]> git.sesse.net Git - x264/blob - encoder/rdo.c
8fa7da0bd18402dcd2ee069ce1723bc9a79de90a
[x264] / encoder / rdo.c
1 /*****************************************************************************
2  * rdo.c: h264 encoder library (rate-distortion optimization)
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2005-2008 x264 project
5  *
6  * Authors: Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
7  *          Fiona Glaser <fiona@x264.com>
8  *
9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
12  * (at your option) any later version.
13  *
14  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
17  * GNU General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU General Public License
20  * along with this program; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
22  *****************************************************************************/
23
24 /* duplicate all the writer functions, just calculating bit cost
25  * instead of writing the bitstream.
26  * TODO: use these for fast 1st pass too. */
27
28 #define RDO_SKIP_BS 1
29
30 /* Transition and size tables for abs<9 MVD and residual coding */
31 /* Consist of i_prefix-2 1s, one zero, and a bypass sign bit */
32 static uint8_t cabac_transition_unary[15][128];
33 static uint16_t cabac_size_unary[15][128];
34 /* Transition and size tables for abs>9 MVD */
35 /* Consist of 5 1s and a bypass sign bit */
36 static uint8_t cabac_transition_5ones[128];
37 static uint16_t cabac_size_5ones[128];
38
39 /* CAVLC: produces exactly the same bit count as a normal encode */
40 /* this probably still leaves some unnecessary computations */
41 #define bs_write1(s,v)     ((s)->i_bits_encoded += 1)
42 #define bs_write(s,n,v)    ((s)->i_bits_encoded += (n))
43 #define bs_write_ue(s,v)   ((s)->i_bits_encoded += bs_size_ue(v))
44 #define bs_write_se(s,v)   ((s)->i_bits_encoded += bs_size_se(v))
45 #define bs_write_te(s,v,l) ((s)->i_bits_encoded += bs_size_te(v,l))
46 #define x264_macroblock_write_cavlc  static x264_macroblock_size_cavlc
47 #include "cavlc.c"
48
49 /* CABAC: not exactly the same. x264_cabac_size_decision() keeps track of
50  * fractional bits, but only finite precision. */
51 #undef  x264_cabac_encode_decision
52 #undef  x264_cabac_encode_decision_noup
53 #define x264_cabac_encode_decision(c,x,v) x264_cabac_size_decision(c,x,v)
54 #define x264_cabac_encode_decision_noup(c,x,v) x264_cabac_size_decision_noup(c,x,v)
55 #define x264_cabac_encode_terminal(c)     ((c)->f8_bits_encoded += 7)
56 #define x264_cabac_encode_bypass(c,v)     ((c)->f8_bits_encoded += 256)
57 #define x264_cabac_encode_ue_bypass(c,e,v) ((c)->f8_bits_encoded += (bs_size_ue_big(v+(1<<e)-1)-e)<<8)
58 #define x264_macroblock_write_cabac  static x264_macroblock_size_cabac
59 #include "cabac.c"
60
61 #define COPY_CABAC h->mc.memcpy_aligned( &cabac_tmp.f8_bits_encoded, &h->cabac.f8_bits_encoded, \
62         sizeof(x264_cabac_t) - offsetof(x264_cabac_t,f8_bits_encoded) )
63
64 static ALWAYS_INLINE uint64_t cached_hadamard( x264_t *h, int pixel, int x, int y )
65 {
66     static const uint8_t hadamard_shift_x[4] = {4,   4,   3,   3};
67     static const uint8_t hadamard_shift_y[4] = {4-0, 3-0, 4-1, 3-1};
68     static const uint8_t  hadamard_offset[4] = {0,   1,   3,   5};
69     int cache_index = (x >> hadamard_shift_x[pixel]) + (y >> hadamard_shift_y[pixel])
70                     + hadamard_offset[pixel];
71     uint64_t res = h->mb.pic.fenc_hadamard_cache[cache_index];
72     if( res )
73         return res - 1;
74     else
75     {
76         uint8_t *fenc = h->mb.pic.p_fenc[0] + x + y*FENC_STRIDE;
77         res = h->pixf.hadamard_ac[pixel]( fenc, FENC_STRIDE );
78         h->mb.pic.fenc_hadamard_cache[cache_index] = res + 1;
79         return res;
80     }
81 }
82
83 static ALWAYS_INLINE int cached_satd( x264_t *h, int pixel, int x, int y )
84 {
85     static const uint8_t satd_shift_x[3] = {3,   2,   2};
86     static const uint8_t satd_shift_y[3] = {2-1, 3-2, 2-2};
87     static const uint8_t  satd_offset[3] = {0,   8,   16};
88     ALIGNED_16( static uint8_t zero[16] );
89     int cache_index = (x >> satd_shift_x[pixel - PIXEL_8x4]) + (y >> satd_shift_y[pixel - PIXEL_8x4])
90                     + satd_offset[pixel - PIXEL_8x4];
91     int res = h->mb.pic.fenc_satd_cache[cache_index];
92     if( res )
93         return res - 1;
94     else
95     {
96         uint8_t *fenc = h->mb.pic.p_fenc[0] + x + y*FENC_STRIDE;
97         int dc = h->pixf.sad[pixel]( fenc, FENC_STRIDE, zero, 0 ) >> 1;
98         res = h->pixf.satd[pixel]( fenc, FENC_STRIDE, zero, 0 ) - dc;
99         h->mb.pic.fenc_satd_cache[cache_index] = res + 1;
100         return res;
101     }
102 }
103
104 /* Psy RD distortion metric: SSD plus "Absolute Difference of Complexities" */
105 /* SATD and SA8D are used to measure block complexity. */
106 /* The difference between SATD and SA8D scores are both used to avoid bias from the DCT size.  Using SATD */
107 /* only, for example, results in overusage of 8x8dct, while the opposite occurs when using SA8D. */
108
109 /* FIXME:  Is there a better metric than averaged SATD/SA8D difference for complexity difference? */
110 /* Hadamard transform is recursive, so a SATD+SA8D can be done faster by taking advantage of this fact. */
111 /* This optimization can also be used in non-RD transform decision. */
112
113 static inline int ssd_plane( x264_t *h, int size, int p, int x, int y )
114 {
115     ALIGNED_16(static uint8_t zero[16]);
116     int satd = 0;
117     uint8_t *fdec = h->mb.pic.p_fdec[p] + x + y*FDEC_STRIDE;
118     uint8_t *fenc = h->mb.pic.p_fenc[p] + x + y*FENC_STRIDE;
119     if( p == 0 && h->mb.i_psy_rd )
120     {
121         /* If the plane is smaller than 8x8, we can't do an SA8D; this probably isn't a big problem. */
122         if( size <= PIXEL_8x8 )
123         {
124             uint64_t fdec_acs = h->pixf.hadamard_ac[size]( fdec, FDEC_STRIDE );
125             uint64_t fenc_acs = cached_hadamard( h, size, x, y );
126             satd = abs((int32_t)fdec_acs - (int32_t)fenc_acs)
127                  + abs((int32_t)(fdec_acs>>32) - (int32_t)(fenc_acs>>32));
128             satd >>= 1;
129         }
130         else
131         {
132             int dc = h->pixf.sad[size]( fdec, FDEC_STRIDE, zero, 0 ) >> 1;
133             satd = abs(h->pixf.satd[size]( fdec, FDEC_STRIDE, zero, 0 ) - dc - cached_satd( h, size, x, y ));
134         }
135         satd = (satd * h->mb.i_psy_rd * h->mb.i_psy_rd_lambda + 128) >> 8;
136     }
137     return h->pixf.ssd[size](fenc, FENC_STRIDE, fdec, FDEC_STRIDE) + satd;
138 }
139
140 static inline int ssd_mb( x264_t *h )
141 {
142     int chromassd = ssd_plane(h, PIXEL_8x8, 1, 0, 0) + ssd_plane(h, PIXEL_8x8, 2, 0, 0);
143     chromassd = ((uint64_t)chromassd * h->mb.i_chroma_lambda2_offset + 128) >> 8;
144     return ssd_plane(h, PIXEL_16x16, 0, 0, 0) + chromassd;
145 }
146
147 static int x264_rd_cost_mb( x264_t *h, int i_lambda2 )
148 {
149     int b_transform_bak = h->mb.b_transform_8x8;
150     int i_ssd;
151     int i_bits;
152     int type_bak = h->mb.i_type;
153
154     x264_macroblock_encode( h );
155
156     i_ssd = ssd_mb( h );
157
158     if( IS_SKIP( h->mb.i_type ) )
159     {
160         i_bits = (1 * i_lambda2 + 128) >> 8;
161     }
162     else if( h->param.b_cabac )
163     {
164         x264_cabac_t cabac_tmp;
165         COPY_CABAC;
166         x264_macroblock_size_cabac( h, &cabac_tmp );
167         i_bits = ( (uint64_t)cabac_tmp.f8_bits_encoded * i_lambda2 + 32768 ) >> 16;
168     }
169     else
170     {
171         x264_macroblock_size_cavlc( h );
172         i_bits = ( h->out.bs.i_bits_encoded * i_lambda2 + 128 ) >> 8;
173     }
174
175     h->mb.b_transform_8x8 = b_transform_bak;
176     h->mb.i_type = type_bak;
177
178     return i_ssd + i_bits;
179 }
180
181 /* partition RD functions use 8 bits more precision to avoid large rounding errors at low QPs */
182
183 static uint64_t x264_rd_cost_subpart( x264_t *h, int i_lambda2, int i4, int i_pixel )
184 {
185     uint64_t i_ssd, i_bits;
186
187     x264_macroblock_encode_p4x4( h, i4 );
188     if( i_pixel == PIXEL_8x4 )
189         x264_macroblock_encode_p4x4( h, i4+1 );
190     if( i_pixel == PIXEL_4x8 )
191         x264_macroblock_encode_p4x4( h, i4+2 );
192
193     i_ssd = ssd_plane( h, i_pixel, 0, block_idx_x[i4]*4, block_idx_y[i4]*4 );
194
195     if( h->param.b_cabac )
196     {
197         x264_cabac_t cabac_tmp;
198         COPY_CABAC;
199         x264_subpartition_size_cabac( h, &cabac_tmp, i4, i_pixel );
200         i_bits = ( (uint64_t)cabac_tmp.f8_bits_encoded * i_lambda2 + 128 ) >> 8;
201     }
202     else
203         i_bits = x264_subpartition_size_cavlc( h, i4, i_pixel );
204
205     return (i_ssd<<8) + i_bits;
206 }
207
208 uint64_t x264_rd_cost_part( x264_t *h, int i_lambda2, int i4, int i_pixel )
209 {
210     uint64_t i_ssd, i_bits;
211     int i8 = i4 >> 2;
212     int chromassd;
213
214     if( i_pixel == PIXEL_16x16 )
215     {
216         int i_cost = x264_rd_cost_mb( h, i_lambda2 );
217         return i_cost;
218     }
219
220     if( i_pixel > PIXEL_8x8 )
221         return x264_rd_cost_subpart( h, i_lambda2, i4, i_pixel );
222
223     h->mb.i_cbp_luma = 0;
224
225     x264_macroblock_encode_p8x8( h, i8 );
226     if( i_pixel == PIXEL_16x8 )
227         x264_macroblock_encode_p8x8( h, i8+1 );
228     if( i_pixel == PIXEL_8x16 )
229         x264_macroblock_encode_p8x8( h, i8+2 );
230
231     chromassd = ssd_plane( h, i_pixel+3, 1, (i8&1)*4, (i8>>1)*4 )
232               + ssd_plane( h, i_pixel+3, 2, (i8&1)*4, (i8>>1)*4 );
233     chromassd = ((uint64_t)chromassd * h->mb.i_chroma_lambda2_offset + 128) >> 8;
234     i_ssd = ssd_plane( h, i_pixel,   0, (i8&1)*8, (i8>>1)*8 ) + chromassd;
235
236     if( h->param.b_cabac )
237     {
238         x264_cabac_t cabac_tmp;
239         COPY_CABAC;
240         x264_partition_size_cabac( h, &cabac_tmp, i8, i_pixel );
241         i_bits = ( (uint64_t)cabac_tmp.f8_bits_encoded * i_lambda2 + 128 ) >> 8;
242     }
243     else
244         i_bits = x264_partition_size_cavlc( h, i8, i_pixel ) * i_lambda2;
245
246     return (i_ssd<<8) + i_bits;
247 }
248
249 static uint64_t x264_rd_cost_i8x8( x264_t *h, int i_lambda2, int i8, int i_mode )
250 {
251     uint64_t i_ssd, i_bits;
252     h->mb.i_cbp_luma &= ~(1<<i8);
253     h->mb.b_transform_8x8 = 1;
254
255     x264_mb_encode_i8x8( h, i8, h->mb.i_qp );
256     i_ssd = ssd_plane( h, PIXEL_8x8, 0, (i8&1)*8, (i8>>1)*8 );
257
258     if( h->param.b_cabac )
259     {
260         x264_cabac_t cabac_tmp;
261         COPY_CABAC;
262         x264_partition_i8x8_size_cabac( h, &cabac_tmp, i8, i_mode );
263         i_bits = ( (uint64_t)cabac_tmp.f8_bits_encoded * i_lambda2 + 128 ) >> 8;
264     }
265     else
266         i_bits = x264_partition_i8x8_size_cavlc( h, i8, i_mode ) * i_lambda2;
267
268     return (i_ssd<<8) + i_bits;
269 }
270
271 static uint64_t x264_rd_cost_i4x4( x264_t *h, int i_lambda2, int i4, int i_mode )
272 {
273     uint64_t i_ssd, i_bits;
274
275     x264_mb_encode_i4x4( h, i4, h->mb.i_qp );
276     i_ssd = ssd_plane( h, PIXEL_4x4, 0, block_idx_x[i4]*4, block_idx_y[i4]*4 );
277
278     if( h->param.b_cabac )
279     {
280         x264_cabac_t cabac_tmp;
281         COPY_CABAC;
282         x264_partition_i4x4_size_cabac( h, &cabac_tmp, i4, i_mode );
283         i_bits = ( (uint64_t)cabac_tmp.f8_bits_encoded * i_lambda2 + 128 ) >> 8;
284     }
285     else
286         i_bits = x264_partition_i4x4_size_cavlc( h, i4, i_mode ) * i_lambda2;
287
288     return (i_ssd<<8) + i_bits;
289 }
290
291 static uint64_t x264_rd_cost_i8x8_chroma( x264_t *h, int i_lambda2, int i_mode, int b_dct )
292 {
293     uint64_t i_ssd, i_bits;
294
295     if( b_dct )
296         x264_mb_encode_8x8_chroma( h, 0, h->mb.i_chroma_qp );
297     i_ssd = ssd_plane( h, PIXEL_8x8, 1, 0, 0 ) +
298             ssd_plane( h, PIXEL_8x8, 2, 0, 0 );
299
300     h->mb.i_chroma_pred_mode = i_mode;
301
302     if( h->param.b_cabac )
303     {
304         x264_cabac_t cabac_tmp;
305         COPY_CABAC;
306         x264_i8x8_chroma_size_cabac( h, &cabac_tmp );
307         i_bits = ( (uint64_t)cabac_tmp.f8_bits_encoded * i_lambda2 + 128 ) >> 8;
308     }
309     else
310         i_bits = x264_i8x8_chroma_size_cavlc( h ) * i_lambda2;
311
312     return (i_ssd<<8) + i_bits;
313 }
314 /****************************************************************************
315  * Trellis RD quantization
316  ****************************************************************************/
317
318 #define TRELLIS_SCORE_MAX ((uint64_t)1<<50)
319 #define CABAC_SIZE_BITS 8
320 #define SSD_WEIGHT_BITS 5
321 #define LAMBDA_BITS 4
322
323 /* precalculate the cost of coding various combinations of bits in a single context */
324 void x264_rdo_init( void )
325 {
326     for( int i_prefix = 0; i_prefix < 15; i_prefix++ )
327     {
328         for( int i_ctx = 0; i_ctx < 128; i_ctx++ )
329         {
330             int f8_bits = 0;
331             uint8_t ctx = i_ctx;
332
333             for( int i = 1; i < i_prefix; i++ )
334                 f8_bits += x264_cabac_size_decision2( &ctx, 1 );
335             if( i_prefix > 0 && i_prefix < 14 )
336                 f8_bits += x264_cabac_size_decision2( &ctx, 0 );
337             f8_bits += 1 << CABAC_SIZE_BITS; //sign
338
339             cabac_size_unary[i_prefix][i_ctx] = f8_bits;
340             cabac_transition_unary[i_prefix][i_ctx] = ctx;
341         }
342     }
343     for( int i_ctx = 0; i_ctx < 128; i_ctx++ )
344     {
345         int f8_bits = 0;
346         uint8_t ctx = i_ctx;
347
348         for( int i = 0; i < 5; i++ )
349             f8_bits += x264_cabac_size_decision2( &ctx, 1 );
350         f8_bits += 1 << CABAC_SIZE_BITS; //sign
351
352         cabac_size_5ones[i_ctx] = f8_bits;
353         cabac_transition_5ones[i_ctx] = ctx;
354     }
355 }
356
357 typedef struct {
358     int64_t score;
359     int level_idx; // index into level_tree[]
360     uint8_t cabac_state[10]; //just the contexts relevant to coding abs_level_m1
361 } trellis_node_t;
362
363 // TODO:
364 // save cabac state between blocks?
365 // use trellis' RD score instead of x264_mb_decimate_score?
366 // code 8x8 sig/last flags forwards with deadzone and save the contexts at
367 //   each position?
368 // change weights when using CQMs?
369
370 // possible optimizations:
371 // make scores fit in 32bit
372 // save quantized coefs during rd, to avoid a duplicate trellis in the final encode
373 // if trellissing all MBRD modes, finish SSD calculation so we can skip all of
374 //   the normal dequant/idct/ssd/cabac
375
376 // the unquant_mf here is not the same as dequant_mf:
377 // in normal operation (dct->quant->dequant->idct) the dct and idct are not
378 // normalized. quant/dequant absorb those scaling factors.
379 // in this function, we just do (quant->unquant) and want the output to be
380 // comparable to the input. so unquant is the direct inverse of quant,
381 // and uses the dct scaling factors, not the idct ones.
382
383 static ALWAYS_INLINE int quant_trellis_cabac( x264_t *h, int16_t *dct,
384                                  const uint16_t *quant_mf, const int *unquant_mf,
385                                  const int *coef_weight, const uint8_t *zigzag,
386                                  int i_ctxBlockCat, int i_lambda2, int b_ac, int dc, int i_coefs, int idx )
387 {
388     int abs_coefs[64], signs[64];
389     trellis_node_t nodes[2][8];
390     trellis_node_t *nodes_cur = nodes[0];
391     trellis_node_t *nodes_prev = nodes[1];
392     trellis_node_t *bnode;
393     const int b_interlaced = h->mb.b_interlaced;
394     uint8_t *cabac_state_sig = &h->cabac.state[ significant_coeff_flag_offset[b_interlaced][i_ctxBlockCat] ];
395     uint8_t *cabac_state_last = &h->cabac.state[ last_coeff_flag_offset[b_interlaced][i_ctxBlockCat] ];
396     const int f = 1 << 15; // no deadzone
397     int i_last_nnz;
398     int i;
399
400     // (# of coefs) * (# of ctx) * (# of levels tried) = 1024
401     // we don't need to keep all of those: (# of coefs) * (# of ctx) would be enough,
402     // but it takes more time to remove dead states than you gain in reduced memory.
403     struct {
404         uint16_t abs_level;
405         uint16_t next;
406     } level_tree[64*8*2];
407     int i_levels_used = 1;
408
409     /* init coefs */
410     for( i = i_coefs-1; i >= b_ac; i-- )
411         if( (unsigned)(dct[zigzag[i]] * (dc?quant_mf[0]>>1:quant_mf[zigzag[i]]) + f-1) >= 2*f )
412             break;
413
414     if( i < b_ac )
415     {
416         /* We only need to memset an empty 4x4 block.  8x8 can be
417            implicitly emptied via zero nnz, as can dc. */
418         if( i_coefs == 16 && !dc )
419             memset( dct, 0, 16 * sizeof(int16_t) );
420         return 0;
421     }
422
423     i_last_nnz = i;
424
425     for( ; i >= b_ac; i-- )
426     {
427         int coef = dct[zigzag[i]];
428         abs_coefs[i] = abs(coef);
429         signs[i] = coef < 0 ? -1 : 1;
430     }
431
432     /* init trellis */
433     for( int j = 1; j < 8; j++ )
434         nodes_cur[j].score = TRELLIS_SCORE_MAX;
435     nodes_cur[0].score = 0;
436     nodes_cur[0].level_idx = 0;
437     level_tree[0].abs_level = 0;
438     level_tree[0].next = 0;
439
440     // coefs are processed in reverse order, because that's how the abs value is coded.
441     // last_coef and significant_coef flags are normally coded in forward order, but
442     // we have to reverse them to match the levels.
443     // in 4x4 blocks, last_coef and significant_coef use a separate context for each
444     // position, so the order doesn't matter, and we don't even have to update their contexts.
445     // in 8x8 blocks, some positions share contexts, so we'll just have to hope that
446     // cabac isn't too sensitive.
447
448     memcpy( nodes_cur[0].cabac_state, &h->cabac.state[ coeff_abs_level_m1_offset[i_ctxBlockCat] ], 10 );
449
450     for( i = i_last_nnz; i >= b_ac; i-- )
451     {
452         int i_coef = abs_coefs[i];
453         int q = ( f + i_coef * (dc?quant_mf[0]>>1:quant_mf[zigzag[i]]) ) >> 16;
454         int cost_sig[2], cost_last[2];
455         trellis_node_t n;
456
457         // skip 0s: this doesn't affect the output, but saves some unnecessary computation.
458         if( q == 0 )
459         {
460             // no need to calculate ssd of 0s: it's the same in all nodes.
461             // no need to modify level_tree for ctx=0: it starts with an infinite loop of 0s.
462             int sigindex = i_coefs == 64 ? significant_coeff_flag_offset_8x8[b_interlaced][i] : i;
463             const uint32_t cost_sig0 = x264_cabac_size_decision_noup2( &cabac_state_sig[sigindex], 0 )
464                                      * (uint64_t)i_lambda2 >> ( CABAC_SIZE_BITS - LAMBDA_BITS );
465             for( int j = 1; j < 8; j++ )
466             {
467                 if( nodes_cur[j].score != TRELLIS_SCORE_MAX )
468                 {
469 #define SET_LEVEL(n,l) \
470                     level_tree[i_levels_used].abs_level = l; \
471                     level_tree[i_levels_used].next = n.level_idx; \
472                     n.level_idx = i_levels_used; \
473                     i_levels_used++;
474
475                     SET_LEVEL( nodes_cur[j], 0 );
476                     nodes_cur[j].score += cost_sig0;
477                 }
478             }
479             continue;
480         }
481
482         XCHG( trellis_node_t*, nodes_cur, nodes_prev );
483
484         for( int j = 0; j < 8; j++ )
485             nodes_cur[j].score = TRELLIS_SCORE_MAX;
486
487         if( i < i_coefs-1 )
488         {
489             int sigindex = i_coefs == 64 ? significant_coeff_flag_offset_8x8[b_interlaced][i] : i;
490             int lastindex = i_coefs == 64 ? last_coeff_flag_offset_8x8[i] : i;
491             cost_sig[0] = x264_cabac_size_decision_noup2( &cabac_state_sig[sigindex], 0 );
492             cost_sig[1] = x264_cabac_size_decision_noup2( &cabac_state_sig[sigindex], 1 );
493             cost_last[0] = x264_cabac_size_decision_noup2( &cabac_state_last[lastindex], 0 );
494             cost_last[1] = x264_cabac_size_decision_noup2( &cabac_state_last[lastindex], 1 );
495         }
496         else
497         {
498             cost_sig[0] = cost_sig[1] = 0;
499             cost_last[0] = cost_last[1] = 0;
500         }
501
502         // there are a few cases where increasing the coeff magnitude helps,
503         // but it's only around .003 dB, and skipping them ~doubles the speed of trellis.
504         // could also try q-2: that sometimes helps, but also sometimes decimates blocks
505         // that are better left coded, especially at QP > 40.
506         for( int abs_level = q; abs_level >= q-1; abs_level-- )
507         {
508             int unquant_abs_level = (((dc?unquant_mf[0]<<1:unquant_mf[zigzag[i]]) * abs_level + 128) >> 8);
509             int d = i_coef - unquant_abs_level;
510             int64_t ssd;
511             /* Psy trellis: bias in favor of higher AC coefficients in the reconstructed frame. */
512             if( h->mb.i_psy_trellis && i && !dc && i_ctxBlockCat != DCT_CHROMA_AC )
513             {
514                 int orig_coef = (i_coefs == 64) ? h->mb.pic.fenc_dct8[idx][zigzag[i]] : h->mb.pic.fenc_dct4[idx][zigzag[i]];
515                 int predicted_coef = orig_coef - i_coef * signs[i];
516                 int psy_value = h->mb.i_psy_trellis * abs(predicted_coef + unquant_abs_level * signs[i]);
517                 int psy_weight = (i_coefs == 64) ? x264_dct8_weight_tab[zigzag[i]] : x264_dct4_weight_tab[zigzag[i]];
518                 ssd = (int64_t)d*d * coef_weight[i] - psy_weight * psy_value;
519             }
520             else
521             /* FIXME: for i16x16 dc is this weight optimal? */
522                 ssd = (int64_t)d*d * (dc?256:coef_weight[i]);
523
524             for( int j = 0; j < 8; j++ )
525             {
526                 int node_ctx = j;
527                 if( nodes_prev[j].score == TRELLIS_SCORE_MAX )
528                     continue;
529                 n = nodes_prev[j];
530
531                 /* code the proposed level, and count how much entropy it would take */
532                 if( abs_level || node_ctx )
533                 {
534                     unsigned f8_bits = cost_sig[ abs_level != 0 ];
535                     if( abs_level )
536                     {
537                         const int i_prefix = X264_MIN( abs_level - 1, 14 );
538                         f8_bits += cost_last[ node_ctx == 0 ];
539                         f8_bits += x264_cabac_size_decision2( &n.cabac_state[coeff_abs_level1_ctx[node_ctx]], i_prefix > 0 );
540                         if( i_prefix > 0 )
541                         {
542                             uint8_t *ctx = &n.cabac_state[coeff_abs_levelgt1_ctx[node_ctx]];
543                             f8_bits += cabac_size_unary[i_prefix][*ctx];
544                             *ctx = cabac_transition_unary[i_prefix][*ctx];
545                             if( abs_level >= 15 )
546                                 f8_bits += bs_size_ue_big( abs_level - 15 ) << CABAC_SIZE_BITS;
547                             node_ctx = coeff_abs_level_transition[1][node_ctx];
548                         }
549                         else
550                         {
551                             f8_bits += 1 << CABAC_SIZE_BITS;
552                             node_ctx = coeff_abs_level_transition[0][node_ctx];
553                         }
554                     }
555                     n.score += (uint64_t)f8_bits * i_lambda2 >> ( CABAC_SIZE_BITS - LAMBDA_BITS );
556                 }
557
558                 if( j || i || dc )
559                     n.score += ssd;
560                 /* Optimize rounding for DC coefficients in DC-only luma 4x4/8x8 blocks. */
561                 else
562                 {
563                     d = i_coef * signs[0] - ((unquant_abs_level * signs[0] + 8)&~15);
564                     n.score += (int64_t)d*d * coef_weight[i];
565                 }
566
567                 /* save the node if it's better than any existing node with the same cabac ctx */
568                 if( n.score < nodes_cur[node_ctx].score )
569                 {
570                     SET_LEVEL( n, abs_level );
571                     nodes_cur[node_ctx] = n;
572                 }
573             }
574         }
575     }
576
577     /* output levels from the best path through the trellis */
578     bnode = &nodes_cur[0];
579     for( int j = 1; j < 8; j++ )
580         if( nodes_cur[j].score < bnode->score )
581             bnode = &nodes_cur[j];
582
583     if( bnode == &nodes_cur[0] )
584     {
585         if( i_coefs == 16 && !dc )
586             memset( dct, 0, 16 * sizeof(int16_t) );
587         return 0;
588     }
589
590     int level = bnode->level_idx;
591     for( i = b_ac; level; i++ )
592     {
593         dct[zigzag[i]] = level_tree[level].abs_level * signs[i];
594         level = level_tree[level].next;
595     }
596     for( ; i < i_coefs; i++ )
597         dct[zigzag[i]] = 0;
598
599     return 1;
600 }
601
602 const static uint8_t x264_zigzag_scan2[4] = {0,1,2,3};
603
604 int x264_quant_dc_trellis( x264_t *h, int16_t *dct, int i_quant_cat,
605                             int i_qp, int i_ctxBlockCat, int b_intra, int b_chroma )
606 {
607     return quant_trellis_cabac( h, dct,
608         h->quant4_mf[i_quant_cat][i_qp], h->unquant4_mf[i_quant_cat][i_qp],
609         NULL, i_ctxBlockCat==DCT_CHROMA_DC ? x264_zigzag_scan2 : x264_zigzag_scan4[h->mb.b_interlaced],
610         i_ctxBlockCat, h->mb.i_trellis_lambda2[b_chroma][b_intra], 0, 1, i_ctxBlockCat==DCT_CHROMA_DC ? 4 : 16, 0 );
611 }
612
613 int x264_quant_4x4_trellis( x264_t *h, int16_t *dct, int i_quant_cat,
614                              int i_qp, int i_ctxBlockCat, int b_intra, int b_chroma, int idx )
615 {
616     int b_ac = (i_ctxBlockCat == DCT_LUMA_AC || i_ctxBlockCat == DCT_CHROMA_AC);
617     return quant_trellis_cabac( h, dct,
618         h->quant4_mf[i_quant_cat][i_qp], h->unquant4_mf[i_quant_cat][i_qp],
619         x264_dct4_weight2_zigzag[h->mb.b_interlaced],
620         x264_zigzag_scan4[h->mb.b_interlaced],
621         i_ctxBlockCat, h->mb.i_trellis_lambda2[b_chroma][b_intra], b_ac, 0, 16, idx );
622 }
623
624 int x264_quant_8x8_trellis( x264_t *h, int16_t *dct, int i_quant_cat,
625                              int i_qp, int b_intra, int idx )
626 {
627     return quant_trellis_cabac( h, dct,
628         h->quant8_mf[i_quant_cat][i_qp], h->unquant8_mf[i_quant_cat][i_qp],
629         x264_dct8_weight2_zigzag[h->mb.b_interlaced],
630         x264_zigzag_scan8[h->mb.b_interlaced],
631         DCT_LUMA_8x8, h->mb.i_trellis_lambda2[0][b_intra], 0, 0, 64, idx );
632 }
633