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La visioconférence sur IP

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Philippe Gasser

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Visioconférence : les technologies d’aujourd’hui

mardi 4 janvier 2005

Différents codecs sont proposés dans les normes. Ils sont différents pour l’audio et pour la vidéo.

Les codecs pour l’audio ont pour nom générique G7xx. : G711 peu utilisé, G723.1, G728, G729... Ils offrent des bandes passantes qui restent limitées aux environs de 3 KHz, ce qui ne correspond, ni plus ni moins, qu’à la qualité téléphonique. Ces codecs diffèrent par le débit nécessaire pour obtenir cette qualité (et donc par leur complexité [3]). G722 permet une restitution de meilleure qualité avec une bande passante atteignant 7 KHz offrant de ce fait un meilleur confort d’écoute. Différentes déclinaisons de cette norme ont été prévues. Si la première version était prévue pour des débits compris entre 48 et 64 Kb/s, la version G.722.2 permet d’obtenir la même qualité pour des débits pouvant « descendre » jusqu’à 6,6 Kb/s. Des codecs « propriétaires » peuvent également être présents, par exemple le codec TDAC développé par France Telecom qui offre une bande passante de 7 KHz.

Des nouveaux codecs plus performants ont été développés plus récemment. La société Polycom a ainsi implémenté sur ces matériels sa technologie VSX Siren 14 qui permet d’obtenir un son de qualité avec une bande passante de 14 KHz. Une restitution stéréophonique est également disponible sur certains modèles. Tandberg a pour sa part intégré un codec AAC-LD (Advanced Audio Coding Low Delay). AAC est un codage standardisé par l’ISO (International Organisation for Standardisation) et faisant partie de la spécification MPEG-4. Sa particularité est d’offrir des encodages de qualité avec des temps de calcul très courts (d’où l’appellation Low Delay) : il convient donc particulièrement bien pour des applications bidirectionnelles comme la visioconférence.

Pour la vidéo, trois normes de compression peuvent être utilisées. H261 est la plus ancienne (elle a été élaborée par le CCITT entre 1988 et 1990) et a été développée à l’origine pour une utilisation sur RNIS. La norme H263 est plus récente mais elle est aussi plus performante et a été plus particulièrement adaptée pour les communications à faibles débits. La norme H263+ est une amélioration de H263 et prend mieux en compte les spécificités des réseaux IP.

Des développements récents ont été réalisés en direction de la norme MPEG-4 et plus particulièrement vers le dernier codec vidéo, baptisé sous le double nom de H264 et Mpeg 4 part 10 (mais que l’on trouve parfois aussi sous l’appellation AVC pour Advanced Video Coding). Sur le plan qualitatif, les gains apportés sont importants. Pour des débits inférieurs à 1 Mb/s, ce codec délivre, à débit égal, un niveau de qualité d’image de 30 à 50 % supérieur à celui de la première génération de codecs MPEG-4 ASP (Advanced Simple Profile) et par comparaison de 60 % supérieur à celui du MPEG-2 qui est utilisé pour la télévision numérique ou le DVD. Appliqué à la visioconférence, il va permettre, à qualité d’image égale, une réduction importante des débits nécessaires ou en d’autres termes, pour des débits équivalents à ceux utilisés aujourd’hui une amélioration de la qualité et de la fluidité des images. On estime généralement, qu’avec une connexion de type RNIS, la qualité obtenue aujourd’hui à 256 Kb/s est identique à celle que l’on obtenait hier à 384 Kb/s avec un autre codec.

Différents fabricants ont déjà implémenté H264 sur leurs matériels. Des équipements pour micro-ordinateurs commencent aussi à intégrer cette possibilité. Le processus de normalisation de ce codec est aujourd’hui abouti (depuis juin 2004) ce qui devrait parfaire l’interopérabilité entre les différents matériels.

Pour pouvoir profiter pleinement des avantages apportés par H264, il faut bien évidemment que ce codec soit présent au deux extrémités de la chaîne, faute de quoi le système basculera automatiquement sur un autre codec, H263 par exemple. Ces innovations techniques se traduisent par une complexité accrue des dispositifs de traitement. Les ressources « machines » sont très sollicitées (on estime parfois qu’avec H264, il faut quatre fois plus de ressources machines qu’avec H263) et plus encore pour celles qui intégreront un pont multi-sites (ces équipements doivent gérer les flux issus des différents sites, les puissances de calcul doivent être multipliés d’autant). Du fait de cette complexité accrue, les équipements H264 en multipoint ne sont pas encore disponibles sur le marché.

Différents formats d’images ont été déterminés par les normes. Ils sont définis en fonction du nombre de lignes (dans le sens vertical) et de points (dans le sens horizontal) qui constituent l’image vidéo. Le format CIF (Common Interchange Format) est le format de base de la visioconférence. Il se compose de 352 points sur 288 lignes et correspond environ à un quart de l’écran sur un téléviseur.

Des formats dérivés, multiples et sous multiples, ont été également définis ainsi que le montre le tableau ci-dessous. Ces valeurs sont à comparer à celles adoptées pour une image de télévision classique (720 points x 576 lignes).

GIF - 15 ko
Comparaison entre les différents formats d’images

Pour une image de télévision, le débit traditionnel est de 25 images par seconde (30 pour le continent américain). On pourra retrouver ces valeurs sur les dépliants commerciaux fournis par les fabricants d’équipements de visioconférence (15 images par secondes au maximum sur les plus petits matériels). Pratiquement, les chiffres réels sont bien plus faibles. Il ne faut pas oublier que ces valeurs ne pourront pas être atteintes si les débits sur le réseau ne sont pas suffisants (notamment pour les réseaux IP en cas de congestion). De ce fait, une fluidité correcte des images ne sera pas toujours obtenue.

Les matériels de visioconférence disposent souvent de « sorties informatiques » qui permettent la connexion d’un moniteur informatique ou d’un vidéo projecteur pour une visualisation sur grand écran. Les résolutions graphiques habituellement proposées sont :
- SXGA : 1280 x 1024
- XGA : 1054 x 768
- SVGA : 800 x 600
- VGA : 640 x 480

[3] Pour une qualité donnée, plus le débit obtenu est faible et plus les circuits de compression doivent être performants