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H.264 Profile對比簡圖h.264 profile: 級别(Level)簡圖h.264 software encoder

h.264 profile:

H.264 Profile對比簡圖h.264 profile: 級别(Level)簡圖h.264 software encoder

級别(Level)簡圖

H.264 Profile對比簡圖h.264 profile: 級别(Level)簡圖h.264 software encoder

級别(Level)是用來限制 分辨率、幀率 和 碼率 的。

Max macroblocks:最大宏塊數。注:宏塊尺寸是16x16的。

  per second:每秒(的最大宏塊數)。可用于限制幀率。

  per frame:每幀(的最大宏塊數)。可用于限制分辨率。

Max video bit rate (kbit/s):最大視訊碼率。不同檔次(Profile)下會有差別。

  BP:Baseline Profile,基線檔次。

  XP:Extended Profile,進階檔次。

  MP:Main Profile,主要檔次。

  HiP:High Profile,進階檔次。

  Hi10P:High 10 Profile,進階10位檔次。

  Hi422P:High 4:2:2 Profile,進階4:2:2檔次。

  Hi444PP:High 4:4:4 Predictive Profile,進階4:4:4(實驗性?)檔次。

Examples for high resolution @ frame rate (max stored frames):範例:高分辨率@幀率(最大存儲幀數)。

h.264 software encoder

H.264 Profile對比簡圖h.264 profile: 級别(Level)簡圖h.264 software encoder

對于H.264(MPEG-4 AVC)而言,級别(Level)是與檔次(Profile)同等重要的參數。但很多文章說的很簡略,隻是說标清視訊一般用3.1,高清用4,具體含義語焉不詳。

在視訊壓制時,碼率的挑選是很容易判斷的。而分辨率與幀率 和 級别 的關系,就沒那麼明顯了。是以我們需要找到計算方法。 

首先看看常見視訊分辨率所配套的級别——

480P(800x480):若幀率低于13.5用2.2,若幀率在13.5至27之間就用3,幀率高于27時用3.1。

720P(1280x720):一般為3.1。

1080P(1920x1080):一般為4。

可以看到480P(800x480)有點特殊,是以我以它為例來講解如何推算分辨率與幀率。

因宏塊尺寸是16x16的,我們根據此資訊計算出 水準宏塊數(PicWidthInMbs) 和 垂直宏塊數(FrameHeightInMbs)——

水準宏塊數 = ceil(視訊寬度 / 16) = ceil(800 / 16) = ceil(50.0) = 50

垂直宏塊數 = ceil(視訊高度 / 16) = ceil(480 / 16) = ceil(30.0) = 30

注:ceil(x)是向頂舍入函數,傳回的是大于等于x的最小整數。

然後計算每幀宏塊數(macroblocks per frame)——

每幀宏塊數 = 水準宏塊數 * 垂直宏塊數 = 50 * 30 = 1500

查上面的級别詳表,可知支援 每幀宏塊數1500 的最低級别是2.2。

級别2.2所允許的 每秒最大宏塊數(Max macroblocks per second) 是 20250。20250 / 1500 = 13.5。即最高支援每秒13.5幀。

提高一個級别,級别3所允許的 每秒最大宏塊數 是 40500。40500 / 1500 = 27。即最高支援每秒27幀。

再提高一個級别,級别3.1所允許的 每秒最大宏塊數 是 108000。108000 / 1500 = 72。即最高支援每秒72幀,夠用了。

當宏塊數超過級别的限制時,x264會顯示這樣的警告資訊——

x264 [warning]: frame MB size (120x68) > level limit (5120)

在前面的級别詳表中,還有一個神秘的字段——最大存儲幀數(max stored frames)。它是從何而來的呢?

最大存儲幀數與DPB有關——DPB:decoded picture buffer,解碼圖檔緩存區。在做視訊解碼時,需要将最近的若幹幅參考幀緩存起來,這個緩沖區就叫做DPB。是以最大存儲幀數也是最大參考幀數(ref)。DPB一般以宏塊數為機關(DpbMbs),計算公式為——

DpbMbs = ref(參考幀數) * PicWidthInMbs(水準宏塊數) * FrameHeightInMbs(垂直宏塊數)

在不同的級别(Level)下,最大的解碼圖檔緩存區宏塊數(MaxDpbMbs)是不同的——

Level MaxDpbMbs
1 396
1b 396
1.1 900
1.2 2,376
1.3 2,376
2 2,376
2.1 4,752
2.2 8,100
3 8,100
3.1 18,000
3.2 20,480
4 32,768
4.1 32,768
4.2 34,816
5 110,400
5.1 184,320

我們可根據 MaxDpbMbs限制 倒推出 最大的參考幀數——

max_ref = min(floor(MaxDpbMbs / (PicWidthInMbs * FrameHeightInMbs)), 16)

注1:floor(x)是向底舍入函數,傳回的是小于等于x的最大整數。

注2:因參考幀數(ref)最大隻能為16。

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