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Video Numérique – Formats
1er Séminaire des nouveaux médias de production et diffusionOuagadougou - Burkina Faso4-7 mars 2007
La coopération par la télévision
Numérisation
• Echantillonnage– 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
– 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 par réduction Chromatique
Compression réduction Chromatique
4:2:2 4:1:1
4:2:0Co-sited
4:2:0Mid-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 compressionIntra 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 compressioninter 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.