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Vidéo numérique : Séquences, Codecs et Encodage
Comprendre la représentation numérique des vidéos : séquences d'images, codecs (compression/décompression) et les différents formats utilisés. Un guide complet pour les élèves de lycée en Numérique et Sciences Informatiques.
Qu'est-ce qu'une vidéo numérique ?
Une vidéo numérique est une séquence d'images fixes, appelées images (ou trames), affichées rapidement les unes après les autres pour créer l'illusion du mouvement. Chaque image est elle-même une représentation numérique (par exemple, une matrice de pixels pour une image bitmap). Imaginez un flip book : chaque page contient un dessin légèrement différent du précédent, et lorsque vous faites défiler les pages rapidement, le dessin semble s'animer. La vidéo numérique fonctionne sur le même principe, mais avec des images électroniques affichées sur un écran. Pour créer cette illusion de mouvement fluide, un certain nombre d'images doivent être affichées par seconde. Cette vitesse est appelée fréquence d'images (ou taux de rafraîchissement) et est mesurée en images par seconde (fps). Une fréquence de 24 fps est généralement considérée comme le minimum pour un mouvement fluide (c'est le standard du cinéma), mais des fréquences plus élevées comme 30 fps ou 60 fps sont courantes, surtout pour les jeux vidéo et les contenus en ligne.
Encodage des images dans une vidéo
Chaque image de la vidéo est encodée numériquement. Comme vu précédemment, cela peut se faire de différentes manières (par exemple, en bitmap, en vectoriel, etc.). Pour les vidéos, l'encodage bitmap est le plus courant, chaque pixel étant représenté par une valeur numérique indiquant sa couleur. La quantité de données nécessaire pour stocker une vidéo non compressée peut être énorme. Par exemple, une vidéo Full HD (1920x1080 pixels) avec 24 bits de couleur par pixel et une fréquence de 30 fps générerait environ 1.5 Go de données par seconde! C'est pourquoi la compression vidéo est essentielle. L'encodage d'une vidéo implique donc de convertir les images en un format numérique adapté au stockage et à la transmission, et souvent de compresser ces données pour réduire leur taille.
Les Codecs : Compression et Décompression
Un codec (COmpresseur-DECompresseur) est un algorithme utilisé pour compresser et décompresser les données vidéo. La compression réduit la taille du fichier vidéo, ce qui facilite son stockage et sa diffusion sur Internet. La décompression restaure les données vidéo originales pour qu'elles puissent être visualisées. Il existe deux principaux types de compression : Les codecs analysent les images de la vidéo et utilisent des techniques sophistiquées pour éliminer les redondances et les informations non perceptibles par l'œil humain. Par exemple, ils peuvent repérer des zones de l'image qui sont similaires et ne stocker qu'une seule fois cette information, ou ignorer les détails les moins importants. Exemples de codecs courants :
Les Formats de Conteneurs
Un format de conteneur est un fichier qui contient les données vidéo encodées avec un certain codec, ainsi que d'autres informations comme l'audio, les sous-titres, les métadonnées, etc. Le conteneur agit comme un emballage pour les différentes pistes de données. Le format de conteneur n'est pas le codec lui-même, mais il indique comment les données sont organisées à l'intérieur du fichier. Exemples de formats de conteneurs courants : L'extension du fichier (par exemple, .mp4, .mov, .avi) indique généralement le format de conteneur utilisé.
Ce qu'il faut retenir
Voici les points essentiels à retenir sur la vidéo numérique :
FAQ
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Quelle est la différence entre un codec et un format de conteneur ?
Le codec est l'algorithme utilisé pour compresser et décompresser les données vidéo, tandis que le format de conteneur est le fichier qui contient les données vidéo encodées avec un certain codec, ainsi que d'autres informations comme l'audio et les sous-titres. Pensez au codec comme la langue dans laquelle la vidéo est parlée, et au conteneur comme le livre qui contient l'histoire. -
Pourquoi la compression vidéo est-elle nécessaire ?
La compression vidéo est nécessaire car les vidéos non compressées peuvent être très volumineuses, ce qui rend leur stockage et leur diffusion sur Internet difficiles. La compression réduit la taille du fichier vidéo sans trop affecter la qualité.