git.sesse.net Git - x264/blob - 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 #undef  x264_cabac_encode_bypass
  54 #undef  x264_cabac_encode_terminal
  55 #define x264_cabac_encode_decision(c,x,v) x264_cabac_size_decision(c,x,v)
  56 #define x264_cabac_encode_decision_noup(c,x,v) x264_cabac_size_decision_noup(c,x,v)
  57 #define x264_cabac_encode_terminal(c)     ((c)->f8_bits_encoded += 7)
  58 #define x264_cabac_encode_bypass(c,v)     ((c)->f8_bits_encoded += 256)
  59 #define x264_cabac_encode_ue_bypass(c,e,v) ((c)->f8_bits_encoded += (bs_size_ue_big(v+(1<<e)-1)-e)<<8)
  60 #define x264_macroblock_write_cabac  static x264_macroblock_size_cabac
  61 #include "cabac.c"
  62
  63 #define COPY_CABAC h->mc.memcpy_aligned( &cabac_tmp.f8_bits_encoded, &h->cabac.f8_bits_encoded, \
  64         sizeof(x264_cabac_t) - offsetof(x264_cabac_t,f8_bits_encoded) )
  65 #define COPY_CABAC_PART( pos, size )\
  66         memcpy( &cb->state[pos], &h->cabac.state[pos], size )
  67
  68 static ALWAYS_INLINE uint64_t cached_hadamard( x264_t *h, int size, int x, int y )
  69 {
  70     static const uint8_t hadamard_shift_x[4] = {4,   4,   3,   3};
  71     static const uint8_t hadamard_shift_y[4] = {4-0, 3-0, 4-1, 3-1};
  72     static const uint8_t  hadamard_offset[4] = {0,   1,   3,   5};
  73     int cache_index = (x >> hadamard_shift_x[size]) + (y >> hadamard_shift_y[size])
  74                     + hadamard_offset[size];
  75     uint64_t res = h->mb.pic.fenc_hadamard_cache[cache_index];
  76     if( res )
  77         return res - 1;
  78     else
  79     {
  80         pixel *fenc = h->mb.pic.p_fenc[0] + x + y*FENC_STRIDE;
  81         res = h->pixf.hadamard_ac[size]( fenc, FENC_STRIDE );
  82         h->mb.pic.fenc_hadamard_cache[cache_index] = res + 1;
  83         return res;
  84     }
  85 }
  86
  87 static ALWAYS_INLINE int cached_satd( x264_t *h, int size, int x, int y )
  88 {
  89     static const uint8_t satd_shift_x[3] = {3,   2,   2};
  90     static const uint8_t satd_shift_y[3] = {2-1, 3-2, 2-2};
  91     static const uint8_t  satd_offset[3] = {0,   8,   16};
  92     ALIGNED_16( static pixel zero[16] );
  93     int cache_index = (x >> satd_shift_x[size - PIXEL_8x4]) + (y >> satd_shift_y[size - PIXEL_8x4])
  94                     + satd_offset[size - PIXEL_8x4];
  95     int res = h->mb.pic.fenc_satd_cache[cache_index];
  96     if( res )
  97         return res - 1;
  98     else
  99     {
 100         pixel *fenc = h->mb.pic.p_fenc[0] + x + y*FENC_STRIDE;
 101         int dc = h->pixf.sad[size]( fenc, FENC_STRIDE, zero, 0 ) >> 1;
 102         res = h->pixf.satd[size]( fenc, FENC_STRIDE, zero, 0 ) - dc;
 103         h->mb.pic.fenc_satd_cache[cache_index] = res + 1;
 104         return res;
 105     }
 106 }
 107
 108 /* Psy RD distortion metric: SSD plus "Absolute Difference of Complexities" */
 109 /* SATD and SA8D are used to measure block complexity. */
 110 /* The difference between SATD and SA8D scores are both used to avoid bias from the DCT size.  Using SATD */
 111 /* only, for example, results in overusage of 8x8dct, while the opposite occurs when using SA8D. */
 112
 113 /* FIXME:  Is there a better metric than averaged SATD/SA8D difference for complexity difference? */
 114 /* Hadamard transform is recursive, so a SATD+SA8D can be done faster by taking advantage of this fact. */
 115 /* This optimization can also be used in non-RD transform decision. */
 116
 117 static inline int ssd_plane( x264_t *h, int size, int p, int x, int y )
 118 {
 119     ALIGNED_16(static pixel zero[16]);
 120     int satd = 0;
 121     pixel *fdec = h->mb.pic.p_fdec[p] + x + y*FDEC_STRIDE;
 122     pixel *fenc = h->mb.pic.p_fenc[p] + x + y*FENC_STRIDE;
 123     if( p == 0 && h->mb.i_psy_rd )
 124     {
 125         /* If the plane is smaller than 8x8, we can't do an SA8D; this probably isn't a big problem. */
 126         if( size <= PIXEL_8x8 )
 127         {
 128             uint64_t fdec_acs = h->pixf.hadamard_ac[size]( fdec, FDEC_STRIDE );
 129             uint64_t fenc_acs = cached_hadamard( h, size, x, y );
 130             satd = abs((int32_t)fdec_acs - (int32_t)fenc_acs)
 131                  + abs((int32_t)(fdec_acs>>32) - (int32_t)(fenc_acs>>32));
 132             satd >>= 1;
 133         }
 134         else
 135         {
 136             int dc = h->pixf.sad[size]( fdec, FDEC_STRIDE, zero, 0 ) >> 1;
 137             satd = abs(h->pixf.satd[size]( fdec, FDEC_STRIDE, zero, 0 ) - dc - cached_satd( h, size, x, y ));
 138         }
 139         satd = (satd * h->mb.i_psy_rd * h->mb.i_psy_rd_lambda + 128) >> 8;
 140     }
 141     return h->pixf.ssd[size](fenc, FENC_STRIDE, fdec, FDEC_STRIDE) + satd;
 142 }
 143
 144 static inline int ssd_mb( x264_t *h )
 145 {
 146     int chromassd = ssd_plane(h, PIXEL_8x8, 1, 0, 0) + ssd_plane(h, PIXEL_8x8, 2, 0, 0);
 147     chromassd = ((uint64_t)chromassd * h->mb.i_chroma_lambda2_offset + 128) >> 8;
 148     return ssd_plane(h, PIXEL_16x16, 0, 0, 0) + chromassd;
 149 }
 150
 151 static int x264_rd_cost_mb( x264_t *h, int i_lambda2 )
 152 {
 153     int b_transform_bak = h->mb.b_transform_8x8;
 154     int i_ssd;
 155     int i_bits;
 156     int type_bak = h->mb.i_type;
 157
 158     x264_macroblock_encode( h );
 159
 160     if( h->mb.b_deblock_rdo )
 161         x264_macroblock_deblock( h );
 162
 163     i_ssd = ssd_mb( h );
 164
 165     if( IS_SKIP( h->mb.i_type ) )
 166     {
 167         i_bits = (1 * i_lambda2 + 128) >> 8;
 168     }
 169     else if( h->param.b_cabac )
 170     {
 171         x264_cabac_t cabac_tmp;
 172         COPY_CABAC;
 173         x264_macroblock_size_cabac( h, &cabac_tmp );
 174         i_bits = ( (uint64_t)cabac_tmp.f8_bits_encoded * i_lambda2 + 32768 ) >> 16;
 175     }
 176     else
 177     {
 178         x264_macroblock_size_cavlc( h );
 179         i_bits = ( h->out.bs.i_bits_encoded * i_lambda2 + 128 ) >> 8;
 180     }
 181
 182     h->mb.b_transform_8x8 = b_transform_bak;
 183     h->mb.i_type = type_bak;
 184
 185     return i_ssd + i_bits;
 186 }
 187
 188 /* For small partitions (i.e. those using at most one DCT category's worth of CABAC states),
 189  * it's faster to copy the individual parts than to perform a whole CABAC_COPY. */
 190 static ALWAYS_INLINE void x264_copy_cabac_part( x264_t *h, x264_cabac_t *cb, int cat, int intra )
 191 {
 192     if( intra )
 193         COPY_CABAC_PART( 68, 2 );  //intra pred mode
 194     else
 195         COPY_CABAC_PART( 40, 16 ); //mvd, rounded up to 16 bytes
 196
 197     /* 8x8dct writes CBP, while non-8x8dct writes CBF */
 198     if( cat != DCT_LUMA_8x8 )
 199         COPY_CABAC_PART( 85 + cat * 4, 4 );
 200     else
 201         COPY_CABAC_PART( 73, 4 );
 202
 203     /* Really should be 15 bytes, but rounding up a byte saves some
 204      * instructions and is faster, and copying extra data doesn't hurt. */
 205     COPY_CABAC_PART( significant_coeff_flag_offset[h->mb.b_interlaced][cat], 16 );
 206     COPY_CABAC_PART( last_coeff_flag_offset[h->mb.b_interlaced][cat], 16 );
 207     COPY_CABAC_PART( coeff_abs_level_m1_offset[cat], 10 );
 208     cb->f8_bits_encoded = 0;
 209 }
 210
 211 /* partition RD functions use 8 bits more precision to avoid large rounding errors at low QPs */
 212
 213 static uint64_t x264_rd_cost_subpart( x264_t *h, int i_lambda2, int i4, int i_pixel )
 214 {
 215     uint64_t i_ssd, i_bits;
 216
 217     x264_macroblock_encode_p4x4( h, i4 );
 218     if( i_pixel == PIXEL_8x4 )
 219         x264_macroblock_encode_p4x4( h, i4+1 );
 220     if( i_pixel == PIXEL_4x8 )
 221         x264_macroblock_encode_p4x4( h, i4+2 );
 222
 223     i_ssd = ssd_plane( h, i_pixel, 0, block_idx_x[i4]*4, block_idx_y[i4]*4 );
 224
 225     if( h->param.b_cabac )
 226     {
 227         x264_cabac_t cabac_tmp;
 228         x264_copy_cabac_part( h, &cabac_tmp, DCT_LUMA_4x4, 0 );
 229         x264_subpartition_size_cabac( h, &cabac_tmp, i4, i_pixel );
 230         i_bits = ( (uint64_t)cabac_tmp.f8_bits_encoded * i_lambda2 + 128 ) >> 8;
 231     }
 232     else
 233         i_bits = x264_subpartition_size_cavlc( h, i4, i_pixel );
 234
 235     return (i_ssd<<8) + i_bits;
 236 }
 237
 238 uint64_t x264_rd_cost_part( x264_t *h, int i_lambda2, int i4, int i_pixel )
 239 {
 240     uint64_t i_ssd, i_bits;
 241     int i8 = i4 >> 2;
 242     int chromassd;
 243
 244     if( i_pixel == PIXEL_16x16 )
 245     {
 246         int i_cost = x264_rd_cost_mb( h, i_lambda2 );
 247         return i_cost;
 248     }
 249
 250     if( i_pixel > PIXEL_8x8 )
 251         return x264_rd_cost_subpart( h, i_lambda2, i4, i_pixel );
 252
 253     h->mb.i_cbp_luma = 0;
 254
 255     x264_macroblock_encode_p8x8( h, i8 );
 256     if( i_pixel == PIXEL_16x8 )
 257         x264_macroblock_encode_p8x8( h, i8+1 );
 258     if( i_pixel == PIXEL_8x16 )
 259         x264_macroblock_encode_p8x8( h, i8+2 );
 260
 261     chromassd = ssd_plane( h, i_pixel+3, 1, (i8&1)*4, (i8>>1)*4 )
 262               + ssd_plane( h, i_pixel+3, 2, (i8&1)*4, (i8>>1)*4 );
 263     chromassd = ((uint64_t)chromassd * h->mb.i_chroma_lambda2_offset + 128) >> 8;
 264     i_ssd = ssd_plane( h, i_pixel,   0, (i8&1)*8, (i8>>1)*8 ) + chromassd;
 265
 266     if( h->param.b_cabac )
 267     {
 268         x264_cabac_t cabac_tmp;
 269         COPY_CABAC;
 270         x264_partition_size_cabac( h, &cabac_tmp, i8, i_pixel );
 271         i_bits = ( (uint64_t)cabac_tmp.f8_bits_encoded * i_lambda2 + 128 ) >> 8;
 272     }
 273     else
 274         i_bits = x264_partition_size_cavlc( h, i8, i_pixel ) * i_lambda2;
 275
 276     return (i_ssd<<8) + i_bits;
 277 }
 278
 279 static uint64_t x264_rd_cost_i8x8( x264_t *h, int i_lambda2, int i8, int i_mode )
 280 {
 281     uint64_t i_ssd, i_bits;
 282     h->mb.i_cbp_luma &= ~(1<<i8);
 283     h->mb.b_transform_8x8 = 1;
 284
 285     x264_mb_encode_i8x8( h, i8, h->mb.i_qp );
 286     i_ssd = ssd_plane( h, PIXEL_8x8, 0, (i8&1)*8, (i8>>1)*8 );
 287
 288     if( h->param.b_cabac )
 289     {
 290         x264_cabac_t cabac_tmp;
 291         x264_copy_cabac_part( h, &cabac_tmp, DCT_LUMA_8x8, 1 );
 292         x264_partition_i8x8_size_cabac( h, &cabac_tmp, i8, i_mode );
 293         i_bits = ( (uint64_t)cabac_tmp.f8_bits_encoded * i_lambda2 + 128 ) >> 8;
 294     }
 295     else
 296         i_bits = x264_partition_i8x8_size_cavlc( h, i8, i_mode ) * i_lambda2;
 297
 298     return (i_ssd<<8) + i_bits;
 299 }
 300
 301 static uint64_t x264_rd_cost_i4x4( x264_t *h, int i_lambda2, int i4, int i_mode )
 302 {
 303     uint64_t i_ssd, i_bits;
 304
 305     x264_mb_encode_i4x4( h, i4, h->mb.i_qp );
 306     i_ssd = ssd_plane( h, PIXEL_4x4, 0, block_idx_x[i4]*4, block_idx_y[i4]*4 );
 307
 308     if( h->param.b_cabac )
 309     {
 310         x264_cabac_t cabac_tmp;
 311         x264_copy_cabac_part( h, &cabac_tmp, DCT_LUMA_4x4, 1 );
 312         x264_partition_i4x4_size_cabac( h, &cabac_tmp, i4, i_mode );
 313         i_bits = ( (uint64_t)cabac_tmp.f8_bits_encoded * i_lambda2 + 128 ) >> 8;
 314     }
 315     else
 316         i_bits = x264_partition_i4x4_size_cavlc( h, i4, i_mode ) * i_lambda2;
 317
 318     return (i_ssd<<8) + i_bits;
 319 }
 320
 321 static uint64_t x264_rd_cost_i8x8_chroma( x264_t *h, int i_lambda2, int i_mode, int b_dct )
 322 {
 323     uint64_t i_ssd, i_bits;
 324
 325     if( b_dct )
 326         x264_mb_encode_8x8_chroma( h, 0, h->mb.i_chroma_qp );
 327     i_ssd = ssd_plane( h, PIXEL_8x8, 1, 0, 0 ) +
 328             ssd_plane( h, PIXEL_8x8, 2, 0, 0 );
 329
 330     h->mb.i_chroma_pred_mode = i_mode;
 331
 332     if( h->param.b_cabac )
 333     {
 334         x264_cabac_t cabac_tmp;
 335         COPY_CABAC;
 336         x264_i8x8_chroma_size_cabac( h, &cabac_tmp );
 337         i_bits = ( (uint64_t)cabac_tmp.f8_bits_encoded * i_lambda2 + 128 ) >> 8;
 338     }
 339     else
 340         i_bits = x264_i8x8_chroma_size_cavlc( h ) * i_lambda2;
 341
 342     return (i_ssd<<8) + i_bits;
 343 }
 344 /****************************************************************************
 345  * Trellis RD quantization
 346  ****************************************************************************/
 347
 348 #define TRELLIS_SCORE_MAX ((uint64_t)1<<50)
 349 #define CABAC_SIZE_BITS 8
 350 #define SSD_WEIGHT_BITS 5
 351 #define LAMBDA_BITS 4
 352
 353 /* precalculate the cost of coding various combinations of bits in a single context */
 354 void x264_rdo_init( void )
 355 {
 356     for( int i_prefix = 0; i_prefix < 15; i_prefix++ )
 357     {
 358         for( int i_ctx = 0; i_ctx < 128; i_ctx++ )
 359         {
 360             int f8_bits = 0;
 361             uint8_t ctx = i_ctx;
 362
 363             for( int i = 1; i < i_prefix; i++ )
 364                 f8_bits += x264_cabac_size_decision2( &ctx, 1 );
 365             if( i_prefix > 0 && i_prefix < 14 )
 366                 f8_bits += x264_cabac_size_decision2( &ctx, 0 );
 367             f8_bits += 1 << CABAC_SIZE_BITS; //sign
 368
 369             cabac_size_unary[i_prefix][i_ctx] = f8_bits;
 370             cabac_transition_unary[i_prefix][i_ctx] = ctx;
 371         }
 372     }
 373     for( int i_ctx = 0; i_ctx < 128; i_ctx++ )
 374     {
 375         int f8_bits = 0;
 376         uint8_t ctx = i_ctx;
 377
 378         for( int i = 0; i < 5; i++ )
 379             f8_bits += x264_cabac_size_decision2( &ctx, 1 );
 380         f8_bits += 1 << CABAC_SIZE_BITS; //sign
 381
 382         cabac_size_5ones[i_ctx] = f8_bits;
 383         cabac_transition_5ones[i_ctx] = ctx;
 384     }
 385 }
 386
 387 typedef struct {
 388     int64_t score;
 389     int level_idx; // index into level_tree[]
 390     uint8_t cabac_state[10]; //just the contexts relevant to coding abs_level_m1
 391 } trellis_node_t;
 392
 393 // TODO:
 394 // save cabac state between blocks?
 395 // use trellis' RD score instead of x264_mb_decimate_score?
 396 // code 8x8 sig/last flags forwards with deadzone and save the contexts at
 397 //   each position?
 398 // change weights when using CQMs?
 399
 400 // possible optimizations:
 401 // make scores fit in 32bit
 402 // save quantized coefs during rd, to avoid a duplicate trellis in the final encode
 403 // if trellissing all MBRD modes, finish SSD calculation so we can skip all of
 404 //   the normal dequant/idct/ssd/cabac
 405
 406 // the unquant_mf here is not the same as dequant_mf:
 407 // in normal operation (dct->quant->dequant->idct) the dct and idct are not
 408 // normalized. quant/dequant absorb those scaling factors.
 409 // in this function, we just do (quant->unquant) and want the output to be
 410 // comparable to the input. so unquant is the direct inverse of quant,
 411 // and uses the dct scaling factors, not the idct ones.
 412
 413 static ALWAYS_INLINE int quant_trellis_cabac( x264_t *h, dctcoef *dct,
 414                                  const uint16_t *quant_mf, const int *unquant_mf,
 415                                  const int *coef_weight, const uint8_t *zigzag,
 416                                  int i_ctxBlockCat, int i_lambda2, int b_ac, int dc, int i_coefs, int idx )
 417 {
 418     int abs_coefs[64], signs[64];
 419     trellis_node_t nodes[2][8];
 420     trellis_node_t *nodes_cur = nodes[0];
 421     trellis_node_t *nodes_prev = nodes[1];
 422     trellis_node_t *bnode;
 423     const int b_interlaced = h->mb.b_interlaced;
 424     uint8_t *cabac_state_sig = &h->cabac.state[ significant_coeff_flag_offset[b_interlaced][i_ctxBlockCat] ];
 425     uint8_t *cabac_state_last = &h->cabac.state[ last_coeff_flag_offset[b_interlaced][i_ctxBlockCat] ];
 426     const int f = 1 << 15; // no deadzone
 427     int i_last_nnz;
 428     int i;
 429
 430     // (# of coefs) * (# of ctx) * (# of levels tried) = 1024
 431     // we don't need to keep all of those: (# of coefs) * (# of ctx) would be enough,
 432     // but it takes more time to remove dead states than you gain in reduced memory.
 433     struct {
 434         uint16_t abs_level;
 435         uint16_t next;
 436     } level_tree[64*8*2];
 437     int i_levels_used = 1;
 438
 439     /* init coefs */
 440     for( i = i_coefs-1; i >= b_ac; i-- )
 441         if( (unsigned)(dct[zigzag[i]] * (dc?quant_mf[0]>>1:quant_mf[zigzag[i]]) + f-1) >= 2*f )
 442             break;
 443
 444     if( i < b_ac )
 445     {
 446         /* We only need to zero an empty 4x4 block. 8x8 can be
 447            implicitly emptied via zero nnz, as can dc. */
 448         if( i_coefs == 16 && !dc )
 449             memset( dct, 0, 16 * sizeof(dctcoef) );
 450         return 0;
 451     }
 452
 453     i_last_nnz = i;
 454
 455     for( ; i >= b_ac; i-- )
 456     {
 457         int coef = dct[zigzag[i]];
 458         abs_coefs[i] = abs(coef);
 459         signs[i] = coef < 0 ? -1 : 1;
 460     }
 461
 462     /* init trellis */
 463     for( int j = 1; j < 8; j++ )
 464         nodes_cur[j].score = TRELLIS_SCORE_MAX;
 465     nodes_cur[0].score = 0;
 466     nodes_cur[0].level_idx = 0;
 467     level_tree[0].abs_level = 0;
 468     level_tree[0].next = 0;
 469
 470     // coefs are processed in reverse order, because that's how the abs value is coded.
 471     // last_coef and significant_coef flags are normally coded in forward order, but
 472     // we have to reverse them to match the levels.
 473     // in 4x4 blocks, last_coef and significant_coef use a separate context for each
 474     // position, so the order doesn't matter, and we don't even have to update their contexts.
 475     // in 8x8 blocks, some positions share contexts, so we'll just have to hope that
 476     // cabac isn't too sensitive.
 477
 478     memcpy( nodes_cur[0].cabac_state, &h->cabac.state[ coeff_abs_level_m1_offset[i_ctxBlockCat] ], 10 );
 479
 480     for( i = i_last_nnz; i >= b_ac; i-- )
 481     {
 482         int i_coef = abs_coefs[i];
 483         int q = ( f + i_coef * (dc?quant_mf[0]>>1:quant_mf[zigzag[i]]) ) >> 16;
 484         int cost_sig[2], cost_last[2];
 485         trellis_node_t n;
 486
 487         // skip 0s: this doesn't affect the output, but saves some unnecessary computation.
 488         if( q == 0 )
 489         {
 490             // no need to calculate ssd of 0s: it's the same in all nodes.
 491             // no need to modify level_tree for ctx=0: it starts with an infinite loop of 0s.
 492             int sigindex = i_coefs == 64 ? significant_coeff_flag_offset_8x8[b_interlaced][i] : i;
 493             const uint32_t cost_sig0 = x264_cabac_size_decision_noup2( &cabac_state_sig[sigindex], 0 )
 494                                      * (uint64_t)i_lambda2 >> ( CABAC_SIZE_BITS - LAMBDA_BITS );
 495             for( int j = 1; j < 8; j++ )
 496             {
 497                 if( nodes_cur[j].score != TRELLIS_SCORE_MAX )
 498                 {
 499 #define SET_LEVEL(n,l) \
 500                     level_tree[i_levels_used].abs_level = l; \
 501                     level_tree[i_levels_used].next = n.level_idx; \
 502                     n.level_idx = i_levels_used; \
 503                     i_levels_used++;
 504
 505                     SET_LEVEL( nodes_cur[j], 0 );
 506                     nodes_cur[j].score += cost_sig0;
 507                 }
 508             }
 509             continue;
 510         }
 511
 512         XCHG( trellis_node_t*, nodes_cur, nodes_prev );
 513
 514         for( int j = 0; j < 8; j++ )
 515             nodes_cur[j].score = TRELLIS_SCORE_MAX;
 516
 517         if( i < i_coefs-1 )
 518         {
 519             int sigindex = i_coefs == 64 ? significant_coeff_flag_offset_8x8[b_interlaced][i] : i;
 520             int lastindex = i_coefs == 64 ? last_coeff_flag_offset_8x8[i] : i;
 521             cost_sig[0] = x264_cabac_size_decision_noup2( &cabac_state_sig[sigindex], 0 );
 522             cost_sig[1] = x264_cabac_size_decision_noup2( &cabac_state_sig[sigindex], 1 );
 523             cost_last[0] = x264_cabac_size_decision_noup2( &cabac_state_last[lastindex], 0 );
 524             cost_last[1] = x264_cabac_size_decision_noup2( &cabac_state_last[lastindex], 1 );
 525         }
 526         else
 527         {
 528             cost_sig[0] = cost_sig[1] = 0;
 529             cost_last[0] = cost_last[1] = 0;
 530         }
 531
 532         // there are a few cases where increasing the coeff magnitude helps,
 533         // but it's only around .003 dB, and skipping them ~doubles the speed of trellis.
 534         // could also try q-2: that sometimes helps, but also sometimes decimates blocks
 535         // that are better left coded, especially at QP > 40.
 536         for( int abs_level = q; abs_level >= q-1; abs_level-- )
 537         {
 538             int unquant_abs_level = (((dc?unquant_mf[0]<<1:unquant_mf[zigzag[i]]) * abs_level + 128) >> 8);
 539             int d = i_coef - unquant_abs_level;
 540             int64_t ssd;
 541             /* Psy trellis: bias in favor of higher AC coefficients in the reconstructed frame. */
 542             if( h->mb.i_psy_trellis && i && !dc && i_ctxBlockCat != DCT_CHROMA_AC )
 543             {
 544                 int orig_coef = (i_coefs == 64) ? h->mb.pic.fenc_dct8[idx][zigzag[i]] : h->mb.pic.fenc_dct4[idx][zigzag[i]];
 545                 int predicted_coef = orig_coef - i_coef * signs[i];
 546                 int psy_value = h->mb.i_psy_trellis * abs(predicted_coef + unquant_abs_level * signs[i]);
 547                 int psy_weight = (i_coefs == 64) ? x264_dct8_weight_tab[zigzag[i]] : x264_dct4_weight_tab[zigzag[i]];
 548                 ssd = (int64_t)d*d * coef_weight[i] - psy_weight * psy_value;
 549             }
 550             else
 551             /* FIXME: for i16x16 dc is this weight optimal? */
 552                 ssd = (int64_t)d*d * (dc?256:coef_weight[i]);
 553
 554             for( int j = 0; j < 8; j++ )
 555             {
 556                 int node_ctx = j;
 557                 if( nodes_prev[j].score == TRELLIS_SCORE_MAX )
 558                     continue;
 559                 n = nodes_prev[j];
 560
 561                 /* code the proposed level, and count how much entropy it would take */
 562                 if( abs_level || node_ctx )
 563                 {
 564                     unsigned f8_bits = cost_sig[ abs_level != 0 ];
 565                     if( abs_level )
 566                     {
 567                         const int i_prefix = X264_MIN( abs_level - 1, 14 );
 568                         f8_bits += cost_last[ node_ctx == 0 ];
 569                         f8_bits += x264_cabac_size_decision2( &n.cabac_state[coeff_abs_level1_ctx[node_ctx]], i_prefix > 0 );
 570                         if( i_prefix > 0 )
 571                         {
 572                             uint8_t *ctx = &n.cabac_state[coeff_abs_levelgt1_ctx[node_ctx]];
 573                             f8_bits += cabac_size_unary[i_prefix][*ctx];
 574                             *ctx = cabac_transition_unary[i_prefix][*ctx];
 575                             if( abs_level >= 15 )
 576                                 f8_bits += bs_size_ue_big( abs_level - 15 ) << CABAC_SIZE_BITS;
 577                             node_ctx = coeff_abs_level_transition[1][node_ctx];
 578                         }
 579                         else
 580                         {
 581                             f8_bits += 1 << CABAC_SIZE_BITS;
 582                             node_ctx = coeff_abs_level_transition[0][node_ctx];
 583                         }
 584                     }
 585                     n.score += (uint64_t)f8_bits * i_lambda2 >> ( CABAC_SIZE_BITS - LAMBDA_BITS );
 586                 }
 587
 588                 if( j || i || dc )
 589                     n.score += ssd;
 590                 /* Optimize rounding for DC coefficients in DC-only luma 4x4/8x8 blocks. */
 591                 else
 592                 {
 593                     d = i_coef * signs[0] - ((unquant_abs_level * signs[0] + 8)&~15);
 594                     n.score += (int64_t)d*d * coef_weight[i];
 595                 }
 596
 597                 /* save the node if it's better than any existing node with the same cabac ctx */
 598                 if( n.score < nodes_cur[node_ctx].score )
 599                 {
 600                     SET_LEVEL( n, abs_level );
 601                     nodes_cur[node_ctx] = n;
 602                 }
 603             }
 604         }
 605     }
 606
 607     /* output levels from the best path through the trellis */
 608     bnode = &nodes_cur[0];
 609     for( int j = 1; j < 8; j++ )
 610         if( nodes_cur[j].score < bnode->score )
 611             bnode = &nodes_cur[j];
 612
 613     if( bnode == &nodes_cur[0] )
 614     {
 615         if( i_coefs == 16 && !dc )
 616             memset( dct, 0, 16 * sizeof(dctcoef) );
 617         return 0;
 618     }
 619
 620     int level = bnode->level_idx;
 621     for( i = b_ac; level; i++ )
 622     {
 623         dct[zigzag[i]] = level_tree[level].abs_level * signs[i];
 624         level = level_tree[level].next;
 625     }
 626     for( ; i < i_coefs; i++ )
 627         dct[zigzag[i]] = 0;
 628
 629     return 1;
 630 }
 631
 632 const static uint8_t x264_zigzag_scan2[4] = {0,1,2,3};
 633
 634 int x264_quant_dc_trellis( x264_t *h, dctcoef *dct, int i_quant_cat,
 635                            int i_qp, int i_ctxBlockCat, int b_intra, int b_chroma )
 636 {
 637     return quant_trellis_cabac( h, dct,
 638         h->quant4_mf[i_quant_cat][i_qp], h->unquant4_mf[i_quant_cat][i_qp],
 639         NULL, i_ctxBlockCat==DCT_CHROMA_DC ? x264_zigzag_scan2 : x264_zigzag_scan4[h->mb.b_interlaced],
 640         i_ctxBlockCat, h->mb.i_trellis_lambda2[b_chroma][b_intra], 0, 1, i_ctxBlockCat==DCT_CHROMA_DC ? 4 : 16, 0 );
 641 }
 642
 643 int x264_quant_4x4_trellis( x264_t *h, dctcoef *dct, int i_quant_cat,
 644                             int i_qp, int i_ctxBlockCat, int b_intra, int b_chroma, int idx )
 645 {
 646     int b_ac = (i_ctxBlockCat == DCT_LUMA_AC || i_ctxBlockCat == DCT_CHROMA_AC);
 647     return quant_trellis_cabac( h, dct,
 648         h->quant4_mf[i_quant_cat][i_qp], h->unquant4_mf[i_quant_cat][i_qp],
 649         x264_dct4_weight2_zigzag[h->mb.b_interlaced],
 650         x264_zigzag_scan4[h->mb.b_interlaced],
 651         i_ctxBlockCat, h->mb.i_trellis_lambda2[b_chroma][b_intra], b_ac, 0, 16, idx );
 652 }
 653
 654 int x264_quant_8x8_trellis( x264_t *h, dctcoef *dct, int i_quant_cat,
 655                             int i_qp, int b_intra, int idx )
 656 {
 657     return quant_trellis_cabac( h, dct,
 658         h->quant8_mf[i_quant_cat][i_qp], h->unquant8_mf[i_quant_cat][i_qp],
 659         x264_dct8_weight2_zigzag[h->mb.b_interlaced],
 660         x264_zigzag_scan8[h->mb.b_interlaced],
 661         DCT_LUMA_8x8, h->mb.i_trellis_lambda2[0][b_intra], 0, 0, 64, idx );
 662 }
 663