I 60fps sono ovunque... tranne che online

Passando per il reparto videocamere del Best Buy locale, sarà sempre più difficile trovare videocamere HD che non registrino a 60 fotogrammi al secondo (fps). Lo stesso vale per altri dispositivi di registrazione video, tra cui i dispositivi di imaging medico e di acquisizione industriale, le action cam come la GoPro e i dispositivi mobili come l'iPhone 6 e il Samsung Galaxy Note 4.

Anche i dispositivi che utilizziamo per guardare i video a casa e in ufficio supportano i 60 fps. I televisori ad alta definizione, i monitor di laptop e desktop, i tablet e gli smartphone in genere supportano la riproduzione fino a 60 fotogrammi al secondo.

I videogiochi, in particolare quelli realizzati per Xbox One e Playstation 4, sono sempre più sviluppati per la riproduzione a 60 fps.

Negli ultimi anni, le principali società di media come ESPN, ABC e FOX hanno iniziato a trasmettere i loro canali in 720p/60 (risoluzione 1280×720 a 60fps).

Sembrerebbe che l'intero ecosistema del video digitale si sia aggiornato a 60 fotogrammi al secondo, se non fosse per un unico grande escluso: il video online. Fin dai primi giorni di video su Internet - nel 2004 con la VloggerCon e nel 2005 con il primo video postato su YouTube - i video trasmessi in streaming su Internet e sulle nostre reti aziendali sono stati limitati a un misero 30 fotogrammi al secondo.

È tempo di recuperare il ritardo dei video online 

Nel 2015, questa tendenza decennale è stata contrastata. Qualche mese fa, YouTube ha annunciato un supporto limitato per i video a 60fps (visualizzabili solo nel browser Chrome di Google). La scorsa settimana, Panopto ha annunciato che la nostra piattaforma video è la prima a supportare i 60fps in tutti i browser web e sui dispositivi mobili. In questo post analizziamo i motivi per cui i 60fps offrono una migliore esperienza di riproduzione, alcuni casi d'uso dei video a 60fps nelle aziende e nelle università, le ragioni per cui i video online sono stati innaturalmente limitati a 30fps e come Panopto ha implementato i 60fps nella nostra piattaforma video. Abbiamo anche una serie di esempi di video a 60fps per mostrarvi quanto possa essere bello lo streaming online.

Cos'è il 60fps e cosa lo rende un'esperienza migliore?

Guardare un video significa imparare a sospendere l'incredulità.

Quando guardiamo un video, in realtà non stiamo guardando un movimento fluido. Stiamo semplicemente guardando una rapida sequenza di immagini fisse che ingannano la nostra mente facendole credere che ci sia del movimento. In questo senso, il video è poco più di un flipbook digitale altamente sofisticato.

Un primo concetto di YouTube 

Più velocemente si sfoglia un flipbook, più fluido appare il movimento. Allo stesso modo, maggiore è la frequenza dei fotogrammi di un video (misurata in fotogrammi al secondo, o "fps"), più fluido è il movimento percepito. E quanto più fluido è il movimento percepito, tanto più realistico appare il video.

Questo è probabilmente lo scopo del video: rappresentare la realtà di ciò che è stato registrato con la massima fedeltà possibile. Aumentando la frequenza dei fotogrammi, la qualità del video migliora perché si avvicina di più al movimento fluido che i nostri occhi vedono naturalmente nel mondo reale.

60 fotogrammi al secondo, tuttavia, è un benchmark unico per due motivi.

In primo luogo, è la frequenza di fotogrammi più alta in cui la maggior parte delle persone può percepire differenze nella fluidità della riproduzione. A frequenze di fotogrammi superiori a 60fps, la percezione umana diminuisce. Pochissime persone sono in grado di notare la differenza tra una riproduzione a 60fps e una a 120fps, quindi le frequenze di fotogrammi superiori a 60fps sono generalmente auspicabili solo per i video destinati a essere visti al rallentatore.

In secondo luogo, anche se la maggior parte delle persone fosse in grado di distinguere tra 60 fotogrammi al secondo e frequenze di fotogrammi più elevate, oggi siamo limitati dagli schermi dei nostri desktop, laptop e dispositivi mobili. I monitor CRT e LCD effettuano il refresh a 60Hz. In altre parole, aggiornano l'immagine sullo schermo 60 volte al secondo. Pertanto, quando si esegue lo streaming video a 60 fps, si corrisponde perfettamente alla frequenza di aggiornamento massima dello schermo.

Per un esempio di come il video diventi più fluido e realistico con l'aumentare della frequenza dei fotogrammi, il video qui sotto è stato girato con tre diverse frequenze dei fotogrammi. La prima parte è stata registrata a 15 fps, la seconda a 30 fps e la parte finale a 60 fps.

Un esempio di streaming video a 15, 30 e 60 fps 

Non solo sport e videogiochi

I video ad alta frequenza di fotogrammi (HFR) sono noti soprattutto per il loro utilizzo nei media destinati ai consumatori, in particolare nei videogiochi e nelle trasmissioni sportive. Entrambi questi generi hanno beneficiato dei 60 fps perché sono ad alta intensità di movimento e accentuano i vantaggi di una riproduzione video fluida.

I video HFR, tuttavia, non sono vantaggiosi solo per il segmento consumer. Poiché l'alta velocità dei fotogrammi fa apparire i video più realistici, ha il potenziale per migliorare la qualità di quasi tutti i tipi di media registrati anche per le aziende e le università.

Si pensi ai video industriali che riprendono i processi di produzione. Le telecamere industriali, come quelle offerte da Point Grey, supportano da anni l'acquisizione video HFR. Ora, con l'HFR supportato in modo nativo nelle piattaforme video, i manager saranno in grado di guardare i video registrati o trasmessi in diretta in modo più dettagliato di quanto sia mai stato possibile prima.

Macchinari industriali ripresi a 60 fotogrammi al secondo 

Anche l'imaging medico trae vantaggio dai video HFR, dove gli eventi biologici possono verificarsi in 1/60 di secondo. Se la piattaforma video non acquisisce a 60 fps, un evento importante potrebbe andare perso tra un fotogramma e l'altro.

Le animazioni di tutti i tipi sono visibilmente migliorate grazie alla riproduzione video ad alta velocità. Le animazioni mediche possono essere viste con maggiore precisione e le simulazioni CAD offrono un rendering più realistico dei modelli. Nell'esempio che segue, Blausen Medical mostra il potenziale del video HFR per le animazioni mediche di qualità broadcast.

Animazione medica a 60 fps fornita da Blausen Medical 

E come mostra il primo esempio qui sopra, anche un banale video "talking head" appare notevolmente migliore a 60 fotogrammi al secondo. Per tutto ciò che riguarda le presentazioni, le comunicazioni dei dirigenti e gli eventi in live-streaming, i video architettonici, le lezioni universitarie e i laboratori scientifici, i 60 fps offrono video più fluidi e nitidi per le aziende e le istituzioni accademiche, che sembrano più simili a una trasmissione in HDTV che ai feed online "abbastanza buoni" a cui ci siamo abituati negli ultimi dieci anni.

Ma se 30fps sono percepiti come "abbastanza buoni", le aziende e le università hanno davvero bisogno di 60fps?

Abbiamo analizzato la questione da un'angolazione diversa: Il nostro stack tecnologico è in grado di supportare i 60fps e, se lo implementiamo, ne beneficeranno i nostri clienti?

La verità è che l'attuale tecnologia di acquisizione, elaborazione e distribuzione dei video è pronta per un'elevata frequenza di fotogrammi. E poiché i 60 fps non aumentano il costo dell'archiviazione e dello streaming dei media (la dimensione del file video è il prodotto del bitrate e della durata), riteniamo che chiunque, in qualsiasi azienda o università, debba avere la possibilità di alzare la manopola per passare da un video spezzettato a 15 fps a un fluido 60 fps.

Ma perché i video online sono stati limitati a 30 fps per così tanto tempo?

Anche con i recenti progressi nella larghezza di banda della rete e nella potenza di elaborazione della CPU, raggiungere i 60 fps non è banale.

Per supportare l'HFR per lo streaming online live o on-demand, è comunque necessaria una serie di tecnologie capaci che iniziano dal punto di acquisizione e terminano nel punto di riproduzione:

• Un buon sensore della telecamera. Il dispositivo di acquisizione video deve avere la capacità di raccogliere la luce e la tempistica necessaria per campionare video a 60 fotogrammi al secondo. Sebbene ciò sia possibile con tutte le videocamere professionali e con la maggior parte delle videocamere consumer e delle fotocamere DSLR, le webcam di produttori come Logitech e Microsoft non riescono ancora a raggiungere i 60 fps.
• Un tubo veloce dalla telecamera al computer. Anche se si dispone di un sensore della fotocamera in grado di gestire l'HFR, la connessione al computer può rappresentare un collo di bottiglia. In particolare, la fotocamera deve essere in grado di trasmettere le informazioni al computer a 60 fotogrammi al secondo e per questo motivo l'USB 2.0 non supporta video ad alta velocità. Con una velocità di trasferimento di 480 Mbps, il tubo USB 2.0 non è abbastanza grande per inviare 60 fotogrammi non compressi di video al secondo al computer. Al contrario, l'USB 3.0, con velocità fino a 5Gbps, lo rende possibile.
• Gestione efficiente della memoria e compressione. Una volta che i fotogrammi raggiungono il computer, vengono inviati alla pipeline di codifica della piattaforma video, dove vengono caricati in memoria, elaborati e quindi eliminati dalla memoria. Il processo di allocazione della memoria, di compressione dei fotogrammi e di deallocazione della memoria deve essere incredibilmente efficiente per evitare la perdita di fotogrammi. Inoltre, se si prevede di codificare più bitrate per lo streaming a bitrate adattivo, per ogni fotogramma del video la pipeline di codifica deve elaborarlo non una, ma tre o quattro volte prima di passare all'elaborazione del fotogramma successivo.
• Riproduzione efficiente. Infine, i video HFR trasmessi in streaming via cavo devono essere decompressi sul client e visualizzati sullo schermo, in genere in un browser web. A 60 fotogrammi al secondo, la tecnologia del client - che sia Flash o HTML5 - deve lavorare in modo incredibilmente produttivo per catturare i fotogrammi dal cavo e visualizzarli sullo schermo alla stessa velocità con cui lo schermo stesso viene aggiornato.

In breve, lo streaming online è stato limitato a 30fps per oltre un decennio perché raggiungere i 60fps è difficile. È difficile per i produttori di hardware e per i fornitori di software video. Ma dato che la velocità della rete diventa sempre più elevata e i processori sempre più potenti, lo standard dei 60fps per i video online è inevitabile. In realtà, i video online HFR sono stati testati già due anni fa, quando Blender Foundation e Janus Kristensen hanno pubblicato quella che è diventata un'animazione iconica a 60fps, Big Buck Bunny.

Big Buck Bunny - Un primo esempio di ciò che è possibile fare con lo streaming online a 60fps 

60fps nella piattaforma video online di Panopto

Con l'ultimo aggiornamento della piattaforma video di Panopto, abbiamo implementato il supporto per la registrazione video HFR, lo streaming live e il caricamento. Ciò significa che, da un computer desktop o portatile Windows, i clienti Panopto possono ora acquisire video fino a 60 fotogrammi al secondo da qualsiasi videocamera, fotocamera per documenti, dispositivo di imaging medicale, telecamera industriale o qualsiasi altra fonte di acquisizione multimediale che supporti l'acquisizione ad alta frequenza di fotogrammi. Ciò significa anche che i video preregistrati, come quelli acquisiti con l'iPhone o con le videocamere professionali sul campo, possono essere caricati nel sistema di gestione dei contenuti video di Panopto, dove saranno codificati per la riproduzione a 60 fps su qualsiasi desktop o laptop.

Inoltre, una nuova impostazione di qualità 1080p60 per i podcast video rende possibile lo streaming di video a 60fps anche sui dispositivi mobili.

Registrare, trasmettere in live streaming e caricare video a 60 fps in Panopto 

La nostra piattaforma video raggiunge lo streaming ad alta frequenza di fotogrammi grazie a una combinazione di:

• Un'attenta messa a punto delle prestazioni del nostro stack di codifica per supportare il multi-bitrate a 60 fps con un calo minimo dei fotogrammi.
• Conoscenza approfondita e negoziazione efficace delle capacità dei dispositivi upstream, fondamentali per garantire che le videocamere e le altre sorgenti multimediali forniscano video HFR di alta qualità al PC di acquisizione Panopto.
• Ottimizzazione del codice del nostro lettore video, che racchiude in JavaScript i controlli video basati su Flash e HTML5.

Man mano che i nostri clienti iniziano a catturare presentazioni e lezioni a 60fps e che YouTube e altre piattaforme video implementano il supporto per il nuovo benchmark, l'uso del video come mezzo per condividere le conoscenze e comunicare non potrà che accelerare. Siamo entusiasti di far parte di questa evoluzione del video online e non vediamo l'ora di vedere cosa catturerete in HFR.

Nel frattempo, ecco alcuni altri video di esempio a 60fps attualmente in streaming da Panopto Cloud.

Una panoramica della missione MMS della NASA 

Il nostro Jesse Vernon mostra come suonare Blackberry Blossom sul banjo 

...e per i nostri colleghi fan di Star Wars, ecco il trailer a 60fps di "The Force Awakens".