Dossier Video sur le Web : Vers un streaming de qualité

La diffusion de la vidéo sur Internet, sous la contrainte d'une très faible bande passante, oblige à de multiples prouesses technologiques. De nouveaux intervenants cherchent à entrer sur le marché.


Deux modes permettent de visionner la vidéo sur Internet : le téléchargement classique du fichier vidéo sur son disque dur suivi d'un visionnage, ou le streaming inventé par RealNetworks en 1995 qui permet de visionner en continu les images à travers sa connexion. Le faux streaming est un téléchargement progressif qui permet de commencer à visionner avant la fin du téléchargement. Autre avantage du vrai streaming, l'internaute peut se positionner à l'endroit de son choix dans le fichier.

Comment fonctionne un serveur de streaming ? Le point essentiel est d'avoir fait sauter la garantie qu'offre le protocle http des serveurs Internet de ne pas perdre de données. Ce protocole vérifie en effet en permanence que les données reçues sont complètes grâce à de nombreux allers et retours entre le serveur et le client. Rien de tel avec les serveurs de streaming qui ne demandent pas de confirmation que les paquets envoyés sont bien reçus. La perte de données est considérée comme non catastrophique. Les échanges sont donc plus rapides mais il peut y avoir des trous dans la réception.

La famille MPEG

L'histoire de la compression vidéo passe par les formats MPEG. En 1992 est sorti le MPEG-1 destiné aux CD-Rom, avec un taux de compression pour une qualité VHS s'élèvant à 30/1. Le MP3 (MPEG-1 audio layer 3) s'est imposé largement comme le standard de diffusion de la musique. Le MPEG-2, qui offre une meilleure qualité de compression, est utilisé pour la télévision satellitaire et pour les DVD.

Le MPEG-4, dont les premières caractéristiques ont été approuvées en 1998 et 1999, a été établi pour fonctionner aux débits faibles nécessaires pour les vidéo-conférences. Utilisant un algorithme de compression par ondelettes (WDT), il est le seul format de la famille MPEG permettant un débit suffisant pour un streaming Internet. Il est devenu un enjeu important pour l'Internet mobile des PDA et des téléphones portables avec écrans LCD. En revanche, il n'est pas du tout présent sur les stations individuelles où le marché est bien contrôlé par RealNetworks et Microsoft.

De nombreuses sociétés se lancent néanmoins dans la compétition avec la commercialisation d'un MPEG-4. Ce nouveau standard doit permettre de diffuser le même encodage vidéo sur différents supports : PDA, téléphones mobiles, télévision numérique sur IP, etc

La division MP4net Philips a créé sa propre gamme d'outils WebCine : encodeur, serveur et lecteur utilisant le MPEG-4. iVast propose aussi un studio complet depuis l'authoring jusqu'au player de même que la start-up californienne Envivio filiale de Philips et de France Telecom qui possède onze brevets sur le MPEG-4. PacketVideo s'est spécialisée quant à elle sur le marché des appareils sans fil et a signé en juin des accords avec Siemens et Sagem.

Les formats propriétaires
 
Mais pour l'instant, en attendant que le MPEG-4 soit pérennisé, les trois formats principaux de streaming sont tous propriétaires y compris le format de Microsoft qui a adopté un format de compression proche du MPEG4. Le format Real est de loin le plus populaire (130 millions d'utilisateurs annoncés en 2000), vient ensuite Windows Media de Microsoft qui gagne rapidement du terrain, puis en dernier vient Quicktime d'Apple qui représenterait environ 20% de la base installée et qui continue à baisser en pourcentage.

Pour la diffusion de vidéos au format Real et QuickTime, il est possible d’avoir un serveur de streaming unique utilisant la norme commune RTSP. Microsoft fait bande à part et son format nécessite un serveur avec un protocole propriétaire MMS.

Real de RealNetworks est basé sur un codec optimisé en collaboration avec Intel. Son succès vient d'une compression excellente à très bas débit. Par ailleurs, la technologie utilisée permet à la vidéo de s'adapter automatiquement et dynamiquement à la vitesse réelle de la connexion du client. Autre avantage, l'encodage est particulièrement rapide permettant de minimiser le nombre de serveurs utilisés.

Le challenger de Real est le format ASF de Microsoft qui est une variante propriétaire du MPEG-4 de très bonne qualité. Microsoft espère bien faire disparaître Real du marché avec le lancement en Octobre de Windows XP équipé en standard d'une version gratuite de Media Player 8. La contre-offensive de RealNetworks consiste à fidéliser ses utilisateurs en leur proposant un abonnement leur donnant accès en exclusivité à du contenu (la "Gold Pass").

Quant à Apple, son produit Quicktime permet depuis la version 4 un streaming qui malheureusement ne s'adapte toujours pas à la bande passante de l'utilisateur. Son codec Sorenson (SV3) est d'excellente qualité sauf pour les très bas débits ce qui le rend peu séduisant pour la majorité des connexions grand public. Mais Apple s'intéresse au format MPEG-4, qui en terme d'architecture multimedia, a été largement basé sur la technologie Quicktime-4. Au contraire de ses deux concurrents, Apple est présent dans l'ISMA (Internet Streaming Media Alliance) avec Sun, Philips et Thomson actifs à promouvoir un MPEG-4 standard. Apple a ainsi montré en juin dernier des demos de son nouveau codec MPEG-4.

Des outsiders de qualité

Dans la guerre des codecs, il faut signaler le codec DivX, un Mpeg-4 amélioré, qui arrive à des taux de compression compris entre 60/1 et 100/1 pour une qualité VHS. Les créateurs du DivX ont démarré une société, Project Mayo, et diffusé une version open source du codec, OpenDivX. Ils viennent de sortir en août un nouveau codec encore plus puissant, le DivX deux. Supposé légal, le DivX deux risque de rentrer en conflit avec de nombreux brevets, les technologies derrière le MPEG-4 étant très fortement protégées.

Le DivX pour l'instant n'est pas streamable, il existe un autre codec concurrent qui est streamable, le 3ivX. Enfin des sociétés proposent des solutions propriétaires complètes serveurs, codages et lecteurs pour une diffusion haut débit comme Media[netCom] ou comme On2.

Le streaming sans plugin

Plusieurs sociétés proposent du streaming sans plugin, généralement en utilisant Java comme pour la technologie d'IBM du centre de recherche d'Haifa en Israël (codages H.263 spécifique à la visio-conférence ou MPEG-4) ou celle de LogaStream. La société Emblaze Systems propose aussi une solution sans plugin Emblaze On Demand. Ces technologies sont très efficaces pour des bannières ou des publicités qui étant imposées à l'internaute, ne peuvent pas en plus lui demander de télécharger le bon plugin.

Du bon usage des serveurs

Mais pas de bon streaming chez le client si les données restent coincées dans le réseau Internet en amont voire pire si le serveur est congestionné. Des sociétés comme Akamai ou Ipercast ont installé un réseau mondial de serveurs afin d'utiliser pour chaque internaute le serveur le plus proche et le plus disponible.

Dans le cas de la diffusion d'un programme à des millions d'internautes, la capacité des serveurs à supporter la charge est particulièrement crucial. La technologie de streaming classique impose au serveur d'envoyer les données dans un certain ordre avec un timing donné. La start-up américaine Digital Fountain, qui a bénéficié de prises de participation de Cisco, Sony, Adobe et Texas Instruments, a présenté un nouveau format de streaming révolutionnaire qui permet de résoudre le problème des données manquantes. Le principe du nouvel  algorithme est de ne plus exiger l'arrivée des données chez le client dans un ordre déterminé. Le serveur envoie aléatoirement des données légèrement redondantes. Indépendamment de l'ordre d'arrivée des données et même si certaines données sont manquantes, un réassemblage "intelligent" effectué par le player du client rend possible l'affichage de la vidéo.

Pour plus d'informations

MPEG
www.cselt.it/mpeg
www.m4if.org/
Philips / WebCine
www.mpeg-4.philips.com/
iVast
www.ivast.com
Envivio
www.envivio.com
PacketVideo
www.packetvideo.com/
Real / RealNetworks
www.real.com
Windows Media / Microsoft
www.microsoft.com/windows/windowsmedia
Quicktime / Apple
www.apple.com/quicktime/
Project Mayo / Open DivX et DIV-X
www.projectmayo.com/
3ivx
www.3ivx.com
Media[netCom]
www.media-netcom.fr
On2
www.on2.com/
IBM / plugin Java
www.haifa.il.ibm.com/projects/multimedia/audio_video/thinplayers.html
LogaStream /plugin Java
www.logastream.com/
Emblaze Systems / Emblaze On Demand
www.emblaze.com/
Digital Fountain
www.digitalfountain.com/

© octobre/novembre 2001 François Ploye et Pixel SA