H.265視頻編碼與技術(shù)全析（下）

四．幀內(nèi)預(yù)測模式

共35個（h264有9個），包括Planar，DC，33個方向模式：

除了Intra_Angular預(yù)測外，HEVC還和H.264/MPEG-4 AVC一樣，支持Intra_Planar, Intra_DC預(yù)測模式；
. Intra_DC 使用參考像素的均值進行預(yù)測；
. Intra_Planar 使用四個角的參考像素得到的兩個線性預(yù)測的均值;

劃分模式：幀內(nèi)只能使用PART_2Nx2N、PART_NxN兩種

五、幀間預(yù)測

Skipped模式：無MV差異和殘差信息的幀間預(yù)測模式

針對運動向量預(yù)測，H.265有兩個參考表：L0和L1。每一個都擁有16個參照項，但是唯一圖片的最大數(shù)量是8。H.265運動估計要比H.264更加復(fù)雜。它使用列表索引，有兩個主要的預(yù)測模式：合并和高級運動向量（Merge and Advanced MV.）。

1. 運動估計準則

最小均方誤差（Mean Square Error,MSE）
最小平均絕對誤差（Mean Absolute Difference,MAD）
最大匹配像素數(shù)（Matching-Pixel Count,MPC）
絕對誤差和(Sum Of Absolute Difference,SAD)
最小變換域絕對誤差和(Sum Of Absolute Transformed Difference,SATD)

一般用SAD或者SATD。SAD不含乘除法，且便于硬件實現(xiàn)，因而使用最廣泛。實際中，在SAD基礎(chǔ)上還進行了別的運算來保證失真率。

2. 搜索算法

· dia 菱形

· hex (default) 六邊形

· umh 可變半徑六邊形搜索(非對稱十字六邊形網(wǎng)絡(luò)搜索)

· star 星型

· full 全搜索

全搜索： 所有可能的位置都計算兩個塊的匹配誤差，相當于原塊在搜索窗口內(nèi)一個像素一個像素點的移動匹配
菱形搜索： 在x265中實際是十字搜索，僅對菱形對角線十字上的塊進行搜索
HM的則是全搜索和TZSearch以及對TZSearch的優(yōu)化的搜索。

3. MV預(yù)測

HEVC在預(yù)測方面提出了兩種新的技術(shù)–Merge && AMVP (Advanced Motion Vector Prediction)都使用了空域和時域MV預(yù)測的思想，通過建立候選MV列表，選取性能最優(yōu)的一個作為當前PU的預(yù)測MV，二者的區(qū)別：

· Merge可以看成一種編碼模式，在該模式下，當前PU的MV直接由空域或時域上臨近的PU預(yù)測得到，不存在MVD；而AMVP可以看成一種MV預(yù)測技術(shù)，編碼器只需要對實際MV與預(yù)測MV的差值進行編碼，因此是存在MVD的。

· 二者候選MV列表長度不同，構(gòu)建候選MV列表的方式也有所區(qū)別

Merge
當前塊的運動信息可以通過相鄰塊的PUs運動信息推導(dǎo)出來，只需要傳輸合并索引，合并標記，不需要傳輸運動信息。

空間合并候選：從5個不同位置候選中選擇4個合并候選

圖中便是5個PU，但是標準規(guī)定最多四個，則列表按照A1–>B1–>B0–>A0–>(B2)的順序建立，B2為替補，即當其他有一個或者多個不存在時，需要使用B2的運動信息。

時間合并候選：從2個候選中選擇1個合并候選
從C3、H中選擇一個：

AMVP
構(gòu)造一個時空PUs的運動矢量候選列表，當前PU遍歷候選列表，通過SAD選擇最優(yōu)預(yù)測運動矢量。

空間運動矢量候選：從5個位置中左側(cè)、上側(cè)分別選1個共2個候選

而AMVP的選擇順序,左側(cè)為A0–>A1–>scaled A0–>scaledA1，其中scaled A0表示將A0的MV進行比例伸縮。
上方為B0–>B1–B2–>(scaled B0–>scaled B1–>scaled B2)。

然而，x265并不在乎標準，我們要的就是速度，所以在x265的代碼中，只能看到它使用AMVP且對應(yīng)的變量是

且對左側(cè)和上側(cè)分別if-else，選出兩個。

時間運動矢量候選：從2個不同位置候選中選擇1個候選

C0（右下） represents the bottom right neighbor and C1（中心） represents the center block.

Skip vs Merge:

分數(shù)像素內(nèi)插：
用于產(chǎn)生非整數(shù)采樣位置像素值的預(yù)測樣本。

六、量化變換

七、其它

熵編碼
目前HEVC規(guī)定只使用CABAC算術(shù)編碼。

去塊效應(yīng)濾波器
消除反量化和反變換后由于預(yù)測誤差產(chǎn)生的塊效應(yīng)，即塊邊緣處的像素值跳變。

自適應(yīng)樣點補償
通過對重建圖像進行分類，對每一類圖像像素值進行加減1，從而達到減少失真，提高壓縮率，減少碼流的作用。

目前自適應(yīng)樣點補償分為帶狀補償，邊緣補償：

1. 帶狀補償，按像素值強度劃分為不同的等級，一共32個等級，按像素值排序，位于中間的16個等級進行補償，將補償信息寫進碼流，其余16個等級不進行補償，減少碼流。

2. 邊緣補償，選擇不同的模板，確定當前像素類型，如局部最大，局部最小，或者圖像邊緣。

Wavefront Parallel Processing (WPP)
WPP的并行技術(shù)是以一行LCU塊為單位進行的，但是不完全截斷LCU行之間的關(guān)系，如下圖，Thread1的第二個塊的CABAC狀態(tài)保存下來，用于Thread2的起始CABAC狀態(tài)，依次類推進行并行編碼或解碼，因此行與行之間存在很大的依賴關(guān)系。通常該方法的壓縮性高于tiles。

總結(jié)

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