1/ Entropie

Il y a tout d’abord l’encodage entropique qui consiste à repérer dans une même image les éléments communs. Une seule copie est alors conservée, en même temps que les coordonnées de toutes les positions où cet élément apparaît dans l’image. Cette étape, appelée en anglais Entropy Encoding requiert une grosse puissance de calcul, particulièrement sur le format H.264Codec vidéo qui fait partie de la norme MPEG-4 et qui est utilisé en particulier pour des disques haute définition ou la TNT HD. Le MPEG-4 AVC (Advanc.... Celui-ci utilise en effet des algorithmes (CAVLC, CABAC) plus performants et plus complexes que celui du MPEG2 et du VC-1Codec vidéo utilisé sur les disques haute définition et la Xbox 360. Le VC-1 (Video Codec 1) est un format vidéo développé à l’initiative de Microsoft... (VLC). Le gain en taux de compression peut aller de 5 à 20 %, mais la puissance de calcul nécessaire augmente de beaucoup plus : la charge CPULe CPU, encore appelé processeur, est l’acronmye de « Central processing unit », en anglais. Ont pourrait traduire ce terme par unité centrale de trai... de cette seule étape passe de 4,2 % en MPEG2 à 26,5 % en H.264 CABAC (flux HD à 20 Mbit/s sur Pentium 4 2,8 Ghz, source ATI).

2/ DCT

La seconde étape du décodage est la fameuse frequency transform, ou transformée en fréquenceLa fréquence désigne la mesure du nombre de fois qu’un phénomène périodique se reproduit chaque seconde. L’unité dans laquelle s’exprime la fréquence ... le plus souvent de type transformée en cosinus discrète (Discrete Cosine Transform, DCT, et son inverse, l’iDCT). Grossièrement, cette transformation permet de compresser l’information en sélectionnant puis en éliminant les plus fins détails de l’image, ceux qui sont les moins visibles à l’oeil. Or, cette transformation se fait en découpant l’image par blocs. Le H.264 et le VC1 se distinguent du MPEG2 en adaptant la taille des blocs en fonction de la complexité de la scène, là où le MPEG2 garde une taille fixe (16 x 16 pixels). Cette flexibilité permet d’améliorer la restitution des fins détails en optant pour de plus petits blocs (jusqu’à 4x4 pixels), ou au contraire de gagner en compression en utilisant des plus gros blocs sur les zones grossières, comme un ciel bleu ou une ombre uniformément noire par exemple. De plus, le H.264 peut utiliser trois transformées différentes pour les différentes parties de l’image.

3/ Compensation

Autre étape très importante de l’encodage MPEG, la compensation de mouvement (Motion Compensation). Il s’agit ici d’économiser énormément d’informations en n’enregistrant pas des images entières, mais uniquement les différences entre deux images successives. Ainsi, par exemple, seule une image sur trois est enregistrée, les deux autres étant déduites de cette référence.

Le défi est alors de repérer convenablement les différences entre les images de référence, pour extrapoler les images intermédiaires en préservant la qualité et en minimisant la quantité d’informations redondante. Ces différences, généralement causées par le mouvement des objets et des personnages sont codées sous la forme de vecteurs de mouvement. Là encore, chaque image est découpée en blocs traités indépendamment les uns des autres. La compensation de mouvement du H.264 est plus précise que celle du MPEG car elle peut prendre en compte des images de référence différentes pour chaque bloc de l’image (jusqu’à 32), et aussi parce qu’elle peut agir sur des blocs de taille variable.

4/ Filtrage

Enfin, la dernière étape du décodage est le filtrage anti-blocs (deblocking). Il vise à rendre invisibles les séparations entre les blocs de compression sur l’image décompressée. Cette opération n’était pas comprise dans le MPEG-2Moving Picture Experts Group. Norme audio-vidéo élaborée au milieu des années 90 dans l’optique du DVD et de la télévision numérique. Le MPEG-2 est la.... Elle fait partie intégrante du H.264 et du VC-1. Elle est même intégrée en boucle, de sorte que les images sont filtrées pendant le processusLe terme Process est un mot anglais habituellement traduit en français, et en langage informatique, par « processus ». Un processus, dans son sens éty... de décodage et non en post traitement. Ceci permet d’améliorer la qualité globale, car les images sont traitées avant de servir de référence pour la suite du décodage. Le filtrage antibloc en boucle (in-loop deblocking) est aussi une étape très gourmande en puissance de calcul (tableau ATI).

Ne pas oublier le post traitement

Après ces quatre étapes, le flux vidéo est reconstitué dans son intégralité. Cependant, il n’est pas encore affichable, il nécessite encore plusieurs étapes de post traitement, ayant pour but, entre autres, de corriger certains défauts (le bruitComparable au grain en argentique, le bruit apparaît sous forme de pixels parasites de couleurs irrégulières. Il augmente notamment avec la chaleur, l... notamment), de convertir les flux désentrelacésProcédé consistant à afficher de façon progressive un signal vidéo traditionnel, où chaque image est constituée de deux demi-trames (lignes paires et ..., et de mettre l’image à l’échelle de l’écran. Au final, le procédé de lecture d’une vidéo HD est très complexe, comme vous pouvez le voir sur le schéma ci-contre.

Toutes ces opérations complexes mettent à genou un CPU. Un GPUGraphical Processing Unit, unité de traitement graphique. Terme utilisé pour désigner les puces 3D.... lui se défend mieux par sa nature, dédiée au calcul parallèle. C’est donc tout naturellement que les constructeurs de cartes graphiques ont introduit sur leurs produits des "moteurs" de décompression vidéo.