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高效率視像編碼的層級與等級

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高效率視像編碼的層級與等級是指在高效率視像編碼（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[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

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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

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

  1. 最大亮度（luma）取樣率
  2. 最大亮度畫面大小
  3. 最小壓縮比
  4. 畫面中最大slice數量
  5. 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

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各層級與等級的最大屬性值列表[2][3]
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） 		畫面解像度範例@最大畫面更新率[B]
(MaxDpbSize[C])
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 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）
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數量是在最大解像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

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參考資料

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  1. ^ 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]. （原始內容存檔 (PDF)於2020-01-08）. 
  2. ^ 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]. （原始內容存檔於2021-01-01）. 
  3. ^ 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]. （原始內容存檔於2014-04-07）. 
  4. ^ Minhua Zhou. AHG9: on number of slices constraint. JCT-VC. 2012-10-01 [2012-11-27]. （原始內容存檔於2021-02-24）. 
  5. ^ Minhua Zhou. AHG9: on number of tiles constraint. JCT-VC. 2012-10-01 [2012-11-27]. （原始內容存檔於2021-02-24）. 

外部連結

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