H.264, HEVC, AV1, VP9 : les codecs vidéo comparés

Accueil — mécanique du streaming — 02/07

Un codec vidéo compresse l'image pour réduire la quantité de données à transmettre, avec une perte de qualité plus ou moins visible selon l'efficacité de l'algorithme utilisé. Le choix du codec par une plateforme déterminera, pour une qualité perçue équivalente, le débit minimum nécessaire — donc directement la fréquence à laquelle l'algorithme adaptatif décrit dans le dossier précédent devra descendre en résolution sur une connexion donnée.

H.264/AVC : le standard universel

H.264 (aussi appelé AVC) reste le codec le plus largement supporté, disponible en décodage matériel sur pratiquement tous les appareils produits depuis une quinzaine d'années. Cette universalité en fait un choix par défaut fiable, notamment pour les renditions de plus basse qualité destinées aux connexions faibles ou aux appareils anciens. Sa contrepartie est une efficacité de compression inférieure aux codecs plus récents : pour une qualité équivalente, H.264 demande généralement un débit plus élevé que HEVC ou AV1.

HEVC/H.265 : plus efficace, plus complexe à décoder

HEVC réduit le débit nécessaire d'environ 40 à 50 % par rapport à H.264 pour une qualité perçue comparable, ce qui en fait un choix privilégié pour la diffusion en 4K où l'économie de bande passante devient significative. Cette efficacité a un coût en complexité de calcul, à l'encodage comme au décodage : un appareil ancien peut ne disposer d'aucun décodeur matériel HEVC, ce qui oblige à un décodage logiciel nettement plus gourmand en ressources, voire impossible en temps réel sur du matériel limité.

HEVC souffre aussi d'une situation de licences fragmentée entre plusieurs pools de brevets distincts (MPEG LA, HEVC Advance, Velos Media), ce qui complique et renchérit son adoption par rapport à H.264. Cette fragmentation a directement motivé l'émergence d'alternatives libres de droits.

AV1 : libre de droits, plus lent à se généraliser

AV1, développé par l'Alliance for Open Media (un consortium réunissant Google, Netflix, Amazon et d'autres acteurs majeurs), offre une efficacité de compression comparable ou supérieure à HEVC tout en étant libre de redevances de licence. Son adoption a longtemps été freinée par la complexité de l'encodage, historiquement beaucoup plus lent que H.264 ou HEVC pour un résultat équivalent — un facteur limitant pour l'encodage en direct notamment. Le décodage matériel AV1 s'est généralisé plus récemment sur les puces grand public, ce qui signifie qu'un appareil de plus de quelques années peut ne pas en bénéficier, avec les mêmes conséquences que pour HEVC sur du matériel dépourvu de décodeur dédié.

VP9 : le prédécesseur toujours actif

VP9, développé par Google avant AV1, reste largement utilisé notamment par YouTube. Son efficacité se situe entre H.264 et HEVC/AV1, avec l'avantage d'être également libre de droits et bénéficiant d'un support matériel désormais très répandu, plus ancien que celui d'AV1. Il occupe une position intermédiaire : moins performant que les codecs les plus récents mais plus largement décodable sur le parc d'appareils existant.

Ce que « efficacité de compression » veut dire concrètement

Quand on dit qu'un codec est « plus efficace » qu'un autre, cela signifie qu'il produit un fichier plus petit pour un niveau de qualité perçue équivalent — ou, formulé dans l'autre sens, une meilleure qualité pour un débit identique. Cette efficacité vient principalement de deux familles de techniques : une meilleure prédiction entre images successives (exploiter la ressemblance entre une image et la précédente plutôt que de la coder entièrement à nouveau), et un découpage plus fin de chaque image en blocs de taille variable, ce qui permet de consacrer plus de données aux zones complexes et moins aux zones uniformes.

Ces gains ne sont pas uniformes selon le type de contenu. Une scène statique avec peu de mouvement profite moins de l'amélioration de la prédiction temporelle qu'une scène d'action rapide, où les codecs récents peuvent afficher un écart de qualité plus marqué face à H.264. C'est une des raisons pour lesquelles les chiffres de gain cités (40 à 50 % pour HEVC face à H.264, par exemple) restent des moyennes constatées sur des corpus de test variés, pas une garantie fixe applicable à chaque vidéo individuellement.

Le coût caché : la complexité d'encodage

L'efficacité de compression a une contrepartie rarement mentionnée dans les comparatifs grand public : le temps et la puissance de calcul nécessaires à l'encodage lui-même. Un encodage AV1 en haute qualité peut prendre plusieurs fois plus de temps qu'un encodage H.264 équivalent sur le même matériel, ce qui a des conséquences directes sur les coûts d'infrastructure d'une plateforme et sur la faisabilité de l'encodage en temps réel pour du contenu live.

Cette asymétrie s'est atténuée avec l'arrivée de puces dédiées à l'encodage AV1 côté serveur, mais elle reste un facteur dans les choix des plateformes : un service qui diffuse majoritairement du contenu à la demande, encodé une seule fois puis servi des millions de fois, amortit facilement un encodage plus coûteux ; un service centré sur le direct doit composer avec des contraintes de temps réel plus strictes qui favorisent parfois des codecs plus rapides à encoder, même moins efficaces en compression pure.

Le décodage matériel, condition réelle de la fluidité

Le décodage vidéo peut se faire par le processeur principal (logiciel) ou par un bloc dédié intégré à la puce graphique ou au système sur puce de l'appareil (matériel). Le décodage matériel consomme nettement moins d'énergie et de ressources processeur, ce qui compte doublement sur des appareils mobiles où l'autonomie de la batterie est directement affectée.

Sans décodeur matériel disponible pour un codec donné, l'appareil retombe sur un décodage logiciel qui peut s'avérer insuffisant pour suivre un flux en temps réel à haute résolution, provoquant des saccades ou une surchauffe de l'appareil même quand la connexion réseau elle-même ne pose aucun problème. C'est un point de diagnostic souvent négligé : un flux qui saccade malgré un débit réseau confortable pointe plus probablement vers un problème de décodage côté appareil que vers un problème de streaming à proprement parler.

Comparatif synthétique

Codec	Efficacité relative	Support matériel	Licence
H.264/AVC	Référence	Quasi universel	Payante, largement amortie
VP9	Meilleure que H.264	Large, plus ancien qu'AV1	Libre de droits
HEVC/H.265	~40-50% de gain vs H.264	Variable selon l'âge de l'appareil	Fragmentée, plusieurs pools
AV1	Comparable ou supérieure à HEVC	Récent, en croissance	Libre de droits

Pourquoi une plateforme encode souvent en plusieurs codecs à la fois

Face à ce paysage fragmenté, la plupart des plateformes de streaming à grande échelle n'imposent pas un codec unique : elles encodent la même source en plusieurs codecs et servent au lecteur celui que son appareil sait décoder efficacement, en privilégiant AV1 ou HEVC pour les appareils compatibles et en repliant sur H.264 pour les autres. Ce choix se fait généralement via la négociation initiale entre le lecteur et le serveur, avant même le début du téléchargement des segments vidéo.

Cette stratégie multi-codec explique pourquoi deux appareils regardant le même contenu à la même qualité affichée peuvent consommer des débits très différents : l'un reçoit probablement de l'AV1 ou du HEVC efficacement compressé, l'autre du H.264 plus lourd pour un rendu comparable. Un débit réseau identique ne garantit donc pas une expérience identique si les appareils négocient des codecs différents.

Le choix du codec influence directement les exigences réseau réelles pour le 4K et le HDR, détaillées dans un dossier séparé, ainsi que la charge de décodage côté appareil et DRM lorsque le contenu est protégé.