Pourquoi la vidéo analogique ne peut-elle pas être compressée comme la vidéo numérique (exemple à l'intérieur)?

J'apprends les bases de signaux TV analogiques et numériques et je suis tombé sur ce ( lien d' origine , maintenant disparu) court article (voir la page suivante aussi).

Pourquoi les signaux vidéo analogiques ne peuvent-ils pas être compressés de manière similaire aux signaux numériques lors de l'utilisation de MPEG-2 (reportez-vous à l'article ci-dessus où ils donnent un exemple de base de ce que je comprends par MPEG-2)? pourquoi les pixels "répétés" ne peuvent-ils pas être ignorés en analogique pour réduire l'utilisation de la bande passante comme en numérique?

Pour voir ce que je veux dire, référez-vous à cette question . Vous y trouverez l'image suivante:

Pourquoi ne pouvez-vous pas simplement "ignorer" (en ne la modulant pas) une ligne de pixels (en supposant qu'elle ne change pas entre les images) et réduire la fréquence du signal de données et donc l'utilisation de la bande passante?

Vous pouvez compresser la vidéo analogique afin qu'elle utilise moins de bande passante , au détriment de la qualité: télévision à balayage lent . Utilisé pour transmettre la télévision en direct de la surface de la lune, en monochrome flou. De nos jours, nous pouvons avoir une couleur HD depuis la surface de Mars.

Il vaut la peine d'examiner le fonctionnement détaillé des différentes techniques de compression numérique, mais elles reposent toutes sur le stockage de trames ou de bits précédents de la trame actuelle et sur un calcul basé sur la différence par rapport à la trame actuelle. Il y a deux raisons pour lesquelles vous ne pouvez pas vraiment faire cela avec l'analogique:

• il n'y a pas d' accès aléatoire , rapide, mémoire analogique. La ligne à retard mentionnée par Brian Drummond est à peu près la seule technologie pratique pour la mémoire analogique, et elle vous donne le même signal à la même vitesse à l'avenir.

• le calcul analogique est limité en bande passante et avec perte. Le produit à gain de bande passante limite la mesure dans laquelle vous pouvez l'accélérer.

Notez que chaque trame de décodage HD h264 impliquera des centaines de millions d'opérations arithmétiques individuelles. Encodage d'encore plus d'opérations.

Le signal TV analogique a été initialement conçu pour être décodé avec le plus petit nombre possible de valves (tubes). Ainsi, environ la moitié de l'espace du signal (30% de l'amplitude du signal et près de 30% du temps) est dédiée uniquement aux impulsions de synchronisation facilement détectables par des circuits de valve analogiques, et les informations d'image ne restent qu'avec l'autre moitié.

Toute amélioration par rapport à cette spécification d'origine devait être implémentée de manière compatible. Ainsi, le signal de couleur est modulé sur une porteuse haute fréquence qui ne perturbe pas le fonctionnement du signal noir et blanc sous-jacent (même si un très bon ensemble N&B le montrera comme un motif fin moucheté).

Plus tard, d'autres informations (au Royaume-Uni, PRESFAX, signaux de test - impulsion et barre, une ligne de barres de couleur, CEEFAX / Télétexte et sous-titrage) ont été "compatibles" en des lignes nominalement invisibles "inutilisées" pendant la synchronisation sur le terrain, mais en pratique, vous pouvez voir le motif de points en mouvement en haut d'un écran mal aligné.

La compression n'a pas pu être implémentée d'une manière aussi compatible ... comment stockeriez-vous quelques lignes d'image? Voici une boîte de tubes, allez-y! Lorsque la couleur est apparue, une seule ligne de signal couleur à faible bande passante a été stockée dans une ligne à retard, pour les décodeurs PAL à ligne à retard ou SECAM "Couleur séquentielle avec mémoire", mais cela n'aurait pas été assez bon marché avant le milieu Années 60. Je pense que la ligne à retard était un appareil SAW (Surface Acoustic Wave).

Dans tous les cas, des signaux aussi réguliers que votre motif de test de barre de couleur sont trop rares pour être optimisés. Et si vous économisiez de l'espace de signal sur une image simple, qu'en feriez-vous? Un signal complexe comme une image plus typique a quand même besoin de toute la bande passante.

Un signal vidéo analogique est essentiellement une forme d'onde. Il est basé à 100% sur le temps, et une trame prend une durée spécifique à transférer, car c'est la durée de l'onde.

L'onde elle-même prend une certaine quantité de bande passante, qui est fondamentalement la quantité de données contenues dans cette onde. Il est possible de réduire la quantité de bande passante requise grâce à diverses techniques de filtrage.

La vidéo analogique n'a vraiment que le concept de «maintenant» - le pixel unique qui est affiché à ce moment.

Inversement, un signal vidéo numérique est un flux de données entrelacé. L'un des sous-flux est le flux d'images. Il s'agit d'un flux basé sur des images, où chaque image de la vidéo est traitée comme une entité individuelle. C'est ce concept des images qui permet la compression vidéo. La vidéo numérique a le concept de "cette image" plutôt que de "ce pixel", de sorte qu'elle peut comparer les pixels voisins dans les 3 dimensions (non seulement les 2 dimensions haut / bas gauche / droite de l'image, mais aussi la troisième "heure"). dimension, par rapport aux cadres passés, et même futurs).

Un signal vidéo analogique peut être assez facilement converti en un format numérique grâce à l'utilisation d'une carte d'acquisition d'images. Il peut ensuite être compressé comme tout autre format numérique.

Une bonne analogie serait l'audio. Comparez une vieille cassette audio avec un MP3. Lorsque vous lisez une cassette, la bande se déplace au-delà de la tête de lecture à une vitesse définie, et la tête de lecture convertit le magnétisme sur la bande à ce moment précis en un mouvement du haut-parleur.

Inversement, avec un MP3, des morceaux de données (encore une fois, ils sont appelés images) et les décode en une forme d'onde audio pour les lire via le haut-parleur.

(Remarque: il s'agit d'une description largement simplifiée et, par conséquent, elle est complètement fausse;))

Edit: Il existe différents types de ce que l'on pourrait appeler la compression. Je distinguerai la compression indépendante du contenu et la compression dépendante du contenu. La compression indépendante du contenu réduirait par exemple la bande passante du signal, l'entrelacement, etc. De telles techniques peuvent être appliquées indépendamment du contenu qui est transmis, et réduisent généralement la qualité du signal d'une certaine manière. La compression dépendante du contenu serait des méthodes telles que MPEG-2 qui examinent le contenu d'un signal et suppriment les parties en double d'une image / du son / etc. L'amélioration de l'utilisation de la bande passante des méthodes indépendantes du contenu est toujours la même, pour les méthodes dépendantes du contenu, cela dépend du contenu du signal (en supposant une qualité de sortie fixe). S'il y a beaucoup de duplication (par exemple une image fixe encodée en MPEG-2), il y a beaucoup de réduction de la taille des données, s'il n'y a pas de duplication (par exemple, du bruit aléatoire étant codé), il n'y a pas de réduction de taille. Dans la pratique, des méthodes comme MPEG-2 garantissent une utilisation maximale des données en diminuant la qualité du signal s'il n'y a pas suffisamment de duplication à utiliser.

Dans le reste de cette réponse, je ne considère que les méthodes de compression dépendant du contenu telles que MPEG.

En principe, il n'y a aucune raison pour qu'un signal analogique ne puisse pas être compressé. La compression n'était pas à l'origine utilisée dans la télévision analogique car la technologie n'existait pas encore, elle nécessite un matériel de traitement qui n'existait pas, et si le matériel pouvait être créé avec la technologie de l'époque, il aurait été beaucoup trop cher.

Changer le format de signal existant pour ajouter par exemple une compression est problématique car tous les récepteurs doivent être changés. C'est essentiellement ce qui se passe dans le passage de l'analogique au numérique dans de nombreux pays. Si tous les récepteurs doivent être mis à jour ou remplacés de toute façon, vous pouvez aussi bien changer le signal en numérique, ce qui, avec la technologie actuelle, est plus efficace en termes de coûts et de bande passante que les signaux analogiques.

On pourrait imaginer un moyen d'ajouter une sorte de signal supplémentaire au signal analogique existant, mais si vous ne voulez pas que tous les récepteurs existants soient mis à niveau, vous ne pouvez pas supprimer le signal analogique existant et vous ne pouvez donc pas réduire l'utilisation de la bande passante. La raison principale pour laquelle les pays remplacent leurs transmissions analogiques par des transmissions numériques au lieu de simplement transmettre du numérique à côté de l'analogue est la quantité limitée de bande passante du spectre radio disponible.

Un autre aspect est que, par exemple, pour ne pas transmettre une ligne de balayage dans une transmission de télévision analogique si elle ne change pas par rapport à la trame précédente, vous devez décider ce que signifie "ne pas changer" exactement. Dans un signal numérique, les valeurs des pixels sont quantifiées, il est donc simple de définir quand une rangée de pixels est identique à une rangée précédente. Dans un signal analogique, vous ne trouverez jamais les signaux des deux lignes de balayage exactement identiques, vous aurez donc besoin d'un certain seuil de ce que vous considérez comme égal. En appliquant un tel seuil, vous quantifiez cet aspect du signal, vous êtes donc un petit pas de plus vers le numérique.