JVET-AI0084

一、ALF 的原有问题（ECM-13.0 中存在的问题）

1. APS-ALF 系数跨帧复用但缺乏自适应能力

在 ECM-13.0 中：

• 非固定 APS-ALF 的滤波系数：

  • 由编码器针对某一帧优化
  • 可被后续多帧复用

• 解码端对所有使用该 APS 的帧：

  • 以相同强度应用 ALF 校正

👉 问题在于：

不同帧在内容特性、QP、噪声水平上存在显著差异，而滤波强度保持不变

2. 滤波强度不匹配导致 RD 性能受限

具体表现为：

• 对某些帧：

  • ALF 校正偏弱，去噪不足

• 对另一些帧：

  • ALF 校正偏强，产生过平滑

• 这种失配：

  • 无法通过 CTU 级 ALF on/off 完全解决
  • 影响整体 RD 性能

📌 本质问题：

ALF 只能“开或关”，但“强度不可调”

3. 重新估计 APS 系数代价高

• 若为每帧重新生成 APS-ALF：

  • 增加编码复杂度
  • 增加 APS signaling 开销

• ECM-13.0 中缺乏：

  • 轻量级的帧级强度调节机制

二、AI0084 提出的解决方法（ALF residuals scaling）

1. 核心思想：缩放 ALF 残差而非修改滤波器

AI0084 不改变：

• ALF 滤波结构
• APS-ALF 系数本身

而是对ALF 产生的校正残差引入缩放因子：

rec′(s)=rec(s)+corr(s)⋅scale23 rec'(s) = rec(s) + \frac{corr(s) \cdot scale}{2^3}rec′(s)=rec(s)+23corr(s)⋅scale​

其中：

• (corr(s))：ALF 计算得到的校正残差
• (scale)：缩放因子

👉 实现“滤波强度可调”

2. 缩放因子的信令方式（轻量级）

（1）按 Slice 信令

• 缩放因子在slice header中传输
• 不引入 CTU 级额外信令

（2）Luma 支持按 class 分组缩放

• luma 的 25 个 ALF class index：

  • 按组划分
  • 每组共享一个 scaling factor

• 通过：

  • idxGroup决定组数
  • idxScale[n]指定每组缩放因子

📌 允许：

• 不同纹理 / 活动度区域
• 使用不同 ALF 强度

（3）Chroma 使用单一缩放因子

• 每个 chroma 分量：

  • 仅信令一个 scaling factor

• 控制复杂度和比特开销

3. 缩放因子查表实现，复杂度极低

• 缩放因子值来自SPS 预定义表

• 实现为：

  • 整数乘法 + 移位

• 不引入额外浮点或复杂运算

4. 带来的效果

• 在不改变 APS-ALF 系数的前提下：

  • 适配不同帧特性
  • 改善 RD 性能

• 实验结果表明：

  • RA / LDB / LDP 下均有稳定 BD-rate 降低
  • 编码与解码复杂度几乎不变