H.264 帧内预测

目录

1. 参考
2. 概述
3. 4 × 4 亮度块的帧内预测模式
4. 16 × 16 亮度块的帧内预测模式
5. 8 × 8 色度块的帧内预测模式

1. 参考

• [1] T-REC-H.264-201704-I
• [2] The H.264 Advanced Video Compression Standard
• [3] H.264 and MPEG-4 Video Compression
• [4] 新一代视频压缩编码标准

2. 概述

使用同一帧已编码的像素作为参考进行预测，帧内预测适用于I 和 SI宏块。

3. 4 × 4 亮度块的帧内预测模式

下图是一个图片的局部，白色方框是待预测的4×4的亮度块。

4x4_luma_block_to_be_predicted_480.png

使用符号来标识预测块中的像素和参考像素。

image.png

• 预测块的像素使用a-p字母标识。
• 预测块左侧和上方的参考像素使用A-M字母标识。

有9种预测模式，各种预测模式的示意图如下所示。

4 × 4 intra prediction modes.PNG

以下为8个方向预测的方向示意图[1]。

Intra_4x4 prediction mode directions (informative).PNG

各模式的说明：

模式	说明
Mode 0 (Vertical)	由上方的A、B、C、D进行垂直推算
Mode 1 (Horizontal)	由左侧的I、J、K、L进行水平推算
Mode 2 (DC)	P中的所有样本预测值都等于A~D及I~L的平均值
Mode 3 (Diagonal Down-Left)	由45度角方向的左下和右上的样本内插得出
Mode 4 (Diagonal Down-Right)	以45度角往右下的方向进行推算
Mode 5 (Vertical-Right)	以垂直向下方向右偏大约26.6度角(即width/height = 1/2)的方向推行推算。
Mode 6 (Horizontal-Down)	以水平向右方向下偏大约26.6度角的方向进行推算。
Mode 7 (Vertical-Left)	以垂直向下方向左偏大约26.6度角的方向推行推算。
Mode 8 (Horizontal-Up)	以水平向右方向上偏大约26.6度角的方向进行推算。

• Mode 2的规则可以根据A-M中样本的可用情况进行修改，因为它求的是根据参考样本求的平均值，其他的模式可能在所有需求的参考样本都可用的时候才能采用。然后需要注意的是如果样本E、F、G和H是不可用的，样本D的值可以拷贝到这些位置从而标记这些样本为可用的。
• 对于Mode 3-8，预测样本的值是参考样本A-M的加权平均。假设选择了Mode 4，d的预测值 = round(B/4 + C/2 + D/4)。

4. 16 × 16 亮度块的帧内预测模式

有四种预测模式，如下图所示。

Intra 16 × 16 prediction modes.PNG

具体说明：

模式	说明
Mode 0 (vertical)	由上方的样本(H)垂直推算
Mode 1 (horizontal)	由左侧的样本(V)水平推算
Mode 2 (DC)	上方的样本(H)和左侧的样本(V)的平均值
Mode 4 (Plane)	根据上方的样本(H)和左边的样本(V)通过一个plane函数得出，在亮度平滑变化的区域工作得很好。

5. 8x8色度块的帧内预测模式

色度的Cr和Cb分量的预测模式选择是一样的。
色度预测模式与16x16亮度预测模式的描述类似，除了模式的编号不一样。

DC (mode 0), horizontal (mode 1), vertical (mode 2), plane (mode 3).