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Les codecs de la HD et du cinéma numérique
FAQS HD & CINÉMA NUMÉRIQUE
Écrit par Jean-Charles Fouché
Comprendre et voir la compression Mpeg
Introduction aux philosophies de captation
numérique
Captation HD et cinéma numérique 2K/4K
Les formats HD et Dcinema
Les Interfaces numériques HD
Passage de la SDTV à la HDTV
Les codecs de la HD et du cinéma numérique
Diffusion en Salles : du cinéma 35mm au Digital
Cinema
Enregistrement HD et Digital Cinema
18-02-2008
Mpeg 2 / Mpeg 4 / DCT
Voici les caractéristiques de la famille Mpeg:
Structure de compression visible si taux de compression trop fort (ex TNT…)
Définition couleur divisée par 4 (4:2:0) en diffusion
Espace colorimétrique limité au YUV
Généralement 8 bits (parfois 10 bits) par composante, soit 256 nuances par canal.
Apparition de blocs de compression !
Compression Intra (spatiale) et inter images (temporelle)
dégradation visuelle prononcée en multi-génération
Dernières FAQs sur ce thème
Comprendre et voir la compression Mpeg
Introduction aux philosophies de captation nu
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Flux HDV Mpeg2:
.M2T : fichiers natifs HDV au format Mpeg2 Transport Stream (TS)
Tous contenus même Thème
.MXF: Fichier .m2t encapsulés en MXF avec codecs Mpeg2 TS
Cinéma Numérique
2 formats HDV (1080i et 720p):
HDV1080@25 Mbps sur 8 bits 4:2:0
GOP de 12 images (Gourmand en CPU et mémoire vive)
Video: MPEG2 Video 1440x1080 (MP@H1440 anamorphosé en 16:9) 25.00fps 25000Kbps
Cb et Cr: 360x1080
Audio: MPEG 1 Audio Layer 2 48KHz stereo 384Kbps
et
HDV720@18 Mbps sur 8 bits 4:2:0
GOP de 6 images (CPU modéré)
Video: MPEG2 Video 1280x720 (16:9) 25.00fps 18000Kbps
Cb et Cr: 320x720
Audio: MPEG 1 Audio Layer 2 48KHz stereo 384Kbps
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modération...
Apple Final Cut Express HD: Final Cut
Express HD...
Flux XDCAM HD:
HDV1080@25 Mbps CBR en 4:2:0 (MP@H1440 anamorphosé en 16:9)
HDV1080@35 Mbps VBR en 4:2:0 (MP@H1440 anamorphosé en 16:9)
HDV1080@18 Mbps VBR en 4:2:0 (MP@H1440 anamorphosé en 16:9)
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Forums du Repaire sur ce thème
Forum HD et cinéma numérique
17/11/2008 18:23
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Flux XDCAM HD 50 Mbps 422:
HDV1080@50 Mbps CBR en 4:2:2 (MP@HL en 16:9)
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Flux XDCAM EX:
HDV1080@35 Mbps VBR en 4:2:0 (MP@HL en 16:9)
HDV1080@25 Mbps CBR en 4:2:0 (MP@H1440 anamorphosé en 16:9)
Flux DVCPro 100 HD DCT (D7)
vitesse 4 x codec DV@25Mbps 8 bits = 100 Mbps / SMPTE 274M
Cible DVCproHD: 1280x720P@25images/s ou 24
Captation 1280 x 720 en 4:2:2 / enregistrement Y : 960x720 et Cr/Cb : 480x720
taux de compression 6.7:1
Format léger et éditable du HD: I frames only (édition, pas de pb de GOP)
Poids alléger par rapport au 1080 (2 fois moins de pixels)
Besoin en Disque dur et CPU raisonnable (Puissance idem DV)
K7 DV (gamme DVC pro)
IEEE1394 avec transfert simple x4 DV !
32 minutes d’enregistrement HD sur K7
Stockage sur Cartes P2 8 Go:
32 minutes en DVCPRO ou DV
16 minutes en DVCPRO50
20 minutes en 720p/24
10 minutes in 1080i/50 and 720p/50
Flux DCT HDCAM
Enregistrement 1440x1080
Ratio Luma/Chroma: 3:1:1
Quantification: 8 bits
Ratio de compression: environ 4:1 (base de calcul 3:1:1@520 Mbps)
Débit numérique: 140 Mbps
Support: Cassette ½ pouce, Mécanique Digital Betacam, de 6 à 124mn
Définition Y: 1440x1080
Définition Pb/Pr: 480x1080
4 Canaux audio 20 bits
Flux Mpeg4 HDCAM SR
MPEG-4 Studio Profile (SP) compression
4:2:2 (YUV) or 4:4:4 (R/G/B)
1920x1080 Superior Resolution
4:2:2 ratio compression 2.7/1
4:4:4 ratio compression 4.2/1
440 Mbps (ou 880 Mbps en 2:1)
1080i: 50, 59.94, 60 Hz
1080PsF: 23.98, 24, 25, 29.97 et 30 Hz
720P: 59.94 Hz
12 Canaux audio 24 bits
Codec Avid DnxHD MOV
Avid a developpé son propre codec HD appelé DnxHD; Il est librement téléchargeable et exploitable hors logiciels Avid,
dans un container .MOV.
Codec made in Avid: HD de 60 à 220 Mbps
Codec Cineform HD .AVI/.MOV
2 sur 5
17/11/2008 18:23
Les codecs de la HD et du cinéma numérique
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La société Cineform a developpé plusieurs codecs HD intermédiaires, permettant par exemple de décompresser des
flux HDV 25 Mbps en cineform 90 Mbps pour pouvoir les monter en i frames only.
CineFormHD.avi: variable bit-rate, 40Mbps - 90Mbps contre 25 Mbps pour le HDV, codec Lossless encapsulé
AVI ou MOV
Video: CFHD 1440x1080 25.00fps 90 Mbps
Audio: PCM 48000Hz stereo 1536Kbps 0x1 = PCM
Codec Apple ProRES 422
Apple a developpé un codec HD appelé ProRes au format 4:2:2, dans un container .MOV:
1920x1080
1280x720
10 bits
4:2:2
VBR de 145 à 220 Mbps
Wavelets/Jpeg2000: Transformée en ondelette discrète
Une nouvelle génération de codecs vidéo, notamment dans le domaine du cinéma numérique, utilise la DWT, la
Transformée en ondelette discrète. L'ondelette est une représentation mathématique de la fréquence d'un signal dans
le temps, le but étant de séparer les hautes et les basses fréquences (les contours et les aplats), un but cousin avec
les coefficients DCT à l'intérieur des blocks de 8 pixels sur 8 pixels, mais beaucoup plus puissant et léger (une base de
formules mathématiques par ondelette moins lourde que la base DCT), mais avec des ressources d'encodage plus
gourmandes.
Décomposition du signal source en coefficients wavelets:
Une ondelette mère, puis ses décompositions en
ondelettes filles horizontales, verticales et diagonales
L'image n'est pas découpée en blocks de pixels comme avec la DCT; elle est décomposée en sous-images (½ image,
¼ d'image...), de la définition la plus grossière à la définition la plus fine selon un nombre précis de décompositions, qui
servent aux calculs des coefficients DWT. Les coefficients DWT permettent de stocker les différences avec l'image de
référence, en horizontale, verticale et en diagonale.
Le format JPEG2000 reprend cette méthode qui permet par exemple d'afficher une image décomposée à la
demi-résolution ou au quart de résolution de manière instantanée, sans aucun calcul: une image D-Cinéma 2K peut
ainsi être affichée instantanément à partir d'un fichier Jpeg2000 4k sans calcul de sous-échantillonnage.
Nouvelle technologie (Ondelettes DWT)
La compression D-Cinema est transparente à l’œil (visuellement sans perte)
Diffusion adaptable 2K / 4K
Espace colorimétrique X Y Z (indépendant du dispositif de diffusion)
12 bits par composante sans ratio luminance/chrominance (4:4:4)
Sécurité intégrée (cryptage)
Pas d’effet de blocs: sans perte visuelle si la compression n'est pas trop forte !
Compression Intra image: pas de GOP !
3 sur 5
17/11/2008 18:23
Les codecs de la HD et du cinéma numérique
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Une image décomposée selon ses différences H, V et D: ici 2 niveaux de décomposition
A la différence du Mpeg, le Jpeg2000 ne fait pas apparaitre de blocks quand la compression est forte, mais un flou sur
l'image en général:
A gauche Jpeg2000 (DWT), à droite Mpeg2 (DCT) et effets de blocks
Le Jpeg2000 permet ainsi de travailler sur 12 bits par pixels sur un espace colorimétrique XYZ indépendant du
dispositif de diffusion, et donc ouvert à toute amélioration future de la technologie utilisée par le projecteur D-Cinéma
(aujourd'hui D.L.P. RGB Wide Gamut).
Espace colorimétrique limité RGB à gauche
et Espace XYZ « device independant » D-Cinema à droite
Toutes les FAQs sur les bases de la HD et du Cinéma numérique de
Jean-Charles Fouché
(Extraits du livre "Comprendre la vidéo numérique" / Cinememento)
0. Introduction aux philosophies de captation num érique
1. Captation HD et ciném a num érique 2K/4K
2. Les form ats HD et Dcinem a
3. Les Interfaces num ériques HD
4. Passage de la SDTV à la HDTV
5. Les codecs de la HD et du ciném a num érique
6. Diffusion en Salles : du ciném a 35m m au Digital Cinem a
7. Enregistrem ent HD et Digital Cinem a
Jean-Charles Fouché
Jean-Charles Fouché est consultant, caméraman, formateur, réalisateur, auteur de nombreux
ouvrages de référence sur la vidéo numérique. Il est l'un des plus anciens et fidèles soutiens et
contributeurs du Repaire.
Page de présentation Liste des articles Site de Jean-Charles Fouché
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17/11/2008 18:23
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17/11/2008 18:23