為什么需要SAO

當變化塊尺寸較大時，容易出現振鈴效應，SAO就是用來削弱這種效應的。

SAO首先利用分類器將樣點分類，然后根據類別對樣點值加上一個偏移值。

樣點的類別下標以及偏移值會被編碼到碼流中。

HEVC中有兩種SAO type，edge offset(EO) 和 band offset(BO)，其中EO是根據樣點值與周圍樣點值的關系來分類，而BO是根據樣點本身的值來分類。

HEVC中以CTU為單位進行SAO，不同的CTU可以使用相同的SAO參數（也就是region merging），一個CTU包含的色度CTB共享SAO type，但是可以有不同的偏移值。

Edge Offset(EO)

上圖表示的是編碼中的振鈴效應，橫軸表示像素坐標，縱軸表示像素值，虛線代表實際值，實線代表編碼后的結果。可以看到，原本應該是邊緣的地方現在卻出現了波動。

那么怎么去除這種效應呢，很直觀的想法就是對樣點加上一個偏移值，讓虛線靠近實線，如對波峰處的樣點加上負的偏移，對波谷處的樣點加上正的偏移值。

EO有四種分類器，如下圖：

其中c代表當前樣點，a和b是其相鄰樣點，如果一個CTB是EO類型，那么它會在這四種分類器中選擇一個（根據RDO），并將下標進行編碼。

當一個CTB在上面四種分類器選擇某種方向的分類器后，該CTB里的所有樣點會根據相鄰樣點的情況被分為5類，分類規則如下表：

其中1到4類是需要進行偏移補償的情況，如下圖所示：

可以看到類別1和2需要正偏移補償，3和4需要負的偏移補償，這樣才會使得圖像更平滑，消除振鈴。

上面四種情形分別對應一種特定的偏移量，在編碼時只需要對偏移量的絕對值進行編碼，而偏移的正負可以通過類別的序號隱式獲得。

總結一下EO時需要傳輸的語法元素：首先是CTB使用EO的標志（色度分量可以共享一個標志），然后對每個CTB而言，要傳方向分類器的下標，以及對應的四個類別的偏移絕對值。

Band Offset(BO)

BO的示意圖如下：

橫坐標是樣點的位置，縱軸是樣點值，虛線是真實像素值，實線是編碼出來的像素值。可以看到，編碼結果與真實值存在著一定的偏差，從圖中看，將實現往下移一段距離可以減小這種偏差。BO就是將樣點值分為不同的band，然后對不同的band偏移不同的值來削弱振鈴效應。

一個CTU如果SAO type是BO，那么首先樣點會根據樣點值被分為32個等間距的band，對于常見的8bit像素（0-255），每個band的寬度就是8。對于CTB里面的樣點，每個樣點都會屬于一個特定的區間。在HEVC里面，只會選取4個相鄰的band進行補償。因為一個CTB里面的樣點值的范圍一般都是比較小的。
如下圖所示：

4個相鄰的band是通過最小的band下標來表示的。如上圖，只需要編碼下標k，就可以知道是band k, k+1，k+2，k+3這范圍內的樣點值需要補償。

假如現在通過RDO選擇k為1，那么需要補償的范圍就是像素值為8到39的樣點。對于每個band，補償的偏移不同，可正可負，即最終還要傳輸四個band對應的偏移值。而對CTB中像素值處于某個band所表示范圍的樣點而言，都需要加上對應的偏移值作為SAO之后的值。

SAO merge

在低延時應用中，不同的CTU可以使用相同的SAO參數，這樣可以降低復雜度。一個CTU可以使用其上方或者左方相鄰的CTU的SAO參數。主要是通過sao_merge_left_flag和sao_merge_above_flag來表示的。

SAO相關的語法元素

SPS里會有sample_adaptive_offset_enabled_flag，來表示當前序列是否使用SAO

Slice Header里面會有slice_sao_luma_flag和slice_sao_chroma_flag，來表示當前Slice不同亮度和色度的SAO是否使用

CTU的開始會編碼sao_merge_left_flag和sao_merge_above_flag，如果使用merge，則三個分量都使用merge

如果CTU沒有SAO 參數 merge，那么就會編碼新的SAO參數，如下圖：

首先是亮度分量的SAO type，

• 要么是EO，BO或者是不進行SAO，
• EO則編碼offset絕對值和EO的類別（就是哪個方向的分類器），BO則編碼offset的值和band的起始位置

接下來就是亮度和色度，它們共享SAO type，如果是EO，還共享EO的類別，BO則不共享band的起始位置

總結

以上是生活随笔為你收集整理的HEVC中的样点自适应补偿——Sample Adaptive Offset (SAO)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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