UHD – VIDEO

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9. L’encodage HEVC : High Efficiency Video Coding ( H.265 ) :

Généralités :

L’augmentation des pixels liée à l’ultra HD augmente la taille des informations qu’il faut pouvoir traiter et encoder :

Le tableau de gauche montre qu’il y a 40 fois plus de données à enregistrer entre une vidéo de définition SD et une vidéo de définition UHD-1. Pour pouvoir diffuser ces vidéos ( via support physique ou via broadcasting ou via Broadband ) il est nécessaire d’exploiter un format de compression plus performant que ceux actuellement utilisés.

Le HEVC :

Le 13 avril 2013, le High Efficiency Video Coding ( HEVC/H.265 ) est devenu le standard de compression vidéo sans perte retenu pour l’UHD. Il succède à l’Advanced Vidéo Coding AVC/H.264 (de 2003) avec un taux de compression deux fois meilleur à iso qualité ( 1 pour 250 environ ). A noter que par rapport au MPEG-2 (1994), le gain passe à 75%. Côté expérimentation des débits nécessaires, l’UHD ( 4:2:0 / 8 bits / 60hz ) encodé via HEVC est regardable avec un débit entre 12 et 20 Mbit/s contre un débit compris entre 24 et 45 mbits/s, pour ce même signal encodé en AVC :

Après un an d’expérimentations pour comprendre et définir les bonnes pratiques à son exploitation, le HEVC version 2 ( HEVC Range Extension ou HEVC-RExt ) est standardisé en Juillet 2014.
Les évolutions concernent l’extension des espaces couleurs (au-delà du 4:2:0 et du 10 bits/couleur) pour l’intégration dans l’amont des chaines de production, à la gestion intégrée de la 3D, à celle de plusieurs définitions dans un même codec et enfin, d’un profil avec des frames JPEG2000 éditables qui sont utilisées pour certaines productions.

Voila un tableau récapitulatif des différents profils autorisés en version 1 et 2 du HEVC :

Les trois profils initiaux de la version 1 ( 2 pour la vidéo, un pour l’imagerie non visible dans ce tableau ) n’exploitent que le 4:2:0 en 8 ou 10 bits. La version 2 apporte des profils exploitants le 4:2:2 et le 4:4:4 sur 8, 10,12 et 16 bits.

Ci-dessus un tableau récapitulatif des différents niveaux autorisés en HEVC ( pas de nouveaux niveaux entre la version 1 et 2 mais certaines caractéristiques internes aux niveaux ont évoluées ) :

Le HEVC définit 13 niveaux de qualité d’encodage ce qui signifie qu’il est utilisable à des définitions inférieures à celles de l’UHD, y compris sur des signaux entrelacés, les trois derniers niveaux étant réservés pour le traitement des vidéos en 8K.

A partir du niveau 5 on autorise la définition de l’UHD. Le Blu-Ray actuel à un débit maximum autorisé pour le flux vidéo de 40Mbit/s ce qui correspond au niveau 5.1 pour l’UHD@HEVC.

La contre partie est que l’encodage HEVC nécessite 10 fois plus de puissance de calcul que l’AVC à l’encodage et 2 à 3 fois plus de puissance que l’AVC au décodage. C’est essentiellement due aux évolutions des algorithmes de compression d’image listées ci dessus.

L’exploitation du HEVC va être bénéfique dans de nombreux domaines d’applications puisque l’on peut ainsi diffuser la même qualité de vidéo avec 2x moins de débit nécessaire ( et déployer plus de chaînes sur un même transpondeur satellite ou sur un multiplex de la TNT par ex. ), où alors augmenter la qualité vidéo par deux en conservant un débit identique ( diffuser une vidéo Full HD au lieu d’une vidéo HD Ready sans coûts supplémentaires pour le consommateur par exemple).

Le fabricants majeurs comme Apple et Microsoft garantissent déjà la compatibilité de leur produit avec le HEVC. Le HEVC est aussi compatible avec la plupart des formats de fichiers vidéos informatiques comme le conteneur de fichier Matroska ( MKV ) ou le nouveau conteneur MPEG ( en cours de développement ). Les téléviseurs récents haut de gamme sont tous compatibles HEVC et son adoption va continuer à s’étendre vers d’autres types de produits ( décodeurs stellites, amplis HC, lecteur Blu-Ray, scalers, … ).

Si le HEVC peut être exploité avec des signaux qui ne sont pas UHD ou UHDTV, l’UHD et l’UHDTV ne peuvent exister sans HEVC

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– Lien vers le sujet HCFR dédié à cet article : http://www.homecinema-fr.com/forum/vers-l-ultra-hd/ultra-hd-4k-8k-on-en-parle-t30031220.html

 

– Lien vers le sujet HCFR dédié à la reproduction HDR en projection et HDR10+ : http://www.homecinema-fr.com/forum/videoprojecteurs-full-hd/le-hdr-high-dynamic-range-en-projection-t30067280.html

 

– Lien vers le sujet HCFR dédié à la reproduction du Dolby Vision : http://www.homecinema-fr.com/forum/news-technologiques-video-images/la-reproduction-du-dolby-vision-et-hdr10-hdr10plus-t30082154.html

 

– Lien vers le sujet HCFR dédié au HDMI 2.1 : http://www.homecinema-fr.com/forum/vers-l-ultra-hd/hdmi-2-1-8k-120hz-48gbps-dynamic-hdr-t30077815.html

 

 

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