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Formats vidéo et WEB

Guide afin de vous aider à choisir le bon format vidéo WEB

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La vidéo sur le web n’est pas près de disparaître. Si l’intégration de vidéos Instagram et Youtube est simple, de plus en plus de situations – comme de nombreux cas d’utilisation du commerce électronique – exigent une approche personnalisée de la diffusion de vidéos.

Lorsqu’il s’agit de mettre en place un pipeline de traitement et de diffusion de vidéos, la première décision à prendre concerne les formats vidéo à servir. Des aspects tels que l’ergonomie, le support (navigateurs et systèmes), l’efficacité de la compression ou la vitesse de codage sont susceptibles d’intervenir dans ce choix.

Sur la base d’ expérience en matière d’optimisation des médias pour les entreprises du web, nous allons mettre en évidence ici les principaux aspects à prendre en compte. Si vous recherchez une option simple de transcodage et d’optimisation à l’aide de ffmpeg, vous pouvez également consulter cet article.

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Conteneurs et codecs

Contrairement aux formats d’image habituels, il est vraiment important d’être conscient de la différence entre conteneur et norme de codage. L’extension de fichier nous indique quel conteneur, mais pas quel codec est utilisé. Et la norme suivie pour coder le clip déterminera si elle est prise en charge par le navigateur ou le système.

Par exemple, si le format vidéo universellement supporté pour le web utilise un conteneur mp4 et la norme H264 pour le codage, tous les fichiers mp4 ne sont pas universellement supportés car ils peuvent être codés selon une norme différente, comme H265.

La situation devient même un peu plus complexe avec le débit binaire adaptatif (ABR), qui apporte la meilleure façon d’être réactif aux capacités du réseau et du périphérique de l’utilisateur.

Voyons les principales combinaisons de conteneurs et de normes de codage et de diffusion et les différences entre elles en termes de prise en charge, d’efficacité de la compression, de vitesse d’encodage et d’expérience utilisateur.

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Vidéo progressive

H264/AVC

Le format roi pour la vidéo comporte un conteneur mp4 avec un encodage H264/AVC. Parfois, vous le trouverez dans un conteneur m4v (format par défaut dans Handbrake), un dérivé du mp4 développé par Apple pour les vidéos H264 avec protection DRM.

Tous les navigateurs et systèmes, ainsi que les applications natives d’iOS et d’Android, supportent ce format. C’est le choix le plus sûr pour éviter les problèmes de compatibilité.

De plus, presque tous les appareils, de l’ordinateur de bureau au mobile, prennent en charge l’accélération matérielle pour le H264. Il est rapide à encoder et à décoder.

En résumé, l’encodage et la diffusion de ce format sont vraiment faciles. Comme pour les images, il suffit d’insérer le lien vers la vidéo à l’aide de HTML5 pour qu’elle fonctionne avec tous les navigateurs.

Les problèmes peuvent apparaître pour des résolutions supérieures à VGA, une bonne qualité visuelle – débits d’environ 2000 kbps et plus – et une durée supérieure à plusieurs secondes. Lorsqu’il est visionné via un réseau mobile – dans de nombreuses régions, également dans les connexions domestiques aux heures de pointe – il peut subir des décrochages et des rebuffades. L’alternative consistant à réduire la qualité produira des artefacts tels que le flou, le moustique ou le blocage.

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H265/HEVC

En utilisant le même conteneur et l’encodage H265/HEVC, nous trouvons un format vidéo puissant qui donne une efficacité de compression beaucoup plus élevée (environ 50% plus légère) et beaucoup moins de risque d’artefacts autres que le flou. Le problème de ce format est que son support est limité aux appareils Apple, qui incluent dans leur prix les lourdes royalties. Presque uniquement Safari et les applications iOS pourront l’utiliser. Si vous avez de nombreux utilisateurs d’iPhone ou de Mac, vous pouvez l’inclure avec une solution de repli vers H264. L’expérience pour eux sera meilleure.

Même avec l’accélération matérielle – disponible presque uniquement sur les appareils Apple – la complexité supérieure de ce format signifie que l’encodage est nettement plus lent, de sorte que la production des variantes pour la livraison nécessite plus de calcul et plus de temps.

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VP9

Il s’agit de la réponse open source libre de droits de Google. Au lieu de mp4, il utilise des conteneurs webm, en fait un conteneur mkv mais en fixant la norme de codage à VP8 ou VP9. Il apporte des avantages similaires à H265, peut-être un peu moins efficaces mais toujours beaucoup plus par rapport à H264. Là encore, il permet de réduire le poids avec beaucoup moins de risques d’artefacts autres que le flou. La vitesse d’encodage est similaire à celle du H265, qui est lente. La vitesse d’encodage peut être un élément à prendre en compte, surtout dans un pipeline de transcodage interne.

Notez que bien qu’une version précédente (VP8) existe avec le même support, nous ne la recommandons pas du tout, car elle n’ajoute aucun avantage au H264, qui est déjà universellement supporté. L’utilisation de webm ne se justifie qu’avec l’encodage VP9.

Bien sûr, le support de webm est limité au monde Google. Cela signifie Chrome et Android. Là encore, nous aurons besoin d’une solution de repli vers le H264.

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AV1

Une première version stable de cette norme a été publiée en mars 2018, avec des mappings pour les conteneurs MP4 et MKV. Elle offre des gains similaires ou légèrement supérieurs en termes d’efficacité de compression par rapport à H265, tout en étant sans licence. Les dernières implémentations ont également amélioré la vitesse de décodage par rapport à H265, faisant des vidéos AV1 une alternative convaincante pour la diffusion sur le web.

Les partenaires impliqués dans l’Alliance for Open Media qui a créé le format plaident en faveur d’un soutien généralisé dans un avenir proche. Il promet de balayer tous les autres formats existants.

Cependant, l’implémentation actuellement disponible doit être considérée comme expérimentale et son goulot d’étranglement reste la vitesse d’encodage. L’absence d’accélération matérielle pour cette opération est clairement un problème, les premières solutions étant attendues pour la fin de l’année.

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VVC

Le comité responsable du H264 AVC et du H265 HEVC a accéléré l’élaboration d’une nouvelle norme, dont la publication est prévue pour 2020. Les tests préliminaires sur les approches actuellement envisagées ont montré des gains remarquables par rapport à H265 et AV1. Je l’inclus ici comme un avis futuriste, juste pour montrer que la course au codage vidéo semble loin d’être terminée.

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Débit binaire adaptatif (ABR)

Il s’agit d’une alternative très intéressante à tout format progressif. Elle s’appuie sur un protocole de communication de flux multimédia basé sur HTTP. Dans cette approche, les vidéos sont diffusées sous la forme d’une liste de lecture principale. La liste de lecture offre une représentation ou une échelle, avec différentes options de résolution et de débit binaire qui s’adaptent aux différentes tailles de fenêtres, aux largeurs de bande du réseau et aux capacités des appareils.

En outre, les vidéos sont divisées en morceaux ou en tranches, de sorte que le client peut passer d’un niveau de qualité à un autre. Il est capable de s’adapter aux conditions de l’utilisateur, notamment à la vitesse du réseau, mais aussi à la taille de la fenêtre d’affichage – comme le passage en plein écran -.

L’ABR présente un grand avantage pour l’optimisation de l’interface utilisateur sur les appareils mobiles, en évitant les blocages ou les événements de remise en mémoire tampon sur les réseaux mobiles. Si vous recherchez un véritable comportement réactif, c’est clairement l’approche à adopter. Il existe deux normes principales, HLS et MPEG-DASH.

Bien qu’il y ait une croyance répandue selon laquelle l’ABR n’a de sens que pour les vidéos assez longues, d’après mon expérience, de nombreuses situations avec des clips assez courts peuvent également bénéficier de cette approche.

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HLS

Développé par Apple, ce protocole ABR s’appuie sur différents rendus découpés en morceaux au format mp4. A l’origine avec H264, il supporte également H265 maintenant. Cependant, à titre de compromis, nous recommandons de s’en tenir à l’encodage H264 avec HLS, car il apporte une bien meilleure compatibilité à travers une variété de cas clients.

Un point important de cette norme est le support des appareils Apple récents. Pour les clients autres que Safari ou les applications iOS natives, vous aurez besoin d’un viewer. Mais ce n’est pas un gros problème puisque de bonnes options open source comme videojs sont disponibles. Bien sûr, vous devrez faire quelques efforts pour le personnaliser et le faire fonctionner dans votre interface. Il existe également d’excellents services de transcodage et de livraison qui font tout ce travail pour vous.

Comme chaque rendu doit être encodé à un débit constant, je recommande de combiner le HLS avec un encodage par titre. En d’autres termes, il s’agit de sélectionner le débit binaire du rendu en fonction du contenu de la vidéo.

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MPEG-DASH

Il s’agit d’un protocole agnostique en matière de codecs pour l’ABR. Il est donc capable de fonctionner avec l’encodage VP9 en plus du H264 et du H265, ou même avec de nouvelles alternatives comme AV1. L’inconvénient est sa relative jeunesse, ce qui signifie qu’il bénéficie d’un support bien moindre que HLS. C’est pourquoi nous ne le recommandons pas encore pour la plupart des entreprises du Web, même pour les grandes boutiques de commerce électronique.

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Conclusion

Après des années de prédominance de la compression H264 AVC, de nouvelles approches animent la scène. La course aux tailles et aux résolutions d’écran alimente le développement de nouveaux formats capables de fournir un contenu plus important avec la même bande passante.

VP9 dans webm offre un gain significatif en termes d’efficacité de compression (environ 30%), est libre de droits et est supporté par les solutions Google (Chrome, Android). En allant beaucoup plus loin, H265/HEVC a atteint une qualité subjective comparable ou supérieure à la moitié du débit binaire par rapport à H264. Comme aucune de ces solutions n’offre un support universel, le H264 sera toujours nécessaire, au moins comme solution de secours.

Le débit binaire adaptatif est une alternative convaincante, offrant une expérience utilisateur imbattable. À cet égard, HLS bénéficie d’un large soutien avec l’aide de visionneurs open source. Il s’agit probablement de la meilleure option pour un web de taille moyenne. La complexité ajoutée par la nécessité d’un visualiseur est relativement atténuée par la disponibilité d’initiatives open source comme videojs pour les solutions internes, mais aussi de services tiers pour faire le travail à des prix compétitifs. Si vous empruntez cette dernière voie, assurez-vous de demander un encodage par titre.

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1 April 2021

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