ITU-R BR 1356 FRENCH-1998 User Requirements for Application of Compression in Television Production《影视制作中压缩应用的用户需求》.pdf

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1、 Rec. UIT-R BR.1356 1 RECOMMANDATION UIT-R BR.1356*Application de la compression en production de base*et en archivage de tlvision de dfinition conventionnelle en fonction de lutilisateur*(Questions UIT-R 238/11 et UIT-R 239/11) (1998) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que lut

2、ilisation de nouveaux supports denregistrement sur disque devrait se gnraliser dans tous les domaines de la production tlvisuelle, savoir le montage non linaire, la reproduction en directe et les archives de courte ou de moyenne dure; b) que cette technologie offre de gros avantages amlioration cons

3、idrable de la souplesse dexploitation, flux de production et automatisation des stations et quelle prsente donc un grand intrt pour lamlioration des studios existants et la conception dinstallations de studio entirement nouvelles; c) que lutilisation, selon des conditions de rentabilit et dconomie e

4、n temps, dune technique de stockage hirarchique couple de nouveaux rseaux dinterconnexion autorisant un fonctionnement interactif et multiutilisateurs exige toutefois une rduction importante du dbit du signal vido soumis aux processus mentionns ci-dessus; d) quil existe dj sur le march un certain no

5、mbre de mthodes de rduction du dbit binaire incompatibles entre elles permettant de stocker les donnes dans de bonnes conditions dconomie et dutiliser diffrents formats de fichiers et diffrents protocoles de rseautage pour lchange de signaux et que ces mthodes compromettent linteroprabilit entre qui

6、pements et studios loigns de marques diffrentes; e) quil est jug particulirement important et urgent dentreprendre des tudes des mthodes de compression pour le stockage et larchivage des donnes de tlvision et que ces tudes seront profitables aux radiodiffuseurs, en particulier ceux des pays en dvelo

7、ppement, comme le montrent les contributions manant de lUIT-D, des UMR et de certaines administrations, recommande 1 de fonder llaboration des algorithmes de compression et des mthodes de transport sur des normes ouvertes, ce qui veut dire quils doivent tre mis la disposition de toutes les parties _

8、 *La Commission dtudes 6 des radiocommunications a apport des modifications rdactionnelles cette Recommandation en 2001 conformment aux dispositions de la Rsolution UIT-R 44. *On entend par production de base la production/postproduction destine assurer un fonctionnement quasi transparent un dbit de

9、 signaux vido compresss denviron 50 Mbit/s. *Cette Recommandation sapplique uniquement aux systmes entrelacs 525 lignes et 625 lignes et aux mthodes de compression vido utilisant des dbits de 50 Mbit/s ou moins (sauf audio) et une rsolution de codage dune seule image TV ou plus. On trouvera lAppendi

10、ce A de cette Recommandation une description gnrale des algorithmes de compression qui pourront tre utiliss en production tlvisuelle ainsi que certains exemples dapplication. 2 Rec. UIT-R BR.1356 intresses suivant les impratifs dquit dicts par la proprit intellectuelle ncessaire lapplication de ces

11、normes. La disponibilit sur le march de dispositifs puce et/ou dalgorithmes conus pour le codage et le dcodage des logiciels peut inciter les utilisateurs adopter des mthodes de compression particulires; 2 pour chaque application de production tlvisuelle ayant une identit unique, de rduire au minimu

12、m le nombre de mthodes et de paramtres de compression pour que la compatibilit et linteroprabilit soient les plus grandes possible; 3 dlaborer des mthodes de test de conformit lintention dune part, des fabricants dquipements aux normes pour les algorithmes et les mthodes de transport et, dautre part

13、, des utilisateurs achetant et installant des quipements correspondant ces normes. Les organes de normalisation devraient adopter des normes pour les mthodes de tests de conformit afin de rpondre aux besoins des fabricants et des utilisateurs; 4 de faire en sorte quun seul et mme systme de compressi

14、on utilis avec des paramtres diffrents dun bout lautre de la chane puisse tre dcod par un seul et mme dcodeur; 5 dlaborer un dcodeur commun (agile) permettant dutiliser plus dune famille de systmes de compression; 6 dintgrer la compression vido dans des systmes plus complexes via des interfaces norm

15、alises. La transposition via la Recommandation UIT-R BT.601, cest-dire dcodage et recodage, devrait tre la mthode par dfaut de concatnation de signaux vido comprims utilisant des techniques et/ou des paramtres diffrents; 7 de faire en sorte que le systme de compression choisi nempche pas dutiliser d

16、es infrastructures bases sur linterface numrique srie (voir la Recommandation UIT-R BT.656); 8 dexaminer plus avant les questions dinteroprabilit et dlaborer des normes permettant datteindre des niveaux prvisibles de performance/qualit de fonctionnement lors de la mise en oeuvre de telle ou telle ap

17、plication; 9 de concevoir les trains de bits acheminant des signaux comprims de telle sorte quils puissent tre formats et paquets pour tre transports sur le plus grand nombre possible de circuits et rseaux de communication; 10 dutiliser lorsque cela est ncessaire les mthodes de codage des canaux et

18、les mthodes de protection contre les erreurs appropries; 11 de concevoir les systmes de compression de faon ce que, en mode de fonctionnement normal, les relations temporelles entre signaux (syncro audio/vido) et la synchronisation lentre du codeur soient reproduites la sortie du dcodeur; 12 de fair

19、e en sorte que les retards dacheminement des signaux imputables la compression (codage/dcodage) soient limits des dures adaptes telle ou telle application de production tlvisuelle; 13 de faire en sorte que certaines informations dintervalle vertical analogique soient achemines par le systme de compr

20、ession sans toutefois tre comprimes avec la vido. Des dispositions devraient tre prises pour que des parties choisies de mtadonnes puissent tre achemines de faon transparente simultanment avec les donnes vido et audio; 14 de faire en sorte que le systme de compression retenu pour les dispositifs sim

21、ulant des magntoscopes permette la reproduction dimages en mode navette pour identifier le contenu et en mode acclr/ralenti pour le choix de points de montage; Rec. UIT-R BR.1356 3 15 de faire en sorte que les interfaces de rseau et les dispositifs de stockage puissent fonctionner en mode dbit varia

22、ble et en mode dbit constant; 16 de faire en sorte que le dispositif de stockage permette denregistrer et de lire des programmes de tlvision sous forme de trains et de fichiers de donnes, et non pas de dcoder en bande de base en vue dun enregistrement et dun nouveau codage au moment de la lecture; 1

23、7 de faire en sorte que la mthode de compression choisie pour la tlvision standard puisse sappliquer la tlvision haute dfinition, dans un souci duniformit pendant la phase de transition. NOTE 1 La terminologie spcialise utilise frquemment dans le domaine innovant de la production tlvisuelle est dfin

24、ie dans la Recommandation UIT-R BR.1357. APPENDICE A Rapport sur lutilisation de la compression en production tlvisuelle Introduction La compression numrique pour la vido est la technologie des technologies dans le domaine innovant de la production tlvisuelle puisquelle permet de stocker des squence

25、s de programmes sur des serveurs qui rendent laccs ces squences pour ainsi dire instantan et permettent une utilisation simultane par plusieurs utilisateurs. En raison de ces caractristiques, il est possible damliorer lefficacit du flux de travail et dabaisser le cot de la production, de la postprod

26、uction et du ramnagement des programmes de tlvision. Le rapport dtermine un certain nombre de paramtres qui dfinissent la qualit de fonctionnement de base de diffrents systmes de compression et examine leur incidence sur la qualit de limage et la marge de postproduction dans des applications diverse

27、s que lon trouve normalement en production tlvisuelle rpartie. PARTIE A Compression 1 Compression numrique pour la vido 1.1 Qualit de limage Le choix des paramtres du systme de compression a une incidence importante sur la qualit globale de limage. Les choix des paramtres de compression doivent tre

28、optimiss pour conserver la qualit de limage tout en pouvant loger les donnes dimage dans la largeur de bande ou lespace de stockage disponible. Diffrentes combinaisons de paramtres de compression peuvent convenir des applications diffrentes. Les paramtres du systme de compression prendre en considra

29、tion sont notamment: les mthodes de codage sous-jacentes, la structure dchantillonnage de codage, le prtraitement, le dbit des donnes et la structure des groupes dimages utilise. Dans le choix des paramtres du systme de compression il faut galement tenir compte de linteraction entre les choix de par

30、amtres. Il faut enfin ne pas ngliger certains problmes dexploitation particuliers, par exemple le montage du train de bits ou linsertion dun nouveau contenu dans un train de bits entrant. 4 Rec. UIT-R BR.1356 1.1.1 Mthode de codage La mthode de codage est fondamentale dans le choix des paramtres de

31、compression. Quatre grandes mthodes de compression sont utilises dans la chane de production de distribution et tlvisuelle: MPEG-2 Main Profile at Main Level (MPML), MPEG-2 4:2:2 Profile at Main Level (4:2:2ML), Motion JPEG et DV. Toutes ces mthodes de codage sont base de transforme en cosinus discr

32、te (DCT). Elle consistent toutes en un rarrangement et une quantification des coefficients de la transforme, suivis dun codage longueur variable. La norme MPEG est une bote outils qui comportent une estimation et une compensation du mouvement, ce qui permet damliorer lefficacit du codage, au dtrimen

33、t de la mmoire et de la dure du traitement. Dans les deux mthodes de codage Motion JPEG et DV, les donnes de codage sont lies limage ce qui permet de rduire le cot du codage; par contre ces mthodes ne tirent pas pleinement parti de lefficacit de codage de la technique destimation et de compensation

34、du mouvement entre images. Les normes MPEG et DV autorisent toutes les deux un traitement avec adaptation du mouvement et un traitement des images en intra. 1.1.2 Structure dchantillonnage Les normes MPEG, Motion JPEG et DV peuvent tre utilises avec la matrice de pixels 4:2:2 de la Recommandation UI

35、T-R BT.601. Les normes MPEG et Motion JPEG peuvent lune et lautre tre utilises avec dautres matrices de pixels, plusieurs frquences image et un balayage entrelac ou progressif. On notera que la matrice 4:2:2 est drive, selon une mthode de sous-chantillonnage, du signal original pleine largeur de ban

36、de (4:4:4). Lopration de sous-chantillonnage peut tre pousse plus avant pour rduire les donnes relatives au signal, lchantillonnage 4:2:2 tant en principe utilis pour lchange entre systmes. Les systmes 4:2:2, comme les systmes MPEG-2 4:2:2 Profile, 4:2:2 Motion JPEG et DV 4:2:2 (qui fonctionnent 50

37、Mbit/s), utilisent tous deux fois moins dchantillons de diffrence de couleur par ligne que ceux utiliss dans le canal de luminance. Ils fournissent la moiti de la largeur de bande horizontale dans les canaux de diffrence de couleur par rapport la largeur de bande de luminance et la totalit de la lar

38、geur de bande verticale. Les systmes 4:1:1 comme le systme DV 525 utilisent quatre fois moins dchantillons de diffrence de couleur par ligne que le nombre utilis dans le canal de luminance. Ils rduisent la largeur de bande horizontale du signal de diffrence de couleur un quart de celle du canal de l

39、uminance tout en conservant la largeur de bande verticale intgrale. Les filtres utiliss pour obtenir des largeurs de bande horizontale sous-chantillones 4:1:1 comme dautres filtres horizontaux, ont en gnral une courbe de rponse plate dans leur bande passante, ce qui permet deffectuer une transpositi

40、on avec la norme 4:2:2 sans aggraver la dgradation au-del de celle observe avec un sous-chantillonnage 4:1:1. Les systmes 4:2:0 comme les systmes DV 6251et MPEG-2 Main Profile utilisent deux fois moins dchantillons de diffrence de couleur horizontalement et deux fois moins dchantillons de diffrence

41、de couleur verticalement que le nombre utilis dans le canal de luminance. Ces systmes conservent donc la mme largeur de bande horizontale de diffrence de couleur que les systmes 4:2:2 (cest-dire la moiti de celle du canal de luminance) mais rduisent la largeur de bande verticale de diffrence de coul

42、eur la moiti de celle du canal de luminance. Toutefois, les _ 1Le format D-7 propos par la SMPTE, bien que bas sur le codage DV, utilisera un chantillonnage en 4:1:1 pour les systmes 525 et 625 lignes. Rec. UIT-R BR.1356 5 systmes de codage 4:2:0 noffrent pas en gnral une courbe de rponse plate dans

43、 leur bande passante verticale, ce qui exclut toute transposition transparente vers les autres formes de codage. Par consquent, les systmes utilisant lchantillonnage 4:2:0 avec traitement intermdiaire ne conserveront pas en gnral la largeur de bande 4:2:0 intgrale du codage pralable. Il faut choisir

44、 avec soin les structures dchantillonnage de compression en cas de concatnation de diffrentes techniques de codage de compression. En gnral, le fait de mlanger diffrentes structures sous-chantillones a des incidences sur la qualit de limage de sorte quil faut viter autant que faire se peut dutiliser

45、 ces structures en cascade. Par exemple, les signaux 4:1:1 ou 4:2:0 conserveront leur qualit dorigine tout au long du traitement 4:2:2 ultrieur (semblable au bumping up des formats de bande) alors que lutilisation en cascade de signaux 4:1:1 et 4:2:0 donnera en gnral une qualit moins bonne que la qu

46、alit 4:1:0. 1.1.3 Traitement pralable la compression Les possibilits des systmes de compression vido de comprimer des images dans une largeur de bande ou un espace de stockage finis sont intrinsquement limites. En effet les systmes de compression sappuient sur la suppression de la redondance dans le

47、s images, de telle sorte que lorsquelles sont trs complexes (cest-dire caractrises par une trs faible redondance), les images risquent de ne pas tenir dans lespace de donnes disponible, do la prsence de dfauts dans limage imputables la compression. Dans ces cas, il peut tre prfrable de rduire la complexit de limage par dautres mthodes avant de passer la compression. Ces mthodes traitement pralable comportent un filtrage et une rduction du bruit. En prsence de bruit dans le signal dentre, le systme de compression doit