Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article décrit le format de compression vidéo numérique, HEVC (High Efficiency Video Coding) également appelé H.265. Après une courte histoire de son développement, on rappelle les principes de la compression numérique MPEG des images vidéo. Les principaux concepts du format HEVC sont ensuite détaillés, ainsi que les outils mis en œuvre dans la chaîne de codage. Après une présentation des profils et niveaux offerts par la norme, les performances sont illustrées par les résultats de tests. Enfin les principaux domaines d’applications et les concurrents de HEVC sont évoqués.
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This article describes the digital video compression format HEVC (high-efficiency video coding) also named H.265. After a short development history, a brief review of the principles underlying MPEG video picture coding is given. The main concepts of the HEVC compression format are then detailed, along with the tools used in the coding chain. After a presentation of the profiles and levels supported by the standard, performance is illustrated by tests results. To conclude, the main application domains and HEVC competitors are briefly presented.
Auteur(s)
-
Marc LEGER : Diplômé de l’École nationale supérieure Louis-Lumière - Opérateur de prise de vues, Ingénieur vision - Responsable de la filière de formation aux techniques vidéo à l’INA
-
Christophe NELSON : Diplômé de technologies Audiovisuel et Informatique pour l’éducation - Responsable de formation aux techniques vidéo à l’INA
-
Jean-Noël GOUYET : Ingénieur-formateur en techniques numériques Broadcast et multimédia - Ancien chargé d’études à la direction de la recherche de l’Institut national de l’audiovisuel (INA)
INTRODUCTION
Cet article décrit les principes et outils techniques, ainsi que les performances et les applications d’un nouveau format de compression ou « codec » vidéo, le HEVC (High Efficiency Video Coding), également -normalisé sous l’appellation H.265.
Ce développement a lieu dans un contexte de diversité croissante des -services audiovisuels numériques, ainsi que de la popularité grandissante de la vidéo HD (High Definition) et de l’UHD (Ultra High Definition) « 4K » ou bientôt « 8K ». De plus, le trafic généré par les applications vidéo destinées aux équipements mobiles et aux tablettes, ainsi que les capacités de transmission requises par les services de vidéo à la demande, sont un grand défi pour les réseaux numériques actuels. Enfin, le désir d’une qualité et d’une définition plus grandes d’image se manifeste pour les applications mobiles.
Pour faire face à cette évolution, depuis l’apparition du format de compression MPEG-2 en 1992 destiné à la diffusion de la télévision numérique et au DVD-Vidéo, les ingénieurs ont sans cesse continué d’améliorer les techniques de compression vidéo numérique. Régulièrement, environ tous les 10 ans, les technologies d’encodage vidéo font un bond en avant, améliorant les algorithmes pour diviser par 2 le débit nécessaire à la distribution d’une image vidéo à qualité égale. Après MPEG-2 et MPEG-4 AVC, la dernière génération en est donc le « codec » HEVC/H.265, qui tient les promesses de plus d’efficacité par rapport à ses prédécesseurs.
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MOTS-CLÉS
télévision numérique internet transformée en cosinus discrète prédiction codage entropique compression vidéo numérique Compression MPEG HEVC
KEYWORDS
digital television | internet | discrete cosine transform | prediction | entropy coding | digital video coding | MPEG compression | HEVC
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Rappel des principes de la compression MPEG vidéo
En anglais
1. Développement
1.1 Contexte
Force est de constater que, depuis la sortie du format de -compression vidéo MPEG-4 AVC/H.264 en 2003, les consommations de contenus audiovisuels ont changé. Nous regardions auparavant la télévision de manière encore très linéaire, c’est-à-dire en continu et liée à des « programmes », sans avoir de véritable offre de contenu vidéo en ligne, consommable de façon non-linéaire, c’est-à-dire discontinue et à la demande (c’était la grande période de DivX et du piratage).
Puis, sont arrivées la Haute Définition (en partie grâce à AVC/H.264), des offres de replay, de VOD. Les smartphones et les tablettes ont également contribué à cette mutation vers la consommation en mobilité, permise par les réseaux télécoms qui offrent maintenant des débits suffisants vers les mobiles en 3G et 4G. Sur Internet, les services vidéo ont explosé, YouTube étant le plus connu. Mais il y a aussi Netflix, Hulu qui, bien que limités à -certains pays, sont consultés à travers le monde grâce à des VPN (Virtual Private Networks ).
Avec toutes ces images et ces flux vidéos, nous arrivons à une saturation des réseaux. Il faudrait, entre autres solutions, un encodage plus performant qui permettrait de compenser cette demande croissante.
D’autre part, les utilisateurs français reçoivent Internet avec un débit inférieur, en moyenne, à 8 Mbit/s. Les offres de distribution sur fibre optique à plus de 100 Mbit/s ne sont proposées qu’à un petit nombre de citadins. Cela veut dire qu’une bonne partie des abonnés ADSL ne peuvent recevoir la HD par ce vecteur. Là encore, un encodage plus efficace que l’actuel AVC/H.264, permettrait aux opérateurs ADSL d’être plus attractifs, en se plaçant en concurrence directe avec la diffusion de la télévision numérique terrestre TNT.
Et presque paradoxalement, se profilent de nouvelles définitions d’image : l’ultra haute définition UHD-1 (ou « 4K »), voire la UHD-2 (ou« 8K »). L’ultra haute définition c’est 4 fois plus de pixels dans l’image mais aussi 2 fois plus d’images par seconde. C’est une quantité d’informations multipliée au moins par 8. Il faut cette fois trouver un encodage efficace qui permette de réduire les coûts de diffusion de ce type d’images.
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Développement
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BORDES (P.), CLARE (G.), HENRY (F.), RAULET (M.), VIERON (J.) - An overview of the emerging HEVC standard. - Projet 4EVER. IEEE (2010) http://www.live-production.tv/sites/default/files/The_HEVC_Standard.pdf
-
(2) - ISO/IEC - Vision, applications and requirements for high efficiency video coding (HEVC). - ISO/IEC JCT1/SC29/WG11/N11872, janv. 2011.
-
(3) - TIMMERER. (C.) - Vision and Requirements for high-performance video coding. - 9 fév. 2009 http://multimediacommunication.blogspot. fr/2009/02/vision-and-requirements-for-high. html
-
(4) - KIM Il-Koo et al - Block partitioning structure in the HEVC Standard. - Samsung/IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video technology, déc. 2012 http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?DOI 10.1.1.352.1947&rep= rep1&type=pdf
-
(5) - MARPE (D.), SCHWARZ (H.), WIEGAND (T.) - Context-based adaptive binary arithmetic coding in the H.264/avc video compression standard. - IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video technology, vol. 13, n° 7, 20 juil. 2003.
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Encodeurs logiciels
DIVX http://www.divx.com/
FFMPEG https://ffmpeg.org/
GPAC http://gpac.wp.mines-telecom.fr/home/
Harmonic (ProMedia) http://www.harmonicinc.com/
Décodeurs logiciels
GPAC http://gpac.wp.mines-telecom.fr/home/
VLC https://www.videolan.org/developers/x265.html
DIVX http://www.divx.com/
Elecard MPEG Player http://www.elecard.com/
Lecteurs HEVC pour smartphones et tablettes
Cinemartin (Hoid P HEVC H.265) http://www.cinemartin.com/cinec/hoid/
formulaone (Cool Player) http://www.mobogenie.com/
Shengbin Meng...
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