Perte de génération - Generation loss
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La perte de génération est la perte de qualité entre les copies ou transcodages ultérieurs de données. Tout ce qui réduit la qualité de la représentation lors de la copie, et entraînerait une réduction supplémentaire de la qualité lors de la copie de la copie, peut être considéré comme une forme de perte de génération. L'augmentation de la taille des fichiers est un résultat courant de la perte de génération, car l'introduction d' artefacts peut en fait augmenter l'entropie des données à chaque génération.
Perte de génération analogique
Dans les systèmes analogiques (y compris les systèmes qui utilisent l'enregistrement numérique mais effectuent la copie via une connexion analogique), la perte de génération est principalement due à des problèmes de bruit et de bande passante dans les câbles , les amplificateurs , les mélangeurs , les équipements d'enregistrement et tout autre élément entre la source et la destination. Des amplificateurs de distribution mal réglés et des impédances inadaptées peuvent aggraver ces problèmes. La conversion répétée entre l'analogique et le numérique peut également entraîner des pertes.
La perte de génération était une considération majeure dans le montage audio et vidéo analogique complexe , où les montages multicouches étaient souvent créés en réalisant des mixages intermédiaires qui étaient ensuite « rebondis » sur la bande. Une planification minutieuse était nécessaire pour minimiser la perte de génération, ainsi que le bruit et la mauvaise réponse en fréquence qui en résultent.
Une façon de minimiser le nombre de générations nécessaires était d'utiliser une suite de mixage audio ou de montage vidéo capable de mixer un grand nombre de canaux à la fois ; dans le cas extrême, par exemple avec un studio d'enregistrement de 48 pistes, un mixage complexe complet pourrait être effectué en une seule génération, bien que cela soit prohibitif pour tous les projets sauf les mieux financés.
L'introduction de systèmes de réduction de bruit analogiques professionnels tels que Dolby A a contribué à réduire la quantité de perte de génération audible, mais a finalement été remplacée par des systèmes numériques qui ont considérablement réduit la perte de génération.
Selon ATIS , « la perte de génération est limitée à l'enregistrement analogique, car l'enregistrement et la reproduction numériques peuvent être effectués d'une manière qui est essentiellement exempte de perte de génération ».
Perte de génération numérique
Utilisée correctement, la technologie numérique peut éliminer les pertes de génération. Cela implique l'utilisation exclusive de codecs de compression sans perte ou de données non compressées depuis l'enregistrement ou la création jusqu'à l'encodage final avec perte pour la distribution via le streaming Internet ou les disques optiques. La copie d'un fichier numérique donne une copie exacte si l'équipement fonctionne correctement. Cette caractéristique du numérique a fait prendre conscience du risque de copie non autorisée. Avant que la technologie numérique ne se généralise, une maison de disques , par exemple, pouvait être sûre de savoir que les copies non autorisées de leurs morceaux de musique n'étaient jamais aussi bonnes que les originaux.
Une perte de génération peut toujours se produire lors de l'utilisation de codecs de compression vidéo ou audio avec perte, car ceux-ci introduisent des artefacts dans le matériel source à chaque encodage ou réencodage. Les codecs de compression avec perte tels que Apple ProRes , Advanced Video Coding et mp3 sont très largement utilisés car ils permettent des réductions spectaculaires de la taille des fichiers tout en étant impossibles à distinguer de l'original non compressé ou compressé sans perte à des fins de visualisation. Le seul moyen d'éviter la perte de génération est d'utiliser des fichiers non compressés ou compressés sans perte ; ce qui peut être coûteux du point de vue du stockage car ils nécessitent de plus grandes quantités d'espace de stockage dans la mémoire flash ou les disques durs par seconde d'exécution. La vidéo non compressée nécessite un débit de données élevé ; par exemple, une vidéo 1080p à 30 images par seconde peut nécessiter jusqu'à 370 mégaoctets par seconde. Les codecs avec perte rendent les Blu-ray et la vidéo en streaming sur Internet réalisables, car aucun ne peut fournir les quantités de données nécessaires pour une vidéo non compressée ou compressée sans perte à des fréquences d'images et des résolutions acceptables. Les images peuvent subir une perte de génération de la même manière que la vidéo et l'audio.
Le traitement d'un fichier compressé avec perte plutôt que d'un original entraîne généralement une perte de qualité plus importante que la génération de la même sortie à partir d'un original non compressé. Par exemple, une image numérique basse résolution pour une page Web est meilleure si elle est générée à partir d'une image brute non compressée qu'à partir d'un fichier JPEG déjà compressé de meilleure qualité.
Techniques causant des pertes de génération dans les systèmes numériques
Dans les systèmes numériques , plusieurs techniques, utilisées en raison d'autres avantages, peuvent introduire des pertes de génération et doivent être utilisées avec prudence. Cependant, la copie d'un fichier numérique lui-même n'entraîne aucune perte de génération : le fichier copié est identique à l'original, à condition qu'un canal de copie parfait soit utilisé.
Certaines transformations numériques sont réversibles, d'autres non. La compression sans perte est, par définition, entièrement réversible, tandis que la compression avec perte supprime certaines données qui ne peuvent pas être restaurées. De même, de nombreux processus DSP ne sont pas réversibles.
Ainsi, une planification minutieuse d'une chaîne de signaux audio ou vidéo du début à la fin et une réorganisation pour minimiser les conversions multiples sont importantes pour éviter la perte de génération lors de l'utilisation de codecs de compression avec perte. Souvent, des choix arbitraires de nombres de pixels et de taux d'échantillonnage pour la source, la destination et les intermédiaires peuvent sérieusement dégrader les signaux numériques malgré le potentiel de la technologie numérique pour éliminer complètement la perte de génération.
De même, lors de l'utilisation de la compression avec perte, elle ne sera idéalement effectuée qu'une seule fois, à la fin du workflow impliquant le fichier, après que toutes les modifications nécessaires aient été apportées.
Transcodage
La conversion entre des formats avec perte - qu'il s'agisse de décoder et de ré-encoder au même format, entre différents formats ou entre différents débits binaires ou paramètres du même format - entraîne une perte de génération.
Des applications répétées de compression et de décompression avec perte peuvent entraîner une perte de génération, en particulier si les paramètres utilisés ne sont pas cohérents d'une génération à l'autre. Idéalement, un algorithme sera à la fois idempotent , ce qui signifie que si le signal est décodé puis ré-encodé avec des paramètres identiques, il n'y a pas de perte, et évolutif, ce qui signifie que s'il est ré-encodé avec des paramètres de qualité inférieure, le résultat sera le comme s'il avait été encodé à partir du signal d'origine – voir Codage vidéo évolutif . Plus généralement, le transcodage entre différents paramètres d'un codage particulier produira idéalement la plus grande qualité commune partagée - par exemple, la conversion d'une image avec 4 bits de rouge et 8 bits de vert en une image avec 8 bits de rouge et 4 bits de vert idéalement produire simplement une image avec 4 bits de profondeur de couleur rouge et 4 bits de profondeur de couleur verte sans dégradation supplémentaire.
Certains algorithmes de compression avec perte sont bien pires que d'autres à cet égard, n'étant ni idempotents ni évolutifs, et introduisant une dégradation supplémentaire si les paramètres sont modifiés.
Par exemple, avec JPEG , la modification du paramètre de qualité entraînera l'utilisation de constantes de quantification différentes, entraînant une perte supplémentaire. De plus, comme JPEG est divisé en blocs 16×16 (ou 16×8, ou 8×8, selon le sous-échantillonnage de chrominance ), un recadrage qui ne tombe pas sur une limite 8×8 décale les blocs d'encodage, provoquant une dégradation substantielle – des problèmes similaires arriver en rotation. Cela peut être évité en utilisant jpegtran ou des outils similaires pour le recadrage. Une dégradation similaire se produit si les images clés vidéo ne s'alignent pas de génération en génération.
Édition
Le rééchantillonnage numérique tel que la mise à l'échelle de l'image et d'autres techniques DSP peuvent également introduire des artefacts ou dégrader le rapport signal/bruit ( rapport S/B) à chaque fois qu'ils sont utilisés, même si le stockage sous-jacent est sans perte.
Le rééchantillonnage provoque un aliasing , à la fois brouillant les composants à basse fréquence et ajoutant du bruit à haute fréquence, provoquant des irrégularités , tandis que l'arrondi des calculs pour s'adapter à une précision finie introduit une quantification , provoquant des bandes ; s'il est corrigé par le dither , cela devient à la place du bruit. Dans les deux cas, ceux-ci dégradent au mieux le rapport S/B du signal, et peuvent provoquer des artefacts. La quantification peut être réduite en utilisant une haute précision lors de l'édition (notamment les nombres à virgule flottante), ne revenant qu'à une précision fixe à la fin.
Souvent, des implémentations particulières sont en deçà des idéaux théoriques.
Photocopies, photographies, vidéos et affichages divers
Les générations successives de photocopies entraînent une distorsion et une dégradation de l'image. Il a été documenté que les repostages successifs sur Instagram entraînent des changements notables. De même, des publications répétées sur YouTube ont dégradé le travail. Des effets similaires ont été documentés dans la copie de cassettes VHS . En effet, les deux services utilisent des codecs avec perte sur toutes les données qui leur sont téléchargées, même si les données téléchargées sont un doublon de données déjà hébergées sur le service, tandis que VHS est un support analogique, où des effets tels que le bruit des interférences peuvent avoir un impact beaucoup plus notable sur les enregistrements.
La culture populaire
La perte de génération a fait l'objet d'œuvres artistiques qui ont exposé le phénomène. Le projet Generation Loss a été inspiré, au moins en partie, par un effort antérieur — " I Am Sitting in a Room " (1969) d' Alvin Lucier .
Voir également
Remarques
Liens externes
- Sneyers, Jon (10 avril 2016). "Perte de génération avec des paramètres de haute qualité" (Vidéo) . Récupéré le 29 septembre 2016 – via YouTube.