Mpeg et Mjpeg

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Préface

Ce document a été préservé car il donne une idée sur les technologies des années 1990-2000 sur la diffusion  de vidéos.

De plus certains détails donnés ici ne sont pas expliqués sur wikipédia, cela en fait donc toujours une bonne référence pour ceux qui veulent découvrir le MPEG et JPEG.



D'après Michel Lefevre <michel-lp@calvanet.calvacom.fr>




MPEG, MJPEG et VIDEO

Pour ceux qui se posent des questions!



En VIDEO NUMERIQUE ne pas confondre (certains revendeurs font tout pour ça !) :



MPEG (Motion Picture Experts Group)

Le MPEG (Moving Picture Experts Group) qui désigne par extension un ensemble d'algorithmes qui permettent la compression de la vidéo, du son ou des 2 simultanément.


Ce procédé complexe permet de "compresser" très fortement la vidéo (de l'ordre de 100 fois ou plus) tout en continuant à avoir une image qui n'a que peu ou pratiquement pas perdu de qualité "à l'oeil".

Le flux de données vidéos qui est de 30 à 60 Mo par seconde, selon la qualité (VHS>>HI8) pour la définition "télé" , est ainsi ramené entre 600 Ko/s et 1 Mo/sec. Mais ce n'est pas une vraie compression car il y a perte d'informations, sinon de qualité, du signal.

En TRES SCHEMATIQUE (que les experts me pardonnent!) la méthode est la suivante :


  • Sur 5 images qui se suivent ,
    * on stocke l'image 1 (en la compressant sans perte éventuellement),
    * on saute l'image 2,
    * on enregistre, pour l'image 3, seulement les différences avec la n°1,
    * on saute l'image 4,
    * on stocke l'image 5 (comme 1),
    etc...


Il est possible alors à la relecture du signal de :

décompresser les images 1 et 5, de reconstituer la 3 à partir de la 1, de construire une image très proche de la 2 par interpolation ("prédiction") entre 1 et 3, de construire une image très proche de la 4 par interpolation entre 3 et 5, de remettre le tout dans l'ordre, etc...


C'est une vraie usine à gaz, qui nécessite des processeurs spécialisés et très puissants, mais ça marche très bien !


Il existe le MPEG1, surtout applicable à la résolution 320 * 240 (ou 352*240), car sinon en fullscreen, il y a un effet de mosaïque perceptible, à noter que le challenge de départ du MPEG-1 était d'avoir un signal vidéo correct à 150 Ko/sec (1x !), la vitesse du CD-audio.


Le MPEG2, utilisé actuellement dans les transmissions par satellite, qui est bien adapté aux formats 720 * 576 et analogues, (S-video et HI8) et télévision. Le flux est de l'ordre de 600 Ko à 1Mo/sec (4 à 6x sur CD)


A noter que ce n'est pas par hasard si le flux de base du DVD est de 9x environ.


On va ainsi jusqu'au MPEG-7 je crois, tout ça a été étudié notamment en vue de

la Très Haute Définition (THD : environ 1500 * 1200 et qui est devenu HD), et la puissance de calcul nécessaire de croître avec.


Mais il ne faut pas systématiquement associer tel MPEG à telle définition en pixels, ce sont les algorithmes qui changent.

Un très bon site sur la question :

www.mpeg.org

Il existe aujourd'hui une carte d'acquisition MPEG-1 pour PC (Sté VITEC, environ 5000 F.) Les cartes d'acquisition MPEG-2 sont du domaine Pro (environ 60000 F pour les plus simples...)


MJPEG ou Motion JPEG

Le JPEG (Join Photographic Experts Group) a été développé pour la compression des images. C'est un standard bien connu et très utilisé sur le Net.(.jpg)

Comme le MPEG, c'est une compression "destructive". En faisant varier le rapport de compression, la destruction est plus ou moins grande et peut ne plus être visible à l'oeil s'il est faible.

En mettant (toujours très grossièrement) bout à bout des images compressées par le standard JPEG et en y ajoutant le son (échantilloné qualité CD) on fabrique du Motion JPEG ou MJPEG.

Mais attention à la synchronisation son/image si ce n'est pas la même carte qui le fait (Rainbow-Runner : je demande à voir ?!) Donc rien à voir avec le MPEG.

L'intérêt, dans l'immédiat, est de nécessiter des puissances de calcul bien moins grandes, et donc du matériel bien moins cher à qualité égale sur l'écran (pour l'acquisition mais voir le problème du HD plus loin). Pour ne pas faire de jaloux, je citerai : MATROX, MIRO, FAST et les autres. C'est une bonne solution pour faire du montage vidéo amateur et le remettre, bout à bout, sur bande magnétique au standard de son choix.(VHS PAL ou SECAM)

Pour l'archivage, il y a cependant un "oui, mais" :

Ce standard nécessite un flux de données de l'ordre 5 à 6 Mo/sec ( 10 fois le MPEG-2) soit 2mn environ sur un CD...(et meme un HD de 9Go : 30mn seulement). Seul les disques durs aujourd'hui ont un tel flux. Le lecteur CD 24x flirte avec, mais ...

Je ne crois pas me tromper en disant : les graveurs de DVD de demain, qui remplaceront sans doute nos magnétoscopes, travailleront pour la vidéo en format MPEG et non MJPEG.

Un deuxième "oui, mais" vient du disque dur du micro : pour soutenir un tel flux sans défaillir à coup sûr (sans réazimutage des

têtes) il faut des disques durs "AV" (Audio-Video) , tournant à 7000 t/mn , ce qu'on ne trouve qu'en SCSI2 pour l'instant (et à quel prix car il faut 4 Go mini).


Conclusion :

Si on n'est pas trop difficile sur la qualité image/son le MJPEG est jouable, sinon, le temps jouant à mon avis contre le standard MJPEG, il vaut mieux attendre le MPEG-2 à un prix "raisonnable". De toute façon la vidéo demande des machines puissantes et même très puissantes.


Michel LEFEVRE PONTALIS
75016 PARIS