根据提供的文件信息,以下是对内容中涉及的知识点的详细说明:
1. HEVC帧内编码:HEVC(High Efficiency Video Coding,高效视频编码)是一种先进的视频编码标准,由ISO/IEC Moving Picture Experts Group (MPEG) 和 ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) 联合开发。与之前的视频编码标准相比,HEVC大大提高了视频压缩效率,能够在较低的比特率下提供更高的视频质量。
2. 块的编码方法:在视频编码过程中,图像被划分成许多小块(通常是8x8或16x16的像素块),这些小块可以进一步被细分为更小的子块(如4x4)。不同大小和形状的块可以用于捕捉图像中不同区域的细节。在帧内编码中,使用空间预测残差来映射到频率系数上,以减少计算量并降低编码损失。
3. 整数DCTs和4x4 DST的应用:H.264/AVC标准使用整数DCTs(离散余弦变换)来将空间预测残差映射到频率系数上,这在减少计算功率的同时带来很小的编码性能损失。在HEVC帧内编码中,应用了4x4 DST(离散正弦变换)于4x4亮度残差块上,因为其计算需求并不比4x4 DCT高多少,但是可以实现大约1%的比特率减少。其他大小的块仍然使用DCTs。
4. 自适应扫描顺序:HEVC引入了基于预测方向的自适应变换系数扫描顺序,包括对角向上扫描、垂直扫描和水平扫描,而不是像H.264/AVC中所使用的传统之字形扫描。这些扫描顺序的改变旨在更好地匹配视频内容的特性,提高编码效率。
5. 帧内预测模式的扩展:H.264/AVC标准有9种帧内预测模式,而HEVC扩展至35种,包括33种角度模式、一种直流(DC)模式和一种平面模式,适用于所有大小的块。通过更精确的帧内预测,HEVC可以降低残差信号的功率,但同时会在帧内模式表示上消耗更多的比特数。
6. 空间相关性和残差变换:帧内预测通过使用基于相邻像素的空间相关性来在不同方向上进行预测。通过变换残差,H.264/AVC和HEVC都会对变换块(TB)中的变换系数使用相同的量化参数(QP)进行量化,从而使得特定TB中的残差具有相同的量化误差统计特性。
7. 新的基于块的编码方案:基于当前块编码算法中存在的一些不足,本文提出了一种新的块编码方案。该方案专注于只编码块中的一部分像素,并使用预测值替代同一块中的其他像素。这种方案可能会根据像素与参考像素的关联程度,只对靠近参考像素的像素进行编码,而用预测值替代远离参考像素的像素。
8. 量化参数(QP):在视频编码中,QP用于控制量化过程的精细程度,它决定了量化误差的大小。QP值越小,量化过程越精细,编码图像质量越高,但同时产生的比特率也会更高。
9. 量化变换系数的统计特性:在量化变换系数时,相同的QP值用于同一变换块中的所有系数,使得该变换块内残差的量化误差具有统计意义上的统一性。
本文还提到在第2节讨论了HEVC当前所采用的块编码算法的局限性,并在第3节提出了新的基于块的编码方案。
从以上知识点可以了解HEVC帧内编码的核心改进,包括变换和量化技术的创新、帧内预测模式的扩展以及编码效率的提高。同时,新的块编码方案的提出,体现了编码技术持续向更高效、更智能的方向发展。