HEVC函数入门(21)——帧间预测之Merge

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### 预测中的 Merge 模式 在 H.265/HEVC 中,预测是一种要的编码技术,用于减少冗余并提升压缩效率。Merge 模式作为其中的核心功能之一,旨在降低运动估计的复杂度和比特率开销。 #### 什么是 Merge 模式? Merge 模式通过利用相邻已编码块的信息来简化当前块的运动信息表示[^1]。具体来说,在该模式下,当前预测单元(PU)不需要显式传输其自身的运动向量和参考图片索引,而是从候选列表中选择一个预定义的运动信息组合。这种设计显著减少了与运动矢量相关的语法元素的数量,从而降低了码流中的比特消耗。 #### Merge 模式的实现机制 为了支持 Merge 模式操作,HEVC 定义了一个称为“合并候选列表”的数据结构。此列表由多个可能的运动矢量及其对应的参考图像组成,这些候选项通常来源于以下几个方面: 1. **空邻域块** 当前 PU 的左、上方向上的邻居如果已经完成编码,则它们的运动参数会被加入到合并候选列表中。这种方法充分利用了局部区域内的运动一致性特性[^2]。 2. **邻域块** 如果存在来自先前对应位置处具有相似运动特性的宏块,那么也可以将其纳入考虑范围之内,形成所谓的空关联型候选者。 3. **历史运动矢量 (HMVP)** 此外,某些实现还引入了一种长期存储机制——即保留之前若干里频繁使用的特定 MV 组合,并允许后续访问调用;此类条目被称为 History-based Motion Vector Prediction(HMVP)。 当构建好完整的候选集合之后,编码端只需发送一个小数值 index 来指示最终选用哪一条记录即可满足建需求。解码侧依据相同的逻辑新生成同样的选项序列,并按照收到的信号选取恰当的一组 MV 进行构处理过程如下所示: ```python def decode_merge_mode(cu, candidate_list, idx): """ 解码 MERGE 模式下的 CU 参数: cu: 当前编码单元对象 candidate_list: 合并候选列表 idx: 所选候选索引 返回: mv: 使用的运动矢量 ref_idx: 参考图片索引 """ selected_candidate = candidate_list[idx] mv = selected_candidate['motion_vector'] ref_idx = selected_candidate['reference_index'] return mv, ref_idx ``` 上述伪代码展示了如何根据接收到的 `idx` 提取合适的运动矢量及参考编号以便进一步执行像素级补偿运算步骤。 #### 技术优势 相比传统方法单独指定每一个子分区各自的移动轨迹描述方式而言,应用 MERGE 方案可以带来以下几方面的改进效果: - 减少了控制信令部分所占用的空比例; - 加快了搜索最优匹配路径的速度; - 改善了整体系统的鲁棒性和抗噪能力。 ---
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