HEVC的參考队列解码

參考队列是指在进行帧间解码时。P或者B slice所參考的已解码的。位于解码图像缓存中（DPB， decoded picture buffer）中的图像队列，类似h264中的reflist0和reflist1。涉及到整个DPB的管理和參考帧的选择。

本文中讨论的都是slice为P，B的情况，slice为I类型时，没有參考帧。

1. 短期參考图像參数集

首先介绍一下短期參考图像參数集（Short-term reference picture set ）， 简称short-term RPS，储存着有关short term參考帧选择的信息。

short-term RPS可能会出如今SPS或者slice header中。

否则（short_term_ref_pic_set(stRpsIdx )出如今SPS中）。short_term_ref_pic_set( stRpsIdx) 结构代表short-termRPS的一个候选值。在SPS中最多有64个short term RPS。

当解码到一个slice的时候。该使用哪个short term RPS呢？有两种情况：

情况1：參数short_term_ref_pic_set_sps_flag（位于slice header中）为0时。这样的情况下，码流中会有一个參数short_term_ref_pic_set_idx。这个參数给出当前slice该选择的short term RPS的序号。在SPS中有0~64个short term RPS以供检索。

情况2：short_term_ref_pic_set_sps_flag为1时，slice header中会有一个short term RPS的结构。供整个picture使用。

short term RPS的解析也有两种情况：

情况1.參数inter_ref_pic_set_prediction_flag为1。RPS的内容从还有一个RPS预測得来。

情况2.inter_ref_pic_set_prediction_flag为0，直接解析得到。

short term RPS的解析过程不在这里具体说明，具体可见HEVC标准。

经过解析后。我们可以得到一系列的entry和两个值NumNegativePics和NumPositivePics，分别给出poc小于和大于当前slice的poc的參考帧的数量，每个entry包括两个值：

1.UsedByCurrPic：表示是否被当前帧使用

2.DeltaPoc：与当前帧的POC的差值

如图所看到的：

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图中，NumNegativePics=5，NumPositivePics = 4。

分析到这里先放一放。我们来看还有一组參数。

2.长期參考图像參数集

假设码流採用了long term 參考时。

在SPS中存储着num_long_term_ref_pics_sps（设为n0）个entry。每一个entry也包括两项UsedByCurrPic和DeltaPoc。

slice header中的參数num_long_term_sps（设为n1）给出从sps中採用的long term entry的个数，參数num_long_term_pics（设为n2）给出包括在slice
header中的long term entry的个数。

slice header中还包括n1个的lt_idx_sps，依据这些lt_idx_sps给出的序号，从SPS的n0个long term entry中选择n1个和slice header中的n2个组成long term entry的序列。

如图：n1 = 3, n2 = 2;

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3.參考图像列表修正

參考图像列表修正结构（Reference picture list modification）位于sliceheader中。

參数ref_pic_list_modification_flag_l0：若其值为1表示參考图像列表0通过list_entry_l0[i]被显式指定，默认值为0。

參数list_entry_l0[i]：给出RefPicListTemp0中用以替代当前值的索引。

參数ref_pic_list_modification_flag_l1：若其值为1表示參考图像列表0通过list_entry_l1[i]被显式指定，默认值为0。

參数list_entry_l1[i]：给出RefPicListTemp1中用以替代当前值的索引。

4.RPS解码过程和RefList的构建

遍历short term RPS的全部entry。利用deltapoc计算得到參考帧的poc，并将used = 1且poc小于当前slice的放入PocStCurrBefore组。

将used = 1且poc大于当前slice的放入PocStCurrAfter组。

将used = 0的放入PocStFoll组。

遍历long term RPS的全部entry，利用deltapoc计算得到參考帧的poc。并将used = 1的放入PocLtCurr组，将used = 0的放入PocLtFoll组。

整个过程如图所看到的：

图中给每个entry都加入了标号。依据deltaPoc计算得出的poc记做Pn（P1，P2，.... P14）。这样就得到了PocStCurrBefore。PocStCurrAfter，PocStFoll，PocLtCurr和PocLtFoll共5组poc。

DPB中的图像会被标记为used for short-term reference（短期參考），used for long-term reference（长期參考）或者unused for reference（不被參考），且仅仅能为当中的一种状态。

然后进行例如以下步骤：

1.

遍历PocLtCurr组中的POC，假设DPB中某帧图像的poc和组中的某个poc同样。则这帧图像属于RefPicSetLtCurr组。

遍历PocLtFoll组中的POC，假设DPB中某帧图像的poc和组中的某个poc同样，则这帧图像属于RefPicSetLtFoll组。

2.

RefPicSetLtCurr和RefPicSetLtFoll组中的图像都被标记为used for long-term reference。

3.

遍历PocStCurrBefore组中的POC，假设DPB中某帧图像的poc和组中的某个poc同样，则这帧图像属于RefPicSetStCurrBefore组。

遍历PocStCurrAfter组中的POC。假设DPB中某帧图像的poc和组中的某个poc同样。则这帧图像属于RefPicSeStCurrAfter组。

遍历PocStFoll组中的POC。假设DPB中某帧图像的poc和组中的某个poc同样，则这帧图像属于RefPicSetStFoll组。

4.

凡是不在RefPicSetStCurrBefore, RefPicSetStCurrAfter, RefPicSetStFoll, RefPicSetLtCurr和RefPicSetLtFoll这5个组中的图像即被标记为unused for reference。（也就是说，RefPicSetStCurrBefore。RefPicSetStCurrAfter和RefPicSetStFoll组中的图像标记为了used
for short-term reference）

如图，如果DPB中共同拥有6帧图像。其POC各自是P1, P2, P6, P10, P11和P15。则依据以上步骤。得到图中结果，P15被标记为unused for reference。

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对于P slice来说。仅仅有前向參考列表RefPicList0，对于B slice来说。有RefPicList0和后向參考列表RefPicList1.

RefPicListTemp0依照顺序RefPicSetStCurrBefore，RefPicSetStCurrAfter和RefPicSetLtCurr组成。

RefPicListTemp1依照顺序RefPicSetStCurrAfter。RefPicSetStCurrBefore和RefPicSetLtCurr组成。

依照Reference picture list modification中的内容，能够得到终于的參考list，RefPicList0和RefPicList1。

如图所看到的：

依据以上步骤，能够得到RefPicListTemp0中图像的POC为P1，P6和P10，RefPicListTemp1中的图像为P6。P1和P10。

ref_pic_list_modification_flag_l0为0。则RefPicList0全然和RefPicListTemp0同样。

ref_pic_list_modification_flag_l1为1，则RefPicList1须要依据list_entry_l1改动顺序得到。

有了RefPicList0和RefPicList1就能够进行运动向量的解码，预測和计算了，运动补偿也要用到。