1.2 档次和级别

考虑到通用应用场景的多样化，如不同的比特率、分辨率、视频质量，在制定标准时，标准制定组织综合考虑了各种典型应用场景的需求，开发了必要的编码算法，并将它们整合到一套统一的语法规则中。因此，标准规范有利于视频数据在不同应用之间的交换、兼容。

考虑到实现一个标准规范完整语法的可操作性，标准规范定义了不同的档次（Profile）和级别（Level）。档次指的是完整码流语法的一个子集，通常包含一组特定的编码工具和技术，用于满足特定应用需求的编解码器功能集。不同档次支持不同的编码特性，以适应不同的应用场景。然而，在给定档次的语法限制下，编码器和解码器的性能可能存在较大差异，这取决于语法元素的取值，如解码图像的大小等。目前，许多应用中的解码器能够处理一个档次下的所有情况，但这种做法既不实用又不经济。为了解决这个问题，标准规范在每个档次下还定义了若干级别，级别是对语法元素和参数值的限定集合，定义了编解码器在处理视频数据时的最大操作参数，如分辨率、帧率和比特率。级别确保了即使在不同的设备和网络条件下，符合特定级别的编码内容也能被相应级别的解码器处理。

AV1为解码器定义了三个档次：主要档次（Main Profile）、高级档次（High Profile）和专业档次（Professional Profile）。主要档次允许输入视频位宽（BitDepth）为8比特或10比特，并且支持4:0:0和4:2:0的色度采样格式。高级档次在主要档次的基础上，进一步增加了对4:4:4色度采样格式的支持。专业档次则全面支持4:0:0、4:2:0、4:2:2和4:4:4等色度采样格式，以及允许输入视频位宽为8比特、10比特和12比特。表1-1所示为AV1标准的各个档次所支持的编码工具集合。

级别的数值范围为2.0～6.3。这些级别旨在量化解码器的硬件处理能力，确保视频内容能够与解码器的性能相匹配。解码器能够实现的级别越高，表明其硬件能力越强，能够处理更复杂的视频编码/解码任务。这种分级制度使得内容提供商可以根据目标用户的设备能力选择适当的编码级别，以确保视频播放的流畅性和兼容性。同时，它也鼓励硬件制造商开发和优化能够支持更高级别AV1解码的设备。

表1-2所示为AV1标准文档 ^[8] 在各个级别下规定的部分最大操作参数取值，其中参数MaxPicSize、MaxHSize和MaxVSize对输出视频的分辨率进行了限制，参数MaxDisplayRate和MaxDecodeRate对解码器的最大显示速率和解码速率进行了限制。由表1-2可知，最低的级别2.0对应的视频分辨率和帧率可能是426×240@30帧/秒，级别3.0对应的是854×480@30帧/秒，级别4.0对应的是1920×1080@30帧/秒，级别5.1对应的是3840×2160@60帧/秒，级别5.2对应的是3840×2160@120帧/秒，而最高级别6.3对应的是7680×4320@120帧/秒。