60fps è ovunque... tranne online

Passeggia nel reparto videocamere del tuo Best Buy locale e sarà sempre più difficile trovare videocamere HD che non registrano a 60 fotogrammi al secondo (fps). Lo stesso vale per altri dispositivi di registrazione video, inclusi dispositivi di imaging medico e di acquisizione industriale, action cam come GoPro e dispositivi mobili come iPhone 6 e Samsung Galaxy Note 4.

I dispositivi che utilizziamo per guardare video nelle nostre case e negli uffici supportano anche 60 fps. Gli HDTV, i monitor per laptop e desktop, tablet e smartphone generalmente supportano la riproduzione fino a 60 fotogrammi al secondo.

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

E negli ultimi anni, importanti aziende di media come ESPN, ABC e FOX hanno iniziato a trasmettere i loro canali in 720p/60 (risoluzione 1280×720 a 60 fps).

Sembrerebbe che l'intero ecosistema video digitale sia stato aggiornato a 60 fotogrammi al secondo, se non fosse per un blocco notevole: il video online. Sin dai primi giorni di video su Internet - nel 2004 con VLoggerCon e nel 2005 con il primo video pubblicato su YouTube - i video trasmessi in streaming su Internet e le nostre reti aziendali sono stati limitati a 30 fotogrammi al secondo.

È ora che i video online si aggiornino 

Nel 2015, questa tendenza decennale è in fase di esaurimento. Qualche mese fa, YouTube ha annunciato il supporto limitato per i video a 60 fps (visualizzabile solo nel browser Chrome di Google). E la scorsa settimana, Panopto ha annunciato che la nostra piattaforma video è la prima a supportare 60 fps in tutti i browser Web e sui dispositivi mobili. In questo post, esaminiamo perché 60fps offre un'esperienza di riproduzione migliore, alcuni casi d'uso per i video a 60 fps in aziende e università, i motivi per cui i video online sono stati limitati in modo innaturale a 30 fps e come Panopto ha implementato 60fps nella nostra piattaforma video. Abbiamo anche una manciata di campioni video a 60 fps per mostrarti quanto può essere buono lo streaming online.

Che cos'è 60 fps e cosa la rende un'esperienza migliore?

Guardare video è una sospensione imparata dell'incredulità.

Quando guardiamo un video, in realtà non stiamo guardando un movimento fluido. Stiamo semplicemente guardando una rapida sequenza di immagini fisse che induce le nostre menti a credere che ci sia movimento. In questo senso, il video è poco più di un flipbook digitale altamente sofisticato.

Un concetto iniziale di YouTube 

Più velocemente si sfoglia un flipbook, più fluido appare il movimento. Allo stesso modo, maggiore è la frequenza dei fotogrammi del video (misurata in fotogrammi al secondo o "fps"), più fluido è il movimento percepito. E più fluido è il movimento percepito, 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. Quindi, aumentando la frequenza fotogrammi del video, la sua qualità appare migliore perché si avvicina più da vicino al movimento fluido che i nostri occhi vedono naturalmente nel mondo reale.

60 fotogrammi al secondo, tuttavia, sono un punto di riferimento unico per due motivi.

Innanzitutto, è il frame rate più alto in cui la maggior parte delle persone può percepire differenze nella scorrevolezza della riproduzione. Con frame rate superiori a 60 fps, si raggiungono ritorni diminuiti della percezione umana. Pochissime persone possono distinguere la differenza tra la riproduzione a 60 fps e 120 fps, e quindi i frame rate superiori a 60 fps sono generalmente desiderabili solo per i video pensati per essere visualizzati al rallentatore.

In secondo luogo, anche se la maggior parte delle persone potrebbe capire la differenza tra 60 fotogrammi al secondo e frame rate superiori, oggi siamo limitati dagli schermi sui nostri desktop, laptop e dispositivi mobili. I monitor CRT e LCD si aggiornano a 60 Hz. In altre parole, aggiornano l'immagine sullo schermo 60 volte al secondo. Quindi, quando riproduci video in streaming a 60 fps, si abbina perfettamente alla frequenza di aggiornamento massima dello schermo.

Per un esempio di come il video diventa più fluido e realistico all'aumentare della frequenza dei fotogrammi, il video qui sotto è stato girato a tre frame rate diversi. La prima parte viene registrata a 15 fps, la seconda parte viene catturata a 30 fps e la parte finale viene registrata a 60 fps.

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

Non solo per sport e videogiochi

Il video HFR (High Frame Rate) è noto soprattutto per il suo utilizzo nei contenuti multimediali rivolti ai consumatori, in particolare videogiochi e trasmissioni sportive. Entrambi questi generi hanno beneficiato di 60 fps perché hanno un uso intensivo di movimento e accentuano i vantaggi della riproduzione video fluida.

Tuttavia, il video HFR non beneficia solo del segmento consumer. Poiché i frame rate elevati rendono i video più realistici, hanno il potenziale per migliorare la qualità di quasi tutti i tipi di supporti registrati anche per aziende e università.

Consider industrial video that captures processes on a manufacturing floor. Industrial cameras, like those offered by Point Grey, have supported HFR video capture for years. Now, with HFR supported natively in video platforms, managers will be able to watch recorded or live streamed video in greater detail than was ever before possible.

Macchinari industriali catturati a 60 fotogrammi al secondo 

L'imaging medico beneficia anche del video HFR, dove gli eventi biologici possono verificarsi in 1/60 di secondo. Se la tua piattaforma video non viene acquisita a 60 fps, potrebbe mancare un evento importante tra i fotogrammi.

Animations of all kinds are visibly improved with high-frame rate video playback. Medical animations can be seen with greater precision and CAD simulations provide more lifelike rendering of models. In the example below, Blausen Medical shows the potential of HFR video for broadcast-quality medical animations.

Animazione medica a 60fps fornita da Blausen Medical 

E come mostra il primo esempio sopra, anche un video banale «parlante» sembra notevolmente migliore a 60 fotogrammi al secondo. Per tutto, dalle presentazioni di keynote, alle comunicazioni esecutive, agli eventi in diretta streaming ai video di architettura, alle lezioni universitarie e ai laboratori scientifici, 60fps offre video più fluidi e nitidi per le aziende e le istituzioni accademiche che sembrano più una trasmissione HDTV rispetto ai feed online «abbastanza buoni» che noi mi sono abituato negli ultimi dieci anni.

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

Abbiamo esaminato questa domanda da un'angolazione diversa: il nostro stack tecnologico ha la capacità di supportare 60fps e, se la implementiamo, andrà a beneficio dei nostri clienti?

La verità è che la tecnologia di acquisizione, elaborazione e distribuzione video di oggi è pronta per frame rate elevate. E poiché i 60fps non aumentano il costo di archiviazione e streaming di contenuti multimediali (la dimensione del file video è un prodotto di bitrate e durata), crediamo che chiunque in qualsiasi azienda o università dovrebbe avere la possibilità di comporre la manopola da video a 15 fps a 60fps fluidi a 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 di 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, hai ancora bisogno di una serie di tecnologie capaci che inizino dal punto di acquisizione e finisca nel punto di riproduzione:

• Un buon sensore per fotocamera. Il dispositivo di acquisizione video deve disporre della capacità di raccolta della luce e dei tempi per campionare video a 60 fotogrammi al secondo. Sebbene ciò sia possibile con tutte le videocamere professionali e con la maggior parte dei camcorder consumer e delle fotocamere DSLR, le webcam di fornitori come Logitech e Microsoft non riescono ancora a raggiungere i 60 fps.
• Una pipa veloce dalla fotocamera al computer. Anche se si dispone di un sensore della fotocamera in grado di HFR, la connessione al computer può essere 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, USB 2.0 non supporta video ad alta frequenza di fotogrammi. Con velocità di trasferimento di 480Mbps, il tubo USB 2.0 non è abbastanza grande da inviare 60 fotogrammi di video non compressi ogni secondo al computer. Al contrario, USB 3.0, con velocità fino a 5 Gbps, lo rende possibile.
• Gestione e compressione della memoria efficienti. Una volta che questi fotogrammi raggiungono il computer, vengono inviati alla pipeline di codifica della piattaforma video dove vengono caricati in memoria, elaborati e quindi svuotati dalla memoria. Il processo di allocazione della memoria, compressione dei frame e delocalizzazione della memoria deve essere incredibilmente efficiente per evitare che i fotogrammi vengano eliminati. E se hai intenzione di codificare più bitrate per lo streaming di bitrate adattivo, per ogni fotogramma di video, la pipeline di codifica deve elaborarla non una, ma tre o quattro volte prima di procedere per elaborare il fotogramma successivo.
• Riproduzione efficiente. Infine, il video HFR trasmesso in streaming attraverso il cavo deve essere decompresso sul client e visualizzato sullo schermo, in genere in un browser Web. Con 60 fotogrammi al secondo, la tecnologia client, che si tratti di Flash o HTML5, deve funzionare in modo incredibilmente produttivo per afferrare i fotogrammi dal filo e visualizzarli sullo schermo alla stessa velocità con cui lo schermo stesso viene aggiornato.

In breve, lo streaming online è stato limitato a 30 fps per oltre un decennio perché raggiungere i 60 fps è difficile. È difficile per i produttori di hardware ed è difficile per i fornitori di software video. Ma poiché le velocità di rete diventano più veloci e i processori diventano più potenti, lo standard a 60 fps per i video online è inevitabile. Infatti, il video online HFR veniva testato già due anni fa, quando Blender Foundation e Janus Kristensen hanno pubblicato quella che è diventata un'iconica animazione a 60 fps, Big Buck Bunny.

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

60 fps 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 desktop o laptop Windows, i clienti Panopto possono ora acquisire video fino a 60 fotogrammi al secondo da qualsiasi videocamera, fotocamera per documenti, dispositivo di imaging medicale, fotocamera industriale o qualsiasi altra fonte di acquisizione multimediale che supporti l'acquisizione di frame rate elevati. Significa anche che i video preregistrati, come quelli catturati sul tuo iPhone o su videocamere professionali sul campo, possono essere caricati nel sistema di gestione dei contenuti video di Panopto dove verranno codificati per la riproduzione a 60 fps su qualsiasi desktop o laptop.

Inoltre, una nuova impostazione di qualità 1080p60 per i podcast video consente di trasmettere video a 60 fps anche su dispositivi mobili.

Registra, trasmetti in diretta e carica video a 60 fps in Panopto 

La nostra piattaforma video raggiunge lo streaming a frame rate elevato attraverso una combinazione di:

• Accurata ottimizzazione delle prestazioni del nostro stack di codifica per supportare 60 fps multi-bitrate con un minimo di frame drop.
• Consapevolezza approfondita e negoziazione efficace delle funzionalità dei dispositivi upstream, fondamentale per garantire che videocamere e altre fonti multimediali forniscano video HFR di alta qualità al PC di acquisizione Panopto.
• Ottimizzazione del nostro codice del lettore video, che avvolge i controlli video basati su Flash e HTML5 in JavaScript.

Mentre i nostri clienti iniziano a catturare presentazioni e conferenze a 60 fps e mentre YouTube e altre piattaforme video implementano il supporto per il nuovo benchmark, l'uso del video come mezzo per condividere conoscenze e comunicare non farà che accelerare. Siamo entusiasti di far parte di questa evoluzione nei video online e non vediamo l'ora di vedere ciò che catturi in HFR.

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

Una panoramica della missione MMS della NASA 

Il nostro Jesse Vernon mostra come giocare a Blackberry Blossom sul banjo 

... e per i nostri colleghi fan di Star Wars, ecco il trailer di 60 fps di «Il risveglio della forza».