Format Vidéo Et Compression [PDF]

Zitiervorschau

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Format vidéo et compression

1. Format d’une vidéo 1.1. Format (initial) d’une image vidéo Une image qu’elle soit vidéo ou photo est un assemblage de lignes horizontales, ces lignes horizontales étant elles-mêmes composées d’éléments simples que l’on appelle pixels. Si le format d’une image est donc 576 × 720, cela signifie que cette image est composée de 576 lignes et que chacune de ces lignes est composée de 720 pixels. La résolution de l’image correspond au nombre total de pixels c’est-à-dire au rapport entre le nombre de pixels par ligne et le nombre total de ligne. Une image de format 576 × 720 aura donc une résolution de 414 720 pixels.

Le format d’une image vidéo (avant utilisation d’une compression quelconque) dépend de la qualité de la caméra utilisée et plus particulièrement de la qualité du capteur CCD. Ce capteur CCD est le plus souvent une plaque de silicium constituée de cellules. Il y a autant de cellules que de pixels qui vont composer l’image. Pour enregistrer l’image, les points du CCD sur lesquels arrive un photon vont produire un électron. Les charges électriques issues de ce CCD vont être lues une à une. La somme de ces charges permettra finalement de reconstruire l’image. Il y a donc une transformation de l’information lumineuse en une information électrique à la sortie du CCD. Lors de l’enregistrement des charges électriques, les lignes du CCD vont être lues de haut en bas et de la gauche vers la droite. C’est la phase de balayage. Les capteurs CCD peuvent être équipés soit d’un balayage dit entrelacé soit d’un balayage dit progressif.

1.1.1. Balayage entrelacé : Parcourir l’ensemble des points du CCD nécessite un certain temps. Pour améliorer la fréquence d’affichage, les lignes formées par les pixels vont être séparées en deux groupes : les lignes impaires et les lignes paires L’ensemble des lignes paires est appelé la trame paire et l’ensemble des lignes impaires est appelé la trame impaire. Lors d’un premier balayage, seules les lignes de la trame impaire vont être lues.

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Quelques dixièmes de secondes plus tard, les lignes de la trame impaire vont être lues.

L’image va alors être constituée de la superposition des deux trames. Cependant ce type de balayage peut entraîner une mauvaise qualité d’image dans le sens où les deux trames ne sont pas faites en même temps. Il peut donc y avoir un décalage de position des objets entre la trame impaire et la trame paire. L’image est alors floue. Il est alors nécessaire de détramer l’image en conservant uniquement soit la trame paire soit la trame impaire. 1.1.2. Balayage progressif : Les capteurs CCD à balayage progressif (que l’on trouve dans les téléviseurs LCD ou à plasma) vont afficher l’image en une seule fois. Le nombre de lignes (et par conséquent de pixels) est deux fois plus important. L’œil perçoit alors une image plus fluide et plus complète. En contre partie, le CCD doit balayer deux fois plus vite l’ensemble des pixels, ce qui rend cette technique limitée à certaine caméra plus haut de gamme.

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2. Les principaux types de format 2.1. Les formats analogiques Une vidéo est une série d’images espacées d’un faible intervalle de temps. Pour que l’œil humain ne perçoive pas les transitions entre les images, il est nécessaire de construire un film avec au minimum 20 images par seconde. En ce qui concerne la vidéo analogique, il existe essentiellement 3 normes d’images, à savoir le PAL, le SECAM et le NTSC : Le PAL/SECAM : Ce formats sont essentiellement utilisés en Europe. Ils permettent de coder des vidéos avec 625 lignes (720 pixels par ligne) à raison de 25 images par seconde. Cependant pour améliorer la fluidité des vidéos, les images sont affichées désentrelacées, soit à 50 trames par seconde. Le NTSC : Le format NTSC est essentiellement utilisé aux Etats-Unis et au Japon. Il permet de coder des vidéos avec 525 lignes (640 pixels par ligne) à une fréquence de 30 images par seconde. Les images sont également désentrelacées.

2.2. Les formats numériques 2.2.1. Les containers Le container correspond au .xxx qui suit le nom du fichier. Il s’agit en quelle que sorte de l’enveloppe qui entoure la vidéo. Les principaux containers peuvent aussi bien accepter des formats de vidéos HD que non-HD (SD) Le .mov : Les fichiers au format .mov sont des fichiers codés par un codec propriétaire d’Apple. Ils sont conçus pour être lus en streaming. Les codecs à utiliser sont disponibles dans une application appelée QuickTime. Le .avi (audio video interleave) : Les fichiers .avi sont des fichiers regroupant des pistes audio et vidéo. Le format de l’image obtenue pour ce type de fichier varie énormément selon le codec utilisé. Les codecs généralement bien acceptés pour ce type de fichier sont le DV, le DivX, le XviD, le XviD-HD ou encore le MPEG. Le .vob : Les fichiers .vob sont des fichiers ayant un format spécifique et conçu pour être lu sur des lecteurs DVD de salon. Ils peuvent également être lus par des lecteurs d’ordinateur. Ces fichiers possèdent notamment une organisation hiérarchique permettant des passer d’un fichier à un autre facilement (en association avec un fichier .ts).

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Le .wmv : Les fichiers .wmv sont des fichiers propriétaires de Microsoft (windows media video). Ce type de fichier possède des données audio et vidéo pouvant être diffusées en streaming. Le .mkv : Les fichiers .mkv (Matroska Video : en référence aux poupées russes) sont des fichier ayant un format entièrement libre (non propriétaire). Ce type de fichier permet de mettre sous un même format une piste vidéo, une ou plusieurs pistes son ainsi qu’une ou plusieurs pistes de sous-titres. De même que pour les fichiers .vob, ce type de fichiers permet de créer des chapitres et des menus. Ces fichiers ne sont pas toujours lus par les lecteurs DVD de salon. Le .flv : Les fichiers au format .flv sont des vidéos encodés par macromédia flash. Même si cela est possible, ce fichier n’a pas pour objectif d’être lu directement par l’utilisateur mais d’être accessible sur internet en streaming. Le .mp4 : Les fichiers au format .mp4 sont de plus en plus fréquents. Ils sont souvent utiliser afin de créer un fichier vidéo HD pas trop volumineux. Il est intégrable à quasiment toutes les plateformes de vidéo en ligne (youtube, dailymotion, …) et si le format de la vidéo convient est lu par les lecteurs portable Mac. Le .MTS : Le format .MTS (ou .m2ts) est un format qui est apparu récemment pour gérer la vidéo HD. Les caméras HD (notamment Panasonic, mais d’autres aussi) enregistre de plus en plus les vidéos avec ce type de container.

2.2.2. Les codecs : Codec signifie COmpression – DECompression. On va donc utiliser les codecs à deux moments différents : -

Lors de la compression d’un film, suite notamment à une acquisition ou une production

-

Lors de la visualisation d’un film (décompression)

Une image non compressée représente une taille approximative de 1 Mo (format standard). Pour que le film lu soit suffisamment lisible, il est nécessaire de diminuer la taille d’une image et donc la taille totale de la vidéo. Tel est l’objectif des codecs. Codec et container forment une paire indissociable. En effet, le container impose des restrictions en terme d’utilisation de codec. Ainsi, un container .flv ne sera quasiment compatible qu’avec un codec flash ou H264. Enfin, il est à noter que ces codecs ont aujourd’hui quasiment tous leurs versions HD.

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Codec MPEG : Les codecs de la famille MPEG sont parmi les plus couramment utilisés lorsque l’on utilise la vidéo. Les codecs MPEG les plus connus sont le MPEG-1, le MPEG-2, le MPEG-4, le MPEG-7 et le MPEG-21. Le MPEG-1 : Il s’agit d’un standard de compression permettant de compresser des VHS (analogique) tout en gardant une très bonne qualité de l’image et du son. Le MPEG-1 était initialement destiné à des applications multimédia. Le MPEG-2 : Il fut conçu pour traiter des séquences d’images entrelacées. Le but était de produire des images de la qualité d’un système vidéo analogique avant un plus haut débit (meilleure fluidité du film). Le MPEG est actuellement utilisé pour codé quasiment l’ensemble des programmes TV. Le MPEG-3 : Il était destiné à remplacer le MPEG-2 pour la haute définition mais l’efficacité du MPEG-2 était telle que le projet a été abandonné. Le MPEG-4 : Le MPEG-4 est destiné à coder des fichiers vidéo destinés à des supports amovibles. C’est le codec utilisé pour les vidéos présentes sur les DVD achetés dans le commerce. Le DivX : Il s’agit d’un compresseur permettant d’obtenir des vidéos compressées très peu volumineuses avec une qualité correcte mais inégale selon les images. La piste son est alors codée en Mp3. Le XviD : Le XviD est un codec originalement similaire au DivX mais dont le code est libre d’accès. Il présente également l’avantage d’être compatible avec un grand nombre de containers, notamment ceux à utiliser pour les lecteurs portables Mac et d’avoir une version HD facilement utilisable. Le DV : Le codec DV est le codec compressant faiblement les vidéos. Il permet de conserver une excellente qualité d’image (meilleure qu’en MPEG-4) mais les fichiers vidéo restent très volumineux. Le AVC ou H264 : (ou AVCHD). Ce codec s’est énormément répandu avec le développement de la vidéo HD. Il est notamment compatible avec un grand nombre de containers (dont le .mp4), est lu par les lecteur mobile Mac et permet une bonne compression des images.

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