VVC学习之四：VTM中的数据结构——CodingUnit、PredictionUnit、TransformUnit

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CodingUnit
PredictionUnit
TransformUnit

基本单元的结构体中，只定义了CU、PU、TU的属性信息，其头文件为Unit.h，对基本单元的操作定义在UnitTools.h中。命名空间CU中定义了对CodingUnit的操作，命名空间PU和TU分别定义了在预测和量化中用到的方法。

CodingUnit

描述UnitArea定义的区域的压缩方法和方式。

struct CodingUnit : public UnitArea
{CodingStructure *cs;        // 父级CodingStructureSlice *slice;        // 指向CU所属sliceChannelType    chType;       // 颜色通道类型PredMode       predMode;       // 预测模式，帧内还是帧间uint8_t          depth;   // 总深度，为QTBTTT的深度，所有划分类型，一旦划分则+1uint8_t          qtDepth; // 四叉树深度//  btDepth和mtDepth都是描述MT的深度，在只有BT划分时，两者相等；但是CU使用TT划分时，两端的BTdepth将比mtdepth大1uint8_t          btDepth; // 二叉树深度uint8_t          mtDepth; // 多叉树深度int8_t          chromaQpAdj;           // 色度QP偏移值int8_t          qp;       // 实际编码QP值SplitSeries    splitSeries;             // 其二进制数标识生成当前CU尺寸时，CTU划分顺序bool           skip;                // 是否SKIP模式bool           mmvdSkip;         // 是否SKIP with MMVD模式bool           affine;         // 是否是affine 模式int            affineType;                // 仿射运动模型类型（四参数、六参数）bool           triangle;         // 是否三角形运动估计bool           transQuantBypass;         // 是否是transform 和 quantization pass bybool           ipcm;          // 是否 IPCM模式uint8_t          imv;         // 运动适量精度bool           rootCbf;         // coding block flag (三个通道都要为0，则为0）
#if JVET_M0140_SBTuint8_t        sbtInfo;                // sub-block transform 信息
#endif
#if HEVC_TILES_WPPuint32_t           tileIdx;
#endif
#if !JVET_M0464_UNI_MTSuint8_t          emtFlag;                      // 多核变换，变换核信息
#endifuint8_t         GBiIdx;         // generalized bi search？还未完全明白int             refIdxBi[2];         // 两个参考帧的索引// needed for fast imv mode decisionsint8_t          imvNumCand;
#if JVET_M0170_MRG_SHARELISTPosition       shareParentPos;                 // 上层CU的位置信息Size           shareParentSize;                 // 上层CU的尺寸信息
#endif
#if JVET_M0483_IBC ==0bool           ibc;             // 是否为IBC模式
#endif
#if JVET_M0444_SMVDuint8_t          smvdMode;
#endif
#if JVET_M0102_INTRA_SUBPARTITIONSuint8_t        ispMode;                     // 是否为ISP模式，帧内改进的逐行预测模式
#endif// 构造函数CodingUnit() : chType( CH_L ) { }CodingUnit(const UnitArea &unit);CodingUnit(const ChromaFormat _chromaFormat, const Area &area);CodingUnit& operator=( const CodingUnit& other );         // 运算符重载void initData();         // 初始化CU信息unsigned    idx;         // 在上层CU中的索引CodingUnit *next;         // 指向下一个CU，stack中PredictionUnit *firstPU;         // 指向所包含的第一个PUPredictionUnit *lastPU;         // 指向包含的最后一个PUTransformUnit *firstTU;         // 指向所包含的第一个TUTransformUnit *lastTU;         // 指向包含的最后一个TU#if JVET_M0140_SBTconst uint8_t     getSbtIdx() const { assert( ( ( sbtInfo >> 0 ) & 0xf ) < NUMBER_SBT_IDX ); return ( sbtInfo >> 0 ) & 0xf; }const uint8_t     getSbtPos() const { return ( sbtInfo >> 4 ) & 0x3; }void              setSbtIdx( uint8_t idx ) { CHECK( idx >= NUMBER_SBT_IDX, "sbt_idx wrong" ); sbtInfo = ( idx << 0 ) + ( sbtInfo & 0xf0 ); }void              setSbtPos( uint8_t pos ) { CHECK( pos >= 4, "sbt_pos wrong" ); sbtInfo = ( pos << 4 ) + ( sbtInfo & 0xcf ); }uint8_t           getSbtTuSplit() const;const uint8_t     checkAllowedSbt() const;
#endif
};

PredictionUnit

描述UnitArea的区域的预测信号的生成方式。

// IntraPredictionData 定义了帧内预测数据，包括帧内预测模式及相关参考行索引。// InterPredictionData 定义了帧间预测数据，包含所有帧间预测数据（MV，refidx，merge，skip，trangleMerge，MMVD ，BV等）struct PredictionUnit : public UnitArea, public IntraPredictionData, public InterPredictionData
{CodingUnit      *cu;         // 所属cuCodingStructure *cs;         // 所属csChannelType      chType;         // 颜色通道类型// constructors    构造函数PredictionUnit(): chType( CH_L ) { }PredictionUnit(const UnitArea &unit);PredictionUnit(const ChromaFormat _chromaFormat, const Area &area);void initData();                // PU初始化PredictionUnit& operator=(const IntraPredictionData& predData);PredictionUnit& operator=(const InterPredictionData& predData);PredictionUnit& operator=(const PredictionUnit& other);PredictionUnit& operator=(const MotionInfo& mi);unsigned        idx;         // CU中PU索引
#if JVET_M0170_MRG_SHARELISTPosition shareParentPos;      // 上层CU位置和尺寸Size     shareParentSize;
#endifPredictionUnit *next;               // 指向CU中下一个PU// for accessing motion information, which can have higher resolution than PUs (should always be used, when accessing neighboring motion information)// 获取运动信息，MV的获取，可在固定位置const MotionInfo& getMotionInfo() const;const MotionInfo& getMotionInfo( const Position& pos ) const;MotionBuf         getMotionBuf();CMotionBuf        getMotionBuf() const;
};

TransformUnit

描述UnitArea的变换编码是如何进行的。

struct TransformUnit : public UnitArea
{CodingUnit      *cu;CodingStructure *cs;ChannelType      chType;#if JVET_M0427_INLOOP_RESHAPERint              m_chromaResScaleInv;
#endifuint8_t        depth;                         // TU相对深度
#if JVET_M0464_UNI_MTSuint8_t        mtsIdx;         // 变换核索引
#elseuint8_t        emtIdx;
#endif
#if JVET_M0140_SBTbool           noResidual;               // 残差为0标志
#endifuint8_t        cbf        [ MAX_NUM_TBLOCKS ];               // coding block flagRDPCMMode    rdpcm        [ MAX_NUM_TBLOCKS ];
#if !JVET_M0464_UNI_MTSbool         transformSkip[ MAX_NUM_TBLOCKS ];               // 是否transform bypass
#endifint8_t        compAlpha   [ MAX_NUM_TBLOCKS ];TransformUnit() : chType( CH_L ) { }TransformUnit(const UnitArea& unit);TransformUnit(const ChromaFormat _chromaFormat, const Area &area);void initData();unsigned       idx;               // PU在CU中idxTransformUnit *next;               // 下一个PU、
#if JVET_M0102_INTRA_SUBPARTITIONSTransformUnit *prev;               //
#endifvoid init(TCoeff **coeffs, Pel **pcmbuf);TransformUnit& operator=(const TransformUnit& other);void copyComponentFrom  (const TransformUnit& other, const ComponentID compID);
#if JVET_M0140_SBTvoid checkTuNoResidual( unsigned idx );               // 判断残差是否全0
#endifCoeffBuf getCoeffs(const ComponentID id);const CCoeffBuf getCoeffs(const ComponentID id) const;PelBuf   getPcmbuf(const ComponentID id);const CPelBuf   getPcmbuf(const ComponentID id) const;
#if JVET_M0427_INLOOP_RESHAPER                       // inloop reshaper 针对HDR提出的环内滤波技术int       getChromaAdj( )                 const;void      setChromaAdj(int i);
#endifprivate:TCoeff *m_coeffs[ MAX_NUM_TBLOCKS ];Pel    *m_pcmbuf[ MAX_NUM_TBLOCKS ];
};

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