catturate da tutte le ottiche della fotocamera a 360 gradi
- Nel formato Equirettangolare (immagine B) la disposizione dei pixel che sembra apparentemente distorta è invece calcolata da un complesso algoritmo matematico che è in grado di raggruppare in modo preciso le varie zone (o direzioni) dell’intero ambiente circostante.
Il reframing
Consideriamo nuovamente il nostro scatti effettuati posizionando una fotocamera DSLR e una a 360 gradi nella stessa posizione.
Questa volta però proviamo ad ottenere la stessa inquadratura dello scatto fatto con la fotocamera DSLR estrapolandolo dall’immagine Equirettangolare.
Questa operazione viene definita REFRAMING
incorpora tutte le direzioni
6 zone distinte a risoluzione inferiore
generata con reframing
riscalata a piena risoluzione 8K
L’ immagine B è stata generata effettuando il reframing dell’immagine Equirettangolare A, in particolare la zona “centro”.
Nell’ immagine A sono indicate le varie zone corrispondenti alle direzioni, è facile intuire che le stesse hanno risoluzione inferiore rispetto l’intera immagine A.
Nella fase di reframing solitamente l’immagine risultante viene adattata alla risoluzione del dispositivo in cui è visualizzata.
Quindi in una ipotetica situazione potrebbe essere:
- stiamo utilizzando uno schermo con risoluzione 8K
- facciamo il Reframing di una immagine Equirettangolare da 8K
- avremmo effettivamente a disposizione circa un quarto della risoluzione (quella delle singole zone)
- l’immagine risultante per essere visualizzata a schermo pieno in 8K dovrà quindi essere ingrandita di circa 4 volte
Nota inoltre che:
- le immagini A e B hanno stessa risoluzione (8K) e quindi stessa larghezza.
- l’immagine B è quattro volte più larga dell’area “centro” contenuta nell’immagine A, inoltre è anche più alta.
Conclusioni
Ricapitoliamo brevemente i concetti:
- i produttori di fotocamere a 360 gradi dichiarano risoluzioni equivalenti ai video standard come ad esempio 8K
- la dicitura 8K esprime solo risoluzione orizzontale (la larghezza) in pixel di un video, o di uno schermo
- esistono vari formati video standard, i più diffusi sono full HD, 4K, 8K tutti in formato 16:9 (che è tipico di tutti gli schermi)
- un video standard può essere riprodotto direttamente, appena registrato, senza cambio di risoluzione o formato
- la creazione di un video a 360 gradi implica passaggi ed elaborazioni intermedie con formati diversi
- una fotocamera a 360 gradi registra in un formato denominato Equirettangolare con rapporto di 2:1
- il formato Equirettangolare non può essere visionato direttamente, appare distorto
- un video a 360 gradi, per potere essere riprodotto, deve essere elaborato ulteriormente (reframing)
- Il video finale esportato ha risoluzione inferiore a quella di origine Equirettangolare
- la risoluzione dichiarata da produttori si riferisce esclusivamente al formato Equirettangolare e non al video finale esportato
Il nodo cruciale di tutto questo articolo è proprio il punto 10.
Lascio al lettore valutare se si tratta di una strategia di marketing leale o meno.
Dopo il reframing e l’esportazione, un video a 360 gradi il 99% delle volte dovrà essere ingrandito digitalmente.
Questo è necessario perché noi i contenuti li vediamo su schermi rettangolari con formati solitamente di 16:9
E soprattutto perchè vediamo una porzione alla volta, ritagliata dal file Equirettangolare.
A seconda della risoluzione finale voluta, sarà necessario un ingrandimento anche di 3 o quattro volte, con ovvia perdita di qualità.
La qualità degrada ancora di più nel caso durante la riproduzione effettuassimo ulteriori zoomate, che è anche una delle caratteristiche fondamentali del mondo 360 e VR.
Le fotocamere a 360 gradi di oggi riescono a produrre immagini e video di buona qualità equiparabile ad un Full HD che è più che sufficiente per contesti social dove gli schermi sono piccoli e comunque non è necessaria elevata risoluzione.
In ambiti video professionali dove sono richieste risoluzioni più alte con 4K o 8K reali, per generare un video a 360 gradi 8K reale servirebbe una potenza di calcolo enorme e i costi sarebbero stratosferici.
Basta fare un confronto con le caratteristiche tecniche e relativi prezzi di videocamere professionali “standard” in formati non a 360 gradi.
le foto a 360 gradi
Nel campo delle foto a 360 gradi è effettivamente più semplice ottenere risoluzioni incredibili combinando centinaia di singoli scatti.
Nelle macchine a 360 gradi sono solitamente disponibili minimo 2 obbiettivi fotografici, che scatteranno simultaneamente.
Questo tipo di macchine tuttavia non riescono a raggiungere risoluzioni elevatissime, per la potenza di calcolo necessaria, limiti di prestazioni dei singoli sensori e costi.
Le elevate risoluzioni sono ottenibili solamente con fotocamere DSLR combinate con l’uso di teste panoramiche rotanti.
Di base si hanno a disposizione sensori e ottiche migliori e sarà l’operatore a decidere in numero di scatti da effettuare, si possono superare tranquillamente le svariate centinaia.
In termini di risoluzione non si parla più in 4K o 8K ma in megapixel o anche gigapixel.
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