Vidéo numérique partie 3
La vidéo numérique est une représentation électronique d'images visuelles en mouvement (vidéo) sous forme de données numériques codées. Cela contraste avec la vidéo analogique, qui représente des images visuelles en mouvement sous forme de signaux analogiques. La vidéo numérique comprend une série d'images numériques affichées en succession rapide, généralement à 24, 25, 30 ou 60 images par seconde. La vidéo numérique présente de nombreux avantages tels que la facilité de copie, de multidiffusion, de partage et de stockage.
La vidéo numérique a été introduite commercialement pour la première fois en 1986 avec le format Sony D1, qui enregistrait un signal vidéo composante de définition standard non compressé sous forme numérique. En plus des formats non compressés, les formats vidéo numériques compressés les plus populaires incluent aujourd'hui MPEG-2, H.264 et AV1. Les normes d'interconnexion modernes utilisées pour la lecture de vidéos numériques comprennent HDMI, DisplayPort, Digital Visual Interface (DVI) et l'interface numérique série (SDI).
La vidéo numérique peut être copiée et reproduite sans dégradation de qualité. En revanche, lorsque des sources analogiques sont copiées, elles subissent une perte de génération. La vidéo numérique peut être stockée sur des supports numériques tels que des disques Blu-ray, sur un support de stockage de données informatiques ou diffusée sur Internet aux utilisateurs finaux qui regardent le contenu sur un ordinateur personnel ou un écran d'appareil mobile ou sur une télévision connectée numérique. Aujourd'hui, le contenu vidéo numérique tel que les émissions de télévision et les films comprend également une bande sonore numérique.
Histoire
Caméras vidéo numériques
Les caméras vidéo numériques reposent sur des capteurs d'image à semi-conducteurs à oxyde métallique (MOS). Le premier capteur d'image à semi-conducteur pratique était le dispositif à couplage de charge (CCD), inventé en 1969 par Willard S. Boyle, qui a remporté un prix Nobel pour ses travaux en physique. Après la commercialisation des capteurs CCD de la fin des années 1970 au début des années 1980, l'industrie du divertissement a lentement commencé à passer de la vidéo analogique à l'imagerie et à la vidéo numériques au cours des deux décennies suivantes. Le CCD a été suivi par le capteur à pixels actifs CMOS (capteur CMOS), développé dans les années 1990.
Les films majeurs[a] tournés en vidéo numérique ont dépassé ceux tournés sur pellicule en 2013. Depuis 2016, plus de 90 % des films majeurs ont été tournés en vidéo numérique. En 2017, 92 % des films sont tournés en numérique. Seuls 24 films majeurs sortis en 2018 ont été tournés en 35 mm. Aujourd'hui, les caméras de sociétés telles que Sony, Panasonic, JVC et Canon offrent une variété de choix pour filmer des vidéos haute définition. Sur le marché haut de gamme, on assiste à l'émergence de caméras destinées spécifiquement au marché du cinéma numérique. Ces caméras de Sony, Vision Research, Arri, Blackmagic Design, Panavision, Grass Valley et Red offrent une résolution et une plage dynamique supérieures à celles des caméras vidéo traditionnelles, conçues pour les besoins limités de la télévision.
Codage vidéo numérique
Dans les années 1970, la modulation par impulsions et codage (PCM) a induit la naissance du codage vidéo numérique, exigeant des débits binaires élevés de 45 à 140 Mbit/s pour le contenu en définition standard (SD). Dans les années 1980, la transformée en cosinus discrète (DCT) est devenue la norme de compression vidéo numérique.
La première norme de codage vidéo numérique était H.120, créée par le Comité consultatif international télégraphique et téléphonique (CCITT) ou CCITT (aujourd'hui UIT-T) en 1984. H.120 n'était pas pratique en raison de ses faibles performances. H.120 était basé sur la modulation par impulsions codées différentielles (DPCM), un algorithme de compression inefficace pour le codage vidéo. À la fin des années 1980, un certain nombre d'entreprises ont commencé à expérimenter la DCT, une forme de compression beaucoup plus efficace pour le codage vidéo. Le CCITT a reçu 14 propositions de formats de compression vidéo basés sur la DCT, contre une seule proposition basée sur la compression par quantification vectorielle (VQ). La norme H.261 a été développée sur la base de la compression DCT, devenant la première norme de codage vidéo pratique. Depuis H.261, la compression DCT a été adoptée par toutes les principales normes de codage vidéo qui ont suivi.
Le MPEG-1, développé par le Motion Picture Experts Group (MPEG), a été suivi en 1991 et a été conçu pour compresser des vidéos de qualité VHS. Il a été remplacé en 1994 par le MPEG-2/H.262, qui est devenu le format vidéo standard pour les DVD et la télévision numérique SD. Il a été suivi par le MPEG-4 en 1999, puis en 2003 par le H.264/MPEG-4 AVC, qui est devenu la norme de codage vidéo la plus utilisée.
Le format de codage vidéo de la génération actuelle est le HEVC (H.265), introduit en 2013. Alors que l'AVC utilise la DCT entière avec des tailles de bloc 4x4 et 8x8, le HEVC utilise la DCT entière et les transformations DST avec des tailles de bloc variées entre 4x4 et 32x32. Le HEVC est fortement breveté, la majorité des brevets appartenant à Samsung Electronics, GE, NTT et JVC Kenwood. Il est actuellement concurrencé par le format AV1, qui vise à être disponible sous licence libre. En 2019, AVC est de loin le format le plus couramment utilisé pour l'enregistrement, la compression et la distribution de contenu vidéo, utilisé par 91 % des développeurs vidéo, suivi par HEVC, utilisé par 43 % des développeurs.
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