VTM4.0 DC模式

更新
2019.8.12：增加"相比HEVC一个重要变化"分析。

我又回来了，好久没更博客了吧，没事来写下前段时间看的东西吧。

DC模式很简单，理论很简单，就是用邻近像素块的均值填充当前预测块，具体不做介绍了。这里介绍下VTM中DC的改进历程。

这里只介绍主要种子提案，下面给出DC相关提案号。
JVET-J0020 Description of SDR video coding technology proposal by Panasonic (Panasonic)
JVET-K0122 CE3-related: Alternative techniques for DC mode without division [A. Filippov, V. Rufitskiy, J. Chen (Huawei)]
JVET-K0211 CE3: DC mode without divisions and modifications to intra filtering (Tests 1.2.1, 2.2.2 and 2.5.1) [V. Drugeon (Panasonic)]
JVET-K0400 CE3-related: DC mode with only shift operators based on sub-sampling [D. Kim, G. Ko, J. Son, J. Kwak (WILUS), J. Seok, Y. Lee (Humax)]

VTM1.0

对所有块，计算左方和上方参考像素累加和，然后利用除法操作计算DC系数。
$$DCval=(Sum(Ref.samplesofWidthandHeight)+((Width+Height)>>1))/(Width+Height)$$

对于长宽相等的块，因为$Width+Height=2^x$，上式可以用移位的形式计算除法。而长宽不等的块，不行。除法复杂度是很高的。

JVET J次会议

JVET-J0020 Description of SDR video coding technology proposal by Panasonic (Panasonic)
提出使用上方参考像素计算DCup，左方参考像素计算DCleft，通过(DCup + DCleft) >> 1计算最终DCvalue，从而实现使用移位操作来替代除法运算。

于是J次会议建立CE3.1.2.1 DC mode with only shift operators (related CE3.2 Tool 5)，研究移位替代除法的DC模式。

JVET K次会议

JVET-K0122 CE3-related: Alternative techniques for DC mode without division [A. Filippov, V. Rufitskiy, J. Chen (Huawei)]
提出矩形块使用长边参考像素计算DC系数，这样可以实现移位替代除法操作，而且性能还变好了。
AI -0.02% -0.03% -0.03% Time 101% 102%
RA -0.01% 0.04% -0.04% Time 101% 102%

JVET采纳了该技术，VTM2.0中正式使用。

VTM4.0 DC代码

目前VTM中DC预测使用的就是K0122华为的方法，代码如下，十分容易，不具体注释了。

// Function for calculating DC value of the reference samples used in Intra prediction
//NOTE: Bit-Limit - 25-bit source
Pel IntraPrediction::xGetPredValDc( const CPelBuf &pSrc, const Size &dstSize )
{
  CHECK( dstSize.width == 0 || dstSize.height == 0, "Empty area provided" );

  int idx, sum = 0;
  Pel dcVal;
  const int width  = dstSize.width;
  const int height = dstSize.height;
  const auto denom     = (width == height) ? (width << 1) : std::max(width,height);
  const auto divShift  = g_aucLog2[denom];
  const auto divOffset = (denom >> 1);

  if ( width >= height )
  {
    for( idx = 0; idx < width; idx++ )
    {
      sum += pSrc.at( 1 + idx, 0 );
    }
  }
  if ( width <= height )
  {
    for( idx = 0; idx < height; idx++ )
    {
      sum += pSrc.at( 0, 1 + idx );
    }
  }

  dcVal = (sum + divOffset) >> divShift;
  return dcVal;
}

相比HEVC一个重要变化

HEVC亮度进行DC模式预测时，会对第一行和第一列进行滤波生成最终预测值。设当前像素预测值为dcVal(x,y)，最终预测值predVal计算分为以下四种情况：
1.第一个像素值
$$predVal[0][0]=(p[-1][0])+2\ast dcVal+p[0][-1]+2)>>2$$
2.第一行像素
$$predVal[x][0]=(p[x][-1])+3\ast dcVal+2)>>2$$
3.第一列像素
$$predVal[0][y]=(p[-1][y])+3\ast dcVal+2)>>2$$
4.其他像素
$$predVal[x][y]=dcVal$$

VVC中不再进行滤波，个人推测原因是滤波功能与PDPC重复。