Perché i video scuri si vedono così male?

Se segui da vicino diversi youtuber, noterai che una delle principali difficoltà che devono affrontare è la luce... o meglio, la sua mancanza. Questo si estende anche ai film d'animazione e persino alle serie TV: c'è qualcosa che non va con le scene oscure. Blocchi, bande di colore, una combinazione di entrambi... si suppone che in piena era dell'alta definizione e dello streaming ultraveloce, questi difetti di riproduzione non dovrebbero esistere, ma vivono comodamente tra noi. Perché? Tom Scott lo spiega nel dettaglio.

Diciamo che inizi a guardare un film in streaming sulla tua TV ad alta definizione e, in una scena particolarmente scura, scopri delle bande e dei blocchi orribili. I primi sospetti puntano a una riduzione inaspettata della qualità dello streaming o a un eccesso di compressione nel materiale originale. Da un punto di vista tecnico sono due possibilità valide, ma si tratta di un effetto indesiderato che richiede un'analisi più approfondita.

Arriviamo così al canale di Tom Scott, che ci ha mostrato i problemi più importanti quando si sviluppa un'app e ha esplorato la sfida di guidare auto in terza persona con i droni. Come youtuber con oltre due milioni di iscritti, Tom conosce molto bene quelle bande maligne, e la prima ragione della loro esistenza è... che non ci sono abbastanza colori:

Nella maggior parte del video digitale, il numero di colori disponibili arriva a 16,7 milioni. Questo numero è associato al modo in cui funziona uno schermo. Quando riproduci un video su un computer, un televisore o un dispositivo mobile, il segnale digitale viene convertito in istruzioni per lo schermo, che modifica la luminosità di milioni di luci rosse, verdi e blu, fino a 60 volte al secondo.

Sembra una soluzione molto completa, e dobbiamo riconoscere che ci è servita molto bene, ma trascina con sé una limitazione: quelle luci rosse, verdi e blu non possono essere regolate a qualsiasi luminosità. In teoria, il segnale più basilare funzionerebbe con un bit di profondità, cioè «acceso-1» o «spento-0» per ogni combinazione di rosso, verde e blu. 2 per 2 per 2... otto colori. Se passiamo a due bit per ogni colore, il nuovo limite è di 64 colori. Ma su uno schermo moderno, abbiamo bisogno di un totale di otto bit per pixel, ottenendo così gli attuali 16.777.216 colori (256 x 256 x 256).

Anche se esistono applicazioni che possono sfruttare 10 o addirittura 12 bit per pixel, la soglia dei 16,7 milioni si profila come «adeguata»... finché non smette di esserlo. Oggi è normale riprodurre video di YouTube con 1.920 pixel di larghezza, ma se decidi di mettere uno sfondo verde e hai solo 256 tonalità disponibili di quel colore, il banding ogni sette o otto pixel è inevitabile, e se la scena diventa più scura, l'effetto è ancora peggiore. Non ci sono così tanti «colori scuri» disponibili.

Tom spiega anche perché il banding è meno evidente nelle scene luminose (c'è ancora, e il cambiamento assoluto da un colore all'altro rimane intatto, ma la differenza relativa è minima), quali sono i principali «trucchi» per minimizzarne l'impatto (a cominciare dal classico «dithering»), e naturalmente gli effetti della compressione già menzionata. Un video in alta definizione «puro» e non elaborato richiede quasi un gigabit al secondo di dati in streaming. E sarebbe fantastico... ma è costoso e poco efficiente. Ecco perché tutti i servizi video utilizzano compressione con perdita o «lossy», sacrificando i dettagli fini a favore di una dimensione minore e di una maggiore efficienza durante lo streaming.

Ora, questo non smette di essere un gioco di equilibrio, e l'algoritmo di compressione dà priorità alle sue risorse di conservazione della qualità nelle parti che sono più interessanti per chi guarda il video, ma se ciò che resta è molto scuro, il banding e i blocchi saranno lì.