UE 503.b cours n

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UE 503.bcours n2

• Analyse multimédia

Par Sahbi SIDHOM MCF. Université Nancy
2 Equipe de recherche SITE LORIA sahbi.sidhom_at_lo
ria.fr
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Cours n2

• Cest quoi le multimédia (définitions) ?
• Comment il est né et comment il prospère
  (évolutions) ?
• Comment il évolue (actuellement) ?
• A.1. Numériser
• A.2. Compresser
• Cest quoi lanalyse du multimédia ?
• Comment analyser un document multimédia ?
• Comment se retrouve la culture multimédia dans
  lentreprise (besoins, intérêts, etc.) ?
• Quels sont les outils (technologiques) visant à
  favoriser la diffusion et lappropriation de la
  culture multimédia en entreprise ?

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III.Comment il évolue ?

• Domaine de connaissances
• Évolutions actuelles

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A.Quelle est la morphologie du multimédia ?

• Les fondements du passage au numérique

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A.1. Numériser

• Créer un produit multimédia, cest
• traiter,
• Structurer,
• Synchroniser
• sur un même support des
• Textes
• Sons
• Images (fixes ou animées), etc.
• tout en accordant au futur utilisateur de
  réelles possibilités dinteraction (chemin,
  rythme de consultation, choix de  lecture ,
  etc.)
• Rassembler et synchroniser sur un même support
  des médias aussi différents
• Discrets et continus
• Sonores et visuels
• Fixes et animés
• implique nécessairement quils partagent le même
  mode de représentation

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• Dans le multimédia, tous les médias (texte, son,
  image F/A, animations 2D/3D, vidéo) partagent la
  même représentation numérique
• Cette représentation est susceptible dêtre
  interprétée par le même appareil de restitution
• Ordinateur
• Assistant personnel PDA
• i-Mode
• Téléphone mobile 3G
• Télévision interactive
• Etc.

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Pourquoi une représentation numérique ?

• Un ordinateur nétant capable que de manipuler
  des nombres (chiffres)
• Les seules données quil est susceptible
  daccepter et de traiter doivent être
  représentées sous une forme numérique
• La numérisation préalable des données (texte,
  image, son) est la 1ère des conditions de
  possibilité du multimédia
• À partir du moment où les documents sont
  numérisés (digitalisés), ils peuvent être
  manipulés, stockés et modifiés par
• ? un système apte à gérer les nombres
  (lordinateur), associé à son SE. et à sa
  panoplie de logiciels

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En quoi consiste la numérisation ?

• Les techniques de numérisation sont complexes, le
  principe général est relativement simple
• Puisquil sagit de transformer une variation
  continue (sons, niveaux de gris, couleurs, etc.)
  en une succession déléments discontinus
  (discrets),
• dont on pourra représenter ensuite numériquement
  (les caractéristiques quantifiables)
• Une représentation numérique binaire
• à partir du moment où un texte, un son, une image
  ou une séquence vidéo sont numérisés (fr.
  digitalisés), ils peuvent être manipulés, stockés
  et modifiés par un système apte à gérer les
  nombres le PC (hardware) le SE les
  softwares (logiciels)

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Numériser les données chiffres, lettres,
symboles

• Le morse a été le premier codage à permettre une
  communication longue distance. C'est Samuel
  F.B.Morse qui l'a mis au point en 1844. Ce code
  est composé de points et de tirets (un codage
  binaire en quelque sorte...).
• Le 10 mars 1876, le Dr Graham Bell met au point
  le téléphone, une invention révolutionnaire qui
  permet de faire circuler de l'information vocale
  dans des lignes métalliques.
• Ces lignes permirent l'essor des téléscripteurs,
  des machines permettant de coder et décoder des
  caractères grâce au code Baudot (les caractères
  étaient alors codés sur 5 bits, il y avait donc
  32 caractères uniquement...).
• Dans les années 60, le code ASCII (American
  Standard Code for Information Interchange) est
  adopté comme standard. Il permet le codage de
  caractères sur 8 bits, soit 256 caractères
  possibles.

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Quelques exemples (ASCII)

• Codage sur 1 octet
• 8 bits
• nombre de caractères représentés
• 28 256 car.
• codage de caractères (complément)
• http//www.commentcamarche.net/base/

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Base hexadécimale

• Les nombres binaires étant de plus en plus longs,
  il a fallu introduire une nouvelle base la base
  hexadécimale.
• La base hexadécimale consiste à compter sur une
  base 16, c'est pourquoi au-delà des 10 premiers
  chiffres on a décidé d'ajouter les 6 premières
  lettres 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C,
  D, E, F.
• Conversions
• Exemples

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Numériser les données son, image

• Quelles sont, par exemple, les caractéristiques
  quantifiables dun son ou dune image ?
• ? la fréquence des ondes sonores émises par un
  instrument de musique dont la combinaison définit
  physiquement la hauteur et le timbre du son
• et
• ? lamplitude de ces mêmes ondes qui en définit
  la  puissance 
• Ces deux données sont purement quantitatives,
  elles désignent un nombre de période par seconde
  (fréquence), lautre un écart mesurable par
  rapport à un point central dune vibration
  (amplitude).

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Exemple son
amplitude
A
Temps (s)
0
1/4
3/4
1
1/2
- A
période
Fréquence (4Hz)
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Exemple image

• Une image peut être considérée comme un ensemble
  de points colorés ou dobjets prédéfinis
• Une image conçue comme un ensemble de points
  juxtaposés est appelée bitmap.
• Ainsi, un point peut être quantifié
  numériquement par sa position dans le nuage de
  points ( coordonnées x, y, )
• En colorimétrie (mesure de la couleur), une
  couleur quelconque de nimporte quel point dune
  image peut être définie par la quantité de chaque
  couleur primaire quelle contient
• Ainsi, les nuances de couleur peuvent être
  distinguées numériquement.
• Autres que des points juxtaposés, une image peut
  être construite dobjets prédéfinis tels que des
  carrés, des cercles, des ellipses, des segments,
  etc. (on parle d image vectorielle)
• Ainsi, ces objets peuvent recevoir une
  désignation numérique assortie de
  caractéristiques quantitatives dimension,
  position, couleur, etc. et devenir manipulable
  par un ordinateur disposant du programme qui
  identifie numériquement les objets et les
  caractéristiques.

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Indices couleurs (A), textures (C), formes (D),
pixels (B)
A
B
(grenouille aux yeux rouges ou phylloméduse aux
yeux rouges - Costa Rica. )
C
D
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Indices bitmap (B 16bits couleur, C 4bits
couleur, image vectorielle (A), pixels,
image N-B
A
B
C
D
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Représentation numérique binaire

• Contentons-nous pour linstant de noter que ce
  sont les données quantitatives qui permettent de
  transformer en une suite de nombres les images et
  les sons
• Si lon veut que ces nombres soient manipulables
  par un ordinateur, il convient de leur donner une
  forme susceptible de trouver une équivalence
  physique dans les divers états que peuvent
  prendre les composants de la machine
• Le mérite revient aux TRANSISTORS, un composant
  élémentaire dune machine de traitement de
  linformation pour représenter 2 chiffres (1 le
  courant passe et 0 non). 90 dans un ordinateur
  sont alloués à la mémoire de travail et 10 au
  calcul lui même.
• Quelques statistiques

Processeur Année Nbr. transistors
8080 1974 5 000
8086 1978 29 000
Pentium I 1993 3 100 000
Pentium II 1997 7 500 000
Pentium 4 2000 42 000 000
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bit élément minimal dinformation

• Le bit, élément minimal dinformation, est aussi
  lunité élémentaire permettant la mémorisation de
  cette information.
• La mémoire centrale dun ordinateur peut être
  considérée comme un immense tableau dont les
  cases ne peuvent recevoir que des valeurs 0 ou
  1
• Un mot mémoire est un paquet de bits, en
  fonction de la taille, on utilise les
  dénominations suivantes pour ces paquets
• Unités de mesure en mémoire

Bit Octet Mot Dmot Kilo Méga Giga Téra Péta Exa Z
êta Yotta
1 0
1 1
0 0
Terme FR Terme EN Nbr. bits
Demi-Octet Nibble 4
Octet Byte 8 (1?)
Mot Word 32 (2? à lorigine)
Double mot Double word 64
Mémoire (matrice de bits)
Kilo-octet (1 K?) 210 ? 1024 ?
Méga-octet (1 M?) 210 x 210 220 ?
Giga-octet (1 G?) 210 x 210 x 210 230 ?
Téra-octet (1 T?) 240 ?

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A.2. Compresser

• La numérisation des données génère dénormes
  fichiers qui occupent beaucoup de place en
  mémoire et exigent pour leur transport en un
  temps acceptable des débits que la plupart des
  réseaux ne peuvent offrir.
• Exemples
• 1 page moyenne de texte (en ASCII) représente 2 à
  3 Ko.
• 1 image bitmap (640 x 480 pixels et 24
  bits/pixel) occupe 900 Ko.
• 1 séquence vidéo d 1 seconde (soit 25 images/s)
  occupe 22 Mo.
• Nécessité de compresser les données

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Principe de compression

• À distinguer
• La réduction du volume de données , cest ce
  quon appelle le compactage
• ? Lorsque la réduction du volume ne cause aucune
  perte
• La compression du volume de données
• ? Lorsque la réduction saccompagne dune
  certaine perte dinformation
• La compression est un vaste domaine où les enjeux
  économiques sont énormes
• ? une des conditions de possibilité du
  multimédia sur le marché (public/privé,
  national/international)

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Principes

• Réduire le volume des données sans dégrader
  linformation représentée par ces données ou en
  le dégradant que de façon imperceptible et
  contrôlée
• ?Tout repose sur le constat que la quasi-totalité
  des données que nous traitons (images, sons,
  textes) présentent une distribution non uniforme
  de symboles ou de séquences de symboles.
• Exemple
• Quand nous manipulons un texte, les caractères
  que nous utilisons nont pas la même probabilité
  dapparition, de plus tout énoncé présente une
  structure interne forte qui est déterminée par
  les règles syntaxiques, morphologiques, etc.
• ?or qui dit règle cela implique régularité, ie.
  formes répétitives et redondance
• Principe de quantification de la redondance

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Quelques statistiques

• Mémoire nécessaire pour différents types de média
  

Texte Image Audio Animation vidéo
ASCII Bitmap Télécopie Séq. Num. non compressées de sons, voix Séq. Sync. des images et sons à 15 - 19 images/s Image TV num. à 25 images/s
2 à 3 K?/page (Texte brut sans mise en forme) 64 K?/image (simple) 6 - 44 K?/s à 8 KHz sur 1? (Voix,téléphone) 2,5 M?/s Pour 320x640 pixels/image (2? pour la couleur) à 16 images/s 22 M?/s Pour 640x480 pixels/image à 24bits/pixel
20 K?/page Pour Word2000 (texte avec mise en forme) 7,5 M?/image (colorée, détaillée) 176 K?/s Pour audio-CD (stéréo) à 44,1KHz sur 2?
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Paramètres de la compression

• Le paramètre clé dun algorithme de compression
  est le taux de compression qui définit sa
  performance
• Il est calculé comme le rapport entre la taille
  du fichier original (F0) et la taille du fichier
  compressé (Fc)
• On utilise, pour représenter ce rapport, une
  notation de type N1, qui indique que le volume
  de données dorigine a été divisé par N
• Exemple
• 101 ? volume du fichier original divisé par 10
• 501 ? par 50
• Dautres paramètres caractérisent également un
  algorithme de compression
• Sa vitesse
• La qualité de restitution du document original

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Compression avec ou sans perte ?

• Principes

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Compression avec perte constat

• La masse des images fixes ou animées à stocker ou
  à diffuser est en croissance constante
• Télédiffusion numérique terrestre ou par
  satellite,
• Cinéma numérique,
• Vidéo à la demande,
• Radio numérique,
• Vidéoconférence,
• Surveillance vidéo à distance
• Bases de données multimédias,
• Etc.
• Les espaces de stockage et les débits exigés par
  ces nouvelles applications multimédias ont
  suscité des efforts considérables dadaptation à
  la mesure des
• Enjeux économiques,
• Enjeux de  tout numérique 
• Exigences nouvelles de travail et de
  communication paradigme despace et de temps
  virtuels

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Compression avec perte solution

• Sagissant dimage et de son, le  poids  des
  fichiers à stocker et à transmettre est tel quon
  a dû souvent accepter de perdre certaines
  informations jugées  inutiles  en fonction des
  caractéristiques spécifiques humaines de
• La perception visuelle
• La perception auditive
• Lintérêt pour la compression avec perte devient
  néfaste sil sagit de
• images contenant une grande quantité
  dinformation avec beaucoup de détails et de
  nuances colorées
• Voix ou de sons avec des détails de timbre
  (intensité, hauteur), de phonèmes, de notes fines
  pour composer de gammes
• Séquence vidéo exigeant laffichage de 25
  images/s
• Autres que la conservation sans aucune perte ou
  dégradation pour le patrimoine artistique, les
  données scientifiques, etc. , lexigence de
  qualité doit accepter les contraintes dun
  stockage ou dun débit aux capacités limités.