h265(hevc)編解碼相關技術概述(編輯修改稿)
2025-08-05 12:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 碼只利用當前幀內(nèi)的像素作空間預測，類似于JPEG圖像編碼方式。其大致過程為，利用幀內(nèi)先前已經(jīng)編碼塊中的像素對當前塊內(nèi)的像素值作出預測(對應圖中的幀內(nèi)預測模塊)，將預測值與原始視頻信號作差運算得到預測殘差，再對預測殘差進行變換、量化及熵編碼形成編碼碼流。對其余幀采用幀間編碼方式，包括前向預測P幀和雙向預測B幀，幀間編碼是對當前幀內(nèi)的塊在先前已編碼幀中尋找最相似塊(運動估計)作為當前塊的預測值(運動補償)，之后如I幀的編碼過程對預測殘差進行編碼。編碼器中還內(nèi)含一個解碼器，如圖1中青綠色部分所示。內(nèi)嵌解碼器模擬解碼過程，以獲得解碼重構圖像，作為編碼下一幀或下一塊的預測參考。解碼步驟包括對變換量化后的系數(shù)進行反量化、反變換，得到預測殘差，之后預測殘差與預測值相加，經(jīng)濾波去除塊效應后得到解碼重構圖像。幀內(nèi)預測編碼圖幀間預測編碼圖HEVC以LCU塊為單位對輸入視頻幀進行處理，首先是預測，可進行幀內(nèi)預測與幀間預測。幀內(nèi)預測：預測塊由當前幀中已編碼并解碼重建的相鄰塊預測得到。幀間預測：預測塊通過基于一個或多個參考幀的運動估計和運動補償?shù)玫?。然后通過當前塊減去預測塊得到預測殘差。預測殘差進一步進行變換編碼和量化，從而得到量化后的殘差系數(shù)。然后對量化后的殘差系數(shù)、編碼模式以及相關的編碼參數(shù)等信息進行熵編碼，從而得到壓縮后的比特流。同時量化殘差還要進行反變換和反量化，然后將殘差和預測值相加起來重建圖像，再進行濾波，生成參考幀 編碼單元結構 x 16像素為單位（或是16 x 8 x 8 x 4 x 4等配置），將畫面切割為數(shù)個大小相同的宏塊，并以這些宏塊做為編碼時的最小元素。，轉交給編碼器來決定，讓編碼器可視情況以16 x 132 x 364 x 64等尺寸，將畫面切割為數(shù)個編碼樹單元，一般來說區(qū)塊尺寸越大，壓縮效率就會越好。，每個宏塊大小都是固定的；，編碼單元大小是根據(jù)區(qū)域信息量來決定的(Micro Block，MB)概念，而是使用編碼單元(Coding unit，CU)作為基本的編碼結構。一個CU可以包含一個或多個不同尺寸的預測單元PU(Prediction unit)，一個PU包含若干變換單元(Transfore unit，TU)。CU,PU,TU三種在編碼中起的作用不一樣，不過這種編碼方式還是基于混合編碼，但是采用了這三種unit之后，能夠更好的分割一張圖像，變成一個一個的block用來后續(xù)的預測和處理。采用這種結構設計的目的是在增加靈活性的同時，使壓縮預測更符合圖像特性。216。 CU(Coding Unit)CU是用作幀間和幀內(nèi)編碼的基礎單元，他的特點是方塊，LCU是64x64，可以使用遞歸分割四叉樹的方法來得到，大的CU適用于圖像中比較平滑部分，而小的部分則適用于邊緣和紋理較豐富的區(qū)域。采用大尺寸CU主要是為了高清壓縮編碼的應用，畢竟如1080p甚至更大分辨力的視頻，其空間會有更大面積的一致性，因此采用更大的編碼單元能更有效地減少空間的冗余。如果仍采用光柵掃描順序，對CU的尋址會很不方便，因此，這種掃描順序保證了對于不同分割都能按照相同的遍歷順序進行尋址有利于程序中遞歸實現(xiàn)216。 PU(Prediction Unit)PU是預測的基本單元，是編碼單元CU基礎上進行劃分的，有SKIP，INTRA，INTER三種模式可以分割，每個CU中可以包含一個或多個PU。PU可以是方形也可以是矩形，這是為了分塊能更好與圖像中真實物體存在的邊界匹配，但是其分割不是遞歸的，與CU的分割還是有區(qū)別的。PU的尺寸不能超過其所屬的CU，PU的劃分方式有兩類a. 2Nx2N,NxN,Nx2N,2NxN如圖三a所示(不對稱分割）,主要為了適用于CU中紋理偏差比較大的情況，增加預測的精準度，不對稱的PU僅適用于幀間預測，如圖三b所示216。 TU(TransformUnit)TU是變換和量化的基本單元，它可以大于PU，但是卻不可以大于CU的大小。TU同樣采用四叉樹的分割結構，所支持的尺寸從4x4至32x32的大小。TU的形狀取決于PU的劃分模式，當PU為正方形時，TU也是正方形的，當PU為非正方形時，TU也是非正方形的，一個CU可以包含一個或多個TU。
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