HEVC之CU、PU、TU分析

本文以下部分为翻译G. J. Sullivan, J.-R. Ohm, W.-J. Han, and T. Wiegand, "Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard", IEEE Trans. Circuits and Systems for Video Technology, Vol. 22, No. 12, pp. 1649-1668, Dec. 2012.与CU、PU、TU相关所得，因本人水平有限，如翻译有误，敬请指正。

(1)   编码树单元（CTU）和编码树块（CTB）结构：

在之前的标准中，编码层的核心是宏块，一个宏块包含一个16×16的亮度块，以及对于常用的4:2:0采样格式来说还包含两个8×8的色度块；而在HEVC中类似的结构为编码树单元（CTU），其尺寸由编码器进行指定且可以比传统的宏块大。一个CTU包含一个亮度CTB和两个对应的色度CTB及句法元素。一个L×L的亮度CTB的L可以设置为16,32或者64。一般来说，L越大，可以获得越好的压缩性能。HEVC支持使用树结构和类四叉树的标志来将CTB划分成更小的块。

(2)   编码单元（CU）和编码块（CB）：

CTU的四叉树句法指定了它所属的亮度和色度CB的尺寸和位置。四叉树的根与CTU相关联。因此，亮度CB的最大尺寸为其所属的亮度CTB的尺寸。对于一个CTU来说，其亮度CB和色度CB的划分标志都是使用的同一个。一个亮度CB通常和两个色度CB及它们相关的句法共同组成一个编码单元（CU）。一个CTB可能只包含一个CU，也可能被划分成多个CU，每个CU包含着与之相关联的预测单元（PU）和变换单元（TU）。

(3)   预测单元（PU）和预测块（PB）：

决定一个图像区域是以帧间还是帧内方式进行预测是在CU层进行的。一个PU划分结构的根在CU层。根据基本的预测类型，亮度CB和色度CB可以继续进行划分并利用其它的亮度PB和色度PB进行预测。HEVC支持多种PB尺寸，最大为64×64到最小4×4。

(4)   变换单元（TU）和变换块（TB）：

预测残差以块变换的方式进行编码。一个变换单元树结构的根在CU层。亮度CB残差的尺寸可能与亮度变换块TB的尺寸相等，也可能会被划分成更小的亮度TB。色度CB的情况也是一样的。定义了与离散余弦变换（DCT）类似的整数变换的基本函数提供给尺寸为4×4，8×8，16×16，32×32的TB。对于尺寸为4×4且残差由帧内预测得到的TB来说，一种以离散正弦变换（DST）为基础的整数变换可供采用。