Terme du glossaire

Encodage

Qu'est-ce que l'encodage ?

Dans le contexte du streaming vidéo, l'encodage est le processus de compression des données audio et vidéo brutes en un format numérique adapté au stockage, à la lecture et à la transmission.

L'encodage est un processus fondamental de la production et de la distribution de vidéos numériques. Il permet de réduire la taille des fichiers vidéo, de les rendre compatibles avec différents appareils et de les adapter au streaming ou au téléchargement, tout en préservant au mieux la qualité visuelle et audio.

Sans encodage vidéo, il serait impossible de diffuser, de partager ou de stocker du contenu vidéo.

Types d'encodage

Il existe trois principaux types d'encodage, classés selon leur finalité et leurs performances : avec perte, sans perte et en temps réel.

L'encodage avec perte supprime certaines données pour réduire la taille du fichier, souvent sans altérer sensiblement la qualité visuelle. Il est couramment utilisé pour le streaming, les plateformes vidéo en ligne et les formats multimédias grand public.

L'encodage sans perte préserve l'intégralité des données originales, ce qui le rend idéal pour le montage vidéo professionnel, l'archivage et les situations où la qualité est primordiale. Les fichiers sont plus volumineux, mais conservent une fidélité optimale.

L'encodage en temps réel s'effectue instantanément lors de la capture ou de la diffusion vidéo. Il est généralement utilisé pour la diffusion en direct, la visioconférence et les flux de production audiovisuels. Il privilégie la vitesse et l'efficacité à une compression fine, et s'appuie souvent sur des encodeurs matériels comme NVENC ou Quick Sync.

Codecs et encodage

Qu'est-ce qu'un codec ?

Un codec est un outil qui compresse et décompresse les fichiers vidéo ou audio. Il réduit la taille des fichiers multimédias volumineux pour le stockage ou la diffusion, puis les restaure pour la lecture. Le mot « codec » vient de « codeur-décodeur ».

Les codecs vidéo les plus utilisés pour l'encodage sont :

• H.264 (AVC)

• H.265 (HEVC)

• AV1

• VP9

• ProRes

• DNxHD / DNxHR

• MPEG-2

• VP8

• Theora

• Xvid

Le H.264 est le plus répandu et le plus utilisé, tandis que l'AV1 est une alternative plus récente et libre de droits offrant une meilleure compression.

Qu'est-ce que le décodage ?

Le décodage est le processus de conversion des données vidéo ou audio compressées en un format lisible. C'est l'opération inverse de l'encodage.

Lorsqu'une vidéo est diffusée en continu ou lue, l'appareil (comme votre téléphone, votre ordinateur ou votre tv connectée) utilise un décodeur pour décompresser les données créées lors de l'encodage. Le décodeur lit le fichier encodé, reconstruit les images et restitue la vidéo et l'audio en temps réel.

Par exemple, lorsque vous regardez une vidéo sur YouTube, le fichier est encodé à l'aide d'un codec comme le H.264. Votre navigateur ou application utilise un décodeur (logiciel ou matériel) pour décoder la vidéo et vous permettre de la visionner sans problème.

Encodeurs matériels vs Encodeurs logiciels

L'encodage peut être effectué par des encodeurs logiciels ou matériels.

Les encodeurs logiciels sont des applications installées sur votre ordinateur qui capturent le flux vidéo, le compressent et l'envoient à des plateformes de streaming comme YouTube, Facebook ou Twitch.

Les encodeurs matériels sont des appareils physiques dédiés, conçus spécifiquement pour encoder la vidéo en direct. Certains modèles peuvent se connecter directement à une caméra pour effectuer l'encodage instantanément.

Quelle est la principale différence entre ces deux types d'encodeurs, et lequel est le meilleur ? Cela dépend principalement des besoins de streaming et du type de contenu utilisé. Comparons-les pour y voir plus clair.

Encodeurs logiciels

L'encodage logiciel est réalisé à l'aide du processeur et de bibliothèques d'encodage, telles que x264 (pour le H.264) ou x265 (pour le H.265/HEVC). Il offre un contrôle précis des paramètres d'encodage tels que le débit binaire, le niveau de compression, les types d'images et la qualité.

Avantages :

• Sortie de meilleure qualité à des débits binaires inférieurs (meilleure efficacité de compression).

• Options de réglage avancées pour des cas d'utilisation spécifiques.

• Fréquemment utilisé dans la production vidéo professionnelle ou la diffusion.

Inconvénients :

• Forte consommation de ressources CPU et performances plus lentes, notamment pour les contenus haute résolution comme la 4K.

• Déconseillé pour les applications en temps réel, sauf si vous disposez d'un processeur très puissant.

Utilisation : Montage vidéo, encodage VOD, exportations professionnelles où la qualité est primordiale.

Encodeurs matériels

L'encodage matériel est réalisé à l'aide de puces dédiées (ASIC) ou de GPU avec encodeurs intégrés tels que NVIDIA NVENC, AMD VCE ou Intel Quick Sync Video. Ces encodeurs sont conçus pour gérer les tâches d'encodage vidéo beaucoup plus rapidement et avec une consommation d'énergie réduite.

Avantages :

• Encodage rapide et efficace, idéal pour les applications en temps réel comme la diffusion en direct ou la visioconférence.

• Décharge le processeur, libérant ainsi des ressources système pour d'autres tâches.

• Performances constantes, même en cas de forte charge système.

Inconvénients :

• Qualité de sortie légèrement inférieure à débit binaire égal par rapport aux encodeurs logiciels.

• Moins de flexibilité en termes de paramètres avancés et d'optimisation du codec.

Utilisations : Diffusion en direct, systèmes de surveillance, périphériques, appareils mobiles, systèmes embarqués.

Contexte : Diffusion et ABR (Diffusion à débit adaptatif)

En diffusion, et plus particulièrement avec la diffusion à débit adaptatif, l'encodeur doit créer plusieurs versions de la même vidéo. Cela signifie créer plusieurs versions de la même vidéo à différentes qualités (par exemple, une en haute qualité (1080p), une en qualité moyenne (720p) et une en basse qualité (480p)). Chaque version a une résolution et un débit binaire différents.
Ces rendus sont désormais alternés dynamiquement en fonction de la connexion Internet et des performances de l'appareil du spectateur.

• Les encodeurs logiciels optimisent la qualité de chaque rendu, mais peuvent rencontrer des difficultés pour l'encodage simultané de tous les rendus en temps réel.

• Les encodeurs matériels excellent dans ce domaine, car ils peuvent encoder plusieurs rendus en temps réel, ce qui les rend idéaux pour les flux de travail ABR en direct (par exemple, les événements sportifs ou autres diffusés en direct à une audience mondiale).

Tableau comparatif final

Fonctionnalité	Encodeur logiciel	Encodeur matériel
Vitesse	Plus lente	Beaucoup plus rapide
Qualité	Supérieure (par débit binaire)	Légèrement inférieure
Personnalisation	Très flexible	Limitée
Utilisation des ressources	Forte utilisation du processeur	Faible utilisation du processeur, déchargement sur le GPU
Idéal pour	La VOD, la post-production	Diffusion en direct, utilisation en temps réel

Comment fonctionne l'encodage ?

Vous avez jusqu'à présent découvert les types d'encodage, les codecs et le débit binaire adaptatif. Voyons maintenant comment tous ces éléments interagissent pour rendre l'encodage possible.

Voici comment fonctionne l'encodage en 6 étapes :

Étape 1. Capture de la vidéo brute

L'encodage vidéo commence lorsqu'un appareil, comme une caméra ou un enregistreur d'écran, capture une vidéo brute non compressée. Ce flux vidéo brut contient tous les détails en pleine qualité, mais génère des fichiers extrêmement volumineux.

Par exemple, une minute de vidéo 4K non compressée peut occuper plusieurs dizaines de gigaoctets. Il est donc nécessaire de la compresser pour la diffusion en continu, le partage ou le stockage.

Étape 2. Choix d'un encodeur et d'un codec

Pour compresser la vidéo, vous avez besoin d'un encodeur (logiciel ou matériel : voir ci-dessous pour en savoir plus) et d'un codec (comme H.264, H.265 ou AV1).

L'encodeur applique les règles du codec pour réduire la taille de la vidéo. Par exemple, si vous utilisez l'encodeur x264 avec le codec H.264, il traitera et compressera la vidéo en conséquence.

Étape 3. Compression de la vidéo

Ensuite, l'encodeur analyse chaque image de la vidéo. Il supprime les données redondantes, lisse les pixels similaires et ne conserve que les éléments qui changent d'une image à l'autre. Par exemple, dans une scène où l'arrière-plan reste fixe, l'encodeur ne stockera pas plusieurs fois le même arrière-plan ; il réutilisera les données, ce qui permettra de gagner de l'espace.
Cette compression réduit considérablement la taille du fichier sans impact notable sur la qualité visuelle.

Étape 4. Définir les paramètres de sortie

Avant de finaliser le fichier, l'encodeur utilise les paramètres que vous avez choisis : résolution (par exemple, 1920 × 1080), fréquence d'images (par exemple, 30 images/s) et débit binaire (par exemple, 5 Mbit/s). Ces paramètres contrôlent la quantité de données utilisées par seconde de vidéo et influent directement sur la qualité et la taille du fichier.

Par exemple, un débit binaire plus élevé produit une vidéo plus nette, mais génère également un fichier plus volumineux.

Étape 5. Empaqueter la vidéo encodée

Une fois compressée, la vidéo encodée est placée dans un conteneur vidéo tel que MP4, MKV ou MOV. Le conteneur regroupe la vidéo, l'audio, les sous-titres et les métadonnées dans un seul fichier lisible.

Par exemple, un fichier MP4 peut inclure une piste vidéo H.264 et une piste audio AAC, ce qui le rend compatible avec la plupart des appareils et plateformes.

Étape 6. Diffusion de la vidéo

La vidéo encodée est maintenant prête à être diffusée : mise en ligne sur YouTube, diffusion en direct sur Twitch ou stockage sur un serveur.

Les services de streaming peuvent encoder la vidéo en plusieurs résolutions (1080p, 720p, 480p, etc.) pour prendre en charge le streaming à débit adaptatif, garantissant ainsi une lecture fluide quelle que soit la vitesse de connexion Internet.

Exemple :

Un YouTubeur enregistre une vidéo 4K avec un appareil photo reflex numérique. Le fichier brut pèse plus de 50 Go et doit être compressé. Il ouvre HandBrake (un logiciel d'encodage), choisit le codec H.264, définit la résolution à 1080p, le débit à 8 Mbit/s et l'exporte au format MP4. Le fichier obtenu ne pèse que 1,5 Go et est prêt à être mis en ligne sur YouTube avec une perte de qualité minimale.

Encodage vs Transcodage

Qu'est-ce que le transcodage ?

Le transcodage est le processus de conversion d'un fichier vidéo ou audio déjà encodé vers un format, une résolution ou un débit binaire différents. Il permet de rendre les contenus compatibles avec divers appareils, de réduire leur taille ou de les préparer pour la diffusion en continu.

On confond souvent encodage et transcodage, mais la différence réside dans la source : l'encodage est la compression initiale des séquences brutes, tandis que le transcodage convertit une vidéo déjà encodée vers un autre format, une autre résolution ou un autre débit binaire. Ce sont donc deux étapes distinctes qui se succèdent au sein d'un même processus.

Tableau comparatif

Fonctionnalité	Encodage	Transcodage
Définition	Compression de fichiers multimédias bruts en un format numérique	Conversion de fichiers multimédias déjà encodés en un nouveau format
Entrée	Vidéo/audio bruts (ex. : caméra ou écran)	Vidéo ou audio encodés (ex. : MP4, MKV, etc.)
Utilisation	Compression initiale pour le stockage, la lecture ou le chargement	Changement de format, ajustement du débit binaire ou modification de la résolution
Usage courant	Création de fichiers vidéo originaux	Adaptation des vidéos pour la diffusion en continu, le montage ou divers appareils
Exemple	Encodage de séquences 4K brutes en H.264 MP4	Conversion de H.264 1080p en H.265 720p pour la diffusion en continu