Comprendre les caractéristiques techniques d’une vidéo chirurgicale

Lorsqu’on débute en vidéo, on découvre une nouvelle façon de s’exprimer : c’est le jargon technique. Codec, bitrate, résolution… De quoi parle-t-on ? Voici une fiche récapitulative des termes les plus importants.

Cette fiche rappelle les informations techniques à découvrir lorsqu’on débute. Connaître ces principes, c’est aussi comprendre et savoir appliquer les normes préconisées pour les vidéos chirurgicales, dont on rappelle la fiche technique :

Format : MPEG-4

Codec : H.264

Bitrate : 3 à 6 Mbps (pour 1080p)

Durée de la vidéo : 3 à 5 minutes maximum

Pas de panique !

Cet article a été pensé comme une fiche mémo des caractéristiques techniques d’une vidéo au service des personnes débutantes, et revient sur les notions présentées ci-dessus.

Comprendre la base : la résolution

La résolution d’une image, qu’elle soit figée ou animée, est la notion de laquelle découlent toutes les autres. Pour faire bref, c’est ce qui définit sa taille : elle désigne le nombre de pixels, de minuscules carrés de couleurs, composant la largeur et la hauteur de l’image (largeur*hauteur). C’est souvent la hauteur qui prime : par exemple la Full HD (résolution la plus fréquente sur internet) est désignée 1920*1080 mais aussi 1080p.

En pratique, plus il y a de pixels, meilleure la qualité, et donc plus précise sera la représentation d’une opération chirurgicale. Dans le même temps, plus volumineux sera le fichier vidéo final.

Les standards de la résolution

En audiovisuel, des formats standards modernes ont été définis pour rendre leur désignation et leur utilisation plus pratique.

• La High Definition (HD), ou haute définition, désigne une image de 1280 pixels par 720 (1280*720). Elle est utilisée pour avoir une qualité d’image acceptable tout en minimisant le poids du fichier.
• La full HD (1920*1080) est la résolution la plus répandue sur Internet.
• La 4K (4096*2160), parfois appelée Ultra HD, est la plus haute résolution standardisée actuellement.

Dans la majorité des cas, la full HD est recommandée en chirurgie.

Résolution d’entrée et de sortie

Lorsqu’on parle de résolution optimale recommandée, on parle de celle de la vidéo une fois réalisée. Il ne faut pas la confondre avec la résolution des plans, au moment de la captation, définie dans les réglages de l’instrument d’acquisition vidéo.

Il faut garder en tête que la résolution des rushs ne peut être inférieure à la résolution finale souhaitée. Pour obtenir un clip en haute définition, des rushs peuvent être tournés en 1080p par exemple, ou en 4K afin de pouvoir zoomer sans perte de qualité.

Une vidéo en résolution 1080p a parfois un champ trop large…

Ce paramètre est à prendre en compte dès la préparation du tournage.

En clinique, certaines caméras ne donnent pas la main sur les réglages (notamment les caméras de salle ou les caméras utilisées lors de chirurgies assistées avec des dispositifs optiques chirurgicaux, de type mini-invasives). Dans ce cas, l’idée est de choisir son matériel en fonction des contraintes du bloc opératoire, du type d’intervention et des instruments chirurgicaux utilisés.

Le même principe s’applique aux photos et éléments graphiques, voire aux images annexes téléchargées sur des sites internet, où la résolution n’est pas toujours optimale.

Compression, volume et qualité, le mode opératoire

Si assimiler le principe de résolution est la première partie du travail pour comprendre la qualité d’une image, ce n’est pas le seul terme à connaître. Pour aller plus loin, il faut s’intéresser à une notion un peu plus avancée : le bitrate, ou débit binaire en français.

L’intervention du bitrate, carrefour entre volume et qualité

Le débit binaire est un grand mot qui désigne une notion finalement très simple : il s’agit du volume d’informations transmises par secondes. Plus elles sont nombreuses, plus l’image sera reproduite avec précision… et plus le fichier final sera volumineux.

Le bitrate est exprimé en kilobit (kbps) ou mégabit par seconde (Mbps).

Toutes les vidéos n’ont pas besoin du même bitrate pour être de bonne qualité. Dans un film de James Bond avec de l’action et des explosions, il y a beaucoup d’informations par seconde à encoder : le bitrate doit être élevé (>10Mbps) pour que la vidéo soit de bonne qualité. Dans la vidéo d’un paysage fixe avec un papillon qui vole, c’est beaucoup moins le cas. Ainsi une qualité optimale peut être obtenue avec un bitrate plus faible (<5Mbps).

Un bitrate élevé est nécessaire pour obtenir une bonne qualité d’image dans un film d’action …

Enfin, le bitrate dépend de la résolution, car plus il y a de pixels, plus il y a d’information à encoder.

Autrement dit, dans le cadre d’une chirurgie dont les plans donnent à voir des gestes chirurgicaux lents, précis, et où les effets sont simples, le débit binaire n’a pas besoin d’être élevé pour retranscrire précisément l’intervention.

Réduire un fichier : la compression

Pourtant, les caméras utilisées au bloc opératoire génèrent des fichiers souvent très lourds (jusqu’à 16 Mbps !). Avoir la main pour simplifier le traitement des informations est un enjeu important des vidéos chirurgicales : on parle de compression.

On distingue deux méthodes de compression :

• sans perte de qualité, mais dont l’efficacité en termes de gain en poids reste limitée ;
• avec perte de qualité, souvent invisible à l’œil nu, et dont la réduction du volume du fichier est bien plus importante.

La seconde méthode est largement privilégiée, notamment pour les vidéos chirurgicales dont les images ne sont pas assez complexes pour nécessiter un débit binaire élevé.

Par exemple pour une vidéo chirurgicale de 5 secondes enregistrée au bloc en 1080p et 16Mbps, la taille du fichier brut sera de 9,82 Mo. La même vidéo peut être encodée à qualité égale en 5Mbps, pour volume trois fois plus petit (3,50Mo). Elle peut aussi être encodée en 1Mbps (1,13Mo), mais cette fois la perte de qualité sera visible.

Le format de fichier, le centre des données vidéo

Différentes techniques sont utilisées pour compresser des vidéos : ce sont les codecs, ou la méthode d’encodage des informations. Sur Internet, le plus populaire est le codec H.264. Il produit des images de bonne qualité et un fichier peu volumineux.

Ces codecs sont contenus dans les formats de fichier que l’on connaît tous :

• MOV (pour Mac) ou AVI (PC) : à connaître mais peu utilisés ;
• MPEG-4 (dont l’extension de fichier .MP4 est plus connue), utilisé sur tous les systèmes d’exploitation. Ce format est actuellement la norme pour les vidéos en ligne.