Codecs audio-vidéo et fichiers d`indirection

Transmission d’un signal sur un réseau (streaming)
TP 1 : Codecs audio-vidéo et fichiers d’indirection
IUT d’Arles – LP ATC/CA – 2010-2011
Objectifs :
Connaître les sons et vidéos numériques : définitions, paramètres. Savoir manipuler et éditer un son
et une vidéo numériques. Comprendre l’intérêt de la compression, et l’utilisation et les réglages des
codecs. Découvrir les sont et les vidéos en streaming : codecs, conteneurs ou méthodes
d’encapsulation, et fichiers d’indirection.
1 Les signaux audio-vidéo numériques
Il existe deux principaux types de signaux : les signaux audio numériques et les signaux vidéo
numériques. Les deux peuvent être combinés de sorte à avoir le son et les images en simultané.
1.1 Le son numérique
Pour étudier le son numérique, nous nous intéresserons au logiciel Wavosaur©, logiciel gratuit
d’édition audio, qui permet d’enregistrer et éditer les fichiers sons. Le logiciel possède des fonctions
avancées pour ceux qui sont habitués à l'édition audio : montage, mixage, conception,
échantillonnage, enregistrement, sound design, premastering.
Questions :
Q1. Rappelez quels sont les paramètres d’un signal audio numérique.
Q2. Donnez les formules de calcul du poids et du débit d’un signal audio numérique.
Q3. Avec le logiciel Wavosaur©, modifiez la fréquence d’échantillonnage et le nombre de bits
par échantillon :
a. Expliquez comment la qualité du son varie.
b. Expliquez comment le poids du son varie.
Q4. Donnez le nom des opérations à effectuer si l’on désire :
a. Atténuer les sons aigus ou les sons graves.
b. Analyser les différentes fréquences contenues dans le signal audio.
c. Réduire le poids du fichier sonore, sans aucune compression.
Q5. Donnez les différentes étapes à effectuer pour réduire le poids d’un fichier sonore sans
trop altérer la qualité.
1.2 La vidéo numérique
Pour étudier la vidéo numérique, nous nous intéresserons au logiciel VirtualDub©, logiciel libre
d’édition vidéo linéaire pour Windows. VirtualDub© permet d’éditer une vidéo ou une série d’image
matricielles, de (re)compresser la partie audio et/ou vidéo en fonction des codecs installés sur
l’ordinateur. De plus, VirtualDub© a une palette de filtres vidéo pour faire des manipulations sur les
images elles-mêmes. VirtualDub© est principalement orienté vers le traitement de fichiers AVI,
pouvant contenir différents codecs audio (MP3, OGG, …) et vidéo (MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4,
DivX, Xvid, h264, …).
Transmission d’un signal sur un réseau (streaming) – TP 1
Questions :
Q6. Rappelez quels sont les paramètres d’un signal vidéo numérique.
Q7. Donnez les formules de calcul du poids et du débit d’un signal vidéo numérique.
Q8. Avec le logiciel VirtualDub©, modifiez la fréquence d’affichage, les dimensions de la
vidéo et le mode de couleur :
a. Expliquez comment la qualité du son varie.
b. Expliquez comment le poids du son varie.
Q9. Donnez les différentes étapes à effectuer pour réduire le poids d’un fichier vidéo sans trop
altérer la qualité.
2 Compression pour le streaming
Il existe un très grand nombre de formats audio et vidéo pour le streaming. Certains ne sont que des
formats encapsuleurs, d’autres sont des codecs spécifiques pour la compression et décompression des
signaux audio-vidéo numériques.
2.1 Conteneurs audio-vidéo
Il existe un très grand nombre de conteneurs audio/vidéo dont voici une liste non exhaustive :
•
Les conteneurs audio :
o «WAVEform Audio Format» : WAV
o « Ogg Media » : OGG/OGM
o « Windows Media Audio » : WMA
•
Les conteneurs audio-vidéo :
o « Moving Picture Experts Group » : MPEG-TS, MPEG-PS, MPEG 1, MP4
o « Matroska » : MKV
o « Audio Video Interleave » : AVI
o « Windows Media Video » : WMV
o « Advanced Streaming Format » : ASF
o « Real Media » : RM/RMVB
o « QuickTime » : MOV
o « Flash » : FLV
o « Web Media » : WEBM
o « Ogg Media » : OGG/OGM
Questions :
Q10. Faites un bref comparatif de ces différents encapsuleurs.
2.2 Codecs audio-vidéo
2.2.1 Pack de codecs
K-Lite Codec Pack© est un pack de codecs, c'est à dire un outil installant sur votre système tous les
fichiers nécessaires à la lecture de vidéos dans de multiples formats, voire même à leur encodage. La
particularité du K-Lite Codec Pack© est d'être disponible en plusieurs « tailles » :
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•
•
•
•
La version « Basic » se limite ainsi aux codecs essentiels (DivX et Xvid).
Le pack « Standard » contient quant à lui la plupart des codecs répandus.
La version « Full » propose en plus des formats un peu plus exotiques, ainsi que quelques
encodeurs.
Une quatrième version, la version « Mega » intègre, en plus du pack « Full », QuickTime©
Alternative et Real© Alternative, pour permettre la lecture des formats QuickTime et Real Media
sur les lecteurs vidéo standards.
Questions :
Q11. Qu’est ce qu’un codec ?
Q12. Donnez une liste (non exhaustive) de codecs audio numériques.
Q13. Donnez une liste (non exhaustive) de codecs vidéo numériques.
2.2.2 Comparaison des codecs
Avec VirtualDub©, vous pouvez tester quelques codecs de compression. Pour accéder à un plus grand
nombre de codecs vidéo, vous pouvez utiliser la librairie FFDSHOW qui apparait dans la liste des
codecs de compression vidéo de VirtualDub©.
Questions :
Q14. Faites quelques comparatifs de poids et qualité de fichiers audio-vidéo, compressé avec
VirtualDub©, et ce pour des réglages (quasi)identiques.
2.2.3 Logiciels pour lire la vidéo numérique
Lecture des principaux conteneurs ou format de fichiers vidéo par les lecteurs logiciels
Nom
BS Player
alternative aux poids lourds
Internet Explorer
capable de lire des vidéos en natif
Media Classic Player
le plus léger et très efficace
QuickTime
ergonomique
RealOne Player
pour le streaming
VideoLan Media Player
aucune installation de CODEC
Winamp
le fameux lecteur audio se met à la vidéo
Windows Media Player
inclus dans Windows
Fournisseur
Conteneurs ou formats lus
Boris Software ra/rm, avi, mpeg, mov, asf/wmv, ogg/ogm, mkv
Microsoft
wmv/asf
Gabest
ra/rm, avi, mpeg, mov, asf/wmv, ogg/ogm, mkv
Apple
mov, mpeg, avi, mp4,3gp
RealNetworks ra/rm, avi, mpeg, smil, asf
VideoLAN
avi, mpeg, mov, asf/wmv, ogg/ogm, mkv…
NullSoft
mpeg, avi, wmv/asf, nsv
Microsoft
avi, mpeg, mov, asf/wmv
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3 Fichiers d’indirection
Le streaming consiste à lire en temps-réel une vidéo qui n'est pas présente sur votre disque dur mais
sur un serveur Internet. La méthode retenue est de commencer la lecture de la vidéo au fur et à
mesure que les données de la vidéo du serveur parviennent à votre lecteur local. Cela explique que
vous ne trouviez pas la vidéo sur votre disque après l'avoir visionnée.
Il est également possible de réaliser du streaming sans serveur vidéo dédié au streaming. La méthode
consiste à utiliser le serveur Web pour envoyer les données vidéo via le protocole HTTP. Dans ce cas,
on utilise un fichier Meta-File qui contient des informations vers le fichier MediaFile, c'est-à-dire
celui contenant les données vidéo. Dans ce cas, on parlera de « faux streaming » puisque le fichier est
lu au cours du téléchargement.
Ainsi essayer de télécharger (par un clic droit) un fichier Meta-File ne sert à rien puisqu'il ne contient
pas les données vidéo. En revanche le clic gauche sur ce type de fichier déclenche automatique la
lecture en streaming du fichier MediaFile (la vidéo elle-même).
Voici un récapitulatif des associations fichier MediaFile / fichier Media-File
Associations fichier MediaFile / fichier Media-File
Lecteur typique
Extension
MediaFile
.ra
oui
.rm
RealOne Player
Meta-File
Commentaire
Audio
oui
Conteneur audio & vidéo
.ram
oui
Meta-file pour .ra ou .rm
.rpm
oui
Meta-file pour .ra ou .rm
oui
Conteneur audio & vidéo
.mov
oui
.avi
.mpeg
oui
oui
Conteneur audio & vidéo
Conteneur audio & vidéo
.wma
oui
Audio
.wmv
oui
Conteneur audio & vidéo
Windows Media Player .asf
les CODEC sont téléchargés .wax
automatiquement
.wvx
oui
Conteneur audio & vidéo
QuickTime
Winamp
oui
Meta-file pour .wma
oui
Meta-file pour .wmv
.asx
oui
Meta-file pour .asf
.m3u
oui
Meta-file pour .mp3 ou .ogg
.m4u
oui
Meta-file pour .ogm
.mp3
oui
Audio
.ogg
oui
Audio
.ogm
oui
http://www.spartanicus.utvinternet.ie/streaming.htm
Conteneur audio & vidéo
Questions :
Q15. Faites des recherches sur Internet et donnez pour les meta-fichiers (ou fichiers
d’indirection) la manière dont sont codés ces fichiers.
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