【十五】 VVC/H.266 | 帧内帧间联合预测技术CIIP详解

一、基本原理

CIIP是帧内帧间联合技术，这属于Merge系列技术的一个分支。该技术需要计算当前预测块的帧内预测值，即用传统的帧内预测模式去预测当前块的像素值，并存储下来。然后利用帧间的预测方式去预测当前块的帧间预测值，最后将帧内和帧间的预测值，通过某种方式加权得到当前预测块的最终预测值。

二、具体技术细节

CIIP技术在亮度块的和色度块都要实现，在目前的版本当中，亮度和色度帧内预测都只用Planar模式进行预测，帧间预测模式就是用Merge列表中最优的MV进行帧间预测。在VTM8.0当中，当前CU满足使用merge模式编码，并且当前CU包括至少64个像素，$W<128,H<128$W<128,H<128,的条件时，需要一个标志位表示当前CU是否使用CIIP模式。

具体的加权公式如下：
$P_{CIIP}=\left( \left( 4-wIntra \right) *P_{inter}+wIntra*P_{intra}+2 \right) >>2$PCIIP​=((4−wIntra)∗Pinter​+wIntra∗Pintra​+2)>>2
权值$wIntra$wIntra是由当前CU的上方和左侧相邻块的编码模式决定的,其中帧间预测值的权重大小的为$4-wIntra$4−wIntra，具体的权值计算过程如下：

1. 如果上方的相邻块可用（已经编码），且使用的是帧内编码模式则$isIntraTop=1$isIntraTop=1，否则$isIntraTop=0$isIntraTop=0
2. 如果左侧的相邻块可用，且使用的是帧内编码模式则$isIntraLeft=1$isIntraLeft=1,否则$isIntraLeft=0$isIntraLeft=0
3. a、如果$isIntraTop+isIntraLeft=2$isIntraTop+isIntraLeft=2，则$wIntra=3$wIntra=3；
   b.、如果如果$isIntraTop+isIntraLeft=1$isIntraTop+isIntraLeft=1，则$wIntra=2$wIntra=2；
   c、 否则$wIntra=1$wIntra=1

权重计算的代码如下：

//CIIP模式的加权函数，帧内预测和帧间值的加权值的选取有三种情况
void IntraPrediction::geneWeightedPred(const ComponentID compId, PelBuf &pred, const PredictionUnit &pu, Pel *srcBuf)
{
  const int            width = pred.width;
  CHECK(width == 2, "Width of 2 is not supported");
  const int            height = pred.height;
  const int            srcStride = width;
  const int            dstStride = pred.stride;

  Pel*                 dstBuf = pred.buf;
  int wIntra, wMerge;  //帧内帧间的权重变量

  const Position posBL = pu.Y().bottomLeft(); //当前PU左下角的块
  const Position posTR = pu.Y().topRight();  //当前PU上方的块
  const PredictionUnit *neigh0 = pu.cs->getPURestricted(posBL.offset(-1, 0), pu, CHANNEL_TYPE_LUMA);  //左侧的块设置为邻居0
  const PredictionUnit *neigh1 = pu.cs->getPURestricted(posTR.offset(0, -1), pu, CHANNEL_TYPE_LUMA);  //上方的块设置为邻居1
  //判断左侧和上方的块是否可用以及是否采用帧内编码
  bool isNeigh0Intra = neigh0 && (CU::isIntra(*neigh0->cu));
  bool isNeigh1Intra = neigh1 && (CU::isIntra(*neigh1->cu));

  if (isNeigh0Intra && isNeigh1Intra)
  {
    wIntra = 3; wMerge = 1;
  }
  else
  {
    if (!isNeigh0Intra && !isNeigh1Intra)
    {
      wIntra = 1; wMerge = 3;
    }
    else
    {
      wIntra = 2; wMerge = 2;
    }
  }
  for (int y = 0; y < height; y++)
  {
    for (int x = 0; x < width; x++)
    {
       //帧内的预测值和帧间的预测值进行加权，得到最终预测值
      dstBuf[y*dstStride + x] = (wMerge * dstBuf[y*dstStride + x] + wIntra * srcBuf[y*srcStride + x] + 2) >> 2;
    }
  }
}

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