HEVC 高级运动向量预测技术（AMVP）

代码版本： VTHEVCDec

函数： fillMvpCand()

时间： 2015/8/26

作者： lb

高级运动向量预测技术（AMVP）利用空间、时间上运动向量的相关性，分别建立空域候选列表以及时域候选列表，再从候选列表中选取最终的MVP。

1、空域候选列表的建立

空域候选列表需要从上图5个参考块中选出两个候选MV。分别是a0，a1中选出一个候选MV。b0,b1,b2中选出一个候选MV。

其中左侧候选块的选择顺序为a0->a1->scaled a0->scaled a1，scaled为比例伸缩模式。一旦前一个块的MV可用，即选择其为候选MV，停止左侧后续块的判断。

上侧块的选择顺序为(scaled b0->scaled b1->scaled b2)b0->b1->b2，同理，一旦有一个块可用，停止后续块的判断。上侧块的比例伸缩模式之所以用括号括起来，因为它跟普通非比例伸缩模式是一个二选一的过程，当它满足以下条件时：左侧的a0,a1块均满足参考块不存在或者存在时其预测模式不是帧内预测，则采用比例伸缩模式。反之，则采用普通模式。

比例伸缩模式（scaled）是当参考块存在，当前Pu的参考图像跟参考块的参考图像不一致时才选用的方式。具体计算方法如下公式所示，curMV为当前Pu的候选MV，td与tb分别为当前块与参考块到他们的参考图像间的距离，colMV 为参考块的mv。

2、时域候选列表的建立

时域候选列表最多提供一个候选MV，时域候选列表的建立过程利用了邻近已编码图像中对应参考块位置的Pu的运动信息。它用的技术方式即为上述的比例伸缩模式（scaled），只是参考块的位置不一样。参考块的位置如下图所示：

从上图可以看出参考块位置分别为H，。若H位置的同位Pu（邻近已编码图像对应位置Pu）不可用，则用位置的同位Pu代替。

3、AMVP候选列表的建立流程

整个函数的流程可用下图表示：

附上该函数代码：

/*============================================
**函数名：   fillMvpCand
**功能描述: 获取当前PU的候选MV列表
**创建人：   lmx
**时间    ：  20150601
**输入参数：pCu                           --- 当前CU结构体
iPartIdx                    --- PU索引
uiPartAddr                  --- PU左上角索引值(以最小TU为单位，相对所在CU的左上角位置)
eRefPicList                 --- 参考帧链表
iRefIdx                     --- 当前PU所使用的参考帧索引
**输出参数：
**返回值：
**版本号：
**修改记录：
**==========================================*/
void fillMvpCand (DataCu *pCu,UInt32 iPartIdx, UInt32 uiPartAddr, RefPicList eRefPicList, Int32 iRefIdx, AMVPINFO* pSrcfo )
{UInt8 bAddedSmvp = false;   //!< 左侧两个参考块任意一个可用且模式为帧间预测时，为真//-- Get Spatial MV, 空域（2个）UInt32 uiPartIdxLT, uiPartIdxRT, uiPartIdxLB;UInt8 bAdded = false;/*    __        _____|B2|______|B1|B0||         | |          |    |curent PU|__|         ||A1|_________||A0|*/DataCu *tmpCU_BL = NULL;    //!< A0DataCu *tmpCU_L  = NULL;    //!< A1DataCu *tmpCU_AR = NULL;    //!< B0DataCu *tmpCU_A  = NULL;    //!< B1DataCu *tmpCU_AL = NULL;    //!< B2UInt32 idx;  //!< Z扫描:当前预测PU左下角参考TU的索引（相对它所在的Cu）UInt32 idxTmp;Slice *pSlice = pCu->pSlice;pSrcfo->N = 0;if (iRefIdx < 0){return;}//获取当前PU本身的左上角、右上角、左下角TU坐标(以最小TU为单位，相对Pu所在CTU的左上角位置)deriveLeftRightTopIdx(pCu,iPartIdx, &uiPartIdxLT, &uiPartIdxRT);deriveLeftBottomIdx(pCu,iPartIdx,&uiPartIdxLB);//!< A0，返回当前Pu左下角参考块（非Pu本身）所在Cu//!< 左侧产生一个候选MV， 选择顺序为 BELOW_LEFT -> LEFTtmpCU_BL = getPuBelowLeft(pCu,&idx,uiPartIdxLB,true); bAddedSmvp    = (tmpCU_BL != NULL) && (tmpCU_BL->pPePredMode[idx] == MODE_INTER); // 参考块为帧内预测//!< A1，返回当前Pu左侧参考块所在CutmpCU_L = getPuLeft(pCu,&idxTmp,uiPartIdxLB,true,true);if (!bAddedSmvp){bAddedSmvp = (tmpCU_L != NULL) && (tmpCU_L->pPePredMode[idxTmp] == MODE_INTER);}if (tmpCU_BL){bAdded = xAddMVPCand(pCu,tmpCU_BL,pSrcfo,eRefPicList,iRefIdx, idx);}if (!bAdded && tmpCU_L){bAdded = xAddMVPCand(pCu,tmpCU_L, pSrcfo, eRefPicList,iRefIdx, idxTmp);}//!<  若左侧的两个MV不可用，则通过MV的比例伸缩查找，选择顺序为BELOW_LEFT -> LEFTif(!bAdded){if (tmpCU_BL){bAdded = xAddMVPCandOrder(pCu,tmpCU_BL, pSrcfo, eRefPicList, iRefIdx, idx);}if (!bAdded  && tmpCU_L){xAddMVPCandOrder(pCu, tmpCU_L,pSrcfo, eRefPicList, iRefIdx, idxTmp );}}//!< 左侧的两个参考块均满足--不可用或预测模式不是帧间预测，才采用MV的比例缩放if(!bAddedSmvp){tmpCU_AR = getPuAboveRight(pCu,&idx, uiPartIdxRT,true);if (tmpCU_AR){bAdded = xAddMVPCandOrder(pCu,tmpCU_AR, pSrcfo, eRefPicList, iRefIdx, idx);}if (!bAdded){tmpCU_A = getPuAbove(pCu,&idx, uiPartIdxRT,true,false,true);if (tmpCU_A){bAdded = xAddMVPCandOrder(pCu, tmpCU_A,pSrcfo, eRefPicList, iRefIdx, idx);}}if(!bAdded){tmpCU_AL = getPuAboveLeft(pCu,&idx, uiPartIdxLT,true);if (tmpCU_AL){xAddMVPCandOrder(pCu,tmpCU_AL, pSrcfo, eRefPicList, iRefIdx, idx);}}}else{bAdded = false;//!< B0, 上方预测块产生一个候选MV，选择顺序为 ABOVE_RIGHT -> ABOVE -> ABOVE_LEFTtmpCU_AR = getPuAboveRight(pCu,&idx, uiPartIdxRT,true);if (tmpCU_AR){bAdded   = xAddMVPCand(pCu,tmpCU_AR,pSrcfo, eRefPicList,iRefIdx, idx);}if (!bAdded){   //!< B1tmpCU_A = getPuAbove(pCu,&idx, uiPartIdxRT,true,false,true);if (tmpCU_A){bAdded = xAddMVPCand(pCu,tmpCU_A,pSrcfo, eRefPicList, iRefIdx, idx);}}if(!bAdded){ //!< B2tmpCU_AL = getPuAboveLeft(pCu,&idx, uiPartIdxLT,true);if (tmpCU_AL){xAddMVPCand(pCu,tmpCU_AL,pSrcfo, eRefPicList,iRefIdx, idx);}}}if ( pSrcfo->N == 2 ){  //!< 合并空域相同候选MVif ( (pSrcfo->mvCand[ 0 ].hor == pSrcfo->mvCand[ 1 ].hor) && (pSrcfo->mvCand[ 0 ].ver == pSrcfo->mvCand[ 1 ].ver) )  {pSrcfo->N = 1;}}if (pSlice->enableTMVPFlag)  //!< TMVP ，时域候选MV{PicSym *pPicSym = pCu->pPic->pPicSym;const UInt32 numPartInCtuWidth  = pPicSym->numPartInCtuWidth;const UInt32 numPartInCtuHeight = pPicSym->numPartInCtuHeight;const DataCu *tmpCtu = pPicSym->pPicCtuArray[pCu->ctuRsAddr];const Sps    *tmpSps = pCu->pSlice->pSps;Int32 iRefIdx_Col = iRefIdx;  //!< 当前PU的参考帧索引MvInfo cColMv;UInt32 uiPartIdxRB;UInt32 uiAbsPartIdx;UInt32 uiAbsPartAddr;            //!< 参考块在所在CTU的Z扫描位置UInt32 uiTmpResi, uiTmpQuo;     //!< 余数， 商Int32 ctuRsAddr = -1;           //!< 参考块所在CTU在图像中的光栅扫描位置//!< 获取右下角参考Tu的位置deriveRightBottomIdx(pCu, iPartIdx, &uiPartIdxRB );uiAbsPartAddr = pCu->absZIdxInCtu + uiPartAddr;  //!< z扫描：当前PU相对CTU的位置uiAbsPartIdx = g_auiZscanToRaster[uiPartIdxRB];  //!< uiPartIdxRB 是相对CTU的位置uiTmpResi = uiAbsPartIdx % numPartInCtuWidth;uiTmpQuo  = uiAbsPartIdx / numPartInCtuWidth;//----  co-located RightBottom Temporal Predictor (H) ---//if (  ( ( tmpCtu->uiCUPelX + g_auiRasterToPelX[uiAbsPartIdx] + pPicSym->minCUWidth ) < tmpSps->picWidthInLumaSamples )  // image boundary check， 判断当前Pu所在的CTU是不是处于图像的右边界&& ( ( tmpCtu->uiCUPelY + g_auiRasterToPelY[uiAbsPartIdx] + pPicSym->minCUHeight ) < tmpSps->picHeightInLumaSamples ) )//!< 判断当前Pu所在的CTU是不是处于图像的下边界{if ( ( uiTmpResi < numPartInCtuWidth - 1 ) &&  // is not at the last column of CTU( uiTmpQuo < numPartInCtuHeight - 1 ) )  // is not at the last row    of CTU{    //!< 右下角Tu不在CTU的最后一列最后一行，说明右下角TU的右下角参考块也在当前CTUuiAbsPartAddr = g_auiRasterToZscan[ uiAbsPartIdx + numPartInCtuWidth + 1 ];ctuRsAddr = pCu->ctuRsAddr;}else if ( uiTmpResi < numPartInCtuWidth - 1 )  // is not at the last column of CTU But is last row of CTU{uiAbsPartAddr = g_auiRasterToZscan[ (uiAbsPartIdx + numPartInCtuWidth + 1) % pPicSym->tuNumCtu ];}else if ( uiTmpQuo < numPartInCtuHeight - 1 ) // is not at the last row of CTU But is last column of CTU{uiAbsPartAddr = g_auiRasterToZscan[ uiAbsPartIdx + 1 ];ctuRsAddr = pCu->ctuRsAddr + 1;}else //is the right bottom corner of CTU{uiAbsPartAddr = 0;}}if ( ctuRsAddr >= 0 && xGetColMVP(pCu, eRefPicList, ctuRsAddr, uiAbsPartAddr, &cColMv, iRefIdx_Col ) ){pSrcfo->mvCand[pSrcfo->N++] = cColMv;}else  //!< 若Current Pu 的右下角参考块的同位PU不存在，则取Current PU 的中间Tu块作为同位参考块{UInt32 uiPartIdxCenter;xDeriveCenterIdx(pCu, iPartIdx, &uiPartIdxCenter );if (xGetColMVP(pCu, eRefPicList, pCu->ctuRsAddr, uiPartIdxCenter,  &cColMv, iRefIdx_Col )){pSrcfo->mvCand[pSrcfo->N++] = cColMv;}}//----  co-located RightBottom Temporal Predictor  ---//}if (pSrcfo->N > AMVP_MAX_NUM_CANDS)         //!< 保留候选列表中的前两个作为最终的候选MV{pSrcfo->N = AMVP_MAX_NUM_CANDS;}while (pSrcfo->N < AMVP_MAX_NUM_CANDS)       //!< 若候选MV长度不足，用（0，0） 补充{pSrcfo->mvCand[pSrcfo->N].hor = 0;pSrcfo->mvCand[pSrcfo->N].ver = 0;pSrcfo->N++;}return ;
}

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