Le multiplexage statistique

Le but de cette page est d'expliquer le multiplexage statistique, le débit vidéo variable par rapport au débit vidéo constant.
Un transpondeur satellite comme un multiplex de la TNT peut contenir plusieurs programmes TV. Ces différents programmes doivent se partager la ressource de ce transpondeur ou multiplex. Les opérateurs ont le choix de découper la ressource d'une manière fixe et de donner un débit fixe a chaque chaîne ou bien de laisser une liberté a chaque chaîne en lui donnant un débit variable. Dans ce dernier cas la somme des débits de toutes les chaîne ne doit pas dépasser le débit max possible du transpondeur. Pour illustrer la compression statistique, nous allons prendre le transpondeur de France TV disponible sur AB3 qui diffuse les chaînes publiques de la TNT.

1) Trouver le débit max du transpondeur :
Le transpondeur est sur la fréquence 11591Mhz Vertical, Symbol rate de 19636, Fec 2/3
Le débit max de ce transpondeur (comme pour le multiplex TNT) est de : 19636 x 2 x 2/3 x 188/204 = 24,127 Mb/s
Le coef 188/204 est lié a l'utilisation de l'encodage Reed Solomon

2) Nombre de services transmis sur ce transpondeur:
6 services : France2, France3, France4, France5, Arte, LCP.
Associés à ces services, on trouve 7 canaux audio à 192kb/s (1 canal par chaîne , sauf Arte qui à 2 canaux).
Le total de débit pris par les canaux audio est de 7 x 192 kb/s = 1.344 Mb/s
On considère également autour de 700 kb/s de données annexes (tables DVB , EPG ...) transmises dans le multiplex.
Il reste donc pour la vidéo des 6 chaînes : 24.1 - 1.3 - 0.7 = 22 Mb/s environ

3) Mesures des débits de chaque chaîne en même temps:
La mesure a eu lieu entre 19h58 et 20h04 sur chaque chaîne.

 

France2
France3
France4
France5
Arte
LCP

4) Mise en forme de toutes les débits dans le multiplex:

 

On voit que la somme des débits des chaînes reste autour de la valeur max de 22Mb/s. France2 qui pendant les images de plateau du journal a son débit qui baisse , permet à France 5 et Arte d'en profiter. France3 reste en débit constant, pour permettre le remplacement au même débit des France3 régionaux dans le multiplex.
Pour permettre la compression statistique, la compression vidéo se fait à 2 niveau : un premier étage analyse le débit qu'il faudra à chaque chaîne pour encoder correctement les images, les résultats de chaque chaîne sont repris pour que la somme ne dépasse pas la valeur max du transpondeur, est en fonction du débit max et de la priorité donné à une chaîne par rapport à l'autre, l'ordre est donné au 2eme étage (le compresseur mpeg2), d'encoder la vidéo avec le débit voulu .Il reste ensuite à assembler l'ensemble des chaînes pour former le transpondeur, c'est le multiplexage statistique.

4) Conclusion:
Le multiplexage statistique permet de mettre plus de chaînes dans un transpondeur à qualité égale avec un multiplexage avec débit constant. En effet en statistique, c'est le débit moyen de la chaîne qui est pris en compte. Si la chaîne a besoin de débit, elle pourra l'obtenir (France2 monte à 8 Mb/s) car il y a une forte probabilité qu'une autre chaîne n'ait pas besoin de débit à ce moment la.

En débit constant (CBR : Constant Bit rate), ce dernier doit être dimensionné pour permettre de transmettre un passage demandeur de débit. C'est pourquoi, un débit constant de 6Mb/S permet une bonne qualité de transmission. Au delà, la place prise dans un transpondeur devient trop importante.

Nos opérateurs utilisent le multiplexage statistique sur presque tous les transpondeurs. Quand le débit constant est utilisé, c'est souvent du au fait que les chaînes ne sont pas encodées en MPEG2 au même endroit, ce qui empêche la compression à 2 niveau.