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Débit non compressé
Évaluez avec exactitude la bande passante et l'espace de stockage nécessaires pour vos flux vidéo bruts. Ce calcul prend en compte la définition de l'image, la fréquence temporelle, l'échantillonnage couleur et la quantification.
Schéma interactif illustrant la décomposition d'un bloc de quatre pixels en luminance et chrominance selon les ratios 4:4:4, 4:2:2 et 4:2:0, accompagné de la jauge de débit résultant. Le schéma et les réglages demandent JavaScript.
Schéma interactif illustrant la décomposition d'un bloc de quatre pixels en luminance et chrominance selon les ratios 4:4:4, 4:2:2 et 4:2:0, accompagné de la jauge de débit résultant.
Comprendre
Un signal vidéo numérique non compressé correspond à la numérisation directe et intégrale de chaque pixel capté, sans algorithme de réduction de données destructive ou non destructive. Pour quantifier ce flux, la formule de base multiplie le nombre total de pixels par trame (largeur × hauteur) par la profondeur d'échantillonnage en bits et par la cadence d'images par seconde.
Le sous-échantillonnage de la chrominance modifie toutefois ce calcul fondamental. L'œil humain étant plus sensible aux variations de luminance qu'à celles de la couleur, les systèmes vidéo réduisent la quantité d'informations chromatiques transportées. En mode 4:4:4, chaque pixel conserve l'intégralité de sa luminance et de ses deux composantes de couleur, représentant 3 canaux complets par pixel (facteur multiplicateur de 3).
En format 4:2:2, la chrominance subit une réduction horizontale de moitié, ce qui équivaut à une moyenne de 2 composantes par pixel (facteur de 2). En format 4:2:0, très répandu en diffusion, la résolution de couleur est diminuée de moitié horizontalement et verticalement, ce qui porte la moyenne à 1,5 composante par pixel (facteur de 1,5). La taille finale du flux s'en trouve allégée d'autant.
Une erreur courante consiste à confondre les mégabits par seconde (Mbit/s ou Gbps), qui mesurent le débit de transmission sur vos câbles ou interfaces SDI/HDMI, et les mégaoctets ou gigaoctets par seconde (Mo/s ou Go/s), qui quantifient l'écriture sur vos supports de stockage. Rappelons qu'un octet correspond strictement à 8 bits.
Enfin, n'omettez pas que les liaisons professionnelles comme le SDI intègrent également des intervalles de suppression de trame (blanking) ainsi que des métadonnées et canaux audio intégrés, ce qui porte le débit de liaison réel légèrement au-dessus du calcul purement géométrique de la zone utile de l'image.
Exemple travaillé
Calculez le débit binaire brut d'un flux vidéo Ultra HD 4K (3840 × 2160 pixels) capté à 50 images par seconde en 10 bits avec un sous-échantillonnage 4:2:2.
- Nombre de pixels par image : 3 840 × 2 160 = 8 294 400 pixels.
- L'échantillonnage 4:2:2 attribue en moyenne 2 composantes d'échantillon par pixel : 8 294 400 × 2 = 16 588 800 échantillons de couleur par image.
- Quantification sur 10 bits par échantillon : 16 588 800 × 10 = 165 888 000 bits par image.
- Multiplication par la cadence de 50 images par seconde : 165 888 000 × 50 = 8 294 400 000 bits par seconde, soit environ 8,29 Gbit/s.
- Conversion en stockage utile : 8 294 400 000 ÷ 8 = 1 036 800 000 octets par seconde, soit 1,037 Go/s (environ 1 036,8 Mo/s).
Le débit brut s'élève à 8,29 Gbit/s, ce qui exige un débit d'enregistrement continu d'environ 1,04 Go/s sur le support de stockage.
Questions fréquentes
Pourquoi le format 4:2:0 utilise-t-il un coefficient de 1,5 ?
Dans un bloc de 4 pixels en 4:2:0, vous disposez de 4 échantillons de luminance (Y), d'un seul échantillon de bleu (Cb) et d'un seul de rouge (Cr). Cela représente 6 échantillons pour 4 pixels, soit une moyenne géométrique exacte de 1,5 échantillon par pixel.
Ce calcul inclut-il les pistes audio non compressées ?
Non. Le calcul porte exclusivement sur la matrice de pixels vidéo. L'audio linéaire PCM (par exemple 24 bits à 48 kHz sur plusieurs canaux) ajoute un flux complémentaire marginal de quelques mégabits par seconde, négligeable face au volume massif de l'image non compressée.
Quelle interface physique permet de transporter de l'UHD 4K non compressé ?
Une liaison 12G-SDI ou une connexion HDMI 2.0 / 2.1 est indispensable pour acheminer un tel signal sans compression préalable, les câbles 3G-SDI classiques étant limités à un débit théorique maximal d'environ 2,97 Gbit/s.
Quelle est la différence entre Go/s et Gio/s ?
Le gigaoctet (Go) repose sur une base décimale (1 Go = 1 000 000 000 octets), couramment utilisée par les fabricants de disques. Le gibioctet (Gio) repose sur une base binaire (1 Gio = 1 073 741 824 octets), employée par les systèmes d'exploitation pour afficher la capacité.
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