高效率视讯编码的层级与等级

高效率视讯编码的层级与等级是指在高效率视讯编码（HEVC/H.265）标准中，为了应对不同应用的需求，因此制定了“层级”（tier）注：目前没有公定译名与“等级”（level）注：目前没有公定译名将其编码出来的位元流做了限制。低的层级相较于高的层级会有更多的限制，同样低的等级相较于高的等级会有更多的限制。当一个解码器符合给定了的层级与等级，代表此解码器也被要求必须能解码用该层级/等级及较低层级/等级所编码出来的位元流。

## 层级Tiers

层级的制定是为了面对不同的应用，对其最大位元率做限制。HEVC标准中定义了Main以及High两种层级，Main tier的层级较High tier来得低。Main tier是为了大部分的应用而设计，High tier则是为了应付高要求的应用而设计。

## 等级Levels

等级为位元流设定了一组限制。HEVC标准中定义了13个等级，其限制包含了该位元流的：

- 最大亮度（luma）取样率
- 最大亮度画面大小
- 最小压缩比
- 画面中最大slice数量
- 画面中最大tile数量

当等级低于4时，只有Main tier被允许使用。

## 各层级与等级的最大属性值

Level｜最大亮度取样率（取样数/秒）｜最大亮度画面大小（取样数）｜最大位元率于Main及Main 10 profile（kbit/s）MaxBitRate｜最大位元率于Main 12 profile（kbit/s）｜最大位元率于Main 4:4:4 12 profile（kbit/s）｜最大位元率于Main 4:4:4 16 Intra profile（kbit/s）｜画面分辨率范例@最大画面更新率MaxFrameRate(MaxDpbSizeMaxDpbSize) 按此显示/隐藏其他例子｜MinCRMinCR｜最大slice数量Slices｜最大tile数量Tiles

Main tier｜High tier｜Main tier｜High tier｜Main tier｜High tier｜Main tier｜High tier｜行数｜列数

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的最大位元率是基于profile的位元深度（bit depth）、彩度（chroma）取样和profile type，三者的组合来决定的。Profile是12-bit的时候最大位元率增加1.5倍，16-bit profile时则增加为2倍。当彩度取样是4:2:2 profile时最大位元率增加1.5倍，4:4:4 profile时则增加2倍。当使用Intra profile时最大位元率增加2倍。

MaxFrameRate HEVC支援的最大画面更新率为300fps。

MaxDpbSize MaxDpbSize是decoded picture buffer允许的最多画面张数。当画面是在该等级下最大的大小时，MaxDpbSize均为6。而当目前画面相较于该等级的最大画面大小限制来的小时，MaxDpbSize可以用4/3×、2×、4×的倍数，渐进增加到最多16张画面。

MinCR MinCR是该等级的最小压缩比。在4:2:2和4:4:4彩度取样的profiles下，MinCR限制减少到其基本值的一半；在Intra profiles则是其值减半。

Slices 最大slice数量是在最大分辨率及最大画面更新率下，每张画面中能允许的最大slice数量。

Tiles 最大tile数量是每张画面中能允许的最大tile数量。而每秒允许最大tile数量的计算方式，为每张画面允许的最大tile数量乘以120。

## 参见

- 高效能视讯编码
- 超高清电视（Ultra high definition television, UHDTV） - Digital video formats with resolutions of 3840×2160 and 7680×4320
- H.264/MPEG-4 AVC - 相较于高效能视讯编码（HEVC）的前一代标准
- VC-1 - 微软开发的视讯编码标准

## 外部链接

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