H.266 JEM7.0 帧内预测之一（67个帧内预测模式编码）

为捕获自然视频序列中出现的任意边缘方向，帧内预测角度模式数量从HEVC中的33个增加至65个。新增的模式如图红色虚线所示，planar和DC模式保持不变。这些更紧密的帧内预测模式适用于亮度和色度分量的所有尺寸块。

亮度帧内编码模式

为了容纳数量增多的角度帧内预测模式，使用一种有6个最可能模式 (Most Probable Modes，MPMs) 的帧内模式编码方法。该方法主要由两方面组成：1、导出6个MPM；2、熵编码6个MPM模式及非MPM模式。
在JEM中，包含在MPM列表中的模式被分类为3组：
1、邻近帧内模式 Neighbour intra modes：
5个临近块的帧内预测模式被用来导出MPM列表。5个相邻块的位置与merge模式中的相同，如图所示，为左侧 (Left)，上方 (Above)，左下 (Below-Left)，右上(Above-Right) 和左上 (Above-Left)。

2、导出帧内模式 Derived intra modes：
派生模式通过对MPM列表中角度预测模式-1或+1得到（注：DC或planar模式不用于派生模式）
3、默认帧内模式 Default intra modes：
垂直，水平，模式2，对角模式

过程为：
初始MPM列表通过插入5个邻近块的帧内预测模式及planar，DC模式生成。之后会排除初始MPM列表中重复的模式，使得每个模式仅保留一个。初始模式的顺序按下排外：左侧，上方，planar，DC，左下，右上，左上；如果初始MPM列表在排除操作后模式数不足6个，会加上导出的派生模式；若MPM列表仍然不足6个，加入默认帧内模式。通过上述所有过程，可生产一个包含6个不重复模式的MPM列表。

在熵编码被选的6个MPM模式时，使用截断一元码进行模式的二值化。前三位的bins使用上下文模型编码，由于当前正编码的bin相关的MPM模式决定。MPM模式分为三类：a、主要水平模式 (MPM模式号小于或等于对角线方向模式号)；b、主要垂直模式( MPM模式号大于对角线方向模式号）；c、非角度模式类（DC和planar模式）。相应地，根据该分类方案使用3个上下文模型传输MPM索引。 剩余61个非MPM帧内预测模式的编码方法如下。
61个非MPM模式首先通过当前模式减去MPM模式中小于它的个数得到的，随后分成两个集合：被选集合和非被选集合。被选集合中有16个模式，剩余45个模式属于非被选集。在码流中有flag表示当前模式所属的模式集合。如果所指示的模式在所选模式集合内，所选模式被4 bit定长码表示；如果所指示的模式属于非被选集合，被选模式通过截断二元码二值化。所选择的模式集是通过以下61种非MPM模式的子采样得到的：
- 被选模式集 = {0，4，8，12，16，20……60}
- 非被选模式集={1，2，3，5，6，7，9，10……59}

在编码端，使用与HM柤似的两个阶段的帧内预测摸式决策过程。

1. 第一阶段为帧内模式预选择阶段，使用低复杂度的绝对变换差之和 (Sum of Absolute Transform Difference，SATD) 从所有可选的帧内预测模式中预选择N个帧内预测模式；
2. 第二阶段，使用更高复杂度的R-D cost，从第一阶段选出的N个候选中选择1个最佳的预测模式。

当总共有67个帧内预测模式时，可用的模式数几乎是原来的两倍，若直接应用HM的模式决策过程，帧内模式预选择阶段的复杂度也将变高。

降低编码端的复杂度

使用两步帧内模式预选择过程。第一步，采用SATD从最初35个帧内预测模式 (图中黑色实线箭头) 中选择N（N的值与帧内预测块大小相关）个模式；第二步，通过SATD进一步检查所选择的N模式的直接邻接（如图中的红色虚线箭头所指示的附加帧内预测方向），并更新所选择的N个模式的列表。最后，MPM列表中的M个模式与N个选出的模式相结合得到最终进入RD cost计算的模式列表，该过程与HM一致。与HM相比，Μ的值增大1；N的值减少如表所示。

帧内模式色度编码

JEM中，chroma编码块CB允许使用11种帧内模式，包括5个传统帧内模式和6个CCLM模式。chroma模式候选包括以下三部分：

1. CCLM模式(6个)；

   2和3中共取5个，取到5个不重复的模式即停止，没取到则一直进行。

2. DM模式，由luma CB覆盖当前chroma块五个并列位置，从而得到的帧内预测模式：
   五个要确定的位置的顺序依次为：center (CR)，top-left (TL)，top-right (TR)，bottom-left (BL)以及bottom-right (BR) 4x4的块，在对应当前I帧chroma的luma 块上。对于P B slice而言，只有五个子块中的一个被确定，因为有相同的模式index。
   
3. 空间相邻块的chroma预测模式:
   a.5个chroma预测模式 : left，above，below-left，above right，above-left空间相邻块
   b，planar以及DC模式
   c、加入衍生模式，这些帧内模式通过-1或+1到list中已经包含的角度模式中得
   到
   d、垂直，水平，模式2

无论何时，当新的chroma帧内模式加入候选列表时，排除操作都要进行。非CCLM的chroma帧内模式候选列表大小修剪至5。至于模式signalling，首先传一个flag来表示是使用CCLM还是传统chroma帧内预测模式。之后用几个flags来表示当前色度块使用的chroma预测模式。