十九帧间预测编码_3参考帧列表

Posted 2021-06-29 叮咚咕噜

一、参考帧列表

• 在上一篇博文中我们已知，对于每一个P帧和B帧的解码都需要从解码图像缓存DPB中选择某个参考帧

• DPB中的参考帧可分为短期参考帧和长期参考帧两种

• 短期参考帧按照PicNum进行索引

• 长期参考帧按照LongTermFrameIdx索引。通过这两个索引值可以在参考帧列表中获取对应的参考帧图像。

• 解码不同的帧类型时，参考帧列表不同

  • 当解码一个P或SP帧时，使用一个参考帧列表RefPicList0；
  • 当解码一个B帧时，使用两个参考帧列表RefPicList0和RefPicList1。

• 执行过程如下：

  • 对参考帧列表进行初始化；
  • 若ref_pic_list_modification_flag_l0的值为1，参考帧列表RefPicList0会进行修改操作
  • ref_pic_list_modification_flag_l1（对B帧）的值为1，参考帧列表RefPicList1（对B帧）会进行修改操作；

两个标识位ref_pic_list_modification_flag_l0和ref_pic_list_modification_flag_l1保存在slice_header中的ref_pic_list_modification结构中，该结构的定义见标准文档：

二、参考帧列表的初始化

• 当解码某个P/SP帧或B帧时，进行参考帧列表的初始化操作
• 该过程定义在标准文档的8.2.4.2节
• 在参考帧列表初始化后，还需要一项附加操作，即根据图像参数集PPS的参数来计算参考帧列表中图像数目的上限，该参数即为：
  • num_ref_idx_l0_active_minus1；
  • num_ref_idx_l1_active_minus1;
• 以P帧为例，设参数num_ref_idx_l0_active_minus1 + 1为门限值threshold。当初始化过程完成后，如果参考帧列表RefPicList0中的总帧数超过了threshold值，则多余的值将被丢弃；如果参考帧列表RefPicList0中的总帧数小于threshold值，则不足的部分被认为是“无参考图像”。对于B帧和RefPicList1，判断方法类似。
• 在初始化P/SP帧或B帧的参考帧列表过程中，DPB中至少要存在一个有效的、即被标记为“用于短期或长期参考”的参考帧。

2.1 解码P/SP帧的参考帧列表初始化过程

• 在P帧的参考帧列表RefPicList0中，短期参考帧排列在长期参考帧的前面，即短期参考帧的索引值均小于长期参考帧的索引。
• 排列短期参考帧：按照PicNum的顺序降序排列，即从PicNum最高的帧开始，一直到PicNum最低的帧为止。
• 排列长期参考帧：短期参考帧相反，是按照LongTermPicNum升序排列，即从LongTermPicNum最低的帧开始，一直到LongTermPicNum最高的帧为止。

举例如下，假设DPB最大容量为8，其中包含了5个短期参考帧和3个长期参考帧，那么P帧解码时的参考帧列表可用下图表示：

2.2 解码B帧的参考帧列表初始化过程

• 初始化B帧参考帧列表的过程与P/SP稍有不同，主要体现在参考帧的排列顺序上
• 在两个参考帧列表RefPicList0和RefPicList1中，短期参考帧的顺序按照显示顺序，即POC进行排列。（P帧是按照编码顺序）
• 在排列短期参考帧时，会将当前帧的POC与DPB中参考帧的POC进行比较，然后根据结果进行以下操作：
  • 对参考帧列表refPicList0：
    • 如果DPB中短期参考帧的POC小于当前帧的POC，则短期参考帧按照POC的降序排列在参考帧列表refPicList0的前部，其余短期参考帧按照POC的升序紧随其后排列；
    • DPB中的长期参考帧按照LongTermPicNum递增的顺序在短期参考帧之后排列；
  • 对参考帧列表refPicList1：
    • 如果DPB中短期参考帧的POC大于当前帧的POC，则短期参考帧按照POC的升序排列在参考帧列表refPicList1的前部，其余短期参考帧按照POC的降序紧随其后排列；
    • DPB中的长期参考帧按照LongTermPicNum递增的顺序在短期参考帧之后排列；
    • 若refPicList1包含多于1个参考帧，且refPicList1与refPicList0等同时，refPicList1中前两个参考帧refPicList1[0]和refPicList1[1]将进行交换。

类似P帧的情况，解码B帧时的参考帧列表可用下图表示：