HEVC编码结构分析

在H.264中,编码的基本单元是宏块,对于抽样格式为4:2:0的宏块,它包含一个16x16的亮度样本块两个相应的8x8色度样本块,如下图所示。


(1)、而在HEVC中,采用了一个新的编码结构——编码树单元(CTU),CTU是HEVC的基本处理单元。一个CTU包括1个亮度CTB、2个色度CTB和相应的语法元素。一个CTU可能只包含一个编码单元(CU),HEVC还能采用树型和类四叉树结构将CTU递归地分成多个大小不一的CU。如下图所示。

Luma是亮度

在HEVC中,视频帧被分割为若干个互不重叠的CTB,用来表示视频帧中相互独立的区域。亮度CTB的尺寸可以是16x16/32x32/64x64,色度CTB的尺寸可以是8x8/16x16/32x32,尺寸越大,压缩效果越好。


(2)、在HEVC中,CU是最基本的编码单元,每个CU由1个亮度CB、2个色度CB以及相应的语法元素组成。CB是之前已经分割好的CTB根据块中的图像内容而自适应划分的(划分规则:相对比较平坦的区域采用大尺寸的CB,而细节多的区域则采用较小尺寸的CB)。通常情况下,CB的形状是正方形,亮度分量CB的尺寸可以由8x8大小到亮度CTB的大小,色度CB的尺寸可以由4x4大小到色度CTB的大小(也就是说,亮度CTB的尺寸是亮度CB的最大可支持的尺寸;色度CTB的尺寸是色度CB的最大可支持的尺寸)。如下图所示。



CU可以分为两类:跳过型CU(Skipped CU)和普通CU。跳过型CU只能采用帧间预测模式,而且产生的运动向量和图像的残差信息不需要传送给解码器;普通CU则可以采用帧内预测和帧间预测两种方式进行预测,然后对残差数据以及附加的控制信息进行编码

通常,在图像的右边界和下边界,一些CTU可能会覆盖部分超出图像边界的区域,这时CTU四叉树会自动分割,减小CB尺寸,使整个CB刚好进入图像。

(3)、每个CU还可以进一步分割成一个预测单元(PU)和变换单元(TU)

PU是包含了预测信息的基本单元。PU包括了亮度PU、色度PU和相应的预测语法。一个CU可以包含一个或多个PU,PU的类型可以是跳过、帧内和帧间。

(4)、TU是变换和量化的基本单元,TU的尺寸可以大于PU,但不能超过CU。HEVC只定义了方形的TU,尺寸为4x4/8x8/16x16/32x32。每个CU可以包含一个或多个TU。


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