1.0引言
高效視頻編碼（HEVC）是H.264/MPEG-4AVC（高級視頻編碼）的一種升級版視頻壓縮標準（即ISO/IEC23008-2MPEG-H第2部分和ITU-TH.265）是由ISO/IEC動態圖像專家組（MPEG）和ITU-T視頻編碼專家組（VCEG）共同編寫的。與業界標準H.264相比，HEVC能夠以幾乎同樣的視頻質量實現半比特速率，并且有望在視頻應用中得到廣泛運用，其中包括：手機、廣播、機頂盒、視頻會議、視頻監控、車載等。
下圖顯示了帶有環路濾波的HEVC視頻解碼器結構圖，突出顯示的即為環路濾波。如圖所示，它是一個可去除視頻編碼過程中塊效應的兩個級組成的級聯，即去塊效應濾波（DBLK）和采樣自適應偏移（SAO）濾波。接下來的兩部分內容將詳細描述這個級。
帶有環路濾波的HEVC視頻解碼器的結構和應用實例分析
帶有環路濾波的HEVC視頻解碼器的結構和應用實例分析
圖1HEVC視頻解碼器結構圖
2.0去塊效應濾波（DBLK）
本部分將闡述去塊效應濾波，如HEVC視頻標準［1］所述。去塊效應濾濾器運行可大體可分為兩部分：
1.濾波器邊緣上的邊界濾波強度（akaBS）計算
2.濾波器的實際運行
縱觀整個去塊效應濾波器運行，本文獻采用了以下慣例：Q像素位于“縱向”濾波器的右側，P像素位于“縱向”濾波器左側。同樣，Q屬于“橫向”濾波器邊緣下方的像素，P屬于“橫向”濾波器邊緣上方的像素。

圖2環內去塊效應濾波中稱為慣例的相鄰像素
2.1濾波器邊緣強度（akaBS）
邊界濾波強度［hor/ver］［xpos］［ypos］計算是在一個8x8網格上完成的，取值0、1、2，如下圖所示：
雖然在8x8網格的每個像素邊緣上都有濾波器（8x8結構包括4像素邊緣），但就一個4像素段的所有像素而言，邊界濾波強度計算的屬性可以被組合。就強度計算而言，我們假設每個4像素段作為一個級。請注意，邊界濾波強度計算取決于當前、左側和頂部LCULCUinfo。

圖3邊界濾波強度（BS）結構圖，在8x8網格中顯示了邊緣及其編號
2.1.1邊界濾波強度功能概述
邊界濾波強度計算是在一個8x8網格上完成的，設置圖片為0，且分片邊界（sliceboundarie）（ifloop_filter_across_slice_enabled_flag=0），Tile邊界（loop_filter_across_tile_enabled_flag=0）。
只有8x8像素邊界經過濾波，即預測單元（PU）和/或轉換單元（TU）邊界，濾波過程如下。

圖4PU和TU部分的邊界濾波強度（BS）與邊緣調諧
邊界濾波強度推導規則：

感興趣的讀者可參見HEVC規范，了解以下內容：
1.邊界濾波強度的TU邊界濾波強度推導：8.7.2.1章節
2.邊界濾波強度的PU邊界濾波強度推導：8.7.2.2章節
3.邊界濾波強度推導：8.7.2.3章節
2.1.2色度邊界濾波強度推導
只有8x8色度像素網格上的PU和/或TU邊界得到濾波。色度邊界濾波強度值源自亮度邊界濾波強度值。就色度濾波器4:2：0（q0，p0）采樣而言，從相應的（2q0，2p0）亮度采樣（即BS{Hor/ver}［xpos/2］［ypos/2］圖中的2因素下行采樣）獲取邊界濾波強度。

圖5色度邊界濾波強度映射：匹配到8x8網格然后除以2
2.2濾波器運行
該部分將闡述去除HEVC視頻標準中特定塊效應的實際濾波。
2.2.1濾波器的階數
就HEVC而言，規定的濾波器階數為幀級（不是LCU級），如下所示：
1.在整個幀處理過程中，對所有塊的豎向邊緣都進行了H濾波。
2.在整個幀處理過程中，對所有塊的橫向邊緣都進行了V濾波。
濾波是完全獨立的8x8濾波段，如圖6所示：

圖68x8塊級獨立濾波
是否需要亮度/色度（開啟/關閉判定）濾波、濾波級別（弱濾波/強濾波）以及最終的實際濾波運行將在下面章節闡述。
2.2.2亮度濾波器開啟/關閉以及弱/強濾波的判定
濾波器開/關判定和亮度強/弱判定是根據上圖所示的四個行列段進行的。
如果邊界濾波強度等于0，則按順序進行以下步驟：
qPL=（（QPP+QPQ+1）》》1），QPP和QPQ為亮度QPs
β=BETA_TABLE［Clip3（0，51，qPL+（beta_offset_div2》2））&&（|p3，0-p0，0|+|q3，0-q0，0|》3））&&（|p0，0-q0，0|》1）））dSam0=1
If（（2*dpq3》2））&&（|p3，3-p0，3|+|q3，3-q0，3|》3））&&（|p0，3-q0，3|》1）））dSam3=1
如果（dSam0==1&&dSam3==1）dE=2（strongfilter）;其他dE=1（弱濾波）;
如果（dp》1））》》3））dEp=1//對濾波采樣的數量進行弱濾波
If（dq》1））》》3））dEq=1//對濾波采樣的數量進行弱濾波

圖7去塊效應濾波中濾波開/關以及濾波強度判定中的像素使用

表1qp、tc和β（BETA_TABLE和TC_TABLE）之間的關系
2.2.3亮度強濾波以及弱濾波
2.2.3.1亮度強濾波機制
4像素部分共享同一個判定（dE，dEp，dEq）
如果（dE==2），則進行強濾波以修改每端的三個像素
p0‘=Clip3（p0？2*tc，p0+2*tc，（p2+2*p1+2*p0+2*q0+q1+4）》》3）
p1’=Clip3（p1？2*tc，p1+2*tc，（p2+p1+p0+q0+2）》》2）
p2‘=Clip3（p2？2*tc，p2+2*tc，（2*p3+3*p2+p1+p0+q0+4）》》3）
q0’=Clip3（q0？2*tc，q0+2*tc，（p1+2*p0+2*q0+2*q1+q2+4）》》3）
q1‘=Clip3（q1？2*tc，q1+2*tc，（p0+q0+q1+q2+2）》》2）
q2’=Clip3（q2？2*tc，q2+2*tc，（p0+q0+q1+3*q2+2*q3+4）》》3）

圖8亮度DBLK濾波和邊緣周圍像素點的使用
2.2.3.2亮度弱濾波機制
4像素部分共享同一個判定（dE，dEp，dEq）
如果（dE==1），則進行弱濾波以修改每端的一個或二個像素
D=（9*（q0–p0）-3*（q1–p1）+8）》》4
如果（aBS（Δ）》1），tc》》1，（（（p2+p0+1）》》1）–p1+Δ）》》1）
p1’=Clip1Y（p1+Δp）
ifdEq等于1，則濾波采樣值q1’規定如下：
Δq=Clip3（-（tc》》1），tc》》1，（（（q2+q0+1）》》1）–q1–Δ）》》1）
q1’=Clip1Y（q1+Δq））
2.2.4色度濾波
只有8x8色度像素網格上的PU和/或TU邊界得到濾波
邊界濾波強度源自亮度（對每個方向進行２因素下行采樣）（請參見色度邊界濾波強度推導小節）
qPI=（（（QPQ+QPP+1）》》1）+cqp_offset），其中此處的cqp_offset分別代表組件Cb/U和Cr/V的pic_cb_qp_offset和pic_cr_qp_offset。
下表的qPI包括了qPC

圖9色度DBLK濾波和邊緣周圍像素點的使用

表2QPc向qPi轉換
tc=TC_TABLE［Clip3（0，53，qPC+2*（BS-1）+（tc_offset_div21時，則Chroma濾波器將被開啟
Δ=Clip3（-tC，tC，（（（（q0–p0）》3））
p0’=Clip1C（p0+Δ）
q0’=Clip1C（q0-Δ）
3.1.3邊界條件處理
需要條件處理的有三種條件：
1.圖像邊界（上、下、左、右）
2.分片邊界以及slice_loop_filter_across_slices_enabled_flag=0?？畿S分片濾波適用于給定分片邊界的左側和上側邊緣（并非所有方向）
3.瓦片邊界和loop_filter_across_tiles_enabled_flag=0
在上述情況中，分片邊界沿線的像素未被處理，具體取決于SAO類型。
就BO而言，所有像素都將被處理。
就EO而言，像素有效性將根據SAO類型進行，如果在邊界條件下像素無效，其將跳過進行處理（即0漂移）。
下圖對邊界條件處理進行了描述。

圖14SAO解碼器的邊界處理實例
3.1.4條件處理
在下列條件時，SAO濾波將關閉。
SAO類型idx=OFF
CU類型=PCM且環路濾波器被描述為PCM類型
CU類型=TQBypss（無損耗）
限幅電平SAO=OFF