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COMPRESSION

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COMPRESSION Powered By Docstoc
					. Pourquoi compresser ?

. Comment ?

. Les codecs

. Les standards

. La finalisation
            Pourquoi compresser ?
•   Pour bien comprendre pourquoi on a besoin de compresser les données vidéo, nous
    allons prendre un moniteur dont la résolution maximum est de 1024x768 ce qui est
    un standard de nos jours, donc un tel écran représente une matrice de pixels de :
    1024x768=786432 pixels
    Les cartes graphique supportent aisément le mode couleurs vraies qui possèdent un
    format de 32bits soit 4 octets par pixel. Donc pour afficher une image en pleine écran
    avec ce mode il faudra :
    786432x4 = 3145728 octets
    soit 3072 Ko
    Si je voulais regarder une seconde d’animation, je devrais associer 25 images au
    même format. Donc pour une seconde de film on obtient :
    3072x25 = 76800 Ko
    soit 75 Mo/s
    Il faudrait pour stocker 1h de film avec un pareil format 263 Go d’espace disque
•   Pour prendre un autre exemple, on peut se pencher sur principe du codage vidéo en
    4.2.2, qui est la norme de la vidéo numérique CCIR 601, elle comprend 16 millions de
    couleurs codées sur 16 bits, donc pour une résolution d’images en 720x576 on
    obtient
    720x576= 414720x16 = 6635520x25 = 165888000 bits/s = 165,9 Mbit/s = 20,7 Mo/s
    Si on prend une lecteur CD-ROM simple vitesse dont le débit est 150 Ko/s alors on
    devra réduire par environ 150 la taille de la vidéo pour qu’il soit supporté par le
    lecteur, un sacré pari car il faut encore que l’image représente encore quelle que
    chose.
    On pourrait donc à la limite réduire la résolution de l’image à un quart ou un seizième
    de la taille d’origine ou bien coder la couleurs sur 16 ou 8 bits en réduisant la palette
    disponible à 64000 ou 256 couleurs maximum.
    Mais même si on employait une résolution d’image divisée par un 1/4 avec une
    palette de 256 couleurs on serait encore loin du compte pour une qualité d’affichage
    vraiment médiocre
    180x144=25920x8=207360x25=5184000 bits/s = 5,18 Mbits = 632 Ko /s
    Soit 4,2 fois la capacité d’un lecteur simple vitesse. Bien sur aujourd’hui les lecteurs
    sont bien plus performants , mais c’était à l’époque ou les premiers lecteurs CD-ROM
    sont sortis que les premières normes de compression ont vu le jour (MPEG-I,
    Quicktime, etc..).
                               Comment ?
•   Les 2 approches de la compression
           Compression « lossless »
    L’objectif est de regrouper des informations identiques et successives afin de ne pas
    allouer l’espace disponible inutilement . Si un motif se répète n fois à la suite dans l’image,
    (par exemple 500 pixels rouges sont alignés les uns à côtés des autres). il serait logique de
    coder seulement le facteur de continuité. Cette méthode ne dégrade pas les données et au
    décodage toutes les informations sont retrouvées.

           Compression spatiale et temporelle
    On parle de compression spatiale lorsque l’on réduit la taille initiale d’une image par des
    moyens dégradants ou non. Cette méthode s’applique principalement sur les images fixes.
    La compression temporelle est utilisée pour réduire le flux d’information en ne conservant
    par exemple que les différences entre deux images successives. On associe à la
    compression temporelle deux méthodes distinctes :
          . Le codage différentiel qui soustrait toutes les informations redondantes d’une
            image à l’autre pour ne conserver que les déplacements (problèmes si grandes
          différences)
          . La seconde méthode employée est le codage par prédiction du mouvement qui est
           très réducteur de volume, mais dont le défaut est de trop dégrader l’information
           surtout si les mouvements sont rapides.
                               Les codecs
•   Intel Indeo 5.03
    Utile pour la vidéo distribuée sur Internet dans le cas d’ordinateurs équipés de
    processeurs MMX ou Pentium II. Les fonctionnalités de ce codec incluent une option
    de compression rapide, un contrôle souple des images clés, l’incrustation de
    chrominance (transparence), des effets de lecture et un recadrage sur le vif qui réduit
    la charge. En outre, ce codec utilise une fonction de téléchargement progressif qui
    s’adapte aux différentes largeurs de bande de réseau. Pour bénéficier pleinement de
    ces fonctions, vous devez posséder un utilitaire non fourni par Intel. Ce codec est
    conçu pour fonctionner avec le codec Intel Audio Software.

•   Intel Indeo Video Raw R1.1
    Utile pour acquérir de la vidéo non compressée avec les cartes d’acquisition vidéo
    Intel. Ce codec fournit une excellente qualité d’image, car il n’applique aucune
    compression. Les fichiers vidéo acquis sont cependant plus petits que ceux acquis
    avec l’option Aucun, car la couleur est convertie du modèle de couleur RVB dans le
    modèle de couleur Y/C (luminance/chrominance), plus compact.

•   Intel Indeo Video Interactive
    Similaire au codec Intel Indeo 5.03, Indeo Video Interactive prend en charge des
    fonctions avancées comme la transparence, des films en plusieurs langues et des
    effets de lecture. Pour bénéficier pleinement de ces fonctions, vous devez posséder
    un utilitaire non fourni par Intel.
•   Microsoft RLE
    Utile pour compresser des images contenant de larges aplats de couleurs, par
    exemple, des animations de type dessin animé. Ce codec utilise un compresseur à
    codage RLE (Run-Length Encoding) 8 bits spatial. Il est sans pertes si vous réglez la
    qualité sur 100 %.

•   Microsoft Video 1
    Utile pour compresser la vidéo analogique. Ce codec spatial avec pertes prend en
    charge des profondeurs de pixel de 8 ou 16 bits.

•   Intel Indeo Video R3.2
    Utile pour compresser la vidéo 24 bits lue à partir d’un CD-ROM. Ce codec atteint
    des taux de compression supérieurs, une meilleure qualité d’image et des vitesses de
    lecture plus grandes que le codecMicrosoft Video 1. Pour de meilleurs résultats,
    utilisez le codec Indeo Video sur des données source brutes qui n’ont pas été
    préalablement compressées avec un codec à fort pourcentage de pertes. Employé
    avec un débit adapté à la lecture, ce codec produit des images comparables en
    qualité à celles compressées avec le codec Cinepak.

•   Codec Cinepak de Radius
    Utile pour compresser la vidéo 24 bits destinée à des CD-ROM ou à des fichiers
    vidéo téléchargeables sur le Web. Ce codec atteint des taux de compression plus
    élevés et des vitesses de lecture plus grandes que le codec Video. Vous pouvez
    régler le débit en lecture ; la qualité d’image baisse sensiblement avec un débit
    inférieur à 30 Kbps. Cinepak est asymétrique : il décompresse rapidement, mais la
    lenteur de la compression le rend impropre aux fonctions d’édition. Pour de meilleurs
    résultats, utilisez Cinepak uniquement pour exporter la version finale d’un fichier
    vidéo
•   Pinnacle studio DV codec
    Codec DV relatif à la carte Studio DV+ de Pinnacle. Ce codec n'est compatible avec
    Premiere qu'a partir de la version 6. Sous After Effect 4.1 il est importé sans
    problème mais plante à la compression.

•   DivX ;)
    Basé sur le MPEG 4 il n'autorise pas la diffusion en streaming.

•   Huffyuv
    Codec non destructeur, super rapide, gère le RGB et YUY2, et en plus est gratuit. Il
    compresse tellement bien que sur certaines séquences on approche le taux du
    MJpeg (mais sans perte) Idéal pour les travaux qui nécessitent de nombreuses
    recompressions.

.   3ivx
    Basé sur le MPEG 4, 3ivX offre un taux de compression plus performant que le DivX
    pour une meilleure qualité et surtout il autorise la diffusion en streaming. Il est
    malheureusement devenu payant mais vous pouvez télécharger une version de
    démonstration pour QuickTime ou pour Windows média Player.
                  Les Standards

•   Le Divx ;-)
•   Le VCD
•   Le XVCD
•   Le SVCD
•   Le DVD
                             Le Divx ;-)
•   Un peu d’histoire

    La vidéo Divx est du MPEG-4, norme de compression définie par le
    MOTION PICTURE EXPERT GROUP. La norme MPEG-4 est destinée aux
    applications multimédias pour de la diffusion sur réseau type Internet haut
    débit, réseau local,....
    Il ne s'agit ni d'un produit commercial en tant que tel, ni d'une pure création.
    Cet algorithme de compression/décompression a été fabriqué à partir d'une
    version piratée du CODEC (algorithme de Codage/Décodage) Microsoft .
    Son succès vient de sa capacité à permettre la diffusion de films issus de
    DVD Vidéo piratés sur Internet.

•   Ces caractéristiques
    Le Divx;-) est un algorithme de compression vidéo MPEG-4 qui permet
    d'obtenir une qualité quasi DVD avec 10 fois moins de place : un DVD de
    4,3 GO peut ainsi tenir sur un simple CD-ROM.
                                  Le VCD
•   Le VCD (alias VideoCD) à été l'un des premiers supports numériques grand public
    à voir le jour. Objet de convoitise pour les premiers véritables amateurs de Home-
    Cinéma il se présentait sous la forme de gros disques lasers (LD) double face, simple
    couche. Si il ne mobilise plus les foules aujourd' hui en Europe il est encore très
    présent sur le marché asiatique Hong-Kong étant l'un des plus gros centres de vente.

•   Caractéristiques
     Un VCD peut contenir environ 70 minutes de vidéo. Par sa faible résolution et son
    mode de compression (le MPEG-1) il montre vite ses limites. L'image manque de
    netteté, présente des artfacts (blocs de pixels) dans les scènes rapides et le son ne
    peut être encodé au mieux en qualité en MP2 Dolby Surround.
    Cependant, il présente l'immense avantage de pouvoir être lu dans presque tous les
    matériels équipés d'un lecteur CD récent. En effet, il peut être aussi bien lu sur un
    ordinateur, une console de jeux (Playstation 1&2, Saturn & Dreamcast), un lecteur
    DVD (suivant les modèles) ou encore sur les baladeurs CD/MP3 (en le connectant
    à la télévision)
    Il est à noter que l'on peut également ajouter de l'interactivité avec, notamment, des
    menus (au même titre que ceux des DVD) et des sous-titres (le "multi-langues"
    n'étant pas possible faute de place
                            Le XVCD
•   Le XVCD (entendez par là eXtra-VideoCD) est une version "à part" de la
    famille des VideoCD. Pour simplifier les choses, nous pourrions dire que
    c'est un SVCD codé en MPEG-1

•   Caractéristiques
     L'un des principaux intérêts du XVCD est sa résolution élevée
    (jusqu'à 480x576 en PAL) et son bitrate qui peut atteindre 2600Kbits (vidéo
    + son). Si le codage en MPEG-1 montre toujours ses limites en terme de
    qualité, il n'en demeure pas moins qu'il peut constituer une alternative
    intéressante aux possesseurs de lecteurs DVD récalcitrants. En effet, s’il
    s'avère que seulement une minorité de lecteurs DVD supportent le SVCD
    (tendance qui est en train de s'inverser avec le développement des lecteurs
    ("grand public") la grande majorité est plus ou moins compatible avec les
    XVCD
                                Le SVCD
•   Le SVCD (alias SVCD, Super VCD ou Chaoji VCD) est une amélioration du VCD
    voulue par le gouvernement chinois et financée par les grands groupes
    technologiques du pays. Annoncé en 1998, ce format se veut le concurrent du DVD.
    Pourquoi? Et bien afin de contourner les royalties que le DVD engendre et par
    conséquent faire baisser son prix de vente. D'après des sources officielles, le
    gouvernement chinois n'apprécie que très moyennement le fait que le DVD soit
    contrôlé par un consortium "étranger" et n'est pas enthousiasmé à l'idée de leur
    verser des royalties.

•   Caractéristiques :
    Le SVCD reprend donc les avantages de son petit frère tout en augmentant la
    résolution vidéo. Codé en MPEG-2 (tout comme les DVD) il peut se payer le luxe
    d'approcher une qualité presque parfaite à l'oeil nu ! Son support du Multichannel 5.1
    (à ne pas confondre avec le Dolby Digital 5.1) constitue une alternative intéressante
    aux DVD. Son coût de production et de création nettement moins élevé ravira les
    amateurs de vidéos désireux de conserver leurs films de famille ou de distribuer leur
    tout dernier court métrage !
    On regrettera tout de même la complexité du processus de création (notamment
    lorsque l'on désire ajouter de l'interactivité) et la lenteur du codage pour les
    ordinateurs lents (entendez par là les processeurs inférieurs à 750Mhz).
                                      Le DVD
•   Un peu d’histoire
    Alors que plusieurs personnes prétendent qu'il signifie Digital Vidéo Disk, il s'agit en
    réalité de Digital Versatile Disk. C'est un format d'encodage de disques numériques qui permet
    d'emmagasiner de l'information pour différentes applications : vidéo, multimédia, audio et bien
    d'autres encore comme les prochaines versions des consoles de jeux vidéo du genre Nintendo et
    compagnie. Un disque DVD se présente sous la forme d'un disque de 12 cm en tout point
    identique visuellement à un disque CD Audio/CD-Rom classique a première vue.
    Le DVD simple-couche simple-face (DVD-5) peut contenir jusqu'à 135 minutes ou 4,7Go ; le DVD
    double-couches simple-face (DVD-9) a une capacité de 8,5Go ; le DVD simple-couche double-
    faces (DVD10) peut stocker 9,5Go ; le DVD double-couches double-faces (DVD18) peut stocker
    17Go ou 8 heures de film.

•   Ces caractéristiques
    Un disque DVD-Video est un des disques de la grande famille DVD qui comprend également une
    déclinaison Audio (DVD-AUDIO), informatique (DVD-ROM), Enregistrables (DVD-RAM, DVD-R,
    DVD-RW, +RW).
    Le DVD-Video est un disque qui permet de stocker de la vidéo numérique de haute qualité
    accompagnée par jusqu'à 8 pistes audio compressées à différente normes (Dolby Digital AC3,
    DTS, ...). Le son est multicanal, c'est à dire qu'il est possible de coder et restituer un son sur
    plusieurs hauts parleurs (mais ce n'est pas une obligation). Jusque 32 sous-titres peuvent être
    présents sur un disque.
    La vidéo d'un DVD-Video est au format MPEG-2 ou MPEG-1.

				
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