El estándar HEVC utiliza la predicción INTRA con el fin del aprovechamiento de la redundancia espacial existente en cualquier secuencia y, con ello, disminuir el régimen binario necesario para su codificación. Una predicción intrapicture de CB con tamaño MxM puede tener uno de los dos tipos de particiones de PB denominados PART (2Nx2N) y PART (NxN), el primero de los cuales indica que el CB no se divide y el segundo indica que el CB se divide en cuatro PBs de igual tamaño. (Conceptualmente, en esta notación, N=M/2). Sin embargo, es posible representar las mismas regiones que se especifican por cuatro PBs mediante el uso de cuatro interruptores automáticos más pequeños cuando el tamaño del CB actual es mayor que el tamaño mínimo de CU. Así, el diseño HEVC sólo permite el tipo de partición NxN que se utiliza cuando el tamaño de CB actual es igual al tamaño mínimo de CU. Esto significa que el tamaño de PB es siempre igual al tamaño CB cuando el CB se codifica utilizando un modo de predicción intrapicture y el tamaño del CB no es igual al tamaño mínimo de la CU. Aunque el modo de predicción intrapicture se establece en el nivel del PB, el proceso de predicción real opera por separado para cada TB [13].
Para su implementación se usan muestras de TBs adyacentes como datos de referencia para la predicción. El proceso anterior es realizable a nivel de PU y la forma de hacerlo sufre variaciones según sea el modo de predicción asociado a dicha PU [14].
2.3.1 Modos de predicción.
Para la predicción intrapicture existen varios modos específicos de realizar este proceso. El Intra-Angular, Intra-Planar (suponiendo una superficie de amplitud con una pendiente horizontal y vertical derivada de los límites) e Intra-DC (una superficie plana con un valor que coincida con el valor medio de las muestras de contorno).
En el caso del modo Intra-Angular, cada TB se predice sobre muestras adyacentes en una dirección definida. En la figura 2.6se muestran las 33 direcciones diferentes de predicción, denotado como Intra-Angular [k], donde k es un número de modos de 2 a 34 donde se define por tamaños (cuadrado) de TB de 4x4 hasta 32x32 que muestran posibles usos. Los ángulos que se presentan se diseñaron intencionadamente para lograr cubrir con mayor densidad las zonas cercanas a la dirección horizontal, vertical y diagonal puesto que estadísticamente se ha observado la prevalencia de estos ángulos y la eficacia del procesamiento de señal de predicción
Figura 2.6 Modos y orientaciones direccionales para predicción entre imágenes [10]. Para un TB de tamaño NxN, un total de 4N+1 muestras espacialmente adyacentes pueden ser utilizadas para la predicción, como se muestra en la figura 2.6. Cuando esté disponible a partir de operaciones de la decodificación anterior, las muestras de TBs inferior izquierda se pueden utilizar para la predicción en HEVC además de las muestras de TBs a la izquierda, arriba, y arriba a la derecha de la TB actual.
El proceso de predicción del modo de Intra-Angular puede implicar muestras de extrapolación de la ubicación de la muestra de referencia, proyectado de acuerdo con una direccionalidad dada. Para eliminar la necesidad de conmutación de muestra por muestra que cambia entre la fila de referencia y buffers de columna, para Intra-Angular [k] con k en el rango de 2-17, las muestras situadas en la fila de arriba se proyectan como muestras adicionales situadas en la columna de la izquierda; y con k en el rango de 18-34, las muestras situadas en la columna de la izquierda se proyectan como muestras situadas en la fila de arriba [14].
Para mejorar la precisión de la predicción intrapicture, la ubicación de la muestra de referencia estimada se calcula con exactitud de1/32 muestras. La interpolación bilineal se utiliza para obtener el valor de la muestra de referencia proyectada utilizando dos muestras de referencia más cercanas situadas en las posiciones enteras.
En resumen el proceso de predicción del modo Intra-Angular es consistente en todos los tamaños de bloque y direcciones de predicción, mientras que H.264/MPEG-4 AVC utiliza diferentes métodos para sus tamaños de bloque compatibles de 4x4, 8x8, y 16x16. Esta coherencia del diseño es especialmente deseable desde HEVC ya que apoya una mayor variedad de tamaños de TB y un aumento significativo del número de direcciones de predicción en comparación con H.264/MPEG-4 AVC [8].
Además de predicción Intra-Angular que se dirige a las regiones con los bordes direccionales fuertes, HEVC admite dos métodos de predicción alternativa, Intra-Planar e Intra-DC, para los que se especifican los modos similares en H.264/MPEG-4 AVC.
En el modo Intra-DC la predicción se genera con el valor medio de las muestras de referencia mientras que en el modo Intra-Planar se usa el valor medio de dos interpolaciones lineales (vertical y horizontal) usando cuatro muestras de referencia de esquina para evitar discontinuidades a lo largo de los límites de bloque. El modo de predicción Intra-Planar se admite para todos los tamaños de bloque en HEVC, mientras que H.264/MPEG-4 AVC apoya la predicción planar sólo cuando el tamaño de PB de luminancia es de 16x16, y su predicción planar opera de manera diferente a la predicción
planar en HEVC. El modo Intra-Planares de vital utilidad en la predicción de zonas planas de la imagen.
Para la predicción de las crominancias, el estándar HEVC le autoriza al codificador seleccionar cinco modos diferentes: vertical, horizontal, Intra-Planar, Intra-DC y el mismo modo usado en la luminancia.
Debido a la existencia de un gran número de modos, éstos de forma predictiva logran la codificación considerando los tres modos que presentan mayores posibilidades (MPM (Most Probable Modes)) basados en los PBs adyacentes decodificados previamente.
Para la luminancia, HEVC presenta 33 modos de predicción direccionales en contraste con los 8 modos presentados por H.264. Al mismo tiempo el proceso de predicción en el modo Intra_Angular se desarrolla de forma consistente para cualquier tamaño de bloque mientras que en H.264 pueden variar los métodos según el tamaño de éstos. Lo anterior provoca que la predicción INTRA en HEVC sea más flexible que en estándares anteriores [11].