HEIF et HEVC :l'avenir des fichiers multimédias expliqué

JPG et MP4 sont les formats photo et vidéo avec lesquels nous travaillons depuis des années, non seulement sur les smartphones et les tablettes, mais aussi sur les PC. Il semble que ces types de fichiers soient maintenant prêts à être retirés et soient sur le point d'être remplacés par HEIF et HEVC. Mais que représentent ces acronymes et comment peuvent-ils améliorer l'utilisation de nos appareils ?

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• Que sont HEIF et HEVC ?
• Où pouvons-nous trouver ces formats ?
• Pourquoi utiliser HEIF ou HEVC ?

Que sont HEIF et HEVC ?

Tout d'abord, il faut distinguer les deux termes :

• HEIF :est un format de fichier d'image conteneur qui intègre d'autres données importantes.
• HEVC  :Il s'agit d'une norme de compression à haute efficacité généralement utilisée pour la vidéo et également appelée H.265.

Le premier terme fait référence à un conteneur numérique dans lequel des photos et d'autres données avec différentes extensions peuvent être stockées, telles que JPG, mais pas seulement. Le deuxième terme fait référence à un système d'encodage vidéo dont le résultat peut être stocké dans différents conteneurs numériques tels que, par exemple, MOV ou même HEIF, comme mentionné ci-dessus. Confus? Soyons clairs.

HEIF

Acronyme de Format de fichier image haute efficacité , HEIF est un format utilisé pour contenir une ou plusieurs images. Les fichiers utilisant ce format peuvent héberger à la fois des images de haute qualité compressées avec le codec HEVC (dont nous parlerons plus tard) et d'autres informations liées à ces images également d'un type différent.

HEIF peut contenir efficacement certaines transformations d'image comme par exemple :

• Rotation de l'image de 90, 180 ou 270 degrés.
• Recadrer l'image selon un certain rectangle.
• Superposer n'importe quel nombre d'images entrantes dans l'ordre et les positions indiqués sur la fenêtre de canevas de l'image source.

Ces opérations sont enregistrées à l'intérieur du conteneur sous forme d'instructions à exécuter par l'imageur. Cela signifie que l'image d'origine n'est pas modifiée (elle conserve la prise de vue, elle n'est pas écrasée par les modifications) ou compressée à nouveau à la fin de l'opération, évitant ainsi une perte de qualité.

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Le HEIF introduit également un cadre pour d'autres opérations d'édition non destructives qui peuvent être clarifiées par des spécifications externes. Une fois ces opérations appliquées, le résultat est appelé image dérivée.

Les types de données suivants peuvent être trouvés dans ce conteneur HEIF particulier :

• Images : Individuel avec propriétés et aperçus.
• Images dérivées : Ce type d'édition non destructive permet au logiciel de visualisation d'images d'appliquer un ensemble d'instructions "à la volée" sans détruire l'image source comme décrit ci-dessus.
• Séquences d'images : plusieurs images qui partagent certaines propriétés telles que l'heure de prise de vue rapprochée, leurs propriétés et leurs vignettes. Ce format est principalement utilisé pour les expositions en série ou les animations cinemagraph.
• Objets image auxiliaire : Ces données ne sont pas directement visibles lors de la visualisation du fichier et peuvent représenter des plans alpha ou des cartes de profondeur.
• Métadonnées : Informations supplémentaires telles que EXIF, XMP ou données similaires.

Quelques exemples possibles d'utilisation des conteneurs HEIF :

• Un fichier image de haute qualité et un aperçu de celui-ci au format JPG de qualité inférieure.
• Plusieurs fichiers image par rafale de photos afin qu'ils soient tous stockés dans le même package.
• Plusieurs fichiers image avec différentes longueurs focales.
• Plusieurs fichiers d'images avec différentes expositions.
• Un fichier image et une vidéo capturés en même temps (lisez Motion Photos par Google Pixel 2 et Live Photos par iOS).

HEVC

Également connu sous le nom de H.265, il est le successeur de l'AVC/H.264 désormais universellement utilisé. Il s'agit d'une norme de compression à haute efficacité qui peut prendre en charge des résolutions allant jusqu'à 8192x4320 et 8K UHD. HEVC a été conçu dans le but de réduire le débit binaire en vidéo tout en conservant la même qualité au prix d'une plus grande complexité de calcul. Ce codec est également utilisé pour compresser les images à l'intérieur des conteneurs HEIF décrits ci-dessus.

Comme cela se produit déjà dans le codec H.264, HEVC contrôle les trames du flux d'images à la recherche de zones où elles sont redondantes à la fois dans la même image et dans des trames consécutives. Ces zones redondantes sont alors remplacées par une description de la zone elle-même au lieu des pixels individuels afin d'occuper moins d'espace dans la mémoire.

Les principaux changements pour HEVC incluent l'expansion des domaines de comparaison des modèles et des différences d'encodage de 16 × 16 pixels à 64 × 64 pixels, l'amélioration de la segmentation de taille variable, une meilleure prévision intra-dans la même image, une meilleure prédiction des vecteurs de mouvement et la fusion des régions de mouvement, un meilleur mouvement filtrage de compensation, et une autre étape de filtration appelée filtrage de décalage d'échantillon adaptatif.

Pour une analyse plus approfondie du sujet et de la méthode de compression et d'encodage, veuillez vous référer à ce lien.

Le premier aperçu du codec HEVC remonte à 2012 lorsque Qualcomm, lors du MWC, a présenté une tablette équipée du SoC Snapdragon S4 dual core capable de lire la même vidéo encodée en H.264 et H.265 côte à côte. La vidéo en HEVC a déjà montré une réduction de 50 % du débit binaire à la même qualité.

2014 a vu la première introduction du codec sur les appareils mobiles grand public grâce à Apple qui a utilisé la norme pour les appels vidéo FaceTime sur le réseau de données via l'iPhone 6 et l'iPhone 6 Plus.

Le premier SoC mobile avec un matériel spécifique dédié au décodage HEVC est arrivé en 2015 de Nvidia qui utilisait sur son Tegra X1 un décodeur similaire à celui inséré quelques mois plus tôt dans les cartes vidéo de la série GeForce 900.

Où trouve-t-on ces formats ?

Les fichiers HEIF et HEVC peuvent être trouvés sur certains des appareils les plus modernes. Par exemple, Apple a introduit la prise en charge de ce type de fichier sur iOS 11, afin que vous puissiez capturer des photos et enregistrer des vidéos dans des formats à haute efficacité sur iPhone 7 et versions ultérieures (la lecture est prise en charge jusqu'à l'iPhone 5S mais avec des limitations). Bien sûr, certains iPad avec iOS 11 et Mac mis à jour vers MacOS High Sierra peuvent également lire ces fichiers.

Apple utilise l'extension .heic (.heics pour les séquences d'images) pour les images, mais prend en charge la lecture des fichiers .heifs (.heifs pour les séquences d'images) produits par des tiers. Les vidéos enregistrées sont enregistrées par les appareils Apple au format .mov comme les vidéos normales, mais sont toujours encodées à l'aide du codec HEVC/H.265.

Dans le monde Android, le support officiel de ces formats est arrivé à des moments différents :HEVC est supporté depuis Android Lollipop tandis que HEIF n'a été introduit que récemment avec Android P (disponible dans un premier Developer Preview) même si l'application Google Pixel Camera du premier ou du second génération n'a toujours pas l'option liée à leur utilisation.

Samsung vous permet d'enregistrer des fichiers vidéo encodés HEVC sur les nouveaux Galaxy S9 et S9+ même s'il n'a pas le format HEIF pour enregistrer des photos. Il semble que le Xiaomi Mi MIX 2S aura également des codecs HEVC pour les vidéos.

Les conteneurs HEIF peuvent également être utilisés sur des pages Web selon la norme HTML 5.2 afin de stocker différentes versions de la même photo et de laisser au navigateur le soin de décider lequel télécharger et utiliser en fonction de différentes situations.

Pourquoi utiliser HEIF et HEVC ?

La principale raison pour laquelle nous devrions nous encourager à utiliser ces nouveaux formats de fichiers image et vidéo est qu'ils sont plus efficaces. Comme nous le savons, sur les smartphones, l'espace disponible n'est jamais suffisant et grâce à ces formats, il est possible de stocker le même nombre de fichiers à la même qualité mais dans moins d'espace ou le même nombre de fichiers en qualité supérieure mais occupant la même quantité de mémoire.

Selon la norme HEIF, il est possible de sauvegarder deux fois plus d'informations dans ces fichiers que dans un fichier JPG de même taille et de qualité supérieure. Dire que le résultat est impressionnant est un euphémisme.

De plus, les fichiers HEIF/HEIC (et tous les dérivés) peuvent contenir des informations sur les transformations de l'image source sans altérer l'original. Cela vous permet d'éditer vos photos sur un appareil, d'enregistrer le résultat et d'annuler ou d'apporter d'autres modifications ultérieurement et sur un autre appareil sans affecter la qualité de l'image d'origine.

Par exemple, sur un fichier JPG, il n'est pas possible d'inverser le processus d'édition ultérieurement et la qualité de l'image se détériore à chaque enregistrement en raison de la commutation continue via l'algorithme de compression JPG.

La même efficacité est vraie pour les vidéos encodées avec HEVC (H.265) :ce codec vidéo est capable d'offrir deux fois la compression au même niveau de qualité qu'un fichier encodé AVC (H.264) ou une augmentation substantielle de la qualité avec le même débit binaire. L'utilisation pratique des améliorations introduites nécessite plus de puissance lors de l'encodage et de la compression mais beaucoup moins de puissance de calcul lors de la décompression et de la lecture.

Vous l'aurez compris, chaque mégaoctet est vital sur les smartphones qui ont 32 Go de mémoire interne ou moins et ces nouveaux formats promettent de prendre beaucoup plus de photos et d'enregistrer beaucoup plus de vidéos avant de manquer d'espace.

Utilisez-vous déjà HEVC ou HEIF ? Que pensez-vous de ces formats ?