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 uint8_t 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 uint8_t 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 int8_t hex2[8][2] = {{-1,-2}, {-2,0}, {-1,2}, {1,2}, {2,0}, {1,-2}, {-1,-2}, {-2,0}};
  52 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}};
  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     pixel *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     pixel *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     pixel *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     pixel *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     int 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     pixel *p_fenc = m->p_fenc[0];
 184     pixel *p_fref_w = m->p_fref_w;
 185     ALIGNED_ARRAY_16( pixel, pix,[16*16] );
 186
 187     int costs[16];
 188
 189     int mv_x_min = h->mb.mv_min_fpel[0];
 190     int mv_y_min = h->mb.mv_min_fpel[1];
 191     int mv_x_max = h->mb.mv_max_fpel[0];
 192     int mv_y_max = h->mb.mv_max_fpel[1];
 193     int mv_x_min_qpel = mv_x_min << 2;
 194     int mv_y_min_qpel = mv_y_min << 2;
 195     int mv_x_max_qpel = mv_x_max << 2;
 196     int mv_y_max_qpel = mv_y_max << 2;
 197 /* Special version of pack to allow shortcuts in CHECK_MVRANGE */
 198 #define pack16to32_mask2(mx,my) ((mx<<16)|(my&0x7FFF))
 199     uint32_t mv_min = pack16to32_mask2( -mv_x_min, -mv_y_min );
 200     uint32_t mv_max = pack16to32_mask2( mv_x_max, mv_y_max )|0x8000;
 201
 202 #define CHECK_MVRANGE(mx,my) (!(((pack16to32_mask2(mx,my) + mv_min) | (mv_max - pack16to32_mask2(mx,my))) & 0x80004000))
 203
 204     const uint16_t *p_cost_mvx = m->p_cost_mv - m->mvp[0];
 205     const uint16_t *p_cost_mvy = m->p_cost_mv - m->mvp[1];
 206
 207     uint32_t pmv;
 208     bmx = x264_clip3( m->mvp[0], mv_x_min_qpel, mv_x_max_qpel );
 209     bmy = x264_clip3( m->mvp[1], mv_y_min_qpel, mv_y_max_qpel );
 210     pmx = ( bmx + 2 ) >> 2;
 211     pmy = ( bmy + 2 ) >> 2;
 212     bcost = COST_MAX;
 213
 214     /* try extra predictors if provided */
 215     if( h->mb.i_subpel_refine >= 3 )
 216     {
 217         pmv = pack16to32_mask(bmx,bmy);
 218         if( i_mvc )
 219             COST_MV_HPEL( bmx, bmy );
 220         for( int i = 0; i < i_mvc; i++ )
 221         {
 222             if( M32( mvc[i] ) && (pmv != M32( mvc[i] )) )
 223             {
 224                 int mx = x264_clip3( mvc[i][0], mv_x_min_qpel, mv_x_max_qpel );
 225                 int my = x264_clip3( mvc[i][1], mv_y_min_qpel, mv_y_max_qpel );
 226                 COST_MV_HPEL( mx, my );
 227             }
 228         }
 229         bmx = ( bpred_mx + 2 ) >> 2;
 230         bmy = ( bpred_my + 2 ) >> 2;
 231         COST_MV( bmx, bmy );
 232     }
 233     else
 234     {
 235         /* check the MVP */
 236         bmx = pmx;
 237         bmy = pmy;
 238         /* Because we are rounding the predicted motion vector to fullpel, there will be
 239          * an extra MV cost in 15 out of 16 cases.  However, when the predicted MV is
 240          * chosen as the best predictor, it is often the case that the subpel search will
 241          * result in a vector at or next to the predicted motion vector.  Therefore, it is
 242          * sensible to omit the cost of the MV from the rounded MVP to avoid unfairly
 243          * biasing against use of the predicted motion vector. */
 244         bcost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, &p_fref_w[bmy*stride+bmx], stride );
 245         pmv = pack16to32_mask( bmx, bmy );
 246         if( i_mvc > 0 )
 247         {
 248             ALIGNED_ARRAY_8( int16_t, mvc_fpel,[16],[2] );
 249             x264_predictor_roundclip( mvc_fpel, mvc, i_mvc, mv_x_min, mv_x_max, mv_y_min, mv_y_max );
 250             bcost <<= 4;
 251             for( int i = 1; i <= i_mvc; i++ )
 252             {
 253                 if( M32( mvc_fpel[i-1] ) && (pmv != M32( mvc[i-1] )) )
 254                 {
 255                     int mx = mvc_fpel[i-1][0];
 256                     int my = mvc_fpel[i-1][1];
 257                     int cost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, &p_fref_w[my*stride+mx], stride ) + BITS_MVD( mx, my );
 258                     cost = (cost << 4) + i;
 259                     COPY1_IF_LT( bcost, cost );
 260                 }
 261             }
 262             if( bcost&15 )
 263             {
 264                 bmx = mvc_fpel[(bcost&15)-1][0];
 265                 bmy = mvc_fpel[(bcost&15)-1][1];
 266             }
 267             bcost >>= 4;
 268         }
 269     }
 270
 271     if( pmv )
 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 <= max_x; 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             /* due to a GCC bug on some platforms (win32?), zero[] may not actually be aligned.
 590              * this is not a problem because it is not used for any SSE instructions. */
 591             ALIGNED_16( static pixel zero[8*FENC_STRIDE] );
 592             ALIGNED_ARRAY_16( int, enc_dc,[4] );
 593             int sad_size = i_pixel <= PIXEL_8x8 ? PIXEL_8x8 : PIXEL_4x4;
 594             int delta = x264_pixel_size[sad_size].w;
 595             int16_t *xs = h->scratch_buffer;
 596             int xn;
 597             uint16_t *cost_fpel_mvx = h->cost_mv_fpel[x264_lambda_tab[h->mb.i_qp]][-m->mvp[0]&3] + (-m->mvp[0]>>2);
 598
 599             h->pixf.sad_x4[sad_size]( zero, p_fenc, p_fenc+delta,
 600                 p_fenc+delta*FENC_STRIDE, p_fenc+delta+delta*FENC_STRIDE,
 601                 FENC_STRIDE, enc_dc );
 602             if( delta == 4 )
 603                 sums_base += stride * (h->fenc->i_lines[0] + PADV*2);
 604             if( i_pixel == PIXEL_16x16 || i_pixel == PIXEL_8x16 || i_pixel == PIXEL_4x8 )
 605                 delta *= stride;
 606             if( i_pixel == PIXEL_8x16 || i_pixel == PIXEL_4x8 )
 607                 enc_dc[1] = enc_dc[2];
 608
 609             if( h->mb.i_me_method == X264_ME_TESA )
 610             {
 611                 // ADS threshold, then SAD threshold, then keep the best few SADs, then SATD
 612                 mvsad_t *mvsads = (mvsad_t *)(xs + ((width+15)&~15) + 4);
 613                 int nmvsad = 0, limit;
 614                 int sad_thresh = i_me_range <= 16 ? 10 : i_me_range <= 24 ? 11 : 12;
 615                 int bsad = h->pixf.sad[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, p_fref_w+bmy*stride+bmx, stride )
 616                          + BITS_MVD( bmx, bmy );
 617                 for( int my = min_y; my <= max_y; my++ )
 618                 {
 619                     int i;
 620                     int ycost = p_cost_mvy[my<<2];
 621                     if( bsad <= ycost )
 622                         continue;
 623                     bsad -= ycost;
 624                     xn = h->pixf.ads[i_pixel]( enc_dc, sums_base + min_x + my * stride, delta,
 625                                                cost_fpel_mvx+min_x, xs, width, bsad * 17 >> 4 );
 626                     for( i = 0; i < xn-2; i += 3 )
 627                     {
 628                         pixel *ref = p_fref_w+min_x+my*stride;
 629                         int sads[3];
 630                         h->pixf.sad_x3[i_pixel]( p_fenc, ref+xs[i], ref+xs[i+1], ref+xs[i+2], stride, sads );
 631                         for( int j = 0; j < 3; j++ )
 632                         {
 633                             int sad = sads[j] + cost_fpel_mvx[xs[i+j]];
 634                             if( sad < bsad*sad_thresh>>3 )
 635                             {
 636                                 COPY1_IF_LT( bsad, sad );
 637                                 mvsads[nmvsad].sad = sad + ycost;
 638                                 mvsads[nmvsad].mv[0] = min_x+xs[i+j];
 639                                 mvsads[nmvsad].mv[1] = my;
 640                                 nmvsad++;
 641                             }
 642                         }
 643                     }
 644                     for( ; i < xn; i++ )
 645                     {
 646                         int mx = min_x+xs[i];
 647                         int sad = h->pixf.sad[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, p_fref_w+mx+my*stride, stride )
 648                                 + cost_fpel_mvx[xs[i]];
 649                         if( sad < bsad*sad_thresh>>3 )
 650                         {
 651                             COPY1_IF_LT( bsad, sad );
 652                             mvsads[nmvsad].sad = sad + ycost;
 653                             mvsads[nmvsad].mv[0] = mx;
 654                             mvsads[nmvsad].mv[1] = my;
 655                             nmvsad++;
 656                         }
 657                     }
 658                     bsad += ycost;
 659                 }
 660
 661                 limit = i_me_range >> 1;
 662                 sad_thresh = bsad*sad_thresh>>3;
 663                 while( nmvsad > limit*2 && sad_thresh > bsad )
 664                 {
 665                     int i;
 666                     // halve the range if the domain is too large... eh, close enough
 667                     sad_thresh = (sad_thresh + bsad) >> 1;
 668                     for( i = 0; i < nmvsad && mvsads[i].sad <= sad_thresh; i++ );
 669                     for( int j = i; j < nmvsad; j++ )
 670                     {
 671                         uint32_t sad;
 672                         if( WORD_SIZE == 8 && sizeof(mvsad_t) == 8 )
 673                         {
 674                             uint64_t mvsad = M64( &mvsads[i] ) = M64( &mvsads[j] );
 675 #if WORDS_BIGENDIAN
 676                             mvsad >>= 32;
 677 #endif
 678                             sad = mvsad;
 679                         }
 680                         else
 681                         {
 682                             sad = mvsads[j].sad;
 683                             CP32( mvsads[i].mv, mvsads[j].mv );
 684                             mvsads[i].sad = sad;
 685                         }
 686                         i += (sad - (sad_thresh+1)) >> 31;
 687                     }
 688                     nmvsad = i;
 689                 }
 690                 while( nmvsad > limit )
 691                 {
 692                     int bi = 0;
 693                     for( int i = 1; i < nmvsad; i++ )
 694                         if( mvsads[i].sad > mvsads[bi].sad )
 695                             bi = i;
 696                     nmvsad--;
 697                     if( sizeof( mvsad_t ) == sizeof( uint64_t ) )
 698                         CP64( &mvsads[bi], &mvsads[nmvsad] );
 699                     else
 700                         mvsads[bi] = mvsads[nmvsad];
 701                 }
 702                 for( int i = 0; i < nmvsad; i++ )
 703                     COST_MV( mvsads[i].mv[0], mvsads[i].mv[1] );
 704             }
 705             else
 706             {
 707                 // just ADS and SAD
 708                 for( int my = min_y; my <= max_y; my++ )
 709                 {
 710                     int i;
 711                     int ycost = p_cost_mvy[my<<2];
 712                     if( bcost <= ycost )
 713                         continue;
 714                     bcost -= ycost;
 715                     xn = h->pixf.ads[i_pixel]( enc_dc, sums_base + min_x + my * stride, delta,
 716                                                cost_fpel_mvx+min_x, xs, width, bcost );
 717                     for( i = 0; i < xn-2; i += 3 )
 718                         COST_MV_X3_ABS( min_x+xs[i],my, min_x+xs[i+1],my, min_x+xs[i+2],my );
 719                     bcost += ycost;
 720                     for( ; i < xn; i++ )
 721                         COST_MV( min_x+xs[i], my );
 722                 }
 723             }
 724 #endif
 725         }
 726         break;
 727     }
 728
 729     /* -> qpel mv */
 730     if( bpred_cost < bcost )
 731     {
 732         m->mv[0] = bpred_mx;
 733         m->mv[1] = bpred_my;
 734         m->cost = bpred_cost;
 735     }
 736     else
 737     {
 738         m->mv[0] = bmx << 2;
 739         m->mv[1] = bmy << 2;
 740         m->cost = bcost;
 741     }
 742
 743     /* compute the real cost */
 744     m->cost_mv = p_cost_mvx[ m->mv[0] ] + p_cost_mvy[ m->mv[1] ];
 745     if( bmx == pmx && bmy == pmy && h->mb.i_subpel_refine < 3 )
 746         m->cost += m->cost_mv;
 747
 748     /* subpel refine */
 749     if( h->mb.i_subpel_refine >= 2 )
 750     {
 751         int hpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][2];
 752         int qpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][3];
 753         refine_subpel( h, m, hpel, qpel, p_halfpel_thresh, 0 );
 754     }
 755 }
 756 #undef COST_MV
 757
 758 void x264_me_refine_qpel( x264_t *h, x264_me_t *m )
 759 {
 760     int hpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][0];
 761     int qpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][1];
 762
 763     if( m->i_pixel <= PIXEL_8x8 )
 764         m->cost -= m->i_ref_cost;
 765
 766     refine_subpel( h, m, hpel, qpel, NULL, 1 );
 767 }
 768
 769 void x264_me_refine_qpel_refdupe( x264_t *h, x264_me_t *m, int *p_halfpel_thresh )
 770 {
 771     refine_subpel( h, m, 0, X264_MIN( 2, subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][3] ), p_halfpel_thresh, 0 );
 772 }
 773
 774 #define COST_MV_SAD( mx, my ) \
 775 { \
 776     int stride = 16; \
 777     pixel *src = h->mc.get_ref( pix, &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], mx, my, bw, bh, &m->weight[0] ); \
 778     int cost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, src, stride ) \
 779              + p_cost_mvx[ mx ] + p_cost_mvy[ my ]; \
 780     COPY3_IF_LT( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my ); \
 781 }
 782
 783 #define COST_MV_SATD( mx, my, dir ) \
 784 if( b_refine_qpel || (dir^1) != odir ) \
 785 { \
 786     int stride = 16; \
 787     pixel *src = h->mc.get_ref( pix, &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], mx, my, bw, bh, &m->weight[0] ); \
 788     int cost = h->pixf.mbcmp_unaligned[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, src, stride ) \
 789              + p_cost_mvx[ mx ] + p_cost_mvy[ my ]; \
 790     if( b_chroma_me && cost < bcost ) \
 791     { \
 792         h->mc.mc_chroma( pix, pix+8, 16, m->p_fref[4], m->i_stride[1], mx, my + mvy_offset, bw>>1, bh>>1 ); \
 793         if( m->weight[1].weightfn ) \
 794             m->weight[1].weightfn[x264_pixel_size[i_pixel].w>>3]( pix, 16, pix, 16, \
 795                                                                   &m->weight[1], x264_pixel_size[i_pixel].h>>1 ); \
 796         cost += h->pixf.mbcmp[i_pixel+3]( m->p_fenc[1], FENC_STRIDE, pix, 16 ); \
 797         if( cost < bcost ) \
 798         { \
 799             if( m->weight[2].weightfn ) \
 800                 m->weight[2].weightfn[x264_pixel_size[i_pixel].w>>3]( pix+8, 16, pix+8, 16, \
 801                                                                       &m->weight[2], x264_pixel_size[i_pixel].h>>1 ); \
 802             cost += h->pixf.mbcmp[i_pixel+3]( m->p_fenc[2], FENC_STRIDE, pix+8, 16 ); \
 803         } \
 804     } \
 805     COPY4_IF_LT( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my, bdir, dir ); \
 806 }
 807
 808 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 )
 809 {
 810     const int bw = x264_pixel_size[m->i_pixel].w;
 811     const int bh = x264_pixel_size[m->i_pixel].h;
 812     const uint16_t *p_cost_mvx = m->p_cost_mv - m->mvp[0];
 813     const uint16_t *p_cost_mvy = m->p_cost_mv - m->mvp[1];
 814     const int i_pixel = m->i_pixel;
 815     const int b_chroma_me = h->mb.b_chroma_me && i_pixel <= PIXEL_8x8;
 816     const int mvy_offset = h->mb.b_interlaced & m->i_ref ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
 817
 818     ALIGNED_ARRAY_16( pixel, pix,[64*18] ); // really 17x17x2, but round up for alignment
 819
 820     int bmx = m->mv[0];
 821     int bmy = m->mv[1];
 822     int bcost = m->cost;
 823     int odir = -1, bdir;
 824
 825     /* try the subpel component of the predicted mv */
 826     if( hpel_iters && h->mb.i_subpel_refine < 3 )
 827     {
 828         int mx = x264_clip3( m->mvp[0], h->mb.mv_min_spel[0]+2, h->mb.mv_max_spel[0]-2 );
 829         int my = x264_clip3( m->mvp[1], h->mb.mv_min_spel[1]+2, h->mb.mv_max_spel[1]-2 );
 830         if( (mx-bmx)|(my-bmy) )
 831             COST_MV_SAD( mx, my );
 832     }
 833
 834     /* halfpel diamond search */
 835     for( int i = hpel_iters; i > 0; i-- )
 836     {
 837         int omx = bmx, omy = bmy;
 838         int costs[4];
 839         int stride = 64; // candidates are either all hpel or all qpel, so one stride is enough
 840         pixel *src0, *src1, *src2, *src3;
 841         src0 = h->mc.get_ref( pix,    &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], omx, omy-2, bw, bh+1, &m->weight[0] );
 842         src2 = h->mc.get_ref( pix+32, &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], omx-2, omy, bw+4, bh, &m->weight[0] );
 843         src1 = src0 + stride;
 844         src3 = src2 + 1;
 845         h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( m->p_fenc[0], src0, src1, src2, src3, stride, costs );
 846         COPY2_IF_LT( bcost, costs[0] + p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy-2], bmy, omy-2 );
 847         COPY2_IF_LT( bcost, costs[1] + p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy+2], bmy, omy+2 );
 848         COPY3_IF_LT( bcost, costs[2] + p_cost_mvx[omx-2] + p_cost_mvy[omy  ], bmx, omx-2, bmy, omy );
 849         COPY3_IF_LT( bcost, costs[3] + p_cost_mvx[omx+2] + p_cost_mvy[omy  ], bmx, omx+2, bmy, omy );
 850         if( (bmx == omx) & (bmy == omy) )
 851             break;
 852     }
 853
 854     if( !b_refine_qpel && (h->pixf.mbcmp_unaligned[0] != h->pixf.fpelcmp[0] || b_chroma_me) )
 855     {
 856         bcost = COST_MAX;
 857         COST_MV_SATD( bmx, bmy, -1 );
 858     }
 859
 860     /* early termination when examining multiple reference frames */
 861     if( p_halfpel_thresh )
 862     {
 863         if( (bcost*7)>>3 > *p_halfpel_thresh )
 864         {
 865             m->cost = bcost;
 866             m->mv[0] = bmx;
 867             m->mv[1] = bmy;
 868             // don't need cost_mv
 869             return;
 870         }
 871         else if( bcost < *p_halfpel_thresh )
 872             *p_halfpel_thresh = bcost;
 873     }
 874
 875     /* quarterpel diamond search */
 876     if( h->mb.i_subpel_refine != 1 )
 877     {
 878         bdir = -1;
 879         for( int i = qpel_iters; i > 0; i-- )
 880         {
 881             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] )
 882                 break;
 883             odir = bdir;
 884             int omx = bmx, omy = bmy;
 885             COST_MV_SATD( omx, omy - 1, 0 );
 886             COST_MV_SATD( omx, omy + 1, 1 );
 887             COST_MV_SATD( omx - 1, omy, 2 );
 888             COST_MV_SATD( omx + 1, omy, 3 );
 889             if( (bmx == omx) & (bmy == omy) )
 890                 break;
 891         }
 892     }
 893     /* Special simplified case for subme=1 */
 894     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] )
 895     {
 896         int costs[4];
 897         int omx = bmx, omy = bmy;
 898         /* We have to use mc_luma because all strides must be the same to use fpelcmp_x4 */
 899         h->mc.mc_luma( pix   , 64, m->p_fref, m->i_stride[0], omx, omy-1, bw, bh, &m->weight[0] );
 900         h->mc.mc_luma( pix+16, 64, m->p_fref, m->i_stride[0], omx, omy+1, bw, bh, &m->weight[0] );
 901         h->mc.mc_luma( pix+32, 64, m->p_fref, m->i_stride[0], omx-1, omy, bw, bh, &m->weight[0] );
 902         h->mc.mc_luma( pix+48, 64, m->p_fref, m->i_stride[0], omx+1, omy, bw, bh, &m->weight[0] );
 903         h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( m->p_fenc[0], pix, pix+16, pix+32, pix+48, 64, costs );
 904         COPY2_IF_LT( bcost, costs[0] + p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy-1], bmy, omy-1 );
 905         COPY2_IF_LT( bcost, costs[1] + p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy+1], bmy, omy+1 );
 906         COPY3_IF_LT( bcost, costs[2] + p_cost_mvx[omx-1] + p_cost_mvy[omy  ], bmx, omx-1, bmy, omy );
 907         COPY3_IF_LT( bcost, costs[3] + p_cost_mvx[omx+1] + p_cost_mvy[omy  ], bmx, omx+1, bmy, omy );
 908     }
 909
 910     m->cost = bcost;
 911     m->mv[0] = bmx;
 912     m->mv[1] = bmy;
 913     m->cost_mv = p_cost_mvx[bmx] + p_cost_mvy[bmy];
 914 }
 915
 916 #define BIME_CACHE( dx, dy, list )\
 917 {\
 918     x264_me_t *m = m##list;\
 919     int i = 4 + 3*dx + dy;\
 920     int mvx = bm##list##x+dx;\
 921     int mvy = bm##list##y+dy;\
 922     stride[list][i] = bw;\
 923     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 );\
 924     if( rd )\
 925         h->mc.mc_chroma( pixu_buf[list][i], pixv_buf[list][i], 8, m->p_fref[4], m->i_stride[1], mvx, mvy + mv##list##y_offset, bw>>1, bh>>1 );\
 926 }
 927
 928 #define SATD_THRESH 17/16
 929
 930 /* Don't unroll the BIME_CACHE loop. I couldn't find any way to force this
 931  * other than making its iteration count not a compile-time constant. */
 932 int x264_iter_kludge = 0;
 933
 934 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 )
 935 {
 936     int x = i8&1;
 937     int y = i8>>1;
 938     int s8 = X264_SCAN8_0 + 2*x + 16*y;
 939     int16_t *cache0_mv = h->mb.cache.mv[0][s8];
 940     int16_t *cache1_mv = h->mb.cache.mv[1][s8];
 941     const int i_pixel = m0->i_pixel;
 942     const int bw = x264_pixel_size[i_pixel].w;
 943     const int bh = x264_pixel_size[i_pixel].h;
 944     ALIGNED_ARRAY_16( pixel, pixy_buf,[2],[9][16*16] );
 945     ALIGNED_ARRAY_8( pixel, pixu_buf,[2],[9][8*8] );
 946     ALIGNED_ARRAY_8( pixel, pixv_buf,[2],[9][8*8] );
 947     pixel *src[2][9];
 948     pixel *pix  = &h->mb.pic.p_fdec[0][8*x + 8*y*FDEC_STRIDE];
 949     pixel *pixu = &h->mb.pic.p_fdec[1][4*x + 4*y*FDEC_STRIDE];
 950     pixel *pixv = &h->mb.pic.p_fdec[2][4*x + 4*y*FDEC_STRIDE];
 951     int ref0 = h->mb.cache.ref[0][s8];
 952     int ref1 = h->mb.cache.ref[1][s8];
 953     const int mv0y_offset = h->mb.b_interlaced & ref0 ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
 954     const int mv1y_offset = h->mb.b_interlaced & ref1 ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
 955     int stride[2][9];
 956     int bm0x = m0->mv[0];
 957     int bm0y = m0->mv[1];
 958     int bm1x = m1->mv[0];
 959     int bm1y = m1->mv[1];
 960     int bcost = COST_MAX;
 961     int mc_list0 = 1, mc_list1 = 1;
 962     uint64_t bcostrd = COST_MAX64;
 963     uint16_t amvd;
 964     /* each byte of visited represents 8 possible m1y positions, so a 4D array isn't needed */
 965     ALIGNED_ARRAY_16( uint8_t, visited,[8],[8][8] );
 966     /* all permutations of an offset in up to 2 of the dimensions */
 967     static const int8_t dia4d[33][4] =
 968     {
 969         {0,0,0,0},
 970         {0,0,0,1}, {0,0,0,-1}, {0,0,1,0}, {0,0,-1,0},
 971         {0,1,0,0}, {0,-1,0,0}, {1,0,0,0}, {-1,0,0,0},
 972         {0,0,1,1}, {0,0,-1,-1},{0,1,1,0}, {0,-1,-1,0},
 973         {1,1,0,0}, {-1,-1,0,0},{1,0,0,1}, {-1,0,0,-1},
 974         {0,1,0,1}, {0,-1,0,-1},{1,0,1,0}, {-1,0,-1,0},
 975         {0,0,-1,1},{0,0,1,-1}, {0,-1,1,0},{0,1,-1,0},
 976         {-1,1,0,0},{1,-1,0,0}, {1,0,0,-1},{-1,0,0,1},
 977         {0,-1,0,1},{0,1,0,-1}, {-1,0,1,0},{1,0,-1,0},
 978     };
 979
 980     if( bm0y < h->mb.mv_min_spel[1] + 8 || bm1y < h->mb.mv_min_spel[1] + 8 ||
 981         bm0y > h->mb.mv_max_spel[1] - 8 || bm1y > h->mb.mv_max_spel[1] - 8 ||
 982         bm0x < h->mb.mv_min_spel[0] + 8 || bm1x < h->mb.mv_min_spel[0] + 8 ||
 983         bm0x > h->mb.mv_max_spel[0] - 8 || bm1x > h->mb.mv_max_spel[0] - 8 )
 984         return;
 985
 986     if( rd && m0->i_pixel != PIXEL_16x16 && i8 != 0 )
 987     {
 988         x264_mb_predict_mv( h, 0, i8<<2, bw>>2, m0->mvp );
 989         x264_mb_predict_mv( h, 1, i8<<2, bw>>2, m1->mvp );
 990     }
 991
 992     const uint16_t *p_cost_m0x = m0->p_cost_mv - m0->mvp[0];
 993     const uint16_t *p_cost_m0y = m0->p_cost_mv - m0->mvp[1];
 994     const uint16_t *p_cost_m1x = m1->p_cost_mv - m1->mvp[0];
 995     const uint16_t *p_cost_m1y = m1->p_cost_mv - m1->mvp[1];
 996
 997     h->mc.memzero_aligned( visited, sizeof(uint8_t[8][8][8]) );
 998
 999     for( int pass = 0; pass < 8; pass++ )
1000     {
1001         int bestj = 0;
1002         /* check all mv pairs that differ in at most 2 components from the current mvs. */
1003         /* doesn't do chroma ME. this probably doesn't matter, as the gains
1004          * from bidir ME are the same with and without chroma ME. */
1005
1006         if( mc_list0 )
1007             for( int j = x264_iter_kludge; j < 9; j++ )
1008                 BIME_CACHE( square1[j][0], square1[j][1], 0 );
1009
1010         if( mc_list1 )
1011             for( int j = x264_iter_kludge; j < 9; j++ )
1012                 BIME_CACHE( square1[j][0], square1[j][1], 1 );
1013
1014         for( int j = !!pass; j < 33; j++ )
1015         {
1016             int m0x = dia4d[j][0] + bm0x;
1017             int m0y = dia4d[j][1] + bm0y;
1018             int m1x = dia4d[j][2] + bm1x;
1019             int m1y = dia4d[j][3] + bm1y;
1020             if( !pass || !((visited[(m0x)&7][(m0y)&7][(m1x)&7] & (1<<((m1y)&7)))) )
1021             {
1022                 int i0 = 4 + 3*dia4d[j][0] + dia4d[j][1];
1023                 int i1 = 4 + 3*dia4d[j][2] + dia4d[j][3];
1024                 visited[(m0x)&7][(m0y)&7][(m1x)&7] |= (1<<((m1y)&7));
1025                 h->mc.avg[i_pixel]( pix, FDEC_STRIDE, src[0][i0], stride[0][i0], src[1][i1], stride[1][i1], i_weight );
1026                 int cost = h->pixf.mbcmp[i_pixel]( m0->p_fenc[0], FENC_STRIDE, pix, FDEC_STRIDE )
1027                          + p_cost_m0x[m0x] + p_cost_m0y[m0y] + p_cost_m1x[m1x] + p_cost_m1y[m1y];
1028                 if( rd )
1029                 {
1030                     if( cost < bcost * SATD_THRESH )
1031                     {
1032                         bcost = X264_MIN( cost, bcost );
1033                         M32( cache0_mv ) = pack16to32_mask(m0x,m0y);
1034                         M32( cache1_mv ) = pack16to32_mask(m1x,m1y);
1035                         h->mc.avg[i_pixel+3]( pixu, FDEC_STRIDE, pixu_buf[0][i0], 8, pixu_buf[1][i1], 8, i_weight );
1036                         h->mc.avg[i_pixel+3]( pixv, FDEC_STRIDE, pixv_buf[0][i0], 8, pixv_buf[1][i1], 8, i_weight );
1037                         uint64_t costrd = x264_rd_cost_part( h, i_lambda2, i8*4, m0->i_pixel );
1038                         COPY2_IF_LT( bcostrd, costrd, bestj, j );
1039                     }
1040                 }
1041                 else
1042                     COPY2_IF_LT( bcost, cost, bestj, j );
1043             }
1044         }
1045
1046         if( !bestj )
1047             break;
1048
1049         bm0x += dia4d[bestj][0];
1050         bm0y += dia4d[bestj][1];
1051         bm1x += dia4d[bestj][2];
1052         bm1y += dia4d[bestj][3];
1053
1054         mc_list0 = M16( &dia4d[bestj][0] );
1055         mc_list1 = M16( &dia4d[bestj][2] );
1056     }
1057
1058     if( rd )
1059     {
1060         x264_macroblock_cache_mv ( h, 2*x, 2*y, bw>>2, bh>>2, 0, pack16to32_mask(bm0x, bm0y) );
1061         amvd = pack8to16( X264_MIN(abs(bm0x - m0->mvp[0]),33), X264_MIN(abs(bm0y - m0->mvp[1]),33) );
1062         x264_macroblock_cache_mvd( h, 2*x, 2*y, bw>>2, bh>>2, 0, amvd );
1063
1064         x264_macroblock_cache_mv ( h, 2*x, 2*y, bw>>2, bh>>2, 1, pack16to32_mask(bm1x, bm1y) );
1065         amvd = pack8to16( X264_MIN(abs(bm1x - m1->mvp[0]),33), X264_MIN(abs(bm1y - m1->mvp[1]),33) );
1066         x264_macroblock_cache_mvd( h, 2*x, 2*y, bw>>2, bh>>2, 1, amvd );
1067     }
1068
1069     m0->mv[0] = bm0x;
1070     m0->mv[1] = bm0y;
1071     m1->mv[0] = bm1x;
1072     m1->mv[1] = bm1y;
1073 }
1074
1075 void x264_me_refine_bidir_satd( x264_t *h, x264_me_t *m0, x264_me_t *m1, int i_weight )
1076 {
1077     x264_me_refine_bidir( h, m0, m1, i_weight, 0, 0, 0 );
1078 }
1079
1080 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 )
1081 {
1082     /* Motion compensation is done as part of bidir_rd; don't repeat
1083      * it in encoding. */
1084     h->mb.b_skip_mc = 1;
1085     x264_me_refine_bidir( h, m0, m1, i_weight, i8, i_lambda2, 1 );
1086     h->mb.b_skip_mc = 0;
1087 }
1088
1089 #undef COST_MV_SATD
1090 #define COST_MV_SATD( mx, my, dst, avoid_mvp ) \
1091 { \
1092     if( !avoid_mvp || !(mx == pmx && my == pmy) ) \
1093     { \
1094         h->mc.mc_luma( pix, FDEC_STRIDE, m->p_fref, m->i_stride[0], mx, my, bw, bh, &m->weight[0] ); \
1095         dst = h->pixf.mbcmp[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, pix, FDEC_STRIDE ) \
1096             + p_cost_mvx[mx] + p_cost_mvy[my]; \
1097         COPY1_IF_LT( bsatd, dst ); \
1098     } \
1099     else \
1100         dst = COST_MAX; \
1101 }
1102
1103 #define COST_MV_RD( mx, my, satd, do_dir, mdir ) \
1104 { \
1105     if( satd <= bsatd * SATD_THRESH ) \
1106     { \
1107         uint64_t cost; \
1108         M32( cache_mv ) = pack16to32_mask(mx,my); \
1109         if( m->i_pixel <= PIXEL_8x8 ) \
1110             h->mc.mc_chroma( pixu, pixv, FDEC_STRIDE, m->p_fref[4], m->i_stride[1], mx, my + mvy_offset, bw>>1, bh>>1 ); \
1111         cost = x264_rd_cost_part( h, i_lambda2, i4, m->i_pixel ); \
1112         COPY4_IF_LT( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my, dir, do_dir?mdir:dir ); \
1113     } \
1114 }
1115
1116 void x264_me_refine_qpel_rd( x264_t *h, x264_me_t *m, int i_lambda2, int i4, int i_list )
1117 {
1118     int16_t *cache_mv = h->mb.cache.mv[i_list][x264_scan8[i4]];
1119     const uint16_t *p_cost_mvx, *p_cost_mvy;
1120     const int bw = x264_pixel_size[m->i_pixel].w;
1121     const int bh = x264_pixel_size[m->i_pixel].h;
1122     const int i_pixel = m->i_pixel;
1123     const int mvy_offset = h->mb.b_interlaced & m->i_ref ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
1124
1125     uint64_t bcost = COST_MAX64;
1126     int bmx = m->mv[0];
1127     int bmy = m->mv[1];
1128     int omx, omy, pmx, pmy;
1129     unsigned bsatd;
1130     int satd;
1131     int dir = -2;
1132     int i8 = i4>>2;
1133     uint16_t amvd;
1134
1135     pixel *pix  = &h->mb.pic.p_fdec[0][block_idx_xy_fdec[i4]];
1136     pixel *pixu = &h->mb.pic.p_fdec[1][(i8>>1)*4*FDEC_STRIDE+(i8&1)*4];
1137     pixel *pixv = &h->mb.pic.p_fdec[2][(i8>>1)*4*FDEC_STRIDE+(i8&1)*4];
1138
1139     h->mb.b_skip_mc = 1;
1140
1141     if( m->i_pixel != PIXEL_16x16 && i4 != 0 )
1142         x264_mb_predict_mv( h, i_list, i4, bw>>2, m->mvp );
1143     pmx = m->mvp[0];
1144     pmy = m->mvp[1];
1145     p_cost_mvx = m->p_cost_mv - pmx;
1146     p_cost_mvy = m->p_cost_mv - pmy;
1147     COST_MV_SATD( bmx, bmy, bsatd, 0 );
1148     if( m->i_pixel != PIXEL_16x16 )
1149         COST_MV_RD( bmx, bmy, 0, 0, 0 )
1150     else
1151         bcost = m->cost;
1152
1153     /* check the predicted mv */
1154     if( (bmx != pmx || bmy != pmy)
1155         && pmx >= h->mb.mv_min_spel[0] && pmx <= h->mb.mv_max_spel[0]
1156         && pmy >= h->mb.mv_min_spel[1] && pmy <= h->mb.mv_max_spel[1] )
1157     {
1158         COST_MV_SATD( pmx, pmy, satd, 0 );
1159         COST_MV_RD  ( pmx, pmy, satd, 0, 0 );
1160         /* The hex motion search is guaranteed to not repeat the center candidate,
1161          * so if pmv is chosen, set the "MV to avoid checking" to bmv instead. */
1162         if( bmx == pmx && bmy == pmy )
1163         {
1164             pmx = m->mv[0];
1165             pmy = m->mv[1];
1166         }
1167     }
1168
1169     if( bmy < h->mb.mv_min_spel[1] + 3 || bmy > h->mb.mv_max_spel[1] - 3 ||
1170         bmx < h->mb.mv_min_spel[0] + 3 || bmx > h->mb.mv_max_spel[0] - 3 )
1171     {
1172         h->mb.b_skip_mc = 0;
1173         return;
1174     }
1175
1176     /* subpel hex search, same pattern as ME HEX. */
1177     dir = -2;
1178     omx = bmx;
1179     omy = bmy;
1180     for( int j = 0; j < 6; j++ )
1181     {
1182         COST_MV_SATD( omx + hex2[j+1][0], omy + hex2[j+1][1], satd, 1 );
1183         COST_MV_RD  ( omx + hex2[j+1][0], omy + hex2[j+1][1], satd, 1, j );
1184     }
1185
1186     if( dir != -2 )
1187     {
1188         /* half hexagon, not overlapping the previous iteration */
1189         for( int i = 1; i < 10; i++ )
1190         {
1191             const int odir = mod6m1[dir+1];
1192             if( bmy < h->mb.mv_min_spel[1] + 3 ||
1193                 bmy > h->mb.mv_max_spel[1] - 3 )
1194                 break;
1195             dir = -2;
1196             omx = bmx;
1197             omy = bmy;
1198             for( int j = 0; j < 3; j++ )
1199             {
1200                 COST_MV_SATD( omx + hex2[odir+j][0], omy + hex2[odir+j][1], satd, 1 );
1201                 COST_MV_RD  ( omx + hex2[odir+j][0], omy + hex2[odir+j][1], satd, 1, odir-1+j );
1202             }
1203             if( dir == -2 )
1204                 break;
1205         }
1206     }
1207
1208     /* square refine, same pattern as ME HEX. */
1209     omx = bmx;
1210     omy = bmy;
1211     for( int i = 0; i < 8; i++ )
1212     {
1213         COST_MV_SATD( omx + square1[i+1][0], omy + square1[i+1][1], satd, 1 );
1214         COST_MV_RD  ( omx + square1[i+1][0], omy + square1[i+1][1], satd, 0, 0 );
1215     }
1216
1217     m->cost = bcost;
1218     m->mv[0] = bmx;
1219     m->mv[1] = bmy;
1220     x264_macroblock_cache_mv ( h, block_idx_x[i4], block_idx_y[i4], bw>>2, bh>>2, i_list, pack16to32_mask(bmx, bmy) );
1221     amvd = pack8to16( X264_MIN(abs(bmx - m->mvp[0]),33), X264_MIN(abs(bmy - m->mvp[1]),33) );
1222     x264_macroblock_cache_mvd( h, block_idx_x[i4], block_idx_y[i4], bw>>2, bh>>2, i_list, amvd );
1223     h->mb.b_skip_mc = 0;
1224 }