AVS之HPM3.2代码学习笔记1：TSCPM技术的原理和代码实现

最近实验室要跟进AVS会议了，我先看了一下和VVC中相同的技术，帧内预测中的CCLM，在AVS中名字换成了TSCPM，也叫两步色度预测模式，可能是因为专利的冲突，因此才换名字的。实则换汤不换药~

AVS是国内的数字音视频编解码技术标准工作组
参照国际视频标准会议H.266/VVC
目前AVS的参考软件是HPM3.2版本，TSCPM是其中帧内色度预测模式的一种，和VVC的最新参考软件版本VTM5.0中的CCLM一模一样，区别就在于选点的方式不同，而且没有MDLM技术。

下面我来讲一下HPM3.2中的TSCPM技术的细节和具体的代码实现

一、HPM3.2中首先选取固定位置的四个点，然后分了以下三种情况：

①如果左一列和上一行同时存在，则左和上分别取首尾两点如上图所示的01点和23点；
②如果上边存在，但是左边不存在，则对上边等间隔取四个点，间隔为宽度的1/4
③如果左边存在，但是上边不存在，则对左边等间隔取四个点，间隔为高度的1/4

if (bAboveAvaillable){pCur = pCurAbove;//要获取重建的亮度需要去从xGetSrcPixel（）函数中获取，即VTM中的pSrcint idx = ((numSteps - 1) * uiCWidth) / minDim;iRefPointLuma[0] = xGetSrcPixel(0, 1); // 上一行的第一个参考点的重建亮度;iRefPointChroma[0] = pCur[0];//对应的重建色度iRefPointLuma[1] = xGetSrcPixel(idx, 1); // 上一行的最后一个参考点的重建亮度;iRefPointChroma[1] = pCur[idx];// 如果左一列不存在，即仅有一条边，则一条边使用四个点if (!bLeftAvaillable && uiCWidth >= 4){int uiStep = uiCWidth >> 2;//跳点间隔是宽度的1/4for (int i = 0; i < 4; i++){iRefPointLuma[i] = xGetSrcPixel(i * uiStep, 1); // pSrc[i * uiStep];iRefPointChroma[i] = pCur[i * uiStep];}}}//如果左有效，和上面是操作相同if (bLeftAvaillable){pCur = pCurLeft;int idx = ((numSteps - 1) * uiCHeight) / minDim;iRefPointLuma[2] = xGetSrcPixel(0, 0); // pSrc[0];iRefPointChroma[2] = pCur[0];iRefPointLuma[3] = xGetSrcPixel(idx, 0); // pSrc[idx * iSrcStride];iRefPointChroma[3] = pCur[idx];// using 4 points when only one borderif (!bAboveAvaillable && uiCHeight >= 4){int uiStep = uiCHeight >> 2;for (int i = 0; i < 4; i++){iRefPointLuma[i] = xGetSrcPixel(i * uiStep, 0); // pSrc[i * uiStep * iSrcStride];iRefPointChroma[i] = pCur[i * uiStep];}}}

二、然后对四个点进行排序得到最大点和最小点，也分了三种情况：

①如果左一列和上一行同时存在，则对左和上分别取到的首尾两点进行四次比较，得到两个较小的点，然后求平均得到最小点。得到两个较大点，求平均得到最大点；

if ((bAboveAvaillable &&  bLeftAvaillable)|| (bAboveAvaillable && !bLeftAvaillable  && uiCWidth >= 4)|| (bLeftAvaillable && !bAboveAvaillable && uiCHeight >= 4)){
#if SIMP_TSCPM//如果上和左都存在，则将取到的四个点进行排序，找出两个较大和两个较小的点int minGrpIdx[2] = { 0, 2 };int maxGrpIdx[2] = { 1, 3 };int *tmpMinGrp = minGrpIdx;int *tmpMaxGrp = maxGrpIdx;if (iRefPointLuma[tmpMinGrp[0]] > iRefPointLuma[tmpMinGrp[1]]) xExchange(tmpMinGrp[0], tmpMinGrp[1], int);if (iRefPointLuma[tmpMaxGrp[0]] > iRefPointLuma[tmpMaxGrp[1]]) xExchange(tmpMaxGrp[0], tmpMaxGrp[1], int);if (iRefPointLuma[tmpMinGrp[0]] > iRefPointLuma[tmpMaxGrp[1]]) xExchange(tmpMinGrp, tmpMaxGrp, int *);if (iRefPointLuma[tmpMinGrp[1]] > iRefPointLuma[tmpMaxGrp[0]]) xExchange(tmpMinGrp[1], tmpMaxGrp[0], int);assert(iRefPointLuma[tmpMaxGrp[0]] >= iRefPointLuma[tmpMinGrp[0]]);assert(iRefPointLuma[tmpMaxGrp[0]] >= iRefPointLuma[tmpMinGrp[1]]);assert(iRefPointLuma[tmpMaxGrp[1]] >= iRefPointLuma[tmpMinGrp[0]]);assert(iRefPointLuma[tmpMaxGrp[1]] >= iRefPointLuma[tmpMinGrp[1]]);//两个较小的点求平均，得到最小点xMin = (iRefPointLuma[tmpMinGrp[0]] + iRefPointLuma[tmpMinGrp[1]] + 1) >> 1;yMin = (iRefPointChroma[tmpMinGrp[0]] + iRefPointChroma[tmpMinGrp[1]] + 1) >> 1;//两个较大的点求平均，得到最大点xMax = (iRefPointLuma[tmpMaxGrp[0]] + iRefPointLuma[tmpMaxGrp[1]] + 1) >> 1;yMax = (iRefPointChroma[tmpMaxGrp[0]] + iRefPointChroma[tmpMaxGrp[1]] + 1) >> 1;}

②如果上边存在，但是左边不存在，则只取上一行前两个采样点最为最大最小点

else if (bAboveAvaillable){//如果只有上一行可用，则只从前两个点中找出最大和最小点for (int k = 0; k < 2; k++){if (iRefPointLuma[k] > xMax){xMax = iRefPointLuma[k];yMax = iRefPointChroma[k];}if (iRefPointLuma[k] < xMin){xMin = iRefPointLuma[k];yMin = iRefPointChroma[k];}}}

③如果左边存在，但是上边不存在，则只取左一列前两个采样点最为最大最小点

else if (bLeftAvaillable){//如果只有左一列可用，则只从后两个点中找出最大和最小点for (int k = 2; k < 4; k++){if (iRefPointLuma[k] > xMax){xMax = iRefPointLuma[k];yMax = iRefPointChroma[k];}if (iRefPointLuma[k] < xMin){xMin = iRefPointLuma[k];yMin = iRefPointChroma[k];}}}

三、用最大最小点计算线性模型的参数a,b,shift：

这部分和VTM中的基本类似，基本是照搬过来的，我就直接放代码了

if (bLeftAvaillable || bAboveAvaillable){*a = 0;*iShift = 16;int diff = xMax - xMin;int add = 0;int shift = 0;if (diff > 64){shift = (uiInternalBitDepth > 8) ? uiInternalBitDepth - 6 : 2;add = shift ? 1 << (shift - 1) : 0;diff = (diff + add) >> shift;if (uiInternalBitDepth == 10){assert(shift == 4 && add == 8); // for default 10bit}}if (diff > 0){*a = ((yMax - yMin) * g_aiTscpmDivTable64[diff - 1] + add) >> shift;}*b = yMin - (((*a) * xMin) >> (*iShift));}if (!bLeftAvaillable && !bAboveAvaillable){*a = 0;*b = 1 << (uiInternalBitDepth - 1);*iShift = 0;return;}