在H.265/HEVC中，35種預測模式是在PU的基礎上定義的，而具體幀內預測過程的實現則是以TU爲單位的。編撰規定PU可以以四叉樹的形式劃分TU，且一個PU內所有TU共享同一種預測模式的形式劃分TU,且一個PU內的所有TU共享同一種預測模式。H.265/HEVC幀內預測可分爲以下3個步驟：
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1.判斷當前TU相鄰參考像素是否可用並做相應的處理
2.對參考像素進行濾波
3.根據濾波後的參考像素計算當前TU的預測像素值
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1.相鄰參考像素的獲取
如圖，當前的TU大小爲NxN，其參考像素按區域可分爲5部分：左下（A）、左側（B）、左上（C）、上方（D）和右上（E）,一共4N+1個點。若當前TU位於圖像邊界，或Slice、Tile的邊界（H.265/HEVC規定在幀內編碼中，相鄰Slice或Tile不能相互參考），則相鄰參考像素可能會不存在或不可用。另外，在某些情形下A或E所在的塊可能尚未進行編碼，此時這些參考像素也是不可用的。
相鄰參考像素位置
當參考像素不存在或不可用時，H.265/HEVC標準會使用最鄰近的像素進行填充。例如，若區域A的參考像素不存在，則區域A所有參考像素都用區域B最下方的像素進行填充；若區域E的參考像素不存在，則區域E所有參考像素都用D最右側的像素進行填充。需要說明的是，若所有參考像素都不可用，則參考像素都用固定值填充，該固定值大小爲
R = 1 << （BitDepth -1）
源碼解析：
fillReferenceSamples這個函數，它主要功能是在真正進行幀內預測之前，使用重建後的Yuv圖像對當前PU的相鄰樣點進行賦值，爲接下來進行的角度預測提供參考樣點值。
源碼解析可以參考：http://blog.csdn.net/hevc_cjl/article/details/8175721
幀內預測一個很重要的函數initAdiPattern，它的主要功能有三個，（1）檢測當前PU的相鄰樣點包括左上、上、右上、左、左下鄰域樣點值的可用性，或者說檢查這些點是否存在；（2）參考樣點的替換過程，主要實現的是JCTVC-J1003即draft 8.4.4.2.2的內容，主要由函數fillReferenceSamples來完成；（3）相鄰樣點即參考樣點的平滑濾波，主要實現draft 8.4.4.2.3的內容。
源碼解析可以參考：http://blog.csdn.net/HEVC_CJL/article/details/8184276
2.參考像素的濾波
1.不同大小TU需要進行參考像素濾波的模式
DC模式以及4x4大小的TU都不需要進行參考像素濾波。其他情形介紹如下：
32x32TU：除了模式10（水平）、模式26（垂直）之外的所有角度模式以及Planar模式。
16x16TU:在32x32TU的基礎上進一步出去最接近水平個垂直方向的4個模式——模式9、11、25、27
8x8TU：僅對3個45度傾斜方向的模式（模式2、18、34）以及Planar模式進行參考像素濾波。
2.常規濾波與強濾波方法
這部分就是需要滿足幾個條件進行常規濾波或者強濾波。
2.預測像素的計算
與h.264/avc相比，h.265/hevc增加使用了左下方塊的邊界像素作爲當前塊的參考。這是由於h.264/avc以固定大小的宏塊爲單元進行編碼，在對當前塊進行幀內預測時，其左下方塊很有可能尚未進行編碼，無法用於參考；而h.265/hevc四叉樹形的編碼結構使得這一區域成爲可用像素。此外，這一區域像素的使用也提供了更多可能的預測方向，在某些情形下（如傾斜向上方向的紋理等）能夠大幅度提高預測精度。
h.264 4x4 luma prediction modes
h.265/hevc 幀內參考示意圖
H.265/HEVC亮度分量幀內預測支持5種大小的PU： 4x4, 8x8, 16x16, 32x32, 64x64
每一種大小的PU都有35種預測模式：
1. Planar模式
2. DC 模式
3. 33種角度模式
所有預測模式都使用相同的模板。
1.Planar模式（解決漸變式的平滑紋理區域）
Planar模式是由H.264/AVC中的Plane模式發展而來的，它適用於圖像值緩慢變化的區域。Planar模式使用水平和垂直方向的兩個線性濾波器，並將二者的平均值作爲當前塊像素的預測值。
幀內Planar模式預測
a)對應像素的計算公式 b)其計算效果圖
2.DC模式（適用於大面積平坦區域）
DC模式適用於大面積平坦區域，其做法與H.264/AVC基本相同。當前塊預測值可由其左側和上方（注意不包含左上角、左上方和右上方）參考像素的平均值得到。
在4X4的非邊緣塊，即藍色透明部分
3.角度模式
H.264/AVC使用了8中不同的預測方向（4x4大小），H.265/HEVC則進一步細化了這些預測方向，規定了33種角度預測模式，以更好地適應視頻內容種不同方向的紋理。
下圖給出了33種角度模式的具體方向，其中V0(模式26)和H0(模式10)分別表示爲垂直和水平方向，其餘模式的預測方向都可以看成再垂直或水平方向上做了一個偏移，該偏移角的大小可由模式下方的數字計算得出。
33種角度模式的預測方向
θ 爲正表示預測方向向左偏移，θ爲負表示預測方向向右偏移；對於水平類模式，θ爲正表示預測方向向上偏移，θ爲負表示預測方向向下偏移。
對於模式1125，當前塊的預測需要同時用到上方和左側的參考像素。爲了能夠使用一種統一的形式來計算預測像素值，H.264/HEVC標準採用了一種“投影像素”的方法，對於模式1825（垂直類模式），須將左側參考像素按給定方向偷影至上方參考像素的左側（水平排列），而對於模式11~17（水平類模式），須將上方參考像素按給定方向投影至左側參考像素的上方（垂直排列）。
step:
- 對於給定垂直類模式M,使用“投影像素”法將其需要用到的參考像素映射爲一維形式，記爲Ref.
2.計算當前像素對應參考像素的Ref中的位置，記爲pos：
pos = (y* offset[M]) >> 5
3.計算當前像素對應參考像素的加權因子w：
w = (y * offset[M]) & 31
其中，&表示按位與運算。
4.計算當前像素的預測值：
Px,y = ((32-w)Ref[pos]+wRef[pos+1]+16)>>5
需要注意的是,對於模式26（垂直模式），預測像素值改由下式計算：
Px,y = Rx,o +（(Ro,y - Ro,o） >> 0）
源碼解析：
HM中TComPrediction.cpp文件下有以上模式的函數，具體的解析可以參考：
http://blog.csdn.net/hevc_cjl/article/details/8175721
http://blog.csdn.net/hevc_cjl/article/details/8184276
http://blog.csdn.net/hevc_cjl/article/details/8200793
http://blog.csdn.net/hevc_cjl/article/details/8216065
http://blog.csdn.net/hevc_cjl/article/details/8259844
http://blog.csdn.net/hevc_cjl/article/details/8259844
TComPrediction.cpp
作者：Persistently
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來源：簡書
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