Vidéo numérique, partie 5
Culture
Culturellement, la vidéo numérique a permis à la vidéo et au film de devenir largement disponibles et populaires, bénéfiques pour le divertissement, l'éducation et la recherche. La vidéo numérique est de plus en plus courante dans les écoles, les étudiants et les enseignants souhaitant apprendre à l'utiliser de manière pertinente. La vidéo numérique a également des applications dans le domaine de la santé, permettant aux médecins de suivre le rythme cardiaque et les niveaux d'oxygène des nourrissons.
En outre, le passage de la vidéo analogique à la vidéo numérique a eu des répercussions sur les médias de diverses manières, notamment sur la façon dont les entreprises utilisent les caméras pour la surveillance. La télévision en circuit fermé (CCTV) est passée à l'utilisation d'enregistreurs vidéo numériques (DVR), ce qui pose le problème du stockage des enregistrements pour la collecte de preuves. Aujourd'hui, la vidéo numérique peut être compressée afin d'économiser de l'espace de stockage.
Télévision numérique
La télévision numérique (DTV) est la production et la transmission de vidéos numériques des réseaux aux consommateurs. Cette technique utilise le codage numérique au lieu des signaux analogiques utilisés avant les années 1950. Par rapport aux méthodes analogiques, la DTV est plus rapide et offre plus de capacités et d'options pour la transmission et le partage des données.
Les origines de la télévision numérique sont liées à la disponibilité d'ordinateurs peu coûteux et performants. Ce n'est que dans les années 1990 que la télévision numérique est devenue une possibilité réelle. La télévision numérique n'était auparavant pas réalisable en raison des exigences de bande passante excessivement élevées de la vidéo non compressée, nécessitant environ 200 Mbit/s pour un signal de télévision à définition standard (SDTV) et plus de 1 Gbit/s pour la télévision haute définition (HDTV).
Présentation
La vidéo numérique comprend une série d'images numériques affichées en succession rapide. Dans le contexte de la vidéo, ces images sont appelées trames. La vitesse à laquelle les trames sont affichées est connue sous le nom de fréquence d'images et est mesurée en images par seconde. Chaque trame est une image numérique et comprend donc une formation de pixels. La couleur d'un pixel est représentée par un nombre fixe de bits de cette couleur où les informations de la couleur sont stockées dans l'image. Par exemple, 8 bits capturent 256 niveaux par canal et 10 bits capturent 1 024 niveaux par canal. Plus il y a de bits, plus les variations de couleurs sont subtiles. C'est ce qu'on appelle la profondeur de couleur, ou profondeur de bits, de la vidéo.
Entrelacement
Dans une vidéo entrelacée, chaque trame est composée de deux moitiés d'une image. La première moitié contient uniquement les lignes impaires d'une trame complète. La seconde moitié contient uniquement les lignes paires. Ces moitiés sont appelées individuellement champs. Deux champs consécutifs composent une trame complète. Si une vidéo entrelacée a une fréquence d'images de 30 images par seconde, la fréquence de trame est de 60 champs par seconde, bien que les deux parties de la vidéo entrelacée, les images par seconde et les champs par seconde, soient des nombres distincts.
Débit binaire et BPP
Par définition, le débit binaire est une mesure du débit du contenu d'informations du flux vidéo numérique. Dans le cas d'une vidéo non compressée, le débit binaire correspond directement à la qualité de la vidéo, car le débit binaire est proportionnel à chaque propriété qui affecte la qualité de la vidéo. Le débit binaire est une propriété importante lors de la transmission de vidéo, car la liaison de transmission doit être capable de prendre en charge ce débit binaire. Le débit binaire est également important lors du stockage de vidéos car, comme indiqué ci-dessus, la taille de la vidéo est proportionnelle au débit binaire et à la durée. La compression vidéo est utilisée pour réduire considérablement le débit binaire tout en ayant peu d'effet sur la qualité.
Les bits par pixel (BPP) sont une mesure de l'efficacité de la compression. Une vidéo en vraies couleurs sans aucune compression peut avoir un BPP de 24 bits/pixel. Le sous-échantillonnage chromatique peut réduire le BPP à 16 ou 12 bits/pixel. L'application d'une compression JPEG sur chaque image peut réduire le BPP à 8 ou même 1 bits/pixel. L'application d'algorithmes de compression vidéo tels que MPEG1, MPEG2 ou MPEG4 permet l'existence de valeurs BPP fractionnaires.
Débit binaire constant contre débit binaire variable
Le BPP représente la moyenne de bits par pixel. Il existe des algorithmes de compression qui maintiennent le BPP presque constant pendant toute la durée de la vidéo. Dans ce cas, nous obtenons également une sortie vidéo avec un débit binaire constant (CBR). Cette vidéo CBR est adaptée au streaming vidéo en temps réel, sans tampon et à bande passante fixe (par exemple en visioconférence). Étant donné que toutes les images ne peuvent pas être compressées au même niveau, car la qualité est plus sévèrement affectée pour les scènes de grande complexité, certains algorithmes tentent d'ajuster constamment le BPP. Ils maintiennent le BPP élevé lors de la compression de scènes complexes et faible pour les scènes moins exigeantes. De cette façon, il fournit la meilleure qualité au plus petit débit binaire moyen (et à la plus petite taille de fichier, en conséquence). Cette méthode produit un débit binaire variable car elle suit les variations du BPP.
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