Video Numérique – Formats La coopération par la télévision Video Numérique – Formats 1er Séminaire des nouveaux médias de production et diffusion Ouagadougou - Burkina Faso 4-7 mars 2007

Numérisation Echantillonnage Quantification Passage du continu au discret Le pas d'échantillonnage définit la finesse de l’approximation Quantification Pour l’image, la valeur de chaque pixel décomposé en RVB Pour le son, c’est l’amplitude pas

Fréquence Image Mouvement décomposé en succession d’images fixes Video 25 (ou 30) images/seconde Cinéma 24 images/seconde Débit vidéo autour de 270 Mb/s Nécessité de compresser pour réduire le flux

Compression Avec perte ou sans perte Par réduction Chromatique Temporelle Spatiale Par élimination des redondances Spatiales Temporelles Psycho sensorielles

Compression par réduction Chromatique L'œil humain ne peut distinguer que 4 millions de nuances Les cônes sont plus nombreux que les bâtonnets

Compression par réduction Chromatique YCbCr : une variante de YUV pour la TV numérique Utilisé par les codeurs vidéos comme format du signal en entrée manière de représenter l'espace colorimétrique en vidéo, issue essentiellement des problèmes de transmission hertzienne. Y luminance = 0,3R + 0,6V + 0,1B 2 infos de chrominance : Cb = Y - B Cr = Y - R

Compression réduction Chromatique 4:2:2 4:1:1 4:2:0 Co-sited 4:2:0 Mid-sited

Compression par réduction Chromatique

Compression par réduction Temporelle Réduction de la fréquence Effet de scintillement perçu si < 40 i/s Fréquence d'images Cinéma : 24 images/s TV Europe : 25 images/s (50Hz) TV US/Japon : 30 images/s (60Hz) TV numérique : 60 images/s Informatique : 60-85 Hz

Compression par réduction Temporelle Entrelacé (TV analogique) Affiche la trame impaire puis la trame paire 25 fois/s Trames (field) = moitié d'une image Progressif (PC-Cinéma) Toute l'image est affichée en une seule fois. Doubleur de fréquence

Compression par réduction spatiale CIF Common Intermediate Format 352 lignes/image (=720/2 mod 16) 288 colonnes/image (=575/2 du format PAL/SECAM) 30 images/sec. (du format NTSC) Format commun EU et US

Compression par réduction spatiale

Compression Avec perte ou sans perte Par réduction Chromatique Temporelle Spatiale Par élimination des redondances Spatiales Temporelles Psycho sensorielles

Élimination des redondances Spatiales Pixels voisins dans une image, respectant un critère de similarité

Élimination des redondances Temporelles Pixels sis aux mêmes lieux dans des images successives, respectant un critère de similitude

Élimination des redondances psycho sensorielles Prendre en compte les capacités auditives et oculaires de l'humain Par exemple Forte importance de la luminance par rapport à la chrominance Bande passante auditive de 20Hz à 20KHz Proximité des fréquences

Les algorithmes de compression Intra image Inter images

Les algorithmes de compression Intra image Compression spatiale (MJPEG, DV) Motion JPEG (noté MJPEG ou M-JPEG, à ne pas confondre avec le MPEG) consiste à appliquer successivement l'algorithme de compression JPEG aux différentes images d'une séquence vidéo. Etant donné que le M-JPEG code séparément chaque image de la séquence il permet d'accéder aléatoirement à n'importe quelle partie d'une vidéo.

Les algorithmes de compression inter image Différences entre images successives Les informations se déplacent légèrement d'une image à l'autre Algorithme de compensation de mouvement Seules les différences sont codées pour l'image courante MPEG1, MPEG2, MPEG4, DivX

Formats de fichier Conteneur qui permet de rassembler: un ou des flux vidéo ; un ou des flux audio ; d'autres données, par exemple : une description des flux que contient le conteneur ; des métadonnées (auteur, date, etc.) ; des sous-titres ; des chapitrages ; etc On le repère par l’extension de fichier (avi, mpg, ts, vob, wmv, asf, qt…) Stream : flux compressé grâce à un codeur (codec). MJPEG, DV, MPEG1, MPEG2

Formats de fichier Stream : flux compressé grâce à un codeur (codec). MPEG-1, qui est de moins en moins (VCD). MPEG-2, qui est le codec utilisé notamment par les DVD vidéo standard et la télévision numérique. Les implémentations du MPEG-4 ASP, comme DivX et XviD MJPEG, DV pour le montage vidéo image par image MJPEG2000, évolution de MJPEG pour le cinéma numérique, l'imagerie de précision (médicale, spatiale...) Les implémentations de MPEG-4 AVC / H.264 : X264, ATEME. DVCPRO

Formats de fichier - Résumé Un conteneur une ou plusieurs flux déjà encodés à l'aide de codecs.Généralement, il y a un flux vidéo et un flux audio. AVI, Ogg, MOV, ASF, MP4,… sont des conteneurs. Les flux contenus peuvent être encodés à l'aide de codecs différents. Dans un monde parfait, vous pourriez mettre n'importe quel codec dans n'importe quel conteneur. Malheureusement il y a quelques incompatibilités.