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H.264 Profile对比简图h.264 profile: 级别(Level)简图h.264 software encoder

h.264 profile:

H.264 Profile对比简图h.264 profile: 级别(Level)简图h.264 software encoder

级别(Level)简图

H.264 Profile对比简图h.264 profile: 级别(Level)简图h.264 software encoder

级别(Level)是用来约束 分辨率、帧率 和 码率 的。

Max macroblocks:最大宏块数。注:宏块尺寸是16x16的。

  per second:每秒(的最大宏块数)。可用于约束帧率。

  per frame:每帧(的最大宏块数)。可用于约束分辨率。

Max video bit rate (kbit/s):最大视频码率。不同档次(Profile)下会有区别。

  BP:Baseline Profile,基线档次。

  XP:Extended Profile,进阶档次。

  MP:Main Profile,主要档次。

  HiP:High Profile,高级档次。

  Hi10P:High 10 Profile,高级10位档次。

  Hi422P:High 4:2:2 Profile,高级4:2:2档次。

  Hi444PP:High 4:4:4 Predictive Profile,高级4:4:4(实验性?)档次。

Examples for high resolution @ frame rate (max stored frames):范例:高分辨率@帧率(最大存储帧数)。

h.264 software encoder

H.264 Profile对比简图h.264 profile: 级别(Level)简图h.264 software encoder

对于H.264(MPEG-4 AVC)而言,级别(Level)是与档次(Profile)同等重要的参数。但很多文章说的很简略,只是说标清视频一般用3.1,高清用4,具体含义语焉不详。

在视频压制时,码率的挑选是很容易判断的。而分辨率与帧率 和 级别 的关系,就没那么明显了。所以我们需要找到计算方法。 

首先看看常见视频分辨率所配套的级别——

480P(800x480):若帧率低于13.5用2.2,若帧率在13.5至27之间就用3,帧率高于27时用3.1。

720P(1280x720):一般为3.1。

1080P(1920x1080):一般为4。

可以看到480P(800x480)有点特殊,所以我以它为例来讲解如何推算分辨率与帧率。

因宏块尺寸是16x16的,我们根据此信息计算出 水平宏块数(PicWidthInMbs) 和 垂直宏块数(FrameHeightInMbs)——

水平宏块数 = ceil(视频宽度 / 16) = ceil(800 / 16) = ceil(50.0) = 50

垂直宏块数 = ceil(视频高度 / 16) = ceil(480 / 16) = ceil(30.0) = 30

注:ceil(x)是向顶舍入函数,返回的是大于等于x的最小整数。

然后计算每帧宏块数(macroblocks per frame)——

每帧宏块数 = 水平宏块数 * 垂直宏块数 = 50 * 30 = 1500

查上面的级别详表,可知支持 每帧宏块数1500 的最低级别是2.2。

级别2.2所允许的 每秒最大宏块数(Max macroblocks per second) 是 20250。20250 / 1500 = 13.5。即最高支持每秒13.5帧。

提高一个级别,级别3所允许的 每秒最大宏块数 是 40500。40500 / 1500 = 27。即最高支持每秒27帧。

再提高一个级别,级别3.1所允许的 每秒最大宏块数 是 108000。108000 / 1500 = 72。即最高支持每秒72帧,够用了。

当宏块数超过级别的约束时,x264会显示这样的警告信息——

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

在前面的级别详表中,还有一个神秘的字段——最大存储帧数(max stored frames)。它是从何而来的呢?

最大存储帧数与DPB有关——DPB:decoded picture buffer,解码图片缓存区。在做视频解码时,需要将最近的若干幅参考帧缓存起来,这个缓冲区就叫做DPB。所以最大存储帧数也是最大参考帧数(ref)。DPB一般以宏块数为单位(DpbMbs),计算公式为——

DpbMbs = ref(参考帧数) * PicWidthInMbs(水平宏块数) * FrameHeightInMbs(垂直宏块数)

在不同的级别(Level)下,最大的解码图片缓存区宏块数(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

我们可根据 MaxDpbMbs约束 倒推出 最大的参考帧数——

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

注1:floor(x)是向底舍入函数,返回的是小于等于x的最大整数。

注2:因参考帧数(ref)最大只能为16。

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