5-Capture et matériel

La capture des vidéos
Aspects matériels
Capture
C’est l’obtention de données audio-vidéo
numérique sur l’ordinateur
Deux cas de figures :
Les données de départ sont analogiques (bande provenant d'une
prise de vue Betacam ou HI8 par exemple) :
➡ il faut numériser la vidéo (carte d'acquisition vidéo ou carte de
capture vidéo) pour produire les fichiers sur le disque de travail
Les données sont numériques dès le départ (bande provenant d'une
caméra DV par exemple) :
➡ il faut les recopier la vidéo sur le disque de travail
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Capture
Cas de prises brutes analogiques
Une carte de capture doit être ajoutée à l'ordinateur.
Sa qualité détermine la qualité de l'image numérique qui en résulte.
Il faut que le nombre de pixels soit suffisant par rapport à la qualité des
images d'origines.
Une numérisation en DV (de 720 x 576) par exemple est suffisante pour
restituer toute l'information figurant sur une bande Hi8 ou S-VHS.
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Théorème de Shannon
Ce théorème très utile donne la fréquence
minimale à laquelle il faut échantillonner un signal
lorsqu'on le numérise, afin de ne pas perdre
d’informations.
Énoncé du théorème de Shannon :
La fréquence d'échantillonnage doit être au moins égale au
double de la fréquence du signal analogique.
Si l'on se situe sous cette limite théorique, il y a perte
d'information dans le signal.
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Théorème de Shannon
Exemples dans l'audio :
pour F < 20 kHz (son Hi-Fi), FrEch = 44,1 kHz (CD)
pour F < 3400 Hz (voix humaine en téléphonie), F = 8 kHz.
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Théorème de Shannon
Signal faussé par un échantillonnage trop faible
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Théorème de Shannon
Autre énoncé du théorème
Pour ne pas perdre d'information dans un signal la
distance entre deux échantillons doit être inférieure à la
demi-période du signal.
Cette dernière forme rend très claire le théorème appliqué
aux images :
Pour ne pas perdre de détail dans une image, la taille des
pixels doit être moins de la moitié du plus petit détail de
l'image.
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Théorème de Shannon
Application
Supposons que l'on réalise une opération de numérisation
d'une vidéo analogique depuis une bande VHS vers du
numérique DV.
La résolution du VHS (pal) est de 352 points par ligne. La
résolution du DV est 720 points.
On constate d'après le théorème de Shannon que
l'opération se fait sans introduire de perte de qualité dans
l'image puisque l'on échantillonne à plus du double de la
définition VHS (2 x 352 = 704 < 720). Les pixels en DV
sont plus de deux fois plus nombreux qu'en VHS.
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Capture
Si les données sont numériques dès le départ
(bande provenant d'une caméra DV par exemple) :
La recopie de la bande sur le disque dur se fait
directement par une connectique adaptée reliant la
caméra (ou le magnétoscope) et l'ordinateur.
Avec le format DV : connectique FireWire (norme
IEEE1394)
Avec les formats compressés MPEG : USB2 ou
FireWire
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Capture d’une vidéo
numérique
Connection par FireWire d’une caméra DV ou d’un
magnétoscope numérique
Magnétoscope
ou
caméra
Lecture
Sauvegarde
sur bande
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Capture
Aspect matériel
Les iMac d’Apple (et les Mac haut de gamme)
sont tous équipés de ports FireWire et USB
Les machines PC ont parfois le port FireWire. Si
ce n’est pas le cas il faut prévoir l’ajout d’une
carte IEEE1394 pour capturer des vidéos DV.
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Capture
Aspect logiciel
Il faut un logiciel de vidéo capable de gérer le port
d’entrée sortie pour la capture.
Sur Mac, le logiciel de montage iMovie gère le
port FireWire et est toujours fourni avec l’achat
d’une machine
Sur PC s’assurer que le logiciel de montage (par
exemple Movie maker) reconnaît bien la carte
FireWire ou le port que l’on utilise
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Capture
Les caméras utilisant le format miniDV (ou les DV
professionnels) utilise le port FireWire qui est le
seul à pouvoir assurer les débits nécessaires.
Les caméras utilisant les supports DVD, disque
dur ou mémoire flash en proposent en général la
sortie en USB2 dont le débit est moindre mais
convient pour le MPEG ou autres format
compressés.
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Capture
Quelques précisions
La norme IEEE1394 prend parfois des noms
différents : iLink chez Sony, FireWire chez Apple (qui
est à l’origine de cette norme). On trouve parfois aussi
la dénomination Prise DV.
Certaines caméras DV proposent parfois une
connectique USB en plus du FireWire : c’est
uniquement pour les transfert bas débit (photos ou
vidéo auxiliaire sur carte mémoire)
En France, certaines caméras ont l’entrée DV bridée à
cause de la taxe sur les magnétoscopes
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
FireWire et USB
Le FireWire
C'est un standard de communication à haut débit entre périphériques et /
ou unités centrales.
Les taux de transferts sont de 400 Mbits/s en FireWire1 et de 800Mbits/s
en FireWire2. Le FireWire peut assurer des débits minimaux permanents
adaptés aux transferts de flux vidéo.
Le FireWire1 est suffisant pour la vidéo DV.
L’USB
L’USB1 donne un débit maximal de 12 Mbits/s. L'USB2 monte au
maximum à 480 Mbit/s. En pratique il ne peut assurer de façon fiable les
débit constant exigés par la qualité du DV.
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
FireWire et USB
Le FireWire
C'est un standard de communication à haut débit entre périphériques et /
ou unités centrales.
Les taux de transferts sont de 400 Mbits/s en FireWire1 et de 800Mbits/s
en FireWire2. Le FireWire peut assurer des débits minimaux permanents
adaptés aux transferts de flux vidéo.
Le FireWire1 est suffisant pour la vidéo DV.
L’USB
L’USB1 donne un débit maximal de 12 Mbits/s. L'USB2 monte au
maximum à 480 Mbit/s. En pratique il ne peut assurer de façon fiable les
débit constant exigés par la qualité du DV.
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Autres caractéristiques
du FireWire et de l’USB
Le FireWire
Alimentation des appareil jusqu’à 45 W
Longueur maximale de câble : 4,5 m
Longueur totale maximale de ligne : 100 m
Nombre de périphériques branchés sur le bus : 64
L’USB
Alimentation des appareil jusqu’à 2,5 W
Longueur maximale de câble : 5 m
Longueur totale maximale de ligne : 25 m
Nombre de périphériques branchés sur le bus : 127
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Évolutions
FireWire
100 Mb/s en version 1 (IEEE 1394a-s100)
200 Mb/s en version 1 (IEEE 1394a-s200)
400 Mb/s en version 1 (IEEE 1394a-s400)
800 Mb/s en version 2 (IEEE 1394b-s800)
1 200 Mb/s en version 2 (IEEE 1394b-s1200)
1 600 Mb/s en version 2 (IEEE 1394b-s1600) (adopté en août 2008)
3 200 Mb/s en version 2 (IEEE 1394b-s3200) (adopté en août 2008)
USB
USB3 débit annoncé de 5 Gbit/s (sortie pas avant 2009 ou 2010)
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Connectique FireWire 1
Cordon à 4 ou 6 fils
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Connectique d’une
caméra DV
FireWire
Alimentation
électrique
Audio et vidéo composite
S-Vidéo : luminance et
chrominance séparées
Sortie audio (casque)
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Capture et disques durs
Mécanisme interne d'un disque dur
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Capture et disques durs
Enregistrement des données sur un disque dur
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Capture et disques durs
Plus un disque tourne vite plus les données
peuvent être lues ou écrites rapidement.
Préférer un 7400 tours/mn à un 5400 tours/mn
La vitesse de rotation n'est pas le seul critère, il
faut prendre en compte également :
Le diamètre du disque
À vitesse de rotation égale, la vitesse linéaire est plus grande pour un diamètre plus
grand et donc cela augmente le nombre des données traitées par unité de longueur
(à densité linéaire égale des données)
le temps d'accès aux pistes.
Il dépend de la vélocité de la tête de lecture/écriture à se déplacer pour atteindre
une piste donnée. Cette vitesse est limitée par l'inertie de la tête. Ici la
miniaturisation va dans le bon sens.
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Capture et disques durs
En résumé, pour comparer plusieurs disques,
regarder :
les vitesses de rotation,
le taux de transfert exprimé en Mbits/s ou Mo/s
le temps d'accès moyen à une piste
Les caractéristiques annoncées sont souvent des
valeurs maximales et non moyennes, donc
prudence et ne pas trop sous-dimensionner.
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes
Capture et disques durs
Le problème de la
fragmentation des disques
L'espace de mémoire du disque est représenté ici
sous forme d'une colonne
Le disque se remplit, on ne fait qu'ajouter des fichiers
On efface des fichiers ce qui libère de la place
On ajoute de nouveaux fichiers qui peuvent prendre la
place d'anciens car ils sont plus petits
On ajoute de nouveaux fichiers qui sont fractionnés s’ils
sont trop gros
La lecture d’un fichier fractionnée est
plus lente à cause des sauts
Philippe Martin – Faculté des sciences de Nantes