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114 - Compression - Codecs vidéo et conteneurs

1. Pourquoi compresser la vidéo ?

Une vidéo est une suite d'images. Sans compression, il faut enregistrer chaque pixel de chaque image, plusieurs fois par seconde. Change la résolution et la cadence pour observer l'effet.

Débit brut théorique

Hypothèse pédagogique : 24 bits/pixel (RGB), sans compression ni audio. Les formats réels peuvent utiliser d'autres sous-échantillonnages et profondeurs de couleur.

Idée clé : exploiter les redondances dans une image et entre les images.

2. Prédiction temporelle : ne transmettre que les changements

Une image suivante ressemble souvent à la précédente. Le codec recherche un bloc similaire dans une image de référence, transmet un vecteur de mouvement, puis encode ce qui reste à corriger : le résidu

Étapes de la démonstration

1. Afficher l'image de référence.

2. Afficher l'image actuelle avec un objet déplacé.

3. Rechercher le bloc correspondant.

4. Montrer le vecteur de mouvement.

5. Illustrer le résidu : ce qui ne peut pas être prédit exactement.

Démonstration simplifiée : les vrais codecs partitionnent l'image en blocs de tailles variables et utilisent des prédictions plus sophistiquées.

3. Images I, P et B : construire un GOP

Un GOP (Group of Pictures) organise des images de différents types. Avance pas à pas pour découvrir les dépendances.

Image I (intra)

Codée sans référence à d'autres images. Point d'accès utile, mais généralement plus volumineux.

Image P (prédite)

Utilise une ou plusieurs images de référence déjà décodées.

Image B (bidirectionnelle)

Peut utiliser des références situées avant et/ou après elle dans l'ordre d'affichage. L'ordre de décodage peut différer de l'ordre d'affichage.

Les types et leurs possibilités exactes dépendent du codec et du profil. Une image I n'est pas nécessairement un point d'accès aléatoire indépendant au sens du flux.

4. Transformation, quantification et pertes

Après la prédiction, un codec transforme souvent les résidus en coefficients. La quantification réduit leur précision : c'est une source majeure de pertes dans les codecs vidéo classiques.

Compromis débit / qualité

Illustration qualitative : les valeurs représentées sont des coefficients fictifs. Le curseur ne correspond pas au QP normatif d'un codec précis.

La prédiction, la transformation, la quantification et le codage entropique travaillent ensemble. Tous les codecs ne suivent pas exactement la même chaîne.

5. Les codecs vidéo courants

Un codec définit comment les images sont compressées et décompressées. Clique sur une ligne ou sur un cas d'usage.

CodecQualité / compressionCompatibilitéUsage typiqueRemarques

Calculateur de taille

8 Mb/s

Calcul décimal : taille ≈ débit × durée ÷ 8. Audio et surcoûts du conteneur non inclus.

Quel codec pour quel usage ?

H.265 contre H.264

Ordre de grandeur : ~50 % de gain à qualité comparable, mais encodage plus lent.

6. Conteneurs : que contient un fichier vidéo ?

Codec

La méthode de compression et décompression de la vidéo (ou de l'audio). Ex. : H.264, H.265, VP9, AV1

Format (conteneur)

Le fichier qui contient la vidéo, l'audio, les sous-titres et les métadonnées. Ex. : MP4, MKV, MOV, AVI

Conteneur
Pistes vidéo (codecs)
Pistes audio (codecs)
Sous-titres
Métadonnées
Cité dans le coursComplément (recherche web)
Description—
Avantages—
Origine—
Limites à connaître—
Un fichier .mp4 n'implique pas automatiquement H.264 : le codec doit être identifié séparément.
FormatDescription (cours)Avantages (cours)Codecs vidéoCodecs audioSous-titresMétadonnées
Sources des complémentsLes colonnes « codecs », « sous-titres » et « métadonnées » complètent le cours à partir de ces pages (liste non exhaustive : un conteneur peut accepter d'autres codecs selon le logiciel) :

7. Défi CFC · Vérifie tes connaissances

Choisis une réponse par question. La correction apparaît immédiatement.

Codec ou format ?

Classe chaque terme : est-ce un codec ou un format (conteneur) ?