Technologies Multimédias Cours - La vidéo 2023-2024 PDF

Technologies Multimédias Cours Chapitre 3: La vidéo Année universitaire: 2023-2024  Images animées  Définitions : 2 types d'images animées :  Vidéo :  Une vidéo est une succession d’images fixes à une certaine (cadence) Flux vidéo :info...

Technologies Multimédias Cours Chapitre 3: La vidéo Année universitaire: 2023-2024  Images animées  Définitions : 2 types d'images animées :  Vidéo :  Une vidéo est une succession d’images fixes à une certaine (cadence) Flux vidéo :information continu composé d’une succession d’images et de son ( 25/ secondes en Europe et 30/ seconde en USA)  Une séquence audio est synchronisée avec les images.  Animation :  Suite d'images de débit moins important que la vidéo.  Les images ont généralement été produites grâce à un logiciel de dessin ou d’animation.  L'aspect visuel d'une animation se rapproche donc de celui d'un dessin animé.  Une animation peut comporter du son. 2  Critères de qualité  Nombre d'images (trames) par seconde :  Mouvements fluides : afficher plus de 20 images par secondes.  Cinéma : 24 images/seconde.  Télévision : 25 (France) ou 30 (USA, Japon).  Qualité propre aux images :  Résolution.  Nombre de couleurs.  Qualité du son (éventuellement).  Qualité de la synchronisation entre les images et le son. 3  Chaine de la vidéo  Acquisition :  Outils dessins.  Numérisation des images.  Traitement :  Création et édition numérique.  Aspect spatial : manipuler les images.  Aspect temporel : manipuler les séquences vidéo.  Stockage :  Codage et compression.  Stockage, format et qualité variables.  Perte d'information envisageable à la compression.  Restitution :  Affichage, projection.  Diffusion :  Échange de vidéo, de dessins animées.  Norme et format variables.  Problème du coût de transmission. 4  Formats vidéo  La vidéo analogique: représentant l'information comme un flux continu de données analogiques, destiné à être affichées sur un écran de télévision (basé sur le principe du balayage. Il existe plusieurs normes pour la vidéo analogique. Les trois principales sont :  PAL  NTSC  SECAM  La vidéo numérique : consistant à coder la vidéo en une succession d'images numériques. 5  Vidéo analogique  Le format PAL/SECAM (Phase Alternating Line /Séquentiel Couleur avec Mémoire) : utilisé en Europe pour la télévision, permet de coder les vidéos sur 625 lignes à raison de 25 images par seconde.  Le format NTSC : La norme NTSC (National Television Standards Committee), utilisée aux États-unis et au Japon, utilise un système de 525 lignes entrelacées à 30 images/sec (donc à une fréquence de 60Hz). La résolution réellement affichée est de 640x480. 6  Vidéo numérique  La vidéo numérique consiste à afficher une succession d'images numériques. Il est possible de connaître le débit nécessaire pour l'affichage d'une vidéo, c'est-à- dire le nombre d'octets affichés (ou transférés) par unité de temps.  Débit (octet/seconde) = taille d’une image * nbre d’images par seconde  Exemple : Soit une image true color (24 bits) ayant une définition de 640 pixels par 480. Pour afficher correctement une vidéo possédant cette définition il est nécessaire d'afficher au moins 30 images par seconde Le débit est égal à : 900Ko * 30 = 27Mo/s 7  Formats vidéo  *.avi(Audio Video Interleave).Mis au point par Microsoft : conçu pour stocker des données audio et vidéo (conteneur) -Lisible par lelecteur WindowsMediaPlayer. -Le codec DivX est souvent utilisé mais aussi le MPEG-4.  *.wmv(Windows MediaVideo)Obtenus,parexemple,lors de la création d'un diaporama avec Photo Récit3 ou Windows Movie Maker. C'est un format propriétaire de Microsoft.  *.mpeg.(Moving Pictures Experts Group).Format de fichier audio et vidéo utilisant la compression avec perte. Utilisé pour la diffusion en continu sur Internet(le streaming). Le principe est d'obtenir des fichiers légers en supprimant les parties d'images fixes lors du passage d'une image à une autre image. Il existe plusieurs standards de MPEG comme leMPEG-1,le MPEG-2,le MPEG-4.  Compression des vidéos numériques  Notion de Codec :  Image dune vidéo numérique : ~ 1Mo donc avec 30 images par seconde : ~30Mo/s soit plus de 1,5 Go/s par minute.  Débit peu compatible avec l’espace de stockage des PC et les connexions réseau  Afin de pallier cette difficulté, il est possible de recourir à des algorithmes permettant de réduire significativement les flux de données en compressant / décompressant les données vidéos. On appelle ces algorithmes CoDec (pour COmpression / DECompression).  Les codecs: Permettent de compresser la séquence vidéo au moment de son enregistrement pour diminuer la taille de cette séquence et de la décompresser au moment de sa lecture. 9  M-JPEG  M-JPEG (Motion JPEG) : Le principe du M-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.  Étant 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. Ainsi son débit de 8 à 10 Mb/s le rend utilisable dans les studios de montage numérique. 10  MPEG  Dans de nombreuses séquences vidéos, de nombreuses scènes sont fixes ou bien changent très peu, c'est ce que l'on nomme la redondance temporelle.  il suffit donc de ne décrire que le changement d'une image à l'autre. C'est là la différence majeure entre le MPEG (Moving Pictures Experts Group) et le M-JPEG. Cependant cette méthode aura beaucoup moins d'impact sur une scène d'action.  Le groupe MPEG a été établi en 1988 dans le but de développer des standards internationaux de compression, décompression, traitement et codage d'image animées et de données audio. 11  Standards MPEG  le MPEG-1, développé en 1988, est un standard pour la compression des données vidéos et des canaux audio associés (jusqu'à 2 canaux pour une écoute stéréo). Il permet le stockage de vidéos à un débit de 1.5Mbps dans une qualité proche des cassettes VHS sur un support CD appelé VCD (Vidéo CD).  le MPEG-2, un standard dédié originalement à la télévision numérique (HDTV) offrant une qualité élevé à un débit pouvant aller jusqu'à 40 Mbps, et 5 canaux audio surround. Le MPEG-2 permet de plus une identification et une protection contre le piratage. Il s'agit du format utilisé par les DVD vidéos.  le MPEG-4, un standard destiné à permettre le codage de données multimédia sous formes d'objets numériques, afin d'obtenir une plus grande interactivité, ce qui rend son usage particulièrement adapté au Web et aux périphériques mobiles.  le MPEG-7, un standard visant à fournir une représentation standard des données audio et visuelles afin de rendre possible la recherche d'information dans de tels flux de données. Ce standard est ainsi également intitulé Multimedia Content Description Interface.  le MPEG-21, le but est de fournir un cadre de travail (en anglais framework) pour l'ensemble des acteurs du numériques (producteurs, consommateurs,...) afin de standardiser la gestion de ces contenus, les droits d'accès, les droits d'auteurs,... 12  MPEG 1  La norme MPEG-1 représente chaque image comme un ensemble de blocs 16 x 16  MPEG-1 permet d'encoder une vidéo grâce à plusieurs techniques :  Intra coded frames (Frames I, correspondant à un codage interne) : les images sont codées séparément sans faire référence aux images précédentes  Predictive coded frames (frames P ou codage prédictif) : les images sont décrites par différence avec les images précédentes  Bidirectionally predictive coded frames (Frames B) : les images sont décrites par différence avec l'image précédente et l'image suivante  DC Coded frames (Frames D) : les images sont décodées en faisant des moyennes par bloc 13 Frame I  Image codée entièrement avec JPEG  Assure la cohésion de la vidéo (les autres images sont décrites par rapport à elles)  Indispensables en cas d'erreur de réception  1 ou 2 par seconde 21/11/2023 14 Frame P  Codée par différence avec l'image précédente  Image découpée en macroblocs (16x16 pixels)  Compensation de mouvement : où se trouve dans l’image t, le macrobloc ressemblant le plus à un macro-bloc de l’image t-1  Vecteur de déplacement uniquement définis pour les macroblocs qui bougent  Calcul pixel à pixel des différences entre les macro- bloc t et t-1  Macrobloc = 4 blocs d’erreurs Y + bloc d’erreur Cr + bloc d’erreur Cb codés spatialement comme pour les blocs d’images I. 21/11/2023 15 Frame B  Codée par différence avec image précédente et/ou suivante  Frame P échoue si apparition d’objets  B fait référence à une image I ou P,  Jamais à une autre image B.  Ne propage leurs propres erreurs  Impossibilité de décoder B si l'image de référence se situe après  Changer l'ordre des images du flux vidéo 21/11/2023 16 Frame D  Résolution de très basse qualité  Visualisation en avance rapide  Décompression très rapide  Économie des ressources processeur 21/11/2023 17  Groupes d’images GOP  GOP (Group Of Pictures)  Vidéo = suite de GOP  GOP = suite d'images I, B, et P (D pour l'avance rapide)  IBBPBBPBBPBB 21/11/2023 18  Le format DivX (2)  Le format DivX a été mis au point en 1999 par un développeur français de 27 ans, du nom de Jérome ROTA, à partir du codec MPEG-4 v3 de Microsoft.  Ajout de fonctionnalités tel que la compression du son au format MP3  Le codec, jusqu'à sa version 3.11 alpha, était un projet OpenSource (appelé OpenDivX et porté par le Project Mayo) basé sur un "hack" du codec de Microsoft  Lors du passage à la version 5 du codec (nommée DivX5), le codec de compression DivX est devenu payant (DivX®) 19 Merci pour votre attention 21/11/2023 20