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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，為了应对不同應用的需求，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[1][2]。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）[A] | 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[B] (MaxDpbSize[C]) 按此顯示/隱藏其他例子 | MinCR[D] | 最大 slice數量[E] | 最大 tile數量[F] | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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） 352×288@30.0（6） 320×240@45.0（6） 352×240@37.5（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） 640×360@30.0（6） 352×240@75.0（12） 352×288@60.0（12） 352×480@37.5（6） 352×576@33.3（6） | 2 | 20 | 1 | 1 |
| 3 | 16,588,800 | 552,960 | 6,000 | - | 9,000 | - | 18,000 | - | 48,000 | - | 352×480@84.3（12） 960×540@30.0（6） 352×576@75.0（12） 640×360@67.5（12） 720×480@42.1（8） 720×576@37.5（8） | 2 | 30 | 2 | 2 |
| 3.1 | 33,177,600 | 983,040 | 10,000 | - | 15,000 | - | 30,000 | - | 80,000 | - | 720×480@84.3（12） 1280×720@33.7（6） 720×576@75.0（12） 960×540@60.0（8） | 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） 2,048×1,080@30.0（6） 1,280×1,024@51.0（8） 1,920×1,080@32.0（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） 2,048×1,080@60.0（6） 1,280×1,024@102.0（8） 1,920×1,080@64.0（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） 4,096×2,160@30.0（6） 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） | 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） 4,096×2,160@60.0（6） 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） | 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） 4,096×2,160@120.0（6） 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） | 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） 8,192×4,320@30.0（6） 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 | 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） 8,192×4,320@60.0（6） 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 | ||||
| 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） 8,192×4,320@120.0（6） 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） | 6 | ||||
- A 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[3]。
- B HEVC支援的最大畫面更新率為300fps[2]。
- C 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[1][2]。
- D MinCR是該等級的最小壓縮比[2]。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[3]。
- E 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[2][4]。
- F 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[2][5]。
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
參考資料
- ^ 1.0 1.1 G.J. Sullivan; J.-R. Ohm; W.-J. Han; T. Wiegand. Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard (PDF). IEEE Trans. on Circuits and Systems for Video Technology. 2012-05-25 [2012-09-14]. （原始内容 (PDF)于2020-01-08）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 H.265 : High efficiency video coding. ITU. 2013-06-07 [2013-06-07]. （原始内容于2021-01-01）.
- ^ 3.0 3.1 3.2 David Flynn; Matteo Naccari; Chris Rosewarne; Karl Sharman; Joel Sole; Gary Sullivan; Teruhiko Suzuki. High Efficiency Video Coding (HEVC) Range Extensions text specification: Draft 7. JCT-VC. 2014-04-06 [2014-04-06]. （原始内容于2014-04-07）.
- ^ Minhua Zhou. AHG9: on number of slices constraint. JCT-VC. 2012-10-01 [2012-11-27]. （原始内容于2021-02-24）.
- ^ Minhua Zhou. AHG9: on number of tiles constraint. JCT-VC. 2012-10-01 [2012-11-27]. （原始内容于2021-02-24）.