Standards de compression
                  audio et vidéo


                 Rappels théoriques streaming vidéo



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Pourquoi compresser ?

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Débits de source et de canal
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Compression des données
      Histoire du couple *Codeur – Décodeur* nécessite
      une interopérabilité ascendante des t...
Normes et standards
      Il faut distinguer les normes internationales,
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Codage de l’audio
      Echantillonnage :
             Taux d’échantillonnage : fréquence en kHz, de 22 à
             192...
Format audio MPEG
      MP3 : Mpeg1 Layer 3
             Standard développé par le Fraunhofer et Thomson
             (lic...
Format audio MPEG
      MPGA : AAC Mpeg2 Advanced Audio Coding
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Format OGG VORBIS
      Standard :
             .ogg compression de données audio avec perte du
             type MP3 mais...
Format Microsoft WAV
      Standard de facto : format pivot pour la
      majorité des applications de traitement audio
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Format Microsoft WMA
      WMA : Windows Media Audio
      Standard propriétaire Microsoft
      Qualité moyenne
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Format Apple AIFF
      AIFF : Audio Interchange File Format
      Standard propriétaire présent sur les OS Mac
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Format Real RM
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      Standard propriétaire Real
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Test encodage audio
      Téléchargement du logiciel Audacity sur le site de
      sourceforge :
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Comparaison des formats audio
      Un même morceau de musique encodé avec les
      différents codeurs à un même débit de...
Codage de la vidéo
      Formats d’acquisition compressés :
             DV – DVCAM : 4.2.0. + compression intra-
        ...
Rappels : codage Y, dB, dR
      Le codage des ligne TV dans la norme IUT-R 601
      4.2.2. : la luminance Y est codée su...
Formats d’image
      Image TV standard système européen
      625/50 : 576 lignes utiles x 720 points
      CIF (Common I...
Formats de compression MPEG
      MPEG1 : limité au CIF. Qualité moyenne. Bande
      passante : de 1 à 5 Mb/s. Audio : MP...
Profils MPEG 4
      MPEG 4 comme le MPEG 2 est défini par plusieurs
      profils selon les capacités de bande passante d...
MJPEG 2000
      Motion JPEG 2000
             Standard ISO : Group JPEG
             Compression intra-image de haute qua...
Microsoft AVI
      Sigle de Audio Video Interleave. Le nom
      d'origine du format est en réalité quot; Video for
     ...
Microsoft WM9
      WM9 : Windows Media 9
             Standard propriétaire Microsoft
             Qualité équivalente à ...
Apple Quicktime
      Standard propriétaire Apple
      Conteneur de divers types de codages dont
      le MPEG4
      IPo...
Real RM
      Real Media
             Standard propriétaire mais lecteur gratuit et
             multi-plateformes (Window...
Test encodage vidéo RM
      Téléchargement du logiciel Real Producer Basic 10
      sur le site de Real (gratuit) :
     ...
Test encodage Vidéo QT
      Téléchargement du logiciel Quick Time 7 Pro sur le
      site d’Apple (payant 30€) :
        ...
Test encodage Windows Media
      Téléchargement du logiciel Codeur Windows Media
      Serie 9 sur le site de Microsoft (...
Encodage à la conformation
      Les logiciels d’édition vidéo embarquent les
      principaux codecs pour la diffusion de...
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Standards De Compression Audio Et VidéO

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Rappels théoriques sur les standards de compression vidéo

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Standards De Compression Audio Et VidéO

  1. 1. Standards de compression audio et vidéo Rappels théoriques streaming vidéo 1 Eric Briantais
  2. 2. Pourquoi compresser ? TV numérique : en moyenne entre 5 et 6 Mb/s (15 Mb/s max) Caméscope DV : Vidéo 25 Mb/s numérique Internet : non Entre 150 Kb/s et compressée : 1 Mb/s 166 Mb/s (15 disquettes DVD Vidéo : 6 à 7 Mb/s par seconde !) CD ROM : en moyenne 1,2 Mb/s (vidéo seule) 2 Eric Briantais
  3. 3. Débits de source et de canal Débit de Résolution la source de l’image (pixels) Accès Débit 176x132 240x180 320x240 640x480 Modem 56 K 34 Kb/s Correct RNIS 64 K 45 Kb/s BON Correct ADSL 128 K 80 Kb/s BON BON Correct ADSL 512 K > 450 Kb/s BON BON BON BON LAN 100 Mb/s Débit du canal 3 Eric Briantais
  4. 4. Compression des données Histoire du couple *Codeur – Décodeur* nécessite une interopérabilité ascendante des traitements ! Compresser, c’est réduire la taille des images, c’est réduire leur fréquence C’est donc exploiter : les redondances spatiales (intra-images) les redondances temporelles (inter-images) la redondance subjective liée à la vision des détails fins (perception de l’œil humain) C’est coder les éléments qui décrivent l’image en utilisant des algorithmes mathématiques 4 Eric Briantais
  5. 5. Normes et standards Il faut distinguer les normes internationales, les standards de fait et les standards propriétaires : Groupes de normalisation internationale : IUT, SMPTE, I3E, W3C, MPEG,… Standards De Facto… : WAV,… Standards propriétaires… : RM, WMA,… 5 Eric Briantais
  6. 6. Codage de l’audio Echantillonnage : Taux d’échantillonnage : fréquence en kHz, de 22 à 192 kHz Nombre de canaux : mono, stéréo, 2.1, 5.1,… Résolution : profondeur en bits, de 16, 24 à 32 bits par canal Vocabulaire : Qualité professionnelle : 192 kHz, 24 ou 32 bits par canal (multipiste) CD Audio : 44 KHz, 16 bit, stéréo Fichier MP3 « qualité CD » : 196 kb/s, stéréo Qualité moyenne « voix » : < 46 kb/s selon le codage pour information jusqu’à 5,3 kb/s en G.729 6 Eric Briantais
  7. 7. Format audio MPEG MP3 : Mpeg1 Layer 3 Standard développé par le Fraunhofer et Thomson (licence..!) Qualité moyenne pour la restitution de large spectre sonore mais bonne pour la voix humaine @ < 96 kb/s Variantes + qualitatives : MP3 VBR (débit variable) MP3pro = « qualité CD » @ 196 kb/s Beaucoup d’outils de traitement : Logiciels « ripper » CD audio to MP3 Outils de montage libre et gratuit = Audacity 7 Eric Briantais
  8. 8. Format audio MPEG MPGA : AAC Mpeg2 Advanced Audio Coding Standard du MPEG Group, développé principalement par le Fraunhofer Institute in Erlangen Deux profils : AAC-LC : Advanced Audio Coding, Low Complexity HE-AAC : High Efficiency AAC MPEG4 audio encoding : nouveaux algorithmes basés sur AAC 8 Eric Briantais
  9. 9. Format OGG VORBIS Standard : .ogg compression de données audio avec perte du type MP3 mais sans redevance (projet open source) Qualité : Meilleure que le MP3 à débit comparable mais peu répandu et peu soutenu (cf. page de comparaison) => taille de fichier inférieure et possibilité de son en multicanal > stéréo Outils : Logiciels libres avec peu de soutien commercial. Traitement : audacity – Leteur : VLC Aller sur le site de vorbis.com pour connaître les lecteurs compatibles avec le format 9 Eric Briantais
  10. 10. Format Microsoft WAV Standard de facto : format pivot pour la majorité des applications de traitement audio Conteneur de divers types d’encodage généralement non compressé Qualité : dépend du contenu (type d’encodage) peut donc être excellente Outils : Bien soutenu car standard de facto Recommandé : Audacity, Audition (adobe),… 10 Eric Briantais
  11. 11. Format Microsoft WMA WMA : Windows Media Audio Standard propriétaire Microsoft Qualité moyenne Outils : Monde Microsoft 11 Eric Briantais
  12. 12. Format Apple AIFF AIFF : Audio Interchange File Format Standard propriétaire présent sur les OS Mac et SGI Qualité : bonne non compressée Fichiers volumineux Variante avec compression : AIFF-C 12 Eric Briantais
  13. 13. Format Real RM RM : Real Media Standard propriétaire Real Format présent dans la plupart des logiciels de traitement et le Producer basic gratuit Qualité : moyenne à bonne Outils : Ceux du monde Real et quelques autres produits commerciaux pour l’encodage (studio10 de Pinnacle) 13 Eric Briantais
  14. 14. Test encodage audio Téléchargement du logiciel Audacity sur le site de sourceforge : http://audacity.sourceforge.net/ Installation du logiciel et paramétrage du logiciel pour la conversion d’un fichier WAV en MP3 14 Eric Briantais
  15. 15. Comparaison des formats audio Un même morceau de musique encodé avec les différents codeurs à un même débit de 64 kbit/s : .ogg = 229 Ko .mp3 pro = 235 Ko .wma = 244 Ko .rm = 251 Ko .mp4 (QT) = 241 Ko 15 Eric Briantais
  16. 16. Codage de la vidéo Formats d’acquisition compressés : DV – DVCAM : 4.2.0. + compression intra- image ratio 1:5 = 25 Mb/s DVCPRO : 4.1.1. + compression intra-image ratio 1:5 = 25 Mb/s Digital S : 4.2.2. + compression intra-image ratio 1:3,3 = 50 Mb/s Betacam SX : 4.2.2. + compression inter- image ratio 1:10 = 18 Mb/s 16 Eric Briantais
  17. 17. Rappels : codage Y, dB, dR Le codage des ligne TV dans la norme IUT-R 601 4.2.2. : la luminance Y est codée sur tous les pixels, la chrominance dB + dR est codé un pixel sur deux. Le codage des ligne TV dans la norme IUT-R 601 4.1.1. : la luminance Y est codée sur tous les pixels, la chrominance dB + dR est codé un pixel sur quatre sur toutes les lignes. Le codage des ligne TV dans la norme IUT-R 601 4.2.0. : la luminance Y est codée sur tous les pixels, la chrominance dB + dR est codé un pixel sur deux, une ligne sur deux. 17 Eric Briantais
  18. 18. Formats d’image Image TV standard système européen 625/50 : 576 lignes utiles x 720 points CIF (Common Intermediate Format) : 288 lignes x 352 points Q-CIF (Quarter of CIF) : 144 lignes x 176 points SQCIF (Sub QCIF) : 96 x 128 4-CIF : 576 x 704 16 x CIF : 1152 x 1408 18 Eric Briantais
  19. 19. Formats de compression MPEG MPEG1 : limité au CIF. Qualité moyenne. Bande passante : de 1 à 5 Mb/s. Audio : MP3 MPEG2 : profils du CIF à 16 CIF (HDTV). Bonne qualité. DVD et TV numérique = profil 4.2.0@MPML. Bande passante de 2 à 20 Mb/s. Audio : MPGA MPEG4 : profils du QCIF à 16 CIF + information « rich media ». Bande passante de plusieurs centaines de kB/s à 20 Mb/s. Audio : AAC MPEG7 : même encodage audio et vidéo que MPEG4 + découpe sémantique de l’image en objets « manipulables » 19 Eric Briantais
  20. 20. Profils MPEG 4 MPEG 4 comme le MPEG 2 est défini par plusieurs profils selon les capacités de bande passante du canal, de traitement et d’affichage du terminal : les mobiles : IPod, PDA, visiophones (H.264), le streaming IP… (QT, VLC,…) Télévision numérique standard et télévision « enhanced » MPEG4-SP : Simple Profile MPEG4-ASP : Advanced Simple Profile DIVX utilise le MPEG4-ASP MPEG4-Part10 ou AVC (Advanced Video Coding) également utilisé dans H.264 Codage optimisé pour les bas débits (même qualité pour deux fois moins de bande passante que MPEG2) 20 Eric Briantais
  21. 21. MJPEG 2000 Motion JPEG 2000 Standard ISO : Group JPEG Compression intra-image de haute qualité pas de compression inter-image Standard choisi pour le cinéma numérique en salles : 4000 x 2000 pixels 21 Eric Briantais
  22. 22. Microsoft AVI Sigle de Audio Video Interleave. Le nom d'origine du format est en réalité quot; Video for Windows quot; et .AVI est l'extension affectée au nom de ces fichiers. Conteneur pour divers types d’encodages (dont le DIVX) 22 Eric Briantais
  23. 23. Microsoft WM9 WM9 : Windows Media 9 Standard propriétaire Microsoft Qualité équivalente à MPEG4-PART10 et techniquement proche du standard 23 Eric Briantais
  24. 24. Apple Quicktime Standard propriétaire Apple Conteneur de divers types de codages dont le MPEG4 IPod et Podcasting 24 Eric Briantais
  25. 25. Real RM Real Media Standard propriétaire mais lecteur gratuit et multi-plateformes (Windows, Linux, Mac OS) Qualité : de très moyen en bas débit (< 100 kb/s) à bon en haut débit (500 Kb/s) Outils : Ceux du monde Real Pour l’encodage (uniquement) outils commerciaux divers dont la plupart des logiciels d’édition vidéo (Pinnacle, AVID,…) 25 Eric Briantais
  26. 26. Test encodage vidéo RM Téléchargement du logiciel Real Producer Basic 10 sur le site de Real (gratuit) : http://forms.real.com/rnforms/products/tools/producerb asic/index.html Encoder mire de test Snell&Wilcox .AVI de 2,8 Mo en .RV 4CIF@450Kb/s. Poids du fichier = 624 Ko 26 Eric Briantais
  27. 27. Test encodage Vidéo QT Téléchargement du logiciel Quick Time 7 Pro sur le site d’Apple (payant 30€) : http://www.apple.com/fr/quicktime/win.html Activer le logiciel et encoder la mire en MPEG 4 – H264 27 Eric Briantais
  28. 28. Test encodage Windows Media Téléchargement du logiciel Codeur Windows Media Serie 9 sur le site de Microsoft (gratuit) : http://www.microsoft.com/windows/windowsmedia/dow nload/default.asp Installer le logiciel et encoder la mire en Windows Media 4CIF@ 1Mb/s 28 Eric Briantais
  29. 29. Encodage à la conformation Les logiciels d’édition vidéo embarquent les principaux codecs pour la diffusion des vidéos en streaming. Formats d’exportation : Pinnacle Studio 10 : Fichiers DV, HDV, AVI, DivX®, RealVideo® 8, Windows Media® 9, MPEG-1, MPEG- 2*, MPEG-4, Dolby® Digital Audio 2 canaux et 5.1 Avid Xpress : QuickTime (MOV), Flash, Flash Video (SWF, FLV), Windows Media 7, 8, 9 (PC seulement), Real Media (PC seulement), MPEG-1, MPEG-2 Adobe Première : MPEG1, MPEG2, QuickTime, Real Media, Windows Media 29 Eric Briantais

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