h264 profile & level

Posted 2020-06-16

转自：http://blog.csdn.net/sphone89/article/details/17492433

 

H.264 Profiles

 

H.264有四种profile,每个profile支持一组特定的编码功能，并支持一类特定的应用,分别是BP、EP、MP、HP：

1、BP-Baseline Profile：

       a、I/P slices

       b、Multiple reference frames (–refs <int>, >1 in the x264 CLI)

       c、In-loop deblocking(环路滤波)

       d、CAVLC entropy coding (–no-cabac in the x264 CLI)

利用I片和P片支持帧内和帧间编码，支持利用基于上下文的自适应的变长编码进行的熵编码（CAVLC）和只支持无交错（Progressive）。主要用于可视电话、会议电视、无线通信等实时视频通信。

2、EP-Extendedprofile：

         支持I/P/B/SP/SI帧，即支持码流之间有效的切换（SP和SI片）、改进误码性能；只支持无交错（Progressive）和CAVLC；但不支持隔行视频和CABAC。

3、MP-Main profile：

       a、Baseline Profile features mentioned above

       b、B slices

 

       c、CABACentropy coding

       d、Interlacedcoding – PAFF/MBAFF

       e、Weightedprediction

提供I/P/B 帧，支持无交错（Progressive）和交错（Interlaced），也支持CAVLC 和CABAC 的支持；主要用于数字广播电视与数字视频存储。

4、HP-High profile：

 

        a、Main Profile features mentioned above

        b、8×8 transform option (–8×8dct in the x264 CLI)

c、Custom quantisation matrices

        在mainProfile的基础上增加了8x8内部预测、自定义量化、 无损视频编码和更多的YUV格式。

 

   H.264 FRExt（即：FidelityRange Extensions）扩展部分（Amendment），包括High profile（HP）、High10 profile（Hi10P）、High 4:2:2 profile（Hi422P）、High4:4:4 profile（Hi444P）4个profile。H.264 Baseline profile、Extended profile和Main profile都是针对8位样本数据、4:2:0格式的视频序列，FRExt将其扩展到8～12位样本数据，视频格式可以为4:2:0、4:2:2、4:4:4，设立了High profile（HP）、High 10profile（Hi10P）、High 4:2:2 profile（Hi422P）、High 4:4:4 profile（Hi444P） 4个profile，这4个profile都以Main profile为基础

   在相同配置情况下，Highprofile（HP）可以比Mainprofile（MP）节省10%的码流量，比MPEG-2 MP节省60%的码流量，具有更好的编码性能。根据应用领域的不同，Baselineprofile多应用于实时通信领域，Main profile多应用于流媒体领域，High profile则多应用于广电和存储领域。

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下面是x264关于profile的简单特点描述

 

--profile<string>      Force the limits ofan H.264 profile

                                  Overrides allsettings.

                                  - baseline:

                                    --no-8x8dct--bframes 0 --no-cabac

                                    --cqm flat--weightp 0

                                    Nointerlaced.

                                    Nolossless.

                                  - main:

                                    --no-8x8dct--cqm flat

                                    Nolossless.

                                  - high:

                                    Nolossless.

                                  - high10:

                                    Nolossless.

                                    Support forbit depth 8-10.

                                  - high422:

                                    Nolossless.

                                    Support forbit depth 8-10.

                                    Support for4:2:0/4:2:2 chroma subsampling.

                                  - high444:

                                    Support forbit depth 8-10.

                                    Support for4:2:0/4:2:2/4:4:4 chroma subsampling.

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符合BaselineProfile 的比特流应该遵守如下的限制：

-- 比特流中只能出现I 和 P 片。

-- NAL 单元比特流的nal_unit_type 值不应该落在[2，4]（包括2，4，下同）范围内。

注释：nal_unit_type=2对应片分区A；nal_unit_type=3对应片分区B；nal_unit_type=4对应片分区C。因为baselineprofile不采用数据分区的方法。

-- 序列参数集中的frame_mbs_only_flag 应该等于1。

注释：frame_mbs_only_flag 等于0 表示编码视频序列的编码图像可能是编码场或编码帧。frame_mbs_only_flag 等于1表示编码视频序列的每个编码图像都是一个仅包含帧宏块的编码帧。

-- 图像参数集中的weighted_pred_flag 和weighted_bipred_idc 都应该等于0。

注释：weighted_pred_flagequal to 0 specifies that weighted prediction（加权预测） shall not be applied to P and SPslices.weighted_pred_flag equal to 1 specifies that weighted prediction shallbe applied to P and SP slices.

weighted_bipred_idcequal to 0 specifies that the default weighted prediction（默认的加权预测） shall be applied to B slices.weighted_bipred_idcequal to 1 specifies that explicit weighted prediction（指定的加权预测方式） shall be applied to B slices.weighted_bipred_idcequal to 2 specifies that implicit weighted prediction（隐含的加权预测方式） shall be applied to B slices. The value ofweighted_bipred_idcshall be in the range of 0 to 2, inclusive.

-- 图像参数集中的entropy_coding_mode_flag 应该等于0。

注释：entropy_coding_mode_flag=0，表示熵编码使用CAVLC。

-- 图像参数集中的num_slice_groups_minus1 应该在[0，7]范围之内。

注释：本句法元素加1表示图像中片组的个数。H.264中没有专门的句法元素用于指明是否使用片组模式，当本句法元素等于0时（即只有一个片组），表示不使用片组模式，后面也不会跟有用于计算片组映射到句法元素。

-- 应该满足在A.3 节中规定的Baseline profile 级别限制。

与Baselineprofile 相符的比特流，它的profile_idc 应该等于66。对一个遵守Baseline profile某个指定级别的解码器，它能够解码任何符合如下要求的比特流：1. profile_idc 等于66 或者constraint_set0_flag 等于1; 2. level_idc所代表的级别小于或等于这个指定的级别。

注释：constraint_set0_flag  其值等于1表示必须遵从标准中附录A.2.1（即上面）所指明的所有约束条件；等于0表示不必遵从所以条件。

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h264 level

 

   每个profile 都规定了一个算法特征和限制的子集，任何遵守某个profile 的解码器都应该支持与其相应的子集。

   每个level都规定了一组对标准中语法成员（syntax element）所采用的各种参数值的限制。

在给定的profile下，level通常与解码器的处理能力和内存容量相对应。每一个档次设置不同的参数（如取样速率、图像尺寸、编码比特率等），得到对应的编解码器性能的不同level。

下图是levels参数表格

几种h.264 software encoder