HEVC—SAO技术
來源
? ? ? ? SAO原始的思想來自于Samsung的提案JCTVC-A124。因為該提案太過復(fù)雜，因此沒有被H265采用。但是基于該提案提出的SAO（JCTVC-BO77/C147/D122/E049）最后被采用了。在原始的提案中SAO分為LUMA SAO和CHROMA SAO(JCTVC-F056）。SAO的offset包含BO(Band offset)和EO(Edgeoffset)。
原理
? ? ? ? 通過PSNR的計算公式可以看到，重構(gòu)數(shù)據(jù)和原始YUV之間的差的平方和是決定PSNR的因素。SAO通過分析deblocking后的數(shù)據(jù)和原始YUV之間的關(guān)系來對deblock后的數(shù)據(jù)進行delta操作，使得盡量接近原始YUV，達到提高PSNR的目的。
? ? ? ? 一個最基本的想法就是把deblock的重構(gòu)數(shù)據(jù)和原始YUV中每一個相同位置的pixel做差值，把這個差值傳給decoder，這樣可以完全恢復(fù)原始YUV.但是這實際上是不現(xiàn)實的，如果每一個pixel都傳輸一個offset，這會導(dǎo)致碼率會非常的高，達不到壓縮的效果(如同DPCM)。H265在碼率和PSNR之間做了一個tradeoff，以較小的碼率增加來提高PSNR。
? ? ? ? 此外，在圖像中像素值劇烈變化的邊界區(qū)，經(jīng)過編碼-解碼重建之后通常會出現(xiàn)波紋狀的失真現(xiàn)象，這種失真稱作振鈴效應(yīng)。振鈴效應(yīng)產(chǎn)生的根本原因在于邊界區(qū)高頻分量在編碼過程中丟失。SAO技術(shù)能夠減少高頻分量的損失，同時不降低編碼的效率，從像素域入手對振鈴區(qū)域進行補償。
? ? ? ? 下面就看H265是怎么做的。
? ? ? ? H265是基于CTB來做SAO。通過分析deblock重構(gòu)pixel和原始輸入YUV之間的關(guān)系將pixel分成了三種SAO模式：?EO、BO以及不采用
? ? ? ? EO：邊緣補償，分為四種模式，分別為水平、垂直、135度、45度，每個CTU只能選擇其中的一種模式。選擇的過程采用RDO進行決策。在確定模式之后，又分為五種類型。
? ? ? ? 這五種類型是根據(jù)當(dāng)前的像素值與相鄰的像素值之間的關(guān)系決定的。其中，類型0沒有畫出，它是代表平坦區(qū)域，即與相鄰的像素值相等，那么就不進行EO操作。對于剩下的四種類型，每個類型分配一個offset。其中類型1與類型2的補償值為正，3與4的補償值為負(fù)。
? ? ? ? BO：帶補償。將圖像的像素值范圍劃分為32個帶（即32等分）。以平常經(jīng)常使用的8bit的視頻為例，像素值的范圍就是0-255，那就是對0-255進行32等分，每一份的像素值為8k-8k+7（k∈[0,31]）。計算每個帶中原始樣點與重建樣點的平均值之差（即補償值），選擇連續(xù)的4個偏移最大的帶進行補償（切記是連續(xù)的4個帶）。即如果像素值屬于在這4個連續(xù)的帶的范圍，那么就對該像素進行補償，補償值為之前計算的每個帶中原始樣點與重建樣點的平均值之差。為什么選擇連續(xù)的4個帶呢？一方面大部分的像素值應(yīng)該集中在很少的幾個帶中，因此這能夠覆蓋大部分的像素值了，另外一方面，EO中也是用了4個偏移量，因此能夠進行復(fù)用，節(jié)省了碼率。
總結(jié)
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