幀內宏塊預測
1． 引言
聯合視頻工作組（JVT）正在定案一個新的自然視頻圖像編碼（壓縮）標準。新標準被稱爲H.264或稱作MPEG-4 Part 10、“高級視頻編碼（AVS）”。這篇文檔描述了H.264編解碼器中宏塊幀內編碼的方法。
如果一個塊或宏塊按幀內模式編碼，會基於之前已經編碼並重構（未過濾）的塊生成一個預測宏塊。這個預測塊P被從之前已經編碼的當前宏塊中減去。對於亮度（luma）採樣，P可能爲每個4X4子塊或16X16宏塊產生。對於每個4X4的亮度塊總共有9種可選的預測模式；對於16X16亮度塊有4種可供選擇的模式；而每個4X4的色度塊只有一種預測模式（注：此處當理解成只有一種8X8的色度分塊模式？）。
2．4X4亮度塊預測模式
Figure 1顯示在一個QCIF幀中的一個亮度宏塊和一個需要進行預測的4X4的亮度塊。該塊左邊和上邊的採樣（即像素對應值）已經被編碼、重建並且因而能夠在編碼器和解碼器中用來生成預測塊。基於Figure 2中標識爲A-M的採樣計算出預測塊P。注意在有些情況下，不是所有的採樣A-M都在當前切片（即分塊）中可用：爲了保持切片解碼的獨立性，只有在當前切片中可用的採樣纔會用來進行預測。直流(DC)預測（模式2）根據A-M中的哪些採樣可用來修改；其它模式（1-8）或許只能使用在所有預測中用到的採樣都可用的情況（除了E，F，G，H不可用的情況。這些值可從D中複製）。
Figure 3中的箭頭標出了每種模式下預測的方向。在模式3-8中，預測值根據預測採樣A-Q的加權平均來產生。編碼器可能爲每個塊選擇一種預測模式來減小P和被編碼塊之間的誤差。
例：對Figure 1中所示的4X4塊使用9種預測模式（0-8）計算。Figure 4顯示了每種預測生成的預測塊P。每種預測模式的絕對誤差和（SAE）表明了預測誤差的規模。在這種例子中，與實際當前塊匹配最好的是模式7(垂直向左)，因爲這種模式給出了最小的SAE；經過視覺上的比較可以看出P塊與原始的4X4塊非常相似。
3． 16X16亮度塊預測模式
16X16亮度塊預測模式是一個上述4X4亮度塊預測模式的一種替代方法，整個16X16的亮度塊可以被預測。有四種模式可以使用。如Figure 5所示：
模式0(垂直)：從塊上部的採樣推出（H）。
模式1(水平)：從塊左側的採樣推出（V）。
模式2(直流)：從塊上部和左側的採樣的均值推出（H+V）
模式3(平面)：對塊上部和左側的採樣H和V使用一個線性“平面”函數，這在平滑的亮度區域中效果最好。
例：
Figure 6 顯示了一個左側和上部採樣已經編碼的亮度宏塊。預測結果（Figure 7）表明最佳匹配由模式3給出。幀內16X16模式在分佈均勻的圖像區域中效果比較好。
4． 8X8色度塊預測模式
一個宏塊的每個8X8的色度分量從之前已編碼重構的上部和（或）左側的色度採樣中預測。色度塊的四種預測模式和第3部分中描述（Figure 5所示）的16X16亮度塊預測模式非常相似，除了模式號不同：直流（模式0），橫向（模式1），垂直（模式2）和平面（模式3）。相同的預測模式在色度塊中也始終適用（色度和亮度的相同預測模式的預測方法相同）。
注意：如果亮度分量中的8X8塊被編碼成幀內預測模式，色度塊也要編碼成幀內預測模式。
5． 幀內預測模式編碼
每個4X4塊所選擇的幀內預測模式必須傳遞給解碼器，這就要求一個大量的位來存儲。然而，相鄰4X4塊幀內預測模式高度相關。例如，如果Figure 8中的之前已經編碼的4X4塊A和B使用模式2，很可能塊C（當前編碼塊）的最佳預測模式也是模式2。
對每個當前塊C，編碼器和解碼器計算出最可能模式（most_probable_mode）.如果A和B都使用了4X4幀內預測模式並且都包含在當前切片中，最可能模式就是A和B中模式號最小的預測模式；否則最可能模式設置爲2(直流預測)。
編碼器給每個4X4塊發送標誌use_most_probable_mode，如果標誌爲”1”，參數most_probable_mode被使用。如果標誌爲”0”，另一個參數remaining_mode_selector被髮送，表明需改變模式。如果remaining_mode_selector比當前most_probable_mode小，預測模式就設置成remaining_mode_selector; 否則預測模式設置成remaining_mode_selector+1.採用這種方法，remaining_mode_selector只需使用8個值（0到7）來標誌當前幀內預測模式（0到8）。
6． 參考資料
1 ITU-T Rec. H.264 / ISO/IEC 11496-10, “Advanced Video Coding”, Final Committee Draft, Document JVTF100,
December 2002
2 Iain E G Richardson, “H.264 and MPEG-4 Video Compression”, John Wiley & Sons, to be published late
2003