git.sesse.net Git - x264/blob - encoder/me.c

   1 /*****************************************************************************
   2  * me.c: motion estimation
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2003-2013 x264 project
   5  *
   6  * Authors: Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
   7  *          Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
   8  *          Fiona Glaser <fiona@x264.com>
   9  *
  10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  11  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  12  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  13  * (at your option) any later version.
  14  *
  15  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  18  * GNU General Public License for more details.
  19  *
  20  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  21  * along with this program; if not, write to the Free Software
  22  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
  23  *
  24  * This program is also available under a commercial proprietary license.
  25  * For more information, contact us at licensing@x264.com.
  26  *****************************************************************************/
  27
  28 #include "common/common.h"
  29 #include "macroblock.h"
  30 #include "me.h"
  31
  32 /* presets selected from good points on the speed-vs-quality curve of several test videos
  33  * subpel_iters[i_subpel_refine] = { refine_hpel, refine_qpel, me_hpel, me_qpel }
  34  * where me_* are the number of EPZS iterations run on all candidate block types,
  35  * and refine_* are run only on the winner.
  36  * the subme=8,9 values are much higher because any amount of satd search makes
  37  * up its time by reducing the number of qpel-rd iterations. */
  38 static const uint8_t subpel_iterations[][4] =
  39    {{0,0,0,0},
  40     {1,1,0,0},
  41     {0,1,1,0},
  42     {0,2,1,0},
  43     {0,2,1,1},
  44     {0,2,1,2},
  45     {0,0,2,2},
  46     {0,0,2,2},
  47     {0,0,4,10},
  48     {0,0,4,10},
  49     {0,0,4,10},
  50     {0,0,4,10}};
  51
  52 /* (x-1)%6 */
  53 static const uint8_t mod6m1[8] = {5,0,1,2,3,4,5,0};
  54 /* radius 2 hexagon. repeated entries are to avoid having to compute mod6 every time. */
  55 static const int8_t hex2[8][2] = {{-1,-2}, {-2,0}, {-1,2}, {1,2}, {2,0}, {1,-2}, {-1,-2}, {-2,0}};
  56 static const int8_t square1[9][2] = {{0,0}, {0,-1}, {0,1}, {-1,0}, {1,0}, {-1,-1}, {-1,1}, {1,-1}, {1,1}};
  57
  58 static void refine_subpel( x264_t *h, x264_me_t *m, int hpel_iters, int qpel_iters, int *p_halfpel_thresh, int b_refine_qpel );
  59
  60 #define BITS_MVD( mx, my )\
  61     (p_cost_mvx[(mx)<<2] + p_cost_mvy[(my)<<2])
  62
  63 #define COST_MV( mx, my )\
  64 {\
  65     int cost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE,\
  66                    &p_fref_w[(my)*stride+(mx)], stride )\
  67              + BITS_MVD(mx,my);\
  68     COPY3_IF_LT( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my );\
  69 }
  70
  71 #define COST_MV_HPEL( mx, my ) \
  72 { \
  73     intptr_t stride2 = 16; \
  74     pixel *src = h->mc.get_ref( pix, &stride2, m->p_fref, stride, mx, my, bw, bh, &m->weight[0] ); \
  75     int cost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, src, stride2 ) \
  76              + p_cost_mvx[ mx ] + p_cost_mvy[ my ]; \
  77     COPY3_IF_LT( bpred_cost, cost, bpred_mx, mx, bpred_my, my ); \
  78 }
  79
  80 #define COST_MV_X3_DIR( m0x, m0y, m1x, m1y, m2x, m2y, costs )\
  81 {\
  82     pixel *pix_base = p_fref_w + bmx + bmy*stride;\
  83     h->pixf.fpelcmp_x3[i_pixel]( p_fenc,\
  84         pix_base + (m0x) + (m0y)*stride,\
  85         pix_base + (m1x) + (m1y)*stride,\
  86         pix_base + (m2x) + (m2y)*stride,\
  87         stride, costs );\
  88     (costs)[0] += BITS_MVD( bmx+(m0x), bmy+(m0y) );\
  89     (costs)[1] += BITS_MVD( bmx+(m1x), bmy+(m1y) );\
  90     (costs)[2] += BITS_MVD( bmx+(m2x), bmy+(m2y) );\
  91 }
  92
  93 #define COST_MV_X4_DIR( m0x, m0y, m1x, m1y, m2x, m2y, m3x, m3y, costs )\
  94 {\
  95     pixel *pix_base = p_fref_w + bmx + bmy*stride;\
  96     h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( p_fenc,\
  97         pix_base + (m0x) + (m0y)*stride,\
  98         pix_base + (m1x) + (m1y)*stride,\
  99         pix_base + (m2x) + (m2y)*stride,\
 100         pix_base + (m3x) + (m3y)*stride,\
 101         stride, costs );\
 102     (costs)[0] += BITS_MVD( bmx+(m0x), bmy+(m0y) );\
 103     (costs)[1] += BITS_MVD( bmx+(m1x), bmy+(m1y) );\
 104     (costs)[2] += BITS_MVD( bmx+(m2x), bmy+(m2y) );\
 105     (costs)[3] += BITS_MVD( bmx+(m3x), bmy+(m3y) );\
 106 }
 107
 108 #define COST_MV_X4( m0x, m0y, m1x, m1y, m2x, m2y, m3x, m3y )\
 109 {\
 110     pixel *pix_base = p_fref_w + omx + omy*stride;\
 111     h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( p_fenc,\
 112         pix_base + (m0x) + (m0y)*stride,\
 113         pix_base + (m1x) + (m1y)*stride,\
 114         pix_base + (m2x) + (m2y)*stride,\
 115         pix_base + (m3x) + (m3y)*stride,\
 116         stride, costs );\
 117     costs[0] += BITS_MVD( omx+(m0x), omy+(m0y) );\
 118     costs[1] += BITS_MVD( omx+(m1x), omy+(m1y) );\
 119     costs[2] += BITS_MVD( omx+(m2x), omy+(m2y) );\
 120     costs[3] += BITS_MVD( omx+(m3x), omy+(m3y) );\
 121     COPY3_IF_LT( bcost, costs[0], bmx, omx+(m0x), bmy, omy+(m0y) );\
 122     COPY3_IF_LT( bcost, costs[1], bmx, omx+(m1x), bmy, omy+(m1y) );\
 123     COPY3_IF_LT( bcost, costs[2], bmx, omx+(m2x), bmy, omy+(m2y) );\
 124     COPY3_IF_LT( bcost, costs[3], bmx, omx+(m3x), bmy, omy+(m3y) );\
 125 }
 126
 127 #define COST_MV_X3_ABS( m0x, m0y, m1x, m1y, m2x, m2y )\
 128 {\
 129     h->pixf.fpelcmp_x3[i_pixel]( p_fenc,\
 130         p_fref_w + (m0x) + (m0y)*stride,\
 131         p_fref_w + (m1x) + (m1y)*stride,\
 132         p_fref_w + (m2x) + (m2y)*stride,\
 133         stride, costs );\
 134     costs[0] += p_cost_mvx[(m0x)<<2]; /* no cost_mvy */\
 135     costs[1] += p_cost_mvx[(m1x)<<2];\
 136     costs[2] += p_cost_mvx[(m2x)<<2];\
 137     COPY3_IF_LT( bcost, costs[0], bmx, m0x, bmy, m0y );\
 138     COPY3_IF_LT( bcost, costs[1], bmx, m1x, bmy, m1y );\
 139     COPY3_IF_LT( bcost, costs[2], bmx, m2x, bmy, m2y );\
 140 }
 141
 142 /*  1  */
 143 /* 101 */
 144 /*  1  */
 145 #define DIA1_ITER( mx, my )\
 146 {\
 147     omx = mx; omy = my;\
 148     COST_MV_X4( 0,-1, 0,1, -1,0, 1,0 );\
 149 }
 150
 151 #define CROSS( start, x_max, y_max )\
 152 {\
 153     int i = start;\
 154     if( (x_max) <= X264_MIN(mv_x_max-omx, omx-mv_x_min) )\
 155         for( ; i < (x_max)-2; i+=4 )\
 156             COST_MV_X4( i,0, -i,0, i+2,0, -i-2,0 );\
 157     for( ; i < (x_max); i+=2 )\
 158     {\
 159         if( omx+i <= mv_x_max )\
 160             COST_MV( omx+i, omy );\
 161         if( omx-i >= mv_x_min )\
 162             COST_MV( omx-i, omy );\
 163     }\
 164     i = start;\
 165     if( (y_max) <= X264_MIN(mv_y_max-omy, omy-mv_y_min) )\
 166         for( ; i < (y_max)-2; i+=4 )\
 167             COST_MV_X4( 0,i, 0,-i, 0,i+2, 0,-i-2 );\
 168     for( ; i < (y_max); i+=2 )\
 169     {\
 170         if( omy+i <= mv_y_max )\
 171             COST_MV( omx, omy+i );\
 172         if( omy-i >= mv_y_min )\
 173             COST_MV( omx, omy-i );\
 174     }\
 175 }
 176
 177 void x264_me_search_ref( x264_t *h, x264_me_t *m, int16_t (*mvc)[2], int i_mvc, int *p_halfpel_thresh )
 178 {
 179     const int bw = x264_pixel_size[m->i_pixel].w;
 180     const int bh = x264_pixel_size[m->i_pixel].h;
 181     const int i_pixel = m->i_pixel;
 182     const int stride = m->i_stride[0];
 183     int i_me_range = h->param.analyse.i_me_range;
 184     int bmx, bmy, bcost;
 185     int bpred_mx = 0, bpred_my = 0, bpred_cost = COST_MAX;
 186     int omx, omy, pmx, pmy;
 187     pixel *p_fenc = m->p_fenc[0];
 188     pixel *p_fref_w = m->p_fref_w;
 189     ALIGNED_ARRAY_16( pixel, pix,[16*16] );
 190
 191     int costs[16];
 192
 193     int mv_x_min = h->mb.mv_min_fpel[0];
 194     int mv_y_min = h->mb.mv_min_fpel[1];
 195     int mv_x_max = h->mb.mv_max_fpel[0];
 196     int mv_y_max = h->mb.mv_max_fpel[1];
 197     int mv_x_min_qpel = mv_x_min << 2;
 198     int mv_y_min_qpel = mv_y_min << 2;
 199     int mv_x_max_qpel = mv_x_max << 2;
 200     int mv_y_max_qpel = mv_y_max << 2;
 201 /* Special version of pack to allow shortcuts in CHECK_MVRANGE */
 202 #define pack16to32_mask2(mx,my) ((mx<<16)|(my&0x7FFF))
 203     uint32_t mv_min = pack16to32_mask2( -mv_x_min, -mv_y_min );
 204     uint32_t mv_max = pack16to32_mask2( mv_x_max, mv_y_max )|0x8000;
 205
 206 #define CHECK_MVRANGE(mx,my) (!(((pack16to32_mask2(mx,my) + mv_min) | (mv_max - pack16to32_mask2(mx,my))) & 0x80004000))
 207
 208     const uint16_t *p_cost_mvx = m->p_cost_mv - m->mvp[0];
 209     const uint16_t *p_cost_mvy = m->p_cost_mv - m->mvp[1];
 210
 211     uint32_t pmv;
 212     bmx = x264_clip3( m->mvp[0], mv_x_min_qpel, mv_x_max_qpel );
 213     bmy = x264_clip3( m->mvp[1], mv_y_min_qpel, mv_y_max_qpel );
 214     pmx = ( bmx + 2 ) >> 2;
 215     pmy = ( bmy + 2 ) >> 2;
 216     bcost = COST_MAX;
 217
 218     /* try extra predictors if provided */
 219     if( h->mb.i_subpel_refine >= 3 )
 220     {
 221         pmv = pack16to32_mask(bmx,bmy);
 222         COST_MV_HPEL( bmx, bmy );
 223         for( int i = 0; i < i_mvc; i++ )
 224         {
 225             if( M32( mvc[i] ) && (pmv != M32( mvc[i] )) )
 226             {
 227                 int mx = x264_clip3( mvc[i][0], mv_x_min_qpel, mv_x_max_qpel );
 228                 int my = x264_clip3( mvc[i][1], mv_y_min_qpel, mv_y_max_qpel );
 229                 COST_MV_HPEL( mx, my );
 230             }
 231         }
 232         bmx = ( bpred_mx + 2 ) >> 2;
 233         bmy = ( bpred_my + 2 ) >> 2;
 234         COST_MV( bmx, bmy );
 235     }
 236     else
 237     {
 238         /* check the MVP */
 239         bmx = pmx;
 240         bmy = pmy;
 241         /* Because we are rounding the predicted motion vector to fullpel, there will be
 242          * an extra MV cost in 15 out of 16 cases.  However, when the predicted MV is
 243          * chosen as the best predictor, it is often the case that the subpel search will
 244          * result in a vector at or next to the predicted motion vector.  Therefore, it is
 245          * sensible to omit the cost of the MV from the rounded MVP to avoid unfairly
 246          * biasing against use of the predicted motion vector. */
 247         bcost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, &p_fref_w[bmy*stride+bmx], stride );
 248         pmv = pack16to32_mask( bmx, bmy );
 249         if( i_mvc > 0 )
 250         {
 251             ALIGNED_ARRAY_8( int16_t, mvc_fpel,[16],[2] );
 252             x264_predictor_roundclip( mvc_fpel+2, mvc, i_mvc, mv_x_min, mv_x_max, mv_y_min, mv_y_max );
 253             M32( mvc_fpel[1] ) = pmv;
 254             bcost <<= 4;
 255             for( int i = 1; i <= i_mvc; i++ )
 256             {
 257                 if( M32( mvc_fpel[i+1] ) && (pmv != M32( mvc_fpel[i+1] )) )
 258                 {
 259                     int mx = mvc_fpel[i+1][0];
 260                     int my = mvc_fpel[i+1][1];
 261                     int cost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, &p_fref_w[my*stride+mx], stride ) + BITS_MVD( mx, my );
 262                     cost = (cost << 4) + i;
 263                     COPY1_IF_LT( bcost, cost );
 264                 }
 265             }
 266             bmx = mvc_fpel[(bcost&15)+1][0];
 267             bmy = mvc_fpel[(bcost&15)+1][1];
 268             bcost >>= 4;
 269         }
 270     }
 271
 272     COST_MV( 0, 0 );
 273
 274     switch( h->mb.i_me_method )
 275     {
 276         case X264_ME_DIA:
 277         {
 278             /* diamond search, radius 1 */
 279             bcost <<= 4;
 280             int i = i_me_range;
 281             do
 282             {
 283                 COST_MV_X4_DIR( 0,-1, 0,1, -1,0, 1,0, costs );
 284                 COPY1_IF_LT( bcost, (costs[0]<<4)+1 );
 285                 COPY1_IF_LT( bcost, (costs[1]<<4)+3 );
 286                 COPY1_IF_LT( bcost, (costs[2]<<4)+4 );
 287                 COPY1_IF_LT( bcost, (costs[3]<<4)+12 );
 288                 if( !(bcost&15) )
 289                     break;
 290                 bmx -= (bcost<<28)>>30;
 291                 bmy -= (bcost<<30)>>30;
 292                 bcost &= ~15;
 293             } while( --i && CHECK_MVRANGE(bmx, bmy) );
 294             bcost >>= 4;
 295             break;
 296         }
 297
 298         case X264_ME_HEX:
 299         {
 300     me_hex2:
 301             /* hexagon search, radius 2 */
 302     #if 0
 303             for( int i = 0; i < i_me_range/2; i++ )
 304             {
 305                 omx = bmx; omy = bmy;
 306                 COST_MV( omx-2, omy   );
 307                 COST_MV( omx-1, omy+2 );
 308                 COST_MV( omx+1, omy+2 );
 309                 COST_MV( omx+2, omy   );
 310                 COST_MV( omx+1, omy-2 );
 311                 COST_MV( omx-1, omy-2 );
 312                 if( bmx == omx && bmy == omy )
 313                     break;
 314                 if( !CHECK_MVRANGE(bmx, bmy) )
 315                     break;
 316             }
 317     #else
 318             /* equivalent to the above, but eliminates duplicate candidates */
 319
 320             /* hexagon */
 321             COST_MV_X3_DIR( -2,0, -1, 2,  1, 2, costs   );
 322             COST_MV_X3_DIR(  2,0,  1,-2, -1,-2, costs+3 );
 323             bcost <<= 3;
 324             COPY1_IF_LT( bcost, (costs[0]<<3)+2 );
 325             COPY1_IF_LT( bcost, (costs[1]<<3)+3 );
 326             COPY1_IF_LT( bcost, (costs[2]<<3)+4 );
 327             COPY1_IF_LT( bcost, (costs[3]<<3)+5 );
 328             COPY1_IF_LT( bcost, (costs[4]<<3)+6 );
 329             COPY1_IF_LT( bcost, (costs[5]<<3)+7 );
 330
 331             if( bcost&7 )
 332             {
 333                 int dir = (bcost&7)-2;
 334                 bmx += hex2[dir+1][0];
 335                 bmy += hex2[dir+1][1];
 336
 337                 /* half hexagon, not overlapping the previous iteration */
 338                 for( int i = (i_me_range>>1) - 1; i > 0 && CHECK_MVRANGE(bmx, bmy); i-- )
 339                 {
 340                     COST_MV_X3_DIR( hex2[dir+0][0], hex2[dir+0][1],
 341                                     hex2[dir+1][0], hex2[dir+1][1],
 342                                     hex2[dir+2][0], hex2[dir+2][1],
 343                                     costs );
 344                     bcost &= ~7;
 345                     COPY1_IF_LT( bcost, (costs[0]<<3)+1 );
 346                     COPY1_IF_LT( bcost, (costs[1]<<3)+2 );
 347                     COPY1_IF_LT( bcost, (costs[2]<<3)+3 );
 348                     if( !(bcost&7) )
 349                         break;
 350                     dir += (bcost&7)-2;
 351                     dir = mod6m1[dir+1];
 352                     bmx += hex2[dir+1][0];
 353                     bmy += hex2[dir+1][1];
 354                 }
 355             }
 356             bcost >>= 3;
 357     #endif
 358             /* square refine */
 359             int dir = 0;
 360             COST_MV_X4_DIR(  0,-1,  0,1, -1,0, 1,0, costs );
 361             COPY2_IF_LT( bcost, costs[0], dir, 1 );
 362             COPY2_IF_LT( bcost, costs[1], dir, 2 );
 363             COPY2_IF_LT( bcost, costs[2], dir, 3 );
 364             COPY2_IF_LT( bcost, costs[3], dir, 4 );
 365             COST_MV_X4_DIR( -1,-1, -1,1, 1,-1, 1,1, costs );
 366             COPY2_IF_LT( bcost, costs[0], dir, 5 );
 367             COPY2_IF_LT( bcost, costs[1], dir, 6 );
 368             COPY2_IF_LT( bcost, costs[2], dir, 7 );
 369             COPY2_IF_LT( bcost, costs[3], dir, 8 );
 370             bmx += square1[dir][0];
 371             bmy += square1[dir][1];
 372             break;
 373         }
 374
 375         case X264_ME_UMH:
 376         {
 377             /* Uneven-cross Multi-Hexagon-grid Search
 378              * as in JM, except with different early termination */
 379
 380             static const uint8_t x264_pixel_size_shift[7] = { 0, 1, 1, 2, 3, 3, 4 };
 381
 382             int ucost1, ucost2;
 383             int cross_start = 1;
 384
 385             /* refine predictors */
 386             ucost1 = bcost;
 387             DIA1_ITER( pmx, pmy );
 388             if( pmx | pmy )
 389                 DIA1_ITER( 0, 0 );
 390
 391             if( i_pixel == PIXEL_4x4 )
 392                 goto me_hex2;
 393
 394             ucost2 = bcost;
 395             if( (bmx | bmy) && ((bmx-pmx) | (bmy-pmy)) )
 396                 DIA1_ITER( bmx, bmy );
 397             if( bcost == ucost2 )
 398                 cross_start = 3;
 399             omx = bmx; omy = bmy;
 400
 401             /* early termination */
 402 #define SAD_THRESH(v) ( bcost < ( v >> x264_pixel_size_shift[i_pixel] ) )
 403             if( bcost == ucost2 && SAD_THRESH(2000) )
 404             {
 405                 COST_MV_X4( 0,-2, -1,-1, 1,-1, -2,0 );
 406                 COST_MV_X4( 2, 0, -1, 1, 1, 1,  0,2 );
 407                 if( bcost == ucost1 && SAD_THRESH(500) )
 408                     break;
 409                 if( bcost == ucost2 )
 410                 {
 411                     int range = (i_me_range>>1) | 1;
 412                     CROSS( 3, range, range );
 413                     COST_MV_X4( -1,-2, 1,-2, -2,-1, 2,-1 );
 414                     COST_MV_X4( -2, 1, 2, 1, -1, 2, 1, 2 );
 415                     if( bcost == ucost2 )
 416                         break;
 417                     cross_start = range + 2;
 418                 }
 419             }
 420
 421             /* adaptive search range */
 422             if( i_mvc )
 423             {
 424                 /* range multipliers based on casual inspection of some statistics of
 425                  * average distance between current predictor and final mv found by ESA.
 426                  * these have not been tuned much by actual encoding. */
 427                 static const uint8_t range_mul[4][4] =
 428                 {
 429                     { 3, 3, 4, 4 },
 430                     { 3, 4, 4, 4 },
 431                     { 4, 4, 4, 5 },
 432                     { 4, 4, 5, 6 },
 433                 };
 434                 int mvd;
 435                 int sad_ctx, mvd_ctx;
 436                 int denom = 1;
 437
 438                 if( i_mvc == 1 )
 439                 {
 440                     if( i_pixel == PIXEL_16x16 )
 441                         /* mvc is probably the same as mvp, so the difference isn't meaningful.
 442                          * but prediction usually isn't too bad, so just use medium range */
 443                         mvd = 25;
 444                     else
 445                         mvd = abs( m->mvp[0] - mvc[0][0] )
 446                             + abs( m->mvp[1] - mvc[0][1] );
 447                 }
 448                 else
 449                 {
 450                     /* calculate the degree of agreement between predictors. */
 451                     /* in 16x16, mvc includes all the neighbors used to make mvp,
 452                      * so don't count mvp separately. */
 453                     denom = i_mvc - 1;
 454                     mvd = 0;
 455                     if( i_pixel != PIXEL_16x16 )
 456                     {
 457                         mvd = abs( m->mvp[0] - mvc[0][0] )
 458                             + abs( m->mvp[1] - mvc[0][1] );
 459                         denom++;
 460                     }
 461                     mvd += x264_predictor_difference( mvc, i_mvc );
 462                 }
 463
 464                 sad_ctx = SAD_THRESH(1000) ? 0
 465                         : SAD_THRESH(2000) ? 1
 466                         : SAD_THRESH(4000) ? 2 : 3;
 467                 mvd_ctx = mvd < 10*denom ? 0
 468                         : mvd < 20*denom ? 1
 469                         : mvd < 40*denom ? 2 : 3;
 470
 471                 i_me_range = i_me_range * range_mul[mvd_ctx][sad_ctx] >> 2;
 472             }
 473
 474             /* FIXME if the above DIA2/OCT2/CROSS found a new mv, it has not updated omx/omy.
 475              * we are still centered on the same place as the DIA2. is this desirable? */
 476             CROSS( cross_start, i_me_range, i_me_range>>1 );
 477
 478             COST_MV_X4( -2,-2, -2,2, 2,-2, 2,2 );
 479
 480             /* hexagon grid */
 481             omx = bmx; omy = bmy;
 482             const uint16_t *p_cost_omvx = p_cost_mvx + omx*4;
 483             const uint16_t *p_cost_omvy = p_cost_mvy + omy*4;
 484             int i = 1;
 485             do
 486             {
 487                 static const int8_t hex4[16][2] = {
 488                     { 0,-4}, { 0, 4}, {-2,-3}, { 2,-3},
 489                     {-4,-2}, { 4,-2}, {-4,-1}, { 4,-1},
 490                     {-4, 0}, { 4, 0}, {-4, 1}, { 4, 1},
 491                     {-4, 2}, { 4, 2}, {-2, 3}, { 2, 3},
 492                 };
 493
 494                 if( 4*i > X264_MIN4( mv_x_max-omx, omx-mv_x_min,
 495                                      mv_y_max-omy, omy-mv_y_min ) )
 496                 {
 497                     for( int j = 0; j < 16; j++ )
 498                     {
 499                         int mx = omx + hex4[j][0]*i;
 500                         int my = omy + hex4[j][1]*i;
 501                         if( CHECK_MVRANGE(mx, my) )
 502                             COST_MV( mx, my );
 503                     }
 504                 }
 505                 else
 506                 {
 507                     int dir = 0;
 508                     pixel *pix_base = p_fref_w + omx + (omy-4*i)*stride;
 509                     int dy = i*stride;
 510 #define SADS(k,x0,y0,x1,y1,x2,y2,x3,y3)\
 511                     h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( p_fenc,\
 512                             pix_base x0*i+(y0-2*k+4)*dy,\
 513                             pix_base x1*i+(y1-2*k+4)*dy,\
 514                             pix_base x2*i+(y2-2*k+4)*dy,\
 515                             pix_base x3*i+(y3-2*k+4)*dy,\
 516                             stride, costs+4*k );\
 517                     pix_base += 2*dy;
 518 #define ADD_MVCOST(k,x,y) costs[k] += p_cost_omvx[x*4*i] + p_cost_omvy[y*4*i]
 519 #define MIN_MV(k,x,y)     COPY2_IF_LT( bcost, costs[k], dir, x*16+(y&15) )
 520                     SADS( 0, +0,-4, +0,+4, -2,-3, +2,-3 );
 521                     SADS( 1, -4,-2, +4,-2, -4,-1, +4,-1 );
 522                     SADS( 2, -4,+0, +4,+0, -4,+1, +4,+1 );
 523                     SADS( 3, -4,+2, +4,+2, -2,+3, +2,+3 );
 524                     ADD_MVCOST(  0, 0,-4 );
 525                     ADD_MVCOST(  1, 0, 4 );
 526                     ADD_MVCOST(  2,-2,-3 );
 527                     ADD_MVCOST(  3, 2,-3 );
 528                     ADD_MVCOST(  4,-4,-2 );
 529                     ADD_MVCOST(  5, 4,-2 );
 530                     ADD_MVCOST(  6,-4,-1 );
 531                     ADD_MVCOST(  7, 4,-1 );
 532                     ADD_MVCOST(  8,-4, 0 );
 533                     ADD_MVCOST(  9, 4, 0 );
 534                     ADD_MVCOST( 10,-4, 1 );
 535                     ADD_MVCOST( 11, 4, 1 );
 536                     ADD_MVCOST( 12,-4, 2 );
 537                     ADD_MVCOST( 13, 4, 2 );
 538                     ADD_MVCOST( 14,-2, 3 );
 539                     ADD_MVCOST( 15, 2, 3 );
 540                     MIN_MV(  0, 0,-4 );
 541                     MIN_MV(  1, 0, 4 );
 542                     MIN_MV(  2,-2,-3 );
 543                     MIN_MV(  3, 2,-3 );
 544                     MIN_MV(  4,-4,-2 );
 545                     MIN_MV(  5, 4,-2 );
 546                     MIN_MV(  6,-4,-1 );
 547                     MIN_MV(  7, 4,-1 );
 548                     MIN_MV(  8,-4, 0 );
 549                     MIN_MV(  9, 4, 0 );
 550                     MIN_MV( 10,-4, 1 );
 551                     MIN_MV( 11, 4, 1 );
 552                     MIN_MV( 12,-4, 2 );
 553                     MIN_MV( 13, 4, 2 );
 554                     MIN_MV( 14,-2, 3 );
 555                     MIN_MV( 15, 2, 3 );
 556 #undef SADS
 557 #undef ADD_MVCOST
 558 #undef MIN_MV
 559                     if(dir)
 560                     {
 561                         bmx = omx + i*(dir>>4);
 562                         bmy = omy + i*((dir<<28)>>28);
 563                     }
 564                 }
 565             } while( ++i <= i_me_range>>2 );
 566             if( bmy <= mv_y_max && bmy >= mv_y_min && bmx <= mv_x_max && bmx >= mv_x_min )
 567                 goto me_hex2;
 568             break;
 569         }
 570
 571         case X264_ME_ESA:
 572         case X264_ME_TESA:
 573         {
 574             const int min_x = X264_MAX( bmx - i_me_range, mv_x_min );
 575             const int min_y = X264_MAX( bmy - i_me_range, mv_y_min );
 576             const int max_x = X264_MIN( bmx + i_me_range, mv_x_max );
 577             const int max_y = X264_MIN( bmy + i_me_range, mv_y_max );
 578             /* SEA is fastest in multiples of 4 */
 579             const int width = (max_x - min_x + 3) & ~3;
 580 #if 0
 581             /* plain old exhaustive search */
 582             for( int my = min_y; my <= max_y; my++ )
 583                 for( int mx = min_x; mx < min_x + width; mx++ )
 584                     COST_MV( mx, my );
 585 #else
 586             /* successive elimination by comparing DC before a full SAD,
 587              * because sum(abs(diff)) >= abs(diff(sum)). */
 588             uint16_t *sums_base = m->integral;
 589             ALIGNED_16( static pixel zero[8*FENC_STRIDE] ) = {0};
 590             ALIGNED_ARRAY_16( int, enc_dc,[4] );
 591             int sad_size = i_pixel <= PIXEL_8x8 ? PIXEL_8x8 : PIXEL_4x4;
 592             int delta = x264_pixel_size[sad_size].w;
 593             int16_t *xs = h->scratch_buffer;
 594             int xn;
 595             uint16_t *cost_fpel_mvx = h->cost_mv_fpel[h->mb.i_qp][-m->mvp[0]&3] + (-m->mvp[0]>>2);
 596
 597             h->pixf.sad_x4[sad_size]( zero, p_fenc, p_fenc+delta,
 598                 p_fenc+delta*FENC_STRIDE, p_fenc+delta+delta*FENC_STRIDE,
 599                 FENC_STRIDE, enc_dc );
 600             if( delta == 4 )
 601                 sums_base += stride * (h->fenc->i_lines[0] + PADV*2);
 602             if( i_pixel == PIXEL_16x16 || i_pixel == PIXEL_8x16 || i_pixel == PIXEL_4x8 )
 603                 delta *= stride;
 604             if( i_pixel == PIXEL_8x16 || i_pixel == PIXEL_4x8 )
 605                 enc_dc[1] = enc_dc[2];
 606
 607             if( h->mb.i_me_method == X264_ME_TESA )
 608             {
 609                 // ADS threshold, then SAD threshold, then keep the best few SADs, then SATD
 610                 mvsad_t *mvsads = (mvsad_t *)(xs + ((width+15)&~15) + 4);
 611                 int nmvsad = 0, limit;
 612                 int sad_thresh = i_me_range <= 16 ? 10 : i_me_range <= 24 ? 11 : 12;
 613                 int bsad = h->pixf.sad[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, p_fref_w+bmy*stride+bmx, stride )
 614                          + BITS_MVD( bmx, bmy );
 615                 for( int my = min_y; my <= max_y; my++ )
 616                 {
 617                     int i;
 618                     int ycost = p_cost_mvy[my<<2];
 619                     if( bsad <= ycost )
 620                         continue;
 621                     bsad -= ycost;
 622                     xn = h->pixf.ads[i_pixel]( enc_dc, sums_base + min_x + my * stride, delta,
 623                                                cost_fpel_mvx+min_x, xs, width, bsad * 17 >> 4 );
 624                     for( i = 0; i < xn-2; i += 3 )
 625                     {
 626                         pixel *ref = p_fref_w+min_x+my*stride;
 627                         int sads[3];
 628                         h->pixf.sad_x3[i_pixel]( p_fenc, ref+xs[i], ref+xs[i+1], ref+xs[i+2], stride, sads );
 629                         for( int j = 0; j < 3; j++ )
 630                         {
 631                             int sad = sads[j] + cost_fpel_mvx[xs[i+j]];
 632                             if( sad < bsad*sad_thresh>>3 )
 633                             {
 634                                 COPY1_IF_LT( bsad, sad );
 635                                 mvsads[nmvsad].sad = sad + ycost;
 636                                 mvsads[nmvsad].mv[0] = min_x+xs[i+j];
 637                                 mvsads[nmvsad].mv[1] = my;
 638                                 nmvsad++;
 639                             }
 640                         }
 641                     }
 642                     for( ; i < xn; i++ )
 643                     {
 644                         int mx = min_x+xs[i];
 645                         int sad = h->pixf.sad[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, p_fref_w+mx+my*stride, stride )
 646                                 + cost_fpel_mvx[xs[i]];
 647                         if( sad < bsad*sad_thresh>>3 )
 648                         {
 649                             COPY1_IF_LT( bsad, sad );
 650                             mvsads[nmvsad].sad = sad + ycost;
 651                             mvsads[nmvsad].mv[0] = mx;
 652                             mvsads[nmvsad].mv[1] = my;
 653                             nmvsad++;
 654                         }
 655                     }
 656                     bsad += ycost;
 657                 }
 658
 659                 limit = i_me_range >> 1;
 660                 sad_thresh = bsad*sad_thresh>>3;
 661                 while( nmvsad > limit*2 && sad_thresh > bsad )
 662                 {
 663                     int i;
 664                     // halve the range if the domain is too large... eh, close enough
 665                     sad_thresh = (sad_thresh + bsad) >> 1;
 666                     for( i = 0; i < nmvsad && mvsads[i].sad <= sad_thresh; i++ );
 667                     for( int j = i; j < nmvsad; j++ )
 668                     {
 669                         uint32_t sad;
 670                         if( WORD_SIZE == 8 && sizeof(mvsad_t) == 8 )
 671                         {
 672                             uint64_t mvsad = M64( &mvsads[i] ) = M64( &mvsads[j] );
 673 #if WORDS_BIGENDIAN
 674                             mvsad >>= 32;
 675 #endif
 676                             sad = mvsad;
 677                         }
 678                         else
 679                         {
 680                             sad = mvsads[j].sad;
 681                             CP32( mvsads[i].mv, mvsads[j].mv );
 682                             mvsads[i].sad = sad;
 683                         }
 684                         i += (sad - (sad_thresh+1)) >> 31;
 685                     }
 686                     nmvsad = i;
 687                 }
 688                 while( nmvsad > limit )
 689                 {
 690                     int bi = 0;
 691                     for( int i = 1; i < nmvsad; i++ )
 692                         if( mvsads[i].sad > mvsads[bi].sad )
 693                             bi = i;
 694                     nmvsad--;
 695                     if( sizeof( mvsad_t ) == sizeof( uint64_t ) )
 696                         CP64( &mvsads[bi], &mvsads[nmvsad] );
 697                     else
 698                         mvsads[bi] = mvsads[nmvsad];
 699                 }
 700                 for( int i = 0; i < nmvsad; i++ )
 701                     COST_MV( mvsads[i].mv[0], mvsads[i].mv[1] );
 702             }
 703             else
 704             {
 705                 // just ADS and SAD
 706                 for( int my = min_y; my <= max_y; my++ )
 707                 {
 708                     int i;
 709                     int ycost = p_cost_mvy[my<<2];
 710                     if( bcost <= ycost )
 711                         continue;
 712                     bcost -= ycost;
 713                     xn = h->pixf.ads[i_pixel]( enc_dc, sums_base + min_x + my * stride, delta,
 714                                                cost_fpel_mvx+min_x, xs, width, bcost );
 715                     for( i = 0; i < xn-2; i += 3 )
 716                         COST_MV_X3_ABS( min_x+xs[i],my, min_x+xs[i+1],my, min_x+xs[i+2],my );
 717                     bcost += ycost;
 718                     for( ; i < xn; i++ )
 719                         COST_MV( min_x+xs[i], my );
 720                 }
 721             }
 722 #endif
 723         }
 724         break;
 725     }
 726
 727     /* -> qpel mv */
 728     if( bpred_cost < bcost )
 729     {
 730         m->mv[0] = bpred_mx;
 731         m->mv[1] = bpred_my;
 732         m->cost = bpred_cost;
 733     }
 734     else
 735     {
 736         m->mv[0] = bmx << 2;
 737         m->mv[1] = bmy << 2;
 738         m->cost = bcost;
 739     }
 740
 741     /* compute the real cost */
 742     m->cost_mv = p_cost_mvx[ m->mv[0] ] + p_cost_mvy[ m->mv[1] ];
 743     if( bmx == pmx && bmy == pmy && h->mb.i_subpel_refine < 3 )
 744         m->cost += m->cost_mv;
 745
 746     /* subpel refine */
 747     if( h->mb.i_subpel_refine >= 2 )
 748     {
 749         int hpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][2];
 750         int qpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][3];
 751         refine_subpel( h, m, hpel, qpel, p_halfpel_thresh, 0 );
 752     }
 753 }
 754 #undef COST_MV
 755
 756 void x264_me_refine_qpel( x264_t *h, x264_me_t *m )
 757 {
 758     int hpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][0];
 759     int qpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][1];
 760
 761     if( m->i_pixel <= PIXEL_8x8 )
 762         m->cost -= m->i_ref_cost;
 763
 764     refine_subpel( h, m, hpel, qpel, NULL, 1 );
 765 }
 766
 767 void x264_me_refine_qpel_refdupe( x264_t *h, x264_me_t *m, int *p_halfpel_thresh )
 768 {
 769     refine_subpel( h, m, 0, X264_MIN( 2, subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][3] ), p_halfpel_thresh, 0 );
 770 }
 771
 772 #define COST_MV_SAD( mx, my ) \
 773 { \
 774     intptr_t stride = 16; \
 775     pixel *src = h->mc.get_ref( pix, &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], mx, my, bw, bh, &m->weight[0] ); \
 776     int cost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, src, stride ) \
 777              + p_cost_mvx[ mx ] + p_cost_mvy[ my ]; \
 778     COPY3_IF_LT( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my ); \
 779 }
 780
 781 #define COST_MV_SATD( mx, my, dir ) \
 782 if( b_refine_qpel || (dir^1) != odir ) \
 783 { \
 784     intptr_t stride = 16; \
 785     pixel *src = h->mc.get_ref( pix, &stride, &m->p_fref[0], m->i_stride[0], mx, my, bw, bh, &m->weight[0] ); \
 786     int cost = h->pixf.mbcmp_unaligned[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, src, stride ) \
 787              + p_cost_mvx[ mx ] + p_cost_mvy[ my ]; \
 788     if( b_chroma_me && cost < bcost ) \
 789     { \
 790         if( CHROMA444 ) \
 791         { \
 792             stride = 16; \
 793             src = h->mc.get_ref( pix, &stride, &m->p_fref[4], m->i_stride[1], mx, my, bw, bh, &m->weight[1] ); \
 794             cost += h->pixf.mbcmp_unaligned[i_pixel]( m->p_fenc[1], FENC_STRIDE, src, stride ); \
 795             if( cost < bcost ) \
 796             { \
 797                 stride = 16; \
 798                 src = h->mc.get_ref( pix, &stride, &m->p_fref[8], m->i_stride[2], mx, my, bw, bh, &m->weight[2] ); \
 799                 cost += h->pixf.mbcmp_unaligned[i_pixel]( m->p_fenc[2], FENC_STRIDE, src, stride ); \
 800             } \
 801         } \
 802         else \
 803         { \
 804             h->mc.mc_chroma( pix, pix+8, 16, m->p_fref[4], m->i_stride[1], \
 805                              mx, 2*(my+mvy_offset)>>chroma_v_shift, bw>>1, bh>>chroma_v_shift ); \
 806             if( m->weight[1].weightfn ) \
 807                 m->weight[1].weightfn[bw>>3]( pix, 16, pix, 16, &m->weight[1], bh>>chroma_v_shift ); \
 808             cost += h->pixf.mbcmp[chromapix]( m->p_fenc[1], FENC_STRIDE, pix, 16 ); \
 809             if( cost < bcost ) \
 810             { \
 811                 if( m->weight[2].weightfn ) \
 812                     m->weight[2].weightfn[bw>>3]( pix+8, 16, pix+8, 16, &m->weight[2], bh>>chroma_v_shift ); \
 813                 cost += h->pixf.mbcmp[chromapix]( m->p_fenc[2], FENC_STRIDE, pix+8, 16 ); \
 814             } \
 815         } \
 816     } \
 817     COPY4_IF_LT( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my, bdir, dir ); \
 818 }
 819
 820 static void refine_subpel( x264_t *h, x264_me_t *m, int hpel_iters, int qpel_iters, int *p_halfpel_thresh, int b_refine_qpel )
 821 {
 822     const int bw = x264_pixel_size[m->i_pixel].w;
 823     const int bh = x264_pixel_size[m->i_pixel].h;
 824     const uint16_t *p_cost_mvx = m->p_cost_mv - m->mvp[0];
 825     const uint16_t *p_cost_mvy = m->p_cost_mv - m->mvp[1];
 826     const int i_pixel = m->i_pixel;
 827     const int b_chroma_me = h->mb.b_chroma_me && (i_pixel <= PIXEL_8x8 || CHROMA444);
 828     int chromapix = h->luma2chroma_pixel[i_pixel];
 829     int chroma_v_shift = CHROMA_V_SHIFT;
 830     int mvy_offset = chroma_v_shift & MB_INTERLACED & m->i_ref ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
 831
 832     ALIGNED_ARRAY_16( pixel, pix,[64*18] ); // really 17x17x2, but round up for alignment
 833
 834     int bmx = m->mv[0];
 835     int bmy = m->mv[1];
 836     int bcost = m->cost;
 837     int odir = -1, bdir;
 838
 839     /* try the subpel component of the predicted mv */
 840     if( hpel_iters && h->mb.i_subpel_refine < 3 )
 841     {
 842         int mx = x264_clip3( m->mvp[0], h->mb.mv_min_spel[0]+2, h->mb.mv_max_spel[0]-2 );
 843         int my = x264_clip3( m->mvp[1], h->mb.mv_min_spel[1]+2, h->mb.mv_max_spel[1]-2 );
 844         if( (mx-bmx)|(my-bmy) )
 845             COST_MV_SAD( mx, my );
 846     }
 847
 848     /* halfpel diamond search */
 849     for( int i = hpel_iters; i > 0; i-- )
 850     {
 851         int omx = bmx, omy = bmy;
 852         int costs[4];
 853         intptr_t stride = 64; // candidates are either all hpel or all qpel, so one stride is enough
 854         pixel *src0, *src1, *src2, *src3;
 855         src0 = h->mc.get_ref( pix,    &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], omx, omy-2, bw, bh+1, &m->weight[0] );
 856         src2 = h->mc.get_ref( pix+32, &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], omx-2, omy, bw+4, bh, &m->weight[0] );
 857         src1 = src0 + stride;
 858         src3 = src2 + 1;
 859         h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( m->p_fenc[0], src0, src1, src2, src3, stride, costs );
 860         COPY2_IF_LT( bcost, costs[0] + p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy-2], bmy, omy-2 );
 861         COPY2_IF_LT( bcost, costs[1] + p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy+2], bmy, omy+2 );
 862         COPY3_IF_LT( bcost, costs[2] + p_cost_mvx[omx-2] + p_cost_mvy[omy  ], bmx, omx-2, bmy, omy );
 863         COPY3_IF_LT( bcost, costs[3] + p_cost_mvx[omx+2] + p_cost_mvy[omy  ], bmx, omx+2, bmy, omy );
 864         if( (bmx == omx) & (bmy == omy) )
 865             break;
 866     }
 867
 868     if( !b_refine_qpel && (h->pixf.mbcmp_unaligned[0] != h->pixf.fpelcmp[0] || b_chroma_me) )
 869     {
 870         bcost = COST_MAX;
 871         COST_MV_SATD( bmx, bmy, -1 );
 872     }
 873
 874     /* early termination when examining multiple reference frames */
 875     if( p_halfpel_thresh )
 876     {
 877         if( (bcost*7)>>3 > *p_halfpel_thresh )
 878         {
 879             m->cost = bcost;
 880             m->mv[0] = bmx;
 881             m->mv[1] = bmy;
 882             // don't need cost_mv
 883             return;
 884         }
 885         else if( bcost < *p_halfpel_thresh )
 886             *p_halfpel_thresh = bcost;
 887     }
 888
 889     /* quarterpel diamond search */
 890     if( h->mb.i_subpel_refine != 1 )
 891     {
 892         bdir = -1;
 893         for( int i = qpel_iters; i > 0; i-- )
 894         {
 895             if( bmy <= h->mb.mv_min_spel[1] || bmy >= h->mb.mv_max_spel[1] || bmx <= h->mb.mv_min_spel[0] || bmx >= h->mb.mv_max_spel[0] )
 896                 break;
 897             odir = bdir;
 898             int omx = bmx, omy = bmy;
 899             COST_MV_SATD( omx, omy - 1, 0 );
 900             COST_MV_SATD( omx, omy + 1, 1 );
 901             COST_MV_SATD( omx - 1, omy, 2 );
 902             COST_MV_SATD( omx + 1, omy, 3 );
 903             if( (bmx == omx) & (bmy == omy) )
 904                 break;
 905         }
 906     }
 907     /* Special simplified case for subme=1 */
 908     else if( bmy > h->mb.mv_min_spel[1] && bmy < h->mb.mv_max_spel[1] && bmx > h->mb.mv_min_spel[0] && bmx < h->mb.mv_max_spel[0] )
 909     {
 910         int costs[4];
 911         int omx = bmx, omy = bmy;
 912         /* We have to use mc_luma because all strides must be the same to use fpelcmp_x4 */
 913         h->mc.mc_luma( pix   , 64, m->p_fref, m->i_stride[0], omx, omy-1, bw, bh, &m->weight[0] );
 914         h->mc.mc_luma( pix+16, 64, m->p_fref, m->i_stride[0], omx, omy+1, bw, bh, &m->weight[0] );
 915         h->mc.mc_luma( pix+32, 64, m->p_fref, m->i_stride[0], omx-1, omy, bw, bh, &m->weight[0] );
 916         h->mc.mc_luma( pix+48, 64, m->p_fref, m->i_stride[0], omx+1, omy, bw, bh, &m->weight[0] );
 917         h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( m->p_fenc[0], pix, pix+16, pix+32, pix+48, 64, costs );
 918         COPY2_IF_LT( bcost, costs[0] + p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy-1], bmy, omy-1 );
 919         COPY2_IF_LT( bcost, costs[1] + p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy+1], bmy, omy+1 );
 920         COPY3_IF_LT( bcost, costs[2] + p_cost_mvx[omx-1] + p_cost_mvy[omy  ], bmx, omx-1, bmy, omy );
 921         COPY3_IF_LT( bcost, costs[3] + p_cost_mvx[omx+1] + p_cost_mvy[omy  ], bmx, omx+1, bmy, omy );
 922     }
 923
 924     m->cost = bcost;
 925     m->mv[0] = bmx;
 926     m->mv[1] = bmy;
 927     m->cost_mv = p_cost_mvx[bmx] + p_cost_mvy[bmy];
 928 }
 929
 930 #define BIME_CACHE( dx, dy, list )\
 931 {\
 932     x264_me_t *m = m##list;\
 933     int i = 4 + 3*dx + dy;\
 934     int mvx = bm##list##x+dx;\
 935     int mvy = bm##list##y+dy;\
 936     stride[0][list][i] = bw;\
 937     src[0][list][i] = h->mc.get_ref( pixy_buf[list][i], &stride[0][list][i], &m->p_fref[0],\
 938                                      m->i_stride[0], mvx, mvy, bw, bh, x264_weight_none );\
 939     if( rd )\
 940     {\
 941         if( CHROMA444 )\
 942         {\
 943             stride[1][list][i] = bw;\
 944             src[1][list][i] = h->mc.get_ref( pixu_buf[list][i], &stride[1][list][i], &m->p_fref[4],\
 945                                              m->i_stride[1], mvx, mvy, bw, bh, x264_weight_none );\
 946             stride[2][list][i] = bw;\
 947             src[2][list][i] = h->mc.get_ref( pixv_buf[list][i], &stride[2][list][i], &m->p_fref[8],\
 948                                              m->i_stride[2], mvx, mvy, bw, bh, x264_weight_none );\
 949         }\
 950         else\
 951             h->mc.mc_chroma( pixu_buf[list][i], pixv_buf[list][i], 8, m->p_fref[4], m->i_stride[1],\
 952                              mvx, 2*(mvy+mv##list##y_offset)>>chroma_v_shift, bw>>1, bh>>chroma_v_shift );\
 953     }\
 954 }
 955
 956 #define SATD_THRESH(cost) (cost+(cost>>4))
 957
 958 /* Don't unroll the BIME_CACHE loop. I couldn't find any way to force this
 959  * other than making its iteration count not a compile-time constant. */
 960 int x264_iter_kludge = 0;
 961
 962 static void ALWAYS_INLINE x264_me_refine_bidir( x264_t *h, x264_me_t *m0, x264_me_t *m1, int i_weight, int i8, int i_lambda2, int rd )
 963 {
 964     int x = i8&1;
 965     int y = i8>>1;
 966     int s8 = X264_SCAN8_0 + 2*x + 16*y;
 967     int16_t *cache0_mv = h->mb.cache.mv[0][s8];
 968     int16_t *cache1_mv = h->mb.cache.mv[1][s8];
 969     const int i_pixel = m0->i_pixel;
 970     const int bw = x264_pixel_size[i_pixel].w;
 971     const int bh = x264_pixel_size[i_pixel].h;
 972     ALIGNED_ARRAY_16( pixel, pixy_buf,[2],[9][16*16] );
 973     ALIGNED_ARRAY_16( pixel, pixu_buf,[2],[9][16*16] );
 974     ALIGNED_ARRAY_16( pixel, pixv_buf,[2],[9][16*16] );
 975     pixel *src[3][2][9];
 976     int chromapix = h->luma2chroma_pixel[i_pixel];
 977     int chroma_v_shift = CHROMA_V_SHIFT;
 978     int chroma_x = (8 >> CHROMA_H_SHIFT) * x;
 979     int chroma_y = (8 >> chroma_v_shift) * y;
 980     pixel *pix  = &h->mb.pic.p_fdec[0][8*x + 8*y*FDEC_STRIDE];
 981     pixel *pixu = &h->mb.pic.p_fdec[1][chroma_x + chroma_y*FDEC_STRIDE];
 982     pixel *pixv = &h->mb.pic.p_fdec[2][chroma_x + chroma_y*FDEC_STRIDE];
 983     int ref0 = h->mb.cache.ref[0][s8];
 984     int ref1 = h->mb.cache.ref[1][s8];
 985     const int mv0y_offset = chroma_v_shift & MB_INTERLACED & ref0 ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
 986     const int mv1y_offset = chroma_v_shift & MB_INTERLACED & ref1 ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
 987     intptr_t stride[3][2][9];
 988     int bm0x = m0->mv[0];
 989     int bm0y = m0->mv[1];
 990     int bm1x = m1->mv[0];
 991     int bm1y = m1->mv[1];
 992     int bcost = COST_MAX;
 993     int mc_list0 = 1, mc_list1 = 1;
 994     uint64_t bcostrd = COST_MAX64;
 995     uint16_t amvd;
 996     /* each byte of visited represents 8 possible m1y positions, so a 4D array isn't needed */
 997     ALIGNED_ARRAY_16( uint8_t, visited,[8],[8][8] );
 998     /* all permutations of an offset in up to 2 of the dimensions */
 999     ALIGNED_4( static const int8_t dia4d[33][4] ) =
1000     {
1001         {0,0,0,0},
1002         {0,0,0,1}, {0,0,0,-1}, {0,0,1,0}, {0,0,-1,0},
1003         {0,1,0,0}, {0,-1,0,0}, {1,0,0,0}, {-1,0,0,0},
1004         {0,0,1,1}, {0,0,-1,-1},{0,1,1,0}, {0,-1,-1,0},
1005         {1,1,0,0}, {-1,-1,0,0},{1,0,0,1}, {-1,0,0,-1},
1006         {0,1,0,1}, {0,-1,0,-1},{1,0,1,0}, {-1,0,-1,0},
1007         {0,0,-1,1},{0,0,1,-1}, {0,-1,1,0},{0,1,-1,0},
1008         {-1,1,0,0},{1,-1,0,0}, {1,0,0,-1},{-1,0,0,1},
1009         {0,-1,0,1},{0,1,0,-1}, {-1,0,1,0},{1,0,-1,0},
1010     };
1011
1012     if( bm0y < h->mb.mv_min_spel[1] + 8 || bm1y < h->mb.mv_min_spel[1] + 8 ||
1013         bm0y > h->mb.mv_max_spel[1] - 8 || bm1y > h->mb.mv_max_spel[1] - 8 ||
1014         bm0x < h->mb.mv_min_spel[0] + 8 || bm1x < h->mb.mv_min_spel[0] + 8 ||
1015         bm0x > h->mb.mv_max_spel[0] - 8 || bm1x > h->mb.mv_max_spel[0] - 8 )
1016         return;
1017
1018     if( rd && m0->i_pixel != PIXEL_16x16 && i8 != 0 )
1019     {
1020         x264_mb_predict_mv( h, 0, i8<<2, bw>>2, m0->mvp );
1021         x264_mb_predict_mv( h, 1, i8<<2, bw>>2, m1->mvp );
1022     }
1023
1024     const uint16_t *p_cost_m0x = m0->p_cost_mv - m0->mvp[0];
1025     const uint16_t *p_cost_m0y = m0->p_cost_mv - m0->mvp[1];
1026     const uint16_t *p_cost_m1x = m1->p_cost_mv - m1->mvp[0];
1027     const uint16_t *p_cost_m1y = m1->p_cost_mv - m1->mvp[1];
1028
1029     h->mc.memzero_aligned( visited, sizeof(uint8_t[8][8][8]) );
1030
1031     for( int pass = 0; pass < 8; pass++ )
1032     {
1033         int bestj = 0;
1034         /* check all mv pairs that differ in at most 2 components from the current mvs. */
1035         /* doesn't do chroma ME. this probably doesn't matter, as the gains
1036          * from bidir ME are the same with and without chroma ME. */
1037
1038         if( mc_list0 )
1039             for( int j = x264_iter_kludge; j < 9; j++ )
1040                 BIME_CACHE( square1[j][0], square1[j][1], 0 );
1041
1042         if( mc_list1 )
1043             for( int j = x264_iter_kludge; j < 9; j++ )
1044                 BIME_CACHE( square1[j][0], square1[j][1], 1 );
1045
1046         for( int j = !!pass; j < 33; j++ )
1047         {
1048             int m0x = dia4d[j][0] + bm0x;
1049             int m0y = dia4d[j][1] + bm0y;
1050             int m1x = dia4d[j][2] + bm1x;
1051             int m1y = dia4d[j][3] + bm1y;
1052             if( !pass || !((visited[(m0x)&7][(m0y)&7][(m1x)&7] & (1<<((m1y)&7)))) )
1053             {
1054                 int i0 = 4 + 3*dia4d[j][0] + dia4d[j][1];
1055                 int i1 = 4 + 3*dia4d[j][2] + dia4d[j][3];
1056                 visited[(m0x)&7][(m0y)&7][(m1x)&7] |= (1<<((m1y)&7));
1057                 h->mc.avg[i_pixel]( pix, FDEC_STRIDE, src[0][0][i0], stride[0][0][i0], src[0][1][i1], stride[0][1][i1], i_weight );
1058                 int cost = h->pixf.mbcmp[i_pixel]( m0->p_fenc[0], FENC_STRIDE, pix, FDEC_STRIDE )
1059                          + p_cost_m0x[m0x] + p_cost_m0y[m0y] + p_cost_m1x[m1x] + p_cost_m1y[m1y];
1060                 if( rd )
1061                 {
1062                     if( cost < SATD_THRESH(bcost) )
1063                     {
1064                         bcost = X264_MIN( cost, bcost );
1065                         M32( cache0_mv ) = pack16to32_mask(m0x,m0y);
1066                         M32( cache1_mv ) = pack16to32_mask(m1x,m1y);
1067                         if( CHROMA444 )
1068                         {
1069                             h->mc.avg[i_pixel]( pixu, FDEC_STRIDE, src[1][0][i0], stride[1][0][i0], src[1][1][i1], stride[1][1][i1], i_weight );
1070                             h->mc.avg[i_pixel]( pixv, FDEC_STRIDE, src[2][0][i0], stride[2][0][i0], src[2][1][i1], stride[2][1][i1], i_weight );
1071                         }
1072                         else
1073                         {
1074                             h->mc.avg[chromapix]( pixu, FDEC_STRIDE, pixu_buf[0][i0], 8, pixu_buf[1][i1], 8, i_weight );
1075                             h->mc.avg[chromapix]( pixv, FDEC_STRIDE, pixv_buf[0][i0], 8, pixv_buf[1][i1], 8, i_weight );
1076                         }
1077                         uint64_t costrd = x264_rd_cost_part( h, i_lambda2, i8*4, m0->i_pixel );
1078                         COPY2_IF_LT( bcostrd, costrd, bestj, j );
1079                     }
1080                 }
1081                 else
1082                     COPY2_IF_LT( bcost, cost, bestj, j );
1083             }
1084         }
1085
1086         if( !bestj )
1087             break;
1088
1089         bm0x += dia4d[bestj][0];
1090         bm0y += dia4d[bestj][1];
1091         bm1x += dia4d[bestj][2];
1092         bm1y += dia4d[bestj][3];
1093
1094         mc_list0 = M16( &dia4d[bestj][0] );
1095         mc_list1 = M16( &dia4d[bestj][2] );
1096     }
1097
1098     if( rd )
1099     {
1100         x264_macroblock_cache_mv ( h, 2*x, 2*y, bw>>2, bh>>2, 0, pack16to32_mask(bm0x, bm0y) );
1101         amvd = pack8to16( X264_MIN(abs(bm0x - m0->mvp[0]),33), X264_MIN(abs(bm0y - m0->mvp[1]),33) );
1102         x264_macroblock_cache_mvd( h, 2*x, 2*y, bw>>2, bh>>2, 0, amvd );
1103
1104         x264_macroblock_cache_mv ( h, 2*x, 2*y, bw>>2, bh>>2, 1, pack16to32_mask(bm1x, bm1y) );
1105         amvd = pack8to16( X264_MIN(abs(bm1x - m1->mvp[0]),33), X264_MIN(abs(bm1y - m1->mvp[1]),33) );
1106         x264_macroblock_cache_mvd( h, 2*x, 2*y, bw>>2, bh>>2, 1, amvd );
1107     }
1108
1109     m0->mv[0] = bm0x;
1110     m0->mv[1] = bm0y;
1111     m1->mv[0] = bm1x;
1112     m1->mv[1] = bm1y;
1113 }
1114
1115 void x264_me_refine_bidir_satd( x264_t *h, x264_me_t *m0, x264_me_t *m1, int i_weight )
1116 {
1117     x264_me_refine_bidir( h, m0, m1, i_weight, 0, 0, 0 );
1118 }
1119
1120 void x264_me_refine_bidir_rd( x264_t *h, x264_me_t *m0, x264_me_t *m1, int i_weight, int i8, int i_lambda2 )
1121 {
1122     /* Motion compensation is done as part of bidir_rd; don't repeat
1123      * it in encoding. */
1124     h->mb.b_skip_mc = 1;
1125     x264_me_refine_bidir( h, m0, m1, i_weight, i8, i_lambda2, 1 );
1126     h->mb.b_skip_mc = 0;
1127 }
1128
1129 #undef COST_MV_SATD
1130 #define COST_MV_SATD( mx, my, dst, avoid_mvp ) \
1131 { \
1132     if( !avoid_mvp || !(mx == pmx && my == pmy) ) \
1133     { \
1134         h->mc.mc_luma( pix, FDEC_STRIDE, m->p_fref, m->i_stride[0], mx, my, bw, bh, &m->weight[0] ); \
1135         dst = h->pixf.mbcmp[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, pix, FDEC_STRIDE ) \
1136             + p_cost_mvx[mx] + p_cost_mvy[my]; \
1137         COPY1_IF_LT( bsatd, dst ); \
1138     } \
1139     else \
1140         dst = COST_MAX; \
1141 }
1142
1143 #define COST_MV_RD( mx, my, satd, do_dir, mdir ) \
1144 { \
1145     if( satd <= SATD_THRESH(bsatd) ) \
1146     { \
1147         uint64_t cost; \
1148         M32( cache_mv ) = pack16to32_mask(mx,my); \
1149         if( CHROMA444 ) \
1150         { \
1151             h->mc.mc_luma( pixu, FDEC_STRIDE, &m->p_fref[4], m->i_stride[1], mx, my, bw, bh, &m->weight[1] ); \
1152             h->mc.mc_luma( pixv, FDEC_STRIDE, &m->p_fref[8], m->i_stride[2], mx, my, bw, bh, &m->weight[2] ); \
1153         } \
1154         else if( m->i_pixel <= PIXEL_8x8 ) \
1155         { \
1156             h->mc.mc_chroma( pixu, pixv, FDEC_STRIDE, m->p_fref[4], m->i_stride[1], \
1157                              mx, 2*(my+mvy_offset)>>chroma_v_shift, bw>>1, bh>>chroma_v_shift ); \
1158             if( m->weight[1].weightfn ) \
1159                 m->weight[1].weightfn[bw>>3]( pixu, FDEC_STRIDE, pixu, FDEC_STRIDE, &m->weight[1], bh>>chroma_v_shift ); \
1160             if( m->weight[2].weightfn ) \
1161                 m->weight[2].weightfn[bw>>3]( pixv, FDEC_STRIDE, pixv, FDEC_STRIDE, &m->weight[2], bh>>chroma_v_shift ); \
1162         } \
1163         cost = x264_rd_cost_part( h, i_lambda2, i4, m->i_pixel ); \
1164         COPY4_IF_LT( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my, dir, do_dir?mdir:dir ); \
1165     } \
1166 }
1167
1168 void x264_me_refine_qpel_rd( x264_t *h, x264_me_t *m, int i_lambda2, int i4, int i_list )
1169 {
1170     int16_t *cache_mv = h->mb.cache.mv[i_list][x264_scan8[i4]];
1171     const uint16_t *p_cost_mvx, *p_cost_mvy;
1172     const int bw = x264_pixel_size[m->i_pixel].w;
1173     const int bh = x264_pixel_size[m->i_pixel].h;
1174     const int i_pixel = m->i_pixel;
1175     int chroma_v_shift = CHROMA_V_SHIFT;
1176     int mvy_offset = chroma_v_shift & MB_INTERLACED & m->i_ref ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
1177
1178     uint64_t bcost = COST_MAX64;
1179     int bmx = m->mv[0];
1180     int bmy = m->mv[1];
1181     int omx, omy, pmx, pmy;
1182     int satd, bsatd;
1183     int dir = -2;
1184     int i8 = i4>>2;
1185     uint16_t amvd;
1186
1187     pixel *pix  = &h->mb.pic.p_fdec[0][block_idx_xy_fdec[i4]];
1188     pixel *pixu, *pixv;
1189     if( CHROMA444 )
1190     {
1191         pixu = &h->mb.pic.p_fdec[1][block_idx_xy_fdec[i4]];
1192         pixv = &h->mb.pic.p_fdec[2][block_idx_xy_fdec[i4]];
1193     }
1194     else
1195     {
1196         pixu = &h->mb.pic.p_fdec[1][(i8>>1)*(8*FDEC_STRIDE>>chroma_v_shift)+(i8&1)*4];
1197         pixv = &h->mb.pic.p_fdec[2][(i8>>1)*(8*FDEC_STRIDE>>chroma_v_shift)+(i8&1)*4];
1198     }
1199
1200     h->mb.b_skip_mc = 1;
1201
1202     if( m->i_pixel != PIXEL_16x16 && i4 != 0 )
1203         x264_mb_predict_mv( h, i_list, i4, bw>>2, m->mvp );
1204     pmx = m->mvp[0];
1205     pmy = m->mvp[1];
1206     p_cost_mvx = m->p_cost_mv - pmx;
1207     p_cost_mvy = m->p_cost_mv - pmy;
1208     COST_MV_SATD( bmx, bmy, bsatd, 0 );
1209     if( m->i_pixel != PIXEL_16x16 )
1210         COST_MV_RD( bmx, bmy, 0, 0, 0 )
1211     else
1212         bcost = m->cost;
1213
1214     /* check the predicted mv */
1215     if( (bmx != pmx || bmy != pmy)
1216         && pmx >= h->mb.mv_min_spel[0] && pmx <= h->mb.mv_max_spel[0]
1217         && pmy >= h->mb.mv_min_spel[1] && pmy <= h->mb.mv_max_spel[1] )
1218     {
1219         COST_MV_SATD( pmx, pmy, satd, 0 );
1220         COST_MV_RD  ( pmx, pmy, satd, 0, 0 );
1221         /* The hex motion search is guaranteed to not repeat the center candidate,
1222          * so if pmv is chosen, set the "MV to avoid checking" to bmv instead. */
1223         if( bmx == pmx && bmy == pmy )
1224         {
1225             pmx = m->mv[0];
1226             pmy = m->mv[1];
1227         }
1228     }
1229
1230     if( bmy < h->mb.mv_min_spel[1] + 3 || bmy > h->mb.mv_max_spel[1] - 3 ||
1231         bmx < h->mb.mv_min_spel[0] + 3 || bmx > h->mb.mv_max_spel[0] - 3 )
1232     {
1233         h->mb.b_skip_mc = 0;
1234         return;
1235     }
1236
1237     /* subpel hex search, same pattern as ME HEX. */
1238     dir = -2;
1239     omx = bmx;
1240     omy = bmy;
1241     for( int j = 0; j < 6; j++ )
1242     {
1243         COST_MV_SATD( omx + hex2[j+1][0], omy + hex2[j+1][1], satd, 1 );
1244         COST_MV_RD  ( omx + hex2[j+1][0], omy + hex2[j+1][1], satd, 1, j );
1245     }
1246
1247     if( dir != -2 )
1248     {
1249         /* half hexagon, not overlapping the previous iteration */
1250         for( int i = 1; i < 10; i++ )
1251         {
1252             const int odir = mod6m1[dir+1];
1253             if( bmy < h->mb.mv_min_spel[1] + 3 ||
1254                 bmy > h->mb.mv_max_spel[1] - 3 )
1255                 break;
1256             dir = -2;
1257             omx = bmx;
1258             omy = bmy;
1259             for( int j = 0; j < 3; j++ )
1260             {
1261                 COST_MV_SATD( omx + hex2[odir+j][0], omy + hex2[odir+j][1], satd, 1 );
1262                 COST_MV_RD  ( omx + hex2[odir+j][0], omy + hex2[odir+j][1], satd, 1, odir-1+j );
1263             }
1264             if( dir == -2 )
1265                 break;
1266         }
1267     }
1268
1269     /* square refine, same pattern as ME HEX. */
1270     omx = bmx;
1271     omy = bmy;
1272     for( int i = 0; i < 8; i++ )
1273     {
1274         COST_MV_SATD( omx + square1[i+1][0], omy + square1[i+1][1], satd, 1 );
1275         COST_MV_RD  ( omx + square1[i+1][0], omy + square1[i+1][1], satd, 0, 0 );
1276     }
1277
1278     m->cost = bcost;
1279     m->mv[0] = bmx;
1280     m->mv[1] = bmy;
1281     x264_macroblock_cache_mv ( h, block_idx_x[i4], block_idx_y[i4], bw>>2, bh>>2, i_list, pack16to32_mask(bmx, bmy) );
1282     amvd = pack8to16( X264_MIN(abs(bmx - m->mvp[0]),66), X264_MIN(abs(bmy - m->mvp[1]),66) );
1283     x264_macroblock_cache_mvd( h, block_idx_x[i4], block_idx_y[i4], bw>>2, bh>>2, i_list, amvd );
1284     h->mb.b_skip_mc = 0;
1285 }