Page 95 - 新时期广播电视工程技术研究

第三章 数字电视节目制作基础知识

3.HEVC 环路滤波技术
为了使滤波效果更佳，HEVC 中会使用去块效应滤波器、自适应样点补偿
滤波器（Sample Adaptive Offset，SAO）和自适应环路滤波器（Adaptive Loop

Filter，ALF）对反量化后的图像进行处理。其中去块效应滤波器与 H.264 中采用
的技术类似，SAO 和 ALF 都是 HEVC 新采用的关键技术，这两者不同于去块效
应滤波器，它们除了对块边缘进行滤波外，还对块中的任意像素进行过滤。

（1）自适应样点补偿滤波器
在完成去块效应滤波处理后，对每个像素应用 SAO 根据其特征进行分类，
然后对不同类型的像素应用不同强度的补偿。SAO 包括两种类型，即带状补偿

（Band Offset，BO）和边缘补偿（Edge Offset，EO）。
带状补偿将某个区域内的所有像素分为多个条带，每个条带含有相同强度间
隔的像素。带状补偿将从 0 到最大强度之间的强度范围平分为 32 个强度间隔，
每个间隔有一个补偿值。且这 32 个强度间隔被分为了两组，只有其中一组的补
偿值被用来编码传输，这样有利于节省比特数。

边缘补偿通过将当前像素与相邻像素进行对比，将当前区域内的像素进行
分类标识，然后在解码时根据相应的分类标识进行相应的补偿。由于每个模板每
次只对相邻的两个像素进行比较，所以操作并不复杂。为了使 LCU 能进行独立
的解码，每个 LCU 的顶行和底行像素都不对模板 b，c 和 d 进行处理；同理每个

LCU 的最左列和最右列的像素不对模板 a，c 和 d 进行处理。
（2）自适应环路滤波器
为进一步降低重建图像的失真，HEVC 引入了一项新技术 -- 自适应环路滤波
器（ALF）。提案采用了一种基于四叉树的自适应环路滤波器 QALF（Quadtree-

based Adaptive Loop Filter），这种滤波器是为了减少编码图像的解码噪声，它决
定是否逐片地将（slice by slice）环路滤波器应用到一个块的亮度和色度分量上。
对于亮度分量来说，滤波器是一个点对称的二维 FIR 滤波器；而对于色度分量来
说，滤波器是一个 5x5 抽头点对称矩形二维 FIR 滤波器。

目前，HEVC 有两种 ALF 分类方法，即基于像素的 ALF 分类方法和基于区
域的 ALF 分类方法。对于基于像素的 ALF 分类方法，一幅图像的所有像素被分
为 16 组，之后每个组会使用一种滤波器来进行处理，滤波系数通过自适应维纳
滤波器进行计算；而基于区域的 ALF 分类方法，会将一幅图像分为大致相等的

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