-Notion de codec
Une image d'une vidιo non compressιe occupe une taille d'environ 1 Mo. Afin d'obtenir une vidιo paraissant fluide il est nιcessaire d'avoir une frιquence d'au moins 25 ou 30 images par seconde, ce qui produit un flux de donnιes d'environ 30 Mo/s, soit plus de 1.5 Go par minute. Il est ιvident que ce type de dιbit est peu compatible avec les espaces de stockage des ordinateurs personnels ni mκme avec les connexions rιseau de particuliers ou de petites ou moyennes entreprises.
Ainsi, afin de pallier cette difficultι, il est possible de recourir ΰ des algorithmes permettant de rιduire significativement les flux de donnιes en compressant / dιcompressant les donnιes vidιos. On appelle ces algorithmes CoDec (pour COmpression / DECompression).
-Le M-JPEG
La premiθre idιe qui vient ΰ l'esprit aprθs s'κtre interessι ΰ la compression d'images est d'appliquer ce type de mιthode ΰ une succession d'images numιriques (animation ou vidιo). Le principe du Motion JPEG (notι MJPEG ou M-JPEG, ΰ ne pas confondre avec le MPEG) consiste ΰ appliquer successivement l'algorithme de compression JPEG aux diffιrentes images d'une sιquence vidιo.
Etant donnι que le M-JPEG code sιparιment chaque image de la sιquence il permet d'accιder alιatoirement ΰ n'importe quelle partie d'une vidιo. Ainsi son dιbit de 8 ΰ 10 Mbps le rend utilisable dans les studios de montage numιrique
-Le MPEG
Dans de nombreuses sιquences vidιos, de nombreuses scθnes sont fixes ou bien changent trθs peu, c'est ce que l'on nomme la redondance temporelle.
Lorsque seules les lθvres de l'acteur bougent, presque seuls les pixels de la bouche vont κtre modifiιs d'une image ΰ l'autre, il suffit donc de ne dιcrire seulement le changement d'une image ΰ l'autre. C'est lΰ la diffιrence majeure entre le MPEG (Moving Pictures Experts Group) et le M-JPEG. Cependant cette mιthode aura beaucoup moins d'impact sur une scθne d'action.
Le groupe MPEG a ιtι ιtabli en 1988 dans le but de dιvelopper des standards internationaux de compression, dιcompression, traitement et codage d'image animιes et de donnιes audio.
Il existe plusieurs standards MPEG :
le MPEG-1, dιveloppι en 1988, est un standard pour la compression des donnιes vidιos et des canaux audio associιs (jusqu'ΰ 2 canaux pour une ιcoute stιrιo). Il permet le stockage de vidιos ΰ un dιbit de 1.5Mbps dans une qualitι proche des cassettes VHS sur un support CD appelι VCD (Vidιo CD).
le MPEG-2, un standard dιdiι originalement ΰ la tιlιvision numιrique (HDTV) offrant une qualitι ιlevι ΰ un dιbit pouvant aller jusqu'ΰ 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 utilisι par les DVD vidιos.
le MPEG-4, un standard destinι ΰ permettre le codage de donnιes multimιdia sous formes d'objets numιriques, afin d'obtenir une plus grande interactivitι, ce qui rend son usage particuliθrement adaptι au Web et aux pιriphιriques mobiles.
le MPEG-7, un standard visant ΰ fournir une reprιsentation standard des donnιes audio et visuelles afin de rendre possible la recherche d'information dans de tels flux de donnιes. Ce standard est ainsi ιgalement intitulι Multimedia Content Description Interface.
le MPEG-21, en cours d'ιlaboration, dont le but est de fournir un cadre de travail (en anglais framework) pour l'ensemble des acteurs du numιriques (producteurs, consommateurs, ...) afin de standardiser la gestion de ces contenus, les droits d'accθs, les droits d'auteurs, ...
-Le MPEG-1
La norme MPEG-1 reprιsente chaque image comme un ensemble de blocs 16 x 16. Elle permet d'obtenir une rιsolution de:
352x240 ΰ 30 images par seconde en NTSC
352x288 ΰ 25 images par seconde en PAL/SECAM
Le MPEG-1 permet d'obtenir des dιbits de l'ordre de 1.2 Mbps (exploitable sur un lecteur de CD-ROM).
Le MPEG-1 permet d'encoder une vidιo grβce ΰ plusieurs techniques :
Intra coded frames (Frames I, correspondant ΰ un codage interne): les images sont codιes sιparιment sans faire rιfιrence aux images prιcιdentes
Predictive coded frames (frames P ou codage prιdictif): les images sont dιcrites par diffιrence avec les images prιcιdentes
Bidirectionally predictive coded frames (Frames B): les images sont dιcrites par diffιrence avec l'image prιcιdente et l'image suivante
DC Coded frames: les images sont dιcodιes en faisant des moyennes par bloc
-Les frames I
Ces images sont codιes uniquement en utilisant le codage JPEG, sans se soucier des images qui l'entourent. De telles images sont nιcessaires dans une vidιo MPEG car ce sont elles qui assurent la cohιsion de l'image (puisque les autres sont dιcrites par rapport aux images qui les entourent), elles sont utiles notamment pour les flux vidιo qui peuvent κtre pris en cours de route (tιlιvision), et sont indispensables en cas d'erreur dans la rιception. Il y en a donc une ou deux par seconde dans une vidιo MPEG.
-Les frames P
Ces images sont dιfinies par diffιrence par rapport ΰ l'image prιcιdente. L'encodeur recherche les diffιrences de l'image par rapport ΰ la prιcιdente et dιfinit des blocs, appelιs macroblocs (16x16 pixels) qui se superposeront ΰ l'image prιcιdente.
L'algorithme compare les deux images bloc par bloc et ΰ partir d'un certain seuil de diffιrence, il considθre le bloc de l'image prιcιdente diffιrent de celui de l'image en cours et lui applique une compression JPEG.
C'est la recherche des macroblocs qui dιterminera la vitesse de l'encodage, car plus l'algorithme cherche des "bons" blocs, plus il perd de temps...
Par rapport aux frames-I (compressant directement), les frames-P demandent d'avoir toujours en mιmoire l'image prιcιdente
-Les frames B
De la mκme faηon que les frames P, les frames B sont travaillιes par diffιrences par rapport ΰ une image de rιfιrence, sauf que dans le cas des frames B cette diffιrence peut s'effectuer soit sur la prιcιdente (comme dans les cas des frames P) soit sur la suivante, ce qui donne une meilleure compression, mais induit un retard (puisqu'il faut connaξtre l'image suivante) et oblige ΰ garder en mιmoire trois images (la prιcιdente, l'actuelle et la suivante).
-Les frames D
Ces images donnent une rιsolution de trθs basse qualitι mais permettent une dιcompression trθs rapide, cela sert notamment lors de la visualisation en avance rapide car le dιcodage "normal" demanderait trop de ressources processeur.
-Dans la pratique...
Afin d'optimiser le codage MPEG, les sιquences d'images sont dans la pratique codιes suivant une suite d'images I, B, et P (D ιtant comme on l'a dit rιservι ΰ l'avance rapide) dont l'ordre a ιtι dιterminι expιrimentalement. La sιquence type appelιe GOP (Group Of Pictures ou en franηais groupes d'images) est la suivante:
IBBPBBPBBPBBI
Une image I est donc insιrιe toutes les 12 frames.
Sujet: La compréssion Video 
Lun 8 Jan - 2:13