HEVC Deblocking Filter

HEVC(H.265)总结HEVC英文全称：High Efficiency Video Coding（高效率视频编码），又称H.265和MPEG-H Part 2，是一种旨在通过更高速度和容量提升视频编码效率的视频压缩标准。

ITU （国际电信联盟）于2013年Q1正式批准这一新标准，该标准被称为Recommendation ITU-T H.265或ISO/IEC 23008-2，其主要发展进程如下图所示：图1 H.265发展进程如图2所示，作为业界普遍看好的编码技术之一, 无论是标准制定，还是专利许可，HEVC 的演进之路获得了国际及国内诸多厂商（比如：apple、思科、华为等）的支持，可以预见这些各国的大型企业对HEVC的产业化工作更具热情。

图2 业内各种编码技术当前最主流的编码技术是H.264，因为苹果公司当初毅然决然抛弃了Adobe的VP6编码，选择了H.264，这个标准也就随着数亿台iPad和iPhone走入了千家万户，成为了目前视频编码领域的绝对霸主，占有超过80%的份额。

H.264也被广泛用于网络流媒体数据、各种高清晰度电视陆地广播以及卫星电视广播等领域。

H.264相较于以前的编码标准有着一些新特性，如多参考帧的运动补偿、变块尺寸运动补偿、帧内预测编码等，通过利用这些新特性，H.264比其他编码标准有着更高的视频质量和更低的码率，也因此受到了人们的认可。

HEVC(H.265)的技术亮点:H.265/HEVC的编码架构大致上和H.264/AVC的架构相似，主要也包含，帧内预测(intra prediction)、帧间预测(inter prediction)、转换(transform)、量化(quantization)、去区块滤波器(deblocking filter)、熵编码(entropy coding)等模块，但在HEVC编码架构中，整体被分为了三个基本单位，分别是：编码单位(coding unit,CU)、预测单位(predict unit,PU) 和转换单位(transform unit,TU )。

H.265 视频编码技术格式截止2013年，有线电视和数字电视广播主要采用仍旧是MPEG-2标准。

好消息是，H.265标准的出台最终可以说服广播电视公司放弃垂垂老矣的MPEG-2，因为同样的内容，H.265可以减少70-80%的带宽消耗。

这就可以在现有带宽条件下轻松支持全高清1080p广播。

但是另一方面，电视广播公司又很少有想要创新的理由，因为大多数有线电视公司在他们的目标市场中面临的竞争实在是有限。

出于节省带宽的目的，反而是卫星电视公司可能将会率先采用H.265标准。

从长远角度看，H.265标准将会成为超高清电视(uhdtv)的4K和8K 分辨率的选择。

但这也会带来其它问题。

目前，还极少有原生4K分辨率的视频内容。

H.265标准的完成意味着内容拥有者现在已经有了一个对应的理论标准，但是他们现在还没有一个统一的方式来传送内容。

索尼正在计划一个4K电影数字传送服务，供那些购买索尼4K 电视的顾客使用，并且还在今年推出了名为“Masteredin 4k”的高清蓝光播放器。

这些1080p影片是从4kK数字母版转换而来，并且将来有望推出质量更好的“近4K体验”。

什么是H.265？H.265是ITU-T VCEG 继H.264之后所制定的新的视频编码标准。

H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264，保留原来的某些技术，同时对一些相关的技术加以改进。

新技术使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延时和算法复杂度之间的关系，达到最优化设置。

具体的研究内容包括：提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力、减少实时的时延、减少信道获取时间和随机接入时延、降低复杂度等。

H264由于算法优化，可以低于1Mbps的速度实现标清数字图像传送；H265则可以实现利用1-2Mbps的传输速度传送720P（分辨率1280*720）普通高清音视频传送。

完全为4K而生的H.2652012年8月，爱立信公司推出了首款H.265编解码器，而在仅仅六个月之后，国际电联(ITU)就正式批准通过了HEVC/H.265标准，标准全称为高效视频编码(HighEfficiency Video Coding)，相较于之前的H.264标准有了相当大的改善，中国华为公司拥有最多的核心专利，是该标准的主导者。

H265熵编码与环路滤波随着视频技术的不断发展，高清、超高清视频已成为我们日常生活的重要组成部分。

为了实现更高效的视频压缩和传输，H.265（或称为高效视频编码，HEVC）标准应运而生。

H.265标准在保持视频质量的同时，显著提高了编码效率，这主要得益于其先进的熵编码技术和环路滤波技术。

一、H265熵编码熵编码是一种无损数据压缩方法，广泛应用于视频编码中。

在H265标准中，熵编码主要包括两种技术：CABAC（上下文自适应二进制算术编码）和CAVLC（上下文自适应变长编码）。

1. CABAC：CABAC是H265中默认的熵编码方法，它利用上下文信息对编码符号进行概率建模，并根据概率模型进行二进制算术编码。

CABAC能够有效地压缩数据，但计算复杂度相对较高。

为了提高编码效率，CABAC还采用了多种上下文模型的更新策略，以适应视频内容的变化。

2. CAVLC：CAVLC是H265中的另一种熵编码方法，它采用变长编码技术对编码符号进行压缩。

与CABAC相比，CAVLC的计算复杂度较低，但压缩效率也相对较低。

在实际应用中，CAVLC通常用于对计算资源有限的设备进行编码。

H265的熵编码技术能够有效地消除视频数据中的冗余信息，从而实现高效的视频压缩。

同时，通过灵活地选择CABAC和CAVLC编码方法，H265能够适应不同应用场景和需求。

二、H265环路滤波环路滤波是视频编码中的一项关键技术，用于减少编码过程中产生的块效应和量化噪声，提高视频的主观质量和客观质量。

在H265标准中，环路滤波主要包括去块滤波器（Deblocking Filter）和样点自适应偏移（Sample Adaptive Offset，SAO）。

1. 去块滤波器：在视频编码过程中，由于采用了分块编码技术，相邻块之间可能产生明显的边界效应（即块效应）。

去块滤波器通过对边界像素进行平滑处理，减少块效应对视频质量的影响。

H265中的去块滤波器采用了自适应的滤波强度和控制策略，以在保持视频细节的同时消除块效应。

h.264与h.265的区别很多朋友对h.264与h.265的区别不是很了解，包括弱电VIP群里也有人时常问到这方面的问题，h.265相对H.264，同等画质体积仅为一半、带宽占用省一半、画质更细腻等诸多优势，那么我们就来详细的了解一下他们的具体区别与实际效果。

、一、压缩率对比：H.265压缩率更高、流量省一半相对于H.264, H.265最大的优势是就拥有更高的压缩率。

这一点从H.265命名就可以看出端倪，H.265又名HEVC（High Efficiency Video Coding，高效率视频编码），其最主要的用途就是要进一步降低影片所需的流量，以降低储存与传输的成本。

以H.265在27项提案中最重要3项为例，H.265要求在最佳的编码模板（profile）中，能在维持相同PSNR 的前提下，节省以H.264压缩的1080P影片36%左右的数据量，并且能在影像质量差不多时，将节省的幅度进一步提升到50%。

因此，为了实现这个目标，H.265比H.264采用了更先进、更灵活的编码单元。

左图是传统的H.264标准，每个宏块大小都是固定的；右图是H.265标准，编码单元大小是根据区域信息量来决定的以往H.264会以16 x 16像素为单位（或是16 x 8、8 x 8、8 x 4、4 x 4等配置），将画面切割为数个大小相同的巨区块，并以这些巨区块做为编码时的最小元素。

H.265则是将切割画面的工作从使用者手动设定，转交给编码器来决定，让编码器可视情况以16x 16、32 x 32、64 x 64等尺寸，将画面切割为数个编码树单元，一般来说区块尺寸越大，压缩效率就会越好。

正是通过一系列的优化，H.265的视频编码压缩技术能够让相同的的画面及质量的电影文件容量大小缩减一半，所需耗时下载的时间也能缩减一半，为有限的网络带宽提供了更完美的视频压缩解决方案。

以9段影片进行测试，可以看出H.265的编码表现能力。

前言：目前很多摄像机采用了H.265的编码标准，H.264编码的摄像机逐渐减少，为什么H.265会流行？H.264和H.265有何不同？正文：一、什么是H.265H.265是ITU-TVCEG继H.264之后所制定的新的视频编码标准。

H.265标准围绕着现有的视频编码标准H.264，保留原来的某些技术，同时对一些相关的技术加以改进。

新技术使用先进的技术用以改善码流、编码质量、延时和算法复杂度之间的关系，达到最优化设置。

具体的研究内容包括：提高压缩效率、提高鲁棒性和错误恢复能力、减少实时的时延、减少信道获取时间和随机接入时延、降低复杂度等。

H264由于算法优化，可以低于1Mbps的速度实现标清数字图像传送；H265则可以实现利用1~2Mbps的传输速度传送720P（分辨率1280*720）普通高清音视频传送。

H.265旨在在有限带宽下传输更高质量的网络视频，仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频。

这也意味着，我们的智能手机、平板机等移动设备将能够直接在线播放1080p的全高清视频。

H.265标准也同时支持4K(4096×2160)和8K(8192×4320)超高清视频。

可以说，H.265标准让网络视频跟上了显示屏“高分辨率化”的脚步。

二、什么是H.264H.264，同时也是MPEG-4第十部分，是由ITU-T视频编码专家组（VCEG）和ISO/IEC动态图像专家组（MPEG）联合组成的联合视频组（JVT，Joint Video Team）提出的高度压缩数字视频编解码器标准。

这个标准通常被称之为H.264/AVC（或者AVC/H.264或者H.264/MPEG-4AVC或MPEG-4/H.264 AVC）而明确的说明它两方面的开发者。

H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。

举个例子，原始文件的大小如果为88GB，采用MPEG-2压缩标准压缩后变成3.5GB，压缩比为25∶1，而采用H.264压缩标准压缩后变为879MB，从88GB到879MB，H.264的压缩比达到惊人的102∶1。

h.264与h.265的区别
很多朋友对h.264与h.265的区别不是很了解，包括弱
电VIP群里也有人时常问到这方面的问题，h.265相对H.264，同等画质体积仅为一半、带宽占用省一半、画质更细腻等诸
多优势，那么我们就来详细的了解一下他们的具体区别与实
际效果。

、一、压缩率对比：H.265压缩率更高、流量省一半相对于H.264, H.265
最大的优势是就拥有更高的压缩率。

这一点从H.265命名就
可以看出端倪，H.265又名HEVC（High Efficiency Video Coding，高效率视频编码），其最主要的用途就是要进一步
降低影片所需的流量，以降低储存与传输的成本。

以H.265
在27项提案中最重要3项为例，H.265要求在最佳的编码
模板（profile）中，能在维持相同PSNR的前提下，节省以H.264压缩的1080P影片36%左右的数据量，并且能在影
像质量差不多时，将节省的幅度进一步提升到50%。

因此，为了实现这个目标，H.265比H.264采用了更先进、更灵
活的编码单元。

左图是传统的H.264标准，每个宏块大小都
是固定的；右图是H.265标准，编码单元大小是根据区域信
息量来决定的以往H.264会以16 x 16像素为单位（或是16 x 8、8 x 8、8 x 4、4 x 4等配置），将画面切割为数个
大小相同的巨区块，并以这些巨区块做为编码时的最小元素。

hevc中deblocking的边界强度计算1. 引言1.1 概述在视频编解码的过程中，为了提高图像和视频的质量，需要对编码后的图像进行去块滤波处理。

在HEVC（High Efficiency Video Coding）标准中，deblocking 滤波器被应用于编码后的图像，用于平滑边界并降低视觉失真。

其中，边界强度计算是deblocking滤波器的一个重要环节，可以根据边界像素的特征来确定滤波强度，并在保持锐利度的同时减少不必要的模糊。

1.2 文章结构本文将详细介绍HEVC中deblocking的边界强度计算方法。

首先，在第二部分中概述了HEVC标准和deblocking滤波器的基本原理。

然后，在第三部分中介绍了一种基于像素差异的边界强度计算方法，包括差异定义、计算方式以及具体推导与实现步骤。

接着，在第四部分中讨论了另一种基于块失真率的边界强度计算方法，包括失真率概念、计算方式以及实验结果与分析。

最后，在第五部分给出了对整篇文章进行总结，并指出存在问题及未来改进方向的展望。

1.3 目的本文旨在深入探讨HEVC中deblocking滤波器的边界强度计算方法。

通过比较不同的计算方法，可以评估它们对图像质量和压缩性能的影响，并提供有价值的参考和指导，以便在实际应用中选择最佳的边界强度计算方法。

同时，本文还致力于发现现有方法存在的问题，并提出改进方向，以进一步优化deblocking滤波器和提升视频编解码技术水平。

2. HEVC中deblocking的边界强度计算2.1 HEVC概述HEVC（High Efficiency Video Coding）是一种现代的视频压缩标准，被广泛应用于数字视频传输和存储领域。

它通过在编码过程中使用更复杂的算法来提供更高的压缩效率和更好的视频质量。

2.2 Deblocking滤波器介绍在HEVC中，deblocking滤波器被用于减少由于压缩引起的块边界伪影。

该滤波器通过调整块边界上的像素值来平滑变化，并减少锐利度损失。

hevc deblock原理HEVC Deblock原理HEVC（High Efficiency Video Coding）是一种高效的视频编码标准，能够提供更高的视频质量和更低的比特率。

而在HEVC编码中，Deblock滤波是一种常用的图像增强技术，用于减少压缩带来的块效应和边缘伪影，从而提高视频的视觉质量。

Deblock滤波的原理是在编码过程中对压缩后的视频进行解码，然后对解码图像的边缘进行处理，以减少由于压缩引起的边缘伪影。

在HEVC中，每个图像块被分成若干个小块，每个小块都有自己的边界。

Deblock滤波的目标是通过调整这些边界像素的值，使得边界更加平滑，减少人眼的感知。

具体来说，Deblock滤波通过以下几个步骤实现：1. 边界检测：在解码图像中，首先要检测出边界像素。

这些边界像素与相邻块之间的边界有关，需要通过计算得到边界像素的值。

2. 强度决策：通过计算边界像素的强度，判断是否需要进行Deblock滤波。

强度决策是根据边界像素的梯度和方向来确定的，只有当边界像素的强度超过一定阈值时，才会进行滤波处理。

3. 滤波过程：对于需要进行滤波处理的边界像素，Deblock滤波采用一种线性滤波的方式进行处理。

具体来说，它通过计算边界像素和相邻像素之间的差值，然后根据一定的滤波规则进行调整，从而达到平滑边界的效果。

4. 边界重构：经过滤波处理后，边界像素的值发生了变化，需要进行边界重构，使得边界与相邻块之间的过渡更加平滑。

边界重构是通过根据滤波后的边界像素值，重新计算边界像素的值，从而得到最终的重构边界。

总的来说，HEVC Deblock滤波通过对解码图像边界像素的处理，减少了压缩带来的块效应和边缘伪影，提高了视频的视觉质量。

通过边界检测、强度决策、滤波过程和边界重构等步骤，Deblock滤波使得视频的边界更加平滑，提高了人眼的感知。

然而，Deblock滤波也存在一些问题。

首先，Deblock滤波会增加视频编码的复杂度，导致编码时间的增加。

HEVC关键技术2.1 引言视频编码标准主要由两大国际组织开发，即ITU-T(国际电信联盟电信标准化部门)和ISO/IEC(国际标准化组织/国际电工委员会)，ITU-T开发了H.261[1]和H.263[2]，ISO/IEC开发了MPEG-1[3]和MPEG4 Visual[4]，两大组织合作开发了H.262/MPEG-2 Video[5]以及H.264/MPEG-4 AVC[6]，这两个合作开发的视频标准得到了广泛的应用，尤其是H.264/MPEG-4 AVC，其应用领域包括高清卫星电视广播、有线电视、视频采集/编辑系统、便携摄像机、视频监控、网络和移动互联网视频传播、蓝光光盘、以及视频聊天、视频会议和网真系统等实时视频应用场景。

H.264/MPEG-4 AVC基本覆盖了所有数字视频应用领域并替代了其他一些视频标准。

然而，随着服务多样化的增加、高清视频的流行、以及超高清格式(4k×2k 或8k×4k)的出现，市场上需要比H.264/MPEG-4 AVC性能更优的视频编码标准。

另外，随着移动设备和平板电脑的兴起，人们对视频点播服务需求量不断增大，对视频质量和分辨率要求也不断提高，从而对现有网络带宽造成很大的威胁和挑战。

因此，针对这些应用，市场需要比H.264/MPEG-4 AVC更高效的视频编码标准。

在这样的背景下，HEVC作为新一代的视频编码标准应运而生，HEVC(High Efficiency Video Coding)是由ITU-T的VCEG(Video Coding Expert Group)和ISO/IEC的MPEG(Moving Picture Experts Group)联合开发，合作开发组称为JCT-VC(Joint Collaborative Team on Video Coding)[7]，JCT-VC从2010年4月开始第一次会议，从世界各大公司、高校和研究机构征集新标准的提案，在2013年1月发布了HEVC的第一版，确定了HEVC的基本框架和内容，之后HEVC 仍会不断扩展其内容和功能以适应不同场景的应用需求，如对多种颜色空间格式的支持，SCC(Screen Content Coding)，3D视频编码，可伸缩视频编码等。

2.3 帧内预测2.3.1 帧内预测模式HEVC 的帧内预测和H.264/AVC 类似，也是根据相邻块的数据按照各种方式进行预测重建。

当编码高清视频时，HEVC 会采用较大的编码单元，如果仍然使用H.264/AVC 的预测模式，则不足以全面描述所有可能的预测匹配模型。

因为，为了使帧内预测更准确，HEVC 对亮度分量的预测模式多达35种（包括DC ，Planar 错误！未找到引用源。

-错误！未找到引用源。

两种非方向性预测，以及另外33种方向性预测），具体如图2-6所示。

色度分量的预测模式有5种，即水平、垂直、DC 、DM(Derivation Mode)和LM(Linear Mode)，其中DM 模式是根据亮度预测模式来决定色度预测模式。

LM 模式根据相邻块的亮度和色度线性模型关系来预测当前块的色度，详见2.3.2节。

Angle step, modes 18-34A n g l e s t e p , m o d e s 2-1723456789(a) 35种预测模式 (b) 33种方向预测角度图2-6 帧内预测模式2.3.2 Planar 预测模式Planar 预测模式适用于图像平滑内容的预测重建，JCT-VC 的提案错误！未找到引用源。

首先提出这种预测方案，具体如图2-7所示，首先把待预测块的右下角像素值写入码流，然后根据该值和相邻块重建像素来插值最右侧列和最下面行，然后通过双线性插值的方法得到其他像素的预测值。

图2-7 Planar 预测模式 提案错误！未找到引用源。

对planar 模式做了进一步的改进，首先最右下角的像素不再传送给解码端，而是通过相邻块重建像素插值得到。

另外把双线性插值改为分别作水平和垂直方向的线性插值，然后再求平均值，具体如图2-8所示。

图2-8 改进的planar 预测模式2.3.2 LM 预测LM(linear model)是HEVC 新增的色度预测模式错误！未找到引用源。