H.266/VVC技术学习49：双向预测（BCW）

在HEVC中，从两个不同参考帧和/或使用两个不同MV获得的两个预测信号，通过平均操作来生成双向预测信号。
在VVC中，双向预测模式不再是简单的平均，而是可以对两个预测信号进行加权平均，权重分别为w/8和(8-w)/8。

1 核心内容

对于CU：P0和P1都是预测出的值，则有以下算式：

其中，对于普通RA的w可以取3个值 {3,4,5}，对于LD的w可以取5个值： {-2,3,4,5,10}。

2 解码端权重的获取

BCW仅适用于即CU的width x height ≥ 256的情况（即较大的块，大于16x16或边长不足16的细长CU），对小块使用单向预测。对于每个双向预测的CU，权重w通过以下两种方式之一确定：
1）对于inter CU，在MVD之后用信号发送权重索引flag;
2）对于merge CU，根据merge索引，从相邻块中直接提取权重索引flag。
在VVC中，CIIP和BCW不能共存。当CU以CIIP模式编码时，当前CU的BCW索引被设置为等权重。

3 编码端权重的确定

在编码端找权重的过程不会显着增加编码器的复杂性。方法是：
1.在与AMVR结合使用时，如果当前图片是LD图片，则仅针对1像素和4像素精度有条件地检查权重系数。
2.与Affine结合使用时，当且仅当Affine被选择为当前最佳模式时，才会对不同权重系数做Affine的运动估计。
3.当两个参考帧相同时，仅有条件地检查不相等的权重。
4.当前帧和参考帧之间的POC距离，编码QP和时间级别满足某些条件时，不搜索权重系数。

BCW权重索引的编码方法：先使用一个上下文进行常规编码，然后使用旁路编码。
第一个上下文编码的bin指示是否使用了相等的权重；如果使用了不相等的权重，则使用旁路编码用信号通知使用了哪个不相等的权重。

4 WP与BCW

WP：加权预测，是帧级的权重（见万老师书135页）。
BCW：双向加权预测，是CU级的权重

WP是H.264/AVC和H.265/HEVC标准支持的一种编码工具，可以有效地对视频内容进行编码。对WP的支持也已添加到VVC标准中。 WP允许在每个参考帧列表L0和L1中为每个参考帧发信号通知加权参数（权重和偏移）。然后，在运动补偿期间，施加相应参考帧的权重和偏移。

WP和BCW设计用于不同类型的视频内容。为了避免WP和BCW之间的相互作用，这会使VVC解码器的设计复杂化，如果CU使用WP（意思就是使用Explicit加权预测？？），则不使用BCW，即不发信号通知BCW权重索引，并应用相等的权重。（Default加权预测不影响WP，Explicit加权预测影响WP？？？？）

对于merge模式，基于merge候选索引从相邻块推断出权重索引。这可以应用于常规merge模式和Affine merge模式，对于Affine merge模式，基于最多3个块的运动信息构造Affine运动信息。使用构造的Affine merge模式的BCW索引只需设置为等于第一个控制点MV的BCW索引即可。

5 双向预测限制

为了减少存储器带宽，VVC中不允许使用帧间编码的4x4的CU。
对于帧间编码的4x8或8x4的CU，仅允许单向模式。当merge模式的运动信息是双向的时，转换为单向的方法是：仅保留列表0的运动信息。