HEVC的帧内预测（1）

HEVC的帧内预测（intra prediction），即intra块的预测过程，为intra块解码提供预测值（predSamples[ x ][ y ]）。

首先要确定当前块和邻块的关系。

1.z-scan order block availability

z-scan order block availability，就是在Z顺序扫描下的availability。

首先介绍计算MinTbAddrZs的方法

数组MinTbAddrZs表示以最小块（minimum blocks）为单位的z-scan 顺序地址，最小块的尺寸由变量Log2MinTrafoSize决定。

由以下公式得到：

看着是不是很头疼？有没有想死的感觉？

其中：CtbLog2SizeY为ctb（coding tree block）的尺寸对数，MinTbLog2SizeY为最小的Tb（transform block变换块）的尺寸对数。ctbAddrRs为当前ctb的raster扫描地址，CtbAddrRsToTs[ ctbAddrRs ]就是将ctbAddrRs转化为了Ts（tiles）扫描地址（详见HEVC标准中的图像分割(1)）。

其实这公式表达的意思就是当前以最小块为单位的坐标（x，y）的地址，此地址的寻址顺序在CTB内部为z-scan，在跨越CTB时为tile扫描顺序。

举个例子，如图：

在图（1）中，黄色块代表当前的ctb，粗黑线标出了tile的边界，小方块代表ctb，黄色块代表（x,y）所在的ctb，即当前ctb，虚线箭头就是ts扫描的方向。则根据公式，当前ctb的ts扫描地址为24。

图（2）中，大的黄色块代表当前ctb，阴影块代表（x,y）所在的tb，假设CtbLog2SizeY = 4，MinTbLog2SizeY = 3，一个ctb中包含4个tb。（x,y）在当前ctb的地址为2。

所以MinTbAddrZs  = 24 + 2 = 26吗？错！！！

因为前面扫描过的ctb都有4个tb，所以MinTbAddrZs  = 24*4 + 2 = 98.

当前块左上角像素坐标(xCurr, yCurr)，由以上MinTbAddrZs步骤计算出其最小块地址minBlockAddrCurr。

再计算左上角坐标为(xNbY, yNbY)的相邻块的最小块地址，minBlockAddrN

当相邻块位于图像范围外时，minBlockAddrN为-1，否则根据MinTbAddrZs方法进行计算。

 

如果有一个或者多个下列条件为真时，availableN 为FALSE

 1. minBlockAddrN 小于0

 2. minBlockAddrN 比 minBlockAddrCurr大

 3. 相邻块所在的slice segment对应的SliceAddrRs和当前块所在的slice segment对应的SliceAddrRs不同。

 4. 相邻块和当前块处于不同的tile。

否则， availableN为TRUE。

在HEVC标准中的图像分割(2)中我们介绍过ctb的分块，其中提到

在intraSplitFlag为1时，要把当前的色度块分成4个块进行处理。

2.帧内预测模式计算

HEVC的帧内预测有34中模式，比H264的帧内预测更加精细。如下图的对比

H.264的intra预测模式

HEVC的intra预测模式

引入HEVC的帧内预测模式值与名称的对应

0：INTRA_PLANAR

1：INTRA_DC

2~34：INTRA_ANGULAR2~INTRA_ANGULAR34

帧内预测模式的值可以下步骤得出：

1. 用A表示当前块左边邻块，B表示当前快上边邻块。

2.计算备选帧内预测模式（candIntraPredModeX，X可以为A或者B），有下列步骤：

if(availableX==false){   candIntraPredModeX = INTRA_DC;}else if((CuPredMode[ xNbX][ yNbX ]!=INTRA)||( pcm_flag[ xNbX ][ yNbX ]==1)){   candIntraPredModeX = INTRA_DC;}else if(B位于另外一个coding tree unit){   candIntraPredModeX = INTRA_DC;}else{   candIntraPredModeX= IntraPredModeY[ xNbX ][ yNbX ]}

其中，availableX表示邻块的是否可用，由第1部分介绍的过程得出。

CuPredMode[ xNbX ][ yNbX ]指相邻块的预测模式，可为INTRA（1）或INTER（0）。

pcm_flag[ xNbX ][ yNbX ]指相邻块的pcm标志。

IntraPredModeY[ xNbX ][ yNbX ]指相邻块的帧内预测模式（范围：0~34）。

3. 备选模式表（candModeList[ x ], x = 0~2）的计算过程如下：

if (candIntraPredModeB==candIntraPredModeA){  if(candIntraPredModeA<2)  {     candModeList[0]=0, candModeList[1]=1,candModeList[2]=26;  }  else  {    candModeList[0] = candIntraPredModeA     candModeList[1] = 2 + ( ( candIntraPredModeA + 29 ) % 32 )    candModeList[2] = 2 + ( ( candIntraPredModeA −2 + 1 ) % 32 )   }}else{   candModeList[0] = candIntraPredModeA   candModeList[1] = candIntraPredModeB   if((candModeList[0]!=0)&&( candModeList[1]!=0))      candModeList[2] =0;   elseif((candModeList[0]!=1)&&( candModeList[ 1 ]!=1))      candModeList[2] =1;   else      candModeList[2] =26;}

完成此步骤后，得到备选模式表candModeList[x ]。

4.当前帧的亮度帧内预测解码模式（IntraPredModeY[ xPb ][ yPb ]），由以下步骤得出：

if(prev_intra_luma_pred_flag[ xPb ][ yPb ] ==1){   IntraPredModeY[ xPb ][ yPb ] = candModeList[ mpm_idx ]}else{   if(candModeList[ 0 ]>candModeList[ 1 ])     Swap( candModeList[ 0 ], candModeList[ 1 ] )     if(candModeList[ 0 ]>candModeList[ 2 ])     Swap( candModeList[ 0 ], candModeList[ 2 ] )     if(candModeList[ 1 ]>candModeList[ 2 ])     Swap( candModeList[ 1 ], candModeList[ 2 ] )     IntraPredModeY[ xPb ][ yPb ] =rem_intra_luma_pred_mode[ xPb ][ yPb ];   for(i=0;i<2;i++)   {      if(IntraPredModeY[ xPb ][ yPb ] >= candModeList[ i ])        IntraPredModeY[ xPb ][ yPb ]++;   }}

其中，prev_intra_luma_pred_flag，mpm_idx和rem_intra_luma_pred_mode都是coding_uint中的语法元素，可由cabac解码得到。

至此，得到亮度的帧内预测模式（IntraPredModeY）。