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Des gains spectaculaires en qualité

Comme ses devancières, la norme MPEG 4 ne spécifie pas l’encodage (ce qui laisse toute latitude aux industriels pour améliorer leurs codecs) mais définit seulement la sémantique du décodage (garantissant ainsi la compatibilité pour les utilisateurs). Une particularité qui permet une forte marge d’évolution en tirant parti des progrès constants en matière de traitement informatique, à l’instar de MPEG-2 qui a vu diviser par un facteur proche de 3 le débit nécessaire pour transmettre la même qualité d’image entre 1996 et 2003. La compression MPEG-2 atteint aujourd’hui ses limites. Ce n’est pas le cas avec MPEG-4 qui est une technologie toute récente et qui sera donc sujette, à l’image de ce qui c’est déroulé pour MPEG-2, à de nombreuses améliorations au fil du temps.

On annonce souvent que MPEG-4 AVC apporte aujourd’hui un gain de 50 % en terme de débit par rapport à MPEG-2. Ce chiffre doit cependant être quelque peu nuancé, d’une part parce que la notion de qualité d’une image vidéo numérique est une caractéristique difficile à évaluer, d’autre part parce que les effets des algorithmes de compression varient suivant la nature même des images, et enfin parce que les bénéfices qualitatifs du nouveau standard par rapport à l’ancien sont variables en fonction des plages de débits concernés, l’amélioration étant plus particulièrement marquée pour les plus bas débits. En 2003, l’UER (Union Européenne de Radio-Télévision) indiquait, lors d’une comparaison entre MPEG-4 Part 10 et MPEG-2 que si le gain qualitatif pouvait être évalué entre 40 et 50% pour des applications de télévision standard (SDTV), il n’était plus que de 20 à 40% pour des formats HD mais pouvait être compris entre 50 et 60 % pour des images en quart d’écran au format CIF (Common Interchange Format).

Les résultats d’aujourd’hui sont plus que prometteurs pour les années à venir. Thomson, dans un tableau qui a été publié en 2004 dans le rapport du CGTI (Conseil Général des Technologies de l’information) destiné au Ministre de l’industrie, chiffre l’évolution des débits moyens de MPEG 4 et la marge de progression attendue pour les années à venir. Pour la télévision standard, par comparaison avec un débit de 3,8 Mb/s pour le standard MPEG-2 (et qui ne bougera sensiblement plus dans les années à venir, rappelons le) et à qualité d’image égale, le débit nécessaire en MPEG-4 AVC pourrait n’être que de 2,7 Mb/s à la fin de cette année, puis de 1,9 Mb/s (la moitié de ce qui est nécessaire en MPEG-2 !) au second semestre 2006 pour ensuite atteindre 1,6 Mb/s à la fin de l’année 2007. A la même époque, la haute définition serait possible pour des débits compris entre 5 et 8 Mb/s.

Les bénéfices techniques et économiques de cette réduction des débits sont importants.
 En premier lieu avec la possibilité de transmettre des programmes de qualité sur des canaux qui ne le permettaient pas jusqu’alors. MPEG 4 part 10 se pose ainsi comme la solution du futur pour la diffusion de la télévision standard sur des réseaux IP avec des débits de l’ordre de 1,5 Mb/s. Un débit qui serait accessible dès la fin de l’année 2007 pour les nouvelles générations de normes ADSL, si on se réfère aux prévisions de Thomson.
 En second lieu, avec la multiplication du nombre de programmes qui peuvent être diffusés sur un canal donné.

Ces améliorations auront toutefois un coût. Pour la télévision standard (au format 4/3) une multiplication par quatre de la complexité du décodage par rapport à MPEG-2 et par 8 ou 10 de l’encodage. Une complexité qui nécessite des terminaux disposant d’une puissance de calcul suffisante. MPEG-4 est aujourd’hui normalisé, stable et en cours d’industrialisation : au dernier IBC, de nombreux encodeurs en temps réels et décodeurs (chips) ont été annoncés Pour la TNT en France, les premiers décodeurs multi-standards (MPEG 2 et MPEG 4 SD) devraient être mis sur le marché grand public à partir de l’automne 2005. Tout n’est pas abouti, loin s’en faut : les chips d’encodage et de décodage pour les équipements mobiles relèvent encore du défi technologique.

MPEG-4 AVC et la haute définition

MPEG-4 AVC sera aussi la norme du futur en ce qui concerne la haute définition. Avec les derniers développements réalisés autour du codage H264, le débit « raisonnable » pour la haute définition se situe aujourd’hui autour de 9 à 12 Mb/s, mais il devrait rapidement baisser compte tenu des progrès technologiques qui vont être réalisés dans le domaine de la compression. Toujours selon les projections qui ont été effectuées par Thomson, la fourchette pourrait être comprise entre 6 et 9 Mb/s au cours du deuxième semestre 2006 (des débits comparables à ceux qui étaient nécessaires en 1996 pour un flux SD MPEG-2), et même sans doute descendre entre 5 et 8 Mb/s pour la fin de l’année 2007. Ces chiffres sont des valeurs moyennes. Ils sont à moduler en fonction du contenu et de la complexité des images : à qualité subjectivement équivalente, la retransmission d’images de sport nécessite un débit supérieur à celui qui est nécessaire pour la diffusion d’un film (par exemple 9 Mb/s pour le premier, 6 Mb/s pour le second). Avec de tels résultats, il deviendra possible de diffuser jusqu’à 5 ou 6 programmes en haute définition là même où on ne proposait il y a encore que quelques années qu’un seul et unique programme en analogique (un répéteur satellite permet un débit d’environ 40 Mb/s, pour le câble c’est un peu moins).

Une étude comparative de l’efficacité de MPEG-4 AVC par rapport à MPEG-2 a été réalisée par la Blu-Ray Disc Association. Ces tests ont été réalisés "en aveugle" avec un panel de spectateurs a qui l’on proposait des séquences vidéo encodées en MPEG-2 et en MPEG-4 AVC à différents débits. La majorité des spectateurs ne perçoivent pas de différence entre la vidéo originale (non compressée) et la séquence en MPEG-4 AVC lorsque celle ci est encodée avec un débit de 16 Mb/s. Jusqu’à cette valeur, l’impression de qualité croît avec le débit mais il est inutile d’aller au-delà, le « plus » qualitatif n’étant plus perceptible. La perception de l’amélioration qualitative n’est pas toujours proportionnelle à l’augmentation de débit : en accroissant le débit de 8 à 12 Mb/s (soit une augmentation de 50%), la note donnée par les spectateur reste pratiquement constante.

A impression visuelle constante, il faut un débit trois fois plus élevé avec MPEG-2 qu’avec MPEG-4 (24 Mb/s contre 8 Mb/s avec MPEG-4 AVC).

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