Cours 02 - Conteneurs & Codecs Vidéos [PDF]

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Cours 02 - Conteneurs & Codecs

Qu’est-ce qu’une vidéo ? Un fichier vidéo est composé de 3 principaux éléments distincts : - Un conteneur (wrapper ou container en anglais) - Un codec vidéo - Un codec audio Nota : Un export sur bande ne nécessite pas de conteneur…

Développement a) Les conteneurs Les conteneurs sont des fichiers qui peuvent contenir divers types de données et celles-ci sont compressées à l'aide de codecs normalisés. Le fichier conteneur est utilisé pour pouvoir identifier et classer les différents types de données. Les formats conteneur les plus simples peuvent contenir différents types de codecs audio, tandis que les plus avancés sont capables de gérer de l'audio, de la vidéo, des sous-titres, des chapitres et autres métadonnées (ou tags), de façon synchronisée pour que les différents flux soient bien lus en même temps. Parmi les conteneurs les plus courants nous pouvons citer : Conteneurs vidéo : 

AVI (Audio Video Interleave), extension xxx .avi

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Quicktime, extension xxx.mov

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MPEG 1/2/4, extension xxx.mpg, xxx .mpeg ou encore xxx.mp4

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WMV (Windows Media Video), extension xxx.wmv

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MKV (Matroska Vidéo), extension xxx.mkv (très à la mode sur le net, et tellement pratique également !..)

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3gp, extension xxx.3gp (cellulaires essentiellement)

Sous Avid Media Composer : OMF ou plus récent MXF

Conteneur audio : 

WAV (WAVEform audio format), extension xxx .wav

Le format WAV ne correspond à aucun format d'encodage spécifique, il s'agit d'un conteneur capable de recevoir des formats aussi variés que le MP3, le WMA, l’ATRAC3, l’ADPCM, le PCM. C'est ce dernier qui est cependant le plus courant… Et c'est pour cela que l'extension xxx.wav est souvent - et donc à tort - considérée comme correspondant à des fichiers « sans pertes » (communément désignés par le mot anglais lossless). Le format WAV est standardisé sous Windows ; son pendant sous la plate-forme Macintosh est l'AIFF. 

AIFF, cf ci-dessus…

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AC3 (Dolby Digital), extension xxx .ac3

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DTS (Digital Theater System), extension xxx.dts

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MP3 (conteneur unique... de son propre codec...), extension xxx.mp3

Nota : Bien entendu, ces listes sont loin d’être exhaustives ! Mais elles couvrent la quasi-totalité de nos besoins courants…

b) Les codecs Le mot codec vient de « compression-décompression » ou « code-décode » en anglais) désignent un procédé capable de compresser ou de décompresser un signal analogique ou numérique. Ce procédé peut exister sous forme matériel ou logicielle. Les différents algorithmes de compression et de décompression peuvent correspondre à différents besoins en qualité de restitution, de temps de compression ou de décompression, de limitation en termes de ressource processeur ou mémoire, de débit du flux après compression ou de taille du fichier résultant. Ils sont utilisés pour des applications comme la téléphonie, les visioconférences, la diffusion de médias sur Internet, le stockage sur DVD ou la télé numérique par exemple.

Codecs vidéo 

DV (Digital Video), HDV (basé sur le MPEG2), DVCPro, etc…

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H.263, H.264, codecs largement utilisés par Apple. Le H.263 est plus vieux mais largement répandu (compatibilité accrue). Il n’est cependant pas un bon choix pour encoder de la vidéo HD…. En revanche le H.264 est fait pour ça ! (cf. Apple movie Trailers)

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MPEG 1 &2, MPEG-4 AVC, le MPEG2 est le format standard DVD, tandis que le MPEG4-AVC est plutôt réservé à l’encodage de la vidéo HD… On peut le retrouver sur les Blu-Ray…

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VP6, très populaire sur Youtube HD et consorts...

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VC-1, mais surtout VC-9 (codec développé par Microsoft, standardisé SMPTE, est également connu sous le nom HD-WMV), on le retrouve également sur les Blu-Ray, entre autres…

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WMV (Windows Media Video)

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Divx, Xvid, les populaires… Sur Internet essentiellement…

Nota : Et bien entendu, là aussi la liste est loin d’être exhaustive ! Sous Avid Media Composer : En SD (standrad définition) : DV25 MXF, DV50 MXF, DVC Pro, etc… En HD 720 : DNxHD 75 MXF, DNxHD 110 MXF, DVC Pro HD, XDCAM EX 35 Mb/s En HD 1080 : DNxHD 145 MXF, DNxHD 220 MXF, XDCAM HD Gère également le codec Apple ProRes

b) Codecs audio : 

PCM (Pulse Code Modulation), format d'encodage sans perte que l’on retrouve sur les CD, quelques DVD et Blu-ray (de par son potentiel, mais c’est assez rare)… Peut se décliner en stéréo, ainsi qu’en multicanaux (notamment 5.1 ou 7.1)

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AC3, procédé de compression numérique pour le son, officialisé en 1992. Il permet d’utiliser jusqu’à 6 canaux sonores indépendants avec un taux d’échantillonnage de 32, 44,1 ou 48 kHz et avec un taux de transfert allant de 32 à 640 kbit/s. C’est aujourd’hui le standard DVD. Il est également largement représenté sur les Blu-Ray…

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DTS, permet un rendu sonore sur six canaux (5.1) comme le système Dolby Digital, mais avec un taux de compression plus faible. La qualité intrinsèque est donc meilleure, mais au prix d’un poids beaucoup plus lourd ! En général, 2 à 3 fois plus lourd…

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MP3, le célèbre mais « non-professionnel » codec audio !

Réglages des codecs Toute une panoplie de réglages est généralement accessible, mais sous Avid, ainsi que sous la plupart des bancs de montage, seuls les principaux sont représentés. Nous n’aborderons donc que ces derniers, à savoir : -

Le bitrate

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Le type de bitrate (CBR, VBR)

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Le nombre de passes (1, 2, n passes)

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Vidéo Entrelacée ou progressive

Le biterate Le bitrate est la quantité d’informations véhiculée chaque seconde. (Pour un DVD, par exemple, on parle de 6000 kbps ou… Exactement la même chose… 6 Mbps) Directement relié au « taux de compression » (plus l’on compresse = plus on limite le bitrate; et réciproquement…), c’est lui qui déterminera, en partie, « le poids » et la « qualité visuelle » de notre film exporté. Par analogie, prenez un peintre qui n’aurait droit qu’à 3 coups de crayon par minute, et 10 minutes pour réaliser son œuvre, c’est évident que sa toile sera assez sommaire… … Surtout par rapport à un autre à qui nous accorderions 150 coups de crayon / minute, et 10 minutes pour terminer… L’une des deux toiles sera plus « riche » (mais aussi plus « chargée ») que l’autre ! En informatique, et en vidéo, c’est exactement la même chose ! Plus le bitrate sera élevé et plus la vidéo contiendra de l’information, et du détail… … Mais son poids en sera augmenté ! Maintenant, dans un monde idéal il suffirait de configurer un bitrate gigantesque pour s’assurer une qualité d’image (et de son) parfaitement fidèle au master ? Oui, mais encore faut-il que les équipements qui liront la vidéo soient capables de soutenir le débit ! En conséquence, lorsque l’on configure le bitrate, il convient d’évaluer la marge que nous avons, en fonction de notre support de diffusion ! (Internet, Blu-Ray, DVD, etc.)

Les différents types de Bitrate Il existe plusieurs façons de gérer le flux de données (Bitrate) qui compose une vidéo. Mais avant d’aborder ces différentes méthodes, il convient de comprendre comment fonctionne

la compression vidéo : En gros, compresser une vidéo, c’est essentiellement analyser chaque image et de n’encoder que les changements qu’il y a d’une image à l’autre. Ainsi, si la scène à compresser est une seconde d’entrevue d’une personne assise sur une chaise, seules ses paupières et la bouche bougeront ? Le codec vidéo se contentera alors de « n’enregistrer » que la première image, ainsi que 29 autres « petits morceaux » qui « bougent / changent » !

Les différents types de Bitrate (suite) -

CBR (Constant BitRate) Comme son nom l’indique, si cette option est cochée le flux de données sera constant. Cela veut dire que peut importe ce qui se passera à l’image, le flux d’informations sera le même tout au long du déroulement de la vidéo. L’avantage de cette méthode est que l’encodage est rapide, puisque linéaire. Cependant, il présente l’inconvénient majeur de ne pas optimiser la place qu’occupera la vidéo sur le disque dur, ou pire encore, sur Internet !

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VBR (Variable BitRate) Beaucoup plus « évolué » que le CBR, l’encodage en VBR tient compte du contenu de la vidéo et s’adapte en fonction de ce qui se passe à l’image ! Si la séquence à encoder présente peu de variations (une entrevue fixe), le Bitrate sera alors réduit, ce qui aura pour conséquence directe d’alléger le poids de la sortie vidéo… Et à contrario, si de nombreuses variations sont détectées (panoramique d’un paysage), le débit sera réajusté à la hausse de manière à fournir suffisamment d’informations pour restituer l’image sans la détériorer… En somme, c’est un encodage « plus intelligent » et le poids final de notre vidéo exportée n’en sera que mieux balancé.

Le nombre de passes Seulement applicable en VBR, nous avons la possibilité d’encoder notre vidéo en 1, 2, 3, voir 10 passes pour assurer une qualité optimale de restitution. -

VBR (1 passe) La vidéo est lue et encodée à la volée, l’encodage est rapide mais chaque changement brusque de contexte entrainera une pixellisation visible à l’œil nu. En d’autres termes, ce que l’on gagne en temps d’encodage, nous le perdons en qualité…

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VBR (2 passes) La première passe est identique au cas de figure précédent, mais un second passage affine les transissions. L’opération est deux fois plus longue, mais la qualité de restitution est largement meilleure ! En pratique, c’est cette option qui est le plus couramment utilisée…

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VBR (3 passes) Les deux premières passes restent identiques au VBR (2 passes), mais un troisième passage ajustera plus précisément le débit général. Le temps d’encodage est alors multiplié par 3 (par rapport au VBR 1 passe), mais la qualité de sortie et le poids de la vidéo n’en seront que grandement améliorés !

Vous l’aurez compris, plus il y a de passes et meilleur sera le résultat final… Seulement gare au temps d’encodage ! Un VBR 10 passes peu rapidement occuper 2 à 3 jours d’encodage pour un film d’une durée d’une heure trente !!! Mais naturellement, tout dépendra de votre équipement, et de l’investissement en temps que vous voudrez bien accorder au projet…

Vidéo entrelacée ou progressive Du temps des télévisions à tube cathodique, l’image était affichée par balayage… En effet, un faisceau d’électrons balayait l’image en deux passages, traçant deux demi-trame pour former l’image. La vidéo est alors « entrelacée ». Depuis les écrans plats et autres vidéoprojecteurs, l’image peut s’enregistrer et se restituer en un bloc. La vidéo est alors « progressive ».

Concrètement, quels sont les bons choix à faire ? Tout d’abord, la première question à se poser lorsque l’on doit exporter une vidéo est la suivante : Quel sera le support de diffusion ? -

Internet ?

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DVD ?

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Autres ?

Export vidéo pour Internet : Largement (et de plus en plus) vecteur de médias, Internet est un support non-négligeable ! En conséquent, tout un tas de « conteneur » et de « codecs » se disputent (ou se complètent) pour palier à tous nos besoins. Seulement voilà, nos besoins et les moyens de nos clients ne sont pas tous les mêmes !

Pour simplifier la démarche, nous n’aborderons qu’un seul « conteneur », peut-être le plus efficaces et le plus populaire actuellement : le Quicktime d’Apple. Ainsi qu’un codec vidéo : le h.264 Nota : le FLV, conteneur « flash », est volontairement gardé en retrait puisqu’il n’est pas évident à manipuler. Dans ce conteneur, le lecteur vidéo doit être intégré « à la main », ce qui complique pas mal les démarches ! Cependant, le FLV n’est pas un conteneur à négliger, il est également très bon et largement utilisé…