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

   1 /*****************************************************************************
   2  * me.c: h264 encoder library (Motion Estimation)
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2003-2008 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
  25 #include "common/common.h"
  26 #include "macroblock.h"
  27 #include "me.h"
  28
  29 /* presets selected from good points on the speed-vs-quality curve of several test videos
  30  * subpel_iters[i_subpel_refine] = { refine_hpel, refine_qpel, me_hpel, me_qpel }
  31  * where me_* are the number of EPZS iterations run on all candidate block types,
  32  * and refine_* are run only on the winner.
  33  * the subme=8,9 values are much higher because any amount of satd search makes
  34  * up its time by reducing the number of qpel-rd iterations. */
  35 static const int subpel_iterations[][4] =
  36    {{0,0,0,0},
  37     {1,1,0,0},
  38     {0,1,1,0},
  39     {0,2,1,0},
  40     {0,2,1,1},
  41     {0,2,1,2},
  42     {0,0,2,2},
  43     {0,0,2,2},
  44     {0,0,4,10},
  45     {0,0,4,10},
  46     {0,0,4,10}};
  47
  48 /* (x-1)%6 */
  49 static const int mod6m1[8] = {5,0,1,2,3,4,5,0};
  50 /* radius 2 hexagon. repeated entries are to avoid having to compute mod6 every time. */
  51 static const int hex2[8][2] = {{-1,-2}, {-2,0}, {-1,2}, {1,2}, {2,0}, {1,-2}, {-1,-2}, {-2,0}};
  52 static const int square1[9][2] = {{0,0}, {0,-1}, {0,1}, {-1,0}, {1,0}, {-1,-1}, {-1,1}, {1,-1}, {1,1}};
  53
  54 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 );
  55
  56 #define BITS_MVD( mx, my )\
  57     (p_cost_mvx[(mx)<<2] + p_cost_mvy[(my)<<2])
  58
  59 #define COST_MV( mx, my )\
  60 {\
  61     int cost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE,\
  62                    &p_fref_w[(my)*stride+(mx)], stride )\
  63              + BITS_MVD(mx,my);\
  64     COPY3_IF_LT( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my );\
  65 }
  66
  67 #define COST_MV_HPEL( mx, my ) \
  68 { \
  69     int stride2 = 16; \
  70     uint8_t *src = h->mc.get_ref( pix, &stride2, m->p_fref, stride, mx, my, bw, bh, &m->weight[0] ); \
  71     int cost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, src, stride2 ) \
  72              + p_cost_mvx[ mx ] + p_cost_mvy[ my ]; \
  73     COPY3_IF_LT( bpred_cost, cost, bpred_mx, mx, bpred_my, my ); \
  74 }
  75
  76 #define COST_MV_X3_DIR( m0x, m0y, m1x, m1y, m2x, m2y, costs )\
  77 {\
  78     uint8_t *pix_base = p_fref_w + bmx + bmy*stride;\
  79     h->pixf.fpelcmp_x3[i_pixel]( p_fenc,\
  80         pix_base + (m0x) + (m0y)*stride,\
  81         pix_base + (m1x) + (m1y)*stride,\
  82         pix_base + (m2x) + (m2y)*stride,\
  83         stride, costs );\
  84     (costs)[0] += BITS_MVD( bmx+(m0x), bmy+(m0y) );\
  85     (costs)[1] += BITS_MVD( bmx+(m1x), bmy+(m1y) );\
  86     (costs)[2] += BITS_MVD( bmx+(m2x), bmy+(m2y) );\
  87 }
  88
  89 #define COST_MV_X4_DIR( m0x, m0y, m1x, m1y, m2x, m2y, m3x, m3y, costs )\
  90 {\
  91     uint8_t *pix_base = p_fref_w + bmx + bmy*stride;\
  92     h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( p_fenc,\
  93         pix_base + (m0x) + (m0y)*stride,\
  94         pix_base + (m1x) + (m1y)*stride,\
  95         pix_base + (m2x) + (m2y)*stride,\
  96         pix_base + (m3x) + (m3y)*stride,\
  97         stride, costs );\
  98     (costs)[0] += BITS_MVD( bmx+(m0x), bmy+(m0y) );\
  99     (costs)[1] += BITS_MVD( bmx+(m1x), bmy+(m1y) );\
 100     (costs)[2] += BITS_MVD( bmx+(m2x), bmy+(m2y) );\
 101     (costs)[3] += BITS_MVD( bmx+(m3x), bmy+(m3y) );\
 102 }
 103
 104 #define COST_MV_X4( m0x, m0y, m1x, m1y, m2x, m2y, m3x, m3y )\
 105 {\
 106     uint8_t *pix_base = p_fref_w + omx + omy*stride;\
 107     h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( p_fenc,\
 108         pix_base + (m0x) + (m0y)*stride,\
 109         pix_base + (m1x) + (m1y)*stride,\
 110         pix_base + (m2x) + (m2y)*stride,\
 111         pix_base + (m3x) + (m3y)*stride,\
 112         stride, costs );\
 113     costs[0] += BITS_MVD( omx+(m0x), omy+(m0y) );\
 114     costs[1] += BITS_MVD( omx+(m1x), omy+(m1y) );\
 115     costs[2] += BITS_MVD( omx+(m2x), omy+(m2y) );\
 116     costs[3] += BITS_MVD( omx+(m3x), omy+(m3y) );\
 117     COPY3_IF_LT( bcost, costs[0], bmx, omx+(m0x), bmy, omy+(m0y) );\
 118     COPY3_IF_LT( bcost, costs[1], bmx, omx+(m1x), bmy, omy+(m1y) );\
 119     COPY3_IF_LT( bcost, costs[2], bmx, omx+(m2x), bmy, omy+(m2y) );\
 120     COPY3_IF_LT( bcost, costs[3], bmx, omx+(m3x), bmy, omy+(m3y) );\
 121 }
 122
 123 #define COST_MV_X3_ABS( m0x, m0y, m1x, m1y, m2x, m2y )\
 124 {\
 125     h->pixf.fpelcmp_x3[i_pixel]( p_fenc,\
 126         p_fref_w + (m0x) + (m0y)*stride,\
 127         p_fref_w + (m1x) + (m1y)*stride,\
 128         p_fref_w + (m2x) + (m2y)*stride,\
 129         stride, costs );\
 130     costs[0] += p_cost_mvx[(m0x)<<2]; /* no cost_mvy */\
 131     costs[1] += p_cost_mvx[(m1x)<<2];\
 132     costs[2] += p_cost_mvx[(m2x)<<2];\
 133     COPY3_IF_LT( bcost, costs[0], bmx, m0x, bmy, m0y );\
 134     COPY3_IF_LT( bcost, costs[1], bmx, m1x, bmy, m1y );\
 135     COPY3_IF_LT( bcost, costs[2], bmx, m2x, bmy, m2y );\
 136 }
 137
 138 /*  1  */
 139 /* 101 */
 140 /*  1  */
 141 #define DIA1_ITER( mx, my )\
 142 {\
 143     omx = mx; omy = my;\
 144     COST_MV_X4( 0,-1, 0,1, -1,0, 1,0 );\
 145 }
 146
 147 #define CROSS( start, x_max, y_max )\
 148 {\
 149     i = start;\
 150     if( x_max <= X264_MIN(mv_x_max-omx, omx-mv_x_min) )\
 151         for( ; i < x_max-2; i+=4 )\
 152             COST_MV_X4( i,0, -i,0, i+2,0, -i-2,0 );\
 153     for( ; i < x_max; i+=2 )\
 154     {\
 155         if( omx+i <= mv_x_max )\
 156             COST_MV( omx+i, omy );\
 157         if( omx-i >= mv_x_min )\
 158             COST_MV( omx-i, omy );\
 159     }\
 160     i = start;\
 161     if( y_max <= X264_MIN(mv_y_max-omy, omy-mv_y_min) )\
 162         for( ; i < y_max-2; i+=4 )\
 163             COST_MV_X4( 0,i, 0,-i, 0,i+2, 0,-i-2 );\
 164     for( ; i < y_max; i+=2 )\
 165     {\
 166         if( omy+i <= mv_y_max )\
 167             COST_MV( omx, omy+i );\
 168         if( omy-i >= mv_y_min )\
 169             COST_MV( omx, omy-i );\
 170     }\
 171 }
 172
 173 void x264_me_search_ref( x264_t *h, x264_me_t *m, int16_t (*mvc)[2], int i_mvc, int *p_halfpel_thresh )
 174 {
 175     const int bw = x264_pixel_size[m->i_pixel].w;
 176     const int bh = x264_pixel_size[m->i_pixel].h;
 177     const int i_pixel = m->i_pixel;
 178     const int stride = m->i_stride[0];
 179     int i_me_range = h->param.analyse.i_me_range;
 180     int bmx, bmy, bcost;
 181     int bpred_mx = 0, bpred_my = 0, bpred_cost = COST_MAX;
 182     int omx, omy, pmx, pmy;
 183     uint8_t *p_fenc = m->p_fenc[0];
 184     uint8_t *p_fref_w = m->p_fref_w;
 185     ALIGNED_ARRAY_16( uint8_t, pix,[16*16] );
 186
 187     int i, j;
 188     int dir;
 189     int costs[16];
 190
 191     int mv_x_min = h->mb.mv_min_fpel[0];
 192     int mv_y_min = h->mb.mv_min_fpel[1];
 193     int mv_x_max = h->mb.mv_max_fpel[0];
 194     int mv_y_max = h->mb.mv_max_fpel[1];
 195
 196 #define CHECK_MVRANGE(mx,my) ( mx >= mv_x_min && mx <= mv_x_max && my >= mv_y_min && my <= mv_y_max )
 197
 198     const uint16_t *p_cost_mvx = m->p_cost_mv - m->mvp[0];
 199     const uint16_t *p_cost_mvy = m->p_cost_mv - m->mvp[1];
 200
 201     bmx = x264_clip3( m->mvp[0], mv_x_min*4, mv_x_max*4 );
 202     bmy = x264_clip3( m->mvp[1], mv_y_min*4, mv_y_max*4 );
 203     pmx = ( bmx + 2 ) >> 2;
 204     pmy = ( bmy + 2 ) >> 2;
 205     bcost = COST_MAX;
 206
 207     /* try extra predictors if provided */
 208     if( h->mb.i_subpel_refine >= 3 )
 209     {
 210         uint32_t bmv = pack16to32_mask(bmx,bmy);
 211         COST_MV_HPEL( bmx, bmy );
 212         for( i = 0; i < i_mvc; i++ )
 213         {
 214             if( M32( mvc[i] ) && (bmv - M32( mvc[i] )) )
 215             {
 216                 int mx = x264_clip3( mvc[i][0], mv_x_min*4, mv_x_max*4 );
 217                 int my = x264_clip3( mvc[i][1], mv_y_min*4, mv_y_max*4 );
 218                 COST_MV_HPEL( mx, my );
 219             }
 220         }
 221         bmx = ( bpred_mx + 2 ) >> 2;
 222         bmy = ( bpred_my + 2 ) >> 2;
 223         COST_MV( bmx, bmy );
 224     }
 225     else
 226     {
 227         /* check the MVP */
 228         COST_MV( pmx, pmy );
 229         /* Because we are rounding the predicted motion vector to fullpel, there will be
 230          * an extra MV cost in 15 out of 16 cases.  However, when the predicted MV is
 231          * chosen as the best predictor, it is often the case that the subpel search will
 232          * result in a vector at or next to the predicted motion vector.  Therefore, it is
 233          * sensible to remove the cost of the MV from the rounded MVP to avoid unfairly
 234          * biasing against use of the predicted motion vector. */
 235         bcost -= BITS_MVD( pmx, pmy );
 236         for( i = 0; i < i_mvc; i++ )
 237         {
 238             int mx = (mvc[i][0] + 2) >> 2;
 239             int my = (mvc[i][1] + 2) >> 2;
 240             if( (mx | my) && ((mx-bmx) | (my-bmy)) )
 241             {
 242                 mx = x264_clip3( mx, mv_x_min, mv_x_max );
 243                 my = x264_clip3( my, mv_y_min, mv_y_max );
 244                 COST_MV( mx, my );
 245             }
 246         }
 247     }
 248     COST_MV( 0, 0 );
 249
 250     switch( h->mb.i_me_method )
 251     {
 252     case X264_ME_DIA:
 253         /* diamond search, radius 1 */
 254         i = 0;
 255         bcost <<= 4;
 256         do
 257         {
 258             COST_MV_X4_DIR( 0,-1, 0,1, -1,0, 1,0, costs );
 259             COPY1_IF_LT( bcost, (costs[0]<<4)+1 );
 260             COPY1_IF_LT( bcost, (costs[1]<<4)+3 );
 261             COPY1_IF_LT( bcost, (costs[2]<<4)+4 );
 262             COPY1_IF_LT( bcost, (costs[3]<<4)+12 );
 263             if( !(bcost&15) )
 264                 break;
 265             bmx -= (bcost<<28)>>30;
 266             bmy -= (bcost<<30)>>30;
 267             bcost &= ~15;
 268             if( !CHECK_MVRANGE(bmx, bmy) )
 269                 break;
 270         } while( ++i < i_me_range );
 271         bcost >>= 4;
 272         break;
 273
 274     case X264_ME_HEX:
 275 me_hex2:
 276         /* hexagon search, radius 2 */
 277 #if 0
 278         for( i = 0; i < i_me_range/2; i++ )
 279         {
 280             omx = bmx; omy = bmy;
 281             COST_MV( omx-2, omy   );
 282             COST_MV( omx-1, omy+2 );
 283             COST_MV( omx+1, omy+2 );
 284             COST_MV( omx+2, omy   );
 285             COST_MV( omx+1, omy-2 );
 286             COST_MV( omx-1, omy-2 );
 287             if( bmx == omx && bmy == omy )
 288                 break;
 289             if( !CHECK_MVRANGE(bmx, bmy) )
 290                 break;
 291         }
 292 #else
 293         /* equivalent to the above, but eliminates duplicate candidates */
 294
 295         /* hexagon */
 296         COST_MV_X3_DIR( -2,0, -1, 2,  1, 2, costs   );
 297         COST_MV_X3_DIR(  2,0,  1,-2, -1,-2, costs+3 );
 298         bcost <<= 3;
 299         COPY1_IF_LT( bcost, (costs[0]<<3)+2 );
 300         COPY1_IF_LT( bcost, (costs[1]<<3)+3 );
 301         COPY1_IF_LT( bcost, (costs[2]<<3)+4 );
 302         COPY1_IF_LT( bcost, (costs[3]<<3)+5 );
 303         COPY1_IF_LT( bcost, (costs[4]<<3)+6 );
 304         COPY1_IF_LT( bcost, (costs[5]<<3)+7 );
 305
 306         if( bcost&7 )
 307         {
 308             dir = (bcost&7)-2;
 309             bmx += hex2[dir+1][0];
 310             bmy += hex2[dir+1][1];
 311             /* half hexagon, not overlapping the previous iteration */
 312             for( i = 1; i < i_me_range/2 && CHECK_MVRANGE(bmx, bmy); i++ )
 313             {
 314                 COST_MV_X3_DIR( hex2[dir+0][0], hex2[dir+0][1],
 315                                 hex2[dir+1][0], hex2[dir+1][1],
 316                                 hex2[dir+2][0], hex2[dir+2][1],
 317                                 costs );
 318                 bcost &= ~7;
 319                 COPY1_IF_LT( bcost, (costs[0]<<3)+1 );
 320                 COPY1_IF_LT( bcost, (costs[1]<<3)+2 );
 321                 COPY1_IF_LT( bcost, (costs[2]<<3)+3 );
 322                 if( !(bcost&7) )
 323                     break;
 324                 dir += (bcost&7)-2;
 325                 dir = mod6m1[dir+1];
 326                 bmx += hex2[dir+1][0];
 327                 bmy += hex2[dir+1][1];
 328             }
 329         }
 330         bcost >>= 3;
 331 #endif
 332         /* square refine */
 333         dir = 0;
 334         COST_MV_X4_DIR(  0,-1,  0,1, -1,0, 1,0, costs );
 335         COPY2_IF_LT( bcost, costs[0], dir, 1 );
 336         COPY2_IF_LT( bcost, costs[1], dir, 2 );
 337         COPY2_IF_LT( bcost, costs[2], dir, 3 );
 338         COPY2_IF_LT( bcost, costs[3], dir, 4 );
 339         COST_MV_X4_DIR( -1,-1, -1,1, 1,-1, 1,1, costs );
 340         COPY2_IF_LT( bcost, costs[0], dir, 5 );
 341         COPY2_IF_LT( bcost, costs[1], dir, 6 );
 342         COPY2_IF_LT( bcost, costs[2], dir, 7 );
 343         COPY2_IF_LT( bcost, costs[3], dir, 8 );
 344         bmx += square1[dir][0];
 345         bmy += square1[dir][1];
 346         break;
 347
 348     case X264_ME_UMH:
 349         {
 350             /* Uneven-cross Multi-Hexagon-grid Search
 351              * as in JM, except with different early termination */
 352
 353             static const int x264_pixel_size_shift[7] = { 0, 1, 1, 2, 3, 3, 4 };
 354
 355             int ucost1, ucost2;
 356             int cross_start = 1;
 357
 358             /* refine predictors */
 359             ucost1 = bcost;
 360             DIA1_ITER( pmx, pmy );
 361             if( pmx | pmy )
 362                 DIA1_ITER( 0, 0 );
 363
 364             if(i_pixel == PIXEL_4x4)
 365                 goto me_hex2;
 366
 367             ucost2 = bcost;
 368             if( (bmx | bmy) && ((bmx-pmx) | (bmy-pmy)) )
 369                 DIA1_ITER( bmx, bmy );
 370             if( bcost == ucost2 )
 371                 cross_start = 3;
 372             omx = bmx; omy = bmy;
 373
 374             /* early termination */
 375 #define SAD_THRESH(v) ( bcost < ( v >> x264_pixel_size_shift[i_pixel] ) )
 376             if( bcost == ucost2 && SAD_THRESH(2000) )
 377             {
 378                 COST_MV_X4( 0,-2, -1,-1, 1,-1, -2,0 );
 379                 COST_MV_X4( 2, 0, -1, 1, 1, 1,  0,2 );
 380                 if( bcost == ucost1 && SAD_THRESH(500) )
 381                     break;
 382                 if( bcost == ucost2 )
 383                 {
 384                     int range = (i_me_range>>1) | 1;
 385                     CROSS( 3, range, range );
 386                     COST_MV_X4( -1,-2, 1,-2, -2,-1, 2,-1 );
 387                     COST_MV_X4( -2, 1, 2, 1, -1, 2, 1, 2 );
 388                     if( bcost == ucost2 )
 389                         break;
 390                     cross_start = range + 2;
 391                 }
 392             }
 393
 394             /* adaptive search range */
 395             if( i_mvc )
 396             {
 397                 /* range multipliers based on casual inspection of some statistics of
 398                  * average distance between current predictor and final mv found by ESA.
 399                  * these have not been tuned much by actual encoding. */
 400                 static const int range_mul[4][4] =
 401                 {
 402                     { 3, 3, 4, 4 },
 403                     { 3, 4, 4, 4 },
 404                     { 4, 4, 4, 5 },
 405                     { 4, 4, 5, 6 },
 406                 };
 407                 int mvd;
 408                 int sad_ctx, mvd_ctx;
 409                 int denom = 1;
 410
 411                 if( i_mvc == 1 )
 412                 {
 413                     if( i_pixel == PIXEL_16x16 )
 414                         /* mvc is probably the same as mvp, so the difference isn't meaningful.
 415                          * but prediction usually isn't too bad, so just use medium range */
 416                         mvd = 25;
 417                     else
 418                         mvd = abs( m->mvp[0] - mvc[0][0] )
 419                             + abs( m->mvp[1] - mvc[0][1] );
 420                 }
 421                 else
 422                 {
 423                     /* calculate the degree of agreement between predictors. */
 424                     /* in 16x16, mvc includes all the neighbors used to make mvp,
 425                      * so don't count mvp separately. */
 426                     denom = i_mvc - 1;
 427                     mvd = 0;
 428                     if( i_pixel != PIXEL_16x16 )
 429                     {
 430                         mvd = abs( m->mvp[0] - mvc[0][0] )
 431                             + abs( m->mvp[1] - mvc[0][1] );
 432                         denom++;
 433                     }
 434                     mvd += x264_predictor_difference( mvc, i_mvc );
 435                 }
 436
 437                 sad_ctx = SAD_THRESH(1000) ? 0
 438                         : SAD_THRESH(2000) ? 1
 439                         : SAD_THRESH(4000) ? 2 : 3;
 440                 mvd_ctx = mvd < 10*denom ? 0
 441                         : mvd < 20*denom ? 1
 442                         : mvd < 40*denom ? 2 : 3;
 443
 444                 i_me_range = i_me_range * range_mul[mvd_ctx][sad_ctx] / 4;
 445             }
 446
 447             /* FIXME if the above DIA2/OCT2/CROSS found a new mv, it has not updated omx/omy.
 448              * we are still centered on the same place as the DIA2. is this desirable? */
 449             CROSS( cross_start, i_me_range, i_me_range/2 );
 450
 451             COST_MV_X4( -2,-2, -2,2, 2,-2, 2,2 );
 452
 453             /* hexagon grid */
 454             omx = bmx; omy = bmy;
 455             const uint16_t *p_cost_omvx = p_cost_mvx + omx*4;
 456             const uint16_t *p_cost_omvy = p_cost_mvy + omy*4;
 457             i = 1;
 458             do
 459             {
 460                 static const int hex4[16][2] = {
 461                     { 0,-4}, { 0, 4}, {-2,-3}, { 2,-3},
 462                     {-4,-2}, { 4,-2}, {-4,-1}, { 4,-1},
 463                     {-4, 0}, { 4, 0}, {-4, 1}, { 4, 1},
 464                     {-4, 2}, { 4, 2}, {-2, 3}, { 2, 3},
 465                 };
 466
 467                 if( 4*i > X264_MIN4( mv_x_max-omx, omx-mv_x_min,
 468                                      mv_y_max-omy, omy-mv_y_min ) )
 469                 {
 470                     for( j = 0; j < 16; j++ )
 471                     {
 472                         int mx = omx + hex4[j][0]*i;
 473                         int my = omy + hex4[j][1]*i;
 474                         if( CHECK_MVRANGE(mx, my) )
 475                             COST_MV( mx, my );
 476                     }
 477                 }
 478                 else
 479                 {
 480                     int dir = 0;
 481                     uint8_t *pix_base = p_fref_w + omx + (omy-4*i)*stride;
 482                     int dy = i*stride;
 483 #define SADS(k,x0,y0,x1,y1,x2,y2,x3,y3)\
 484                     h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( p_fenc,\
 485                             pix_base x0*i+(y0-2*k+4)*dy,\
 486                             pix_base x1*i+(y1-2*k+4)*dy,\
 487                             pix_base x2*i+(y2-2*k+4)*dy,\
 488                             pix_base x3*i+(y3-2*k+4)*dy,\
 489                             stride, costs+4*k );\
 490                     pix_base += 2*dy;
 491 #define ADD_MVCOST(k,x,y) costs[k] += p_cost_omvx[x*4*i] + p_cost_omvy[y*4*i]
 492 #define MIN_MV(k,x,y)     COPY2_IF_LT( bcost, costs[k], dir, x*16+(y&15) )
 493                     SADS( 0, +0,-4, +0,+4, -2,-3, +2,-3 );
 494                     SADS( 1, -4,-2, +4,-2, -4,-1, +4,-1 );
 495                     SADS( 2, -4,+0, +4,+0, -4,+1, +4,+1 );
 496                     SADS( 3, -4,+2, +4,+2, -2,+3, +2,+3 );
 497                     ADD_MVCOST(  0, 0,-4 );
 498                     ADD_MVCOST(  1, 0, 4 );
 499                     ADD_MVCOST(  2,-2,-3 );
 500                     ADD_MVCOST(  3, 2,-3 );
 501                     ADD_MVCOST(  4,-4,-2 );
 502                     ADD_MVCOST(  5, 4,-2 );
 503                     ADD_MVCOST(  6,-4,-1 );
 504                     ADD_MVCOST(  7, 4,-1 );
 505                     ADD_MVCOST(  8,-4, 0 );
 506                     ADD_MVCOST(  9, 4, 0 );
 507                     ADD_MVCOST( 10,-4, 1 );
 508                     ADD_MVCOST( 11, 4, 1 );
 509                     ADD_MVCOST( 12,-4, 2 );
 510                     ADD_MVCOST( 13, 4, 2 );
 511                     ADD_MVCOST( 14,-2, 3 );
 512                     ADD_MVCOST( 15, 2, 3 );
 513                     MIN_MV(  0, 0,-4 );
 514                     MIN_MV(  1, 0, 4 );
 515                     MIN_MV(  2,-2,-3 );
 516                     MIN_MV(  3, 2,-3 );
 517                     MIN_MV(  4,-4,-2 );
 518                     MIN_MV(  5, 4,-2 );
 519                     MIN_MV(  6,-4,-1 );
 520                     MIN_MV(  7, 4,-1 );
 521                     MIN_MV(  8,-4, 0 );
 522                     MIN_MV(  9, 4, 0 );
 523                     MIN_MV( 10,-4, 1 );
 524                     MIN_MV( 11, 4, 1 );
 525                     MIN_MV( 12,-4, 2 );
 526                     MIN_MV( 13, 4, 2 );
 527                     MIN_MV( 14,-2, 3 );
 528                     MIN_MV( 15, 2, 3 );
 529 #undef SADS
 530 #undef ADD_MVCOST
 531 #undef MIN_MV
 532                     if(dir)
 533                     {
 534                         bmx = omx + i*(dir>>4);
 535                         bmy = omy + i*((dir<<28)>>28);
 536                     }
 537                 }
 538             } while( ++i <= i_me_range/4 );
 539             if( bmy <= mv_y_max && bmy >= mv_y_min && bmx <= mv_x_max && bmx >= mv_x_min )
 540                 goto me_hex2;
 541             break;
 542         }
 543
 544     case X264_ME_ESA:
 545     case X264_ME_TESA:
 546         {
 547             const int min_x = X264_MAX( bmx - i_me_range, mv_x_min );
 548             const int min_y = X264_MAX( bmy - i_me_range, mv_y_min );
 549             const int max_x = X264_MIN( bmx + i_me_range, mv_x_max );
 550             const int max_y = X264_MIN( bmy + i_me_range, mv_y_max );
 551             /* SEA is fastest in multiples of 4 */
 552             const int width = (max_x - min_x + 3) & ~3;
 553             int my;
 554 #if 0
 555             /* plain old exhaustive search */
 556             int mx;
 557             for( my = min_y; my <= max_y; my++ )
 558                 for( mx = min_x; mx <= max_x; mx++ )
 559                     COST_MV( mx, my );
 560 #else
 561             /* successive elimination by comparing DC before a full SAD,
 562              * because sum(abs(diff)) >= abs(diff(sum)). */
 563             uint16_t *sums_base = m->integral;
 564             /* due to a GCC bug on some platforms (win32?), zero[] may not actually be aligned.
 565              * this is not a problem because it is not used for any SSE instructions. */
 566             ALIGNED_16( static uint8_t zero[8*FENC_STRIDE] );
 567             ALIGNED_ARRAY_16( int, enc_dc,[4] );
 568             int sad_size = i_pixel <= PIXEL_8x8 ? PIXEL_8x8 : PIXEL_4x4;
 569             int delta = x264_pixel_size[sad_size].w;
 570             int16_t *xs = h->scratch_buffer;
 571             int xn;
 572             uint16_t *cost_fpel_mvx = h->cost_mv_fpel[x264_lambda_tab[h->mb.i_qp]][-m->mvp[0]&3] + (-m->mvp[0]>>2);
 573
 574             h->pixf.sad_x4[sad_size]( zero, p_fenc, p_fenc+delta,
 575                 p_fenc+delta*FENC_STRIDE, p_fenc+delta+delta*FENC_STRIDE,
 576                 FENC_STRIDE, enc_dc );
 577             if( delta == 4 )
 578                 sums_base += stride * (h->fenc->i_lines[0] + PADV*2);
 579             if( i_pixel == PIXEL_16x16 || i_pixel == PIXEL_8x16 || i_pixel == PIXEL_4x8 )
 580                 delta *= stride;
 581             if( i_pixel == PIXEL_8x16 || i_pixel == PIXEL_4x8 )
 582                 enc_dc[1] = enc_dc[2];
 583
 584             if( h->mb.i_me_method == X264_ME_TESA )
 585             {
 586                 // ADS threshold, then SAD threshold, then keep the best few SADs, then SATD
 587                 mvsad_t *mvsads = (mvsad_t *)(xs + ((width+15)&~15));
 588                 int nmvsad = 0, limit;
 589                 int sad_thresh = i_me_range <= 16 ? 10 : i_me_range <= 24 ? 11 : 12;
 590                 int bsad = h->pixf.sad[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, p_fref_w+bmy*stride+bmx, stride )
 591                          + BITS_MVD( bmx, bmy );
 592                 for( my = min_y; my <= max_y; my++ )
 593                 {
 594                     int ycost = p_cost_mvy[my<<2];
 595                     if( bsad <= ycost )
 596                         continue;
 597                     bsad -= ycost;
 598                     xn = h->pixf.ads[i_pixel]( enc_dc, sums_base + min_x + my * stride, delta,
 599                                                cost_fpel_mvx+min_x, xs, width, bsad*17/16 );
 600                     for( i=0; i<xn-2; i+=3 )
 601                     {
 602                         uint8_t *ref = p_fref_w+min_x+my*stride;
 603                         int sads[3];
 604                         h->pixf.sad_x3[i_pixel]( p_fenc, ref+xs[i], ref+xs[i+1], ref+xs[i+2], stride, sads );
 605                         for( j=0; j<3; j++ )
 606                         {
 607                             int sad = sads[j] + cost_fpel_mvx[xs[i+j]];
 608                             if( sad < bsad*sad_thresh>>3 )
 609                             {
 610                                 COPY1_IF_LT( bsad, sad );
 611                                 mvsads[nmvsad].sad = sad + ycost;
 612                                 mvsads[nmvsad].mx = min_x+xs[i+j];
 613                                 mvsads[nmvsad].my = my;
 614                                 nmvsad++;
 615                             }
 616                         }
 617                     }
 618                     for( ; i<xn; i++ )
 619                     {
 620                         int mx = min_x+xs[i];
 621                         int sad = h->pixf.sad[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, p_fref_w+mx+my*stride, stride )
 622                                 + cost_fpel_mvx[xs[i]];
 623                         if( sad < bsad*sad_thresh>>3 )
 624                         {
 625                             COPY1_IF_LT( bsad, sad );
 626                             mvsads[nmvsad].sad = sad + ycost;
 627                             mvsads[nmvsad].mx = mx;
 628                             mvsads[nmvsad].my = my;
 629                             nmvsad++;
 630                         }
 631                     }
 632                     bsad += ycost;
 633                 }
 634
 635                 limit = i_me_range / 2;
 636                 sad_thresh = bsad*sad_thresh>>3;
 637                 while( nmvsad > limit*2 && sad_thresh > bsad )
 638                 {
 639                     // halve the range if the domain is too large... eh, close enough
 640                     sad_thresh = (sad_thresh + bsad) >> 1;
 641                     for( i=0; i<nmvsad && mvsads[i].sad <= sad_thresh; i++ );
 642                     for( j=i; j<nmvsad; j++ )
 643                     {
 644                         /* mvsad_t is not guaranteed to be 8 bytes on all archs, so check before using explicit write-combining */
 645                         if( sizeof( mvsad_t ) == sizeof( uint64_t ) )
 646                             CP64( &mvsads[i], &mvsads[j] );
 647                         else
 648                             mvsads[i] = mvsads[j];
 649                         i += mvsads[j].sad <= sad_thresh;
 650                     }
 651                     nmvsad = i;
 652                 }
 653                 while( nmvsad > limit )
 654                 {
 655                     int bsad = mvsads[0].sad;
 656                     int bi = 0;
 657                     for( i=1; i<nmvsad; i++ )
 658                         COPY2_IF_GT( bsad, mvsads[i].sad, bi, i );
 659                     nmvsad--;
 660                     mvsads[bi] = mvsads[nmvsad];
 661                     if( sizeof( mvsad_t ) == sizeof( uint64_t ) )
 662                         CP64( &mvsads[bi], &mvsads[nmvsad] );
 663                     else
 664                         mvsads[bi] = mvsads[nmvsad];
 665                 }
 666                 for( i=0; i<nmvsad; i++ )
 667                     COST_MV( mvsads[i].mx, mvsads[i].my );
 668             }
 669             else
 670             {
 671                 // just ADS and SAD
 672                 for( my = min_y; my <= max_y; my++ )
 673                 {
 674                     int ycost = p_cost_mvy[my<<2];
 675                     if( bcost <= ycost )
 676                         continue;
 677                     bcost -= ycost;
 678                     xn = h->pixf.ads[i_pixel]( enc_dc, sums_base + min_x + my * stride, delta,
 679                                                cost_fpel_mvx+min_x, xs, width, bcost );
 680                     for( i=0; i<xn-2; i+=3 )
 681                         COST_MV_X3_ABS( min_x+xs[i],my, min_x+xs[i+1],my, min_x+xs[i+2],my );
 682                     bcost += ycost;
 683                     for( ; i<xn; i++ )
 684                         COST_MV( min_x+xs[i], my );
 685                 }
 686             }
 687 #endif
 688         }
 689         break;
 690     }
 691
 692     /* -> qpel mv */
 693     if( bpred_cost < bcost )
 694     {
 695         m->mv[0] = bpred_mx;
 696         m->mv[1] = bpred_my;
 697         m->cost = bpred_cost;
 698     }
 699     else
 700     {
 701         m->mv[0] = bmx << 2;
 702         m->mv[1] = bmy << 2;
 703         m->cost = bcost;
 704     }
 705
 706     /* compute the real cost */
 707     m->cost_mv = p_cost_mvx[ m->mv[0] ] + p_cost_mvy[ m->mv[1] ];
 708     if( bmx == pmx && bmy == pmy && h->mb.i_subpel_refine < 3 )
 709         m->cost += m->cost_mv;
 710
 711     /* subpel refine */
 712     if( h->mb.i_subpel_refine >= 2 )
 713     {
 714         int hpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][2];
 715         int qpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][3];
 716         refine_subpel( h, m, hpel, qpel, p_halfpel_thresh, 0 );
 717     }
 718 }
 719 #undef COST_MV
 720
 721 void x264_me_refine_qpel( x264_t *h, x264_me_t *m )
 722 {
 723     int hpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][0];
 724     int qpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][1];
 725
 726     if( m->i_pixel <= PIXEL_8x8 && h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P )
 727         m->cost -= m->i_ref_cost;
 728
 729     refine_subpel( h, m, hpel, qpel, NULL, 1 );
 730 }
 731
 732 #define COST_MV_SAD( mx, my ) \
 733 { \
 734     int stride = 16; \
 735     uint8_t *src = h->mc.get_ref( pix[0], &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], mx, my, bw, bh, &m->weight[0] ); \
 736     int cost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, src, stride ) \
 737              + p_cost_mvx[ mx ] + p_cost_mvy[ my ]; \
 738     COPY3_IF_LT( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my ); \
 739 }
 740
 741 #define COST_MV_SATD( mx, my, dir ) \
 742 if( b_refine_qpel || (dir^1) != odir ) \
 743 { \
 744     int stride = 16; \
 745     uint8_t *src = h->mc.get_ref( pix[0], &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], mx, my, bw, bh, &m->weight[0] ); \
 746     int cost = h->pixf.mbcmp_unaligned[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, src, stride ) \
 747              + p_cost_mvx[ mx ] + p_cost_mvy[ my ]; \
 748     if( b_chroma_me && cost < bcost ) \
 749     { \
 750         h->mc.mc_chroma( pix[0], 8, m->p_fref[4], m->i_stride[1], mx, my + mvy_offset, bw/2, bh/2 ); \
 751         if( m->weight[1].weightfn ) \
 752             m->weight[1].weightfn[x264_pixel_size[i_pixel].w>>3]( pix[0], 8, pix[0], 8, \
 753                                                                   &m->weight[1], x264_pixel_size[i_pixel].h>>1 ); \
 754         cost += h->pixf.mbcmp[i_pixel+3]( m->p_fenc[1], FENC_STRIDE, pix[0], 8 ); \
 755         if( cost < bcost ) \
 756         { \
 757             h->mc.mc_chroma( pix[0], 8, m->p_fref[5], m->i_stride[1], mx, my + mvy_offset, bw/2, bh/2 ); \
 758             cost += h->pixf.mbcmp[i_pixel+3]( m->p_fenc[2], FENC_STRIDE, pix[0], 8 ); \
 759             if( m->weight[2].weightfn ) \
 760                 m->weight[2].weightfn[x264_pixel_size[i_pixel].w>>3]( pix[0], 8, pix[0], 8, \
 761                                                                       &m->weight[2], x264_pixel_size[i_pixel].h>>1 ); \
 762         } \
 763     } \
 764     if( cost < bcost ) \
 765     {                  \
 766         bcost = cost;  \
 767         bmx = mx;      \
 768         bmy = my;      \
 769         bdir = dir;    \
 770     } \
 771 }
 772
 773 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 )
 774 {
 775     const int bw = x264_pixel_size[m->i_pixel].w;
 776     const int bh = x264_pixel_size[m->i_pixel].h;
 777     const uint16_t *p_cost_mvx = m->p_cost_mv - m->mvp[0];
 778     const uint16_t *p_cost_mvy = m->p_cost_mv - m->mvp[1];
 779     const int i_pixel = m->i_pixel;
 780     const int b_chroma_me = h->mb.b_chroma_me && i_pixel <= PIXEL_8x8;
 781     const int mvy_offset = h->mb.b_interlaced & m->i_ref ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
 782
 783     ALIGNED_ARRAY_16( uint8_t, pix,[2],[32*18] );   // really 17x17, but round up for alignment
 784     int omx, omy;
 785     int i;
 786
 787     int bmx = m->mv[0];
 788     int bmy = m->mv[1];
 789     int bcost = m->cost;
 790     int odir = -1, bdir;
 791
 792     /* try the subpel component of the predicted mv */
 793     if( hpel_iters && h->mb.i_subpel_refine < 3 )
 794     {
 795         int mx = x264_clip3( m->mvp[0], h->mb.mv_min_spel[0]+2, h->mb.mv_max_spel[0]-2 );
 796         int my = x264_clip3( m->mvp[1], h->mb.mv_min_spel[1]+2, h->mb.mv_max_spel[1]-2 );
 797         if( (mx-bmx)|(my-bmy) )
 798             COST_MV_SAD( mx, my );
 799     }
 800
 801     /* halfpel diamond search */
 802     for( i = hpel_iters; i > 0; i-- )
 803     {
 804         int omx = bmx, omy = bmy;
 805         int costs[4];
 806         int stride = 32; // candidates are either all hpel or all qpel, so one stride is enough
 807         uint8_t *src0, *src1, *src2, *src3;
 808         src0 = h->mc.get_ref( pix[0], &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], omx, omy-2, bw, bh+1, &m->weight[0] );
 809         src2 = h->mc.get_ref( pix[1], &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], omx-2, omy, bw+4, bh, &m->weight[0] );
 810         src1 = src0 + stride;
 811         src3 = src2 + 1;
 812         h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( m->p_fenc[0], src0, src1, src2, src3, stride, costs );
 813         COPY2_IF_LT( bcost, costs[0] + p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy-2], bmy, omy-2 );
 814         COPY2_IF_LT( bcost, costs[1] + p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy+2], bmy, omy+2 );
 815         COPY3_IF_LT( bcost, costs[2] + p_cost_mvx[omx-2] + p_cost_mvy[omy  ], bmx, omx-2, bmy, omy );
 816         COPY3_IF_LT( bcost, costs[3] + p_cost_mvx[omx+2] + p_cost_mvy[omy  ], bmx, omx+2, bmy, omy );
 817         if( (bmx == omx) & (bmy == omy) )
 818             break;
 819     }
 820
 821     if( !b_refine_qpel )
 822     {
 823         bcost = COST_MAX;
 824         COST_MV_SATD( bmx, bmy, -1 );
 825     }
 826
 827     /* early termination when examining multiple reference frames */
 828     if( p_halfpel_thresh )
 829     {
 830         if( (bcost*7)>>3 > *p_halfpel_thresh )
 831         {
 832             m->cost = bcost;
 833             m->mv[0] = bmx;
 834             m->mv[1] = bmy;
 835             // don't need cost_mv
 836             return;
 837         }
 838         else if( bcost < *p_halfpel_thresh )
 839             *p_halfpel_thresh = bcost;
 840     }
 841
 842     /* quarterpel diamond search */
 843     bdir = -1;
 844     for( i = qpel_iters; i > 0; i-- )
 845     {
 846         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] )
 847             break;
 848         odir = bdir;
 849         omx = bmx;
 850         omy = bmy;
 851         COST_MV_SATD( omx, omy - 1, 0 );
 852         COST_MV_SATD( omx, omy + 1, 1 );
 853         COST_MV_SATD( omx - 1, omy, 2 );
 854         COST_MV_SATD( omx + 1, omy, 3 );
 855         if( bmx == omx && bmy == omy )
 856             break;
 857     }
 858
 859     m->cost = bcost;
 860     m->mv[0] = bmx;
 861     m->mv[1] = bmy;
 862     m->cost_mv = p_cost_mvx[ bmx ] + p_cost_mvy[ bmy ];
 863 }
 864
 865 #define BIME_CACHE( dx, dy, list ) \
 866 { \
 867     x264_me_t *m = m##list;\
 868     int i = 4 + 3*dx + dy; \
 869     int mvx = om##list##x+dx;\
 870     int mvy = om##list##y+dy;\
 871     stride##list[i] = bw;\
 872     src##list[i] = h->mc.get_ref( pixy_buf[list][i], &stride##list[i], m->p_fref, m->i_stride[0], mvx, mvy, bw, bh, weight_none ); \
 873     if( rd )\
 874     {\
 875         h->mc.mc_chroma( pixu_buf[list][i], 8, m->p_fref[4], m->i_stride[1], mvx, mvy + mv##list##y_offset, bw>>1, bh>>1 );\
 876         h->mc.mc_chroma( pixv_buf[list][i], 8, m->p_fref[5], m->i_stride[1], mvx, mvy + mv##list##y_offset, bw>>1, bh>>1 );\
 877     }\
 878 }
 879
 880 #define SATD_THRESH 17/16
 881
 882 /* Don't unroll the BIME_CACHE loop. I couldn't find any way to force this
 883  * other than making its iteration count not a compile-time constant. */
 884 int x264_iter_kludge = 0;
 885
 886 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 )
 887 {
 888     static const int pixel_mv_offs[] = { 0, 4, 4*8, 0 };
 889     int16_t *cache0_mv = h->mb.cache.mv[0][x264_scan8[i8*4]];
 890     int16_t *cache0_mv2 = cache0_mv + pixel_mv_offs[m0->i_pixel];
 891     int16_t *cache1_mv = h->mb.cache.mv[1][x264_scan8[i8*4]];
 892     int16_t *cache1_mv2 = cache1_mv + pixel_mv_offs[m0->i_pixel];
 893     const int i_pixel = m0->i_pixel;
 894     const int bw = x264_pixel_size[i_pixel].w;
 895     const int bh = x264_pixel_size[i_pixel].h;
 896     const uint16_t *p_cost_m0x = m0->p_cost_mv - m0->mvp[0];
 897     const uint16_t *p_cost_m0y = m0->p_cost_mv - m0->mvp[1];
 898     const uint16_t *p_cost_m1x = m1->p_cost_mv - m1->mvp[0];
 899     const uint16_t *p_cost_m1y = m1->p_cost_mv - m1->mvp[1];
 900     ALIGNED_ARRAY_16( uint8_t, pixy_buf,[2],[9][16*16] );
 901     ALIGNED_8( uint8_t pixu_buf[2][9][8*8] );
 902     ALIGNED_8( uint8_t pixv_buf[2][9][8*8] );
 903     uint8_t *src0[9];
 904     uint8_t *src1[9];
 905     uint8_t *pix  = &h->mb.pic.p_fdec[0][(i8>>1)*8*FDEC_STRIDE+(i8&1)*8];
 906     uint8_t *pixu = &h->mb.pic.p_fdec[1][(i8>>1)*4*FDEC_STRIDE+(i8&1)*4];
 907     uint8_t *pixv = &h->mb.pic.p_fdec[2][(i8>>1)*4*FDEC_STRIDE+(i8&1)*4];
 908     const int ref0 = h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[i8*4]];
 909     const int ref1 = h->mb.cache.ref[1][x264_scan8[i8*4]];
 910     const int mv0y_offset = h->mb.b_interlaced & ref0 ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
 911     const int mv1y_offset = h->mb.b_interlaced & ref1 ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
 912     int stride0[9];
 913     int stride1[9];
 914     int bm0x = m0->mv[0], om0x = bm0x;
 915     int bm0y = m0->mv[1], om0y = bm0y;
 916     int bm1x = m1->mv[0], om1x = bm1x;
 917     int bm1y = m1->mv[1], om1y = bm1y;
 918     int bcost = COST_MAX;
 919     int pass = 0;
 920     int j;
 921     int mc_list0 = 1, mc_list1 = 1;
 922     uint64_t bcostrd = COST_MAX64;
 923     /* each byte of visited represents 8 possible m1y positions, so a 4D array isn't needed */
 924     ALIGNED_ARRAY_16( uint8_t, visited,[8],[8][8] );
 925     /* all permutations of an offset in up to 2 of the dimensions */
 926     static const int8_t dia4d[33][4] = {
 927         {0,0,0,0},
 928         {0,0,0,1}, {0,0,0,-1}, {0,0,1,0}, {0,0,-1,0},
 929         {0,1,0,0}, {0,-1,0,0}, {1,0,0,0}, {-1,0,0,0},
 930         {0,0,1,1}, {0,0,-1,-1},{0,1,1,0}, {0,-1,-1,0},
 931         {1,1,0,0}, {-1,-1,0,0},{1,0,0,1}, {-1,0,0,-1},
 932         {0,1,0,1}, {0,-1,0,-1},{1,0,1,0}, {-1,0,-1,0},
 933         {0,0,-1,1},{0,0,1,-1}, {0,-1,1,0},{0,1,-1,0},
 934         {-1,1,0,0},{1,-1,0,0}, {1,0,0,-1},{-1,0,0,1},
 935         {0,-1,0,1},{0,1,0,-1}, {-1,0,1,0},{1,0,-1,0},
 936     };
 937
 938     if( bm0y < h->mb.mv_min_spel[1] + 8 || bm1y < h->mb.mv_min_spel[1] + 8 ||
 939         bm0y > h->mb.mv_max_spel[1] - 8 || bm1y > h->mb.mv_max_spel[1] - 8 ||
 940         bm0x < h->mb.mv_min_spel[0] + 8 || bm1x < h->mb.mv_min_spel[0] + 8 ||
 941         bm0x > h->mb.mv_max_spel[0] - 8 || bm1x > h->mb.mv_max_spel[0] - 8 )
 942         return;
 943
 944     h->mc.memzero_aligned( visited, sizeof(uint8_t[8][8][8]) );
 945
 946     for( pass = 0; pass < 8; pass++ )
 947     {
 948         /* check all mv pairs that differ in at most 2 components from the current mvs. */
 949         /* doesn't do chroma ME. this probably doesn't matter, as the gains
 950          * from bidir ME are the same with and without chroma ME. */
 951
 952         if( mc_list0 )
 953             for( j = x264_iter_kludge; j < 9; j++ )
 954                 BIME_CACHE( square1[j][0], square1[j][1], 0 );
 955
 956         if( mc_list1 )
 957             for( j = x264_iter_kludge; j < 9; j++ )
 958                 BIME_CACHE( square1[j][0], square1[j][1], 1 );
 959
 960         for( j = !!pass; j < 33; j++ )
 961         {
 962             int m0x = dia4d[j][0] + om0x;
 963             int m0y = dia4d[j][1] + om0y;
 964             int m1x = dia4d[j][2] + om1x;
 965             int m1y = dia4d[j][3] + om1y;
 966             if( !pass || !((visited[(m0x)&7][(m0y)&7][(m1x)&7] & (1<<((m1y)&7)))) )
 967             {
 968                 int i0 = 4 + 3*(m0x-om0x) + (m0y-om0y);
 969                 int i1 = 4 + 3*(m1x-om1x) + (m1y-om1y);
 970                 visited[(m0x)&7][(m0y)&7][(m1x)&7] |= (1<<((m1y)&7));
 971                 h->mc.avg[i_pixel]( pix, FDEC_STRIDE, src0[i0], stride0[i0], src1[i1], stride1[i1], i_weight );
 972                 int cost = h->pixf.mbcmp[i_pixel]( m0->p_fenc[0], FENC_STRIDE, pix, FDEC_STRIDE )
 973                          + p_cost_m0x[m0x] + p_cost_m0y[m0y] + p_cost_m1x[m1x] + p_cost_m1y[m1y];
 974                 if( rd )
 975                 {
 976                     if( cost < bcost * SATD_THRESH )
 977                     {
 978                         bcost = X264_MIN( cost, bcost );
 979                         M32( cache0_mv  ) = pack16to32_mask(m0x,m0y);
 980                         M32( cache0_mv2 ) = pack16to32_mask(m0x,m0y);
 981                         M32( cache1_mv  ) = pack16to32_mask(m1x,m1y);
 982                         M32( cache1_mv2 ) = pack16to32_mask(m1x,m1y);
 983                         h->mc.avg[i_pixel+3]( pixu, FDEC_STRIDE, pixu_buf[0][i0], 8, pixu_buf[1][i1], 8, i_weight );
 984                         h->mc.avg[i_pixel+3]( pixv, FDEC_STRIDE, pixv_buf[0][i0], 8, pixv_buf[1][i1], 8, i_weight );
 985                         uint64_t costrd = x264_rd_cost_part( h, i_lambda2, i8*4, m0->i_pixel );
 986                         COPY5_IF_LT( bcostrd, costrd, bm0x, m0x, bm0y, m0y, bm1x, m1x, bm1y, m1y );
 987                     }
 988                 }
 989                 else
 990                     COPY5_IF_LT( bcost, cost, bm0x, m0x, bm0y, m0y, bm1x, m1x, bm1y, m1y );
 991             }
 992         }
 993
 994         mc_list0 = (om0x-bm0x)|(om0y-bm0y);
 995         mc_list1 = (om1x-bm1x)|(om1y-bm1y);
 996         if( !mc_list0 && !mc_list1 )
 997             break;
 998
 999         om0x = bm0x;
1000         om0y = bm0y;
1001         om1x = bm1x;
1002         om1y = bm1y;
1003     }
1004
1005     m0->mv[0] = bm0x;
1006     m0->mv[1] = bm0y;
1007     m1->mv[0] = bm1x;
1008     m1->mv[1] = bm1y;
1009 }
1010
1011 void x264_me_refine_bidir_satd( x264_t *h, x264_me_t *m0, x264_me_t *m1, int i_weight )
1012 {
1013     x264_me_refine_bidir( h, m0, m1, i_weight, 0, 0, 0 );
1014 }
1015
1016 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 )
1017 {
1018     /* Motion compensation is done as part of bidir_rd; don't repeat
1019      * it in encoding. */
1020     h->mb.b_skip_mc = 1;
1021     x264_me_refine_bidir( h, m0, m1, i_weight, i8, i_lambda2, 1 );
1022     h->mb.b_skip_mc = 0;
1023 }
1024
1025 #undef COST_MV_SATD
1026 #define COST_MV_SATD( mx, my, dst, avoid_mvp ) \
1027 { \
1028     if( !avoid_mvp || !(mx == pmx && my == pmy) ) \
1029     { \
1030         h->mc.mc_luma( pix, FDEC_STRIDE, m->p_fref, m->i_stride[0], mx, my, bw, bh, &m->weight[0] ); \
1031         dst = h->pixf.mbcmp[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, pix, FDEC_STRIDE ) \
1032             + p_cost_mvx[mx] + p_cost_mvy[my]; \
1033         COPY1_IF_LT( bsatd, dst ); \
1034     } \
1035     else \
1036         dst = COST_MAX; \
1037 }
1038
1039 #define COST_MV_RD( mx, my, satd, do_dir, mdir ) \
1040 { \
1041     if( satd <= bsatd * SATD_THRESH ) \
1042     { \
1043         uint64_t cost; \
1044         M32( cache_mv  ) = pack16to32_mask(mx,my); \
1045         M32( cache_mv2 ) = pack16to32_mask(mx,my); \
1046         if( m->i_pixel <= PIXEL_8x8 )\
1047         {\
1048             h->mc.mc_chroma( pixu, FDEC_STRIDE, m->p_fref[4], m->i_stride[1], mx, my + mvy_offset, bw>>1, bh>>1 );\
1049             h->mc.mc_chroma( pixv, FDEC_STRIDE, m->p_fref[5], m->i_stride[1], mx, my + mvy_offset, bw>>1, bh>>1 );\
1050         }\
1051         cost = x264_rd_cost_part( h, i_lambda2, i4, m->i_pixel ); \
1052         COPY4_IF_LT( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my, dir, do_dir?mdir:dir ); \
1053     } \
1054 }
1055
1056 void x264_me_refine_qpel_rd( x264_t *h, x264_me_t *m, int i_lambda2, int i4, int i_list )
1057 {
1058     // don't have to fill the whole mv cache rectangle
1059     static const int pixel_mv_offs[] = { 0, 4, 4*8, 0, 2, 2*8, 0 };
1060     int16_t *cache_mv = h->mb.cache.mv[i_list][x264_scan8[i4]];
1061     int16_t *cache_mv2 = cache_mv + pixel_mv_offs[m->i_pixel];
1062     const uint16_t *p_cost_mvx, *p_cost_mvy;
1063     const int bw = x264_pixel_size[m->i_pixel].w;
1064     const int bh = x264_pixel_size[m->i_pixel].h;
1065     const int i_pixel = m->i_pixel;
1066     const int mvy_offset = h->mb.b_interlaced & m->i_ref ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
1067
1068     uint64_t bcost = COST_MAX64;
1069     int bmx = m->mv[0];
1070     int bmy = m->mv[1];
1071     int omx, omy, pmx, pmy, i, j;
1072     unsigned bsatd;
1073     int satd;
1074     int dir = -2;
1075     int i8 = i4>>2;
1076
1077     uint8_t *pix  = &h->mb.pic.p_fdec[0][block_idx_xy_fdec[i4]];
1078     uint8_t *pixu = &h->mb.pic.p_fdec[1][(i8>>1)*4*FDEC_STRIDE+(i8&1)*4];
1079     uint8_t *pixv = &h->mb.pic.p_fdec[2][(i8>>1)*4*FDEC_STRIDE+(i8&1)*4];
1080
1081     h->mb.b_skip_mc = 1;
1082
1083     if( m->i_pixel != PIXEL_16x16 && i4 != 0 )
1084         x264_mb_predict_mv( h, i_list, i4, bw>>2, m->mvp );
1085     pmx = m->mvp[0];
1086     pmy = m->mvp[1];
1087     p_cost_mvx = m->p_cost_mv - pmx;
1088     p_cost_mvy = m->p_cost_mv - pmy;
1089     COST_MV_SATD( bmx, bmy, bsatd, 0 );
1090     if( m->i_pixel != PIXEL_16x16 )
1091         COST_MV_RD( bmx, bmy, 0, 0, 0 )
1092     else
1093         bcost = m->cost;
1094
1095     /* check the predicted mv */
1096     if( (bmx != pmx || bmy != pmy)
1097         && pmx >= h->mb.mv_min_spel[0] && pmx <= h->mb.mv_max_spel[0]
1098         && pmy >= h->mb.mv_min_spel[1] && pmy <= h->mb.mv_max_spel[1] )
1099     {
1100         COST_MV_SATD( pmx, pmy, satd, 0 );
1101         COST_MV_RD  ( pmx, pmy, satd, 0, 0 );
1102         /* The hex motion search is guaranteed to not repeat the center candidate,
1103          * so if pmv is chosen, set the "MV to avoid checking" to bmv instead. */
1104         if( bmx == pmx && bmy == pmy )
1105         {
1106             pmx = m->mv[0];
1107             pmy = m->mv[1];
1108         }
1109     }
1110
1111     if( bmy < h->mb.mv_min_spel[1] + 3 || bmy > h->mb.mv_max_spel[1] - 3 ||
1112         bmx < h->mb.mv_min_spel[0] + 3 || bmx > h->mb.mv_max_spel[0] - 3 )
1113     {
1114         h->mb.b_skip_mc = 0;
1115         return;
1116     }
1117
1118     /* subpel hex search, same pattern as ME HEX. */
1119     dir = -2;
1120     omx = bmx;
1121     omy = bmy;
1122     for( j=0; j<6; j++ )
1123     {
1124         COST_MV_SATD( omx + hex2[j+1][0], omy + hex2[j+1][1], satd, 1 );
1125         COST_MV_RD  ( omx + hex2[j+1][0], omy + hex2[j+1][1], satd, 1, j );
1126     }
1127
1128     if( dir != -2 )
1129     {
1130         /* half hexagon, not overlapping the previous iteration */
1131         for( i = 1; i < 10; i++ )
1132         {
1133             const int odir = mod6m1[dir+1];
1134             if( bmy < h->mb.mv_min_spel[1] + 3 ||
1135                 bmy > h->mb.mv_max_spel[1] - 3 )
1136                 break;
1137             dir = -2;
1138             omx = bmx;
1139             omy = bmy;
1140             for( j=0; j<3; j++ )
1141             {
1142                 COST_MV_SATD( omx + hex2[odir+j][0], omy + hex2[odir+j][1], satd, 1 );
1143                 COST_MV_RD  ( omx + hex2[odir+j][0], omy + hex2[odir+j][1], satd, 1, odir-1+j );
1144             }
1145             if( dir == -2 )
1146                 break;
1147         }
1148     }
1149
1150     /* square refine, same pattern as ME HEX. */
1151     omx = bmx;
1152     omy = bmy;
1153     for( i=0; i<8; i++ )
1154     {
1155         COST_MV_SATD( omx + square1[i+1][0], omy + square1[i+1][1], satd, 1 );
1156         COST_MV_RD  ( omx + square1[i+1][0], omy + square1[i+1][1], satd, 0, 0 );
1157     }
1158
1159     m->cost = bcost;
1160     m->mv[0] = bmx;
1161     m->mv[1] = bmy;
1162     x264_macroblock_cache_mv ( h, block_idx_x[i4], block_idx_y[i4], bw>>2, bh>>2, i_list, pack16to32_mask(bmx, bmy) );
1163     x264_macroblock_cache_mvd( h, block_idx_x[i4], block_idx_y[i4], bw>>2, bh>>2, i_list, pack16to32_mask(bmx - m->mvp[0], bmy - m->mvp[1]) );
1164     h->mb.b_skip_mc = 0;
1165 }