Quels sont les différents types de trames dans la compression ? Un guide sur les trames I, P et B

Dans la compression vidéo moderne, il existe trois types fondamentaux de trames, ou images : les trames I, les trames P et les trames B. Une trame I est une image complète et autonome, tandis que les trames P et B sont des trames partielles qui ne stockent que les changements par rapport à d'autres trames, ce qui permet d'obtenir la compression.

Le principe fondamental derrière ces types de trames est l'élimination de la redondance temporelle. En stockant une image complète (trame I) et en ne décrivant ensuite que ce qui bouge ou change dans les trames suivantes (trames P et B), un codec vidéo peut réduire considérablement la taille du fichier sans perte de qualité perceptible.

La Fondation : Les trames I (Intra-codées)

L'image autonome

Une trame I, ou trame Intra-codée, est une image complète. Vous pouvez la considérer comme une image JPEG ou BMP standard intégrée dans le flux vidéo.

Elle contient toutes les données nécessaires pour être affichée seule et ne dépend d'aucune information provenant d'une autre trame.

L'ancre du flux vidéo

Parce qu'elles sont autonomes, les trames I servent de points d'accès aléatoires, ou d'ancres, dans un fichier vidéo. Lorsque vous vous déplacez vers un nouveau point dans une vidéo, le lecteur recherche la trame I précédente la plus proche pour commencer le décodage.

Elles sont également utilisées au début de nouvelles scènes ou après des changements visuels importants.

Taille et qualité

Les trames I utilisent le moins de compression par rapport aux autres types de trames. Par conséquent, elles sont les plus volumineuses en taille de fichier mais fournissent la base de la plus haute qualité à partir de laquelle les autres trames sont construites.

Le regard vers l'avant : Les trames P (Prédites)

Stocker uniquement les changements

Une trame P, ou trame Prédite, est une trame partielle qui augmente l'efficacité de la compression. Elle fonctionne en n'encodant que les différences entre elle-même et la trame I ou la trame P qui la précède.

Comment fonctionne la prédiction

Au lieu de stocker une image entièrement nouvelle, une trame P contient essentiellement des instructions telles que : "Prenez le bloc de pixels de cet emplacement dans la trame précédente et déplacez-le ici." Cette instruction est appelée un vecteur de mouvement.

Elle stocke également les données relatives à toute nouvelle information d'image qui n'était pas présente dans la trame de référence.

Le gain d'efficacité

Étant donné que les trames P ne stockent que les changements et les vecteurs de mouvement, elles sont nettement plus petites en taille de fichier que les trames I, constituant une partie essentielle de la stratégie de compression.

La référence bidirectionnelle : Les trames B (Bidirectionnelles)

La trame la plus efficace

Une trame B, ou trame prédite bidirectionnelle, offre le niveau de compression le plus élevé. Elle pousse le concept de prédiction plus loin en faisant référence aux données d'une trame précédente et d'une trame suivante.

Interpolation des lacunes

En regardant à la fois en arrière et en avant, une trame B peut être incroyablement efficace. Par exemple, si un objet est temporairement masqué puis réapparaît, une trame B peut interpoler efficacement sa position en utilisant les données d'avant et d'après l'obstruction.

Le plus haut niveau de compression

Cette référence bidirectionnelle fait des trames B le type de trame le plus petit et le plus efficace, permettant la plus grande réduction de la taille du fichier vidéo.

Comprendre les compromis

Compression vs. Charge du processeur

Il existe un compromis direct entre l'efficacité de la compression et le coût de calcul. Les trames I sont les plus faciles à décoder, tandis que les trames B sont les plus exigeantes car le décodeur doit conserver les trames passées et futures en mémoire pour reconstruire l'image.

C'est pourquoi les applications de streaming à très faible latence évitent parfois les trames B pour réduire le délai de décodage.

Possibilité de recherche et résilience aux erreurs

Une longue séquence de trames P et B entre les trames I est appelée un Groupe d'Images (GOP). Un GOP long entraîne une taille de fichier plus petite mais peut rendre la recherche moins précise.

De plus, une erreur dans une trame I ou une trame P peut corrompre l'affichage de toutes les trames suivantes qui en dépendent jusqu'à ce que la trame I suivante apparaisse.

Faire le bon choix pour votre objectif

Comprendre ces types de trames vous permet de prendre des décisions éclairées lors de l'encodage vidéo.

• Si votre objectif principal est le montage professionnel ou l'archivage : Utilisez un ratio plus élevé de trames I (un GOP court) pour assurer une recherche précise image par image et minimiser la perte de qualité.
• Si votre objectif principal est le streaming en direct à faible latence : Reposez-vous principalement sur les trames I et P, en évitant souvent les trames B pour minimiser le délai de traitement côté spectateur.
• Si votre objectif principal est la compression maximale pour la livraison ou le stockage : Utilisez des GOP plus longs avec plusieurs trames B entre les trames I et P pour obtenir la taille de fichier la plus petite possible.

En fin de compte, maîtriser l'interaction entre les trames I, P et B vous donne un contrôle direct sur l'équilibre critique entre la qualité vidéo, la taille du fichier et les performances de lecture.

Tableau récapitulatif :

Type de trame	Description	Caractéristique clé	Cas d'utilisation principal
Trame I	Image complète et autonome	Qualité la plus élevée, taille de fichier la plus grande, sert de point d'accès aléatoire	Montage vidéo, archivage, changements de scène
Trame P	Prédit les changements à partir des trames précédentes	Taille de fichier plus petite, utilise des vecteurs de mouvement pour la compression	Streaming général, compression efficace
Trame B	Fait référence aux trames passées et futures	Taille de fichier la plus petite, compression la plus élevée, mais nécessite plus de traitement	Compression maximale pour le stockage ou la livraison

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