LA VIDÉO NUMÉRIQUE DEUX FILIÈRES
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Niveau: Secondaire, Lycée, Seconde
LA VIDÉO NUMÉRIQUE : DEUX FILIÈRES 65Les images numériquesCNDP –DIE – Juin 1995 Les atouts de la solution MPEG 1 sont sa norm a l i - sation et la qualité de restitution atteinte. Elle a pour objectif de garantir certains critères de qualité lors de la restitution de séquences de vidéo numérique. Le principe de base est de stocker 72 minutes de vidéo sur un disque compact et de les restituer sur un écran de télévision au rythme de 25 ou 30 images par seconde à partir d'un lecteur simple vitesse. La vidéo numérique à la norme MPEG 1 Elle est susceptible de concerner le grand public, en tant que consommateur de pro- duits vidéo, et de recouvrir le marché des cas- settes VHS préenregistrées. Elle intéresse éga- lement le monde enseignant à condition que des titres adaptés aux besoins de l'éducation et de la formation se multiplient. Elle nécessite, pour l'instant du moins, des matériels spécialisés pour la restitution de l'image vidéo. Par exemple : • l'extension Digital Video, encore appelée FMV (Full Motion Vi d e o), équipant les lec- teurs de CD-I ; • des cartes de décompression MPEG 1, destinées à équiper les micro - o rdinateurs et qui se répandent sur le marché. Le développement du parc des lecteurs de CD-I et de Vidéo-CD est un indicateur pré- cieux qu'il convient de suivre de près.
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LA VIDÉO NUMÉRIQUE : DEUX FILIÈRES 65Les images numériquesCNDP –DIE – Juin 1995 Les atouts de la solution MPEG 1 sont sa norm a l i - sation et la qualité de restitution atteinte. Elle a pour objectif de garantir certains critères de qualité lors de la restitution de séquences de vidéo numérique. Le principe de base est de stocker 72 minutes de vidéo sur un disque compact et de les restituer sur un écran de télévision au rythme de 25 ou 30 images par seconde à partir d'un lecteur simple vitesse. La vidéo numérique à la norme MPEG 1 Elle est susceptible de concerner le grand public, en tant que consommateur de pro- duits vidéo, et de recouvrir le marché des cas- settes VHS préenregistrées. Elle intéresse éga- lement le monde enseignant à condition que des titres adaptés aux besoins de l'éducation et de la formation se multiplient. Elle nécessite, pour l'instant du moins, des matériels spécialisés pour la restitution de l'image vidéo. Par exemple : • l'extension Digital Video, encore appelée FMV (Full Motion Vi d e o), équipant les lec- teurs de CD-I ; • des cartes de décompression MPEG 1, destinées à équiper les micro - o rdinateurs et qui se répandent sur le marché. Le développement du parc des lecteurs de CD-I et de Vidéo-CD est un indicateur pré- cieux qu'il convient de suivre de près.
- centrage de l'image dans la fenêtre d'affichage
- mpeg
- parc de micro-ordina- teurs
- carte de décompression mpeg
- mpeg compatibles
- vidéo numérique
- restitution par logiciel pro
- vidéo-cd
- lecteur de cd-rom
LA VID…O NUM…RIQUE: DEUX FILI»RES La vido numrique ‡ la norme MPEG 1
Les atouts de la solution MPEG 1 sont sa norm a l i -sation et la qualitÈ de restitution atteinte. Elle a pour objectif de garantir certains critËres de qualitÈ lors de la restitution de sÈquences de vidÈo numÈrique. Le principe de base est de stocker 72 minutes de vidÈo sur un disque compact et de les restituer sur un Ècran de tÈlÈvision au rythme de 25 ou 30 images par seconde ‡ partir dÕun lecteur simple vitesse.
Elle est susceptible de concerner le grand public, en tant que consommateur de pro-duits vidÈo, et de recouvrir le marchÈ des cas-settes VHS prÈenregistrÈes. Elle intÈresse Èga-lement le monde enseignant ‡ condition que des titres adaptÈs aux besoins de lÕÈducation et de la formation se multiplient. Elle nÈcessite, pour lÕinstant du moins, des matÈriels spÈcialisÈs pour la restitution de lÕimage vidÈo. Par exemple : ¥lÕextensionDigital Video, encore appelÈe FMV (d eFull Motion Vi),o Èquipantles lec-teurs de CD-I ; ¥ descartes de dÈcompression MPEG 1, destinÈes ‡ Èquiper les micro- odrinateurset qui se rÈpandent sur le marchÈ. Le dÈveloppement du parc des lecteurs de CD-I et de VidÈo-CD est un indicateur prÈ-cieux quÕil convient de suivre de prËs. Un a u terindicateurest le nombre croissant de c atres de dÈcompression MPEG 1 qui sor-tent sur le marchÈ ou y sont annoncÈes. On peut y ajouter lÕoffre de service de numÈrisa-tion, qui nÕest apparue en France quÕau cours du deuxiËme trimestre 94 et sÕÈtend mainte-nant rapidement, embarquant le meilleur comme le pire. En revanche, elle paraÓt actuellement asse z difficile dÕaccËs aux initiatives de crÈation, personnelles ou locales. NumÈriser, compres-
ser et scÈnariser de la vidÈo en MPEG 1 reste cher et lourd ‡ mettre en Ïuvre. LÕaccËs ‡ la crÈation semble Ítre davantage du ressort de p rofessionnelsde lÕÈdition Èlectronique et audiovisuelle que du simple particulier ou de lÕÈtablissement scolaire.
Jouer en MPEG 1
Les rayons des grands centres de distribu-tion (FNAC, supermarchÈs...) commencent ‡ seremplirdedisquesdÕungenrenouveaucomptoarntlamention´VidÈo-CªDou ´ CD-I Digital Videoª. La plupart sont des films ou des clips musicaux destinÈs ‡ Ítre regardÈs sur un lecteur de CD-I. En revanche, pour lÕinstant du moins, l vidÈo MPEG 1est encore peu prÈsente sur les CD-ROM distribuÈs dans le commerce . Pour deux raisons: le parc de micro-ordina -teurs ÈquipÈs de matÈriels de res t i t u t i M PE G1est encore faible ; il faut aussi un c etrain temps pour dÈvelopper des prod u i utilisant de la vidÈo autrement que dans son dÈroulementlinÈairenatif.Cependant,des Èditeurs qui utilisaient le disque laser, pour lÕenseignement des langues notamment, commencent ‡ prÈsenter des projets utilisant la vidÈo MPEG 1.
Les images numÈriques CNDP Ð DIEÐ Juin 199565
LA VID…O NUM…RIQUE
Le CD-I de Philips avec lÕextension Digital video
¥ delÕordre de 3 000 F pour les lecteurs grand public, ¥ auxquelsil faut ajouter 1 990 F pour lÕextension.
: DEUX FILI»RES
Sur un lecteur de CD-I
Philips Ètait fortement prÈsent en janvier 95 au salon du MILIA. Il y a prÈsentÈ de nombreux titres. Il a Ègalement annoncÈ un parc de 800000 ‡ 850000 lecteurs de CD-I dans le monde, dont 100000 en France. Sur ces 100 000, 20 000 seraient ÈquipÈs de lÕextensionDigital Video.
Sur un lecteur de VidÈo-CD
Le concept de disque compact vidÈo est plus rÈcent. Il rÈsulte dÕun accord entre JVC, Philips,MatsushitaetSon.yIlestdÈfini commelÕÈqualievntpourlavidÈoduCD-Audio pour le son. Il est destinÈ ‡ lÕexploita-tion de Þlms, de clips musicaux, dÕopÈras ou de concerts filmÈs. PilotÈ par une tÈlÈcom-
Le concept de VidÈo-CD
¥ Supportde diffusion de Þlms pour le grand public. ¥ AccËspar menus ‡ des sÈquences. ¥ Sous-titragespossibles.
Lire un VidÈo-CD
On peut lire un VidÈo-CD avec : ¥ unlecteur de CD-I ÈquipÈ dÕune extensionDigital Video, ¥ unlecteur de VidÈo-CD (aucun actuellement commercialisÈ en France), ¥ unordinateur PC, ÈquipÈ du lecteur de CD-ROM adÈquat (XA, mode 2, forme 2) et dÕune carte de dÈcompression MPEG (aucune sur Mac ), ¥ unlecteur de KaraokÈ professionnel, ¥ uneconsole 3DO ou SEGA (annoncÈes par les constructeurs).
VidÈo numÈrique ‡ la norme MPEG 1.
Les images numÈriques 66CNDP Ð DIEÐ Juin 1995
mande, il permet dÕaccÈder aux sÈquence vidÈo par lÕi n t e r m ÈeddiÕauinr menuet d simuler les commandes dÕun magnÈtoscope. Moins interactif que le CD-I, il constitue un standard plus ouvert puisque les sÈquences vidÈo quÕil contient peuvent Ítr exploitÈes par diffÈrentes plates-formes, et en particulier par un micro-ordinateur convena-blement ÈquipÈ. Le fait de pouvoir insÈrer un mÍme disque dans un lecteur de CD-I, de VidÈo-CD ou de CD-ROM et de pouvoir utiliser de plu-sieurs faÁons les mÍmes sÈquences vidÈo, numÈrisÈes au mÍme format, est trËs intÈres-sant. En effet, il rend envisageable la rÈalisa-tion de produits exploitables sur plusieurs plates-formes et portÈs sur un support unique. Le lecteur de CD-I est actuellement bien placÈ pour lire les VidÈo-CD. En effet, il est prÈvu dans le standard de pouvoir placer une application CD-I, qui exploitetemenbirll e plages de vidÈo numÈrique stockÈe.
Sur son ordinateur
Jouer du MPEG 1 nÕest actuellement pos sible que sur une plate-forme PC ÈquipÈe dÕune carte appropriÈe. La taille normale de lÕimage est 352 x 288, soit environ le tiers dÕun Ècran informatiqu 640 x 480. Elle peut Ítre agrandie et occuper la 1 totalitÈdelÕÈcr.a03uedo52ryemethnL images par seconde est respectÈ. On ne peut pas effectuer de vÈritables mon-tages ‡ partir de sÈquences vidÈo numÈrisÈes en M PEG,alors que des logiciels le permettent pour les standards acceptÈs parVidÈo pour WindowsetQuickTime. ConÞguration minimale 2 Un ordinateur PC 486, muni dÕune catr mËre possÈdant un bus appropriÈ ‡ la carte de dÈcodage MPEG, disposant dÕau moins 8 M o de RAM et dÕune mÈmoire cache de 256 ko doit Ítre ÈquipÈ : ¥ dÕune carte graphique et dÕune carte d È c o mespsironMPEG compatibles entre elles ou combinÈes dans la mÍme carte ; ¥ dÕun lecteur de CD-ROM XA 2 (multi sessions) ; ¥ dÕune paire dÕenceintes ampliÞÈes.
Les cartes de dÈcompression Sur matÈriel PC, de nombreuses cartes de dÈcompression sont dis-3 ponibles ou en train de le deven i .r Citonsentre autres les carte s RealMagicde Sigma Design,Pro Movie 928de VidÈologic,Marvell II et, rÈcemment,MGA Milleniumde Matrox,Video BlasterMP400 de Creative Labs,MPEG 1 DRT1de Vitec MultimÈdia, etc. Leur prix varie dÕenviron 2 000 F ‡ moins de 10000 F. Ces prix sont en train de baisser, en particulier sur lÕentrÈe de gamme. Sans les avoir systÈmatiquement testÈes Ð elles sont trop nom-breuses Ð, on peut constater quelques diffÈrences dans la qualitÈ de la restitution. LÕimage nÕest pas toujours bien centrÈe dans la fenÍtre dÕaffichage. Le faible niveau de sortie du son nÈcessite souvent des enceintes ampliÞÈes. La plupart dÕentre elles sont dÈmunies de liaison entre la sortie du son MPEG et la sortie de la carte son installÈe par ailleurs sur la machine. On est alors obligÈ de dÈplacer la Þche des haut-parleurs si lÕon veut utiliser un logiciel qui restitue ‡ la fois du son MPEG 1 et des sons issus de la carte sonore ou du lecteur de CD-ROM. Peu de fabricants pensent ‡ lÈgender clairement sur leur matÈ -riel les entrÈes et sorties, ligne ou micr o. Rares sont les matÈriels o˘ le rÈglage du volume sonore peut Ítre effectuÈ ‡ lÕaide dÕun bouton externe. Il faut trop souvent recourir ‡ un programme utilitaire. Ces dÈfauts, sans doute dus ‡ la jeunesse de ces matÈriels, disparaÓtron t progressivement, espÈrons-le.
Produire ‡ la norme MPEG 1 La norme MPEG 1 est, pour lÕinstant, la voie la plus satisfaisante pour une production Èditoriale dont la vidÈo est le cÏur. LÕopÈration de numÈrisation doit Ítre soignÈe. LÕi m ptaonrcede la qualitÈ des soucresanalogiquesnedoitpasÍtrenÈgligÈe.DestraitementsprÈa-lables ‡ la numÈrisation, encore appelÈsnissgpecerorp(rÈduction du bruit, de la dynamiqueÉ), sont la plupart du temps nÈcessaires et ne doivent pas Ítre omis. Le recours ‡ des prestataires extÈrieurs sÕavËre indispensable pour obtenir un produit dÕune qualitÈ adaptÈe ‡ une diffusion grand public. On peut classer les matÈriels de numÈrisation en trois catÈgories suivant leurs prix. ¥ Descartes ‡ moins de 10000 F ou des compressions logicielles ‡ bas prix. La conformitÈ ‡ la norme doit Ítre vÈrifiÈe. Elle nÕest pas assurÈe. On risque de se retrouver avec des rÈsultats de faible qualitÈ, qui ruinent les efforts entrepris dans la recherche de solutions attei-gnant un niveau de qualitÈ acceptable. ¥ DesmatÈriels de compression ´temps rÈelª de 200000 ‡ envi-ron 600 00 0F,comme la station RT 10 de Vitec, les systËmes Optibasede Techex,OptiVideodÕOptivision,Delta VxdÈveloppÈ par Optimage et Philips. ¥ Desstations de travail (IBM, SUN...), complÈtÈes de logiciels s p È cqiuÞespour la compression en temps diffÈrÈ de 1 50 0000F ‡ 2 000 000 F comme lÕÈquipementLaser PaciÞcde IBM US.
LA VID…O NUM…RIQUE
: DEUX FILI»RES
Deux types dÕaffichage de la vidÈo numÈrique
¥ Lesignal vidÈo analogique reconstituÈ par la carte de dÈcompression MPEG 1 est directe-ment incrustÈ sur le moniteur informatique. Exemple : leFeature connector, utilisÈ notamment par la carteRealMagicde Sigma Design. ¥ Lasuite dÕoctets correspondant ‡ lÕimage MPEG 1 dÈcompressÈe transite par la mÈmoire vidÈo de la carte graphique. Deux exemples : Ð la connexionVesa Media Channelrelie direc-tement lamÈmoire de la carte graphique ‡ la carte de dÈcompression MPEG 1 ; Ð la carte graphique comporte une extension lui permettant de dÈcompresser directement la vidÈo MPEG 1.
Cartes MPEG 1
CritËres pouvant diffÈrencier les cartes MPEG 1 : ¥ lecentrage de lÕimage dans la fenÍtre dÕaffichage ; ¥ laqualitÈ de restitution et le nombre de cou-leurs ; ¥ lÕacceptationdes principaux formats MPEG 1 (MPG, DAT...) ; ¥ lerespect strict des spÈciÞcations MCI. Avant de choisir une carte, il faut sÕassu-rer que : ¥ laconÞguration destinataire supporte la carte : microprocesseur, carte graphique, bus Ð certaines proposent plusieurs options de bus Ð, lecteur de CD-ROM ; ¥ lelecteur de CD-ROM installÈ sur la machine lit les VidÈo-CD.
1. LÕaffichage en plein Ècran sur le moniteur entraÓne cependant une plus ou moins grande perte de qualitÈ de lÕimage, selon les cartes de dÈcompressionMPEG. 2. Certaine cartes peuvent Ítre installÈes sur un 386 (SX). 3. La revueMÈmoires Optiques & SystËmesde novembre 94 en recense une quarantaine.
Les images numÈriques CNDP Ð DIEÐ Juin 199567
LA VID…O NUM…RIQUE
: DEUX FILI»RES
Les sociÈtÈs offrant un service de numÈri-sation MPEG 1 commencent ‡ fleurir. Les prix quÕelles proposent dÈpendent de leur Èquipement et de leur agressivitÈ sur le mar-chÈ. Ils varient dans une fourchette de 1 ‡ 6 (9 000 F de lÕh eeu‡r 1000 F la minute). Leur savoi r - feaeisrtÈgalement extrÍmement variable, certaines ont une expÈrience conÞ r-mÈe par la rÈalisation de nombreux CD-I ou VidÈo-CD, dÕautres dÈmarrent seulement.
Plusieurs normes MPEG
Pour atteindre les objectifs ÞxÈs par la norme MPEG 1, il a fallu accepter certains compromis. ¥ Uneforte compression est nÈcessaire, puisque le dÈbit autorisÈ ‡ la fois pour lÕimage et le son est bas. On a donc choisi de ne coder quÕune trame sur les deux qui com-posent lÕimage. La taille rÈellement codÈe est de 288 lignes sur 352 points, le tout Ètant agrandi pour remplir lÕÈcran. On a Ègalement dÈcidÈ de coder spatialement certa i n e s images seulement, qui sont appelÈesIn t ra . Les images intermÈdiaires (prÈdictives etbidi -rectionnelles) sont repÈrÈes par diffÈrence avec les imagesIntraet reconstituÈes au moment de lÕaffichage. Ces procÈdÈs dÈtÈriorent Èvi-demment la qualitÈ de lÕimage. ¥ Aucunesurprise nÕattend le spectateur. ¿ quelques diffÈrences prËs, dues aux matÈ-riels de restitution, le rÈsultat, vu par chacun, possËde la qualitÈ obtenue au moment de la numÈrisation. ¿ condition dÕavoir rÈalisÈ un encodage de haute qualitÈ, il atteint un niveau proche de celui obtenu avec une cas-1 sette VHS. La qualitÈ finale dÈpend essen-tiellement du soin consacrÈ ‡ la phase dÕencodage, mais aussi des caractÈristiques de la source analogique et des prÈtraitements vidÈo. ¥ Unegrande vitesse de calcul est nÈces-s a ieraumoment de la dÈcompression. Pou r jouer de la vidÈo MPEG 1, il faut encore Èquiper la plupart des machines actuelles de circuits spÈcialisÈs. Cependant, la restitution par logiciel progersse. Elle est dÈj‡ possible sur station Unix. On trouve aussi des pilotes sur certains CD-ROM qui proposent de res -tituer des fichiers dÕextension MPG, censÈs Í t ercodÈs en MPEG 1. Il convient de se
Les images numÈriques 68Ð Juin 1995CNDP Ð DIE
La norme MPEG 1 (ISO 11172)
¥ 25 ou 30 images par seconde, avec une seule trame par image. ¥ QualitÈ comparable ‡ celle du support VHS. ¥ Taille de lÕimage sur tÈlÈviseur : PAL (352 x 288) et NTSC (352 x 240). ¥ Son 44,1 kHz, compressÈ ‡ la norme MPEG 1 Audio. ¥ DÈbits ÞxÈs pour le CD-I et le VidÈo-CD : 1,5 Mbits/s. ¥ DÈbit allant de 1,5 ‡ 4 Mbits/s sur lecteur de CD-ROM. (CD-ROM XA, donnÈes entrelacÈes Ð mode 2, form 2).
La famille des normes MPEG 2
En Þn de normalisation, prÈvue pour accepter divers niveaux de qualitÈ : ¥ meilleuredÈÞnition (deux trames en particulier), ¥ dÈbitsplus ÈlevÈs allant de : Ð 6 Mbits/s (Èquivalent PAL, SECAM), Ð jusquÕ‡ 10 Mbits/s (tÈlÈvision studio), Ð et bien au-del‡ pour atteindre la TV-HD.
mÈÞer et de ne pas se fonder sur ces exemples pour juger de la qualitÈ. Ceux qui ont ÈtÈ1. La qualitÈ atteinte nÕest, toutefois, pas testÈs ne respectaient pas la norme. comparable ‡ celle de 2 M PEG2 estun sur-ensemble delÕimage obtenue surlaser disc, o˘ la vidÈo, M PE G1,destinÈ ‡ la tÈlÈvision numÈrique rappelons-le, reste analo-et ‡ la tÈlÈdiffusion. Sa normalisation est pra-gique. tiquement terminÈe. On devrait en disposer 2. MPEG 3 dont a parlÈ sur le marchÈ ‡ la Þn de 1995. Il est affirmÈla presse nÕexiste pas, il est intÈgrÈ dans que les matÈriels restituant de la vidÈo MPEG 2. MPEG 2 accepteront de lire du MPEG1. Il MPEG 4 concernerait nÕestpass˚rnonplusqueMPEG2sesubsti-les bas dÈbits de la norme H320. tue immÈdiatement ‡ MPEG 1. En effet, leurs crÈneaux ne se recouvrent que partielle -ment, mÍme si ‡ terme, lÕarrivÈe des auto-routes numÈriques doit rapprocher lÕu n i ve r s de la tÈlÈdiffusion interactive et de la tÈlÈvi-sion numÈrique haute dÈÞnition de celui de la chaÓne de salon et du micro-ordinateur. En oute,rlÕimptaoncredesvolumesoccupÈs,et p robablementcelle des co˚ts de numÈrisa-tion en MPEG 2,laissent une place ‡ MPEG 1 pour un certain temps encore.
Un feuilleton ‡ suivre : qualitÈ et supports
Conscients des limites des disques compacts actuels, les acteurs de lÕaudio-visuel et de la production cinÈmatographique sÕintÈressent au dÈveloppement de disques haute densitÈ susceptibles de stocker plus de deux heures de vidÈo numÈrisÈe ‡ un meilleur niveau de qualitÈ (MPEG 2). CÕest, dÕune part le HD-CD, annoncÈ par Philips, avec le soutien de Sony, et dÕautre part le SDD ou Super Density Disc promis par Matsushita, Toshiba... avec dans leur sillage une armada de gÈants de la production cinÈmatographique. Les deux parties semblent cependant conscientes de la nÈcessitÈ de mainte-nir la compatibilitÈ de ces nouveaux supports entre eux et avec les actuels CD. Des tractations sont en coursÉ
