【转载/翻译】HEVC中的CTU、CU、CTB、CB、PB和TB分别是什么

这篇文章转载于HEVC中的CTU、CU、CTB、CB、PB和TB分别是什么_gaishi_hero的博客-CSDN博客_cu 和cb，写得很好，所以翻译一下。

看到一篇文章解释CTU、CU、CTB、CB、PB和TB解释的很清晰，转发分享一下，原文需要梯子。

HEVC，又被称为H.265或者MPEG-H第二部分(ISO/IEC 23008-2)，马上就要来了。有个很好的综述发表了。参考模型实现也有了。JCT-VC文档管理系统可以看到实时的讨论。在2013年一月份估计可以看到最后的国际标准的最终稿(Final Draft International Standard, FDIS)。

然后，和以前一样，标准的书写作者还是喜欢用神秘的缩写词。可能第一个让读者沮丧的缩写词就是块结构的名词定义，即CTB, CU, CTB, CB, PB和TB。

他们基本上就是替代了之前标准里MB宏块。因为不像10年前了，我们现在要处理像素大得多的图像。4K已经可以落地了，8K都开始讨论了。移动设备的像素都比HD要高了，比如2048x1530。我们需要更大的宏块更高效地编码运动向量。另外，有一些细节还很重要，我们还想用4x4的粒度预测编码这些细节。

那我们怎么高效地支持范围这么宽的宏块大小呢？这就是HEVC需要用这些缩写词解决的挑战。

让我们从最高层的概念说起。比如我们有一个图像要压缩，首先HEVC把这个图像分成CTUs（数编码单元Coding Tree Unit）。

CTU的长和宽都在SPS视频参数集里指定了，就是说一个视频序列里所有的CTUs都有同样的大小： 64×64, 32×32, or 16×16.

这里我们需要理解一个很重要的命名规则。在HEVC标准里，如果有些东西被命名成xxxUnit，就表示它是一个编码逻辑单元，这个单元就被编码进HEVC的比特流里。另外，如果有些东西被命名成xxxBlock，就表示它是视频图像缓存中的一部分，是实际过程要处理的。

所以，CTU-Coding Tree Unit是一个逻辑单元，它实际上包含三个块(blocks)，也就是亮度luman(Y)和两个色度Chroma(Cb和Cr)，和相关的语法元素。每个块都被称为CTB(Coding Tree Block，树编码块)。

每个CTB实际上都和CTU有相同的大小 – 64×64, 32×32, or 16×16. 但是对于视频图像中的不同地方，同一个大小的CTB可能不好决定用帧内预测还是帧间预测。因此每个CTB又可以被分为多个CB（编码块，Coding Blocks），每个CB再来决定用什么预测类型。比如一些CTB被分为16x16大小的CB，但是其他的被分为8x8 CBs. HEVC最小支持8x8的CB，最大到CTB（所以CB可以是64×64, 32×32, or 16×16，8x8）。

下面这张图解释了64x64 CTB是怎么分为CBs的。

CB就是决定用帧内预测还是帧间预测的地方。准确地说，预测类型是编码在CU里。CU包含三个CB(Y, Cb, and Cr) 和相应的语法元素。

CB已经很适合来决定编码类型了，但是对于帧间预测的运动向量或者帧内预测的预测方向，CB的大小还是太大了。比如下图中，一个非常小的物体比如雪花，可能是在8x8块的中间移动 - 所以在CB的不同部分，我们需要用不同的MV。

所以，PB就被引入了。一个CB可以根据时域或空间预测分成多个PBs。

一旦编码预测做好了，我们就需要编码残差（也就是预测图像和实际图像的插值），用DCT类型的变换。再次，CB可能太大了，因为CB可能包含细节丰富的高频部分，也可能包含平坦的低频部分。因此，CB又可以被分为TBs(Transform Block)。注意TB不需要和PB对齐（帧内预测需要，帧间不需要）。一次变换有可能会跨越多个PB，这个也合理，反过来也是。

现在我们来看一下针对这些定义的标准说明。现在他们说得通了。

CTU (coding tree unit): 对于有三个分量的彩色图像，由一个亮度树编码块和两个色度树编码块组成；对于有一个分量的单色图像，由一个树编码单元组成。包含多个CTB和语法结构。一个条带(slice)分成CTU是分区。

CTB (coding tree block): 一个NxN的块。是CTU的一个分量。

CB (coding block): 一个NxN的块，是CU的一个分量。

CU (coding unit): 是从CTU划分的。定义类似。包含多个CB和语法结构。

PB (prediction block): 一个MxN的块，用于决定预测模式和运动向量。从CU划分。

TB (transform block): 一个MxN的块，用于做变换。从CU划分。

总结：

1. 从h264的宏块MB到h265的CU，是为了支持更宽范围的图像大小。因为h264对4k支持就不行，因为MB限制16x16，压缩效率太低。所以h265的CU的范围为8x8到64x64，可以支持到8k。可以预估一下，将来图像大小越大，这个范围会进一步增大。

2. h265又新增PB和TB，是为了解决h264的问题，也就是预测块和变换块必须是一个，有时候预测块很小变换就必须小，压缩效率肯定就不高，这里h265分开之后更灵活了，但是也更复杂了。据说VVC已经去掉了。。。

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