Slice vs Tile in H.265

在 H.265 (HEVC) 的規格裡面多一個名詞 tile, 本來我們講 tile 都是說 memory 的排法不要照 scan line, 而是以 Macroblock 為單位, 以節省記憶體頻寬. 不過這個名詞在 H.265 已經有了正式的定義. 首先, 回顧一下 H.264 的名詞. 可以根據下圖來區別 Coded Video Sequence, AU 和 NAL [1].

接下來看一下比較舊的 slice 的定義.

Slice 的下一層是 slice segment. 由一個 independent slice segment 開始, 接著一串 dependent slice segment. 在同一個 AU (access unit, 正好就是解出一張) 裡面, 可以有多個 slice segment. 下圖的每一個框框是一個 coding tree unit (CTU) , CTU 可以再切割成 coding tree blocks [2, 4].

Tile 的分法永遠是矩形的. 看到灰色的 independent segment就是一個 slice 的開頭, 後面白色的部分就是 depedent segments. 一個tile 可以包含多個 slice, 一個slice 也可以跨多個 tile. 不過還是要有一些規則.

首先記住 CTU 會組成 coding tree, 接著至少要滿足下面兩個條件之一:

1. 所有的 slice 的 CTU 都完整地在一個tile 內.

2. 所有的 tile 的 CTU 都完整地在一個 slice 內.

其中, 1 的條件也可以延伸為 “所有的 slice segment的 CTU 都完整地在一個tile 內. 比 2 的條件再更嚴格一點的話, 就是所有的 tile 的 CTU 都完整地在一個 slice segment內. 規格書說, 上述兩個條件也要至少滿足其中之一.

此外, 我們有 Y/U/V 三個平面 (plane), 如果 separate_colour_plane_flag = 0, 那麼表示大家的slice 都長一樣. 若是這個值等於 1, 表示三個平面可以有自己的 slice. 此時, 三個平面的資料在同一個 AU裡面可以交錯 (interleave). 但是同一個 plane id 裡面的 coded slice segment NAL unit 只能依照 tile order 遞增.

那 tile 有什麼用呢?它是可以平行處理的單位. 也就是說, decoder 可以同時對多個 tile 進行解碼. 以前我們要解完一個 slice, 才能再解下一個 slice, 否則也不知道下一個 slice 的 header 在哪裡?現在我們只要知道有幾個 tile, 就可以從 tile 的頭開始解碼. Tile 不像 slice 有 header, 所以不會又多一層 overhead.

那麼, 我們怎麼找到 tile 的開頭呢?從 bit stream 裡面可以找到這一段定義.

首先就看有沒有 enable tile (tiles_enabled_flag = 1), 有的話再看是不是均勻的大小 (uniform_spaciing_flag). 如果 tile 並不一樣大, 就分別讀出每一個 tile 的寬高. 雖然 bit stream 沒有直接講出寬高, 只要在畫面上下砍 column_width_minus1 刀, 橫切 row_height_minus1 刀就可以得到這些格子了.

在 [ref 3] 裡面, 有人提到 tile 可以做 ROI (region of interest, 不是 return on investment). 先畫一個 tile 放重點, 給比較高的 bit rate; 其他的小 tile 就給比較低的 bit rate. 由於 H.265 裡面拔掉了 H.264 的 FMO (flexible MB order),  所以光靠 slice 就不方便做這種匡出一塊矩形效果. 另外, 這邊有人吐槽 FMO 本來就是做 error concealment 用的, 不是 ROI 用的.

[REF]

1. H.264先進視訊編解碼標準

2. H.265 Spec.

3. I am littile confused about the tiles in HEVC. Can’t we achieve same parallelism using only slices?

4. HEVC – What are CTU, CU, CTB, CB, PB, and TB?

[速覽]

CB vs sub-block

CU = YUV 的 CB + syntax element

CTB (8×8~64×64) vs MB (16×16)

CTU = YUV  的 CTB + syntax element

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