HEVC SAO技术阅读

HEVC标准中的SAO以CTB为基本单位，这里的CTB是亮度和色度的结合体，通过选择一个合适的分类器将重建像素划分类别，然后对不同类别像素使用不同的补偿值。SAO包括两大类补偿形式，分别为边界补偿 edge offset EO 和边带补偿 Band offset BO。

SAO技术

1.边界补偿 EO

EO通过比较当前像素和相邻像素之间的大小关系对重建像素进行分类，然后对每一类的像素补偿相同数值。HEVC中EO选择了一维三像素分类模式。一维指的应该是同一图像，三像素为使用两个参考像素对当前像素进行分类；

EO的四种模式只是选取参考像素的不同，后续的分类方法上并无区别，但是对分类的结果是有影响的，如何选择模式？那么就是采用率失真的方法。

若不属于上图4种情况，那么当前像素归类为种类0。EO对种类1~4的重建像素进行补充，对种类0的重建像素不进行补偿。不同种的像素的offset可能不同，但同种像素的offset必定一样。

2.边带补偿 BO

BO根据像素强度值进行分类，BO将像素范围等分成32条边带。例如对bitdepth == 8的像素值，像素值大小为0~255，每条边带则包含8个像素值。然后则根据边带进行offset，即同一边带用一个offset值。

不仅如此，HEVC规定一个CTB只能用四条连续的边带，属于4条内的边带按边带进行补偿，不属于4条边带内的像素则不进行像素补偿。如何选择合适的边带，则用万金油率失真确定，传的时候只用传最小边带号和4个补偿值给解码端。

3.SAO参数融合

参数融合Merge是指对于一个CTB块，其SAO参数也就是补偿的各种参数直接使用相邻块的SAO参数，且只使用左侧和上侧相邻CTB块的SAO参数。

或者不使用参数融合的方法，按照自己的像素特点产生SAO参数。

SAO的实现方法

1.快速SAO模式识别

快速SAO模式识别则是针对BO和EO的，EO有4个模式，BO则要选择最好的四条边带，Merge则是要选择合适的参考CTB或者是非Merge，但如何选择模式以率失真代价为准：

$\Delta J=\Delta D+\lambda R$

2.SAO在HM10.0中的实现过程

SAO过程的重点是利用率失真代价选择最优的SAO参数。

在HM中的流程如下：

（1）信息统计

（2）亮度CTB的SAO模式

首先分别尝试EO和BO，然后再选择出最优的m值（offset），然后再以最优m值计算率失真代价。

还要计算不补偿模式的率失真代价，以及left和upmerge下的率失真代价。

（3）色度CTB的SAO模式

两个色度块共用相同的划分模式，其余步骤与亮度相同。

（4）CTU的最优SAO模式

CTB有亮度CTB和色度CTB，选择最优SAO模式时先划分为merge和非merge，merge则有up和left的率失真代价，非merge则包括BO和EO。

（5）CTU的SAO滤波

采用最优的SAO参数对CTU进行滤波。

（6）EO模式

如上文所述，EO模式下有两个参数要进行选择，首先进行模式选择（EO_0，EO_1，EO_2，EO_3），在每个模式下，又要对该模式的4个补偿值(m0_1，m0_2，mo_3，mo3_4，第0类像素不用补偿)进行选择。

(m0_1)''代表的是初始补偿值，n0_1代表的是EO_0模式下的属于种类1的像素个数，E则为插值和，然后根据算出的初始补偿值再进一步进行计算，特别注意的是：种类1和种类2的补偿值必须大于等于0，若算出来的m<0，则令m=0；种类3和种类4的补偿值必须小于等于0，同理。

（7）BO模式

BO模式的确定过程：先选择出0~31条边带的最优m值，再根据率失真代价选择出连续的四条band

可以看到，BO的最优m的取定和EO的十分相似，也就是少了一个种类正负的限定。

这里的m4，0 应该表示的是选择四条边带，当前边带为第零条，也就是第零条的m。

在HM10.0中是以一个Slice进行SAO的，先将该Slice的所有CTU进行参数统计，再计算SAO参数，然后进行补偿。