techniques vidéo

MONTAGE MODE PROXY

Au fil du temps, les logiciels de montage vidéo exigent de plus en plus de ressources.

Que peut-il se passer lors d'un montage avec une configuration insuffisante ? L'incident le plus net est le plantage. Plus insidieusement, la faiblesse du processeur peut entraîner des erreurs de calculs qui se traduisent par une mauvaise qualité de l'image. L'opérateur met alors en cause la fiabilité de son logiciel pas celle du matériel.

Les développeurs de logiciels, dans un but commercial, intègrent dans leurs programmes une méthode qui permet de réaliser le montage sans plantage en utilisant des ressources inférieures à la configuration requise. Il s'agit du mode Proxy.

Le procédé est simple : des copies des fichiers originaux sont créées dans une basse résolution et remplacent dans le projet les fichiers originaux, facilitant ainsi la fluidité de lecture et du rendu. Ces nouveaux fichiers sont des proxys. Lors de l'exportation, le rendu final utilise les fichiers originaux.

Mais alors, puisque cette méthode miracle est plus souple et plus confortable, pourquoi ne pas l'utiliser systématiquement ?

Soyons sérieux, il ne faut pas rêver, la qualité d'un proxy dépend de son codec. Le ProRes 422 utilisé par FinalCut Pro est un codec optimisé qui maintient la qualité originale. Mais qu'en est-il du mode proxy généré dans les logiciels grand public ? Le transcodage subit alors une perte de qualité plus ou moins visible : ici des sauts d'images, là des artefacts ou encore des altérations de la luminance et/ou de la chrominance. Si une configuration minimale est requise, c'est bien pour garantir la qualité des calculs dans les diverses opérations. L'encodage n'est pas une opération hasardeuse (voir codec).

Le mode proxy facilite certes le montage, mais lors de l'exportation, les calculs seront faits à partir de fausses données, en particulier si le montage comprend des transitions et effets complexes. La qualité finale est équivalente à celle du DVD.

D'une manière générale (hormis le ProRes 422) le montage en mode proxy n'est à envisager que comme une solution de dépannage, à ne mettre en œuvre qu'exceptionnellement.

La première condition lorsque l'on veut faire du montage vidéo de qualité est de travailler avec des outils adaptés et non d'opter pour des solutions de secours.

COMMENT RÉALISER UNE VIDÉO EN 3D

Vidéo3D : l es méthodes

Matériel : Caméscopes I Logiciels de montage I Équipement informatique

LES MÉTHODES :

Une vidéo 3D s'obtient selon deux méthodes :

- à partir de 2 appareils (de préférence identiques) disposés côte à côte et filmant la même scène. Au montage, l'image obtenue est anaglyphe, c'est à dire qui utilise la notion stéréoscopique (comme le décalage des yeux). Le relief est restitué avec des lunettes filtrantes (une couleur pour chaque œil). Il existe de multiples combinaisons de couleurs : rouge/vert, cyan/vert, jaune/bleu, rouge/cyan... Le rouge/cyan est la combinaison la mieux adaptée à la représentation de l’éventail des couleurs et offre un meilleur contraste.

- à partir d'un caméscope équipé d'un double objectif dont l'image stéréoscopique (Side by Side) se lit avec des lunettes 3D actives. Le caméscope 3D utilise principalement le format AVCHD.

Le téléspectateur dispose de plusieurs moyens pour visionner la 3D stéréoscopique :

lunettes anaglyphes
lunettes polarisantes
lunettes à occultations alternées
écran autostéréoscopique (sans lunettes)

Pour une exportation d'images 2D en 3D, il existe divers logiciels (MakeMe3D très simple à utiliser). Voir aussi le tutoriel Créer en 3D anaglyphe des images 2D (avec Vidéo deluxe)

AVCHD vient de passer en version 2.0 qui ajoute de nouvelles spécifications pour la 3D et pour le signal progressif 1080/60p et 50p. AVCHD 3D, AVCHD Progressive et AVCHD 3D/Progressive sont les nouvelles déclinaisons. Désormais, les produits devront porter le logo correspondant :

Produits soutenant l'enregistrement et la lecture vidéo stéréoscopique qui utilisent Multiview Video Coding (MVC, défini dans la norme ISO / IEC 14496-10/ITU-T H.264) pour encoder la vidéo.

Produits soutenant l'enregistrement vidéo et la lecture avec 1080/ 60p ou 50p

Produits supportant à la fois l'AVCHD 3D et l'AVCHD Progressive

LE MATÉRIEL :

Les fabricants ne proposent plus dans les nouveautés du matériel 3D : écran TV 3D, caméscopes 3D

Logiciels de montage :

Á quelques exceptions près, les logiciels de montage vidéo prennent en charge en importation et exportation la 3D

Équipement informatique :

Configuration minimale requise pour l'édition AVCHD 3D :

Processeur Quad Intel Core2 avec 2,66 Ghz mini

4Go de RAM

Système d'exploitation 64 bits conseillé

Carte graphique ATI Readon HD série 3000 et suivantes avec 512 Mo de VRAM, NVidia à partir de GTX 240

Moniteur (ou écran TV) 3D avec lunettes pour la lecture, ou (plus cher) sans lunette

CONCLUSION

Pour visualiser sans lunettes des productions 3D, il faudra attendre la sortie des écrans TV à technologie auto-stéréoscopique à un prix abordable. Pour l'instant il faut se contenter d'écrans 3D à technologie stéréoscopique (avec lunettes)

ACCÉLÉRATION MATÉRIELLE

Les développeurs de logiciels de montage vidéo rivalisent pour valoriser une fonctionnalité aujourd'hui essentielle : l'accélération matérielle.

Fonctionnement

À l'origine tous les calculs étaient effectués par le processeur (CPU). Les calculs devenant de plus en plus complexes, le processeur s'avérait insuffisant. Il fut alors créé des circuits intégrés chargés d'une fonction spécifique et plus efficace. Ces circuits peuvent être ajoutés directement sur le processeur ou sur la carte graphique (GPU).

1. QUICK SYNC VIDEO

Intel a intégré dans certains de ces processeurs la technologie Quick Sync Video qui permet d'accélérer sensiblement le temps d'encodage. Cette technologie s'applique uniquement sur le CPU, elle s'avère utile en l'absence d'une carte graphique performante. La priorité est accordée à la vitesse, pas à la qualité (conclusion d'analyses élaborées par des organismes spécialisés). De nombreuses applications sont compatibles notamment : CYBERLINK PowerDirector, MAGIX Vidéo deluxe et Vidéo Pro, PINNACLE Studio

L'accélération matérielle CUDA ne fonctionnant qu'avec certaines cartes graphiques avec Magix Vidéo deluxe 2016, vous avez ci-dessous un tutoriel que m'a gentiment adressé Michel NOEL (un abonné de gypsevideo.fr) : QUICK SYNC VIDEO...COMMENT RENDRE "ACTIVE" CETTE FONCTION

2. OPEN CL

OPEN CL est un standard ouvert pour la programmation parallèle de systèmes hétérogènes (CPU, GPU, APU) qui améliore considérablement la vitesse et la réactivité d'un large éventail d'applications (en particulier celles des jeux). Des implémentations ont été adoptéees par AMD, Intel, Nvidia.

3. CUDA

NVIDIA a conçu l’architecture de traitement parallèle CUDA dans les GPU GeForce, ION Quadro, et Tesla. Ce traitement parallèle est exploité dans les logiciels de montage vidéo.

Le nombre restreint de cœurs d'un CPU limite l'optimisation d'un traitement en série. Le GPU, intègrant des milliers de cœurs, permet d'effectuer simultanément de nombreuses tâches.

Les portions de codes nécessitant d'importantes ressources de calcul sont accélérées par le GPU, le reste des applications est affecté au CPU.

La technologie multi-GPU (NVIDIA Quadro, Telsa, Maximus) a des capacités de calcul haute performance.

Le rôle du GPU est fondamental, lors du montage, pour travailler simultanément plusieurs fichiers vidéo avec des formats numériques en haute définition, pour intégrer des effets en temps réel sans ralentir le système, etc, et lors de l'exportation pour réduire le temps d'encodage.

En vidéo, l'accélération matérielle avec CUDA obtient les meilleurs résultats.

Les performances de l'accélération matérielle seront liées au matériel utilisé, notamment au GPU.

Ci-dessous un Tableau élaboré par NVIDIA pour un test effectué avec Adobe Première Pro CC

testNvidia

ADOBE communique les cartes compatibles pour les différentes versions de Première Pro : voir ADOBE

En résumé, l'accélération matérielle d'un logiciel de montage vidéo dépendra :

- de la compatibilité avec la carte graphique

- des performances de la carte graphique

- de la mise à jour du pilote

- du contenu de la vidéo

- du processeur

- de l'encodeur

Exportation vidéo avec accélération matérielle.

L'accélération matérielle intervient dans les applications majeures du traitement vidéo et lors de l'exportation.

Pour illustrer le propos, comparons une exportation avec et sans accélération matérielle au travers d'un exemple :

élément vidéo Mpeg4/AVC 1280*720 50p d'une durée de 1 mn, exportation en Mpeg4/AVC 1280*720 50p

1. sans montage

- exportation sans accélération matérielle : encodage uniquement avec CPU

- exportation avec accélération matérielle : encodage partagé entre CPU et GPU

2. avec montage

Incrustons des éléments vidéo (PIP) et ajoutons quelques effets (la durée totale est toujours 1mn)

- exportation sans accélération matérielle : encodage uniquement avec CPU

- exportation avec accélération matérielle : encodage partagé entre CPU et GPU

Le choix du logiciel pour les tests est MAGIX Vidéo deluxe 2016 Premium qui possède 2 encodeurs : Intel et MainConcept. Tests effectués sous Windows 10 avec carte Nvidia GTX 670M. À noter : certaines cartes graphiques ne sont pas compatibles.

Avec l'encodeur Intel :

1. rush brut sans accélération matérielle : 2'17'' (temps x 2,28)

2. rush brut avec accélération matérielle : 2'17'' (temps x 2,28 annonce « pas d'accélération matérielle* »)

3. montage sans accélération matérielle : 2'53'' (temps x 2,88)

4. montage avec accélération matérielle : 2'53'' (temps x 2,88 annonce « pas d'accélération matérielle* »)

Avec l'encodeur MainConcept :

1. rush brut sans accélération matérielle : 1'24'' (temps x 1,40)

2. rush brut avec accélération matérielle : 45' (temps x 0,75 utilisation CUDA)

3. montage sans accélération matérielle : 1'57'' (temps x 1,95)

4. montage avec accélération matérielle : 1'07 (temps x 1,11 utilisation CUDA)

Cuda

→ Ces tets révèlent, d'une part, de meilleures performances pour l'encodeur MainConcept que celles de l'encodeur Intel, et d'autre part, l'utilisation de l'accélération matérielle du GPU (Cuda) uniquement avec MainConcept.

* "pas d'accélération matérielle" : serait-ce un problème de compatibilité avec la carte graphique utilisée pour ce test ou une non prise en charge de CUDA par Intel ? Réponse de MAGIX : Vidéo deluxe 2016 prend en charge l'accélération matérielle dans la mesure où l'on dispose d'un système Intel doté d'une unité graphique Ivy Bridge/Haswell/Skylake et que la fonction d'accélération matérielle a été activée dans les paramètres du programme sous "Importation/Exportation". H.265 devrait pouvoir être décodé et encodé également sur les systèmes Skylake en accélération matérielle dès lors que le moniteur est branché à la sortie pour l'unité graphique Intel et qu'aucun autre moniteur n'est raccordé aux cartes graphiques externes.

→ Ces résultats sont à titre indicatif, les rapports de vitesse seront plus ou moins élevés en fonction de la configuration, des performances du GPU et du contenu de la vidéo (montage basique ou complexe).

→ Il est à noter que le système CUDA n'est pris en charge par MainConcept, dans les versions de MAGIX Vidéo deluxe jusqu'à 2016, qu'avec certaines cartes graphiques (les CG éditées à partir de 2014 ne sont pas compatibles).

Qu'en est-il en 4K (UHD) ?

Nous savons que le temps d'encodage en 4K est plus long que celui de la HD, et que le format HEVC/H265 exige des ressources importantes (voir article).

Voyons concrètement ce qu'il en est avec le format Mpeg4/H264

Prenons un rush de 1mn, 4036*2160 50p

Exportation avec Intel :

1. sans accélération matérielle : 5'24'' (temps x 5,4)

2. avec accélération matérielle : 5'24'' (temps x 5,4 annonce « pas d'accélération matérielle »)

Exportation avec MainConcept :

1. sans accélération matérielle : 2'55'' (temps x 2,91)

2. avec accélération matérielle : 1'07'' (temps x 1,11 utilisation Cuda)

Là encore, avec MAGIX Video deluxe 2016 Premium, les performances de MainConcept sont supérieures à celles de Intel.

Test non effectué avec le format HEVC/H265 (codec en option)

Pour exploiter convenablement le 4K, il est fortement conseillé d'avoir une configuration musclée avec notamment une carte graphique multi-GPU (avant de changer le matériel, vérifiez sa compatibilité avec votre logiciel préféré).

Ne pas oublier : pour un bon fonctionnement, tous les éléments constituant l'équipement vidéo doivent être compatibles entre eux (logiciel, carte graphique, ...).

On peut regretter l'insuffisance d'information de MAGIX pour préciser en détails (comme le fait ADOBE) la liste des cartes compatibles.

Accélération matérielle des logiciels grand public

À cause du coût du plug-in du nouveau codec (SDK) de MainConcept qui gére le système CUDA avec les cartes graphiques récentes, les logiciels de la gamme grand public, pour les versions 2017, n'utilisent plus l'encodeur MainConcept et réalisent l'accélération matérielle avec le CPU (processeur Intel avec unité graphique Ivy, Bridge, Haswell, Skylake). Cette option séduit ceux qui dont la seule priorité est la rapidité, pas la qualité.

Des enquêtes élaborées par des organismes du traitement de l'image ont révélé que la perte de qualité lors d'un ré-encodage dépendait de plusieurs critères :

- le codec

- l'encodeur

- le système de l'accélération matérielle

ATTENTION aux annonces : « encodage en un temps record ». Bien souvent cela se traduit par une perte de qualité de l'image.

TECHNIQUES DU SLOW MOTION

La traduction littérale de slow motion est : ralenti.

Selon la technique employée pour obtenir un ralenti, nous obtiendrons des images plus ou moins fluides.

Les techniques :

1. ralenti

Exemple d'un enregistrement à une cadence de 25i/s, 1s = 25 images :

Lors d'un ralenti 1/5 (20%), la lecture d'une image dure 1/5 de seconde, en fait chaque image est reproduite 5 fois soit : 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 5 5 5 5 5

Lors d'un ralenti 1/25 (4%), la lecture d'une image dure 1s (chaque image est reproduite 25 fois : 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1)

Avec cette technique plus le ralenti est important, plus la lecture est saccadée : les décalages entre chaque série d'images sont perceptibles.

2. ralenti avec interpolation

Certains logiciels proposent un ralenti avec interpolation d'images intermédiaires. L’interpolation est le processus de remplissage des données inconnues entre deux valeurs connues.

Prenons un exemple : une séquence tournée à 25 i/s à laquelle on applique un ralenti de 1/25 (4%) :

1 - avant ralenti : chaque image est considérée comme une image clé (valeurs connues)

2 - après ralenti les 25 images se composent : 1(image clé) + 24 images intermédiaires calculées sur les valeurs des images clés 1 et 2, ainsi de suite. La création d'images intermédiaires permet une lecture fluide.

Bien que ce procédé augmente la fluidité des images, il peut se produire des bavures dans les détails des mouvements (n'oublions pas qu'un GOP est lui-même constitué d'images intermédiaires (voir codec : compression temporelle). Quelques logiciels (exemple Twixtor) permettent d'atténuer ce défaut.

D'autre part, la perception du mouvement est influencée selon la vitesse d'obturation adoptée (voir vitesse d'obturation).

Ci-dessous comparaison de ralentis (1/5 et 1/25) avec et sans interpolation.

3. slow motion

Le slow motion est en réalité un procédé de tournage. Les images sont filmées à grande vitesse (> 1000 i/s) et lues à une vitesse normale (25/30 i/s). Il se produit alors un effet de ralenti en restituant les détails imperceptibles par l'œil humain.

Prenons l'exemple d'un papillon qui a 80 battements d'ailes par seconde. Pour obtenir une lecture à 25 i/s, détaillée et fluide de chaque battement d'ailes, correspondante à un ralenti 1/25, il faut à l'enregistrement, au minimum, une cadence de 2000 i/s (25x80)

En résumé, pour bien différencier les techniques, pour une vidéo enregistrée à grande vitesse (>1000 i/s) on parlera de "slow motion" et pour une vidéo enregistrée à 100/120 i/s ou pour l'effet de vitesse appliqué lors du montage, on dira "ralenti".

Des fabricants pour des raisons de marketing, n'hésitent pas à baptiser abusivement "caméra slow motion" un produit dont la cadence d'enregistrement est 100/120 i/s, parfois 240 i/s dans une petite définition (320x176)..

Une caméra slow motion qui enregistre à une vitesse >1000 i/s est une caméra spécifique (Phantom, Vision Research, Memrecam ....).

Exemples de vidéos en slow motion :

IMAGE CLÉ

Avant de mettre en œuvre une animation avec des images clés, il est préférable d'en comprendre la technique.

Images clés dans le codage

Plus un fichier contient de données, plus il est volumineux. La suppression de certaines données lors de la compression permet de réduire la taille du fichier. Cette compression dite avec perte de données, utilise des images clés.

*compression spatiale (intra-image) :

La compression vidéo s'effectue image par image sur la base de l'ensemble des données. L'image est divisée en zones (blocks), qui sont en général de 8 pixels sur 8 pixels. Pour cette raison, le fichier vidéo sera volumineux. Formats utilisant la compression intra-image : DV-AVI, Mjpeg, AVC-intra, DVCPROHD.

*compression temporelle (inter-image) :

La compression "Long GOP" s'effectue par GOP (Group of Pictures) lesquels sont composés d'1 image clé (I), d'images prédictives (P) et d'images bidirectionnelles (B). L'ensemble des données de l'image I est compressé (compression spatiale) et sert de référence aux images suivantes du groupe. Pour les images B et P, seuls les blocks qui changent par rapport à l'image I de référence sont codés (compression temporelle). La longueur d'un GOP varie selon la technologie utilisée : MPEG2 (en général 12 images pour du 25 i/s), MPEG4 (peut dépasser 40 images). Exemple d'un GOP : IBBPBBPBBPBB.

Images clés dans un montage

Le rôle de l'image clé dans un montage est comparable à celui du codage. Il s'agit d'un processus qui consiste à remplir des données inconnues entre deux valeurs connues. L'image clé spécifie les valeurs d'une propriété à certains moments clés. L'interpolation génère les valeurs des propriétés entre les images clés. Ce processus peut être utilisé pour animer un mouvement, des effets, des modifications de couleur, de lumière, des ajustements d'image, des niveaux sonores, etc.

Prenons l'exemple d'une animation simple : modification de la taille d'une image vidéo 1920*1080 en image 475*270 sur une durée 1s. Sans images clés, la création du mouvement nécessiterait un montage image par image (pour une animation de 1s à une cadence de 25i/s, nous aurions 25 images à traiter, pour une durée de 4s, 100 images). Cette méthode est lourde et fastidieuse.

Pour créer cette animation, il suffit de créer une image clé au début de l'animation et une autre à la fin :

- L'image clé de départ contient la valeur des propriétés de l'objet au départ de l'animation

- La seconde image clé contient la valeur des propriétés de l'objet à la fin de l'animation

Le logiciel crée des images intermédiaires (interpolation) en fonction de la durée de l'animation, en calculant les valeurs inconnues entre les deux valeurs connues.

Dans une animation comprenant plusieurs étapes, on placera des images clés à chaque modification de l'animation. Par exemple : modification taille de l'image suivi d'un déplacement de l'image :

- image clé 1 : taille initiale de l'image

- image clé 2 : taille finale de l'image et début du déplacement

- image clé 3 : fin du déplacement (ligne droite).

Pour tout changement de direction (zigzag, courbe ...) il faut créer de nouvelles images clés.

La précision de l'interpolation dépend du logiciel utilisé et des modes et méthodes d'interpolation quand le choix est possible (After Effects propose les modes : interpolation temporelle (interpolation dans le temps) et interpolation spatiale (interpolation dans l'espace) et les méthodes d'interpolation Linéaire, Bézier, Maintien).

Sous-catégories

effets d'incrustation