Source : Equateur chez DivxFR
Bits/(Pixel*Frame) et Test de Compressibilité
Préliminaires
Au risque de surprendre un grand nombre de personnes, je dirai que pour un film en général, il n’existe pas de bitrate idéal et/ou de résolution parfaite. En effet, tout va dépendre de l’importance que vous allez accorder aux paramètres suivants : la taille du film, la résolution, la qualité souhaitée de l’image, la compressibilité du film, etc. Et ceux-ci sont intimement assujettis les uns avec les autres, comme nous allons le voir par la suite. Mais il n’en reste pas moins, grâce à des logiciels tels que Gordian Knot, la possibilité d’optimiser l’ensemble de ces différents paramètres afin de tendre vers la meilleure compression … Gordian Knot tire son nom de « Nœud Gordien », très vraisemblablement, à cause de l’interdépendance de ces paramètres, et de la possibilité de jouer sur le ratio Bits/(Pixel*Frame) et de son fameux Test de Compressibilité afin de parvenir à déterminer la résolution la plus adaptée pour tel ou tel film. Ce qui nous amène à rappeler, que la compressibilité d’un film donné variera et sera spécifique de celui-ci. Ce qui semble valable pour un film en particulier au niveau de sa compression, ne le sera pas ipso facto pour un autre. Un film de presque deux heures pourra tout à fait, dans certains cas, être compressé sur 1 CD avec une très bonne qualité, alors qu’un autre, moins long, nécessitera 2 CD pour la même qualité d’image !!
Rentrons un peu plus dans le vif du sujet :
L’interdépendance des paramètres, vous l’avez bien compris, pose le problème relatif aux systèmes complexes (liés), c’est-à-dire, que la variation de l’un des paramètres va entraîner celle des autres, par répercussion ou par compensation dans un sens ou dans un autre. Il est donc nécessaire de fixer au moins un des paramètres, et celui qu’il s’agit d’assurer en premier lieu, du moins au début des opérations, est le Bitrate, ou bien la taille finale (ce qui revient au même) de votre film à compresser, mais en aucun cas, le paramètre « Résolution » de votre film. Aussi curieux que cela puisse paraître, le paramètre « Résolution » n'influence pas « directement » sur la taille du résultat final. En revanche, ce paramètre joue sur la qualité de l’image du film à compresser. Pour un bitrate constant (ou variable autour d’une valeur moyenne), le même film en 720x384 aura une bien moindre qualité qu'en 576x304, pour une taille identique. C’est en ce sens, qu’il est préférable de choisir d'abord le bitrate, en fonction de l'espace prévu au final, et ensuite d'ajuster la résolution.
Signification mathématique des Bits/(Pixel*Frame) :
Le Bitrate correspond aux nombres de Bits alloués pour une image (Frame), lors de la compression. Il est exprimé en Bits/s. Un film est le résultat d’une succession d’images à une certaine vitesse. Cette vitesse est exprimée en FPS, c’est-à-dire en Frame par seconde. Pour un film en NTSC (zone 1), nous avons, dans la plupart des cas, 23,976 FPS, et pour un film en PAL (zone 2), nous avons 25 FPS. Ce qui au passage, suggère, que pour un même film, la durée sera légèrement plus courte en PAL qu’en NTSC, puisque pour un nombre de frames définies, celles-ci seront « distribuées » plus rapidement en PAL. Donc, soit un Bitrate de b Bits/s, nous aurons respectivement en NTSC et PAL, b/23.976 et b/25 Bits/Frame. Pour un bitrate fixé, plus le nombre de frames est grand, et plus le nombre de bits utilisés pour la compression d’une frame diminuera. Et c’est ce nombre de Bits alloués par frame qui va déterminer pour l’essentiel la qualité de votre film !! D’autre part, une Frame se caractérise par un nombre de pixels, déterminé par la hauteur multipliée par la largeur (Height x Width) de l’image. Donc, plus vous augmentez la résolution et plus vous augmentez le nombre de pixels, ce qui va se traduire par une diminution des bits pour traiter l’image. On voit bien que pour un bitrate donné, c’est en fait, le ratio Bits/(pixel*Frame), à une constante près, la compressibilité du film, qui va déterminer la qualité de votre film. Maintenant, prenons un exemple et une machine à calculer! Je possède un film en Pal de 2h 19 min 50 secondes, soit 209750 Frames au total que je veux mettre sur 2 cd. J’obtiens avec GK (en divx5) un bitrate de b = 1079 kBits/s. Donc 1079000/25 = 43160 Bits/Frame. Si nous ramenons ce nombre de bits au nombre de pixels contenu dans une frame, dont la résolution est de 608x320 par exemple, nous obtenons le ratio de Bits/(Pixels*Frame) = 43160/194560 = 0,222. Cette valeur va donc varier en fonction de votre résolution, et ceci peut se faire par l’intermédiaire de cette fameuse « réglette » dans GK au niveau de l’onglet « resolution ». Voilà en conséquence la réelle signification de ce ratio. On comprend mieux en quoi il devient assez illusoire de vouloir à tout prix déterminer le bitrate idéal ou bien la résolution idéale! Car ceci, va dépendre pour le bitrate, de la longueur du film, du nombre de CD que vous désirez utiliser, du nombre de pistes audio et du "poids" de ces dernières. Pour la résolution, ce sera à vous de déterminer le « bon compromis » entre la qualité d’image et la taille de votre résolution souhaitée… Gordian Knot est simplement là, pour vous guider au mieux dans votre choix.
Les intervalles de confiance du ratio Bits/(Pixel*Frame) :
D’après ce qui a été dit plus haut, il semble un peu plus évident, qu’il n’existe pas une seule valeur de Bits/(Pixel/Frame). Ce ratio sera, en fait, compris dans un intervalle de confiance, dans lequel, vous serez assuré d’une qualité satisfaisante, voire extrêmement bonne. En dehors, de cet intervalle, vous vous en remettez aux "possibles" aléas des algorithmes de compression de votre codec, qui ne pourront pas atteindre, soit la taille finale demandée, soit la qualité souhaitée, soient les deux. Je dis "possibles" aléas, car, avec les codec divx3 et Xvid, il n'est pas rare, sur des films très compressibles, de pouvoir "sortir" de ces intervalles sans trop de risques. D’autre part, cet intervalle de confiance va dépendre du type de codec que vous allez choisir pour faire votre compression vidéo. De plus, il est toujours possible, et même fortement conseillé, de faire un « Test de Compressibilité » afin d’affiner encore plus les valeurs « optimales » de votre compression. Ce test, qui ne dure qu’une vingtaine de minutes en moyenne, va vous permettre de définir la constante spécifique de compressibilité de votre film (deuxième case à droite de Load dans GK). Cette constante est calculée en prenant un échantillon de 14 frames toutes les 240 frames tout le long du film. Divisez votre ratio Bits(Pixel*Frame) par cette constante et vous obtenez le Pourcentage % Qualité de votre film (première case à droite de Load dans GK). Après le test de compressibilité, ne tenez plus alors compte des Bits/(Pixel*Frame), car cette valeur est devenue obsolète par rapport au %Q.
Soit x le ratio Bits/(Pixel*Frame), et soit %Q le pourcentage qualité issu du test de compressibilité.
Divx3, Divx4 et Xvid
Avant le test de compressibilité :
- Ne pas avoir x<0,20 ou x>0,35
- Pour 1 CD se rapprocher de x~0,20
- Pour 2 CD se rapprocher de x~0,27
Après le test de compressibilité :
Pour le divx3, placez vous entre 50< %Q <65 et vous aurez toujours de bons à très bons résultats. Parce que les algorithmes de compression du divx3 sont extrêmement efficaces pour la prédiction de la taille finale de votre film, il est possible de « pousser » le %Q jusqu’à 75% sans trop de risques, et ainsi vous atteindrez une qualité incroyable, à la condition, pour ce qui concerne uniquement le divx3, de ne pas dépasser la résolution 640x… En ce qui concerne le Xvid, il reste possible de monter jusqu’à 704x… Attention, il n’est actuellement pas possible de faire un test de compressibilité par GK pour le Xvid, qui ne permet pour ce dernier que de faire le fichier AVS-(Cf. l'astuce suivante **).
Pour le divx4 restez dans l’intervalle 45< %Q <55, au delà, vous risquez de ne pas atteindre la taille désirée de votre film. Les algorithmes de prédiction sont plus aléatoires. La résolution maximale est de 704x…
**: Une façon de s'en sortir avec le Xvid, est de pratiquer un test de compressibilité avec le divx5 ou même le divx3. En effet, les intervalles théoriques du Xvid se situeraient entre ceux du divx3 et du divx5!! Je m'explique: lancez votre test de compressibilté, avec le codec de votre choix, puis si vous avez, par exemple avec le divx5 un %Q de 80%, le %Q equivalent avec le Xvid sera d'environ de 70%. De même si vous faites votre test avec le divx3, et que vous obtenez une valeur de %Q=65, alors, en Xvid, vous pouvez montez sans risque jusqu'à 75%. Attention, ces intervalles ne tiennent pas compte de l'impact des B-Frames
%Q divx3<%Q Xvid < %Q divx5 avec +/- 10%
Div5 Pro
Avant le test de compressibilité :
- Ne pas avoir x<0,17
- Pour 1 CD se rapprocher de x~0,17
- Pour 2 CD se rapprocher de x~0,25
Après le test de compressibilité :
Pour le divx5 Pro restez dans l’intervalle 50< %Q <60, et vous obtiendrez une bonne qualité. Pour une qualité très satisfaisante, restez dans 60 < %Q <80, au delà, attention, vous risquez de ne pas atteindre la taille désirée de votre film. Si vous activez les B-Frames vous pouvez toujours avoir une qualité correcte dans l’intervalle suivant 40 < %Q < 50.
Remarque: les valeurs du divx5 pro sont encore expérimentales, et il reste possible qu’elles ne soient pas aussi généralisables que pour les autres codec !! Ne tenez compte de ces valeurs, y compris pour les Bits/(Pixel*Frame), que si vous décochez « Psycho Visual ». Le test de compressibilité n’en tient pas compte et il est très difficile « d’apprécier » l’effet de tels filtres sur la compression d’un film, ce qui introduit un biais aléatoire dans la prédiction de la taille du film. La résolution maximale possible est de 704x…
Voilà, j’espère avoir été assez clair quant à la signification des Bits/pixel*frame et du Test de Compressibilité, et je rappelle pour ceux d’entre vous qui utilisaient des résolutions proches de celles des DVD 720x…, qu’il n’est pas possible de faire aussi bien qu’un DVD, et qu’il est difficile d’imaginer atteindre une très bonne qualité de compression vidéo avec de telles résolutions, et ceci, malgré les énormes progrès des codec actuels...
Ps : ce tutorial a été rédigé en partie à partir des informations fournies par le site de Doom9 et de son Forum, notamment pour le divx 5 Pro…