HEVC的帧内预测

 

 一. h.264的帧内预测

在H.264/AVC的顿内预测编码中，对当前块的预测是基于邻近已编码重建的块进行的。对亮度像素而言，独立进行预测的块可以是 16X16宏块或4X4子块。4X4 的亮度子块有9种可选的预测模式，适于对具有大量细节的图像进行预测;16X16 的亮度块有4 种预测模式，适于对具有平坦区域的图像进行预测。和16X16 亮度宏块对应的色度块尺寸为 8X8，也有4种预测模式，类似于1616亮度块预测模式。

 

二. h.265的帧内预测

HEVC的帧内预测技术和H.264/AVC类似，采用基于块的多方向内预测方式来消除图像的空间相关性，但比 H.264/AVC 预测方向更细更灵活。HEVC 预测块的预测参考像素也和H264/AVC类似，来自预测块左方的一列和上方的一行已编码的像素。HEVC为亮度预测块定义了33种不同的帧内预测方向，连同平面和直流模式，总共35 种内预测模式。HEVC中色度块的帧内预测模式和对应的亮度块有一定的关联，可用 5 种模式来表示。为了提高内预测的效率，HEVC对8X8或更大的预测块在预测前对参考像素进行了简单的平滑滤波预处理。

H.265 又名 HEVC，在 2013 年被接受为 ITU-T 标准，用于视频压缩。众所周知，视频包含一帧一帧的图像。与大多数视频压缩标准一样，HEVC 把帧分为两种：

• 独立帧 (I帧) ：采用帧内编码 (intra-frame coding) ，不依赖于其它任何帧。
• 非独立帧 (P帧或B帧) ：采用帧间编码 (inter-frame coding) ，依赖于其它帧的重建图像。

因此，帧内编码也可以用于图像压缩。HEVC 帧内编码被用于 HEIF 图像格式中，在同样的图像质量(失真)下，它的大小比 JPEG, JPEG2000, WEBP 等图像格式更小。

2.1 亮度和色度预测模式

 

三. h.265的帧内预测过程

HEVC 帧内预测的过程大致可分为三步:参考像素的填充，参考像素的平滑滤波，利用参考像素值求出预测块像素的预测值。

3.1 参考像素的填充

 

3.2 参考像素的平滑滤波

为了提高顿内预测的效率，HEVC对8X8或更大的内 PU 的部分参考像素在预测前进行平滑滤波预处理，以减少噪声对预测的影响，提高预测的精度和效率。平滑滤波器实际上是一个简单的一维 3 抽头有限冲激响应低通滤波器，用它对处于水平或垂直方向上的参考像素进行维滤波。

 

 四. 计算预测值

HEVC在顿内预测计算中主要包括角度类预测算法和非角度类预测算法，非角度类中又包含直流(DC)预测和平面(Planar)预测两类。

 

五. 模式信息的编码

一个亮度预测块所采用的帧内编码模式信息也需要传送的解码端，同样要求对这些模式信息进行高效编码。HEVC一共定义了35种亮度块的内预测模式，相比于 H264/AVC增加了许多，H264/AVC那种只考虑1种“最可能模式”的编码方法不再适用于HEVC。在HEVC中对当前亮度预测块定义了3种最有可能预测模式。