Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les différentes versions MPEG avaient pour objectif de pouvoir enregistrer audio et vidéo sur des supports numériques tels que CD-ROM, CD Vidéo, mais étaient peu satisfaisantes, notamment parce qu’elles n’offraient pas une réduction de débit assez efficace. À ce jour, la norme MPEG-4 se veut universelle en tentant de répondre aux exigences à la fois des applications multimédias interactives et à celles des présentations enrichies au travers d’un codage par objets. D’application très large, MPEG-4 s’adresse à toute application multimédia professionnelle ou grand public.
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Auteur(s)
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Jean-Noël GOUYET : Ingénieur en techniques numériques Broadcast et Multimédia - Ancien chargé d’études à la Direction de la Recherche de l’Institut National de l’Audiovisuel (INA)
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Francis MAHIEU : Formateur en techniques de vidéo numérique à l’Institut National de l’Audiovisuel (INA)
INTRODUCTION
Tout a commencé au début des années 1990 avec la norme MPEG-1 dont l’objectif était de pouvoir enregistrer de l’audio et de la vidéo sur des supports numériques tels que CD-ROM, CD Vidéo, CD-I avec une réduction de débit (1,15 Mbit/s pour la vidéo) qui n’offrira finalement qu’une qualité médiocre. La norme MPEG-2 a permis ensuite de transmettre et de diffuser de la vidéo et de l’audio de qualité par les réseaux satellite, câble ou terrestre pour la télévision numérique, et de les stocker et distribuer (serveurs média, DVD-Video). MPEG-2 permet également la diffusion de Télévision Haute Définition en utilisant le niveau Haut (High Level, HL), d’où l’absence de norme MPEG-3 qui était prévue à cet effet. MPEG-4 est la norme, développée à partir de juillet 1993 jusqu’en 2002-2004, qui répond aux exigences à la fois des applications multimédias interactives et à celles des présentations enrichies (rich media) au travers d’un codage par objets. Elle se veut universelle, codant et représentant toute application multimédia professionnelle ou grand public pour la transmettre à tout utilisateur de tout équipement adapté, via tout réseau (figure 1).
Ce dossier [TE 5 365] et le suivant MPEG-4 : . Systèmes et applications constituent une mise à jour détaillée d’une partie du dossier « Compressions MPEG-1 à MPEG-4 » Compressions MPEG-1 à MPEG-4 de février 2000. Elle est justifiée par l’utilisation croissante des outils MPEG-4 dans la diffusion et la distribution audio et vidéo, aux internautes, téléspectateurs et utilisateurs de portables.
De nombreux termes et le texte de certaines figures ont été conservés en anglais, de manière à faciliter la lecture et l’utilisation des documents de la norme.
Les abréviations et acronymes cités dans ce dossier sont développés en . Un « glossaire MPEG-4 » proposé en définit les termes essentiels ou non explicités de ce texte.
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Codages des sons
En anglais
2. Codages des images
Ce paragraphe présente successivement les techniques de codage des images vidéo, des images fixes et des textures, ainsi que des objets visuels de synthèse.
2.1 Codage vidéo MPEG et améliorations MPEG-4
Dans le contenu d’une séquence vidéo il existe plusieurs types d’informations : celles qui se renouvellent, celles qui peuvent être prévues et celles qui sont imprévisibles. Les informations se renouvelant ou qui peuvent être prévues, sont des informations redondantes. La réduction de débit de la vidéo, ou codage vidéo, tire profit de différents aspects de cette redondance d’information.
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Cette redondance est spatiale dans de vastes zones de l’image où les pixels ont sensiblement la même valeur (cf. exemple de zone uniforme de la figure 9). Elle sera traitée par la DCT (Discrete Cosine Transform).
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La redondance peut être aussi subjective, perceptive, c’est-à-dire que les détails fins, traduits par fréquences spatiales élevées (cf. exemple zone de détails de la figure 9), n’auront pas besoin d’être codés avec autant de précision que les parties essentielles ou zones uniformes, traduites par des fréquences spatiales basses. La quantification traite cette redondance en quantifiant de manière plus grossière les fréquences élevées par rapport aux fréquences basses.
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Les coefficients de fréquences issus de la DCT et après quantification apparaissent sous la forme de valeurs dont certaines reviennent plus fréquemment que d’autres. Cette redondance statistique sera traitée par le codage entropique à l’aide d’un codage à longueur variable.
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Une autre forme de redondance importante est la redondance temporelle. En effet il existe une grande similitude entre les images successives, seules certaines zones changeant de « texture » ou de position d’une image à l’autre (cf. les exemples de zone identique et zone de mouvement de la figure 9). L’estimation et la compensation de mouvement mettront à profit cette redondance temporelle.
En MPEG-4 (comme en MPEG-1 et MPEG-2) tous ces outils seront mis en œuvre pour la réduction de débit vidéo : estimation de mouvement, DCT, quantification, codage entropique.
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Codages des images
ANNEXES
HAUT DE PAGE
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Références
* - MPEG-4
AMIEL (J.-C.) - Présentation de la norme H.263++ : protection du flux vidéo dans un environnement mobile - . Janvier 2003 http://ligim.univ-lyon1.fr/textes /equipes/IMAGE/CORESA03/articles/02.pdf
Apple - MPEG-4 The new standard for multimedia on the Internet, powered by QuickTime - . 2003 http://images.apple.com /mpeg4/pdf/MPEG4_v3.pdf
Fraunhofer IIS - MPEG-4 Overview - http://www.iis.fraunhofer.de /amm/techinf/mpeg4/index.html
ISO/IEC N4668...
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