UltraHD à la sauce 4K : place au déploiement, au sans fil et à la diffusion sur Internet

Lors de la dernière édition du salon CES qui s'est tenue début janvier à Las Vegas, l’UltraHD et sa déclinaison 4K (3 840 x 2 160 pixels) étaient à la fête. Les grands noms de l'électronique grand public comme LG, Sony ou Samsung (qui présentaient des écrans 4K qui s’incurvent à volonté !) ont rivalisé d’imagination pour attirer le chaland. ...

Il faut dire que la 4K offre une définition quatre fois supérieure à celle des écrans HD actuels (1920 lignes x 1080 pixels) avec une vision parfaite même à proximité de l’écran. De plus, ces écrans vont voir leur prix fortement baisser et vont passer du statut de bijoux technologiques pour afficionados fortunés à celui de produits grand public commercialisés à partir de 1 700 euros dans les grandes surfaces. D’ailleurs, à l'occasion du salon, la société d’études de marché Strategy Analytics a publié un sondage selon lequel 19% des personnes interrogées (toutes américaines) seraient "très heureuses" d’acheter immédiatement un téléviseur 4K, tandis que 37% y pensent pour les deux années à  venir ... 57% au total sont donc prêts a sauter le pas alors que seulement 24% affirment qu’ils ne sont "pas du tout intéressés" par la 4K. Un signe plus qu'encourageant pour un marché qui devrait aussi bénéficier en juin de la Coupe du monde de football au Brésil, les grands événements sportifs internationaux étant toujours des accélérateurs de diffusion de nouvelles technologies et le terrain d’expérimentation de technologies futures. Le groupe de télévision japonais NHK a par exemple annoncé sur le CES 2014 que ses équipes allaient réaliser lors du Mundial des diffusions expérimentales en 8K avec des images riches de 4 320 lignes de près de 8 000 points, soit au total 33 millions de points qui correspondent à autant de pixels physiques pour l'écran)...

Le terrain de jeu du codage vidéo HEVC

Mais quid des contenus en 4K ? Certes, les téléviseurs UltraHD en cours de démocratisation peuvent très bien afficher des contenus en HD, mais pour autant rien ne vaut un vrai signal émis en UltraHD, avec de vraies images filmées et envoyés en 4K. L'une des clés de cette évolution est liée à la prise en charge par les diffuseurs du standard de compression HEVC (High Efficiency Video Coding), successeur du célèbre MPEG-4, qui apporte une division par deux des débits après compression, et ce sans altération visible de la qualité de l’image (voir à ce sujet l’article “Le codage HEVC à la sauce 4K a joué les vedettes sur le salon IBC” publié dans le magazine L’Embarqué n°3). Sur le CES 2014, Ateme, spécialiste mondialement reconnu des techniques de compression vidéo, montrait justement son encodeur vidéo Titan compatible HEVC, que le Français avait déjà dévoilé sur le salon IBC en septembre dernier. La société mettait en particulier l’accent sur la possibilité de gérer, en sortie de son encodeur, des flux compressés HEVC en mode streaming pour des services OTT (Over-The-Top) ou pour des systèmes de VoD (Vidéo-on Demand). Ateme a profité du CES pour annoncer que sa technologie de compression avait été testée avec succès sur les téléviseurs 4K de LG Electronics et sur le décodeur vidéo UltraHD de Broadcom (le SoC BCM7445 en l'occurrence).

Les processeurs Kalray à la rescousse de l'encodage HEVC

Le français Kalray montrait, de son côté, les potentialités de son architecture de processeur à plusieurs dizaines de cœurs de calcul, le MPPA (256 cœurs sur un seul circuit intégré), pour l’encodage d’un flux HEVC UltraHD. Menée en collaboration avec la société Rovi, détentrice de la marque DivX depuis fin 2010, la démonstration mettait en oeuvre une application de streaming d'un flux vidéo codé en temps réel selon l'algorithme DivX HEVC UltraHD. L'encodage à 30 images/s, réalisé par quatre processeurs MPAA, se distinguait par une consommation très faible, annoncée à moins de 50 W, grâce à la répartition des tâches sur les différents cœurs. Le décodage, quant à lui, se faisait via la carte EMB01, récemment annoncée par Kalray.  Bouygues Telecom, cité dans le communiqué de presse de Kalray, n’est pas insensible à cette approche, qui permet à la fois de programmer plus rapidement une application que sur un FPGA, avec une consommation nettement moindre que sur une architecture multiprocesseur classique.

Parallèlement, l’américain ViXS, l'un des pionniers des circuits de gestion de données multimédia, a fait feu de tout bois avec notamment son circuit XCodePro 350, spécifiquement dédié à la gestion de contenus 4K compressés en HEVC. Dans le même temps, la société a annoncé sur le CES que son circuit XCode 6403, capable de décoder des contenus HEVC dotés d'une profondeur de couleur de 10 bits à un débit de 60 images par seconde, avait d’ores et déjà été adopté sur les téléviseurs 4K de Panasonic de la série AX800. Pour faciliter l’adoption de ses technologies, ViXS proposait sur la manifestation un design de référence sous la forme d’une carte de petite taille (10,1 x 2,7 cm) basée sur son circuit XCode 6403, et baptisée Thunder. Objectif : fournir un sous-système opérationnel immédiatement aux fabricants de décodeurs TV qui souhaitent intégrer la gestion de la résolution 4K et de la compression HEVC sans avoir à développer leur propre carte. Et ce grâce à un SDK qui se prête aussi à l’implantation, sur la solution, de middlewares de TV connectée exécutables sous Android ou Linux, comme RDK, Wyplay ou MediaRoom qui sont basés sur HTML5, GStreamer et Qt. ViXS s’est par ailleurs associé à Quantenna, fournisseur de technologies Wi-Fi, pour proposer une solution capable de transférer des flux vidéo 4K sur une liaison sans fil, entre un décodeur et un écran plat par exemple. La solution s’articule autour du circuit QSR1000 de Quantenna, apte à gérer du Wi-Fi 802.11ac multi-utilisateur en Mimo 4x4. Ce circuit est intégré au sein de la plate-forme de référence du circuit XCode 6400 de ViXS. A noter que Quantenna dispose d'un accord du même type avec STMicroelectronics.

Le multi-écran en ligne de mire

Mais l’avenir de la 4K ne touche pas le seul marché des téléviseurs, loin de là. Dorénavant, la multiplicité des terminaux de réception de flux vidéo (PC, tablettes, smartphones…), même s'ils ne sont pas nativement capables d'afficher de la 4K, modifie la donne. Sur le CES, l’américain DisplayLink, fournisseur de technologies graphiques USB, a répondu à ce besoin en lançant un jeu de circuits graphiques compatibles 4K (DL-5500) qui permet à n’importe quel notebook ou PC de bureau dès lors qu'il est doté d'une interface USB 3.0 (et moyennant un logiciel ad hoc) de tirer avantage de la définition des écrans UltraHD. Il suffit simplement de les interconnecter via l'interface USB 3.0 et un adaptateur basé sur le circuit de DisplayLink.

Enfin, le CES a bruissé de rumeurs accompagnant la 4K sur Internet. Le rôle de la vedette américaine y a été joué par le codec libre de droits VP9 promu par Google, que d'aucuns verraient bien remplacer le VP8 et le H.264 dans les applications de type YouTube. Selon Google, cette technologie permettrait d'économiser de la bande passante (au moins 50% par rapport au H.264), traditionnel goulet d’étranglement pour le développement de la vidéo en streaming chez les fournisseurs d’accès Internet et les fournisseurs de contenus. Une vingtaine de sociétés ont déjà apporté leur soutien à cette initiative, et non des moindres : ARM, Intel, Broadcom, Marvell, Samsung, Sharp, Toshiba… Sur le CES, Google, via sa filiale YouTube, a notamment présenté la prise en charge du 4K par le codec VP9 en mode streaming sur les téléviseurs connectés de LG, Panasonic et Sony. Rappelons d’ailleurs à ce sujet, que Google a déjà embarqué VP9 dans la version 25 du navigateur Chrome et que Mozilla envisage la même chose pour le futur FireFox 28.