Intégration de Solutions Open Source

Petit rappel, Movim (My Open Virtual Identity Manager) est un « client Jabber » écrit en PHP, accessible partout et reposant sur le réseau décentralisé XMPP. Il vise à terme des fonctionnalités de type réseau social (blog, timeline, partage de contenu, options de protection de la vie privée, salons de discussion).

Cela fait peut être des mois que vous n'aviez plus entendu parler de Movim, pourtant le projet a beaucoup évolué. Laissez-moi vous en faire un rapide aperçu en deuxième partie de cette dépêche.

• lien n°1 : Site du projet
• lien n°2 : Télécharger Movim
• lien n°3 : Billet de sortie 0.6 (blog d'Edhelas)
• lien n°4 : Suite du billet pour la 0.6.1 (blog d'Edhelas)

Premièrement, l'installateur a été simplifié. Il n'est plus nécessaire de s'enregistrer sur une installation de Movim si vous possédez déjà un compte Jabber. Le remplacement de JAXL par MoXL - la bibliothèque XMPP - permet de se connecter directement, sur n'importe quelle installation de Movim et crée sur cette installation un cache complet de votre profil sur le serveur Web.

Ce cache a un avantage et un inconvénient :

• Il optimise le rechargement de votre profil, que vous vous connectiez de votre ordinateur le matin ou de votre smartphone dans la journée.
• En contrepartie, les éléments lourds qui ne peuvent être stockés sur le serveur XMPP (photos, musiques, vidéos) et qui seront implémentés dès la 0.7 dans la Galerie feront partie de ce cache (Jappix se comporte aussi comme ça).

Dès lors, cela implique qu'il faudra être « fidèle » à votre installation Movim. Rassurez vous, ces usages qui seront proposés pour compléter l'expérience XMPP en ligne seront exportables/importables afin de transférer ou de sauvegarder vos données.

Enfin, pour tenir une comparaison entre les clients Jabber lourds et les clients Jabber Web, il faut dans notre cas (comme dans celui de Jappix) d'abord passer par un serveur BOSH -un proxy qui relaye les requêtes XMPP vers/depuis HTTP- ce qui induit de la latence. Le cache est donc nécessaire.

La version 0.6 est sortie début décembre 2012 après cinq mois de développement.

Elle apporte aux utilisateurs :

• une installation/connexion simplifiée au maximum ;
• un rafraîchissement du CSS (personnalisable) ;
• un outil WYSIWYG ;
• la possibilité de rendre un post privé/public ;
• une traduction encore étendue ;
• stabilisation générale de l'interface (encore quelques lenteurs) ;
• diverses modifications pour accélérer le listage des contacts ;
• gestion de la XEP-0115 Entity Capabilities, ce qui permet à Movim de dire proprement au réseau XMPP ses spécificités et son niveau de prise en charge de la norme XMPP (liste des XEP implémentées) ;
• gestion du DIGEST-MD5 et CRAM-MD5.

Un correctif 0.6.1 est ensuite paru mi-janvier notamment pour régler un problème concernant la prise en charge de SSL des serveurs BOSH.

La roadmap de Movim 0.7 annonce au minimum :

• l'hébergement des médias ;
• la gestion des groupes XMPP ;
• un espace réservé à l'administration de l'instance.

Pour tester la version en développement, vous pouvez vous connecter :

• à la nouvelle adresse http://polytech.mov.im/ ;
• avec l'identifiant « demonstration@movim.eu » et le mot de passe « demonstration ».

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Nous sommes heureux et fiers de vous annoncer la sortie de la version française du célèbre Manuel Ubuntu non officiel pour Ubuntu 12.04 LTS ET pour Ubuntu 12.10. Le manuel vous fournit de manière claire et structurée tout ce dont vous avez besoin pour débuter puis progresser avec Ubuntu. Le Manuel Ubuntu est aussi la garantie d’instructions pas à pas qui marchent, testées et intégralement en français, sans barbarismes ni mots incompréhensibles.

• lien n°1 : Télécharger le Manuel (12.04 et 12.10)
• lien n°2 : Version Papier (12.04 LTS)
• lien n°3 : Version Papier (12.10)
• lien n°4 : Contribuer à la traduction d’Ubuntu et de sa documentation

Pour résumer les avantages du manuel :

• facile à appréhender – notre manuel comprend des instructions pas à pas et est dénué de jargon technique ;
• une illustration vaut bien mieux qu’une longue description – beaucoup de captures d’écran illustrent les instructions ;
• tout au même endroit – vous n’avez pas à parcourir le Web pour trouver de l’aide car tout se trouve dans un seul fichier ;
• apprentissage progressif – démarrez avec les bases et apprenez au travers des différents chapitres ;
• des dizaines de langues – traduit en plus de 52 langues, y compris des copies d’écran localisées ;
• sous licence CC-BY-SA – téléchargez, modifiez, reproduisez et partagez autant que vous voulez ;
• aucun coût – nos documents sont tous rédigés par des membres de la communauté Ubuntu et leur utilisation est gratuite ;
• imprimable – cette version est optimisée pour l’impression afin de sauver les arbres ;
• section de diagnostic des problèmes – pour vous aider à régler rapidement les problèmes courants sous Ubuntu.

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L'ITU a finalisé la norme de codage vidéo H.265, qui succèdera au H.264. Alors que Mozilla et Google misent sur le format libre WebM, les ténors du secteur, Apple, Microsoft et médias lui apportent un soutien franc.

- Logiciels

Les 25 et 26 janvier 2013, se sont tenus les FirefoxOS App Days, un hackaton pas comme les autres.

• lien n°1 : Page officielle de FirefoxOS
• lien n°2 : MarketPlace officiel de Mozilla

Sommaire

• FirefoxOS, problématiques et enjeux
• Déroulement du hackaton
• FirefoxOS, les smartphones
• FirefoxOS, l'OS
• FirefoxOS, l'internet des applications

Ce Vendredi 25 janvier 2013 et Samedi 26 janvier, le FirefoxOS App Days a été hébergé à l'ÉPITA du Kremlin-Bicêtre, ainsi que dans 23 autres villes du monde.

FirefoxOS, problématiques et enjeux

À première vue, on ne peut pas dire que FirefoxOS arrive dans un contexte facile. Les concurrents sont là depuis longtemps, bien installés, leur applications sont matures et leur réputation forte. Le marché est segmenté efficacement et possède ses grande marques repères : IPhone, Samsung, HTC. Comment réellement vouloir s'aventurer dans un marché aussi verrouillé ? Pire ! Le système se dit orienté web et interopérabilité.
Ce système n'apporte donc pour seule nouveauté de proposer ce qui sera accessible ailleurs de toute façon ?

Et puis, de toute façon, la situation actuelle de Mozilla ne semble pas reluisante : Firefox est en déclin apparent, bien qu'ayant la force technique, il lui manque la force commerciale.
Et que dire de la dépendance à Google et Microsoft ? En effet, les ressources de Mozilla dépendent principalement des partenariats autour du moteur de recherche par défaut sur le navigateur (catégorie Royalties du rappport financier, page 3 en haut).

À tout cela, Tristant Nitot nous a répondu : Learn, Hack, Celebrate (slides de l'ouverture du Hackaton).
L'objectif de la Mozilla Fondation n'est pas d'écraser ses concurrents, mais d'ouvrir de nouveaux marchés. Les smartphones IPhones et Android sont aujourd'hui tellement lourds et fermés que le seul moyen de se distinguer est de sortir des monstres mobiles de plus en plus puissants et hors de prix !
Ce n'est pas ce que nous voulons pour demain.

Demain, développer une application mobile sera aussi simple qu'un index.html et son manifeste JSON. Demain, personnaliser son téléphone du début à la fin sera aussi simple que du CSS. Enfin, demain et grâce au Web ouvert, faire une application mobile cross-plateforme ne sera plus un problème coûteux.

Tels sont les enjeux et les défis que FirefoxOS résout.

Déroulement du hackaton

Vendredi 25 janvier, l’amphithéâtre est rempli. Ce sont donc 300 personnes qui se sont déplacées pour l'évènement.
Développeurs jeunes, d'autres moins jeunes, la moyenne d'âge tournait aux alentours de 30 ans.

Chacun d'entre eux s'est vu offrir une clef USB contenant quelques ressources pour commencer, des autocollants, un sac Mozilla et des tickets repas en abondance.
Puis s'enchaînent les conférences. Vivantes, techniques, claires, les développeurs se voient donner un aperçu des possibilités de FirefoxOS. C'est intéressant, les ressources sont nombreuses, ça n'a pas l'air trop dur, enthousiasme général.

Enfin, coding-time pour tous. Parmi l'équipe FirefoxOS, 8 sont parisiens, et 5 sont présents aujourd'hui. Les discussions sont animées et souvent techniques, mais pas toujours. Chacun partage ses connaissances et Kazé rappelle l'existence des TupperVim pour les Vim users parisiens.

À la fin de la journée, ce ne sont pas moins de 37 démonstrations qui ont été effectuées ! Todo-List, notes rapides, listes de courses, jeux, guide TV, gestionnaire comptes en lignes et bien d'autres. Un florilège d'application qui fait monter Paris comme Hackaton le plus réussi parmi les 23 autres villes participantes, une réussite éclatante.

Bravo au staff, c'est grâce à cet encadrement hors-pair que tout ceci était possible. La logistique comme les avis techniques étaient au top, quoi de mieux pour rendre un dev heureux et efficace ?

FirefoxOS, les smartphones

FirefoxOS, comme tous les autres OS embarqués, a des contraintes matérielles et des smartphones de référence. Et là aussi il trouve le moyen de se démarquer.

En effet, les smartphones prévus pour FirefoxOS sont extraordinairement économiques ! D'une developper preview commandée en petit volume aux alentours de 160€, pour un lancement sur le marché aux environs de 100$. On parlait même en off d'un objectif à terme aux environs de 20$ au Brésil. Inimaginable !

Aussi invraisemblable que cela puisse paraître, le smartphone FirefoxOS est exceptionnellement fluide. L'auteur en a eu plusieurs entre les mains, a joué et développé avec et peut vous assurer que c'en est bluffant.
Les activités sur lesquelles le téléphone grincera les dents seront, sans surprise, toutes celles touchant au rendu 3D. Aucun reproche à faire à ce smartphone, donc. Les smartphones que nous avons manipulés n'étaient pas des Peak (Spécifications du Peak).

La clef de voûte de ces performances est l'intégration de Gecko en tant que moteur de rendu associé aux moteurs JavaScript haute performance de Firefox (les tests montrent que IonMonkey, le dernier compilateur JIT de Firefox apporte une grande amélioration des performances).
L'expérience a montré que ces technologies sont capables de faire des rendus beaux, fluides, sans gros hacks (même s' il y a toujours un hack pour faire mieux—JulienW), tout ça se nourrissant des langages simples et accessibles que sont HTML, CSS et JS.

FirefoxOS, l'OS

Les application fournies par Mozilla sont au nombre de 19. Elles s'articulent autour de Gaia, l'UI de Mozilla qui fournit thèmes, icones, et bibliothèques d'applications essentielles au système.

Le dossier apps/ contient sans surprise les applications et le dossier shared/ les ressources statiques system-wide (styles CSS, JavaScript commun, et traductions d'idiomes généraux comme les dates).

Une application est représentée par son manifeste, un fichier JSON détaillant noms, icônes, sites et mail de support et son fichier index.html, racine de l'application.
L'arborescence de l'application est laissée libre, mais les bonnes pratiques étant les mêmes que pour un site, les dossiers styles/ et js/ sont généralement présents.

À partir de là, tout se comporte comme une page visitée par un navigateur (ce qui est en fait le cas), et tout est dramatiquement simple. C'est sûrement là l'une des clefs du succès du hackaton : la simplicité d'accès de la plateforme.

Un simulateur de FirefoxOS a été développé pour l'occasion. Bien que jeune, il se révèle très pratique pour ceux qui ne possèdent pas de téléphone flashé.
On notera cependant que l'équipe nous a conseillé de tester sous Firefox nightly (qui s'est révélé à la fois rapide et stable) et de redimensionner la taille de la page avec la Vue Adaptative. Le simulateur étant assez instable, il servait plutôt à l'installation.

Pour en savoir plus, je vous conseille la lecture du wiki du hackaton.

FirefoxOS, l'internet des applications

Les technologies mises en place par l'équipe de Mozilla permettent de faire votre propre marché d'applications en 3 lignes de JavaScript. Chaque application étant basiquement un fichier JSON et un zip groupant les différents fichiers nécessaires.

C'est un retour à la simplicité qui se met en branle. En fournissant des WebAPI à la pelle sur des langages simples et accessibles, Mozilla enclenche sans aucun doute la prochaine phase du développement logiciel. Celui qui par nature ne permet pas de licence coûteuse, mais autorise la review. Le développement qui ne nécessite pas de SDK pour démarrer, ni de plateforme de développement spécifique et se base sur des technologies standardisées sans brevets.

Enfin, Mozilla donne aussi l'accès à un marché énorme pour les développeurs. Rendez vous compte : tous les Firefox, tous les smartphones à bas coût (FirefoxOS et Tizen, on parlait d'un marché de 10 millions d'utilisateurs à moyen terme) et enfin tous les Firefox pour Android.

C'est un tour de force, à tout point de vue. Car on peut imaginer que FirefoxOS permettra de diversifier les sources de revenu de la Mozilla Foundation via son expertise et de nouveaux partenariats. On notera aussi que FirefoxOS ne se place pas sur le même segment de marché que l'UbuntuPhone (qui vise des smartphones quad-cores) et évite ainsi l’écueil d'une concurrence entre organisations libres. Assurément, ces téléphones ont de l'avenir !

Sur ce, l'auteur s'en va demander à postuler chez Mozilla Paris…

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Le magazine britannique The Register évoquait ce 24 janvier le départ d'Alan COX d'Intel pour des raisons familiales. Avec des implications sur le noyau Linux.

- Logiciels

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- Evénements et séminaires / Oui, AlaUne

La norme de codage vidéo H.265/HEVC — High Efficiency Video Coding — vient d’être annoncée comme finalisée par l’ITU, à savoir l’organisme qui gère sa définition. Après douze réunions et trois ans de travaux, le consortium s’est mis d’accord sur la définition de ce nouveau standard vidéo qui viendra remplacer à terme les standards MPEG-2 et H.264/AVC.

Cette dépêche traite des avancées techniques apportées par ce nouveau standard. Les questions portant sur les brevets n’y sont pas traitées.

• lien n°1 : H.265 sur Wikipédia
• lien n°2 : H.265 specification

Sommaire

• Généralités sur le décodage vidéo
  • La compression image JPEG
  • La compression vidéo MPEG-2/H.264
    • La prédiction intra-image
    • La prédiction inter-image
• H.265
  • Le codage CABAC
  • La fin des macro-blocs pour un découpage des pixels adapté à chaque fonction
  • Prédiction intra-image angulaire
  • Prédiction inter-image
  • Wavefront
  • Sample adaptative offset
  • Résolution d’image
  • Gain de bande passante

Généralités sur le décodage vidéo La compression image JPEG

La compression JPEG peut se représenter sous la forme de cet organigramme :

Au travers des fonctions de transformations de couleurs et de sous-échantillonnage, les pixels sont tout d’abord transformés du plan des 3 couleurs primaires rouge, vert et bleu, vers le plan YUV (luminance, chrominances bleu [Cb] et rouge [Cr]). L’œil humain étant moins sensible à la chrominance, il est fréquent de ne garder qu’un pixel sur quatre pour la chrominance : c’est le sous-échantillonnage 420.

Ainsi, la transformation de couleurs est sans perte, tandis que le sous-échantillonnage produit de la perte d’information.

Les pixels subissent ensuite une DCT : il s’agit d’une transformée de Fourier permettant le passage de pixels issus d’un échantillonnage vers une information de type fréquentielle. Cette transformation se fait sans perte.

L’intérêt de cette transformation est que les éléments de fréquence basse sont ceux qui sont le plus visibles pour l’œil. Ceux de fréquence haute ne font qu’améliorer la qualité de l’image.

La quantification est justement l’étape qui permet de filtrer, plus ou moins selon la qualité désirée, les hautes fréquences par rapport aux basses et d’augmenter le pas de résolution de cette information. Plus ce filtrage est fort, plus la compression est importante, moins la qualité est bonne en sortie. De ce fait, la quantification est une étape avec pertes.

Les données issues de cette étapes sont appelées les résidus. Ces derniers sont ensuite encodés par un algorithme de type Variable Length Coding, permettant d’encoder avec moins de bits les éléments les plus probables.

La compression vidéo MPEG-2/H.264

La compression vidéo ajoute principalement deux étapes à celles de la compression JPEG. Il s’agit de deux mécanismes de prédiction de pixels : la prédiction intra-image et la prédiction inter-image.

La prédiction intra-image

Elle consiste à utiliser les résidus déjà décodés dans l’image comme prédiction. Il s’agit en général des pixels présents en haut ou a gauche du bloc concerné. Les résidus qui sont ensuite décodés sont alors additionnés au résultat de la prédiction intra.

L’intérêt de cette étape réside dans le fait que les résidus à encoder ont alors une grande chance statistique de se trouver autour de 0, rendant les encodages de type Variable Length Coding extrêmement performants.

La prédiction inter-image

Cette prédiction consiste à utiliser les pixels d’une image déjà décodée comme prédiction. On fait donc appel à une image déjà décodée et on lui applique un vecteur de mouvement permettant d’appliquer un déplacement à un groupe de pixels. Ainsi, une séquence avec un plan fixe et une voiture qui se déplace sur une route peut être encodée de manière très performante par ce type de prédiction.

Cependant, cette prédiction oblige le décodeur à avoir décodé l’image de référence. Si toutes les images utilisent la prédiction inter-image, il devient impossible pour l’utilisateur d’entamer un flux vidéo s’il ne l’a pas décodé depuis le début. Pour gérer ce problème, on insère à intervalles réguliers des images dites « key frames » qui garantissent au décodeur que les images suivantes ne feront jamais appel à une image antérieure.

Cet artifice explique que l’utilisateur qui change de chaîne sur sa TV doive attendre un certain laps de temps qu’une key frame lui parvienne.

H.265

Voyons désormais les principales nouveautés introduites dans cette nouvelle version du standard.

Le codage CABAC

Introduit par H.264 et réservé aux profils les plus élevés, le codage arithmétique CABAC est désormais systématique pour remplacer les codages de type Variable Length Coding.

Cet encodage, relativement complexe, n’encode pas les éléments de syntaxe un à un, mais va le faire par paquets d’éléments de syntaxe, en encodant ceux-ci par rapport à leurs valeurs les plus probables.

On considère le gain du CABAC par rapport au VLC de l’ordre de 10 %.

La fin des macro-blocs pour un découpage des pixels adapté à chaque fonction

Jusque là, dans un flux vidéo, les pixels sont découpés en carrés de 16 pixels de large (les macro-blocs), eux-mêmes sous-divisés en blocs de 8 pixels de large. Les algorithmes travaillent ensuite sur cette unité de données.

En H.265, les pixels sont divisés en Coded Tree Unit (CTU) de 16, 32 ou 64 pixels de largeur. Ces dernières sont ensuite partitionnées en coding unit (CU). Une CTU peut être divisées en 4 CU, qui peuvent elles-mêmes se diviser en 4 CU, et ainsi de suite. Cette récursivité s’applique au maximum 3 fois, donnant un passage CTU vers CU de ce type :

Les CU peuvent ensuite être découpées en Transform Unit (TU) et en Prediction Unit (PU), pour respectivement les fonctions qui concernent les résidus et les prédictions.

Ce découpage adaptatif permet aux encodeurs d’appliquer les meilleurs découpages possibles, permettant un meilleur gain et une meilleure qualité d’image. Il rend en revanche la tâche plus compliquée pour les décodeurs matériels qui doivent constamment adapter leur flux de données aux dimensions données par le flux vidéo.

Prédiction intra-image angulaire

H.264 apportait une prédiction intra-angulaire de type 45°. On pouvait donc prédire les résidus en les prenant à gauche, en haut mais aussi en biais. H.265 va plus loin en permettant d’utiliser un plus grand nombre d’angles, comme le montre cette image :

Prédiction inter-image

La prédiction inter-image évolue, notamment sur les vecteurs de mouvement indiquant le déplacement des pixels à effectuer sur l’image de référence. Ceux-ci sont désormais donnés avec une précision au quart de pixel (au lieu d’un demi-pixel en H.264) et peuvent désormais être plus grands (de -8192 à 8192).

Wavefront

H.265 ajoute un mode de décodage qui permet de paralléliser le décodage d’un flux vidéo. Toute la difficulté est que dans un flux vidéo, on se sert généralement des données précédemment décodées pour décoder la donnée courante. Il a donc été créé ce mécanisme de Wavefront. On lance un thread de décodage sur chaque ligne de CTB, la première ligne étant en légère avance de phase par rapport à la deuxième, etc. Cela permet de faire en sorte que les données soient à peu près disponibles lorsqu’un thread fait appel aux résidus de la CTB du dessus.

Sample adaptative offset

Un nouveau filtrage appliqué en sortie de l’image, en plus du filtrage de deblocking, est désormais appliqué afin de réduire le bruit sur l’image.

H.265 a porté un souci constant pour améliorer les filtres d’images. Cela permet de compresser plus les données, tout en retrouvant une qualité d’image acceptable.

Résolution d’image

Bien que le permettant, H.264 n’était pas adapté aux résolutions de type 4k2k. H.265 permet aujourd’hui de passer à des résolutions jusqu’au 8k.

Gain de bande passante

H.265 ayant énormément porté l’effort sur les boucles de filtrage, le consortium a décidé d’appliquer des mesures de gain de bande passante par comparaisons subjectives. Des novices en termes de décodage vidéo ont été confrontés à des flux en H.264 et des flux H.265, et, à qualité visuelle égale, on peut voir un gain de bande passante en moyenne aux alentours de 50 %, avec des pics à 60 % sur certains profils.

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La norme de codage vidéo H265 vient d'être annoncée comme finalisée par l'ITU, à savoir l'organisme qui gère sa définition. Après 12 réunions et 3 ans de travaux, le consortium s'est mis d'accord sur la définition de ce nouveau standard vidéo qui viendra remplacer à terme les standards MPEG-2 et H264/AVC.

Cette dépêche traite des avancées techniques apportées par ce nouveau standard. Les questions portant sur les brevets n'y sont pas traitées.

• lien n°1 : H265 wikipedia
• lien n°2 : H265 specification

Sommaire

• Généralités sur le décodage vidéo
  • La compression image JPEG
  • La compression vidéo MPEG-2/H264
    • La prédiction intra-image
    • La prédiction inter-image
• H265
  • Le codage CABAC
  • La fin des macroblocks pour un découpage des pixels adapté à chaque fonction
  • Prédiction intra-image angulaire
  • Prédiction inter-image
  • Wavefront
  • Sample adaptative offset
  • Résolution d'image
  • Gain de bande passante

Généralités sur le décodage vidéo La compression image JPEG

La compression JPEG peut se représenter sous la forme de cet organigramme :

Au travers des fonctions de transformations de couleurs et de sous échantillonnage, les pixels sont tout d'abord transformés du plan des 3 couleurs primaires rouge vert bleu vers le plan YUV (Luminance, Chrominance Cb et Cr). L'œil humain étant moins sensible à la chrominance, il est fréquent de ne garder qu'un pixel sur 4 pour la chrominance : c'est le sous échantillonnage 420.

Ainsi, la transformation de couleurs est sans perte tandis que le sous échantillonnage produit de la perte d'information.

Les pixels subissent ensuite une DCT : il s'agit d'une transformée de Fourier permettant le passage de pixels issus d'un échantillonnage vers une information de type fréquentielle. Cette transformation se fait sans perte.

L’intérêt de cette transformation est que les éléments de fréquence basse sont ceux qui sont le plus visibles pour l'œil. Ceux de fréquence haute ne font qu'améliorer la qualité de l'image.

La quantification est justement l'étape qui permet de filtrer, plus ou moins selon la qualité désirée, les hautes fréquences par rapport aux basses et d'augmenter le pas de résolution de cette information. Plus ce filtrage est fort, plus la compression est importante, moins la qualité est bonne en sortie. De ce fait, la quantification est une étape avec pertes.

Les données issues de cette étapes sont appelés les résidus. Ils sont ensuite encodés par un algorithme de type Variable Length Coding permettant d'encoder avec moins de bits les éléments les plus probables.

La compression vidéo MPEG-2/H264

La compression vidéo ajoute principalement 2 étapes à celles de la compression JPEG. Il s'agit de deux mécanismes de prédiction de pixels : la prédiction Intra-image et la prédiction Inter-image.

La prédiction intra-image

Elle consiste à utiliser les résidus déjà décodés dans l'image comme prédiction. Il s'agit en général des pixels présents en haut ou a gauche du bloc concerné. Les résidus qui sont ensuite décodés sont alors additionnés au résultat de la prédiction intra.

L’intérêt de cette étape réside dans le fait que les résidus à encoder ont alors une grande chance statistique de se trouver autour de 0, rendant les encodages de type Variable Length Coding extrêmement performants.

La prédiction inter-image

Cette prédiction consiste à utiliser les pixels d'une image déjà décodée comme prédiction. On fait donc appel à une image déjà décodée et on lui applique un motion-vector permettant d'appliquer un déplacement à un groupe de pixels. Ainsi, une séquence avec un plan fixe et une voiture qui se déplace sur une route peut être encodée de manière très performante par ce type de prédiction.

Cependant, cette prédiction oblige le décodeur à avoir décodé l'image de référence. Si toutes les images utilisent la prédiction inter-image, il devient impossible pour l'utilisateur d'entamer un flux vidéo s'il ne l'a pas décodé depuis le début. Pour gérer ce problème, on insère à intervalles réguliers des images dites key-frames qui garantissent au décodeur que les images suivantes ne feront jamais appel à une image antérieure.

Cet artifice explique que l'utilisateur qui change de chaîne sur sa TV doive attendre un certain laps de temps qu'une key frame lui parvienne.

H265

Voyons désormais les principales nouveautés introduites dans cette nouvelle version du standard.

Le codage CABAC

Introduit par H264 et réservé aux profils les plus élevés, le codage arithmétique CABAC est désormais systématique pour remplacer les codages de type Variable Length Coding.

Cet encodage, relativement complexe, n'encode pas les éléments de syntaxe un à un mais va le faire par paquet d'éléments de syntaxe en encodant ceux ci par rapport à leur valeur les plus probables.

On considère le gain du CABAC par rapport au VLC de l'ordre de 10%.

La fin des macroblocks pour un découpage des pixels adapté à chaque fonction

Jusque là, dans un pipe vidéo, les pixels sont découpés en carré de 16 pixels de large (les macroblocks), eux mêmes sous-divisés en blocs de 8 pixels de large. Les algorithmes travaillent ensuite sur cette unité de données.

En H265, les pixels sont divisés en Coded Tree Unit (CTU) de largeur 16, 32 ou 64 pixels. Ils sont ensuite partitionnés en coding unit (CU). Une CTU peut être divisés en 4 CU, qui peuvent elle même se diviser en 4 CU, et ainsi de suite. Cette récursivité s'applique au maximum 3 fois, donnant un passage CTU vers CU de ce type :

Les CU peuvent ensuite être découpés en Transform Unit (TU) et en Prediction Unit (PU) pour respectivement les fonctions qui concernent les résidus et les prédictions.

Ce découpage adaptatif permet aux encodeurs d'appliquer les meilleurs découpages possibles, permettant un meilleur gain et une meilleure qualité d'image. Il rend par contre la tâche plus compliquée pour les décodeurs matériels qui doivent constamment adapter leur flux de données aux dimensions données par le flux vidéo.

Prédiction intra-image angulaire

H264 apportait une prédiction intra angulaire de type 45°. On pouvait donc prédire les résidus en les prenant à gauche, en haut mais aussi en biais. H265 va plus loin en permettant d'utiliser un plus grand nombre d'angles comme le montre cette image :

Prédiction inter-image

La prédiction inter-image évolue, notamment sur les Motion Vector indiquant le déplacement des pixels à effectuer sur l'image de référence. Ceux-ci sont désormais donnés en précision de quart de pixel (au lieu de demi-pixel en h264) et peuvent désormais être plus grand (-8192..8192).

Wavefront

H265 ajoute un mode de décodage qui permet de paralléliser le décodage d'un flux vidéo. Toute la difficulté est que dans un flux vidéo, on se sert généralement des données précédemment décodées pour décoder la donnée courante. Il a donc été créé ce mécanisme de Wavefront. On lance un thread de décodage sur chaque ligne de CTB, la première ligne étant en légère avance de phase par rapport à la deuxième, etc. Cela permet de faire en sorte que les données soient à peu près disponibles lorsqu'une thread fait appel aux résidus de la CTB du dessus.

Sample adaptative offset

Un nouveau filtrage appliqué en sortie de l'image, en plus du filtrage de déblocking, est désormais appliqué afin de réduire le bruit sur l'image.

H265 a porté un souci constant pour améliorer les filtres d'images. Cela permet de compresser plus les données tout en retrouvant une qualité d'image acceptable.

Résolution d'image

Bien que le permettant, H264 n'était pas adapté aux résolutions de type 4k2k. H265 permet aujourd'hui de passer à des résolutions jusqu'au 8K.

Gain de bande passante

H265 ayant énormément porté l'effort sur les boucles de filtrage, le consortium a décidé d'appliquer des mesures de gain de bande passante par comparaison subjective. Des novices en termes de décodage vidéo ont été confrontés à des streams en H264 et des streams H265, et, à qualité visuelle égale, on peut voir un gain de bande passante en moyenne aux alentours de 50%, avec des pics à 60% sur certains profils.

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