AV1, H.264, HEVC, H.265, ProRes, VP9 : tout savoir sur les codecs vidéo

Les codecs vidéo jouent un rôle très important dans notre quotidien. Vous en doutez ? Voilà un exemple qui devrait vous parler : vous vous installez dans votre canapé pour regarder Netflix ou Disney+. Avant de diffuser la moindre image, les services de streaming vidéo utilisent un codec pour réduire la taille d'un fichier vidéo avant de le diffuser sur Internet via un processus que l'on appelle l'encodage vidéo. C'est grâce à ce procédé que Netflix parvient à diffuser plus de 450 000 heures de contenu chaque minute !

L'importance des codecs vidéo au quotidien

Les codecs vidéo ne servent pas qu'à regarder des contenus pour nous divertir. C'est également grâce à eux que vous pouvez avoir une réunion sur Zoom ou Microsoft Teams depuis votre smartphone, même avec une bande passante limitée. Lorsque vous partagez un fichier multimédia sur WhatsApp, Facebook ou Twitter, celui-ci doit être réencodé dans une taille plus petite.

Mais en quoi consiste exactement l'encodage vidéo ? De quoi s'agit-il et comment fonctionne-t-il ? Quels sont les meilleurs codecs ? Vos appareils les supportent-ils ? Pour y voir plus clair (et briller en société), suivez le guide !

Qu'est-ce que l'encodage vidéo ?

Quand nous parlons d'encodage vidéo, nous faisons référence au processus de conversion d'une vidéo brute dans un format numérique compatible avec de nombreux appareils. À quel point sont-elles compressées ? Il s'agit ici de vidéos de plusieurs gigaoctets qui ne pèsent après conversion plus que quelques centaines de mégaoctets. Ce passage essentiel, notamment pour la diffusion en direct, leur permet d'être livrées beaucoup plus rapidement.

L'encodage vidéo peut être fait aussi bien dans un navigateur web que dans une application mobile, un logiciel ou un appareil dédié.

Ces encodeurs utilisent donc des codecs audio et vidéo qui appliquent des algorithmes afin de réduire la taille d'une vidéo avant qu'elle soit livrée. Pour résumer : l'encodage est donc un processus, tandis que les codecs sont le moyen de le faire.

Un codec vidéo, c'est quoi ?

Vous l'avez compris, les distributeurs de contenu utilisent une technologie de compression vidéo appelée codecs pour pouvoir stocker et diffuser plus facilement ces fichiers volumineux. Si l'on reprend notre exemple du streaming vidéo, les codecs utilisent une compression avec pertes.

Les codecs sont conçus pour conserver ou améliorer la qualité de l'image tout en réduisant la taille des fichiers.

En effet, les données « inutiles » sont supprimées pour que la vidéo soit transmise plus rapidement. Ensuite, cette même vidéo est décompressée pour la visualisation.

Comment fonctionne un codec vidéo ?

Vous vous en doutez, les codecs utilisent des algorithmes de compression complexes. Ces algorithmes évoluent pour optimiser et améliorer la compression. Par exemple, pourquoi ne pas stocker uniquement les informations relatives aux changements entre une image et la suivante, plutôt que de stocker les images entières ? De cette manière, une scène statique pourra être compressée plus efficacement en ne prenant en compte que les objets en mouvement, sans toucher à l'arrière-plan.

Les algorithmes de compensation peuvent également améliorer la compression en prédisant l'endroit où va se trouver un pixel dans les images suivantes. Des informations sont bien sûr perdues lors de la compression, mais l'objectif reste d'avoir une image d'une qualité acceptable (c'est aussi une question de perception) pour une fraction de sa taille originale.

Les conteneurs vidéo : mp4, mov, wmv, etc.

Une fois compressés, les composants d'un flux sont placés dans un format de fichier qui contient le codec vidéo, le codec audio, les sous-titres et l'ensemble des métadonnées. Ces formats de fichiers sont appelés conteneurs. Les plus connus ? .mp4, .wmv, .ts et .mov.

La plupart du temps, ces conteneurs acceptent plusieurs types de codecs. En revanche, toutes les plateformes de lecture n'acceptent pas tous les conteneurs et codecs. C'est la raison pour laquelle l'encodage est fait dans plusieurs formats de fichiers, afin d'être diffusé sur le plus d'appareils possible.

L'exemple le plus commun est sûrement celui d'un fichier .mov qui peut contenir exactement les mêmes codecs et données qu'un .wmv. La différence ? Le .mov ne pourra être lu que sur le logiciel QuickTime d'Apple. Le .wmv pourra quant à lui être visionné sur le lecteur Windows Media de Microsoft.

Les principaux codecs vidéo pour le streaming

Cela ne vous a pas échappé, nous regardons des vidéos sur Internet grâce à différents appareils qui nécessitent l'encodage des vidéos dans différents codecs. Il existe bien sûr des codecs de nouvelle génération qui améliorent l'efficacité et la qualité de l'encodage. Mais les codecs « hérités » continuent d'être utilisés pour permettre la lecture de vidéos sur des machines plus anciennes.

Encore une fois, le meilleur exemple est sans doute celui de Netflix. Le service de streaming en ligne utilise encore toute une boîte à outils de codecs, des plus modernes aux plus anciens. L'objectif est bien sûr de pouvoir continuer de diffuser ses contenus sur un maximum d'appareils. Faisons maintenant un tour d'horizon des meilleurs codecs vidéo disponibles sur le marché.

H.264/AVC

Pour mettre les choses au clair tout de suite, les termes « H.264 » et AVC désignent le même codec. Pourquoi ? Car le codec a été normalisé à la fois par l'Union Internationale des Télécommunications (ITU en anglais), mais également par le Groupe d'Experts en Images Animées (MPEG en anglais). Il a donc deux petits noms, comme le H.265/HEVC et le H.266/VVC, sur lesquels nous revenons plus bas.

Revenons au H.264 (AVC). Ce codec est l'un des plus anciens. Il est également le plus répandu sur le marché grâce à sa compatibilité avec presque tous les appareils disponibles : smartphones, Smart TV, navigateur, etc. Il est également utilisé pour le streaming et sur les disques Blu-Ray. On le retrouve souvent dans les conteneurs vidéos .mp4 et .mov, pour ne citer qu'eux.

Le H.264 n'est malheureusement pas adapté aux contenus vidéo 4K ou HDR.

Il demeure néanmoins incontournable, notamment grâce à sa puissance de traitement et à sa vitesse d'encodage qui lui permettent d'être utilisé dans les applications à faible latence, le tout avec un coût très faible par rapport aux autres codecs.

H.265/HEVC

Le H.265, également appelé HEVC, a été créé pour succéder au H.264. Cette évolution logique vient améliorer l'efficacité de la compression et prend en charge la résolution 4K et 8K. Les fichiers générés par le H.265 sont également plus petits, ce qui permet diminuer la bande passante, étape nécessaire pour la visualisation des flux. Bref, il s'agit d'une solution particulièrement adaptée pour le streaming en haute définition.

Pourtant, on estime à seulement 10 % les fichiers encodés en H.265. Cela s'explique par les incertitudes qui existent sur le montant des redevances que devront payer les distributeurs de contenus utilisant ce codec. Un scepticisme auquel il faut ajouter un manque de compatibilité pour la lecture via les navigateurs web.

L'une des conséquences a été la création du codec AV1 par l'Alliance Open Media. En effet, les leaders de l'industrie n'avaient aucun intérêt à ajouter la prise en charge d'un codec onéreux à Firefox, Chrome ou Edge. Aujourd'hui, seulement 18 % de navigateurs web acceptent les vidéos encodées en H.265. Le principal avantage de ce codec face à la concurrence est la prise en charge presque universelle de la 4K HDR sur les téléviseurs connectés.

AV1

Comme nous l'avons évoqué précédemment, le codec AV1 a été créé car certains acteurs du marché étaient frustrés de devoir payer des redevances pour le H.265. Ainsi, Google, Microsoft, Amazon, Netflix, Mozilla et Cisco ont formé l'Alliance for Open Media. Apple a ensuite rejoint le groupe en janvier 2018. L'objectif ? Avoir une alternative libre de droit : le AV1. Selon ses créateurs, ce codec est 30 % plus efficace que le H.265. Ces affirmations restent cependant à prouver par des études indépendantes.

Tout n'est pas rose pour autant dans le petit monde de l'AV1. En effet, le codec a encore des problèmes d'implémentations. Les produits Apple eux-mêmes ne prennent pas encore en charge ce codec. Il faut un certain temps avant que ses capacités de décodage soient intégrées à grande échelle. Cela s'explique notamment par le temps d'encodage plus long que demande l'AV1, ce qui a un coût.

Ainsi, le coût d'encodage accru ne sera pas facilement récupérable sous forme d'économie de bande passante, y compris pour des vidéos de plusieurs millions de vues sur YouTube, par exemple. Le codec AV1 a beau être open source et performant, son coût d'encodage élevé vient freiner son adoption massive.

VP9

Puisque que l'on parle d'alternative open source, parlons du VP9. Ce codec, créé par Google en 2013, est également libre de droits. Au même titre que l'AV1, il vient se positionner comme une alternative au H.265/HEVC. Il fonctionne à peu près de la même manière que lui, ce qui le rend particulièrement efficace pour l'encodage de vidéos en 4K, notamment sur YouTube.

Il est également pris en charge par tous les téléphones Android, les appareils iOS récents, mais aussi Chrome, Safari et Mozilla. Netflix l'utilise également pour certains contenus. Cette adoption de masse positionne le VP9 juste derrière le H.264/AVC en matière de compatibilité avec les navigateurs. Pour l'instant, le VP9 reste donc une meilleure alternative que l'AV1, grâce à sa compatibilité avec un plus grand nombre d'appareils.

H.266/VVC

C'est le dernier-né des codecs vidéo de notre comparatif. Finalisé en 2020, le H.266 a été créé pour succéder logiquement aux H.264 et H.265. Cependant, il pose les mêmes problèmes de redevance. Le H.264 est très clair sur le montant de la redevance, ce qui a permis d'en faire le codec vidéo le plus utilisé au monde. En revanche, ses successeurs restent toujours aussi opaques sur le sujet.

Techniquement, les développeurs du H.266/VVC ont fait de gros progrès pour économiser de la bande passante. Mais c'est loin d'être le seul critère à prendre en compte pour savoir si le codec sera massivement adopté ou non. Très récente, la technologie H.266 ne sera prise en compte par les éditeurs qu'à partir de 2022. « Wait and see », donc.

Apple ProRes

Le codec vidéo ProRes d'Apple est un peu spécial, dans la mesure où il a été conçu presque exclusivement pour l'édition vidéo professionnelle. Ainsi, ProRes propose un niveau de compression inférieur, mais conserve également plus d'informations brutes. L'objectif d'Apple ? Faciliter le travail lors de la post-production, sur l'étalonnage des couleurs par exemple.

Selon Apple, une vidéo d'une heure en 4K 30 i/s encodée en ProRes pèse environ 280 Go. Vous comprenez maintenant pourquoi ce format n'est presque jamais utilisé pour diffuser du contenu. Ce n'est pas pour rien qu'Apple ne vous laisse enregistrer du 4K ProRes qu'à partir d'une certaine capacité de stockage sur ses iPhone 13. En effet, les processeurs M1 Pro et M1 Max d'Apple sont capables d'accélérer le traitement des fichiers ProRes.

Codecs vidéo : comment en profiter ?

La présence d'un matériel dédié dans certains appareils peut grandement améliorer l'encodage et le décodage d'une vidéo. Ainsi, nos smartphones, TV connectées, consoles de jeux ou ordinateurs prennent tous en charge un certain nombre de codecs au niveau matériel. Un point crucial pour pouvoir consommer des vidéos rapidement sans décharger rapidement votre batterie.

Si vous n'arrivez pas à lire certains types de vidéos sur vos appareils, vérifiez le format de la vidéo et les codecs nécessaires en utilisant par exemple l'application MediaInfo. Sur votre téléphone Android, vous pouvez utiliser l'application AIDA64 pour Android ou iOS afin de vérifier la prise en charge des codecs audio et vidéo sur votre appareil.

Certaines applications tierces comme VLC proposent de lire des vidéos via un décodage logiciel, sans utiliser l'accélération matérielle de votre appareil. Cela peut être une bonne alternative, mais peut également entraîner une chauffe de votre téléphone ou de votre tablette ainsi qu'une consommation importante de la batterie.