Comment se fait la gestion de la video sous Linux (Mandriva 2008.1)

Mais c'est quoi, la lumière et les couleurs ?

Coucher de soleilLa lumière est tout d'abord une sensation. Votre cerveau perçoit, après plusieurs transformations, un phénomène physique.
Cette perception peut être aussi bien agréable comme agressive. Il peut s'agir du reflet d'un paysage sur un lac, tout comme un flash qui éblouit. Mais il s'agit du même phénomène physique qui en est à l'origine : une source lumineuse qui envoie une onde électromagnétique. Cette source lumineuse peut être très variée : une lampe électrique, le soleil, une vague lueur dans le brouillard, l'écran du téléviseur ...
La lumière, visible par votre oeil, fait partie d'une grande famille, celle des ondes électromagnétiques, comme les ondes radio, les infra-rouges, les ondes radar ...

Et, pour arriver jusqu'à votre oeil, cette onde emprunte une route qui est le plus souvent l'air environnant, mais qui peut également être un autre support gazeux ou liquide ou même le vide.

SpectreC'est sa fréquence (ou, ce qui revient au même, sa longueur d'onde) qui la caractérise. Les ondes lumineuses ne concernent qu'une très faible partie des ondes électromagnétiques. La figure de droite montre l'étendue du spectre des ondes électromagnétiques et, en dilaté, le spectre des ondes lumineuses (Survolez les images, pour les agrandir).

Dans un popup : un article très intéressant sur les ondes électromagnétiques : Cliquez

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Que se passe-t-il sur mon écran

Vous savez probablement que pratiquement toutes les couleurs peuvent être reproduites à partir de trois couleurs primaires.

Lorsqu'il s'agit de sources lumineuses (par exemple lorsque mon écran de télé ou d'ordinateur émet de la lumière), ces trois couleurs primaires sont : rouge, vert, bleu.
Par contre, lorsqu'un objet est éclairé, il réfléchit simplement certains des rayons lumineux et absorbe tous les autres (par exemple une feuille de papier passée dans votre imprimante couleur). Dans ce cas, les trois couleurs primaires sont : jaune, cyan, magenta.

Dans un popup : les couleurs primaires sur Wikipedia : Cliquez

Balayage de l'écranTout d'abord, vous savez probablement que l'image de votre ordinateur ou de votre téléviseur est constituée par un certain nombre de lignes (par ex. 768) et chaque ligne est une succession de points (par ex. 1024). On parle de la définition de l'image (640x480, 800x600, 1024x768, 1600x1200 ...)
Ces points sont parcourus, les uns après les autres pour former l'image. La persistance des points conjuguée à la persistance rétinienne font que votre oeil ne voit pas que ces points s'allument et s'éteignent les uns après les autres. Au contraire, votre oeil voit une image complète.

Écran avec tube cathodique

CRTLongtemps, le tube cathodique était la principale façon d'afficher une image sur un téléviseur ou un ordinateur.

Un canon à électron envoie un faisceau d'électrons vers l'avant du tube. Des bobines électromagnétiques permettent de diriger ce faisceau, pour tracer les lignes, comme indiqué ci-dessus.
La face avant intérieure du tube est tapissée d'une couche à base de phosphore. Le faisceau d'électrons, très concentré, arrive sur un petit point de cette couche, ce qui fait brièvement scintiller le point touché. Par ailleurs, plus le faisceau est important, plus le point sera lumineux.
Le faisceau d'électrons balaye ainsi toute la surface du tube et allume successivement tous les points, plus ou moins intensément, ce qui produit l'image que voit votre oeil.

synthèseMais, jusque là, c'était le tube cathodique monochrome ! Et la couleur ?
Vous avez vu ci-dessus que toute couleur peut être obtenue à partir de trois couleurs primaires correctement mélangées. C'est ce principe qui est utilisé. L'image de droite schématise la synthèse des couleurs, à partir de trois sources lumineuses.

Le tube cathodique couleur, pour en venir à lui, fonctionne de la même façon qu’un tube noir et blanc, mais il possède trois canons à électrons et la surface interne de la face du tube possède des triades de points, avec chaque fois des points émettant l'un une lumière rouge, l'autre une lumière verte et le dernier, une lumière bleue.
En jouant sur l'intensité de chacun des faisceaux d'électrons que chaque triade de points (également nommée pixel) arrive à produire un point avec la nuance de couleur souhaitée. C'est du moins ce que croit votre oeil. Nous laisserons de côté tous les aspects techniques pour arriver à obtenir des points élémentaires suffisamment petits et pour que les faisceaux individuels ne débordent pas sur les couleurs voisines.

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Écran avec dalle LCD

LCD monochromeLe principe est, ici, tout à fait différent. Au départ, une source de lumière blanche (la lumière blanche est un mélange de tous les rayonnements du spectre visible).
Ensuite, pour chaque point de l'écran, un tout petit "robinet" qui laisse passer plus ou moins la lumière. Chaque point de l'écran est régulièrement "visité" pour ajuster la lumière à laisser passer. L'ensemble des points forme l'image à afficher.

Ce sont les éléments 1 à 5 qui forment le robinet.

LCD RVBAvec un écran couleur, chaque point est en réalité constitué de trois points élémentaires (pixel), complétés par un filtre rouge pour le premier, un filtre vert pour le suivant et un filtre bleu pour le dernier. La figure ci-contre, montre une coupe d'un écran LCD, et met en évidence les bandes de filtres des trois couleurs.
C'est le champ électrique, créé entre deus électrodes, qui agit sur les cristaux liquides, comme un robinet qui laisse passer plus ou moins de lumière, au point où les deux électrodes se croisent (l'une est verticale et l'autre horizontale).

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La carte graphique, le processeur graphique

carte graphiqueLa carte graphique, parfois appelée carte vidéo, est l'élément de l'ordinateur chargé de convertir les données numériques à afficher en données graphiques exploitables par un moniteur. Cette fonction est parfois assurée par la carte-mère, mais le principe reste le même.

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Le traitement du signal digital

Pour les premières cartes graphiques, leur fonction était assez basique : l'envoi de pixels graphiques à un écran, ainsi qu'un ensemble de manipulations graphiques simples :

  • déplacement des blocs (curseur de la souris par exemple)
  • tracé de lignes
  • tracé de polygones

Les cartes graphiques récentes sont désormais équipées de processeurs graphiques spécialisés dans le calcul de scènes graphiques complexes en 3D. Ceci décharge pour autant le processeur principal.

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La mémoire vidéo

La mémoire vidéo est chargée de conserver les images traitées par le processeur graphique avant leur affichage. Sans entrer dans les détails, plus la quantité de mémoire vidéo est importante, plus la carte graphique pourra gérer de textures lors de l'affichage de scènes en 3D.
Le frame buffer est la zone de cette mémoire qui contient l'image calculée par le processeur graphique, juste avant son envoi à l'écran.
Les performances des cartes graphiques dépendent du type de mémoire utilisée sur la carte (leur temps de réponse est déterminant pour la vitesse d'affichage des images), ainsi que de la quantité de mémoire, afin de pouvoir stocker dans le frame buffer un certain nombre d'images, avec une bonne résolution.

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Le RAMDAC (random access memory digital-analog converter)

Il permet de convertir les images numériques stockées dans le frame buffer en signaux analogiques à envoyer au moniteur. La fréquence du RAMDAC détermine les taux de rafraîchissement (nombre d'images par seconde) que la carte graphique peut supporter.

De plus en plus de cartes graphiques et de moniteurs ne passent plus par cette conversion en signal analogique. L'image est transmise sous forme numérique à l'écran qui est capable de la traiter telle que. Une interface dite DVI (Digital Video Interface) est utilisée.

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Comment Linux travaille avec la carte vidéo

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Les fichiers vidéo

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Les conteneurs

  • 3GP (.3gp) Le 3GP est une version simplifiée du conteneur populaire MP4 (MPEG-4 Part 14). Actuellement, ce format est largement utilisé pour réduire le stockage et les besoins en bande passante afin qu'il puisse être utilisé avec les téléphones mobiles. Ce format permet un streaming de vidéos tels le MPEG-4 Part 2 et MPEG-4 Part 10 (AVC/H.264). Formats audio comme AMR-NB, AMR-WB, AMR-WB +, AAC-LC, et la HE-AAC peuvent aussi être écoutés.
  • MPEG-1 du Moving Picture Experts Group. La partie 2 définit la compression video et la partie 3 la compression audio
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