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Codecs et conteneurs

Au secours, je n'y comprends plus rien !

 

08 mars 2008 par Antoine Désir

 

codecs et conteneurs
L'une des sources de confusion habituelle pour les débutants en vidéo numérique est le mélange entre les notions de conteneur et de codec, facilité par des standards pas toujours respectés. Cette confusion est née lors du passage de la vidéo dans le monde informatique, lorsque l'analogique a cédé sa place au numérique. Or le monde informatique apprécie la souplesse même au prix de la complexité. Essayons d'y voir clair dans cette embrouille !

> LIRE LA SUITE : Conteneurs

Conteneurs

codecs et conteneurs
Les vidéos numériques, depuis qu'elles sont manipulés par des ordinateurs, sont contenues dans des fichiers. Ces fichiers sont des des conteneurs pour la vidéo. Ils sont identifiables par un nom dont l'extension (après le point) permet souvent de déterminer le type. Ainsi, le fichier "Ma vidéo.mov" est un fichier QuickTime : l'extension ".mov" est réservé pour les fichiers QuickTime.

Mais rien ne permet déterminer ce qu'il y a à l'intérieur de ce fichier. On peut supposer de la vidéo ou de l'audio (mov est l'abréviation de Movie), mais sans certitude et surtout sans connaître le type exact de vidéo contenue. Comme on doit ouvrir une boite pour savoir ce qu'il y a dedans, il faudra ouvrir le fichier conteneur pour lire les étiquettes et connaître son contenu.

Le conteneur vidéo le plus courant sur Mac est celui géré par QuickTime. Les fichiers ont une extension .mov. Apple appelle ce type de fichier une Séquence QuickTime, appellation suffisamment générique pour englober toutes les possibilités. Sous Windows, on trouve plus facilement des fichiers AVI (Audio Video Interleave), avec deux variantes (type 1 et type 2),
On peut trouver bien d'autres conteneurs, dont les plus utilisés en vidéo sont :

 



  • ASF (Advanced Streaming Format), lié à Windows Media, que l'on retrouve plutôt sous forme de fichiers WMV,
  • MKV (Matroska), conteneur libre,
  • FLV (Flash Video), pour le lecteur Flash sur le web,
  • de nombreux MPEG, conteneurs standards sous diverses formes : Program Stream comme le VOB, Transport Stream comme le M2TS, MP1, MP2 (audio), M2V (vidéo), MP3 (audio), MP4, MPG, MPEG, etc.
  • plein d'autres conteneurs, plus ou moins spécialisés.


(Codecs et conteneurs)

Codecs

Nous avons donc de nombreux conteneurs possibles, ce qui pourrait suffire à assurer de nombreux malentendus. Mais à l'intérieur de ceux-ci, les possibilités de contenus sont encore plus nombreuses !

 




Comme une boite, un conteneur peut contenir plusieurs objets. En vidéo, ce sont souvent des pistes, plus ou moins liées entre elles : le conteneur peut déterminer le multiplexage entre les pistes internes. C'est d'ailleurs le principal objectif du conteneur : organiser la coexistence entre l'image, le son, éventuellement du texte (sous-titres) et d'autres données liées.
Chaque piste est encodée selon une méthode, avec un programme appelé codeur/décodeur, abrégé en "codec" . Cette appellation est un abus, car on ne trouve souvent dans un "codec" qu'un décodeur. On devrait donc l'appeler simplement "dec" ! Ce programme (codec) sert à traduire la suite d'octets enregistrés dans un fichier en données lisibles (ou plutôt audibles ou visibles). Nous voyons donc donc que le conteneur ne peut rien pour nos données, sans ces fameux codecs.

Attention : le conteneur ne contient pas le codec lui-même (le programme), mais juste les données enregistrées par ce codec et une étiquette (FourCC) qui indique quel codec a été utilisé.
Si vous avez créé un fichier vidéo, vous devriez savoir avec quel codec (options d'encodage) il a été généré. Lorsque on se retrouve avec un fichier venant de l'extérieur, comment retrouver cette information ? QuickTime Player est souvent peu bavard sur le détail des codecs dans les fichiers. Cependant, l'inspecteur (Commande - I) donne quelques informations (ligne Format) :



Mais c'est quand même mieux que Windows Media Player qui reste énigmatique sur ce clip en H.264 :





Pour en savoir plus, il faut utiliser des outils tiers, dont deux sont particulièrement utiles :



  • MPEG Streamclip et sa fenêtre Informations sur le flux (Commande - I), très utile pour les fichiers MPEG



  • Le spécialiste VideoSpec, outil pour Mac dédié à cette tâche :



  • L'intéressant VideoInspector pour Windows (attention à désactiver le spyware à l'installation) 



Les codecs sont extrêmement nombreux, pour pouvoir couvrir tous les usages multimédia. Beaucoup sont propriétaires, d'autres sont standards, certains sont libres. Quand on sait qu'un même codec peut se retrouver dans plusieurs conteneurs différents, que plusieurs codecs peuvent se côtoyer dans un même conteneur, on peut mesurer l'étendue des combinaisons, jusqu'à l'incompréhension.

 



Des codecs propriétaires (liste très partielle qui ne sera jamais terminée) :

 



  • Sorenson (multiples variantes),
  • VP6 (pour le web),
  • WMV (Windows Media Video),
  • DivX (DivX Networks),
  • VC-1 (HD Microsoft),
  • DVCPRO (Panasonic, avec ses multiples variantes),
  • XDCAM (Sony, avec ses multiples variantes),
  • AIC, ProRes (Apple)

 



Les codecs standards sont issus de l'organisme MPEG (Moving Picture Experts Group)  ou de l'ITU-T (International Telecommunication Union), sous l'égide de l'ISO (International Organization for Standardization). Ils ne sont pas libres ni gratuits mais ont l'avantage d'être utilisables par tous ceux qui le souhaitent (en payant une licence). En vidéo, on trouve, entre autres :

 



  • le DV,
  • le MPEG-1, obsolète,
  • le MPEG-2, rendu célèbre par le DVD puis la TNT (DBV-T),
  • le MPEG-4 et ses nombreuses déclinaisons (dont le H.264 qui devient universel, le AVCHD), très actuel.
On retrouve aussi ces standards en audio :

 



  • le MP3, issu du MPEG-1 (MPEG-1 Layer 3),
  • le AAC, issu du MPEG-4.
Les codecs libres sont très nombreux, mais finalement moins répandus, dont :

 



  • x264 (implémentation libre du H.264),
  • Xvid (implémentation libre du DivX),
  • Vorbis (audio),
  • FLAC (audio).
Les combinaisons entre conteneurs et codecs sont nombreuses. Par exemple, on pourra trouver des vidéos DV dans des fichiers .dv (iMovie), dans des fichiers .mov (Final Cut) ou dans des fichiers AVI (les DV-AVI venant de Windows). Pour le MPEG-2, c'est bien pire, puisque on en trouve dans des fichiers VOB, M2V, MOD, MP4, MPG, MPEG, MTS, M2TS, MOV, AVI, MKV, etc. Le standard MPEG est tellement souple que l'ont trouve du MPEG-4 dans un conteneur MPEG-2 Transport Stream (le AVCHD) ou du MPEG-2 dans un conteneur MPEG-4 (XDCam EX). Allez comprendre...

 



Il existe cependant quelques combinaisons logiques, comme des codecs Apple (AIC, ProRes) que l'on ne trouve que dans des fichiers QuickTime, ou des conteneurs précis comme le .dv de iMovie qui ne contient que du DV brut.

 



Exemples générés à partir du même fichier DV de 2 secondes :

 



Si vous essayez d'ouvrir ces fichiers, vous allez probablement  rencontrer des difficultés de lecture, voire ne pas pouvoir les ouvrir du tout. Cela dépend étroitement de votre configuration informatique. Car pour ouvrir un fichier vidéo, plusieurs conditions doivent être remplies :
  • avoir une application capable d'ouvrir le conteneur. QuickTime pour les fichier MOV, Windows Media Player pour les WMV, un lecteur Flash pour les FLV (généralement via le plugin Adobe pour votre navigateur),
  • avoir le codec capable de décrypter les données contenues. Dans les exemples, il faut avoir un codec DivX 5 ou compatible, ou le codec DVCPRO50, pas souvent présent (sauf pour ceux qui ont Final Cut). Même le codec MPEG-2 peut poser des problèmes, il n'est pas toujours livré avec les ordinateurs.
Les conteneurs et les codecs standards (MPEG) sont devenus les plus universels, malgré les tentatives des éditeurs (Microsoft, Real, DivX,  Apple, Adobe) de verrouiller les lecteurs vidéo.

 



 

 



 



Il existe cependant des logiciels presque universels, qui permettent d'accéder à plus de vidéos, sans trop galérer. Le plus célèbre est VLC (alias VideoLan Client), qui sait ouvrir de nombreux conteneurs et décrypter de nombreuses vidéos. Vous pourrez ainsi lire la plupart des exemples avec la dernière version.

 



(Codecs et conteneurs)

Standards

L'avènement des standards en vidéo a généré une autre confusion, plus légère cette fois-ci : il existe plusieurs codecs pour le même standard. Par exemple, Apple a son codec H.264, et x264 est une implémentation libre de ce même standard. On retrouve le même phénomène pour les standards répandus : ffmpeg ou le codec MPEG-2 Apple pour les MPEG-2, Lame ou Apple pour les MP3, etc.


Les standards donnent les règles, les codecs implémentent ces règles. Bien sûr, lorsque les règles ne sont pas précises ou pas respectées, différents codecs suivant le même standard peuvent devenir incompatibles !


A noter que nous ne parlons pas de normes en français, la norme ayant une connotation contraignante (AFNOR) que les standards n'ont pas : une application n'a pas besoin d'être normalisée MPEG pour manipuler des fichiers MPEG



(Codecs et conteneurs)

Récapitulatif : compatibilité conteneur/codec

Codec
AVI
ASF/WMV
MKV
MOV
MPEG-2
MPEG-4
FLV
DV
x
x
DivX
x
x
x
x
WMV
x
x
x
MPEG-1
x
x
MPEG-2
x
x
x
x
Sorenson
x
x
x
x
VP6
x
H.264
x
x
x
x
x
x
x
x264
x
x
x
x
DVCPRO
x
x


(Codecs et conteneurs)

Conclusion

Alors qu'on aurait pu préférer un schéma simple ou le conteneur indiquait le codec, les intérêts des différents intervenants et la souplesse des architectures informatiques ont engendré une grande confusion dans le stockage de la vidéo dans des fichiers. Certains codecs ayant eux-mêmes de nombreuses possibilités en terme de compression, de définition, de rendu, c'est dans une véritable jungle qu'il faut avancer !


Mais lorsqu'on a compris qu'un conteneur n'est qu'une boite et qu'un codec traduit les données pour les écrire ou les lire dans cette boite, la carte de la jungle est plus facile à lire ! 



(Codecs et conteneurs)

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