Bases de la Compression Vidéo

Qu'est-ce que la Compression Vidéo ?

**La compression vidéo** est le processus de réduction de la taille de fichier d'une vidéo en supprimant les données redondantes ou inutiles tout en essayant de maintenir la qualité visuelle. C'est essentiel car les fichiers vidéo non compressés sont énormes et impratiques pour le stockage ou la transmission.

Réalité Vidéo Brute

• 1080p @ 30fps = ~3GB par minute
• 4K @ 30fps = ~12GB par minute
• Impossible de streamer ou partager facilement
• Nécessite une capacité de stockage massive

Avantages Vidéo Compressée

• 1080p @ 30fps = ~50MB par minute
• Réduction de taille de 90-95% possible
• Adapté au streaming et au partage
• Maintient une qualité visuelle acceptable

Comment Fonctionne la Compression Vidéo

Types de Compression

🔄 Compression Sans Perte

• **Qualité parfaite :** Aucune perte de données
• **Compression modérée :** ~50% de réduction de taille
• **Cas d'usage :** Édition professionnelle, archivage
• **Exemples :** FFV1, ProRes, DNxHD

📉 Compression Avec Perte

• **Compromis qualité :** Certaines données définitivement perdues
• **Compression élevée :** 80-95% de réduction de taille
• **Cas d'usage :** Streaming, web, médias sociaux
• **Exemples :** H.264, H.265, VP9, AV1

Techniques de Compression

🖼️ Compression Spatiale (Intraframe)

Réduit la redondance dans les images individuelles, similaire à la compression JPEG pour les images.

• Supprime les détails haute fréquence moins visibles à l'œil humain
• Utilise des transformations mathématiques (DCT - Transformée en Cosinus Discrète)
• Quantifie les informations de couleur et luminosité
• Chaque frame compressée indépendamment

⏱️ Compression Temporelle (Interframe)

Exploite les similitudes entre frames consécutives pour atteindre une compression plus élevée.

• **I-frames :** Frames complètes (keyframes)
• **P-frames :** Frames prédites (référencent frames précédentes)
• **B-frames :** Frames bidirectionnelles (référencent passé et futur)
• Vecteurs de mouvement suivent le mouvement d'objets entre frames

Comprendre les Codecs Vidéo

Un **codec** (codeur-décodeur) est l'algorithme qui effectue la compression et décompression. Le choix du codec impacte significativement la taille de fichier, qualité et compatibilité.

Comparaison Codecs Vidéo Populaires

Codec	Compression	Qualité	Compatibilité	Meilleur Pour
H.264/AVC	Bon	Très bon	Excellent	Usage général, streaming
H.265/HEVC	Excellent	Excellent	Bon	Contenu 4K, appareils modernes
VP9	Très bon	Très bon	Bon	YouTube, streaming web
AV1	Excellent	Excellent	Limité	Future-proofing, Netflix

Paramètres de Compression Clés

Débit (Le Plus Important)

**Le débit** détermine combien de données sont utilisées par seconde de vidéo. Débit plus élevé = meilleure qualité mais taille de fichier plus grande.

Types de Débit

• **CBR (Constant) :** Débit fixe tout au long
• **VBR (Variable) :** S'ajuste selon la complexité du contenu
• **ABR (Moyen) :** Cible un débit moyen

Débits Typiques

• **4K :** 35-45 Mbps
• **1080p :** 8-12 Mbps
• **720p :** 5-8 Mbps
• **480p :** 2.5-4 Mbps

Paramètres de Qualité (CRF/QP)

**CRF (Facteur de Taux Constant)** fournit un meilleur contrôle de qualité que le débit en maintenant une qualité perçue constante.

Haute Qualité

• CRF 17-20
• Usage professionnel
• Grandes tailles de fichiers
• Perte de qualité minimale

Équilibré

• CRF 21-25
• Usage général
• Bon ratio qualité/taille
• Choix le plus commun

Compression Élevée

• CRF 26-32
• Petites tailles de fichiers
• Perte de qualité visible
• Optimisé web/mobile

Impact Résolution et Fréquence d'Images

Effets de Résolution

• **4K (2160p) :** 4x les pixels de 1080p
• **1080p :** Point optimal pour la plupart du contenu
• **720p :** 50% de réduction de taille de fichier vs 1080p
• **480p :** 75% de réduction, adapté mobile

Considérations Fréquence d'Images

• **60fps :** Mouvement fluide, fichiers ~40% plus grands
• **30fps :** Standard pour la plupart du contenu
• **24fps :** Look cinématographique, fichiers plus petits
• **15fps :** Compression significative, mouvement saccadé

Concepts Avancés de Compression

Structure GOP (Groupe d'Images)

GOP définit le motif des frames I, P et B, affectant l'efficacité de compression et performance de recherche.

• **Taille GOP :** Nombre de frames entre I-frames (keyframes)
• **GOP plus court :** Meilleure performance de recherche, fichiers plus grands
• **GOP plus long :** Meilleure compression, plus difficile à rechercher
• **Typique :** GOP de 60-120 frames pour streaming

Configuration B-Frame

Les B-frames fournissent la meilleure compression mais nécessitent plus de puissance de traitement et introduisent un délai d'encodage.

• **Pas de B-frames :** Encodage le plus rapide, fichiers plus grands
• **2-3 B-frames :** Bon équilibre compression et vitesse
• **4+ B-frames :** Compression maximale, encodage plus lent

Optimisation Psychovisuelle

Considérations du Système Visuel Humain

Les codecs modernes utilisent des modèles psychovisuels pour optimiser la compression basée sur comment les humains perçoivent la vidéo :

Ce Qu'on Remarque Moins

• Détails haute fréquence en mouvement
• Différences de couleur dans zones sombres
• Léger flou dans zones d'arrière-plan
• Artefacts de compression dans textures complexes

Ce Qu'on Remarque Plus

• Artefacts de bloc dans zones lisses
• Dégradation détails du visage
• Qualité texte et graphiques
• Banding couleur dans dégradés

Artefacts de Compression

🚫 Artefacts Communs

• **Blocking :** Blocs 8×8 pixels visibles
• **Ringing :** Oscillations autour bords nets
• **Bruit moustique :** Scintillement autour objets
• **Banding couleur :** Dégradés lisses deviennent échelonnés
• **Flou de mouvement :** Mouvement rapide devient barbouillé

✅ Conseils Prévention

• **Débit approprié :** Ne pas sur-compresser
• **Filtres débloquage :** Activer dans paramètres encodeur
• **Encodage deux passes :** Meilleure allocation de bits
• **Préprocessing approprié :** Réduction bruit avant encodage
• **Tester différents presets :** Trouver paramètres optimaux

Presets d'Encodage

Comprendre les Presets Encodeur (Vitesse vs Qualité)

Preset	Vitesse	Compression	Qualité	Cas d'Usage
ultrafast	⚡⚡⚡	⭐	⭐	Streaming live
fast	⚡⚡	⭐⭐	⭐⭐	Encodage temps réel
medium	⚡	⭐⭐⭐	⭐⭐⭐	Usage général
slow	🐌	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐	Archivage haute qualité
placebo	🐌🐌	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐	Qualité maximale