H.266 JEM7.0 帧内预测之一(67个帧内预测模式编码)

为捕获自然视频序列中出现的任意边缘方向,帧内预测角度模式数量从HEVC中的33个增加至65个。新增的模式如图红色虚线所示,planar和DC模式保持不变。这些更紧密的帧内预测模式适用于亮度和色度分量的所有尺寸块。

亮度帧内编码模式

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为了容纳数量增多的角度帧内预测模式,使用一种有6个最可能模式 (Most Probable Modes,MPMs) 的帧内模式编码方法。该方法主要由两方面组成:1、导出6个MPM;2、熵编码6个MPM模式及非MPM模式。
在JEM中,包含在MPM列表中的模式被分类为3组:
- 邻近帧内模式 Neighbour intra modes
- 导出帧内模式 Derived intra modes
- 默认帧内模式 Default intra modes

5个临近块的帧内预测模式被用来导出MPM列表。5个相邻块的位置与merge模式中的相同,如图所示,为左侧 (Left),上方 (Above),左下 (Below-Left),右上(Above-Right) 和左上 (Above-Left)。初始MPM列表通过插入5个邻近块的帧内预测模式及planar,DC模式生成。之后会排除初始MPM列表中重复的模式,使得每个模式仅保留一个。初始模式的顺序按下排外:左侧,上方,planar,DC,左下,右上,左上。
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如果初始MPM列表在排除操作后模式数不足6个,会加上派生的模式:派生模式通过对MPM列表中角度预测模式-1或+1得到。非角度模式的DC或planar模式不用于派生模式。
最后,若MPM列表仍然不足6个,会按照如下顺序将默认模式加入列表中:垂直,水平,模式2,对角模式。通过上述所有过程,可生产一个包含6个不重复模式的MPM列表。

在熵编码被选的6个MPM模式时,使用截断一元码进行模式的二值化。前三位的bins使用上下文模型编码,由于当前正编码的bin相关的MPM模式决定。MPM模式分为三类:a、主要水平模式 (MPM模式号小于或等于对角线方向模式号);b、主要垂直模式( MPM模式号大于对角线方向模式号);c、非角度模式类(DC和planar模式)。相应地,根据该分类方案使用3个上下文模型传输MPM索引。 剩余61个非MPM帧内预测模式的编码方法如下。
61个非MPM模式首先分成两个集合:被选集合和非被选集合。被选集合中有16个模式,剩余45个模式属于非被选集。在码流中有flag表示当前模式所属的模式集合。如果所指示的模式在所选模式集合内,所选模式被4 bit定长码表示;如果所指示的模式属于非被选集合,被选模式通过截断二元码二值化。所选择的模式集是通过以下61种非MPM模式的子采样得到的:
- 被选模式集 = {0,4,8,12,16,20……60}
- 非被选模式集={1,2,3,5,6,7,9,10……59}

在编码端,使用与HM柤似的两个阶段的帧内预测摸式决策过程。

  1. 第一阶段为帧内模式预选择阶段,使用低复杂度的绝对变换差之和 (Sum of Absolute Transform Difference,SATD) 从所有可选的帧内预测模式中预选择N个帧内预测模式;
  2. 第二阶段,使用更高复杂度的R-D cost,从第一阶段选出的N个候选中选择1个最佳的预测模式。

当总共有67个帧内预测模式时,可用的模式数几乎是原来的两倍,若直接应用HM的模式决策过程,帧内模式预选择阶段的复杂度也将变高。

降低编码端的复杂度

使用两步帧内模式预选择过程。第一步,采用SATD从最初35个帧内预测模式 (图中黑色实线箭头) 中选择N(N的值与帧内预测块大小相关)个模式;第二步,通过SATD进一步检查所选择的N模式的直接邻接(如图中的红色虚线箭头所指示的附加帧内预测方向),并更新所选择的N个模式的列表。最后,MPM列表中的M个模式与N个选出的模式相结合得到最终进入RD cost计算的模式列表,该过程与HM一致。与HM相比,Μ的值增大1;N的值减少如表所示。
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帧内模式色度编码

JEM中,chroma编码块CB允许使用11种帧内模式,包括5个传统帧内模式和6个CCLM模式。chroma模式候选包括以下三部分:

  1. CCLM模式;
  2. DM模式,由luma CB覆盖当前chroma块五个并列位置,从而得到的帧内预测模式:
    五个要确定的位置的顺序依次为:center (CR),top-left (TL),top-right (TR),bottom-left (BL)以及bottom-right (BR) 4x4的块,在对应当前I帧chroma的luma 块上。对于P B slice而言,只有五个子块中的一个被确定,因为有相同的模式index。
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  3. 空间相邻块的chroma预测模式:
    a.5个chroma预测模式 : left,above,below-left,above right,above-left空间相邻块
    b,planar以及DC模式
    c、加入衍生模式,这些帧内模式通过-1或+1到list中已经包含的角度模式中得

    d、垂直,水平,模式2

无论何时,当新的chroma帧内模式加入候选列表时,排除操作都要进行。非CCLM的chroma帧内模式候选列表大小修剪至5。至于模式signalling,首先传一个flag来表示是使用CCLM还是传统chroma帧内预测模式。之后用几个flags来表示当前色度块使用的chroma预测模式。

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转载自blog.csdn.net/yolo_life/article/details/81388204