HEVC-环路滤波之样点自适应补偿
sao 是什么？ sao解决了什么问题？ sao用了什么技术？
一 、 sao是什么以及解决了什么问题
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振铃效应和样点自适应补偿
振铃效应 是从量化过程中引入的，数据经过DCT变换、量化后，高频的信息产生失真。这些失真的信息经过解码恢复的时候就会在图像边缘周围产生波纹现象。
SAO（样点自适应补偿）滤波就是为消除这种振铃效应而设计的。它通过对重建图像的分类，对每一类图像像素值加减一个偏移，达到减少失真的目的。在HEVC中包含了两种像素值补偿方法：边界补偿（Edge Offset，EO）以及边带补偿（Band Offset，BO）。在HEVC中SAO是以CTU为基本单位的。
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sao在解码器中的位置
从前面知道去方块滤波是在图像重建之后，在重建的图像上面进行操作的。sao 是在deblock之后进行的，其在编码框架中所处的位置跟deblock的位置一致。
二、 sao采用了什么技术
sao根据当前像素与周边像素大小差异 或者是像素自身的像素值的情况分为 边界补偿和边带补偿。
2.1 边界补偿（EO ）
边界补偿对像素进行分类的计算方法是：通过当前像素和周围像素进行比较来进行分类，根据周围像素所处的位置可以分为4种模式：水平方向(EO_0)、垂直方向(EO_1)、 135°方向(EO_2)以及45°方向(EO_3)。其中，c表示当前像素，a和b表示相邻像素。
而在每一种模式情况下，当前跟周围的大小关系又可以分为5个不同种类
①如果a ②如果c ③如果c>a且c==b或者c==a且c> b,则将像素c划分为种类3。 ④如果c>a且c>b，则将像素c划分为种类4。 ⑤如果不属于以上4种情况，则将像素c划分为种类0。 像素所处的种类 决定了像素的补偿值匹配。种类1和种类2的补偿值大于等于0,种类3和种类4的补偿值小于等于0。对于边界补偿来讲，只需要传送补偿值的绝对值，解码器根据像素补偿种类即可判断出它的符号。 边界补偿根据重构后的像素值进行分类，总共分成32类 也就是32个边带。 比如说8bit，其像素值范围为0-255。每个边带有8个像素。同一个边带范围内的像素使用相同的补偿值。 一般情况下，在一定的图像区域内，像素值的波动范围很小，一个CTB中的大多数像素属于少数几个边带。H.265/HEVC 标准规定一个CTB只能选择4条连续的边带,并只对属于这4个边带的像素进行补偿。 选择哪4条边带可以通过率失真优化方法确定，然后将最小边带号以及4个补偿值传至解码端。 参数融合 也就是对于一个CTB块，其sao参数使用的是相邻的sao参数，编码时只需要传递 使用了哪个sao即可。如下C为当前块，AB为邻近块，C可以使用A或者B块的sao参数。 ctu级语法元素 (1) sao_merge_left_flag。 该语法元素代表当前CTU块的SAO参数信息是否与左侧相邻块进行了融合，取值为0或1。 当等于1时，表示当前CTU块的SAO信息，即语法元素sao _type_ idx_luma, sao_ type_idx_chroma, sao_band_position, sao_eo_class_luma, sao_eo_class_chroma, sao_offset_abs 以及sao_offset_sign的值是根据左侧CTU块的相应语法元素得到的; 当该值等于0时，表示以上构成SAO信息的语法元素的值不是从左侧CTU得到的。其默认值为0。 (2) sao_merge_up_flag 跟上面的参数类似，但是这里是跟上面的元素merge。 (3) sao_type_idx_luma。 该语法元素代表亮度分量的补偿类型。 数组SaoTypeIdx[cIdx][rx][ry]表示色彩分量为cldx且位置为(rx,ry)处的CTB块的补偿类型. 该变量取值为0时，表示不补偿; 该变量取值为1时，表示边带补偿; 该变量取值为2时，表示边界补偿。 亮度分量的补偿类型，即数组SaoTypeIdx[0][rx][ry]的值由以下步骤得到。 如果sao_type_idx_luma 存在，则将其赋给SaoTypeIdx[0][rx][ry]。 否则，进行以下步骤。 若sao_merge_left_flag=1，则将SaoTypeIdx[0][rx- 1][ry] 的值赋给SaoTypeIdx[0][rx][ry]。 若sao_merge_ up_ flag=1, 则将SaoTypeIdx[0][rx][ry-1]的值赋给SaoTypeIdx[0][rx][ry]。 否则，将SaoTypeldx[0][rx][ry]设置为0。 (4) sao_type_ idx_chroma。 该语法元素代表色度分量的补偿类型。 色度分量的补偿类型，即数组SaoTypeIdx[cIdx][x][ry]的值(cIdx=1,2) 由以下步骤得到。 如果sao_ type_ idx_ chroma 存在，则将其赋给SaoTypeIdx[cIdx][x][ry]。 否则，进行以下步骤。 若sao_ merge_ left_ flag=1，则将SaoTypeIdx[0][rx - 1][ry]的值赋给SaoTypeIdx[cIdx][rx][ry]。 若sao_ merge_ up_ flag=1, 将SaoTypeIdx[0][rx][ry-1]的值赋给SaoTypeIdx[cIdx][rx][ry]。 否则，将SaoTypeIdx[cIdx][rx][ry]设置为0。 (5) sao_offset_ abs[cIdx][rx][ry][i]. 该语法元素表示色彩分量为Idx，位置为(rx,ry)的 CTB,它的第i个种类的补偿值。 当其不存在时，通过以下步骤得到。 若sao_merge_ left_flag=1，将sao_ offtset_ abs[cIdx][rx- -1][ry][i]的值赋给sao_ offset _abs[cIdx][rx][ry][i]。 若sao_ merge_ up_ flag=1, 则将sao_ offset_ abs[cIdx][rx][ry-1][i] 的值赋给sao_ offset_ _abs[cIdx][rx][ry][i]。 否则，将其设为0。 (6)sao_ offset_ sign[cIdx][rx][ry][i]。 当SaoTypeIdx[cIdx][rx][ry]=1, 即边带补偿时，该值代表了色彩分量为Idx，位置为(rx,ry)的CTB，它的第i个补偿值的符号。 当该值不存在时 跟前面类似可以通过上面或者左边的值得到。 (7) sao_band_ position[cIdx][rx][ry]。 该语法元素代表了进行边带补偿的最小边带位置。当该值不存在时 跟前面类似可以通过上面或者左边的值得到。 (8) sao_eo_class_luma 该语法元素代表了亮度分量的边界补偿模式。 数组SaoEoClass[cIdx][rx][ry]表示了色彩分量为cIdx， 在位置(rx,ry)处的CTB的补偿类型。 SaoEoClass[0][rx][ry]通过以下步骤得到。如果sao_ eo_ _class_ luma 存在，则将其值赋给SaoEoClass[0][rx][ry]。 当该值不存在时 跟前面类似可以通过上面或者左边的同样的sao 参数值得到。 (9) sao_ eo_class_chroma。 该语法元素代表了色度分量的边界补偿模式。SaoEoClass[cIdx][rx][ry]的值(cIdx=1 ,2)通过以下步骤得到。 如果sao_ eo_ class_chroma 存在，则将其值赋给SaoEoClass[cIdx][rx][ry]。 当该值不存在时 跟前面类似可以通过上面或者左边的同样的sao 参数值得到。 SPS级SAO语义 sample_adaptive_offset_ enabled_ flag: 该语法元素标识是否采用SAO补偿技术。当该值取1时，表示使用;该值取0时，表示不使用。 PPS级SAO语义 loop filter_ across _tiles_enabled_flag: 该语法元素用于标识在tile 的边界处是否执行环路滤波操作，包括去方块滤波和像素自适应补偿。当取值为1时，表示执行;取值为0时，表示不执行。 pps_loop_filter_across_slices _enabled_flag: 该语法元素用于标识在Slice的左边界以及上边界处是否执行环路滤波操作。当取值为1时，表示执行;取值为0时，表示不执行。 slice_sao_ uma_ flag: 该语法元素标识当前Slice的亮度分量是否允许进行SAO操作。当取值为1时，表示允许进行SAO;取值为0时，表示不允许进行SAO。当该语法元素未出现时，默认其值为0。 slice_sao_ chroma flag: 该语法元素标识当前Slice的色度分量是否允许进行SAO操作。当取值为1时，表示允许进行SAO;取值为0时，表示不允许进行SAO。当该语法元素未出现时，默认其值为0。 slice_loop_filter_across_slices_enabled_ flag: 该语法元素标识当前Slice的左边界及上边界是否进行环路滤波操作，包括去方块滤波和像素自适应补偿。当取值为1时，表示可能进行(具体情况要根据后续条件判断);取值为0时，不进行环路滤波。当该语法元素未出现时，其值等于pps_loop_filter_across_slices_enabled_flag 的值。 sao相对于deblock 模块来说相对简单。首先它是作用与重构后的图像 在 去块滤波之后，它处理的基本单位是ctu。sao实际可以分为 三种类型的补偿方式，具体采用哪种方式 编码器用的是率失真来进行选择率失真可以说是贯穿整个编码过程，许许多多的编码参数都是这个决定的。 sao如果是跟周围的像素进行比较来分类的话 就是边界补偿 根据比较像素的方向 可以有4种模式，而每种模式中 跟周边像素大小的不同又可以分为5种方式，而需要补偿的情况是其中的4种。 sao如果是用自身像素值的分类的话就是边带补偿，不同像素深度是8还是10比特，都是按照像素的范围固定的分为32个边带。 而在一个ctu内部只补偿4连续4个边带里面的像素，其他就不补偿了。 sao最后一种方式 有点类似于像素的帧内预测，用的是周边ctu的sao参数直接预测出当前ctu的sao参数。 总的来说 sao在编码端是要了解如何运用率失真来决策补偿模式，然后具体某个模式需要传输什么信息到解码端。而解码端呢，需要了解编码端传输过来的各种参数的意义。 2.2 边带补偿（BO）
2.3 参数融合
三、 sao相关的语法元素
四、总结