HEVC有关量化参数Qp的计算

量化参数，简称QP，是解码中反量化过程中最重要的参数，我觉得HEVC解码的中Qp的计算有那一点复杂，标准有那么一点晦涩，这里来一起探讨下。

1.参数

PPS中关于Qp的参数：

init_qp_minus26：加上26表示初始Qp，范围[-26,25]。

cu_qp_delta_enabled_flag：1表示语法元素diff_cu_qp_delta_depth（PPS中）存在，而cu_qp_delta_abs（TU）中可能存在。

diff_cu_qp_delta_depth：给出CTU的尺寸和使用相同的cu_qp_delta_abs和 cu_qp_delta_sign_flag的coding block的尺寸差。范围[0, log2_diff_max_min_luma_coding_block_size]。默认值为0。

变量Log2MinCuQpDeltaSize =CtbLog2SizeY −diff_cu_qp_delta_depth

pps_cb_qp_offset和pps_cr_qp_offset：给出cb，cr的Qp相对于y的Qp的offset，范围为[-12,12]

pps_slice_chroma_qp_offsets_present_flag：表明语法元素slice_cb_qp_offset 和slice_cr_qp_offset存在于相应的slice header中。

 

Sliceheader中关于Qp的参数：

slice_qp_delta：给出本slice中CU使用的Qpy的初值sliceQpy。范围[0,51]。

sliceQpy = 26 + init_qp_minus26 +slice_qp_delta。

slice_cb_qp_offset：计算CU使用的cb量化参数Qpcb的offset，范围[-12,12]。这个offset等于pps_cb_qp_offset+ slice_cb_qp_offset。加过之后的范围也应为[-12,12]。

slice_cr_qp_offset：同上，cr相关。

TU中关于qp的参数：

cu_qp_delta_abs：通过此参数计算得出CuQpDeltaVal，CuQpDeltaVal表示当前CU的Qp和其预测Qp的差。

cu_qp_delta_sign_flag：计算CuQpDeltaVal时使用。

CuQpDeltaVal = cu_qp_delta_abs * ( 1−2 * cu_qp_delta_sign_flag )

如果cu_qp_delta_abs存在，则变量IsCuQpDeltaCoded设为1。表明cu_qp_delta_abs已经解码过了。

 

如果cu_qp_delta_enabled_flag（见前文）为0，则sliceQpy为此slice中的每个CU的亮度量化参数Qpy。HM代码中通过函数pcCU->initCU()（在函数decompressSlice（）中）来实现。每个CU在初始化的时候就已经获得了Qpy的值，注意：每个CU使用相同的Qpy

 

反之，如果cu_qp_delta_enabled_flag为1，则cu_qp_delta_abs和cu_qp_delta_sign_flag可能存在。

其存在的条件：

（1）当前的TU有系数。

（2）对于当前TU所在的quantization group（量化组，真是渣翻译，大家忍一下吧），IsCuQpDeltaCoded为0。一旦当前的quantization group解码过一次cu_qp_delta_abs，则IsCuQpDeltaCoded设为1。

这里引入了quantization group的概念。其尺寸为Log2MinCuQpDeltaSize，表示在一个CTU中共享一个相同的qPY_PRED的区域的大小。

Log2MinCuQpDeltaSize= CtbLog2SizeY（CTU尺寸的对数表示） −diff_cu_qp_delta_depth

2.QP的计算

qPY_PRED的计算步骤如下：

（1）计算变量qPY_PREV

–  下列条件如果有一条或更多条满足，则 qPY_PREV等于SliceQpY:

–  当前量化组是slice中的第一个量化组

–  当前量化组是tile中的第一个量化组 

– 当前量化组是ctb行中的第一个量化组且 变量entropy_coding_sync_enabled_flag 等于1.

否则, qPY_PREV等于解码顺序中上一个量化组中最后一个coding unit的QpY

（2）进行6.4.1的available过程，当前CU位置设为 ( xCb, yCb ) 邻块位置设为 ( xQg −1, yQg )得到availableA. 变量qPY_A由以下步骤得到（（xQg, yQg）为CU所在量化组的左上角坐标）：

–  下列条件如果有一条或更多条满足，则qPY_A等于qPY_PREV:

–  availableA 为FALSE.

– 含有位置( xQg −1, yQg )的ctb的地址ctbAddrA 不等于 CtbAddrInTs, 其中ctbAddrA 的计算如下：



– 否则， qPY_A等于包含位置( xQg−1, yQg )的解码块的QpY。

（3）available过程，当前位置设为 ( xCb, yCb ) 邻块位置设为 ( xQg , yQg - 1 )得到availableA. 变量qPY_B由以下步骤得到：

–下列条件如果有一条或更多条满足，则qPY_B等于qPY_PREV:

–  availableB为FALSE.

– 含有位置( xQg, yQg - 1 )的ctb的地址ctbAddrB 不等于 CtbAddrInTs, 其中ctbAddrB 的计算如下：



– 否则, qPY_B等于包含位置( xQg , yQg - 1)的解码块的QpY。

（4）预测量化参数qPY_PRED由以下步骤得到：

qPY_PRED= ( qPY_A+ qPY_B+ 1 ) >> 1

QpY由下式计算得到：



变量Qp′Y由下式计算得到：



对于8bit的码流，QpBdOffsetY = 0。

变量qPCb和qPCr分别基于qPiCb和qPiCr根据表1设为QpC qPiCband 其中qPiCb和qPiCr可有以下得到：



查询 qPc的表格

 


Qp′Cb和Qp′Cr计算如下：



对于8bit的码流来说，offset相关的变量都为0，计算更加简化。

3.QP计算流程图



整个过程用流程图表示：



还有两条有用的结论：

1． CU中所有的TU共用一个Qpy。

2． quantization group的尺寸可能小于CU，但是没有意义。