L'histoire du développement des formats vidéo (article plus vidéo)

Depuis le XIXe siècle, les gens ont commencé à réussir à créer des systèmes d'images animées. Fenakistiskop, Kineograph, Praxinoscope - tentatives primitives mais réussies de montrer au spectateur le mouvement. Tout au long du XXe siècle et au-delà, les formats de cinéma et de vidéo se sont développés, devenant meilleurs, plus complexes, moins chers et plus accessibles, entraînant la naissance de services de streaming vidéo, où vous pouvez regarder une vidéo intéressante à ce sujet. Pour Giktims, je l'ai préparé sous la forme d'un article et laissé une vidéo ci-dessous.

L'article est plus pratique par la présence de liens pour une connaissance plus détaillée des formats intéressants, et la vidéo contient de nombreuses illustrations.

Beaucoup de photos

Au cinéma

En 1832, Joseph Plateau crée le phénacystiscope . L'appareil avait un disque rotatif, qui devait être regardé à travers le trou. Les «cadres» dessinés à intervalles réguliers, se remplaçant rapidement, ont créé l'illusion du mouvement.

Zootropus aurait été inventé par William George Horner en 1833, bien qu'un appareil similaire soit mentionné dans les chroniques chinoises datant de 180. À l'intérieur du tambour creux, des cadres ont été peints sur les murs.

En 1868, John Burns Linnet a breveté le mot «cinéographe» comme nom pour un dispositif permettant de tourner rapidement des pages de papier avec des cadres peints d'un film. Comme ceux que tu as peints dans les champs d'un cahier à l'école.

En 1877, Emil Reynaud fait breveter le praxinoscope . En fait, c'est un zootrop avec un prisme qui réfléchit l'image de manière à compenser la déviation du «cadre» jusqu'au suivant.

Depuis le XVIIe siècle, l'idée d'un projecteur existe. C'est seulement alors qu'elle a été appelée une lanterne magique , et par exemple, une bougie avec une cheminée au-dessus, elle a été utilisée comme source de lumière dans la structure.

Bande de film

Parmi les appareils qui permettent d'enregistrer une image animée à partir d'images, le cinétographe de 1891 utilisait un film celluloïd comme appareil de stockage.

En 1895, les frères Lumière ont recueilli un tas de réalisations passées et réalisé la cinématographie , qui a été filmée pour la célèbre arrivée du train.


La fréquence d'images était limitée à la 16e: l'appareil utilisait une prise fiable et en colère pour changer les images de manière saccadée, et avec des secousses plus fréquentes, le film était déchiré. Pour la même raison, il n'était pas possible d'utiliser un film de plus de 17 mètres: le rouleau lourd ne voulait pas tourner si vite et le film a été déchiré à nouveau.
En 1897, Woodville Latham a résolu ce problème en brevetant sa boucle . C'est-à-dire, la création d'un tampon entre la rotation continue du rouleau de film et le mécanisme de saut, qui change radicalement les images.


Même alors, la question des normes était aiguë pour l'industrie. Pendant les dix premières années du XXe siècle, la largeur du film a été plus ou moins standardisée - ces mêmes 35 mm. Il s'est avéré plus difficile de trouver un standard unique pour la perforation , en d'autres termes, des trous le long des bords du film, lui permettant d'être décalé exactement d'un cadre. Avec des trous non standard tourmentés jusqu'aux années trente et même quarante.



Aujourd'hui, la Société CIMPTI des ingénieurs du cinéma et de la télévision est chargée de normaliser les trous. Il a été fondé en 1916, bien que les cinéastes, dès 1908, aient tenté de porter la perforation à un dénominateur. Les tentatives des cinéastes d'économiser de l'argent en achetant des films non perforés et en les trouant d'une manière ou d'une autre sur leurs propres machines ou même à l'intérieur de la machine de tournage ont conduit non seulement à des incompatibilités, mais aussi à une image sautante pendant la lecture. Le poinçonnage normal en usine résout les deux problèmes.

Bande magnétique

En 1944, l'émigrant russe Alexander Ponyatov a fondé la société AMPEX. Dans le 56e, la société a inventé l' enregistrement vidéo cross-line , qui a utilisé de la bande magnétique sur des bobines.


La même année, la BBC utilisait déjà cette technologie pour diffuser des informations en direct. Il est difficile de surestimer la capacité d'enregistrer des émissions pour la télévision, c'était une percée. C'est de la télévision que de nombreux formats ont hérité du balayage entrelacé .
En 59, Toshiba a suggéré d'utiliser les minuscules obliques de Norikazu Savazaki inventés au Japon au lieu de minuscules transversalement: les lignes situées à un angle par rapport à la tête vidéo permettaient, par exemple, de mettre en pause la vidéo avec l'image gelée à l'écran: dans ce format, la tête de lecture chevauche les lignes pour afficher un écran à tout moment.
Dans le 65e, Ampex a développé un film couleur.

À cette époque, le film était stocké sur des bobines, ce qui signifie que l'enregistrement pourrait être facilement ruiné en touchant le film avec vos mains. Et l'enfiler dans un appareil de reproduction était un processus qui nécessitait de la compréhension, tout comme l'enfilage d'une machine à coudre. Et si cela n'a pas été plus facile avec les machines à coudre au fil des ans, alors l'industrie de la cassette a changé l'industrie de la production vidéo.

De l'analogique au numérique

Le premier format de cassette industrielle était le U-matic de Sony. Les professionnels de 1971 étaient contents: les cassettes vivaient plus longtemps que les bobines avec film, avaient une résolution de 400 lignes et une excellente qualité grâce à un large ruban de près de deux centimètres (¾ pouces) et une vitesse de défilement élevée, et un son à deux canaux.
Pour un usage domestique, le format ne convenait pas: les cassettes étaient énormes, avec une limite de 90 minutes. Les magnétophones étaient encore plus énormes. Ainsi, malgré de nouvelles améliorations, le Sonya ¾ n'a pas conquis le monde.



Mais il a conquis JVC, après avoir lancé sur le marché le 76e format de cassette vidéo Video Home System. Ou tout simplement VHS , qui, au 84e, est devenu le format principal de la vidéo domestique.
Les cassettes d'une largeur de bande de 12,5 mm (½ pouce) pouvaient stocker jusqu'à six heures de vidéo avec une résolution de 240 lignes, bien que le plus souvent elles aient stocké jusqu'à trois heures. Les cassettes n'avaient aucune protection contre la copie, ce qui était déjà un bon argument contre l'utilisation du Betamax propriétaire - un format rival de Sony, l'héritier d'U-matic.


Les lecteurs VHS étaient moins chers. De plus, Sonya a mal calculé, interdisant de vendre du porno sur ses cassettes.
La 83e année, le célèbre magnétophone soviétique Electronics VM-12 est sorti. Le même, avec une fente de cassette sautant, et léché de Panasonic NV-2000.
Mais même si Betamax a perdu la guerre pour le marché des utilisateurs, sa version Betacam a été activement utilisée dans un créneau professionnel. Dans la télédiffusion, par exemple. Parce que VHS n'était pas adapté à un usage professionnel: à chaque réenregistrement de la bande, la qualité diminuait et la distorsion augmentait. Ceci est une conséquence de l' enregistrement composite , qui accumule ce que l'on appelle la diaphonie . Un signal composant a été enregistré sur Betakam: la vidéo a été divisée en canaux de luminosité et de couleur, ce qui a réduit l'usure et la distorsion lors du doublage.

Il était tout aussi important pour les professionnels que les caméras Betakam écrivent directement sur leur bande, et il n'était pas nécessaire de tirer les fils vers un enregistreur séparé. Et c'est plus de commodité et de mobilité.

Betakam s'est développé en parallèle avec d'autres formats, mais a toujours été une solution professionnelle.

La rumeur veut que dans certains endroits, il y ait encore des émissions à partir des cassettes de Betakamov.

Notre VHS a bien vécu jusqu'à l'arrivée massive de «home cinéma» et de DVD bon marché, et en Occident à cette époque de nouveaux formats sont apparus.

Huit ans après la sortie de VHS, Sony a sorti un concurrent: Video-8 .


Le format était compact: huit est juste la largeur du film. Le format a donné une qualité légèrement meilleure que VHS avec une résolution de 250 lignes. À ne pas confondre avec le Super-8 de la 65e année: un format de prise de vue à domicile populaire dans lequel le film était utilisé. Mais les huit n'ont pas conquis le marché vidéo national, bien qu'il ait gagné en popularité: ces petites bandes pratiques ont trouvé leur créneau, devenant la norme pour les caméscopes Handycam . Il est probable que vos parents aient quelque part sur la table une telle cassette avec leur mariage.

S-VHS et Hi-8 remplacés. La qualité vidéo a augmenté, les principes d'enregistrement des signaux ont changé, la couverture des films s'est améliorée, les bandes ont cessé d'être oxydées et sont devenues des poudres métalliques.

Le S-VHS est passé d'un signal composite à un signal à deux composantes: les canaux de luminance et de couleur ont été écrits séparément. La résolution est passée à 400 lignes. Le format a commencé soit avec fierté, soit avec doute appelé semi-professionnel, des dispositifs d'édition et de diffusion professionnels basés sur celui-ci sont apparus. Les cassettes ressemblaient à des VHS ordinaires et les magnétophones étaient rétrocompatibles.

Hi-8 est la plus haute qualité des formats analogiques domestiques. Résolution - 420 lignes. La cassette ressemble à la vidéo-8.

L'histoire du développement des formats analogiques se termine ici, mais l'histoire des cassettes vidéo ne s'arrête pas. C’est juste que maintenant un signal numérique est écrit sur des cassettes.

Mais d'abord, parlons des disques . Qui a également enregistré la première vidéo analogique.


Les premières tentatives d'enregistrement vidéo sur disque remontent à la fin du XIXe siècle.
Le premier brevet pour un tel système, capable de stocker un peu plus d'une minute de vidéo, a été déposé en 1907.

Ted de vingt centimètres au début des années soixante-dix est passé de cinq à dix minutes.
Dans le 78e, un vinyle VISC de 12 pouces (30 cm) stockait une heure de chaque côté, mais ne permettait même pas à la vidéo de faire une pause.

Un DEC potentiellement réussi était prévu au 64e et est sorti au 81e, immédiatement dépassé et échoué.

Le célèbre Laserdisc de 30 centimètres de la 78e année a tenu jusqu'à une heure de côté dans une résolution de 440 lignes. En plus des États et du Japon, n'a réussi nulle part.

Le VHD de 25 centimètres de la 83e année a gardé une heure de côté, mais n'a pas réussi et est décédé trois ans plus tard.

Les disques numériques commencent par des disques compacts. Le premier format adéquat était le CD vidéo de 93, qui offrait une qualité VHS, mais pas le codec MPEG1 le plus économique, dont un peu plus tard, a limité la durée d'un tel enregistrement à une heure et quart. Eh bien, trois ans plus tard, un DVD est sorti et personne ne pouvait rivaliser avec lui pendant longtemps.

Revenons maintenant aux cassettes, qui sont devenues numériques.

Avant cela, il y avait des modules numériques dans les enregistreurs et les magnétophones. Par exemple, la manipulation de l'enregistrement d'un signal composant nécessite un calcul numérique, ce qui signifie un processeur (au moins dans le système enregistreur), mais le signal a été écrit sur les bandes elles-mêmes analogiques.

Maintenant, au lieu des canaux de luminosité et de couleur, des flux de données numériques ont été écrits sur les cassettes, sinon tout était similaire.

Et si pour le spectateur cela ne signifiait qu'une amélioration agréable de la qualité, alors pour les professionnels de la production vidéo, l'avènement des technologies d'enregistrement numérique a incroyablement simplifié la vie.

Vous ne pouvez pas spécialement disperser une cassette analogique, et vous pouvez disperser une cassette numérique en cinquante ou même au centuple, sans perdre la possibilité de lire un enregistrement. Cela simplifie considérablement le montage et réduit considérablement le temps écoulé entre le métrage et les enregistrements prêts à être diffusés.

Et enfin: un signal numérique peut être copié et écrasé (presque) autant de fois que vous le souhaitez, aucune dégradation ne se produit - un chiffre est un chiffre.

Le premier format numérique: D1 de Sony. Où D - signifie numérique et 1 - signifie que le premier. Apparu dans le 86e.


Fait intéressant, les cassettes sont très similaires aux cassettes du tout premier format vidéo U-matic: également un film large de ¾ de pouce, en plus, de l'oxyde et non de la poudre de métal. Le système a fourni un flux de données de 270 Mbps. Il est intéressant de noter qu'avec les codecs modernes, la vidéo en 8K ne regarde normalement que 50, mais plus à ce sujet plus tard.

Le format implique le codage du signal composant en 4: 2: 2 et a été très apprécié par les professionnels pour l'abondance d'appareils pratiques pour l'édition et le traitement et la commodité du format lui-même.

Le format D2 n'est pas répertorié pour Sony, mais pour Ampex, bien que le premier ait participé au développement.


Le format s'est avéré holistique: les cassettes étaient moins chères, les magnétophones connectés à un équipement analogique sans DAC supplémentaires, mais la qualité était pire et le format a été affiné pour un usage domestique. Le meilleur que vous puissiez entendre des professionnels sur D2: "Eh bien, c'est mieux que le BHS."

D3 a doublé l'enregistrement, rendant la production vidéo moins chère.

Le D4 n'existait pas sur le marché.

Le D5 a finalement fait le bonheur des professionnels: l'encodage 10 bits et le manque de compression ont bloqué les besoins du D1. Sa version HD a permis de choisir entre 1080 entrelacé et 720 progressif avec une fréquence allant jusqu'à 30 ips.

Le D6 de la 93e année a permis d'écrire un flux dans le fou par des normes informatiques de 1,2 Gb / s sans compression. Pour la mise en œuvre normale d'une telle densité de données, un nouveau système de correction d'erreur a été développé. Et les formats D ennuyeux s'arrêtent là.

Dans le même 93e Sony a lancé Digital Betacam sur le marché.


Le successeur a chevauché D1 et a permis de produire et de traiter de la vidéo à moindre coût, constituant un système modulaire d'appareils compatibles. Et il était rétrocompatible avec les anciens Betacams. Les opérateurs et les fabricants du système vidéo sont tombés amoureux.

Dans le 95e, elle avait un rival Digital-S .


Il est également appelé le D9 dans une tradition numérique ennuyeuse. Les cassettes ressemblaient à VHS. Un peu plus tard, la version HD est apparue. Le signal a été encodé dans le système DV.

La vidéo numérique ou DV est un ensemble de formats qui ont été développés collectivement par Sony, Panasonic, Philips, Hitachi et JVC et qui ont grandement influencé le marché depuis le 95e.


Les cassettes dans le cadre de la DV pourraient être de divers facteurs de forme, même de petite taille, sur lesquelles, éventuellement, les seconds mariages de vos parents sont stockés.

Grâce à DV, nous passons de manière transparente des supports physiques aux interfaces numériques et aux ordinateurs. Et la vidéo numérique peut être stockée et transmise sous forme de fichiers.

Et cela signifie que des termes comme codec et conteneur apparaissent. Enfin, nous arrêtons de parler de la résolution des "lignes" au format TV et commençons à parler au format pixel de l'ordinateur.

Fichiers et flux

Un conteneur est un format de fichier ou de flux de données dans lequel les données sont codées d'une manière.

Le codec est un encodeur et un décodeur. Ce qui transforme les données. Dans le cas des médias, les codecs sont conçus pour compresser le flux de données et le font souvent avec des pertes.

Dans les formats DV, le conteneur peut être AVI, Quicktime ou MXF moins connu. Les codecs dans ces conteneurs et formats peuvent être différents.

Si nous parlons de compression vidéo, il existe une règle générale: plus le code est avancé, plus le flux de données ou la taille du fichier peut être petit, mais plus de ressources seront nécessaires pour la lecture avec une qualité d'enregistrement subjectivement égale.

Le développement des codecs s'est déroulé parallèlement à l'augmentation des performances informatiques.

En 1988, le codec H.261 est apparu. Peu en ont entendu parler, bien que ce soit en eux qu'apparaissent les concepts de référentiels, de transformations vectorielles par blocs et d'autres technologies qui sont maintenant utilisées dans tous les codecs populaires.
Autrement dit, la vidéo n'est pas stockée comme une séquence d'images, comme dans le film. La vidéo est analysée par l'encodeur, qui trouve un changement brusque dans l'image - par exemple, le début d'une nouvelle scène - et enregistre une telle image, qui est appelée l'image de référence. Et jusqu'à ce que le prochain cadre de référence ne décrive que les changements dans ce cadre au fil du temps, divisant l'image en blocs.

Au sein du 93e groupe d'experts sur les images en mouvement (MPEG), formé par l' Organisation internationale de normalisation (ISO), a élaboré un groupe de normes de compression MPEG-1 .

En ce qui concerne H.261, il est devenu possible de construire des modifications non seulement à partir de la trame de référence précédente, mais également à partir de la suivante; et également encoder une section isolée des autres.


En 96, MPEG-2 est apparu . C'est lui qui a ensuite encodé les DVD , vous pouvez imaginer l'échelle de distribution. L'entrelacement est revenu au jeu, et rien de fondamentalement nouveau.


Sur DVD-vidéo, vous devez vous attarder sur les détails. Ces disques sont apparus dans le lointain 96e, et en 2003, ils sont devenus le principal format vidéo grand public.


Les films ont été enregistrés avec une résolution de 720 × 576 pixels, ce qui coïncide avec le format D1. Dans le même temps, la compression a permis de réduire le débit binaire - c'est-à-dire le flux de données, jusqu'à 9,8 Mbit / s, ce qui vous a permis d'écrire des films sur des disques d'une capacité de 4,7 Go. Format d'encodage: 4: 2: 0, avec une diminution de la résolution des canaux de couleur - cette astuce vous permet de réduire la taille du fichier sans affecter considérablement la qualité de l'image, car le canal de luminosité reste dans sa résolution d'origine.

Le troisième MPEG n'existe pas séparément, toutes ses puces ont été absorbées par le second. Cela n'a rien à voir avec le mp3 non plus. Ils ont commencé à le développer à peu près au même niveau que le second, en visant des débits plus élevés, mais ils ont ensuite résolu toutes ses tâches dans le cadre de MPEG2.

98e - applaudit le piratage ou MPEG-4 .


Tout d'abord, le codec DivX propriétaire a aidé à graver le DVD sur CD , puis son homologue ouvert, Xvid . La qualité était, bien sûr, bien pire que le DVD.
Mais le film d'une heure et demie occupait 700 Mo et dans le boom zéro du piratage de films était précisément lié à ces codecs. S'il y avait des films sur l'ordinateur, c'étaient des films de ce format, à de rares exceptions près.

Et à partir de 2003, la modernité commence. L'équipe vidéo conjointe, sous le patronage de l'omniprésent Moving Image Expert Group, a présenté le codec H.264 , qui codait la vidéo au bas de l'article.


Eh bien, presque, après tout, il a été finalisé depuis, et YouTube a généralement dépassé ma vidéo en VP9 =) Par exemple, en 2007, un add-on pour H.264 - SVC (Scalable Video Coding) a été publié, ce qui a non seulement compliqué le décodage, etc. un codec difficile pour les ordinateurs, mais il a également permis de stocker des vidéos dans un flux dans plusieurs résolutions dans un format tel que les plus hautes se basaient sur les plus basses. Vous avez très probablement vu des images sur Internet dans une jeep progressive lorsqu'elles sont chargées non pas de haut en bas, mais d'abord dans les boîtes , puis elles sont mieux élaborées jusqu'à ce qu'elles soient entièrement chargées. Voici une histoire similaire. Avec l'avantage que les appareils qui doivent produire une vidéo dans une résolution inférieure à celle du film peuvent économiser des ressources sur le décodage de couches supplémentaires.

Et le codec est vraiment gourmand en ressources. Il contient de nombreuses technologies avancées dans lesquelles, hélas, je ne suis pas fort.Cependant, aujourd'hui, même les téléphones parviennent à gérer la vidéo FullHD dans ce format, tandis que les meilleurs tirent 4K.

Dans le même temps, le débit d'une telle vidéo en 1080p oscille autour de 2 Mbit / s, et encore moins sans son. Et le fait que vous puissiez réduire la quantité de données en augmentant correctement le volume et la complexité des calculs m'étonne toujours.

En 2006, les roues Bluray sont apparues .


En deux ans, ils ont évincé leur rival HD-DVD . Toujours en vie. Les bases de données ont été développées par tout un consortium de grandes entreprises. Les disques sont monocouches et bicouches, avec une capacité de 25 et 50 Go, respectivement. La vidéo pour eux est encodée en MPEG-2, MPEG-4, H.264 et dans le nouveau codec de Microsoft VC-1 .

Pour les HD-DVD, les valeurs de capacité étaient un peu plus modestes - 15 et 30 Go - mais elles pouvaient également être bidirectionnelles. L'ensemble des codecs est le même.

En même temps, l'avenir approche lentement. Beaucoup aimeraient le rencontrer face au codec gratuit VP9 , mais ce sera probablement le sourire H.265 de l'entreprise , également appelé HEVC. Que puis-je dire, avec le prochain =)


Sérieusement, les deux codecs trouveront leur place. Déjà aujourd'hui, vous pouvez voir des insertions vidéo sur des sites qui sont implémentés au format WebM ouvert , qui utilise VP9 ou 8. Et puisque Google force simplement l'utilisation de VP9, ​​YouTube prendra également en charge les deux nouveaux codecs.

Les deux codecs ne sont pas révolutionnaires, mais il s'agit d'une autre série de technologies vidéo. La vidéo en H.264, en VP8, en H.265 et en VP9 est superbe. Seuls les deux derniers sont plus petits et ont un plafond plus élevé. Une autre question est de savoir à quel point la vidéo sera encodée plus rapidement ou plus lentement dans de nouveaux formats, de sorte que les producteurs de contenu modestes - comme Slaylama - seraient également pratiques. Oui, et ces codecs n'ont pas de concurrents spéciaux, car aujourd'hui encore, il est important de savoir si les appareils peuvent décoder le matériel vidéo: votre smartphone tirera facilement du Theora open source, mais il sera déchargé beaucoup plus rapidement. Par conséquent, nous avons à nouveau le bien et le mal, Coca-Cola et Pepsi, Android et iPhone, VP9 et H.265.