Nolan Mariotte
Ces dernières années, un codec vidéo est apparu et est devenu extrêmement populaire. Il s’agit du codec AV1, qui est depuis peu entièrement pris en charge par la dernière génération de cartes graphiques d’AMD, de NVIDIA et d’Intel. C’est pourquoi nous allons vous dévoiler tous les secrets de ce codec et vous expliquer en quoi il est différent des autres.
Lors de la diffusion en continu sur l’internet ou de la distribution de vidéos, le choix du bon codec est extrêmement important. Vous recherchez toujours les meilleures performances en termes de qualité d’image et le débit binaire le plus faible, et dans ces deux domaines, AV1 se distingue des autres.
Tout d’abord, qu’est-ce qu’un codec ?
Il faut partir du fait qu’un codec vidéo n’est rien d’autre qu’un format de fichier qui permet d’encoder une séquence d’images et d’audio avec un algorithme de compression spécifique afin que le fichier prenne beaucoup moins de place. D’où le nom de codec, puisqu’il faut encoder le fichier pour le sauvegarder et ensuite le décoder pour pouvoir le lire.
Tout au long de l’histoire de la lecture vidéo au format numérique, nous avons eu plusieurs codecs vidéo, dont beaucoup ont connu une meilleure vie parce qu’ils étaient moins efficaces en termes de qualité d’image et de taux de compression, puisqu’il faut savoir que ces codecs ont d’abord servi à stocker des vidéos sur des disques optiques tels que les CD, DVD et Blu-Ray, puis, avec l’avènement de l’internet à large bande, à servir à des choses telles que la diffusion vidéo en continu sur l’internet ou la lecture dans le nuage.
Aujourd’hui, la principale préoccupation des créateurs de codecs vidéo tels que l’AV1 est d’obtenir une qualité d’image et de son suffisamment bonne avec le débit binaire le plus faible possible. En d’autres termes, le fichier doit être petit et utiliser peu de bande passante. Non seulement pour que l’utilisateur final puisse lire le contenu sans problème, mais aussi pour que les coûts de distribution ne soient pas trop élevés. Tout cela encourage la création de nouveaux formats vidéo, de plus en plus avancés, qui permettent d’atteindre des résolutions plus élevées avec le débit binaire le plus faible possible.
OK, et qui est chargé de l’exécution ?
Lorsque vous encodez ou décodez un fichier avec un codec vidéo, vous ne travaillez pas par images entières, mais par blocs de pixels. Il est donc très important d’avoir autant de cœurs que possible pour l’exécuter. La raison en est simple : en répartissant le travail entre plusieurs unités de traitement de manière symétrique, le travail est effectué beaucoup plus rapidement. Mais où tourne le codec AV1 ?
Est-ce l’unité centrale qui s’en charge ?
C’est pourquoi le codage et le décodage vidéo sont généralement effectués plus efficacement par les cartes graphiques que par les unités centrales. Cependant, lorsque vous vous lancez sur le marché, vous le faites en tant que programme dépendant du processeur central.
Est-ce la carte graphique ?
La deuxième étape consiste à l’exécuter sur une carte graphique, ce qui signifie qu’elle prend la forme d’un programme de shaders à usage général, ce que nous appelons généralement les Compute Shaders, et cela libère le CPU de l’encodage de la vidéo, ce qui est important car au fil du temps, la charge de calcul des nouveaux formats s’accroît. Cependant, bien que la consommation de ressources et d’énergie du GPU soit inférieure à celle de l’unité centrale effectuant le même travail, des améliorations sont possibles.
Non, il s’agit d’une partie spécialisée
Ceci nous amène à la troisième étape, le codec vidéo matériel, qui est un processeur à fonction fixe complète ou partielle, conçu pour exécuter l’algorithme de décodage des blocs vidéo à grande vitesse. En d’autres termes, dans le cas de l’AV1, le fichier divisé en blocs est envoyé à cette partie qui effectue cette tâche, libérant ainsi le GPU et lui permettant de créer les images de notre jeu préféré sans avoir à se préoccuper de l’encodage et de la lecture des flux vidéo.
Mieux encore, ils occupent une très petite partie de la puce et accomplissent leur tâche en consommant jusqu’à 100 fois moins d’énergie que les deux précédents. Et où se trouve-t-il ? Il se trouve à l’intérieur de tous les GPU et CPU dotés d’un système graphique intégré.
MatérielLectureEncodageRésolution maximaleNotes
AMD RX 6000SiNo8K 10-bit 60 FPSTLes RX 6400 et 6500 (XT) ne sont pas pris en charge.
AMD Ryzen 6000 SiNo4K 10-bit 60 FPS
AMD Ryzen 7000SiNo4K 10 bit 60 FPS
AMD RX 7000SiSi8K 10 bit 60 FPS
Intel Core 11, 12 et 13SiNo4K 10 bit 60 FPS
Intel ARC AlchemistSiSi8K 10 bit 60 FPS
NVIDIA RTX 30SiNo8K 10 bit 60 FPS
NVIDIA RTX 40SiSi2 x 8K 10 bit 60 FPS
Cependant, l’encodage n’est pas la même chose que le décodage. C’est pourquoi nous avons fourni un tableau des différents CPU et GPU dotés de telles unités afin que vous connaissiez leurs capacités par rapport au codec AV1 dont disposent les différents produits disponibles pour les PC.
Histoire du codec vidéo AV1
Comme vous le savez peut-être déjà, il y a eu de nombreux codecs vidéo, certains plus réussis que d’autres, mais les plus utilisés ont toujours été ceux appelés H.26x ou plus connus sous le nom de ceux créés par le consortium MPEG, qui ont été utilisés pour encoder les films commerciaux. Malheureusement, ils sont chargés de redevances qui, bien qu’elles ne soient pas payées par les utilisateurs, sont payées sous la forme d’une redevance pour chaque appareil vendu capable de les lire. L’autre problème est qu’il s’agit de formats conçus pour la reproduction de films commerciaux et qu’ils ne tiennent donc pas compte du fonctionnement de certains supports.
La gestation de l’AV1 a eu lieu en 2015 lorsque l’Alliance for Open Media, désormais AOM, a été créée par des entreprises telles que Amazon, Apple, ARM, Cisco, Google, Huawei, Intel, Meta, Microsoft, Mozilla, Netflix, NVIDIA, Samsung et Tencent. L’objectif ? La création d’un codec vidéo avec des spécifications égales ou supérieures à H.265, mais totalement libre d’utilisation, sans brevet et donc sans avoir à payer de royalties pour son utilisation dans les appareils et les applications logicielles.
Le codec a été achevé dans sa première version en 2018 et son utilisation s’est développée jusqu’à la dernière génération de cartes graphiques de NVIDIA et AMD, les RTX 40 et RX 7000, ainsi que l’ARC Alchemist d’Intel. Toutes ces cartes graphiques disposent d’un codec vidéo matériel.
Qu’est-ce qui différencie l’AV1 des autres codecs vidéo ?
Nous avons déjà vu que tous les codecs sont basés sur le codage ou le décodage des différents blocs de pixels qui composent les images de chaque vidéo. Cependant, la réduction de la taille des images nécessite des algorithmes de plus en plus avancés, qui requièrent à leur tour beaucoup de puissance de traitement. En règle générale, plus les données sont compressées par rapport à leur taille d’origine, plus l’algorithme est complexe et plus il nécessite de puissance.
Prédiction de mouvement
La première technique est la prédiction de mouvement, où les informations de l’image précédente sont utilisées pour prédire l’image actuelle. Il ne s’agit pas de la même technique que celle utilisée dans les jeux dans des techniques telles que l’anti-crénelage temporel, DLSS 2 ou FSR 2. Mais presque, ce qui est fait est de marquer les parties de chaque image qui ne changent pas d’une image à l’autre, et celles qui changent, le niveau par rapport à l’image précédente.
En effet, dans les scènes, les plans durent généralement plusieurs secondes et sont donc constitués de centaines d’images avec des informations presque identiques ou une très faible variabilité en termes de valeur de couleur. Cela permet d’économiser d’importantes quantités d’informations lors de la génération du fichier vidéo et de sa transmission, que ce soit sur Internet ou sur un réseau local.
Transformation de blocs
L’autre technique utilisée consiste à diviser les blocs vidéo en blocs plus petits, ce qui est essentiel pour l’utilisation de cartes graphiques de grande puissance, et nous devons tenir compte du fait que les éléments matériels spécialisés dans le codage ou le décodage vidéo ont une limite de capacité. Ainsi, si nous parlons d’un grand nombre de flux simultanés, à une haute résolution et avec un taux élevé d’images par seconde, il est possible que la pièce pauvre s’effondre et que nous devions retirer les cœurs qui produisent ces magnifiques graphiques en 3D.
Le problème survient lorsque vous disposez d’un GPU très puissant et que vous constatez qu’il n’exploite pas bien sa puissance. La raison ? Une grande partie de la puce ne fait rien, et c’est là qu’intervient la transformation de blocs, qui vous permet de diviser des blocs (jusqu’à 128 x 128 pixels) en blocs plus petits (jusqu’à 4 x 4 pixels) en temps réel.
La capacité des cartes graphiques haut de gamme est ainsi mieux exploitée. C’est extrêmement utile dans les systèmes de transcodage professionnels, ainsi que dans les jeux en nuage, où des cartes graphiques entières sont utilisées pour générer les flux vidéo.
