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H.266/VVC技术学习:帧内预测之角度预测模式
阅读量:740 次
发布时间:2019-03-22

本文共 1715 字,大约阅读时间需要 5 分钟。

帧内预测之角度预测

在视频压缩技术的不断发展中,现代视频编码标准(如H.266/VVC)不断地优化帧内预测机制,以提高压缩效率和质量。与HEVC相比,VVC在帧内预测模式上有了显著的增强,引入了新的角度预测模式和改进的预测技巧。这份文档将详细介绍VVC在帧内预测中的创新点,包括新的角度预测模式、MPM列表构建方法、宽角度预测模式以及滤波处理技术。

1. 帧内模式编码(MPM列表的构建)

在VVC中,帧内预测模式的编码采用了与HEVC类似的方法,但细节上有所不同。传统的帧内预测模式有67种(包括Planar、DC以及传统的角度预测模式)。为了减少数据量,编码器会先构建最可能模式列表(MPM),其中包含6个主要预测模式。

  • MPM列表构造方法

    • 如果左边块和上边块不可参考,则默认设置为Planar模式。
    • 如果左边块和上边块均为非角度模式,则MPM列表包含:Planar、DC、V、H、V–4、V+4。
    • 如果左边块和上边块中有一个是角度模式,另一个非角度模式,则基于较大模式构造MPM列表,包含:Planar、Max、Max–1、Max+1、Max–2、Max+2。
    • 如果左边块和上边块均为角度模式且不相等:
      • 如果Max - Min ≤ 62,则包含:Planar、Left、Above、Min+1、Max–1、Min+2。
      • 如果Max - Min = 2,则包含:Planar、Left、Above、Min+1、Min–1、Max+1。
      • 其他情况包含:Planar、Left、Above、Min–1、Min+1、Max–1。
    • 如果左边块和上边块是相同的角度模式,则包含:Planar、Left、Left–1、Left+1、Left–2、Left+2。
  • 索引编码

    • MPM索引的第一个二进制位用于CABAC上下文编码。
    • 需要删除重复模式,确保MPM列表中的模式唯一性。

2. 宽角度预测模式

在VVC中,帧内预测块可以是矩形,这与传统的正方形预测块不同。为了适应矩形块,VVC引入了宽角度预测模式。

  • 宽角度预测模式的定义

    • 宽角度预测模式扩展了传统的角度预测模式,新增了-1到-14以及67到80的模式。
    • 宽角度预测模式与传统角度预测模式共享相同的索引,因此解码端无需额外的转换,模式总数保持不变。
  • 宽角度预测模式的应用

    • 如图所示,宽角度预测模式替换传统角度模式的具体模式数取决于块的宽高比。
    • 表格展示了不同宽高比下的替换情况,例如:
      • W/H == 16:替换模式2至14为宽角度模式67至80。
      • W/H == 8:替换模式2至13为宽角度模式67至78。
      • W/H == 4:替换模式2至11为宽角度模式67至76。
      • 等等。
  • 参考像素的处理

    • 宽角度预测模式需要定制的参考像素,如上图所示。
    • 具体的参考像素选择和处理方法如上表所示。

3. 四抽头插值滤波器和参考像素的平滑

在HEVC中,角度预测模式使用两抽头线性插值滤波器。VVC对此进行了改进,采用四抽头插值滤波器,提高预测精度。

  • 滤波器类型

    • 角度预测模式分为三类:
      • A. 垂直或水平模式(HOR_IDX、VER_IDX):不进行滤波处理,直接使用参考像素。
      • B. 非分数角度模式(如-14、-12、-10、-6、2、34、66、72、76、78、80)和Planar模式:
        • 若满足特定条件(如refIdx=0、TU尺寸大于等于32、亮度块无ISP处理等),则使用[1 2 1]滤波器进行低通滤波。
      • C. 其他模式:在MRL索引=0且当前块不是ISP块时,使用插值滤波器生成分数位置和整数位置的参考像素。
        • 插值滤波器根据不同的nTbS值(如2、3、4、5、6、7)选择DCTIF或SIF滤波器。
  • 插值滤波器设置

    • minDistVerHor为相邻模式距离的最小值。
    • nTbS为 лог2(W) + log2(H)。根据表格中的阈值选择滤波器类型:
      • 如表所示,当minDistVerHor超过阈值时,使用SIF滤波器,否则使用DCTIF滤波器。

通过以上机制,VVC在帧内预测中不仅增加了预测模式的数量,还通过滤波器优化提升了预测精度,为视频编码提供了更强的灵活性和效率。

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