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S1.3 Compression
Compression vidéo
La compression de données nécessaire pour certaines activités comme la vidéo. Deux heures de vidéo en full HD sans compression produirait environ 1 To de données. Pour faire de la VOD il faudrait 100h pour transmettre la vidéo sur le réseau via une connexion ADSL… Il est donc impératif de réduire à la fois les coûts de stockage et de transmission des vidéos.
Les méthodes de compression répondent à des objectifs contradictoires:
- Il faut absolument baisser la quantité de données ou d'information,
- mais il faut conserver une qualité d'image acceptable.
Dès les années 1950 le besoin est identifié mais c'est autour des années 1980 que des réponses satisfaisantes commencent à être apportées. Les organismes de standardisation (CCITT et IUT-T puis ISO et IEC) jouent un rôle important dans le développement la coordination et la normalisation des techniques de compression.
Pour compresser, on peut détecter des motifs (couleurs uniformes, parties identiques) les stocker une fois et y faire référence par la suite. Ce procédé est utilisé pour l'image, le son,le texte.
Pour la photo, on doit traiter un ensemble de pixels variant légèrement pas vraiment répétitifs.On applique alors souvent une compression par pertes: approximation par blocs de pixels. Il faut trouver les bons compromis.
Les vidéos contiennent beaucoup de zones similaires entre pixels sur une même image (domaine spatial) ou entre images successives (domaine temporel). Dans le schéma classique de la compression vidéo, une combinaison adaptative entre les deux mouvements (temporel et spatial) de l’information est utilisée pour réaliser une importante compression de donnée.
Certaines techniques de compression exploitent également le sous-échantillonnage et l'interpolation. Elles réduisent les dimensions (horizontale et verticales) de l'image vidéo et donc la quantité d'information à encoder. Certains procédés sous-échantillonnent également le domaine temporel, réduisant le débit des images. Lors du décodage une interpolation est alors nécessaire.
Les techniques de compressions exploitent les caractéristiques physiologiques de l’œil en supprimant les redondances ou les informations pour lesquelles l’œil est peu sensible. Approximation par perte en considérant que des couleurs similaires sont identiques car l’œil est bien moins sensible aux couleurs qu'à la luminosité.
Pour réduire les redondances temporelles les techniques de compression peuvent également s'appuyer sur la prédiction compensée de mouvement ou la compensation de mouvement. Si les images sont similaires temporellement, il peut être plus économe d'identifier et de stocker le mouvement de blocs de pixels. Ces blocs sont souvent constitués d'un groupe de 16×16 pixels et d'un vecteur de mouvement (utilisé notamment par MPEG-1 et MPEG-2)
Compression du son
Là encore les techniques de compression peuvent s'appuyer sur les caractéristiques physiologiques de l'oreille qui ne capte pas toutes les fréquences: forte sensibilité sur la plage 20hz-20Khz.
- Suppression des fréquences en dehors de la plage de sensibilité de l'oreille.
- Approximation par perte en considérant que des fréquences similaires sont identiques.
Conclusion
Différentes techniques existent pour coder/décoder compresser/décompresser des données numérisées.
Les différentes techniques permettent de couvrir différents usages:
- Le dessin technique ne produit pas les mêmes données que la photo numérique.
- Il existe des compressions avec ou sans pertes qui ont des avantages et des inconvénients, il faut choisir la méthode de compression adaptée au cas d'utilisation.
Pour un format de compression avec perte, l'image restituée est différente de l'image originale, on a perdu de l'information. En contre partie l'image résultante est beaucoup plus petite et peut être plus facilement stockable, transmissible.
L'ordinateur traite l'information sans avoir accès à la sémantique. Les procédés de compression génèrent leurs en-têtes détaillant le process d'encodage de l'information (taille, durée, compression utilisée etc) afin que les données puissent être correctement décompressées, interprétées et rendues/restituées.
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