Descriptions de scènes multimédia : représentations et optimisations.

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Concolato, Cyril (2007) Descriptions de scènes multimédia : représentations et optimisations. Doctorat Informatique et Réseaux, Département Traitement du Signal et Images, ENST p.227.

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Résumé

Avec les progrès technologiques en matière de débits disponibles et la diversification des média

disponibles, l'enjeu est maintenant de diffuser aux utilisateurs des médias de qualité dans une

présentation cohérente, attractive et interactive, qu'elle soit destinée au monde de la télévision

numérique, de l'Internet ou de la téléphonie mobile. Les descriptions de scènes multimédia tentent de

répondre à ce pari. Le pari consiste en effet à développer des technologies permettant la diffusion et la

présentation de contenu multimédia riche, animé, interactif dans des environnements aux contraintes

multiples. Il faut des technologies suffisamment simples pour être intégrées dans des terminaux à

faible coût de revient, mais également suffisamment attractives pour attirer de nouveaux

consommateurs. Ensuite, même si les débits augmentent et les techniques de compression

s'améliorent, la plus grande partie des "tuyaux" est encore occupée par les média traditionnels (audio,

vidéo). Il faut donc que ces nouvelles technologies n'occupent pas trop de bande passante. Enfin, pour

qu'elles mènent à de nouveaux usages, il faut que les créateurs de contenu se les approprient et pour

cela, il faut que les présentations multimédia soient faciles à créer, quel que soit le scénario

d'utilisation.

Cette thèse a pour objectif dans un premier temps de mener une réflexion sur les différentes

représentations de scènes multimédias existantes et d’en proposer une synthèse. Cette synthèse

propose une vue générale sur les langages, les formats de représentation des descriptions de scènes

ainsi que sur les techniques de codage et les traitements appliqués aux scènes multimédia. Elle

présente, en particulier, les problématiques liées à l'animation, la compression, l'interactivité, la

diffusion et finalement à la présentation. Dans un second temps, elle propose des améliorations aux

solutions existantes. Ces propositions sont doubles. Tout d'abord, cette thèse propose d'un ensemble de

méthodes pour permettre la représentation efficace de scènes multimédia fortement animées,

notamment pour les formats de représentations MPEG-4 BIFS, W3C SVG et MPEG-4 LASeR, et avec

la prise en compte des contraintes de la diffusion sur téléphone mobile. Ensuite, cette thèse propose

une architecture et une implémentation innovante d'un lecteur de scènes permettant la lecture de

contenus multimédia sur terminaux contraints grâce au respect d'un compromis entre consommation

mémoire et rapidité d'exécution. Cette thèse se conclut, après avoir rappelé les contraintes du monde

mobile, par une synthèse des choix technologiques à faire, dans la vaste bibliothèque d'outils

disponibles dans le domaine des descriptions de scènes, pour concevoir un service multimédia pour

mobiles.

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http://en.wikipedia.org/wiki/Multimedia_Messaging_Service

Table des Matières

REMERCIEMENTS - I

RESUME - III

TABLE DES MATIERES - V

LISTE DES FIGURES - XI

LISTE DES EXEMPLES DE CODE - XV

LISTE DES TABLEAUX - XIX

CHAPITRE 0 INTRODUCTION - 1

0.1 Exposé des problèmes - 1

0.2 Objectifs - 1

0.3 Cadre de travail - 2

0.4 Principales Contributions - 2

0.4.1 Publications et brevets - 3

0.4.2 Contributions aux standards - 3

0.4.3 Logiciels - 3

0.5 Plan - 4

CHAPITRE 1 PRINCIPES DES DESCRIPTIONS DE SCENES - 5

1.1 Introduction - 5

1.2 Vocabulaire - 5

1.2.1 Scène - 5

1.2.2 Description de scène - 6

1.2.3 Flux et document de scène - 7

1.2.4 Arbre de scène - 8

1.3 Usages des descriptions de scènes - 9

1.4 Etat de l'art des langages existants - 11

1.4.1 HTML et DHTML - 11

1.4.2 Flash - 11

1.4.3 VRML - 12

1.4.4 BIFS - 12

1.4.5 SMIL - 12

1.4.6 SVG - 13

1.4.7 LASeR - 13

1.4.8 CDF - 13

1.5 Principes piliers des descriptions de scènes - 14

1.5.1 Principes de l'organisation spatiale - 14

1.5.2 Principes de l'organisation temporelle - 16

1.5.3 Interactivité minimale : la navigation - 22

1.5.4 Eléments audio visuels particuliers : les objets graphiques vectoriels - 22

1.6 Conclusion - 25

CHAPITRE 2 DESCRIPTIONS DE SCENES ET ANIMATIONS - 29

2.1 Introduction - 29

2.2 Animation par interpolation - 29

2.2.1 Principes - 29

2.2.2 Applicabilité - 31

2.2.3 Langages utilisant le modèle d'animation par interpolation - 31

2.2.4 Synthèse sur les animations par interpolation - 37

2.3 Animation par trames d’animations - 38

2.3.1 Principes - 38

2.3.2 Applicabilité - 39

2.3.3 Instances existantes et théoriques du modèle d'animation par trame - 40

2.3.4 Synthèse sur les méthodes de mise à jour de scènes - 46

2.4 Conclusion - 47

CHAPITRE 3 DESCRIPTIONS DE SCENES ET COMPRESSION - 49

3.1 Introduction - 49

3.2 Compression de la structure des scènes multimédia - 51

3.2.1 Factorisation des structures redondantes - 51

3.2.2 Mécanismes génériques de représentation binaire de documents XML - 63

3.2.3 Exemple : le codage des commandes BIFS - 64

3.3 Compression des données des scènes multimédia - 67

3.3.1 Mécanismes de représentations binaires sans perte - 67

3.3.2 Mécanismes de représentations binaires avec perte - 69

3.3.3 Compression des objets graphiques - 75

3.4 Conclusion - 77

CHAPITRE 4 DESCRIPTIONS DE SCENES ET INTERACTIVITE - 79

4.1 Introduction - 79

4.2 Les mécanismes d’interactivité - 79

4.2.1 Détection des évènements utilisateurs - 80

4.2.2 Transmission des évènements - 83

4.2.3 Cascade d’évènements et gestion temporelle - 87

4.2.4 Modification de la scène - 89

4.2.5 Résumé - 91

4.3 Scénarios d'utilisation des technologies d'interactivité - 91

4.3.1 Interactivité côté client : les applications AJAX - 91

4.3.2 Interactivité côté serveur : les applications MPEG-4 - 93

4.4 Conclusion - 94

CHAPITRE 5 DESCRIPTIONS DE SCENES, CREATION ET DISTRIBUTION - 95

5.1 Introduction - 95

5.2 Edition de scènes - 95

5.3 Diffusion de descriptions de scènes - 97

5.3.1 Les mécanismes et protocoles de transports de contenu multimédia existants - 98

5.3.2 Spécificité des descriptions de scènes - 100

5.4 Conclusion - 109

CHAPITRE 6 METHODES POUR LA REPRESENTATION EFFICACE DE SCENES

MULTIMEDIA ANIMEES - 111

6.1 Introduction - 111

6.2 Cas d'étude : le dessin animé - 111

6.3 Choix d'une représentation - 114

6.3.1 MPEG-4 BIFS - 115

6.3.2 SVG - 117

6.3.3 LASeR - 119

6.3.4 Synthèse sur le choix de la structure d'une scène - 119

6.4 Codage efficace de scènes animées - 120

6.4.1 Codage de structure - 120

6.4.2 Codage des données - 125

6.4.3 Synthèse et proposition de codage - 132

6.5 Distribution efficace de scènes animées - 133

6.5.1 Distribution progressive de documents XML - 133

6.5.2 Fragmentation temporelle de contenu SVG - 134

6.5.3 Outil générique de fragmentation et de streaming XML - 135

6.5.4 Efficacité du streaming de document SVG - 136

6.5.5 Synthèse - 138

6.6 Représentation adaptable de flux de scènes animées - 140

6.6.1 Méthodes de scalabilité pour un flux de scènes animées - 140

6.6.2 Résultats - 144

6.7 Synthèse - 145

6.8 Résultats indirects - 146

CHAPITRE 7 IMPLEMENTATION OPTIMISEE D'UN LECTEUR DE SCENES

MULTIMEDIA ANIMEES ET INTERACTIVES - 147

7.1 Introduction - 147

7.2 Lecture optimisée de scènes SVG - 148

7.2.1 Rapidité de lecture - 149

7.2.2 Consommation mémoire - 151

7.2.3 Synthèse sur l'efficacité de la lecture de scènes - 158

7.3 Composition optimisée de scènes SVG - 158

7.3.1 Fonctionnement de la phase de composition - 158

7.3.2 Rapidité de composition - 159

7.3.3 Composition et consommation mémoire - 164

7.3.4 Résultats et limitations - 167

7.4 Rendu optimisé de scènes SVG - 170

7.4.1 Principes du rendu efficace de scènes - 170

7.4.2 Rendu SVG et héritage - 172

7.4.3 Proposition pour le suivi des objets modifiés en SVG - 173

7.4.4 Résultats et limitations - 174

7.5 Conclusion - 175

CHAPITRE 8 CONCLUSION - 177

8.1 Bilan - 177

8.2 Outils de descriptions de scènes et services multimédia pour mobiles - 178

8.2.1 Outils d'édition, outils pour la lecture et phase de publication - 178

8.2.2 Limitations - 186

8.3 Perspectives - 186

CHAPITRE 9 LISTE DES PUBLICATIONS - 189

9.1 Articles de revues - 189

9.2 Articles de conférences - 189

9.3 Rapports techniques et autres documents - 190

9.4 Brevets - 190

9.5 Contributions SVG et MPEG - 190

CHAPITRE 10 BIBLIOGRAPHIE - 193

10.1 Articles de revues, de conférences, thèses et livres - 193

10.2 Articles divers - 194

10.3 Standards du Moving Picture Experts Group (MPEG) - 195

10.4 Standards du World Wide Web Consortium (W3C) - 195

10.5 Standards divers - 197

10.6 Logiciels et sites Internet - 197

CHAPITRE 11 GLOSSAIRE - 199

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