高效率視訊編碼的層級與等級

高效率視訊編碼的層級與等級是指在高效率視訊編碼（HEVC/H.265）標準中，為了應對不同應用的需求，因此制定了「層級」（tier）註：目前沒有公定譯名與「等級」（level）註：目前沒有公定譯名將其編碼出來的位元流做了限制。低的層級相較於高的層級會有更多的限制，同樣低的等級相較於高的等級會有更多的限制。當一個解碼器符合給定了的層級與等級，代表此解碼器也被要求必須能解碼用該層級/等級及較低層級/等級所編碼出來的位元流。

## 層級Tiers

層級的制定是為了面對不同的應用，對其最大位元率做限制。HEVC標準中定義了Main以及High兩種層級，Main tier的層級較High tier來得低。Main tier是為了大部分的應用而設計，High tier則是為了應付高要求的應用而設計。

## 等級Levels

等級為位元流設定了一組限制。HEVC標準中定義了13個等級，其限制包含了該位元流的：

- 最大亮度（luma）取樣率
- 最大亮度畫面大小
- 最小壓縮比
- 畫面中最大slice數量
- 畫面中最大tile數量

當等級低於4時，只有Main tier被允許使用。

## 各層級與等級的最大屬性值

Level｜最大亮度取樣率（取樣數/秒）｜最大亮度畫面大小（取樣數）｜最大位元率於Main及Main 10 profile（kbit/s）MaxBitRate｜最大位元率於Main 12 profile（kbit/s）｜最大位元率於Main 4:4:4 12 profile（kbit/s）｜最大位元率於Main 4:4:4 16 Intra profile（kbit/s）｜畫面解析度範例@最大畫面更新率MaxFrameRate(MaxDpbSizeMaxDpbSize) 按此顯示/隱藏其他例子｜MinCRMinCR｜最大slice數量Slices｜最大tile數量Tiles

Main tier｜High tier｜Main tier｜High tier｜Main tier｜High tier｜Main tier｜High tier｜行數｜列數

1｜552,960｜36,864｜128｜192｜384｜1024｜ 128×96@33.7（6） 176×144@15.0（6）｜2｜16｜1｜1

2｜3,686,400｜122,880｜1,500｜2,250｜4,500｜12,000｜ 176×144@100.0（16） 320×240@45.0（6） 352×240@37.5（6） 352×288@30.0（6）｜2｜16｜1｜1

2.1｜7,372,800｜245,760｜3,000｜4,500｜9,000｜24,000｜ 320×240@90.0（12） 352×240@75.0（12） 352×288@60.0（12） 352×480@37.5（6） 352×576@33.3（6） 640×360@30.0（6）｜2｜20｜1｜1

3｜16,588,800｜552,960｜6,000｜9,000｜18,000｜48,000｜ 352×480@84.3（12） 352×576@75.0（12） 640×360@67.5（12） 720×480@42.1（8） 720×576@37.5（8） 960×540@30.0（6）｜2｜30｜2｜2

3.1｜33,177,600｜983,040｜10,000｜15,000｜30,000｜80,000｜ 720×480@84.3（12） 720×576@75.0（12） 960×540@60.0（8） 1280×720@33.7（6）｜2｜40｜3｜3

4｜66,846,720｜2,228,224｜12,000｜30,000｜18,000｜45,000｜36,000｜90,000｜96,000｜240,000｜ 1,280×720@68.0（12） 1,280×1,024@51.0（8） 1,920×1,080@32.0（6） 2,048×1,080@30.0（6）｜4｜75｜5｜5

4.1｜133,693,440｜20,000｜50,000｜30,000｜75,000｜60,000｜150,000｜160,000｜400,000｜ 1,280×720@136.0（12） 1,280×1,024@102.0（8） 1,920×1,080@64.0（6） 2,048×1,080@60.0（6）｜4

5｜267,386,880｜8,912,896｜25,000｜100,000｜37,500｜150,000｜75,000｜300,000｜200,000｜800,000｜ 1,920×1,080@128.0（16） 2,048×1,024@127.5（16） 2,048×1,080@120.0（16） 2,048×1,536@85.0（12） 2,560×1,920@54.4（8） 3,672×1,536@46.8（8） 3,840×2,160@32.0（6） 4,096×2,160@30.0（6）｜6｜200｜11｜10

5.1｜534,773,760｜40,000｜160,000｜60,000｜240,000｜120,000｜480,000｜320,000｜1,280,000｜ 1,920×1,080@256.0（16） 2,048×1,024@255.0（16） 2,048×1,080@240.0（16） 2,048×1,536@170.0（12） 2,560×1,920@108.8（8） 3,672×1,536@93.7（8） 3,840×2,160@64.0（6） 4,096×2,160@60.0（6）｜8

5.2｜1,069,547,520｜60,000｜240,000｜90,000｜360,000｜180,000｜720,000｜480,000｜1,920,000｜ 1,920×1,080@300.0（16） 2,048×1,024@300.0（16） 2,048×1,080@300.0（16） 2,048×1,536@300.0（12） 2,560×1,920@217.6（8） 3,672×1,536@187.5（8） 3,840×2,160@128.0（6） 4,096×2,160@120.0（6）｜8

6｜1,069,547,520｜35,651,584｜60,000｜240,000｜90,000｜360,000｜180,000｜720,000｜480,000｜1,920,000｜ 3,840×2,160@128.0（16） 4,096×2,048@127.5（16） 4,096×2,160@120.0（16） 4,096×2,304@113.3（12） 7,680×4,320@32.0（6） 8,192×4,320@30.0（6）｜8｜600｜22｜20

6.1｜2,139,095,040｜120,000｜480,000｜180,000｜720,000｜360,000｜1,440,000｜960,000｜3,840,000｜ 3,840×2,160@256.0（16） 4,096×2,048@255.0（16） 4,096×2,160@240.0（16） 4,096×2,304@226.6（12） 7,680×4,320@64.0（6） 8,192×4,320@60.0（6）｜8

6.2｜4,278,190,080｜240,000｜800,000｜360,000｜1,200,000｜720,000｜2,400,000｜1,920,000｜6,400,000｜ 3,840×2,160@300.0（16） 4,096×2,048@300.0（16） 4,096×2,160@300.0（16） 4,096×2,304@300.0（12） 7,680×4,320@128.0（6） 8,192×4,320@120.0（6）｜6

MaxBitRate Profile的最大位元率是基於profile的位元深度（bit depth）、彩度（chroma）取樣和profile type，三者的組合來決定的。Profile是12-bit的時候最大位元率增加1.5倍，16-bit profile時則增加為2倍。當彩度取樣是4:2:2 profile時最大位元率增加1.5倍，4:4:4 profile時則增加2倍。當使用Intra profile時最大位元率增加2倍。

MaxFrameRate HEVC支援的最大畫面更新率為300fps。

MaxDpbSize MaxDpbSize是decoded picture buffer允許的最多畫面張數。當畫面是在該等級下最大的大小時，MaxDpbSize均為6。而當目前畫面相較於該等級的最大畫面大小限制來的小時，MaxDpbSize可以用4/3×、2×、4×的倍數，漸進增加到最多16張畫面。

MinCR MinCR是該等級的最小壓縮比。在4:2:2和4:4:4彩度取樣的profiles下，MinCR限制減少到其基本值的一半；在Intra profiles則是其值減半。

Slices 最大slice數量是在最大解析度及最大畫面更新率下，每張畫面中能允許的最大slice數量。

Tiles 最大tile數量是每張畫面中能允許的最大tile數量。而每秒允許最大tile數量的計算方式，為每張畫面允許的最大tile數量乘以120。

## 參見

- 高效能視訊編碼
- 超高畫質電視（Ultra high definition television, UHDTV） - Digital video formats with resolutions of 3840×2160 and 7680×4320
- H.264/MPEG-4 AVC - 相較於高效能視訊編碼（HEVC）的前一代標準
- VC-1 - 微軟開發的視訊編碼標準

## 外部連結

- Fraunhofer Heinrich Hertz Institute HEVC website
- Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC)
- JCT-VC Document Management System