H.266帧内角度预测模式

HEVC中，帧内预测包括Planar模式、DC模式和33种角度预测模式。H.266中，沿用了Planar和DC模式，将角度预测模式增加到了65种，帧内预测模式达到了67种。角度预测更加密集，对所有块、亮度色度分量都可用。

为了容纳新增的角度预测模式，JEM使用了6个最可能模式Most Probable Modes（MPM），主要包括了两方面的技术：(1) 6个MPM的推导。(2) 6个MPM和non-MPM（非最可能模式）的熵编码。另一个重点是帧内预测模式的选择机制。

6个MPM的推导

在JEM中，MPM列表中的模式被分为三类：
· 邻近模式
· 派生模式
· 默认模式

JEM会依次使用邻近模式+非角度模式（Planar+DC）、派生模式、默认模式，填满MPM列表6个候选。

1.邻近模式
邻近模式类似于帧间预测的merge模式，使用和merge模式相同位置的5个邻近块（left (L), above (A), below-left (BL), above-right (AR), and above-left (AL)）的帧内预测模式构造MPM。

MPM初始输入为5个邻近模式+非角度模式，7个模式的插入顺序为：L->A->Planar->DC->BL->AR->AL，然后合并重复的情况，

2.派生模式
如果5个邻近模式+Planar+DC没有填满MPM列表（即候选少于6个），则使用派生模式。派生模式通过对MPM列表中已有的角度模式（不可以使用非角度模式）±1得到。

3.默认模式
如果此时MPM列表依然未满，则使用4种默认模式依次来填充：vertical（垂直模式）, horizontal（水平模式）, mode 2, diagonal mode（对角线模式）。最终得到6个MPM候选模式。

6个MPM的熵编码

6个MPM的熵编码使用截断二进制编码。前三个bins的编码受当前位标记的MPM模式的上下文模型影响。

此时MPM模式分为三类，对应三种上下文：
· 水平模式（模式值小于等于对角线模式值）
· 垂直模式（模式值大于对角线模式值）
· 非角度模式（DC和Planar）

对剩下的61个non-MPM非最可能模式的选择编码如下。61个non-MPM首先被分为如下两个集合：
被选模式集 = {0, 4, 8, 12, 16, 20 …60}——共16个，通过对61个non-MPM下采样得到。
非被选模式集 = {1, 2, 3, 5, 6, 7, 9, 10… 59}——共45个

对61个non-MPM编码规则如下：当前模式所属的模式集在比特流中用一个flag来标识。如果当前模式属于被选模式集，则当前模式使用4比特定长编码；如果当前模式属于非被选模式集，则用截断二进制码编码。

帧内预测模式的选择机制

在HM编码器中，帧内预测使用了两阶段选择机制：
1. 粗选阶段：使用低复杂度的SATD代价，从所有可用的帧内预测模式中选出N个较优模式。
2. 细选阶段：将M个MPM加入到N个较优模式，合并重复模式，使用高复杂度的RD代价，选出一个最优的帧内预测模式。

在JEM中，为降低编码器的复杂度，没有直接沿用HM的两阶段选择机制，对其进行了修改：
1. 粗选阶段（对原HM帧内预测模式进行选择）：使用低复杂度的SATD代价，从原HEVC的35种帧内预测模式中选出N个较优模式。
2. 二次粗选阶段（对JEM新增的角度预测模式进行选择）：使用SATD，对N个模式中的角度预测模式与其邻近角度比较，选择优者，对N个较优模式进行更新。
3. 细选阶段：将M个MPM插入到N个较优模式中，合并重复模式得到最终的帧内预测模式候选列表。使用RD代价，从候选列表中选出一个最优的帧内预测模式。

其中，HM中有MPM长度M为3，JEM相对于HM增加了一倍，N的取值与帧内预测块尺寸有关：

总结

整体而言，H.266的帧内预测模式方面主要改进就是将角度预测模式和MPM加倍。