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Exit H.264, bienvenue H.265

Également connu sous le nom de codage vidéo à haute efficacité (HVEC) et MPEG-H Part 2, H.265 est une norme de compression vidéo conçue pour les dernières générations de vidéo haute résolution. Il succède au codec H.264 largement utilisé (également appelé AVC ou MPEG-4 Part 10) et offre des améliorations majeures par rapport à ce schéma de compression vieillissant.

L’avènement du codec H.265

Cela fait plus de 15 ans que le H.264 tient la dragée haute et pourtant il ne va pas tarder à tomber dans l’oubli avec l’avènement du codec H.265. Ce dernier né offre en effet des améliorations majeures par rapport au codec H.264, datant de 2003. H.265 a été développé par l’équipe de collaboration sur le codage vidéo (JCT-VC), un groupe d’experts en codage vidéo, qui a commencé à travailler sur cette norme de compression dès 2010.

Si les deux sont souvent confondus pour des raisons de simplification, il est utile de noter que norme et codec sont deux choses différentes.

La norme délimite un format. De son coté le codec est un appareil ou un logiciel capable de coder et de décoder (compresser et décompresser) un flux de données.

Ainsi, il est par exemple inexact de parler de codec H.264, car plusieurs codecs existent, à l’image du x264 ou du OpenH264. Il arrive, néanmoins, que certains codecs, en l’absence d’alternative, empruntent directement le nom de la norme correspondante.

 

Une compression améliorée avec H.265

H.265 offre une compression considérablement améliorée par rapport à H.264. Le codec le plus récent peut atteindre presque le double de la compression de son prédécesseur. Avec H.265, une vidéo de la même qualité visuelle apparente ne prendrait que la moitié de la place occupée.

Alternativement, une vidéo de même taille et de même débit pourrait être nettement plus esthétique.

Une partie de cette amélioration provient d’une taille de macrobloc accrue. Le format H.264 autorise uniquement les macroblocs de 16 x 16 pixels, trop petits pour être réellement efficaces en vidéo haute résolution. Le protocole H.265 fournit des macroblocs de 64 x 64 pixels (désormais appelés unités d’arbre de codage ou CTU), permettant une efficacité de codage supérieure à toutes les résolutions.

Par rapport à H.264, H.265 a un taux de compression plus élevé qui est principalement utilisé pour réduire davantage le débit de conception. A la même qualité de codage, H.265 peut donc réduire la taille du fichier vidéo et également la consommation de bande passante réseau dans la transmission.

Comparaison visuelle entre H.264 et H.265 (source : https://www.xhysecurity.com/h-265)
Comparaison visuelle entre H.264 et H.265 (source : https://www.xhysecurity.com/h-265)

Amélioration de la prédiction de mouvement intra-image

La compression vidéo repose sur la prédiction du mouvement entre les images. Lorsqu’il n’y a pas de changement de pixel, un codec vidéo peut économiser de l’espace en le référençant, au lieu de le reproduire. Ainsi, une meilleure prévision des mouvements signifie une taille de fichier et une qualité de compression améliorées. Cela peut être réalisé en décrivant essentiellement les pixels avec une fonction mathématique plutôt que les valeurs de pixel réelles. La fonction prend moins d’espace que les données en pixels, ce qui réduit la taille du fichier.

Cependant, le codec doit prendre en charge une fonction mathématique suffisamment avancée pour que cette technique soit réellement utile. La fonction de prédiction intra-trame de H.265 est beaucoup plus détaillée que celle de H.264, permettant 33 mouvements de mouvement sur les neuf directions de H.264.

Traitement parallèle

La norme H.265 utilise des pavés et des tranches qui peuvent être décodés indépendamment du reste d’un cadre. Cela signifie que le processus de décodage peut être divisé en plusieurs threads de processus parallèles, tirant ainsi parti des possibilités de décodage plus efficaces offertes par les processeurs désormais standard. Avec des résolutions vidéo de plus en plus élevées, ce type d’efficacité améliorée est nécessaire pour décoder la vidéo à un rythme comparable sur du matériel bas de gamme.

Taille maximale du cadre

Le monde devient de plus en plus haute résolution, et H.265 le supporte. Avec H.265, on peut encoder une vidéo jusqu’à 8K UHD ou 8192 pixels × 4320 pixels. Actuellement, seule une poignée de caméras peut même produire de la vidéo 8K et très peu de moniteurs peuvent afficher ce type de résolution. Mais tout comme la HD est le standard actuel, nous pouvons nous attendre à ce que les formats 4K et 8K atteignent éventuellement une importance similaire.

Où visualiser du contenu en H.265 ?

Le H.265 est encore moins répandu que le H.264, mais il gagne rapidement des parts de marché. Le nouveau système d’exploitation Apple pour iPhone et iPad, iOS 11, stockera tous les fichiers vidéo au format H.265. La dernière génération de MacBook Pro comprend le support matériel basé sur Kaby Lake pour le décodage du codec. Le format vidéo est également utilisé dans les navigateurs web tv OS et Safari d’Apple pour le streaming vidéo. Le contenu 4K de Netflix est diffusé avec le codec H.265 sur du matériel pris en charge. En revanche, YouTube n’utilise pas la norme H.265, mais a opté pour le schéma de compression VP9 en concurrence.

A noter que dans le domaine de la vidéosurveillance, les codecs qui contrôlent la compression des flux vidéo utilisés par les caméras de vidéosurveillance ont un impact considérable sur l’ensemble du système de vidéosurveillance. Ils ont une incidence sur la capacité de stockage, la bande passante du réseau et les performances globales du système. Ils constituent l’aspect technologique le plus important de tout système de vidéosurveillance et, heureusement, ils ne cessent de s’améliorer. Sans l’intelligence et la compression que h.264 et 265 fournissent les obstacles technologiques et budgétaires à la vidéosurveillance, tous les systèmes sauf les plus urgents seraient exclus

Au tournage, faut-il choisir le H.265(HEVC)?

La réponse est mixte. Si vous désirez tourner en 10 bits HDR en utilisant des cartes SD standards, oui. Il en va de même pour les tournages longs (documentaires) ou l’espace de stockage constitue une problématique. En revanche, vous devez envisager au préalable le fait que la post-production sera un peu moins fluide. Le H265 est tout à fait montable nativement en « cut » (suivant la puissance de votre machine), mais si vous effectuez par exemple un multicam, vous serez obligé d’utiliser des proxy ou de transcoder les rushes. Sans nul doute quand même, le H265 est sans ambiguïté le format du futur.

Performance technologique du H.265(HEVC) (source : https://createinmotion.fr/wiki-h265-hevc-le-codec-denregistrement-du-futur/)Voici un tableau récapitulatif des différences entre H.265 et H.264

 

CatégorieH.264H.265
Des nomsMPEG 4 Part 10 AVC (introduit en 2004)MPEG-H, HEVC, Partie 2 (Approuvé en janvier 2013)
Amélioration cléRéduction de 40 à 50% du débit binaire par rapport au MPEG-2.

Conduite de la croissance de la diffusion de contenu HD pour la diffusion et en ligne

– 40-50% de réduction du débit binaire à la même qualité visuelle par rapport à H.264. Possibilité de réaliser UHD, 2K, 4K pour la diffusion et en ligne (OTT)
Adoption de l’industrieCodec vidéo dominant et accepté pour la diffusion Terrestre, Câble, Satellite et IPTV. (ATSC / DVB / ISDB). Largement utilisé sur

  • Blu-Ray,
  • les systèmes de sécurité,
  • la vidéoconférence,
  • a vidéo mobile,
  • les lecteurs multimédias,
  • le chat vidéo, etc.
Démonstration de la mise en œuvre de NAB, IBC et d’autres événements à partir de 2012 par des sociétés telles que

  • ATEME,
  • Broadcom,
  • Thomson,
  • Harmonic (Cisco),
  • Ericsson,
  • Qualcomm etc.

R & D accrue pour les solutions logicielles et matérielles.

SpécificationJusqu’à 4K (4 096 × 2 304)

Supporte jusqu’à 59,94 fps 21 profils ; 17 niveaux

Jusqu’à 8K UHDTV (8192 × 4320)

Prend en charge des profils approuvés jusqu’à 300 fps3, projet pour 5 supplémentaires ; 13 niveaux

ProgressionSuccesseur de la partie MPEG-2Successeur de MPEG 4 AVC, H.264
DésavantagesNon réaliste pour la livraison de contenu UHD en raison des exigences de débit élevé. Prise en charge du débit d’images restreint à 59,94Calcul coûteuse (~ 300% +) en raison de plus grandes unités de prédiction et d’estimation de mouvement coûteuse (prédiction Intra avec plus de nœuds, partitions asymétriques dans Inter Prediction).

 

 

 

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ERIC GORON
Gérant (Visual Sequence) - Directeur technique - Formateur
ARRI Certified Camera system - Certified Trainer Davinci Resolve Studio 18

Eric travaille depuis 2005 pour de nombreux prestataires dans le monde du sport automobile, du football et de la télévision. Il réalise depuis 2020 des émissions de télévision sur la chaîne Monaco Info, ainsi que des clips musicaux pour différents artistes.
Fondateur de la société Visual Séquence, il propose son expertise ARRI Alexa Mini LF et la location de matériel spécialisé pour le cinéma, la publicité et le clip musical. Il intervient également dans plusieurs centres et écoles en France.

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