Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La mise à disposition de la haute définition pour la télévision a nécessité plusieurs adaptations fonctionnelles et techniques. Cet article détaille ainsi les formats de compression nécessaires à la captation, au transport, au stockage, à l’émission et à la réception des images haute définition (HD) pour la télévision. Le problème de l’encapsulation des images HD en format-conteneur de fichier de données est également abordé.
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The use of high-definition for television has required certain functional and technical adaptations. This article reviews the compression formats required in order to capture, transport, store, transmit and receive high-definition images (HD) for television. The issue of the encapsulation of HD images into container-formats in order to hold data-files is also dealt with.
Auteur(s)
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Jean-Noël GOUYET : Ingénieur-formateur en techniques et systèmes numériques télévision et multimédia - Ancien chargé d'études à la Direction de la Recherche de l'Institut national de l'audiovisuel (Ina)
-
Francis MAHIEU : Formateur en techniques Vidéo numérique à Ina SUP
INTRODUCTION
Les images haute définition (HD) sont maintenant proposées par la télévision, c'est la TVHD (télévision haute définition). Initiée en analogique au milieu des années 1980 par les Japonais puis par les Européens, provisoirement abandonnée, la TVHD ne redémarrera vraiment qu'avec le projet de télévision numérique aux États-Unis. Ce processus aboutira à des normes internationales au milieu des années 1990.
Ce dossier constitue non seulement une mise à jour du dossier [TE 5 674] paru en février 2004 « Images haute définition : entre cinéma numérique et télévision HD », mais le complète par une présentation fonctionnelle et technique détaillée de toute la chaîne de télévision HD. Il est composé de 3 parties :
-
une première partie concerne les formats. Dans le 1er document [TE 5 680], sont décrits les paramètres natifs des images produites par la TVHD et les normes correspondantes. Ce document [TE 5 681] détaille les formats de compression, permettant de réduire le débit de la vidéo numérique HD, rendant ainsi possible la captation, le transport, le stockage, l'émission et la réception des images HD, dans le monde de la télévision. Il présente aussi le problème de l'encapsulation des images HD en format-conteneur de fichier de données ou en format de transport ;
-
une 2e partie, composée de trois documents, exposera les principales fonctions de captation/enregistrement, de montage [TE 5 682], de diffusion et de distribution [TE 5 683], d'affichage et d'évaluation de la qualité des images HD [TE 5 684], « from glass to glass », depuis le verre de l'objectif de la caméra jusqu'au verre de l'écran plat ;
-
la 3e partie mettra en relief une composante importante de la TVHD, le son multicanal [TE 5 685].
De nombreux termes et le texte de certaines figures ont été conservés en anglais, de manière à faciliter la lecture et l'utilisation de documents techniques.
Pour permettre une lecture autonome de chaque document du dossier, une liste d'abréviations et d'acronymes est incluse à la fin de chacun (cf. tableau 7). De nombreuses références [indexées entre crochets dans le corps du texte], ainsi que des listes de normes, standards et recommandations [également indiqués entre crochets dans le corps du texte] ainsi que des organismes correspondants, sont jointes dans le document « Pour en savoir plus » [Doc. TE 5 681].
Les figures de ce dossier sont consultables en couleurs dans la version électronique en ligne.
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Formats-conteneurs et HD
En anglais
1. Formats de compression et HD
Le débit, c'est-à-dire la quantité de « 0 » et de « 1 » par seconde, généré en studio de production HD par les formats natifs numériques, est trop important pour les supports de stockage et/ou de diffusion/distribution. Il est donc nécessaire de réduire cette quantité native de données, de « compresser ». On transforme donc, à l'aide de calculs mathématiques, les formats natifs en formats de compression réduisant le nombre de 0 et de 1. Les outils de codage utilisés pour les générer à partir d'un format natif ou de décodage pour retourner au format natif sont souvent appelés codecs (codeur/décodeur ou plus explicitement compresseur/ décompresseur). Ces outils soit font l'objet de normes internationales ou de standards industriels, soit sont des outils propriétaires ou open source. Certains des outils de réduction de débit ne détériorent pas la qualité du signal source. On dit qu'ils sont sans perte ou lossless. Malheureusement, ils ne permettent qu'un faible taux de compression (entre 2 et 4). D'autres outils occasionnent des pertes de qualité. On dit qu'ils sont avec pertes ou lossy.
L'art de la compression consiste à choisir les bons outils, les bons algorithmes, les mieux adaptés à l'application envisagée. Ce choix est fonction :
-
du niveau de qualité du média source ;
-
du niveau de qualité acceptable pour l'utilisation du média compressé ;
-
du débit disponible et raisonnable (économiquement) pour enregistrer, transporter, distribuer/diffuser le média compressé.
Important
Souvent, les médias numériques à la source ne sont pas disponibles en format natif mais ont déjà subi une compression : c'est le cas des photos délivrées par les appareils de photo numérique grand public, ou de la vidéo sur tous les magnétoscopes SD ou HD professionnels ou grand public.
1.1 Réduction de débit vidéo
En vidéo haute définition les débits engendrés sont très importants (5 fois plus que pour la TVSD), il est donc nécessaire de recourir à la réduction de débits aussi bien pour les applications de stockage que de diffusion (cf. figure 1).
Cette réduction de débit se décompose en deux phases de traitement (cf. figure ...
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Formats de compression et HD
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - AAF - AAF An industry-driven open standard for multimedia authoring. - http://www.media-matters.net/docs/resources/Wrapper-Container%20File%20Formats/AAF/aaf_dev_overview%5B1%5D.pdf.
-
(2) - Apple - Apple ProRes. - White Paper, juil. 2009 http://images.apple.com/finalcutstudio/docs/Apple_ProRes_White_Paper_July_2009.pdf.
-
(3) - Avid - * - DnxHD http://www.avid.com/dnxhd/Avid DNxHD Technology, avr. 2008 http://www.avid.com/resources/whitepapers/DNxHD.pdf.
-
(4) - Avid - MXF Unwrapped. - 27 juin 2006 http://www.avid.com/resources/whitepapers/mxf.pdf?featureID%3D997.
-
(5) - BALDOCK (R.) - Enabling network interoperability between video file servers. - 28 oct. 2001 http://www.broadcastpapers.com/whitepapers/GVGNetworkInteropVFS.pdf.
-
(6) - BBC - * - Dirac http://www.bbc.co.uk/rd/projects/dirac/.
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
AAF – MXF Subtitling http://www.aafassociation.org/html/techinfo/index.html#AAF-MXF%20Subtitling - AAF -
-
Low-Level Container Specification v1.0.1 http://www.aafassociation.org/html/specs/aafcontainerspec-v1.0.1.pdf - AAF - 02-04
-
Object Specification v1.1. http://www.aafassociation.org/html/specs/aafobjectspec-v1.1.pdf - AAF - 04-05
-
Stored Format Specification v1.0.1 http://www.aafassociation.org/html/specs/aafstoredformatspec-v1.0.1.pdf - AAF - 07-04
-
Proposed MXF Master Format Specifications (réservées aux membres AMWA – AAF Association) http://www.aafassociation.org/html/techinfo/index.html#MXFSpecs - AMWA – AAF -
-
Cable networks for television signals, sound signals and interactive services – Part 9 : Interfaces for CATV/SMATV headends and similar professional equipment for DVB/MPEG-2 transport streams http://broadcasting.ru/pdf-standard-specifications/interfacing/dvb-pi/en50083-9-1998.pdf - CENELEC EN 50083-9 -
-
Material Exchange Format Basic User Metadata Implementation http://www.ebu.ch/docs/r/r121.pdf - ...
1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
AAF (Advanced Authoring Format) Association – now AMWA http://www.aafassociation.org/html/faq.html
AMWA (Advanced Media Workflow Association) http://www.aafassociation.org/
DVB (Digital Video Broadcasting) http://www.dvb.org/
EBU (European Broadcasting Union) http://www.ebu.ch/
ETSI (European Telecommunications Standards Institute http://www.etsi.org
IEC (International Electrotechnical Commission) http://www.iec.ch/
IRT (Institut für Rundfunktechnik) http://www.irt.de/en/
ISO (International Organization for Standardization) http://www.iso.org
ITU (International Telecommunications Union) http://www.itu.int/ITU-R/
JPEG (Joint Photographic Experts Group) http://www.jpeg.org/
MPEG (Moving Picture Experts Group) http://www.chiariglione.org/mpeg/index.htm
SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) http://www.smpte.org/
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