HEVC帧内预测详解：35种模式与像素处理

"H.265帧内预测文档主要涵盖了H.265/HEVC标准中的帧内预测技术，该技术旨在通过分析视频空间域的相关性，利用已编码的相邻像素来预测当前像素，从而减少传输数据量，降低视频编码的冗余。文档详细阐述了帧内预测的实现过程，包括参考像素的可用性检测与处理、滤波以及预测像素的计算。" 在H.265/高效视频编码(HEVC)标准中，帧内预测是关键的压缩技术之一，它利用相邻已编码像素来预测新像素的值，仅传输预测误差，以节省带宽。这一过程减少了视频流中的空域冗余，特别是在帧间预测受限的情况下，成为保证压缩效率的重要手段。 帧内预测在预测单元(PU)的基础上执行，但实际操作中是以变换单元(TU)为单位。PU可以被划分为四叉树结构的TU，每个PU内的所有TU共享相同的预测模式。HEVC为各种尺寸的PU提供了35种不同的帧内预测模式。 实现帧内预测的流程包含三个主要步骤： 1. 参考像素可用性检测及处理：首先检查当前TU的五个参考像素区域（左下、左、左上、上、右上）的可用性。如果参考像素由于图像边界、切片边界或瓷砖边界等原因不可用，HEVC会使用最近的像素值进行填充。例如，如果左下角的像素A不可用，那么使用B的最下像素；如果右上角的像素E不可用，那么使用D的最右像素。如果所有参考像素均不可用，它们将被填充为2BitDepth-1的固定值。 2. 参考像素滤波：这一阶段是为了提升预测精度，通过滤波增强相邻像素间的相关性。HEVC根据TU的大小选择不同的滤波模式，以优化预测效果。 3. 预测像素计算：最后，基于滤波后的参考像素，计算出当前TU的预测像素值。这一步是通过特定的预测算法完成的，这些算法依赖于选择的预测模式。 通过这些步骤，H.265/HEVC的帧内预测能够有效地减少视频编码的数据需求，提高压缩效率，同时保持良好的视频质量。这种技术对于现代高清晰度和超高清视频传输尤其重要，因为它能够在有限的带宽下提供流畅的视频体验。