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Traitement et éléments du codage vidéo Jenny Benois -Pineau Université Bordeaux -1 Traitement et éléments du codage vidéo Jenny Benois -Pineau Université

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1 Traitement et éléments du codage vidéo Jenny Benois -Pineau Université Bordeaux -1 Traitement et éléments du codage vidéo Jenny Benois -Pineau Université Bordeaux -1

2 Pourquoi? Vidéo : un outil dintercommunication personnelle, systèmes vidéo communicants. - acquérir en temps réel, coder, transmettre, décoder, récupérer lerreur de transmission Vidéo : un outil de communication dentreprise - acquérir, monter, compresser, intégrer… Vidéo : le patrimoine culturel - préserver, restaurer, numériser, indexer, rechercher…

3 Programme du cours 1. Introduction. Vidéo dans des systèmes multimédia 2. Aspects technologiques. Modèles de production 3. Echantillonnage et interpolation des signaux vidéo. Application au changement de l acadence temporelle 4. Compression sans pertes de linformation vidéo-image 5. Estimation et compensation du mouvement 6. Transformées orthogonales et codage par transformées. 7. Codage vidéo hybride et standards associés.

4 1.Introduction (I) Vidéo dans les systèmes multimédia (1)TV analogique et numérique TV numérique dhier/CDROM

5 1.Introduction (II) Vidéo dans les systèmes multimédia (2) TV numérique daujourdhui /DVD ExempleExemple de la vidéo DVD

6 1.Introduction (II) Vidéo dans les systèmes multimédia (2) TV HD

7 1.Introduction (III) Vidéo dans les systèmes multimédia (3)Vidéo sur IP

8 (4) Vidéo via sans file (5) Numérisation du patrimoine culturel – du bétacam au DVD (6) BD vidéo – archives demodemo (7) Production et post- production sous forme numérique 1.Introduction (IV) Vidéo dans les systèmes multimédia

9 2.Aspects technologiques Formats Tramage (entrelacement) des images vidéo Trame paire Trame impaire Standards vidéo-TV

10 Tramage Trames paires des séquences CCIR601 (720x480:2), (720x576:2)

11 Formats analogique/numérique DV Amateur numériqueSéparément

12 Technologies de la vidéo numérique MJPEG-2000 –cinéma numérique H.264- vidéocoms IP,WAP, TVHD

13 Chaîne d acquisition de la vidéo

14 Résolution des formats numériques

15 Résolution spatiale des formats progressifs Sub-QCIF - 128x96 QCIF - 176x144 CIF - 352x288 4CIF, 16CIF

16 Résolution spatiale des formats progressifs (II) QCIF - 176x144 CIF - 352x288

17 Représentation de la couleur dans le signal vidéo(I) Un pixel est caractérisé par un triplet des coordonnées chromatiques (a,b,c) T. Système RVB (rappel) : est dépéndant des appareils de reproduction. Ainsi la couleur perçu pour un pixel avec les valeurs (r0,v0,b0) chagera si on change le contrast et la luminosité de lécran daffichage.

18 Représentation de la couleur dans le signal vidéo(II) R V B (1,1,1) blanc absolu Systèmes YIQ, YUV, YCrCb : transcription du signal vidéo. -Luminance et chrominance sont séparées : -Plusieurs raisons : efficacité du codage Y

19 Représentation de la couleur dans le signal vidéo numérique(II) RVBY Luminance UV Chrominance Quantification : 8 bits/pixel/composante Système - couleur : YUV(PAL)- analogique, YCrCb ( TV numérique), YIQ(NTSC)- analogique Echantillonnage spatial : 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 4:2:2

20 Transformations RGB/YUV CIE – Commission internationale de léclairage Les espaces YUV, YIQ, sont dépendents des terminaux, mais normalisées. Transformations YUV -> RVB->YUV sont linéaires. On suppose que RVB->YUV YUV->RVB

21 Exemples UVY Traitements séparés sur chacune des composantes et mixage dans une image couleur

22 Représentation de la couleur dans le signal vidéo numérique(III) Production du signal numérique YCrCb à partir des signaux primaires analogiques E R,E G,E B Standard CCIR 601 : le standard international pour la numérisation des signaux analogiques NTSC, PAL et SECAM (NTSC est encodé en YIQ, PAL en YUV, CCIR601 - YCrCb C R et C B sont les composantes relatives du rouge et du bleu.

23 Représentation de la couleur dans le signal vidéo numérique(IV) Lavantage du YCrCb par rapport à YUV : ne dépénd pas de reccomendation (CCIR601, IUT, 709 peuvent être utilisées) Transformations génériques :

24 Structure spatio-temporelle dun document vidéo monté est conditionnée par les règles de la production des contenus. Eléments principaux : - structure linéaire (en fonction du type de programme) Référentiel temporel : time code HH:MM:SS:NN Modèles de production(1) GénériqueContenuTitres (1)Film monté Exemple (Cavitation SFRS)

25 Modèles de production (2) A. Smeaton et all News Story Segmentation…, ICIP2001 Journaux télévisés Présenta teur sujetMontage complexe

26 Modèles de production(3) … Séquence Scène Séquence Objets microplan mvt homogène de la caméra … … Scène Document Vidéo Plan Imag e D après Ph. Joly & Ph. Aigrain

27 Modèles de production(4) (1) Plan de montage : une unité temporelle correspondant à une prise continue de la caméra (2)Les plans sont enchaînés par le moyen des transitions (coupures, volets, fondus enchaînés, iris,….) Les transitions peuvent être internes ( effets dédition complexes).

28 Modèles de production(5) Exemples des effets de montage Transition rapide : cut ou coupure Transitions progressives : fondus enchaînés, volets, Fondu linéaire : 2.33 Cavitation CERIMES

29 Modèles de production(6) Effets complexes du montage Exemple : La Joueuse de Tympanon, SFRS Ph. Joly, IRIT

30 (3) Scènes : un ensemble des plans souvent contigus réunis par la même idée éditoriale ( unicité de lieu, de temps, les mêmes personnages), ex. « scène de dialogue ». (4)Evénements : souvent liés aux comportement des objets, ruptures du comportement « en moyenne », dépendants du domaine. (5)Montage : organisation des segments vidéo enregistrés, leur assemblage, leur composition(locale/globale) afin de créer le document audio-visuel final. Modèles de production(6)


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