前言

本文所介绍的像素值预测，是指在帧内预测总体流程中的预测块每个像素值的推导过程。当我们已知向量像素的重建值的时候，我们就可以对当前预测块进行像素值预测。该过程得到的结果将与源像素值相减得到残差，为后续变换量化提供数据来源。

温馨提示：本文所讲的内容都有对应的可执行代码，读者可以结合代码理解文章内容。

预测模式

对亮度像素而言，4×4 亮度子块有9 种可选预测模式，适用于带有大量细节的图像编码。16×16 亮度块有4种预测模式，适用于平坦区域图像编码。对于色度像素，只有8x8色度块，其预测也有4 种预测模式，类似于16×16 亮度块预测模式。

4x4亮度块预测

上文说到4x4亮度块有9种预测模式，不同模式预测的角度不同，下面是各个预测模式的描述：

模式名称	描述
模式0	由A、B、C、D 垂直推出相应像素值
模式1	由I、J、K、L 水平推出相应像素值
模式2	由A~D 及I~L 平均值推出所有像素值
模式3	由45°方向像素内插得出相应像素值
模式4	由45°方向像素内插得出相应像素值
模式5	由26.6°方向像素值内插得出相应像素值
模式6	由26.6°方向像素值内插得出相应像素值
模式7	由26.6° 方向像素值内插得出相应像素值
模式8	由26.6° 方向像素值内插得出相应像素值

这里对各个预测模式做个解释：
（1）预测模式0（vertical）：当前块的十六个像素值由其上方A、B、C、D四个像素值决定，即a=e=i=m=A，b=f=j=n=B，c=g=k=o=C，d=h=l=p=D

（2）预测模式1（horizontal）：当前块的十六个像素值由其左方I、J、K、L四个像素值决定，即a=b=c=d=I，e=f=g=h=J，i=j=k=l=K，m=n=o=p=L。

（3）预测模式2（DC）：十六个像素值完全相等，等于ABCDIJKL这八个像素的平均值。

（4）预测模式3（diagnal down-left）：左下45度方向上的像素相等，由相邻块像素加权平均得到。
即a==(A+2B+C+2)/4，b=e=(B+2C+D)/4，c=f=i=(C+2D+E+2)/4，d=g=j=m=(D+2E+F+2)/4，h=k=n=(E+2F+G+2)/4，l=o=(F+2G+H+2)/4，p=(G+2H+H+2)/4=(G+3H+2)/4。

（5）预测模式4（diag down-right）：右下45度方向上的像素相等，由相邻块像素加权平均得到。
即a=f=k=p=(I+2M+A+2)/4，e=f=o=(J+2I+M)/4，i=n=(K+2J+I+2)/4，m=(L+2K+J+2)/4，b=g=l=(B+2A+M+2)/4，c=h=(C+2B+A+2)/4，d=(D+2C+B+2)/4。

（6）预测模式5（vertical right）：

include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>#define BLK_WIDTH 4 //当前块宽度
#define BLK_HIGHT 4 //当前块高度
#define BLOCK_SIZE 4
#define BLOCK_SHIFT 2// Predictor array index definitions
#define P_X (PredPel[0])
#define P_A (PredPel[1])
#define P_B (PredPel[2])
#define P_C (PredPel[3])
#define P_D (PredPel[4])
#define P_E (PredPel[5])
#define P_F (PredPel[6])
#define P_G (PredPel[7])
#define P_H (PredPel[8])
#define P_I (PredPel[9])
#define P_J (PredPel[10])
#define P_K (PredPel[11])
#define P_L (PredPel[12])typedef unsigned char imgpel;enum {VERT_PRED            = 0,HOR_PRED             = 1,DC_PRED              = 2,DIAG_DOWN_LEFT_PRED  = 3,DIAG_DOWN_RIGHT_PRED = 4,VERT_RIGHT_PRED      = 5,HOR_DOWN_PRED        = 6,VERT_LEFT_PRED       = 7,HOR_UP_PRED          = 8
} I4x4PredModes;
/*!************************************************************************* \brief*    Vertical 4x4 Prediction*************************************************************************/
static inline void get_i4x4_vertical(imgpel **cur_pred, imgpel *PredPel)
{memcpy(cur_pred[0], &PredPel[1], BLOCK_SIZE * sizeof(imgpel));memcpy(cur_pred[1], &PredPel[1], BLOCK_SIZE * sizeof(imgpel));memcpy(cur_pred[2], &PredPel[1], BLOCK_SIZE * sizeof(imgpel));memcpy(cur_pred[3], &PredPel[1], BLOCK_SIZE * sizeof(imgpel));
}
/*!************************************************************************* \brief*    Horizontal 4x4 Prediction*************************************************************************/
static inline void get_i4x4_horizontal(imgpel **cur_pred, imgpel *PredPel)
{int i;for (i=0; i < BLOCK_SIZE; i++){cur_pred[i][0]  =cur_pred[i][1]  =cur_pred[i][2]  =cur_pred[i][3]  = (imgpel) (&P_I)[i];}
}/*!************************************************************************* \brief*    DC 4x4 Prediction*************************************************************************/
static inline void get_i4x4_dc(imgpel **cur_pred, imgpel *PredPel, int left_available, int up_available)
{int i, j, s0 = 0;if (up_available && left_available){// no edges0 = (P_A + P_B + P_C + P_D + P_I + P_J + P_K + P_L + 4) >> (BLOCK_SHIFT + 1);}else if (!up_available && left_available){// upper edges0 = (P_I + P_J + P_K + P_L + 2) >> BLOCK_SHIFT;;}else if (up_available && !left_available){// left edges0 = (P_A + P_B + P_C + P_D + 2) >> BLOCK_SHIFT;}else //if (!up_available && !left_available){// top left corner, nothing to predict froms0 = P_A; // P_A already set to p_Vid->dc_pred_value;}for (j=0; j < BLOCK_SIZE; j++){for (i=0; i < BLOCK_SIZE; i++)cur_pred[j][i] = (imgpel) s0;}
}void get_intrapred_4x4(imgpel *PredPel, imgpel ***curr_mpr_4x4, int i4x4_mode,  int left_available, int up_available)
{switch (i4x4_mode){case VERT_PRED :get_i4x4_vertical(curr_mpr_4x4[VERT_PRED], PredPel);break;case HOR_PRED :get_i4x4_horizontal(curr_mpr_4x4[HOR_PRED], PredPel);break;case DC_PRED :get_i4x4_dc(curr_mpr_4x4[DC_PRED], PredPel, left_available, up_available);break;case DIAG_DOWN_LEFT_PRED :get_i4x4_downleft(curr_mpr_4x4[DIAG_DOWN_LEFT_PRED], PredPel);break;case DIAG_DOWN_RIGHT_PRED :get_i4x4_downright(curr_mpr_4x4[DIAG_DOWN_RIGHT_PRED], PredPel);break;case VERT_RIGHT_PRED :get_i4x4_vertright(curr_mpr_4x4[VERT_RIGHT_PRED], PredPel);break;case HOR_DOWN_PRED :get_i4x4_hordown(curr_mpr_4x4[HOR_DOWN_PRED], PredPel);break;case VERT_LEFT_PRED :get_i4x4_vertleft(curr_mpr_4x4[VERT_LEFT_PRED], PredPel);break;case HOR_UP_PRED :get_i4x4_horup(curr_mpr_4x4[HOR_UP_PRED], PredPel);break;default:printf("invalid prediction mode \n");break;}
}