广义B帧GPB

最新推荐文章于 2023-10-25 15:03:40 发布

Dillon2015

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分类专栏： H.266/VVC 视频编码 h.265/hevc 文章标签： GPB 广义B帧 B帧前向参考

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HEVC通常有三种类型帧，I帧、P帧、B帧。

I帧：使用帧内预测。
P帧：使用单向帧间预测，参考帧来自前面已编码帧。
B帧：使用双向帧间预测，参考帧来自前面和后面已编码帧。

在HM中也为编码提供了三种配置：

All intra：所有帧都作为I帧编码。
Random access(RA)：图像按层次结构编码，可以在约1秒内进行随机访问。
Low delay B(LDB)：所有图像按播放顺序编码，除第一帧为I帧外，其余帧都是B帧，但是B帧参考图像都来自前面已编码帧。

Fig.1展示了RA和LDB配置的时域预测结构。RA配置专门针对需要随机访问的应用，例如广播、视频回播。LDB针对交互式实时通信，需要延迟更低，例如视频会议、视频电话。为了达到更低的延迟，LDB不允许参考后面的帧，如Fig.1(b)，参考帧都来自前面。

LDB中的B帧称为广义B帧（GPB，generalized P and B）。和B帧一样，GPB也需要两个参考图像，但是其参考图像都来自前面（即参考图像POC小于当前图像POC）。且GPB的两个参考图像列表也是完全一样，即对于任意索引n：ref_list0[n] == ref_list1[n]。但是GPB的两个参考帧却不必相同，它们可以来自两个参考列表的不同位置。注意：RA中也可以有GPB帧。

运动信息相同的情况

有些时候双向预测的两个运动信息指向同一个参考块，此时双向预测的结果和仅使用其中一个进行单向预测相同。

在一般情况下，当L0和L1中两个参考图像相同且两个mv相同时，运动信息相同。在GPB情况下，仅需两个参考帧索引和mv相同，运动信息就相同。因为GPB的两个参考图像列表是相同的，refIdxL0 == refIdxL1也意味着RefPicL0 == RefPicL1。

上表中统计了RA和LDB配置下的：1）双向预测百分比。2）双向预测中运动信息相同的百分比。可以看见RA和LDB的双向预测百分比接近，分别为70.4%和71.0%，但是双向预测中运动信息相同的百分比相差很大，分别为1.8%和42.2%。

分析

由上表可见在LDB配置中，双向预测中运动信息相同出现的更频繁。主要有下面几个原因：

在LDB配置下除了第一帧其他都是LDB帧。
HEVC中可以使用merge模式来进行运动信息传输，使得可以从时域和空域邻近块继承MV和参考索引。在时域merge模式中，当从前面帧（按解码顺序）同位PU继承运动信息时，为了减少复杂度两个merge候选项的参考索引都设为0。对于GPB帧，此时造成两个参考图像相同。
在HEVC中，有时进行时域MV预测时其同位参考块是单向预测的仅有一个MV0，此时将另一个MV1设置为等于MV0。
由于上面3条，LDB配置下时域merge模式很容易出现运动信息相同的情况。一旦双向预测运动信息相同的情况发生了，很容易通过空域merge模式传播。

Fig.3展示了merge模式双向预测运动信息相同时空域传播。运动信息和模式信息来自BasketballDrive序列的第15帧的第278个CTU，该序列使用LDB配置编码，QP=32。

上表是Fig.3中块A的merge候选列表。在Fig.3例子中，最终选择了表中merge_index == 1的候选项作为块A的预测。比较Fig.3(c)(d)容易发现块A两个运动信息相同，且通过merge传播到相邻的B、C、D、W、X、Y、Z块。

参考文献

Kim K , Kim H , Choi J , et al. MC Complexity Reduction for Generalized P and B Pictures in HEVC[J]. IEEE Transactions on Circuits & Systems for Video Technology, 2014, 24(10):1723-1728.

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