Le 60fps est partout... sauf en ligne

Si vous vous promenez dans le rayon des caméras vidéo de votre magasin Best Buy, vous aurez de plus en plus de mal à trouver des caméscopes HD qui n'enregistrent pas à 60 images par seconde (ips). Il en va de même pour les autres appareils d'enregistrement vidéo, notamment les appareils d'imagerie médicale et de capture industrielle, les caméras d'action comme la GoPro et les appareils mobiles comme l'iPhone 6 et le Samsung Galaxy Note 4.

Les appareils que nous utilisons pour regarder des vidéos à la maison et au bureau prennent également en charge la vitesse de 60 images par seconde. Les téléviseurs HD, les écrans d'ordinateurs portables et de bureau, les tablettes et les smartphones prennent généralement en charge la lecture jusqu'à 60 images par seconde.

Les jeux vidéo, notamment ceux conçus pour la Xbox One et la Playstation 4, sont de plus en plus souvent conçus pour une lecture à 60 images par seconde.

Ces dernières années, de grandes sociétés de médias comme ESPN, ABC et FOX ont commencé à diffuser leurs chaînes en 720p/60 (résolution 1280×720 à 60 images par seconde).

Il semblerait que l'ensemble de l'écosystème de la vidéo numérique soit passé à 60 images par seconde, s'il n'y avait pas une exception notable : la vidéo en ligne. Depuis les premiers jours de la vidéo sur internet - en 2004 avec la VloggerCon et en 2005 avec la première vidéo postée sur YouTube - les vidéos diffusées sur internet et sur nos réseaux d'entreprise ont été limitées à un maigre 30 images par seconde.

Il est temps que la vidéo en ligne rattrape son retard 

En 2015, cette tendance décennale est remise en cause. Il y a quelques mois, YouTube a annoncé une prise en charge limitée de la vidéo à 60 images par seconde (visible uniquement dans le navigateur Chrome de Google). La semaine dernière, Panopto a annoncé que sa plateforme vidéo était la première à supporter le 60fps dans tous les navigateurs web et sur les appareils mobiles. Dans ce billet, nous verrons pourquoi le 60fps offre une meilleure expérience de lecture, quelques cas d'utilisation de la vidéo 60fps dans les entreprises et les universités, les raisons pour lesquelles la vidéo en ligne a été anormalement limitée à 30fps, et comment Panopto a implémenté le 60fps dans notre plateforme vidéo. Nous avons également une poignée d'exemples de vidéos à 60 images par seconde pour vous montrer à quel point la diffusion en ligne peut être agréable.

Qu'est-ce que le 60fps et qu'est-ce qui en fait une meilleure expérience ?

Regarder une vidéo, c'est apprendre à suspendre son incrédulité.

Lorsque nous regardons une vidéo, nous ne regardons pas réellement un mouvement fluide. Nous regardons simplement une séquence rapide d'images fixes qui fait croire à notre esprit qu'il y a du mouvement. En ce sens, la vidéo n'est guère plus qu'un folioscope numérique hautement sophistiqué.

Un premier concept de YouTube 

Plus vous feuilletez rapidement un folioscope, plus le mouvement semble fluide. De même, plus la fréquence d'images d'une vidéo est élevée (mesurée en images par seconde, ou "ips"), plus le mouvement perçu est fluide. Et plus le mouvement perçu est fluide, plus la vidéo semble réaliste.

C'est sans doute l'objectif de la vidéo : représenter la réalité de ce qui a été enregistré avec la plus grande fidélité possible. Ainsi, lorsque nous augmentons la fréquence d'images d'une vidéo, sa qualité s'améliore parce qu'elle se rapproche davantage du mouvement fluide que nos yeux voient naturellement dans le monde réel.

Cependant, 60 images par seconde est un critère de référence unique pour deux raisons.

Tout d'abord, il s'agit de la fréquence d'images la plus élevée à laquelle la plupart des gens peuvent percevoir des différences dans la fluidité de la lecture. Au-delà de 60 images par seconde, la perception humaine diminue. Très peu de personnes peuvent faire la différence entre une lecture à 60 images par seconde et une lecture à 120 images par seconde, de sorte que les fréquences d'images supérieures à 60 images par seconde ne sont généralement souhaitables que pour les vidéos destinées à être visionnées au ralenti.

Deuxièmement, même si la plupart des gens pouvaient faire la différence entre 60 images par seconde et des fréquences d'images plus élevées, nous sommes aujourd'hui limités par les écrans de nos ordinateurs de bureau, de nos ordinateurs portables et de nos appareils mobiles. Les écrans CRT et LCD sont rafraîchis à 60 Hz. En d'autres termes, ils actualisent l'image à l'écran 60 fois par seconde. Ainsi, lorsque vous diffusez de la vidéo à 60 images par seconde, vous correspondez parfaitement à la fréquence de rafraîchissement maximale de votre écran.

Pour illustrer la fluidité et le réalisme d'une vidéo à mesure que la fréquence d'images augmente, la vidéo ci-dessous a été filmée à trois fréquences d'images différentes. La première partie est enregistrée à 15 images par seconde, la deuxième à 30 images par seconde et la dernière à 60 images par seconde.

Exemple de flux vidéo à 15, 30 et 60 images par seconde 

Pas seulement pour le sport et les jeux vidéo

La vidéo à haute fréquence d'images (HFR) est surtout connue pour son utilisation dans les médias grand public, en particulier les jeux vidéo et les retransmissions sportives. Ces deux genres ont bénéficié de la fréquence d'images de 60 images par seconde parce qu'ils sont riches en mouvements et qu'ils accentuent les avantages d'une lecture vidéo fluide.

La vidéo HFR ne profite toutefois pas uniquement au segment grand public. Parce que les fréquences d'images élevées rendent les vidéos plus réalistes, elles ont le potentiel d'améliorer la qualité de presque tous les types de médias enregistrés pour les entreprises et les universités également.

Prenons l'exemple de la vidéo industrielle qui capture les processus d'un atelier de fabrication. Les caméras industrielles, comme celles proposées par Point Grey, prennent en charge la capture vidéo HFR depuis des années. Désormais, grâce à la prise en charge native du HFR dans les plateformes vidéo, les responsables pourront regarder les vidéos enregistrées ou diffusées en direct avec plus de détails qu'auparavant.

Machines industrielles capturées à 60 images par seconde 

L'imagerie médicale bénéficie également de la vidéo HFR, où les événements biologiques peuvent se produire en 1/60e de seconde. Si votre plateforme vidéo ne capture pas à 60 images par seconde, un événement important peut être manqué entre les images.

Les animations de toutes sortes sont visiblement améliorées grâce à la lecture vidéo à haute fréquence d'images. Les animations médicales peuvent être vues avec une plus grande précision et les simulations de CAO offrent un rendu plus réaliste des modèles. Dans l'exemple ci-dessous, Blausen Medical montre le potentiel de la vidéo HFR pour des animations médicales de qualité professionnelle.

Animation médicale à 60 images par seconde fournie par Blausen Medical 

Et comme le montre le premier exemple ci-dessus, même une vidéo banale de type "tête parlante" semble nettement meilleure à 60 images par seconde. Qu'il s'agisse de présentations, de communications exécutives, d'événements diffusés en direct, de vidéos d'architecture, de conférences universitaires ou de laboratoires scientifiques, la fréquence de 60 images par seconde permet aux entreprises et aux établissements d'enseignement de disposer de vidéos plus fluides et plus nettes, qui ressemblent davantage à une émission de télévision haute définition qu'aux flux en ligne "suffisamment bons" auxquels nous nous sommes habitués ces dix dernières années.

Mais si 30 images par seconde sont perçues comme "suffisantes", les entreprises et les universités ont-elles vraiment besoin de 60 images par seconde ?

Nous avons abordé cette question sous un angle différent : Notre pile technologique a-t-elle la capacité de prendre en charge 60 images par seconde et, si nous la mettons en œuvre, cela profitera-t-il à nos clients ?

La vérité est que les technologies actuelles de capture, de traitement et de diffusion vidéo sont prêtes pour des fréquences d'images élevées. Et comme la fréquence de 60 images par seconde n'augmente pas le coût du stockage et de la diffusion des médias (la taille des fichiers vidéo est un produit du débit binaire et de la durée), nous pensons que tout le monde, dans n'importe quelle entreprise ou université, devrait avoir la possibilité de passer d'une vidéo hachée à 15 images par seconde à une vidéo douce à 60 images par seconde.

Mais pourquoi les vidéos en ligne ont-elles été limitées à 30 images par seconde pendant si longtemps ?

Même avec les progrès récents de la bande passante du réseau et de la puissance de traitement de l'unité centrale, atteindre 60 images par seconde n'est pas une mince affaire.

Pour prendre en charge le HFR pour la diffusion en ligne en direct ou à la demande, vous avez encore besoin d'une série de technologies capables qui commencent au point de capture et se terminent au point de lecture :

• Un bon capteur de caméra. Votre dispositif de capture vidéo doit avoir la capacité de collecte de la lumière et la synchronisation nécessaires pour échantillonner la vidéo à 60 images par seconde. Bien que cela soit possible avec toutes les caméras vidéo professionnelles ainsi qu'avec la plupart des caméscopes grand public et des appareils photo reflex numériques, les webcams de fournisseurs tels que Logitech et Microsoft ne peuvent toujours pas atteindre la vitesse de 60 images par seconde.
• Un tuyau rapide entre la caméra et l'ordinateur. Même si le capteur de votre caméra est capable de prendre en charge la HFR, la connexion à l'ordinateur peut constituer un goulot d'étranglement. Plus précisément, votre caméra doit être en mesure de transmettre des informations à votre ordinateur à raison de 60 images par seconde et, pour cette raison, l'USB 2.0 ne prend pas en charge la vidéo à fréquence d'images élevée. Avec des vitesses de transfert de 480 Mbps, le tuyau USB 2.0 n'est pas assez grand pour envoyer 60 images vidéo non compressées par seconde à votre ordinateur. En revanche, l'USB 3.0, avec des vitesses allant jusqu'à 5 Gbps, le permet.
• Gestion efficace de la mémoire et de la compression. Une fois que ces images atteignent votre ordinateur, elles sont envoyées au pipeline d'encodage de la plateforme vidéo où elles sont chargées en mémoire, traitées, puis évacuées de la mémoire. Le processus d'allocation de la mémoire, de compression des images et de désallocation de la mémoire doit être incroyablement efficace pour éviter que des images ne soient perdues. Et si vous envisagez d'encoder plusieurs débits pour la diffusion en continu à débit adaptatif, le pipeline d'encodage doit traiter chaque image vidéo non pas une fois, mais trois ou quatre fois avant de passer au traitement de l'image suivante.
• Lecture efficace. Enfin, la vidéo HFR diffusée sur le câble doit être décompactée sur le client et affichée à l'écran, généralement dans un navigateur web. À 60 images par seconde, la technologie client - qu'il s'agisse de Flash ou de HTML5 - doit travailler de manière incroyablement productive pour saisir les images sur le câble et les afficher à l'écran au même rythme que l'écran lui-même est rafraîchi.

En bref, le streaming en ligne est limité à 30 images par seconde depuis plus d'une décennie parce qu'il est difficile d'atteindre 60 images par seconde. C'est difficile pour les fabricants de matériel et pour les fournisseurs de logiciels vidéo. Mais comme les réseaux deviennent de plus en plus rapides et les processeurs de plus en plus puissants, la norme de 60 images par seconde pour la vidéo en ligne est inévitable. En fait, la vidéo en ligne HFR a été testée il y a deux ans déjà, lorsque la fondation Blender et Janus Kristensen ont publié ce qui est devenu une animation 60 images/seconde emblématique, Big Buck Bunny.

Big Buck Bunny - Un premier exemple de ce qui est possible avec le streaming en ligne à 60 images par seconde 

60fps sur la plateforme vidéo en ligne de Panopto

Avec la dernière mise à jour de la plateforme vidéo de Panopto, nous avons mis en place la prise en charge de l'enregistrement vidéo HFR, de la diffusion en direct et du téléchargement. Cela signifie qu'à partir d'un ordinateur de bureau ou d'un ordinateur portable Windows, les clients de Panopto peuvent désormais capturer des vidéos jusqu'à 60 images par seconde à partir d'un caméscope, d'une caméra documentaire, d'un appareil d'imagerie médicale, d'une caméra industrielle ou de toute autre source de capture de média qui prend en charge la capture à haute fréquence d'images. Cela signifie également que les vidéos préenregistrées, telles que celles capturées sur votre iPhone ou sur des caméras vidéo professionnelles sur le terrain, peuvent être téléchargées dans le système de gestion de contenu vidéo de Panopto où elles seront encodées pour une lecture à 60 images par seconde sur n'importe quel ordinateur de bureau ou portable.

En outre, un nouveau paramètre de qualité 1080p60 pour les podcasts vidéo permet également de diffuser des vidéos à 60 images par seconde sur les appareils mobiles.

Enregistrer, diffuser en direct et télécharger des vidéos à 60 images par seconde dans Panopto 

Notre plateforme vidéo permet d'obtenir une fréquence d'images élevée grâce à une combinaison d'outils :

• Réglage minutieux des performances de notre pile d'encodage pour prendre en charge le multi-bitrate 60fps avec un minimum de perte d'images.
• Connaissance approfondie et négociation efficace des capacités des périphériques en amont, ce qui est essentiel pour s'assurer que les caméras vidéo et autres sources de médias fournissent une vidéo HFR de haute qualité à votre PC de capture Panopto.
• Optimisation du code de notre lecteur vidéo, qui intègre en JavaScript des contrôles vidéo basés sur Flash et HTML5.

Alors que nos clients commencent à capturer des présentations et des conférences à 60 images par seconde, et que YouTube et d'autres plateformes vidéo prennent en charge la nouvelle référence, l'utilisation de la vidéo comme moyen de partage des connaissances et de communication ne fera que s'accélérer. Nous sommes ravis de participer à cette évolution de la vidéo en ligne et nous sommes impatients de voir ce que vous allez capturer en HFR.

En attendant, voici quelques exemples de vidéos à 60 images/seconde actuellement diffusées par Panopto Cloud.

Aperçu de la mission MMS de la NASA 

Notre Jesse Vernon montre comment jouer Blackberry Blossom au banjo. 

...et pour nos amis fans de Star Wars, voici la bande-annonce à 60 images par seconde de "The Force Awakens".