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Lecteurs et platines vidéo (lecteurs DVD, HD-DVD, Dvdscopes, Laserdiscs, etc.)

[MPEG2] Le macro-blocking... Explications, Images, Exemples

Message » 30 Déc 2004 23:59

Je risque m’attirer les foudres de certains, mais à force de lire des tests de sites plus ou moins
sérieux, des sujets ou des avis sur le macro-blocking, je crois qu’il y a de tout mais je pense
surtout qu’il y a beaucoup d'ignorance.

Le macro-blocking apparaît principalement à cause des trames de type "I". Et effet ces dernières
peuvent être considérées comme de simples images JPEG. Et dans une image JPEG trop
compressée, que voyons-nous ? Du macro-blocking. C’est un artefact tout à fait normal dû à la
fois au couple DCT/iDCT travaillant sur des blocs de 8x8 pixels et au processus de destruction
des données.
En effet tout comme l’audio, dans le format MPEG-2 Vidéo, ce n’est pas le décodeur qui altère
l’image, mais bien l’encodeur. Ce dernier décide de la stratégie à adopter pour la réduire la
qualité de tels détails ou telles zones dans l’image. Cette stratégie n’étant évidemment pas
connu de nous. Mais ce qu’il faut retenir, c’est que certains encodeurs augmentent privilégient
la qualité des zones "claires", donc les zones sombres sont de moins bonnes qualité. A noter
également que les encodeurs vidéos MPEG2 travaillent en débit variable… Pour ceux qui ont
TMPGEnc, vous pouvez faire l’essai d’une comparaison de Vidéo en CBR à 5Mbits/s en mode
très rapide et la même vidéo en mode CBR ou mieux VBR à 3 ou 4 Mbits/s (en moyenne) en
mode très lent. Le résultat est toujours très intéressant.
Ce qu’il faut toujours garder à l’esprit : Dans la plus grande majorité des cas (si ce n’est tous),
les encodeurs essayent de simuler les paramètres de perception visuelle de notre couple
yeux/cerveau. Sauf que ces modèles de perception ont été élaborés à partir de rendu sur de
petits écrans (1m de diagonale max).

En utilisant l’encodeur JPEG de Photoshop et en réglant la qualité voici ce qu’on l’obtient…
On va bien voir le macro-blocking sur les images (le ciel en haut à droite), et on va également
voir le signal de chrominance dont la résolution est plus faible influer très nettement sur la
qualité d’image (transition du rouge et du noir).

Image originale
Image

Qualité 15% pour 15Ko
Image

Qualité 20% pour 21Ko
Image

Qualité 30% pour 26Ko
Image

Qualité 40% pour 34Ko
Image

Qualité 50% pour 46Ko
Image

Qualité 60% pour 70Ko
Image

On voit bien le rendu varier et les différents artefacts diminuer selon le niveau de qualité. C’est
tout à fait logique…


Intéressons-nous maintenant au principal problème que je soulève à travers ce sujet : le
macro-blocking sur les scènes sombres. Pour ce faire, j’utilise encore la même image mais je la
retravaille un peu :
Je réduit sa courbe globale (RGB) à 50%, 25% ou 12,5% et je la stocke au format JPEG. Enfin,
j’ouvre l’image et je restaure la courbe initiale…
Ce petit test permet de bien mettre en évidence l’artefact qui nous intéresse : Les zones les
plus sombres seront "terriblement" altérées et les plus claires resterons "acceptables". Pour
accentuer encore le phénomène et bien le comprendre, deux images seront générées : La
première en mode qualité à 20%, la deuxième en mode taille 21Ko. Pour accompagner ces
deux images, une "référence" est utilisée, et a subit elle aussi la modification de courbe RGB
(on a donc perdu en quantification…).

Il est important de noter que l’image de référence compressée en qualité 20% atteint une taille
de 21Ko.

Aucune réduction de courbe Référence / Taille 21Ko / Qualité 20% (21Ko)
ImageImageImage


Réduction de la courbe à 50% Référence / Taille 21Ko / Qualité 20% (11Ko)
ImageImageImage

Réduction de la courbe à 25% Référence / Taille 21Ko / Qualité 20% (6Ko)
ImageImageImage

Réduction de la courbe à 12,5% Référence / Taille 21Ko / Qualité 20% (4Ko)
ImageImageImage

Il apparaît donc très clairement que le décodeur fait bien son travail (c’est bien son but), il ne
fait qu’exécuter les données qui ont été placées par l’encodeur. On voit clairement que la
stratégie n’est pas du tout adaptée aux zones où la luminosité est très faible. Il en est de même
si l’image elle-même est très sombre.

Alors, quelque soit les problèmes de macro-blocking qui apparaîssent, ils sont bien "normaux"
et doivent être présents ! Un décodeur qui les supprime s’exposent à un risque : Le fait de
rendre flou un bloc peut amener à une qualité moindre que celle prévue par l’encodeur, ce
dernier se référant toujours à ce que l’utilisateur doit voir. Si tel est le cas, le décodeur n’est
plus compatible avec la norme établie.
Tous les filtres et autres techniques ajoutées dans un lecteur pour réduire le "macro-blocking"
peuvent être bénéfiques mais doivent être débrayables pour permettre de retrouver la qualité
initiale.
Blade
 
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Message » 31 Déc 2004 0:40

Merçi Blade !

Blade a écrit:Alors, quelque soit les problèmes de macro-blocking qui apparaîssent, ils sont bien "normaux"
et doivent être présents ! Un décodeur qui les supprime s’exposent à un risque : Le fait de
rendre flou un bloc peut amener à une qualité moindre que celle prévue par l’encodeur, ce
dernier se référant toujours à ce que l’utilisateur doit voir. Si tel est le cas, le décodeur n’est
plus compatible avec la norme établie.
Tous les filtres et autres techniques ajoutées dans un lecteur pour réduire le "macro-blocking"
peuvent être bénéfiques mais doivent être débrayables pour permettre de retrouver la qualité
initiale.

J'arrete pas de le repeter ;)

Il faut ajouter que le traitement qui suit la décompression et/ou desentrelacement va influer plus ou moins sur cette perception, nottament s'il y a conversion N/A ou non (YUV / HDMI), de même que la techno du projecteur (TT / Digital) :D

--Patrice

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Message » 31 Déc 2004 1:34

Merci Blade et Patrice.

Donc d'après vous, le MacroBlocking qui semble plus visible sur les derniers lecteurs DVI/HDMI est vraisemblablement lié a fait qu'il y a moins de filtrage de la source après décodage.

Les lecteurs de DVDs vont-ils bientôt ressembler aux HTPC mêmes qualités (qualité de l'image en DVI) et mêmes défauts (de plus en plus compliqués à règler) et intransigeants avec la qualité de la source.

Patrick.
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Message » 31 Déc 2004 2:05

Euh, c'est surtout blade qu'il faut remercier ;)

Pour tes questions, oui je pense que tu as bien saisie la chose...

--Patrice

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Message » 31 Déc 2004 11:42

Patrice,

tu as raison de dire que c'est plutôt Blade sur ce coup-là. :wink:

Mais cela m'a donné l'occasion de te remercier aussi de tes toujours brillantes interventions.

J'ai cru, à lire AVS, que le Macroblocking était devenu un nouveau mal rançon du progès des lecteurs DVD (plutôt des puces embarquées). Mais finalement, c'est un peu rassurant de savoir que c'est un problème de qualité d'encodage.

Je me contenterais bien du HTPC mais je ne suis pas certain d'arriver un faire un truc qui soit WAF compatible sous linux.
(le syndrôme de la démo qui foire je connais :cry:)

Alors, il me faut un lecteur de DVD pour aller avec le HX1 (qui arrive bientôt) que la famille saura plus facilement utiliser.

Patrick.
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Message » 31 Déc 2004 13:29

Intéressant.

Cependant, j'ai un doute : est-ce que ça signifie que les cartes graphiques filtrent en sortie DVI ? Parce que bon, sur la même scène, j'ai pu mettre en évidence du macro-blocking sur mon lecteur de salon puce Faroudja et pas avec le PC...
Si je vous suis bien, ça signifierait que le macro-blocking devrait être visible à la sortie du décodeur MPEG2 logiciel (PC) ? Reste plus qu'à faire une capture, à supposer qu'il soit possible sur PC de faire une capture avant traitement par la carte graphique...

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Message » 31 Déc 2004 13:34

Oui laurent, c'est tout à fait possible de le mettre en évidence sur PC aussi... Mais les cartes filtrant c'est moins visible...

--Patrice

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Message » 31 Déc 2004 14:21

Capture avant filtrage, oui c'est possible.
Avec un logiciel de lecture de DVD, il faut faire des tas de tests, parce qu'on ne sait pas s'ils filtrent.
Un moyen fiable est d'utiliser un rippeur de DVD pour décrypter les fichiers VOB, de les lire dans DVD2AVI, et de faire une capture d'écran classique.
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Message » 31 Déc 2004 15:19

laric a écrit:Oui laurent, c'est tout à fait possible de le mettre en évidence sur PC aussi... Mais les cartes filtrant c'est moins visible...

--Patrice


Patrice,

Quand tu dis "les cartes filtrant", tu penses à la fonction de mise à l'échelle ou aux fonctions de décodage Hardware qui existent sur CG modernes?

Si on utilise une lecture software comme ffmpeg (utilisé par MPlayer et Xine sous linux et FFDSHOW sous windaube), le filtrage est l'affaire des outils complémentaires livrés avec le soft.
Il ne reste à la carte que le travail de mise à l'échelle (nombreux filtres sur MPlayer, Xine et j'imagine aussi sous FFDSHOW) qui peut aussi être contrôlé. On devrait donc avoir moyen de comparer :roll:

Cela me rappelle un sujet sur le forum HTPC où se posait la question de la meilleure mise à l'échelle. :wink:

Patrick.
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Le deblocking

Message » 03 Jan 2005 15:45

Le deblocking
Les codecs évolués de type MPEG4 (DivX, Xvid, WMV9…) dispose d’une fonction bien pratique
pour éviter le macro-blocking, c’est le deblocking. En effet, au sein même du flux de données
entre l’encodeur et le décodeur il est possible de transmettre des informations concernant ce
deblocking. Malheureusement pour nous, dans le monde du MPEG2 Vidéo, cette fonctionnalité
n’a pas été implémentée. Il est cependant possible pour un fabricant de rajouter un
post-processing effectuant cette tâche. Le seul problème viendra du coût de développement
d’un tel procédé. En effet, ce dernier ne doit lisser que les blocs ou zones de mauvaises qualités
sans pour autant perdre du détail.
Le deblocking sur un fichier MPEG4 Vidéo adouci considérablement le rendu mais a été prévu
dés le départ…

Il n’existe pour le MPEG2 Vidéo aucun moyen pour savoir si les blocs "de mauvaises qualités"
sont dû à un manque d’espace ou volontaires.
Les filtres vidéo des logiciels de comme DScaler ou VirtualDub montrent à quel point il est
difficile d’appliquer un traitement efficace dans la majorité des cas.
Il y a cependant quelques astuces pour faire du deblocking accéléré sans trop perdre de qualité
comme les filtres 3D de grande taille, mais il y aura toujours des inconvénients comme le prix
de revient.
Il est donc évident que ce défaut doit être gommé non pas à la lecture mais à l’encodage. Les
stations d’encodage MPEG2 Vidéo font aujourd’hui un travail d’une très grande qualité.
Cependant, les anciens DVD risquent de ne pas avoir de réédition avant l’apparition des
nouveaux formats HD. Et dans bien des cas, dans ces DVD se trouvent des chefs-d’œuvres
cinématographiques passablement abîmés par un encodeur pas assez performant.
Blade
 
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Message » 03 Jan 2005 17:56

Tout à fait Blade, il y a d'ailleur un trés bon posts la dessus sur AVS; Ecrit par un gars qui fait de l'encodage pour des studios ;)

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Message » 03 Jan 2005 19:25

D'accord pour dire que l'encodage est important mais pas d'accord du tout pour dire que le décodage ne l'est pas ...

C'est tout simple ... suivant le logiciel qui va decoder par exemple ton fichier JPEG, ton image sera plus ou moins "macroblockée" ... tout dépend du logiciel de décodage et de la qualité de l'encodage ... pour la vidéo c'est exactement la même chose ...

Les films bien encodés seront propres sur la majorité des décodeurs existant tandis qu'une image mal compressé sera plus ou moins bien traitée suivant la capacité de travail de la puce.

NB : allez y (David) lynchez moi.

NB2 : je n'ai pas dit que ce n'était qu'un problème de décodage hein ...
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Message » 03 Jan 2005 21:12

Non, tu l'as pas dit ;) Et blade non plus d'ailleur :D
Evidement le décodage joue, mais de nos jours, la pluspart font un trés bon travail, mais ne peuvent pas toujours "gommer" les soucis d'encodages...

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Message » 03 Jan 2005 23:06

laric a écrit:Non, tu l'as pas dit ;) Et blade non plus d'ailleur :D

Evidement le décodage joue, mais de nos jours, la pluspart font un trés bon travail, mais ne peuvent pas toujours "gommer" les soucis d'encodages...

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Oui mais le discours tenu me semblait un peu trop catégorique :P

De plus il semblerait que certains lecteurs actuels aient encore quelques difficultés ... problème de macroblocking existant sur le pana s97 ou le samsun 945 ? Quelqu'un a pu tester ces deux lecteurs sur les scènes posant problèmes au Denon 1910 ?
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Message » 04 Jan 2005 1:39

Bien sur qu'ils ont des difficultés, nottament tout les lecteur à base de FLI2310 (Denon y compris), simplement parce la puce ne fait rien de spécial (sans tweaking) contre cela...

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