Guide Pratique de la vidéo en ligne

L’Internet permet de distribuer et d’échanger des données un peu partout sur la planète. La vidéo, une fois numérisée, est également un ensemble de données et peut donc circuler sur Internet.

Deux particularités vont faire la spécificité de la vidéo sur Internet : la taille des données nécessaires pour une seconde de film et, pour certaines applications, la nécessité de la transmettre comme un flux sans coupure pour être regardée directement sur l’ordinateur ou sur une télévision connectée à l’Internet.

La chaîne de la vidéo sur Internet

 



3 ordinateurs forment la chaîne qui permet de diffuser de la vidéo :

• L’encodeur chez le diffuseur : cet ordinateur transforme la vidéo analogique ou déjà numérisée dans un format adapté à l’Internet. Il est possible de brancher sur l’ordinateur d’encodage une webcam, un camescope ou même une régie vidéo complète. Le fichier informatique qui représente la vidéo et le son capturés peut être dégradé pour prendre moins de place et ainsi s’adapter aux débits existants sur Internet.
 
• Le serveur vidéo chez un hébergeur : pour envoyer simultanément une même émission à plusieurs personnes, il faut la plupart du temps envoyer séparément le flux vidéo à chacun des spectateurs. Il faut donc des gros tuyaux pour faire passer toutes ces données. L’hébergeur sert de relais et fournit la bande passante nécessaire.
 
• Les lecteurs chez les spectateurs : à l’arrivée, les données sont transformées en images et en sons affichés sur l’ordinateur du spectateur. Il est aussi possible de brancher un téléviseur ou un magnétoscope sur l’ordinateur lecteur lorsqu’il est prévu pour.

Il existe trois grandes méthodes pour transmettre de la vidéo sur Internet. Chacune présente ses intérêts propres.

La vidéo à la demande en téléchargement :

Dans ce cas, le film vidéo est vu comme un gros fichier qu’il s’agit de télécharger depuis un serveur. Il n’est pas possible de regarder de cette façon une émission en direct, ni même de regarder un film avant de l’avoir téléchargé complètement.
L’intérêt du téléchargement est de pouvoir récupérer des films dans une bonne qualité indépendamment du débit de la connexion Internet dont on dispose. Par exemple : il devient possible de récupérer un film de 5 minutes sans dégradation de qualité en par exemple 15 à 20 minutes avec une connexion Internet haut débit (câble, ADSL…) et 2 heures et demie avec une connexion bas débit (modem 56Kbps). Pour les films longs d’une heure ou plus, il vaut mieux disposer au minimum d’une liaison haut débit et d’un forfait de connexion indépendant du temps.

La VOD (Video On Demand), vidéo à la demande en « streaming » :

il est également possible de visionner le film en même temps que celui-ci est reçu sur l’ordinateur. Cela nécessite des serveurs Internet adaptés au streaming vidéo. Il existe un décalage entre le moment où le film est envoyé et son visionnage car l’ordinateur charge un peu de vidéo à l’avance dans une mémoire tampon pour prévenir l’irrégularité du réseau Internet. La qualité du film reçu dépend de la connexion Internet dont on dispose. Par exemple avec une liaison bas débit (modem 56Kbps) l’image affichée est saccadée et dans une fenêtre très petite. Avec une liaison haut débit (ADSL ou câble), le son est correct et l’image peut être affichée sur un quart de l’écran avec une définition et une fluidité toute à fait correcte. Lorsque l’on souhaite dans ce cas afficher l’image en plein écran, elle apparaît avec une qualité en dessous de celui d’une cassette VHS (VHS less). Le film peut cependant subir des coupures dues aux congestions du réseau Internet.

La diffusion en direct « par streaming »:

Tout comme la vidéo à la demande en streaming, il est possible de regarder directement une émission sur son ordinateur connecté à Internet (avec cependant entre 3 à 30 secondes de décalage dues au systeme de mémoire tampon pour avoir une vidéo fluide). Cette fois, la vidéo regardée n’est plus un fichier placé sur un serveur vidéo, mais une vidéo directement issue d’une webcam, d’un camescope ou d’une régie vidéo. Le serveur vidéo n’a plus qu’un rôle de transit, mais l’hébergeur devient fondamental car il transforme le flux de données reçu de l’encodeur en autant de flux que de spectateurs. Cette façon de procéder rend difficiles et coûteuses des diffusions avec plus de 50 ou 100 téléspectateurs.

Le Multicast, clé de la diffusion en direct de demain :

Une autre méthode, appelée « multicast » permet de n’envoyer qu’un seul flux vidéo sur lequel chaque spectateur va se brancher. Cette méthode est bien plus adaptée à la diffusion par exemple en télévision ou en radio. Si l’ensemble des outils existent, sa mise en œuvre est encore complexe et peu de fournisseurs d’accès proposent ce service avant d’avoir trouvé un modèle économique qui leur convienne.
Il est pour l’instant principalement utilisé dans les intranets des entreprises et sur le réseau Renater pour les écoles et la recherche (mbone). Le réel déploiement de services multicast permettra à chacun de diffuser en direct en réduisant les coûts et sans limitation du nombre de spectateurs.



Mots-clés : VOD , streaming , multicast , P2P , peer-to-peer , téléchargement

La vidéo et le son pour circuler sur Internet ou pour être traités par un ordinateur doivent être transformés dans un format informatique. Cette opération de codage et l’opération inverse qui permet de lire une vidéo sont réalisées par un Codec (Codeur/décodeur). Comme pour les fichiers de traitement de texte ou d’images, il existe de nombreux formats de fichiers utilisant des codages souvent incompatibles.
Pour faire du streaming sur Internet, il n’y avait jusqu’à récemment que des formats propriétaires.

Trois principaux fournisseurs se sont partagés la plus grande part du marché : RealNetwork avec le format RealVideo, Microsoft avec le format Windows Média et Apple avec le format Quick Time.
(Certains de ces lecteurs permettent également de lire d’autres formats, dont les formats normalisés présentés ci-dessous – voir les détails dans la partie « le format MPEG-4 : regarder une vidéo au format MPEG-4 » )

Des formats normalisés existent pour le stockage de la vidéo, mais ils étaient jusqu’à présent incompatibles avec la diffusion en streaming (direct ou vidéo à la demande) sur Internet :

• Le MPEG-1 est adapté à une vidéo de faible qualité (en dessous du VHS). Il est principalement utilisé pour les « vidéo CD » mais peut servir pour faire du téléchargement de fichiers vidéo.
 
• Le MPEG-2 est dédié à la distribution et la diffusion en qualité Télévision. C’est le standard utilisé actuellement pour les DVD et également pour la diffusion par satellite grâce au protocole DVB (Digital Video Broadcasting).
Il peut être utilisé pour le téléchargement ou même la diffusion sur Internet mais nécessite dans ce cas des débits très importants (entre 3 et 8 Mbits/s). Certains essais de Vidéo sur Internet (comme ceux de TF1 en France) utilisent le MPEG-2, mais sur un canal dédié à la vidéo, séparé de l’Internet bien que passant par le même câble téléphonique.

• Le MPEG-4 est le petit dernier. Il permet d’encoder des vidéos depuis des débits et des places occupées très faibles (pour les nouveaux téléphones portables par exemple) jusqu’à une qualité de télévision haute définition. Il permet donc de couvrir les besoins que ce soit sur Internet, la diffusion de télévision en qualité « broadcast » ou les futurs DVD. Le groupement ISMA (Internet Streaming Media Alliance) a défini les protocoles associés pour permettre le streaming.

A ceux là, il convient de rajouter le format FLASH de Macromédia (racheté par Adobe depuis 2005) qui connait une véritable explosion depuis l'arrivée sur la toile de site communautaire tel que Youtube ou Dailymotion.
Il utilise le codec On2 Vp6 ou Sorenson Park. Compatible avec la plupart des systèmes d'exploitation. Il offre la plus grande flexibilité pour un usage de video streaming.

Mots-clés : quicktime , windows media , real , Flash , MPEG-1 , MPEG-2 , MPEG-4 , AVC

Le format MPEG-4 représente une évolution importante. Il permet en plus de la vidéo et du son d’intégrer du texte, des images et des mondes virtuels en 3 dimensions (mais cela nécessite encore des machines très puissantes et les produits sont plutôt au stade du laboratoire).

Le MPEG-4 a bénéficié des importants progrès en compression d’image et du son.
Il existe donc plusieurs niveaux de codecs pour le son et la vidéo.

Pour la vidéo, on peut considérer 3 niveaux de qualité croissante :

• SP (Simple Profile),
• ASP (Advanced Simple Profile) et
• le tout nouveau AVC (Advanced Video Coding, également appelé H264 ou MPEG-4 part 10)

Pour le son, il y a 2 principaux niveaux de qualité :

• AAC (Advanced Audio Coding) et
• le tout nouveau HE AAC (High Efficiency AAC)

La vidéo, le son et demain beaucoup d’autres informations sont stockés dans un fichier .mp4 dont la structure est définie par la norme. Elle permet en particulier d’intégrer plusieurs pistes avec par exemple la possibilité pour le spectateur de choisir la piste son qui correspond à sa langue.

Avec un codage MPEG-4 ASP/AAC que l’on rencontre fréquemment sur Internet, le débit d’une ligne ADSL permet une image et un son très corrects en quart d’écran. Si on l’agrandit à la taille de l’écran complet, on obtient une image d’une qualité assez pauvre, inférieure à celle d’une cassette VHS (VHS less). Pour obtenir une image d’une qualité télévision, il faut disposer d’un débit de 2 Mbits/s. Avec le codage MPEG-4 AVC/HE AAC le rapport qualité/débit est très amélioré et il devient possible d’obtenir une image plein écran « regardable » avec une simple liaison ADSL.

Pour obtenir une image d’une qualité télévision, il faut disposer d’un débit de 1 Mbits/s pour le streaming.
Avec une liaison ADSL simplement à 512KBits/s (théoriques), le débit réel tourne autour de 350 KBits/s. Il n’est donc pas possible de voir en streaming une image de qualité télévision. Le film peut cependant être récupéré dans cette qualité si on accepte que le téléchargement prenne trois fois plus de temps que la durée du film (avec une simple liaison modem, il faut 2 heures et demie pour télécharger un film de 5 minutes dans cette qualité).

Tous les logiciels lecteurs et d’encodage n’intègrent pas encore ces différents niveaux de qualité. La plupart des lecteurs dédiés au MPEG-4 sont encore basés sur les profils ASP/AAC. Cela devrait cependant changer rapidement dans quelques mois.

Choix de profils audio et vidéo pour le MPEG-4

Qualité	Profil Vidéo	Profil Audio	Remarque
Simple	SP	AAC	Certains produits sont encore limités à cette qualité
Intermédiaire	ASP	AAC	Qualité courante actuellement dans les produits
Supérieure	AVC (H264)	HE AAC	Encore peu de produits

  
  
Pour regarder une vidéo au format MPEG-4, il est possible d’utiliser de nombreux logiciels de lecture. Certains lecteurs traditionnels savent lire le format MPEG-4 en plus de leur format propriétaire :

• QuickTime Player est compatible sur Mac et Windows à partir de la version 6.
• RealOne Player sait également lire le MPEG-4 avec des plug-ins comme ceux d’Envivio.
• Pour ce qui est de Windows Media Player, il semble que depuis la version 9 de leur encodeur, le codec vidéo MPEG-4 (SP) n’est plus disponible. Pour ce qui est du son, le format AAC n’est pas supporté
• Mplayer est compatible avec le format MPEG-4 sur Linux et plus récemment sur Windows.
• Divx Player. Le célèbre codec «DivX;)» utilisé en particulier pour les téléchargements de films sur Internet est un cas particulier. Si la vidéo est bien à la norme MPEG-4 ASP, le son est lui du MP3 (un des formats de son de la norme MPEG-1, également très utilisé pour le téléchargement de musiques sur Internet).
• VideoLan ou VLC permet de lire et de streamer de la vidéo en MP4

Pour ce qui est des serveurs de streaming, ce sont justement ceux d’Apple (Quicktime streaming Server et Darwin Streaming Server (open source)) et de Real (Helix) qui sont la référence pour diffuser de la vidéo MPEG-4 en streaming.

Des outils supplémentaires permettent de transformer les fichiers au format DivX en fichiers .mp4 et permettent même de « hinter » la vidéo et le son pour permettre leur diffusion en streaming.


Mots-clés : Encodage , MPEG-4 , H264 , AAC , profil

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