Codage Vidéo Essentiel (MPEG-5 EVC) : Le standard vidéo de prochaine génération, convivial pour les entreprises

Alors que les plateformes de streaming, les diffuseurs numériques et les réseaux mobiles continuent d’étendre la diffusion de contenus haute résolution (4K, 8K et HDR), l’efficacité de la compression vidéo n’est qu’une partie du combat. L’incertitude liée aux licences et les redevances de brevets complexes ont historiquement freiné l’adoption des codecs dans l’industrie des médias. Pour résoudre cet obstacle, le Moving Picture Experts Group (MPEG) a développé Essential Video Coding (EVC), désigné officiellement comme ISO/IEC 23094-1 (MPEG-5 Partie 1).

Finalisé en 2020, le MPEG-5 EVC offre un cadre de compression vidéo simplifié et très performant, conçu avec des modèles de licence transparents et prévisibles afin de répondre aux exigences commerciales et techniques modernes.

1. Qu’est‑ce que le codage vidéo essentiel MPEG-5 (EVC) ?

Essential Video Coding (EVC) est une norme avancée de compression vidéo créée par le MPEG pour répondre aux besoins des plateformes modernes de streaming, de diffusion et d’Over-The-Top (OTT). Contrairement aux normes des générations précédentes, dont les paysages de brevets complexes compliquaient le déploiement, l’EVC a été conçue autour de deux profils opérationnels clairement définis :

• Profil de base : Une couche totalement libre de redevances construite strictement à l’aide de technologies qui ont plus de 20 ans ou qui ont été contribué avec des déclarations irrévocables libres de redevances.
• Profil principal : Une couche haute performance incorporant un ensemble sélectionné d’outils de compression avancés conçus pour égaler ou dépasser l’efficacité du HEVC (H.265), où chaque outil propriétaire peut être activé individuellement ou désactivé en cas de problèmes de licence.

EVC offre un équilibre net entre un débit de calcul élevé, une compression de bande passante exceptionnelle et une transparence de la propriété intellectuelle.

2. Caractéristiques clés du MPEG-5 EVC

Avantages stratégiques fondamentaux :

1. Atténuation des risques IP : Les pools de licences transparentes garantissent que les fournisseurs de streaming peuvent déployer la compression de nouvelle génération sans litiges de redevances soudains.
2. Commutation d’outils modulaires : Les outils d’encodage avancés du profil Main peuvent être activés individuellement sans invalider la conformité globale du flux binaire.
3. Convivial pour le matériel et le logiciel : Conçu dès le départ pour une exécution logicielle rapide et multithread sur les CPU de bureau/mobile et une implémentation ASIC simple.

3. Fonctionnalités techniques approfondies de l’EVC

L’architecture d’EVC optimise le pipeline de codage vidéo hybride basé sur des blocs classiques grâce à des innovations algorithmiques modernes pour les deux profils :

A. Architecture à deux niveaux du profil

• Profil de base : Offre une efficacité de compression comparable à H.264/AVC (fournissant une qualité visuelle égale avec environ 30 % d’économie de débit par rapport aux anciens référentiels AVC) tout en conservant le statut strict sans redevance.
• Profil principal : Ajoute jusqu’à 26 outils de codage avancés qui augmentent l’efficacité de compression pour égaler ou surpasser le HEVC (H.265) d’environ 25 % à 30 % à qualité subjective identique.

B. Partitionnement flexible des blocs (arbres binaires et ternaires)

• Utilise une structure Coding Tree Unit (CTU) prenant en charge de grandes tailles de blocs jusqu’à $64 \times 64$ (et jusqu’à $128 \times 128$ dans les cadres étendus).
• Remplace les découpages rigides en Quad-Tree par un partitionnement flexible Binary-Tree (BT) et Ternary-Tree (TT), permettant à l’encodeur de découper les blocs le long de vecteurs de mouvement réels et de contours d’image irréguliers.

C. Modes avancés de prédiction intra

• Étend la prédiction intra traditionnelle pour offrir de nombreux angles directionnels et modes planaires.
• Utilise Advanced Intra Prediction (AIP) et le partitionnement intra des sous-blocs dans le Profil Principal pour modéliser des motifs d’avant-plan complexes et des dégradés d’arrière-plan fins sans artefacts de blocage.

D. Prédiction inter améliorée et raffinement du mouvement

• Compensation de Mouvement Affine: Prédit efficacement les dynamiques de mouvement complexes telles que le zoom, la déformation en perspective et le mouvement rotationnel.
• Mode de Fusion avec MVD (MMVD): Combine les candidats de fusion de mouvement standard avec de petites différences de vecteur de mouvement pour un signalement du mouvement hyper‑efficace.
• Résolution Adaptative du Vecteur de Mouvement (AMVR): Permet à l’encodeur de changer dynamiquement la précision du mouvement entre les résolutions quart-pel, plein-pel et 4-pel selon la complexité de la vidéo.

E. Filtres de post-traitement en boucle

• Filtre de Déblocage (DBF): Supprime les discontinuités de bordure le long des bords des blocs.
• Filtre en boucle avancé (ALF) & Filtre de domaine de transformation de Hadamard (HTDF) : Le profil principal comprend des filtres en boucle sophistiqués qui reconstruisent les détails de texture haute fréquence, supprimant le bruit de compression à faible débit.

4. Comment créer et encoder des fichiers EVC

Les flux vidéo EVC sont créés à l’aide de la bibliothèque officielle open-source XEVE (eXtra-fast Essential Video Encoder) ou des versions modernes de FFmpeg configurées avec libxeve.

Méthode 1 : Utilisation de l’encodeur XEVE CLI autonome

1. Cloner et compiler le dépôt XEVE :

git clone https://github.com/mpeg5/xeve.git
cd xeve && mkdir build && cd build
cmake .. && make

2. Encoder une vidéo YUV brute en un flux binaire EVC :

# Baseline Profile (Royalty-Free)
./xeve_app -i input_1080p.yuv -w 1920 -h 1080 -z 60 -p baseline -o output_baseline.evc

# Main Profile (High Compression)
./xeve_app -i input_1080p.yuv -w 1920 -h 1080 -z 60 -p main --preset medium -q 28 -o output_main.evc

Méthode 2 : Encodage d’EVC avec FFmpeg (libxeve)

Les versions modernes de FFmpeg (compilées avec --enable-libxeve) permettent un encodage en une seule étape directement depuis des sources MP4, MKV ou ProRes :

ffmpeg -i input_video.mp4 -c:v libxeve -xeve-params "profile=main:preset=medium:qp=28" -c:a aac output_evc.mp4

5. Comment ouvrir et lire les fichiers vidéo EVC

Comme l’EVC est conçu pour les architectures modernes, le décodage est pris en charge par des décodeurs logiciels et des suites de lecture multimédia :

1. Utilisation du XEVD officiel (décodeur vidéo essentiel ultra-rapide)

Le décodeur officiel open-source de MPEG décode les flux bruts .evc en vidéo non compressée.

git clone https://github.com/mpeg5/xevd.git
cd xevd && mkdir build && cd build && cmake .. && make
./xevd_app -i output_main.evc -o decoded.yuv

2. Décodage et lecture avec FFmpeg / FFplay

Si votre environnement FFmpeg est construit avec --enable-libxevd, vous pouvez décoder ou prévisualiser les flux vidéo EVC directement :

# Playback using FFplay
ffplay -vcodec libxevd output_main.evc

# Transcode EVC to standard H.264/MP4 for wide viewing
ffmpeg -c:v libxevd -i output_main.evc -c:v libx264 -c:a copy output_preview.mp4

3. Lecteurs vidéo intégrés

Les flux EVC multiplexés dans des fichiers standard .mp4 ou .mkv peuvent être lus à l’aide de versions personnalisées de MPV ou de lecteurs multimédias incorporant les LAV Filters mis à jour prenant en charge libxevd.

Comparaison EVC vs. HEVC vs. VVC vs. AV1

Foire aux questions (FAQ)

**Q1: Quel est le principal objectif du développement du MPEG-5 EVC ? A1 : EVC a été créé pour offrir une compression vidéo de nouvelle génération avec une licence prévisible et transparente ainsi qu’un profil de base sans redevance.

**Q2: Comment le profil de base EVC diffère-t-il du profil Main ? A2 : Le profil de base est entièrement sans redevance en utilisant des technologies plus anciennes et établies, tandis que le profil principal ajoute des outils avancés commutables pour une efficacité de compression maximale.

**Q3: Quels outils open source sont utilisés pour encoder et décoder la vidéo EVC ? A3 : XEVE (eXtra-fast Essential Video Encoder) est utilisé pour l’encodage, tandis que XEVD (eXtra-fast Essential Video Decoder) gère le décodage.

**Q4: Le MPEG‑5 EVC peut-il être empaqueté dans des formats de conteneurs vidéo standard ? A4 : Oui, les flux bits EVC peuvent être multiplexés dans des formats de conteneurs multimédias populaires, notamment MP4 (.mp4), Matroska (.mkv) et les flux de transport MPEG.

**Q5: Comment l’efficacité de compression d’EVC se compare-t-elle à celle du HEVC (H.265) ? A5 : Dans son profil principal, l’EVC atteint une qualité visuelle égale à celle du HEVC avec une réduction supplémentaire de 25 % à 30 % du débit binaire global.

Conclusion

Le codage vidéo essentiel MPEG‑5 (EVC) répond aux défis commerciaux et opérationnels qui ont historiquement ralenti l’adoption des codecs de nouvelle génération. En combinant un niveau de base garanti sans redevance avec un profil principal modulaire à haute efficacité, l’EVC offre aux services de diffusion vidéo, aux opérateurs de diffusion et aux développeurs de logiciels un équilibre idéal entre performance technique, vitesse de calcul et transparence de la propriété intellectuelle.

Références

• EVC : MPEG-5 Codage Vidéo Essentiel (EVC)