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^[1][2]。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：

1. 最大亮度（luma）取样率
2. 最大亮度画面大小
3. 最小压缩比
4. 画面中最大slice数量
5. 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

各层级与等级的最大属性值列表^[2][3]

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）[A]		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）		画面解析度范例@最大画面更新率[B] (MaxDpbSize[C]) 按此显示/隐藏其他例子	MinCR[D]	最大 slice数量[E]	最大 tile数量[F]
			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

^A 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^[3]。

^B HEVC支援的最大画面更新率为300fps^[2]。

^C 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^[1][2]。

^D MinCR是该等级的最小压缩比^[2]。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^[3]。

^E 最大slice数量是在最大解析度及最大画面更新率下，每张画面中能允许的最大slice数量^[2][4]。

^F 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^[2][5]。

参见

• 高效能视讯编码
• 超高画质电视（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