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

   1 /*****************************************************************************
   2  * slicetype.c: lookahead analysis
   3  *****************************************************************************
   4  * Copyright (C) 2005-2010 x264 project
   5  *
   6  * Authors: Fiona Glaser <fiona@x264.com>
   7  *          Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
   8  *          Dylan Yudaken <dyudaken@gmail.com>
   9  *
  10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  11  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  12  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  13  * (at your option) any later version.
  14  *
  15  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  18  * GNU General Public License for more details.
  19  *
  20  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  21  * along with this program; if not, write to the Free Software
  22  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
  23  *
  24  * This program is also available under a commercial proprietary license.
  25  * For more information, contact us at licensing@x264.com.
  26  *****************************************************************************/
  27
  28 #include <math.h>
  29
  30 #include "common/common.h"
  31 #include "macroblock.h"
  32 #include "me.h"
  33
  34 // Indexed by pic_struct values
  35 static const uint8_t delta_tfi_divisor[10] = { 0, 2, 1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 6 };
  36
  37 static int x264_slicetype_frame_cost( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a,
  38                                       x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int b,
  39                                       int b_intra_penalty );
  40
  41 static void x264_lowres_context_init( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a )
  42 {
  43     a->i_qp = X264_LOOKAHEAD_QP;
  44     a->i_lambda = x264_lambda_tab[ a->i_qp ];
  45     x264_mb_analyse_load_costs( h, a );
  46     if( h->param.analyse.i_subpel_refine > 1 )
  47     {
  48         h->mb.i_me_method = X264_MIN( X264_ME_HEX, h->param.analyse.i_me_method );
  49         h->mb.i_subpel_refine = 4;
  50     }
  51     else
  52     {
  53         h->mb.i_me_method = X264_ME_DIA;
  54         h->mb.i_subpel_refine = 2;
  55     }
  56     h->mb.b_chroma_me = 0;
  57 }
  58
  59 /* makes a non-h264 weight (i.e. fix7), into an h264 weight */
  60 static void x264_weight_get_h264( int weight_nonh264, int offset, x264_weight_t *w )
  61 {
  62     w->i_offset = offset;
  63     w->i_denom = 7;
  64     w->i_scale = weight_nonh264;
  65     while( w->i_denom > 0 && (w->i_scale > 127 || !(w->i_scale & 1)) )
  66     {
  67         w->i_denom--;
  68         w->i_scale >>= 1;
  69     }
  70     w->i_scale = X264_MIN( w->i_scale, 127 );
  71 }
  72
  73 static NOINLINE pixel *x264_weight_cost_init_luma( x264_t *h, x264_frame_t *fenc, x264_frame_t *ref, pixel *dest )
  74 {
  75     int ref0_distance = fenc->i_frame - ref->i_frame - 1;
  76     /* Note: this will never run during lookahead as weights_analyse is only called if no
  77      * motion search has been done. */
  78     if( fenc->lowres_mvs[0][ref0_distance][0][0] != 0x7FFF )
  79     {
  80         int i_stride = fenc->i_stride_lowres;
  81         int i_lines = fenc->i_lines_lowres;
  82         int i_width = fenc->i_width_lowres;
  83         int i_mb_xy = 0;
  84         pixel *p = dest;
  85
  86         for( int y = 0; y < i_lines; y += 8, p += i_stride*8 )
  87             for( int x = 0; x < i_width; x += 8, i_mb_xy++ )
  88             {
  89                 int mvx = fenc->lowres_mvs[0][ref0_distance][i_mb_xy][0];
  90                 int mvy = fenc->lowres_mvs[0][ref0_distance][i_mb_xy][1];
  91                 h->mc.mc_luma( p+x, i_stride, ref->lowres, i_stride,
  92                                mvx+(x<<2), mvy+(y<<2), 8, 8, weight_none );
  93             }
  94         x264_emms();
  95         return dest;
  96     }
  97     x264_emms();
  98     return ref->lowres[0];
  99 }
 100
 101 /* How data is organized for chroma weightp:
 102  * [U: ref] [U: fenc]
 103  * [V: ref] [V: fenc]
 104  * fenc = ref + offset
 105  * v = u + stride * chroma height
 106  * We'll need more room if we do 4:2:2 or 4:4:4. */
 107
 108 static NOINLINE void x264_weight_cost_init_chroma( x264_t *h, x264_frame_t *fenc, x264_frame_t *ref, pixel *dstu, pixel *dstv )
 109 {
 110     int ref0_distance = fenc->i_frame - ref->i_frame - 1;
 111     int i_stride = fenc->i_stride[1];
 112     int i_offset = i_stride / 2;
 113     int i_lines = fenc->i_lines[1];
 114     int i_width = fenc->i_width[1];
 115     int cw = h->mb.i_mb_width  << 3;
 116     int ch = h->mb.i_mb_height << 3;
 117
 118     if( fenc->lowres_mvs[0][ref0_distance][0][0] != 0x7FFF )
 119     {
 120         for( int y = 0, mb_xy = 0, pel_offset_y = 0; y < i_lines; y += 8, pel_offset_y = y*i_stride )
 121             for( int x = 0, pel_offset_x = 0; x < i_width; x += 8, mb_xy++, pel_offset_x += 8 )
 122             {
 123                 pixel *pixu = dstu + pel_offset_y + pel_offset_x;
 124                 pixel *pixv = dstv + pel_offset_y + pel_offset_x;
 125                 pixel *src1 =  ref->plane[1] + pel_offset_y + pel_offset_x*2; /* NV12 */
 126                 int mvx = fenc->lowres_mvs[0][ref0_distance][mb_xy][0];
 127                 int mvy = fenc->lowres_mvs[0][ref0_distance][mb_xy][1];
 128                 h->mc.mc_chroma( pixu, pixv, i_stride, src1, i_stride, mvx, mvy, 8, 8 );
 129             }
 130     }
 131     else
 132         h->mc.plane_copy_deinterleave( dstu, i_stride, dstv, i_stride, ref->plane[1], i_stride, cw, ch );
 133     h->mc.plane_copy_deinterleave( dstu+i_offset, i_stride, dstv+i_offset, i_stride, fenc->plane[1], i_stride, cw, ch );
 134     x264_emms();
 135 }
 136
 137 static int x264_weight_slice_header_cost( x264_t *h, x264_weight_t *w, int b_chroma )
 138 {
 139     /* Add cost of weights in the slice header. */
 140     int lambda = x264_lambda_tab[X264_LOOKAHEAD_QP];
 141     int numslices;
 142     if( h->param.i_slice_count )
 143         numslices = h->param.i_slice_count;
 144     else if( h->param.i_slice_max_mbs )
 145         numslices = (h->mb.i_mb_width * h->mb.i_mb_height + h->param.i_slice_max_mbs-1) / h->param.i_slice_max_mbs;
 146     else
 147         numslices = 1;
 148     /* FIXME: find a way to account for --slice-max-size?
 149      * Multiply by 2 as there will be a duplicate. 10 bits added as if there is a weighted frame, then an additional duplicate is used.
 150      * Cut denom cost in half if chroma, since it's shared between the two chroma planes. */
 151     int denom_cost = bs_size_ue( w[0].i_denom ) * (2 - b_chroma);
 152     return lambda * numslices * ( 10 + denom_cost + 2 * (bs_size_se( w[0].i_scale ) + bs_size_se( w[0].i_offset )) );
 153 }
 154
 155 static NOINLINE unsigned int x264_weight_cost_luma( x264_t *h, x264_frame_t *fenc, pixel *src, x264_weight_t *w )
 156 {
 157     unsigned int cost = 0;
 158     int i_stride = fenc->i_stride_lowres;
 159     int i_lines = fenc->i_lines_lowres;
 160     int i_width = fenc->i_width_lowres;
 161     pixel *fenc_plane = fenc->lowres[0];
 162     ALIGNED_ARRAY_16( pixel, buf,[8*8] );
 163     int pixoff = 0;
 164     int i_mb = 0;
 165
 166     if( w )
 167     {
 168         for( int y = 0; y < i_lines; y += 8, pixoff = y*i_stride )
 169             for( int x = 0; x < i_width; x += 8, i_mb++, pixoff += 8)
 170             {
 171                 w->weightfn[8>>2]( buf, 8, &src[pixoff], i_stride, w, 8 );
 172                 cost += X264_MIN( h->pixf.mbcmp[PIXEL_8x8]( buf, 8, &fenc_plane[pixoff], i_stride ), fenc->i_intra_cost[i_mb] );
 173             }
 174         cost += x264_weight_slice_header_cost( h, w, 0 );
 175     }
 176     else
 177         for( int y = 0; y < i_lines; y += 8, pixoff = y*i_stride )
 178             for( int x = 0; x < i_width; x += 8, i_mb++, pixoff += 8 )
 179                 cost += X264_MIN( h->pixf.mbcmp[PIXEL_8x8]( &src[pixoff], i_stride, &fenc_plane[pixoff], i_stride ), fenc->i_intra_cost[i_mb] );
 180     x264_emms();
 181     return cost;
 182 }
 183
 184 static NOINLINE unsigned int x264_weight_cost_chroma( x264_t *h, x264_frame_t *fenc, pixel *ref, x264_weight_t *w )
 185 {
 186     unsigned int cost = 0;
 187     int i_stride = fenc->i_stride[1];
 188     int i_offset = i_stride / 2;
 189     int i_lines = fenc->i_lines[1];
 190     int i_width = fenc->i_width[1];
 191     pixel *src = ref + i_offset;
 192     ALIGNED_ARRAY_16( pixel, buf, [8*8] );
 193     int pixoff = 0;
 194     ALIGNED_16( static pixel flat[8] ) = {0};
 195     if( w )
 196     {
 197         for( int y = 0; y < i_lines; y += 8, pixoff = y*i_stride )
 198             for( int x = 0; x < i_width; x += 8, pixoff += 8 )
 199             {
 200                 w->weightfn[8>>2]( buf, 8, &ref[pixoff], i_stride, w, 8 );
 201                 /* The naive and seemingly sensible algorithm is to use mbcmp as in luma.
 202                  * But testing shows that for chroma the DC coefficient is by far the most
 203                  * important part of the coding cost.  Thus a more useful chroma weight is
 204                  * obtained by comparing each block's DC coefficient instead of the actual
 205                  * pixels.
 206                  *
 207                  * FIXME: add a (faster) asm sum function to replace sad. */
 208                 cost += abs( h->pixf.sad_aligned[PIXEL_8x8](          buf,        8, flat, 0 ) -
 209                              h->pixf.sad_aligned[PIXEL_8x8]( &src[pixoff], i_stride, flat, 0 ) );
 210             }
 211         cost += x264_weight_slice_header_cost( h, w, 1 );
 212     }
 213     else
 214         for( int y = 0; y < i_lines; y += 8, pixoff = y*i_stride )
 215             for( int x = 0; x < i_width; x += 8, pixoff += 8 )
 216                 cost += abs( h->pixf.sad_aligned[PIXEL_8x8]( &ref[pixoff], i_stride, flat, 0 ) -
 217                              h->pixf.sad_aligned[PIXEL_8x8]( &src[pixoff], i_stride, flat, 0 ) );
 218     x264_emms();
 219     return cost;
 220 }
 221
 222 void x264_weights_analyse( x264_t *h, x264_frame_t *fenc, x264_frame_t *ref, int b_lookahead )
 223 {
 224     int i_delta_index = fenc->i_frame - ref->i_frame - 1;
 225     /* epsilon is chosen to require at least a numerator of 127 (with denominator = 128) */
 226     const float epsilon = 1.f/128.f;
 227     x264_weight_t *weights = fenc->weight[0];
 228     SET_WEIGHT( weights[0], 0, 1, 0, 0 );
 229     SET_WEIGHT( weights[1], 0, 1, 0, 0 );
 230     SET_WEIGHT( weights[2], 0, 1, 0, 0 );
 231     /* Don't check chroma in lookahead, or if there wasn't a luma weight. */
 232     for( int plane = 0; plane <= 2 && !( plane && ( !weights[0].weightfn || b_lookahead ) ); plane++ )
 233     {
 234         int cur_offset, start_offset, end_offset;
 235         int minoff, minscale, mindenom;
 236         unsigned int minscore, origscore;
 237         int found;
 238         float fenc_var = fenc->i_pixel_ssd[plane] + !ref->i_pixel_ssd[plane];
 239         float ref_var  =  ref->i_pixel_ssd[plane] + !ref->i_pixel_ssd[plane];
 240         float guess_scale = sqrtf( fenc_var / ref_var );
 241         float fenc_mean = (float)fenc->i_pixel_sum[plane] / (fenc->i_lines[!!plane] * fenc->i_width[!!plane]) / (1 << (BIT_DEPTH - 8));
 242         float ref_mean  = (float) ref->i_pixel_sum[plane] / (fenc->i_lines[!!plane] * fenc->i_width[!!plane]) / (1 << (BIT_DEPTH - 8));
 243
 244         //early termination
 245         if( fabsf( ref_mean - fenc_mean ) < 0.5f && fabsf( 1.f - guess_scale ) < epsilon )
 246         {
 247             SET_WEIGHT( weights[plane], 0, 1, 0, 0 );
 248             continue;
 249         }
 250
 251         if( plane )
 252         {
 253             weights[plane].i_denom = 6;
 254             weights[plane].i_scale = x264_clip3( round( guess_scale * 64 ), 0, 255 );
 255             if( weights[plane].i_scale > 127 )
 256             {
 257                 weights[1].weightfn = weights[2].weightfn = NULL;
 258                 break;
 259             }
 260         }
 261         else
 262             x264_weight_get_h264( round( guess_scale * 128 ), 0, &weights[plane] );
 263
 264         found = 0;
 265         mindenom = weights[plane].i_denom;
 266         minscale = weights[plane].i_scale;
 267         minoff = 0;
 268
 269         pixel *mcbuf;
 270         if( !plane )
 271         {
 272             if( !fenc->b_intra_calculated )
 273             {
 274                 x264_mb_analysis_t a;
 275                 x264_lowres_context_init( h, &a );
 276                 x264_slicetype_frame_cost( h, &a, &fenc, 0, 0, 0, 0 );
 277             }
 278             mcbuf = x264_weight_cost_init_luma( h, fenc, ref, h->mb.p_weight_buf[0] );
 279             origscore = minscore = x264_weight_cost_luma( h, fenc, mcbuf, NULL );
 280         }
 281         else
 282         {
 283             pixel *dstu = h->mb.p_weight_buf[0];
 284             pixel *dstv = h->mb.p_weight_buf[0]+fenc->i_stride[1]*fenc->i_lines[1];
 285             /* Only initialize chroma data once. */
 286             if( plane == 1 )
 287                 x264_weight_cost_init_chroma( h, fenc, ref, dstu, dstv );
 288             mcbuf = plane == 1 ? dstu : dstv;
 289             origscore = minscore = x264_weight_cost_chroma( h, fenc, mcbuf, NULL );
 290         }
 291
 292         if( !minscore )
 293             continue;
 294
 295         // This gives a slight improvement due to rounding errors but only tests one offset in lookahead.
 296         // Currently only searches within +/- 1 of the best offset found so far.
 297         // TODO: Try other offsets/multipliers/combinations thereof?
 298         cur_offset = fenc_mean - ref_mean * minscale / (1 << mindenom) + 0.5f * b_lookahead;
 299         start_offset = x264_clip3( cur_offset - !b_lookahead, -128, 127 );
 300         end_offset   = x264_clip3( cur_offset + !b_lookahead, -128, 127 );
 301         for( int i_off = start_offset; i_off <= end_offset; i_off++ )
 302         {
 303             SET_WEIGHT( weights[plane], 1, minscale, mindenom, i_off );
 304             unsigned int s;
 305             if( plane )
 306                 s = x264_weight_cost_chroma( h, fenc, mcbuf, &weights[plane] );
 307             else
 308                 s = x264_weight_cost_luma( h, fenc, mcbuf, &weights[plane] );
 309             COPY3_IF_LT( minscore, s, minoff, i_off, found, 1 );
 310
 311             // Don't check any more offsets if the previous one had a lower cost than the current one
 312             if( minoff == start_offset && i_off != start_offset )
 313                 break;
 314         }
 315         x264_emms();
 316
 317         /* FIXME: More analysis can be done here on SAD vs. SATD termination. */
 318         /* 0.2% termination derived experimentally to avoid weird weights in frames that are mostly intra. */
 319         if( !found || (minscale == 1 << mindenom && minoff == 0) || (float)minscore / origscore > 0.998f )
 320         {
 321             SET_WEIGHT( weights[plane], 0, 1, 0, 0 );
 322             continue;
 323         }
 324         else
 325             SET_WEIGHT( weights[plane], 1, minscale, mindenom, minoff );
 326
 327         if( h->param.analyse.i_weighted_pred == X264_WEIGHTP_FAKE && weights[0].weightfn && !plane )
 328             fenc->f_weighted_cost_delta[i_delta_index] = (float)minscore / origscore;
 329     }
 330
 331     //FIXME, what is the correct way to deal with this?
 332     if( weights[1].weightfn && weights[2].weightfn && weights[1].i_denom != weights[2].i_denom )
 333     {
 334         int denom = X264_MIN( weights[1].i_denom, weights[2].i_denom );
 335         int i;
 336         for( i = 1; i <= 2; i++ )
 337         {
 338             weights[i].i_scale = x264_clip3( weights[i].i_scale >> ( weights[i].i_denom - denom ), 0, 255 );
 339             weights[i].i_denom = denom;
 340             h->mc.weight_cache( h, &weights[i] );
 341         }
 342     }
 343
 344     if( weights[0].weightfn && b_lookahead )
 345     {
 346         //scale lowres in lookahead for slicetype_frame_cost
 347         pixel *src = ref->buffer_lowres[0];
 348         pixel *dst = h->mb.p_weight_buf[0];
 349         int width = ref->i_width_lowres + PADH*2;
 350         int height = ref->i_lines_lowres + PADV*2;
 351         x264_weight_scale_plane( h, dst, ref->i_stride_lowres, src, ref->i_stride_lowres,
 352                                  width, height, &weights[0] );
 353         fenc->weighted[0] = h->mb.p_weight_buf[0] + PADH + ref->i_stride_lowres * PADV;
 354     }
 355 }
 356
 357 static void x264_slicetype_mb_cost( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a,
 358                                     x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int b,
 359                                     int dist_scale_factor, int do_search[2], const x264_weight_t *w )
 360 {
 361     x264_frame_t *fref0 = frames[p0];
 362     x264_frame_t *fref1 = frames[p1];
 363     x264_frame_t *fenc  = frames[b];
 364     const int b_bidir = (b < p1);
 365     const int i_mb_x = h->mb.i_mb_x;
 366     const int i_mb_y = h->mb.i_mb_y;
 367     const int i_mb_stride = h->mb.i_mb_width;
 368     const int i_mb_xy = i_mb_x + i_mb_y * i_mb_stride;
 369     const int i_stride = fenc->i_stride_lowres;
 370     const int i_pel_offset = 8 * (i_mb_x + i_mb_y * i_stride);
 371     const int i_bipred_weight = h->param.analyse.b_weighted_bipred ? 64 - (dist_scale_factor>>2) : 32;
 372     int16_t (*fenc_mvs[2])[2] = { &frames[b]->lowres_mvs[0][b-p0-1][i_mb_xy], &frames[b]->lowres_mvs[1][p1-b-1][i_mb_xy] };
 373     int (*fenc_costs[2]) = { &frames[b]->lowres_mv_costs[0][b-p0-1][i_mb_xy], &frames[b]->lowres_mv_costs[1][p1-b-1][i_mb_xy] };
 374     int b_frame_score_mb = (i_mb_x > 0 && i_mb_x < h->mb.i_mb_width - 1 &&
 375                             i_mb_y > 0 && i_mb_y < h->mb.i_mb_height - 1) ||
 376                             h->mb.i_mb_width <= 2 || h->mb.i_mb_height <= 2;
 377
 378     ALIGNED_ARRAY_16( pixel, pix1,[9*FDEC_STRIDE] );
 379     pixel *pix2 = pix1+8;
 380     x264_me_t m[2];
 381     int i_bcost = COST_MAX;
 382     int list_used = 0;
 383
 384     h->mb.pic.p_fenc[0] = h->mb.pic.fenc_buf;
 385     h->mc.copy[PIXEL_8x8]( h->mb.pic.p_fenc[0], FENC_STRIDE, &fenc->lowres[0][i_pel_offset], i_stride, 8 );
 386
 387     if( p0 == p1 )
 388         goto lowres_intra_mb;
 389
 390     // no need for h->mb.mv_min[]
 391     h->mb.mv_min_fpel[0] = -8*h->mb.i_mb_x - 4;
 392     h->mb.mv_max_fpel[0] = 8*( h->mb.i_mb_width - h->mb.i_mb_x - 1 ) + 4;
 393     h->mb.mv_min_spel[0] = 4*( h->mb.mv_min_fpel[0] - 8 );
 394     h->mb.mv_max_spel[0] = 4*( h->mb.mv_max_fpel[0] + 8 );
 395     if( h->mb.i_mb_x >= h->mb.i_mb_width - 2 )
 396     {
 397         h->mb.mv_min_fpel[1] = -8*h->mb.i_mb_y - 4;
 398         h->mb.mv_max_fpel[1] = 8*( h->mb.i_mb_height - h->mb.i_mb_y - 1 ) + 4;
 399         h->mb.mv_min_spel[1] = 4*( h->mb.mv_min_fpel[1] - 8 );
 400         h->mb.mv_max_spel[1] = 4*( h->mb.mv_max_fpel[1] + 8 );
 401     }
 402
 403 #define LOAD_HPELS_LUMA(dst, src) \
 404     { \
 405         (dst)[0] = &(src)[0][i_pel_offset]; \
 406         (dst)[1] = &(src)[1][i_pel_offset]; \
 407         (dst)[2] = &(src)[2][i_pel_offset]; \
 408         (dst)[3] = &(src)[3][i_pel_offset]; \
 409     }
 410 #define LOAD_WPELS_LUMA(dst,src) \
 411     (dst) = &(src)[i_pel_offset];
 412
 413 #define CLIP_MV( mv ) \
 414     { \
 415         mv[0] = x264_clip3( mv[0], h->mb.mv_min_spel[0], h->mb.mv_max_spel[0] ); \
 416         mv[1] = x264_clip3( mv[1], h->mb.mv_min_spel[1], h->mb.mv_max_spel[1] ); \
 417     }
 418 #define TRY_BIDIR( mv0, mv1, penalty ) \
 419     { \
 420         int i_cost; \
 421         if( h->param.analyse.i_subpel_refine <= 1 ) \
 422         { \
 423             int hpel_idx1 = (((mv0)[0]&2)>>1) + ((mv0)[1]&2); \
 424             int hpel_idx2 = (((mv1)[0]&2)>>1) + ((mv1)[1]&2); \
 425             pixel *src1 = m[0].p_fref[hpel_idx1] + ((mv0)[0]>>2) + ((mv0)[1]>>2) * m[0].i_stride[0]; \
 426             pixel *src2 = m[1].p_fref[hpel_idx2] + ((mv1)[0]>>2) + ((mv1)[1]>>2) * m[1].i_stride[0]; \
 427             h->mc.avg[PIXEL_8x8]( pix1, 16, src1, m[0].i_stride[0], src2, m[1].i_stride[0], i_bipred_weight ); \
 428         } \
 429         else \
 430         { \
 431             int stride1 = 16, stride2 = 16; \
 432             pixel *src1, *src2; \
 433             src1 = h->mc.get_ref( pix1, &stride1, m[0].p_fref, m[0].i_stride[0], \
 434                                   (mv0)[0], (mv0)[1], 8, 8, w ); \
 435             src2 = h->mc.get_ref( pix2, &stride2, m[1].p_fref, m[1].i_stride[0], \
 436                                   (mv1)[0], (mv1)[1], 8, 8, w ); \
 437             h->mc.avg[PIXEL_8x8]( pix1, 16, src1, stride1, src2, stride2, i_bipred_weight ); \
 438         } \
 439         i_cost = penalty * a->i_lambda + h->pixf.mbcmp[PIXEL_8x8]( \
 440                            m[0].p_fenc[0], FENC_STRIDE, pix1, 16 ); \
 441         COPY2_IF_LT( i_bcost, i_cost, list_used, 3 ); \
 442     }
 443
 444     m[0].i_pixel = PIXEL_8x8;
 445     m[0].p_cost_mv = a->p_cost_mv;
 446     m[0].i_stride[0] = i_stride;
 447     m[0].p_fenc[0] = h->mb.pic.p_fenc[0];
 448     m[0].weight = w;
 449     m[0].i_ref = 0;
 450     LOAD_HPELS_LUMA( m[0].p_fref, fref0->lowres );
 451     m[0].p_fref_w = m[0].p_fref[0];
 452     if( w[0].weightfn )
 453         LOAD_WPELS_LUMA( m[0].p_fref_w, fenc->weighted[0] );
 454
 455     if( b_bidir )
 456     {
 457         int16_t *mvr = fref1->lowres_mvs[0][p1-p0-1][i_mb_xy];
 458         ALIGNED_ARRAY_8( int16_t, dmv,[2],[2] );
 459
 460         m[1].i_pixel = PIXEL_8x8;
 461         m[1].p_cost_mv = a->p_cost_mv;
 462         m[1].i_stride[0] = i_stride;
 463         m[1].p_fenc[0] = h->mb.pic.p_fenc[0];
 464         m[1].i_ref = 0;
 465         m[1].weight = weight_none;
 466         LOAD_HPELS_LUMA( m[1].p_fref, fref1->lowres );
 467         m[1].p_fref_w = m[1].p_fref[0];
 468
 469         dmv[0][0] = ( mvr[0] * dist_scale_factor + 128 ) >> 8;
 470         dmv[0][1] = ( mvr[1] * dist_scale_factor + 128 ) >> 8;
 471         dmv[1][0] = dmv[0][0] - mvr[0];
 472         dmv[1][1] = dmv[0][1] - mvr[1];
 473         CLIP_MV( dmv[0] );
 474         CLIP_MV( dmv[1] );
 475         if( h->param.analyse.i_subpel_refine <= 1 )
 476             M64( dmv ) &= ~0x0001000100010001ULL; /* mv & ~1 */
 477
 478         TRY_BIDIR( dmv[0], dmv[1], 0 );
 479         if( M64( dmv ) )
 480         {
 481             int i_cost;
 482             h->mc.avg[PIXEL_8x8]( pix1, 16, m[0].p_fref[0], m[0].i_stride[0], m[1].p_fref[0], m[1].i_stride[0], i_bipred_weight );
 483             i_cost = h->pixf.mbcmp[PIXEL_8x8]( m[0].p_fenc[0], FENC_STRIDE, pix1, 16 );
 484             COPY2_IF_LT( i_bcost, i_cost, list_used, 3 );
 485         }
 486     }
 487
 488     for( int l = 0; l < 1 + b_bidir; l++ )
 489     {
 490         if( do_search[l] )
 491         {
 492             int i_mvc = 0;
 493             int16_t (*fenc_mv)[2] = fenc_mvs[l];
 494             ALIGNED_4( int16_t mvc[4][2] );
 495
 496             /* Reverse-order MV prediction. */
 497             M32( mvc[0] ) = 0;
 498             M32( mvc[2] ) = 0;
 499 #define MVC(mv) { CP32( mvc[i_mvc], mv ); i_mvc++; }
 500             if( i_mb_x < h->mb.i_mb_width - 1 )
 501                 MVC( fenc_mv[1] );
 502             if( i_mb_y < h->mb.i_mb_height - 1 )
 503             {
 504                 MVC( fenc_mv[i_mb_stride] );
 505                 if( i_mb_x > 0 )
 506                     MVC( fenc_mv[i_mb_stride-1] );
 507                 if( i_mb_x < h->mb.i_mb_width - 1 )
 508                     MVC( fenc_mv[i_mb_stride+1] );
 509             }
 510 #undef MVC
 511             if( i_mvc <= 1 )
 512                 CP32( m[l].mvp, mvc[0] );
 513             else
 514                 x264_median_mv( m[l].mvp, mvc[0], mvc[1], mvc[2] );
 515
 516             /* Fast skip for cases of near-zero residual.  Shortcut: don't bother except in the mv0 case,
 517              * since anything else is likely to have enough residual to not trigger the skip. */
 518             if( !M32( m[l].mvp ) )
 519             {
 520                 m[l].cost = h->pixf.mbcmp[PIXEL_8x8]( m[l].p_fenc[0], FENC_STRIDE, m[l].p_fref[0], m[l].i_stride[0] );
 521                 if( m[l].cost < 64 )
 522                 {
 523                     M32( m[l].mv ) = 0;
 524                     goto skip_motionest;
 525                 }
 526             }
 527
 528             x264_me_search( h, &m[l], mvc, i_mvc );
 529             m[l].cost -= a->p_cost_mv[0]; // remove mvcost from skip mbs
 530             if( M32( m[l].mv ) )
 531                 m[l].cost += 5 * a->i_lambda;
 532
 533 skip_motionest:
 534             CP32( fenc_mvs[l], m[l].mv );
 535             *fenc_costs[l] = m[l].cost;
 536         }
 537         else
 538         {
 539             CP32( m[l].mv, fenc_mvs[l] );
 540             m[l].cost = *fenc_costs[l];
 541         }
 542         COPY2_IF_LT( i_bcost, m[l].cost, list_used, l+1 );
 543     }
 544
 545     if( b_bidir && ( M32( m[0].mv ) || M32( m[1].mv ) ) )
 546         TRY_BIDIR( m[0].mv, m[1].mv, 5 );
 547
 548 lowres_intra_mb:
 549     if( !fenc->b_intra_calculated )
 550     {
 551         ALIGNED_ARRAY_16( pixel, edge,[33] );
 552         pixel *pix = &pix1[8+FDEC_STRIDE - 1];
 553         pixel *src = &fenc->lowres[0][i_pel_offset - 1];
 554         const int intra_penalty = 5 * a->i_lambda;
 555         int satds[3];
 556
 557         memcpy( pix-FDEC_STRIDE, src-i_stride, 17 * sizeof(pixel) );
 558         for( int i = 0; i < 8; i++ )
 559             pix[i*FDEC_STRIDE] = src[i*i_stride];
 560         pix++;
 561
 562         h->pixf.intra_mbcmp_x3_8x8c( h->mb.pic.p_fenc[0], pix, satds );
 563         int i_icost = X264_MIN3( satds[0], satds[1], satds[2] );
 564
 565         if( h->param.analyse.i_subpel_refine > 1 )
 566         {
 567             h->predict_8x8c[I_PRED_CHROMA_P]( pix );
 568             int satd = h->pixf.mbcmp[PIXEL_8x8]( pix, FDEC_STRIDE, h->mb.pic.p_fenc[0], FENC_STRIDE );
 569             i_icost = X264_MIN( i_icost, satd );
 570             h->predict_8x8_filter( pix, edge, ALL_NEIGHBORS, ALL_NEIGHBORS );
 571             for( int i = 3; i < 9; i++ )
 572             {
 573                 h->predict_8x8[i]( pix, edge );
 574                 satd = h->pixf.mbcmp[PIXEL_8x8]( pix, FDEC_STRIDE, h->mb.pic.p_fenc[0], FENC_STRIDE );
 575                 i_icost = X264_MIN( i_icost, satd );
 576             }
 577         }
 578
 579         i_icost += intra_penalty;
 580         fenc->i_intra_cost[i_mb_xy] = i_icost;
 581         if( b_frame_score_mb )
 582         {
 583             int *row_satd_intra = frames[b]->i_row_satds[0][0];
 584             int i_icost_aq = i_icost;
 585             if( h->param.rc.i_aq_mode )
 586                 i_icost_aq = (i_icost_aq * frames[b]->i_inv_qscale_factor[i_mb_xy] + 128) >> 8;
 587             fenc->i_cost_est[0][0] += i_icost;
 588             fenc->i_cost_est_aq[0][0] += i_icost_aq;
 589             row_satd_intra[h->mb.i_mb_y] += i_icost_aq;
 590         }
 591     }
 592
 593     /* forbid intra-mbs in B-frames, because it's rare and not worth checking */
 594     /* FIXME: Should we still forbid them now that we cache intra scores? */
 595     if( !b_bidir )
 596     {
 597         int i_icost = fenc->i_intra_cost[i_mb_xy];
 598         int b_intra = i_icost < i_bcost;
 599         if( b_intra )
 600         {
 601             i_bcost = i_icost;
 602             list_used = 0;
 603         }
 604         if( b_frame_score_mb )
 605             fenc->i_intra_mbs[b-p0] += b_intra;
 606     }
 607
 608     /* In an I-frame, we've already added the results above in the intra section. */
 609     if( p0 != p1 )
 610     {
 611         int i_bcost_aq = i_bcost;
 612         if( h->param.rc.i_aq_mode )
 613             i_bcost_aq = (i_bcost_aq * frames[b]->i_inv_qscale_factor[i_mb_xy] + 128) >> 8;
 614         fenc->i_row_satds[b-p0][p1-b][h->mb.i_mb_y] += i_bcost_aq;
 615         if( b_frame_score_mb )
 616         {
 617             /* Don't use AQ-weighted costs for slicetype decision, only for ratecontrol. */
 618             frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b] += i_bcost;
 619             frames[b]->i_cost_est_aq[b-p0][p1-b] += i_bcost_aq;
 620         }
 621     }
 622
 623     fenc->lowres_costs[b-p0][p1-b][i_mb_xy] = X264_MIN( i_bcost, LOWRES_COST_MASK ) + (list_used << LOWRES_COST_SHIFT);
 624 }
 625 #undef TRY_BIDIR
 626
 627 #define NUM_MBS\
 628    (h->mb.i_mb_width > 2 && h->mb.i_mb_height > 2 ?\
 629    (h->mb.i_mb_width - 2) * (h->mb.i_mb_height - 2) :\
 630     h->mb.i_mb_width * h->mb.i_mb_height)
 631
 632 static int x264_slicetype_frame_cost( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a,
 633                                       x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int b,
 634                                       int b_intra_penalty )
 635 {
 636     int i_score = 0;
 637     int do_search[2];
 638     const x264_weight_t *w = weight_none;
 639     /* Check whether we already evaluated this frame
 640      * If we have tried this frame as P, then we have also tried
 641      * the preceding frames as B. (is this still true?) */
 642     /* Also check that we already calculated the row SATDs for the current frame. */
 643     if( frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b] >= 0 && (!h->param.rc.i_vbv_buffer_size || frames[b]->i_row_satds[b-p0][p1-b][0] != -1) )
 644         i_score = frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b];
 645     else
 646     {
 647         int dist_scale_factor = 128;
 648         int *row_satd = frames[b]->i_row_satds[b-p0][p1-b];
 649         int *row_satd_intra = frames[b]->i_row_satds[0][0];
 650
 651         /* For each list, check to see whether we have lowres motion-searched this reference frame before. */
 652         do_search[0] = b != p0 && frames[b]->lowres_mvs[0][b-p0-1][0][0] == 0x7FFF;
 653         do_search[1] = b != p1 && frames[b]->lowres_mvs[1][p1-b-1][0][0] == 0x7FFF;
 654         if( do_search[0] )
 655         {
 656             if( h->param.analyse.i_weighted_pred && b == p1 )
 657             {
 658                 x264_emms();
 659                 x264_weights_analyse( h, frames[b], frames[p0], 1 );
 660                 w = frames[b]->weight[0];
 661             }
 662             frames[b]->lowres_mvs[0][b-p0-1][0][0] = 0;
 663         }
 664         if( do_search[1] ) frames[b]->lowres_mvs[1][p1-b-1][0][0] = 0;
 665
 666         if( b == p1 )
 667             frames[b]->i_intra_mbs[b-p0] = 0;
 668         if( !frames[b]->b_intra_calculated )
 669         {
 670             frames[b]->i_cost_est[0][0] = 0;
 671             frames[b]->i_cost_est_aq[0][0] = 0;
 672         }
 673         if( p1 != p0 )
 674             dist_scale_factor = ( ((b-p0) << 8) + ((p1-p0) >> 1) ) / (p1-p0);
 675
 676         frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b] = 0;
 677         frames[b]->i_cost_est_aq[b-p0][p1-b] = 0;
 678
 679         /* Lowres lookahead goes backwards because the MVs are used as predictors in the main encode.
 680          * This considerably improves MV prediction overall. */
 681
 682         /* The edge mbs seem to reduce the predictive quality of the
 683          * whole frame's score, but are needed for a spatial distribution. */
 684         if( h->param.rc.b_mb_tree || h->param.rc.i_vbv_buffer_size ||
 685             h->mb.i_mb_width <= 2 || h->mb.i_mb_height <= 2 )
 686         {
 687             for( h->mb.i_mb_y = h->mb.i_mb_height - 1; h->mb.i_mb_y >= 0; h->mb.i_mb_y-- )
 688             {
 689                 row_satd[h->mb.i_mb_y] = 0;
 690                 if( !frames[b]->b_intra_calculated )
 691                     row_satd_intra[h->mb.i_mb_y] = 0;
 692                 for( h->mb.i_mb_x = h->mb.i_mb_width - 1; h->mb.i_mb_x >= 0; h->mb.i_mb_x-- )
 693                     x264_slicetype_mb_cost( h, a, frames, p0, p1, b, dist_scale_factor, do_search, w );
 694             }
 695         }
 696         else
 697         {
 698             for( h->mb.i_mb_y = h->mb.i_mb_height - 2; h->mb.i_mb_y >= 1; h->mb.i_mb_y-- )
 699                 for( h->mb.i_mb_x = h->mb.i_mb_width - 2; h->mb.i_mb_x >= 1; h->mb.i_mb_x-- )
 700                     x264_slicetype_mb_cost( h, a, frames, p0, p1, b, dist_scale_factor, do_search, w );
 701         }
 702
 703         i_score = frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b];
 704         if( b != p1 )
 705             i_score = (uint64_t)i_score * 100 / (120 + h->param.i_bframe_bias);
 706         else
 707             frames[b]->b_intra_calculated = 1;
 708
 709         frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b] = i_score;
 710         x264_emms();
 711     }
 712
 713     if( b_intra_penalty )
 714     {
 715         // arbitrary penalty for I-blocks after B-frames
 716         int nmb = NUM_MBS;
 717         i_score += i_score * frames[b]->i_intra_mbs[b-p0] / (nmb * 8);
 718     }
 719     return i_score;
 720 }
 721
 722 /* If MB-tree changes the quantizers, we need to recalculate the frame cost without
 723  * re-running lookahead. */
 724 static int x264_slicetype_frame_cost_recalculate( x264_t *h, x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int b )
 725 {
 726     int i_score = 0;
 727     int *row_satd = frames[b]->i_row_satds[b-p0][p1-b];
 728     float *qp_offset = IS_X264_TYPE_B(frames[b]->i_type) ? frames[b]->f_qp_offset_aq : frames[b]->f_qp_offset;
 729     x264_emms();
 730     for( h->mb.i_mb_y = h->mb.i_mb_height - 1; h->mb.i_mb_y >= 0; h->mb.i_mb_y-- )
 731     {
 732         row_satd[ h->mb.i_mb_y ] = 0;
 733         for( h->mb.i_mb_x = h->mb.i_mb_width - 1; h->mb.i_mb_x >= 0; h->mb.i_mb_x-- )
 734         {
 735             int i_mb_xy = h->mb.i_mb_x + h->mb.i_mb_y*h->mb.i_mb_stride;
 736             int i_mb_cost = frames[b]->lowres_costs[b-p0][p1-b][i_mb_xy] & LOWRES_COST_MASK;
 737             float qp_adj = qp_offset[i_mb_xy];
 738             i_mb_cost = (i_mb_cost * x264_exp2fix8(qp_adj) + 128) >> 8;
 739             row_satd[ h->mb.i_mb_y ] += i_mb_cost;
 740             if( (h->mb.i_mb_y > 0 && h->mb.i_mb_y < h->mb.i_mb_height - 1 &&
 741                  h->mb.i_mb_x > 0 && h->mb.i_mb_x < h->mb.i_mb_width - 1) ||
 742                  h->mb.i_mb_width <= 2 || h->mb.i_mb_height <= 2 )
 743             {
 744                 i_score += i_mb_cost;
 745             }
 746         }
 747     }
 748     return i_score;
 749 }
 750
 751 static void x264_macroblock_tree_finish( x264_t *h, x264_frame_t *frame, int ref0_distance )
 752 {
 753     x264_emms();
 754     float weightdelta = 0.0;
 755     if( ref0_distance && frame->f_weighted_cost_delta[ref0_distance-1] > 0 )
 756         weightdelta = (1.0 - frame->f_weighted_cost_delta[ref0_distance-1]);
 757
 758     /* Allow the strength to be adjusted via qcompress, since the two
 759      * concepts are very similar. */
 760     float strength = 5.0f * (1.0f - h->param.rc.f_qcompress);
 761     for( int mb_index = 0; mb_index < h->mb.i_mb_count; mb_index++ )
 762     {
 763         int intra_cost = (frame->i_intra_cost[mb_index] * frame->i_inv_qscale_factor[mb_index]+128)>>8;
 764         if( intra_cost )
 765         {
 766             int propagate_cost = frame->i_propagate_cost[mb_index];
 767             float log2_ratio = x264_log2(intra_cost + propagate_cost) - x264_log2(intra_cost) + weightdelta;
 768             frame->f_qp_offset[mb_index] = frame->f_qp_offset_aq[mb_index] - strength * log2_ratio;
 769         }
 770     }
 771 }
 772
 773 static void x264_macroblock_tree_propagate( x264_t *h, x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int b, int referenced )
 774 {
 775     uint16_t *ref_costs[2] = {frames[p0]->i_propagate_cost,frames[p1]->i_propagate_cost};
 776     int dist_scale_factor = ( ((b-p0) << 8) + ((p1-p0) >> 1) ) / (p1-p0);
 777     int i_bipred_weight = h->param.analyse.b_weighted_bipred ? 64 - (dist_scale_factor>>2) : 32;
 778     int16_t (*mvs[2])[2] = { frames[b]->lowres_mvs[0][b-p0-1], frames[b]->lowres_mvs[1][p1-b-1] };
 779     int bipred_weights[2] = {i_bipred_weight, 64 - i_bipred_weight};
 780     int *buf = h->scratch_buffer;
 781     uint16_t *propagate_cost = frames[b]->i_propagate_cost;
 782
 783     /* For non-reffed frames the source costs are always zero, so just memset one row and re-use it. */
 784     if( !referenced )
 785         memset( frames[b]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_width * sizeof(uint16_t) );
 786
 787     for( h->mb.i_mb_y = 0; h->mb.i_mb_y < h->mb.i_mb_height; h->mb.i_mb_y++ )
 788     {
 789         int mb_index = h->mb.i_mb_y*h->mb.i_mb_stride;
 790         h->mc.mbtree_propagate_cost( buf, propagate_cost,
 791             frames[b]->i_intra_cost+mb_index, frames[b]->lowres_costs[b-p0][p1-b]+mb_index,
 792             frames[b]->i_inv_qscale_factor+mb_index, h->mb.i_mb_width );
 793         if( referenced )
 794             propagate_cost += h->mb.i_mb_width;
 795         for( h->mb.i_mb_x = 0; h->mb.i_mb_x < h->mb.i_mb_width; h->mb.i_mb_x++, mb_index++ )
 796         {
 797             int propagate_amount = buf[h->mb.i_mb_x];
 798             /* Don't propagate for an intra block. */
 799             if( propagate_amount > 0 )
 800             {
 801                 /* Access width-2 bitfield. */
 802                 int lists_used = frames[b]->lowres_costs[b-p0][p1-b][mb_index] >> LOWRES_COST_SHIFT;
 803                 /* Follow the MVs to the previous frame(s). */
 804                 for( int list = 0; list < 2; list++ )
 805                     if( (lists_used >> list)&1 )
 806                     {
 807 #define CLIP_ADD(s,x) (s) = X264_MIN((s)+(x),(1<<16)-1)
 808                         int listamount = propagate_amount;
 809                         /* Apply bipred weighting. */
 810                         if( lists_used == 3 )
 811                             listamount = (listamount * bipred_weights[list] + 32) >> 6;
 812
 813                         /* Early termination for simple case of mv0. */
 814                         if( !M32( mvs[list][mb_index] ) )
 815                         {
 816                             CLIP_ADD( ref_costs[list][mb_index], listamount );
 817                             continue;
 818                         }
 819
 820                         int x = mvs[list][mb_index][0];
 821                         int y = mvs[list][mb_index][1];
 822                         int mbx = (x>>5)+h->mb.i_mb_x;
 823                         int mby = (y>>5)+h->mb.i_mb_y;
 824                         int idx0 = mbx + mby * h->mb.i_mb_stride;
 825                         int idx1 = idx0 + 1;
 826                         int idx2 = idx0 + h->mb.i_mb_stride;
 827                         int idx3 = idx0 + h->mb.i_mb_stride + 1;
 828                         x &= 31;
 829                         y &= 31;
 830                         int idx0weight = (32-y)*(32-x);
 831                         int idx1weight = (32-y)*x;
 832                         int idx2weight = y*(32-x);
 833                         int idx3weight = y*x;
 834
 835                         /* We could just clip the MVs, but pixels that lie outside the frame probably shouldn't
 836                          * be counted. */
 837                         if( mbx < h->mb.i_mb_width-1 && mby < h->mb.i_mb_height-1 && mbx >= 0 && mby >= 0 )
 838                         {
 839                             CLIP_ADD( ref_costs[list][idx0], (listamount*idx0weight+512)>>10 );
 840                             CLIP_ADD( ref_costs[list][idx1], (listamount*idx1weight+512)>>10 );
 841                             CLIP_ADD( ref_costs[list][idx2], (listamount*idx2weight+512)>>10 );
 842                             CLIP_ADD( ref_costs[list][idx3], (listamount*idx3weight+512)>>10 );
 843                         }
 844                         else /* Check offsets individually */
 845                         {
 846                             if( mbx < h->mb.i_mb_width && mby < h->mb.i_mb_height && mbx >= 0 && mby >= 0 )
 847                                 CLIP_ADD( ref_costs[list][idx0], (listamount*idx0weight+512)>>10 );
 848                             if( mbx+1 < h->mb.i_mb_width && mby < h->mb.i_mb_height && mbx+1 >= 0 && mby >= 0 )
 849                                 CLIP_ADD( ref_costs[list][idx1], (listamount*idx1weight+512)>>10 );
 850                             if( mbx < h->mb.i_mb_width && mby+1 < h->mb.i_mb_height && mbx >= 0 && mby+1 >= 0 )
 851                                 CLIP_ADD( ref_costs[list][idx2], (listamount*idx2weight+512)>>10 );
 852                             if( mbx+1 < h->mb.i_mb_width && mby+1 < h->mb.i_mb_height && mbx+1 >= 0 && mby+1 >= 0 )
 853                                 CLIP_ADD( ref_costs[list][idx3], (listamount*idx3weight+512)>>10 );
 854                         }
 855                     }
 856             }
 857         }
 858     }
 859
 860     if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size && h->param.rc.i_lookahead && referenced )
 861         x264_macroblock_tree_finish( h, frames[b], b == p1 ? b - p0 : 0 );
 862 }
 863
 864 static void x264_macroblock_tree( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, int num_frames, int b_intra )
 865 {
 866     int idx = !b_intra;
 867     int last_nonb, cur_nonb = 1;
 868     int bframes = 0;
 869     int i = num_frames;
 870
 871     if( b_intra )
 872         x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, 0, 0, 0, 0 );
 873
 874     while( i > 0 && frames[i]->i_type == X264_TYPE_B )
 875         i--;
 876     last_nonb = i;
 877
 878     /* Lookaheadless MB-tree is not a theoretically distinct case; the same extrapolation could
 879      * be applied to the end of a lookahead buffer of any size.  However, it's most needed when
 880      * lookahead=0, so that's what's currently implemented. */
 881     if( !h->param.rc.i_lookahead )
 882     {
 883         if( b_intra )
 884         {
 885             memset( frames[0]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
 886             memcpy( frames[0]->f_qp_offset, frames[0]->f_qp_offset_aq, h->mb.i_mb_count * sizeof(float) );
 887             return;
 888         }
 889         XCHG( uint16_t*, frames[last_nonb]->i_propagate_cost, frames[0]->i_propagate_cost );
 890         memset( frames[0]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
 891     }
 892     else
 893     {
 894         if( last_nonb < idx )
 895             return;
 896         memset( frames[last_nonb]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
 897     }
 898
 899     while( i-- > idx )
 900     {
 901         cur_nonb = i;
 902         while( frames[cur_nonb]->i_type == X264_TYPE_B && cur_nonb > 0 )
 903             cur_nonb--;
 904         if( cur_nonb < idx )
 905             break;
 906         x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_nonb, last_nonb, last_nonb, 0 );
 907         memset( frames[cur_nonb]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
 908         bframes = last_nonb - cur_nonb - 1;
 909         if( h->param.i_bframe_pyramid && bframes > 1 )
 910         {
 911             int middle = (bframes + 1)/2 + cur_nonb;
 912             x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_nonb, last_nonb, middle, 0 );
 913             memset( frames[middle]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
 914             while( i > cur_nonb )
 915             {
 916                 int p0 = i > middle ? middle : cur_nonb;
 917                 int p1 = i < middle ? middle : last_nonb;
 918                 if( i != middle )
 919                 {
 920                     x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, p0, p1, i, 0 );
 921                     x264_macroblock_tree_propagate( h, frames, p0, p1, i, 0 );
 922                 }
 923                 i--;
 924             }
 925             x264_macroblock_tree_propagate( h, frames, cur_nonb, last_nonb, middle, 1 );
 926         }
 927         else
 928         {
 929             while( i > cur_nonb )
 930             {
 931                 x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_nonb, last_nonb, i, 0 );
 932                 x264_macroblock_tree_propagate( h, frames, cur_nonb, last_nonb, i, 0 );
 933                 i--;
 934             }
 935         }
 936         x264_macroblock_tree_propagate( h, frames, cur_nonb, last_nonb, last_nonb, 1 );
 937         last_nonb = cur_nonb;
 938     }
 939
 940     if( !h->param.rc.i_lookahead )
 941     {
 942         x264_macroblock_tree_propagate( h, frames, 0, last_nonb, last_nonb, 1 );
 943         XCHG( uint16_t*, frames[last_nonb]->i_propagate_cost, frames[0]->i_propagate_cost );
 944     }
 945
 946     x264_macroblock_tree_finish( h, frames[last_nonb], last_nonb );
 947     if( h->param.i_bframe_pyramid && bframes > 1 && !h->param.rc.i_vbv_buffer_size )
 948         x264_macroblock_tree_finish( h, frames[last_nonb+(bframes+1)/2], 0 );
 949 }
 950
 951 static int x264_vbv_frame_cost( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int b )
 952 {
 953     int cost = x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, p0, p1, b, 0 );
 954     if( h->param.rc.i_aq_mode )
 955     {
 956         if( h->param.rc.b_mb_tree )
 957             return x264_slicetype_frame_cost_recalculate( h, frames, p0, p1, b );
 958         else
 959             return frames[b]->i_cost_est_aq[b-p0][p1-b];
 960     }
 961     return cost;
 962 }
 963
 964 static void x264_calculate_durations( x264_t *h, x264_frame_t *cur_frame, x264_frame_t *prev_frame, int64_t *i_cpb_delay, int64_t *i_coded_fields )
 965 {
 966     cur_frame->i_cpb_delay = *i_cpb_delay;
 967     cur_frame->i_dpb_output_delay = cur_frame->i_field_cnt - *i_coded_fields;
 968
 969     // add a correction term for frame reordering
 970     cur_frame->i_dpb_output_delay += h->sps->vui.i_num_reorder_frames*2;
 971
 972     // fix possible negative dpb_output_delay because of pulldown changes and reordering
 973     if( cur_frame->i_dpb_output_delay < 0 )
 974     {
 975         cur_frame->i_cpb_delay += cur_frame->i_dpb_output_delay;
 976         cur_frame->i_dpb_output_delay = 0;
 977         if( prev_frame )
 978             prev_frame->i_cpb_duration += cur_frame->i_dpb_output_delay;
 979     }
 980
 981     if( cur_frame->b_keyframe )
 982         *i_cpb_delay = 0;
 983
 984     *i_cpb_delay += cur_frame->i_duration;
 985     *i_coded_fields += cur_frame->i_duration;
 986     cur_frame->i_cpb_duration = cur_frame->i_duration;
 987 }
 988
 989 static void x264_vbv_lookahead( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, int num_frames, int keyframe )
 990 {
 991     int last_nonb = 0, cur_nonb = 1, idx = 0;
 992     x264_frame_t *prev_frame = NULL;
 993     int prev_frame_idx = 0;
 994     while( cur_nonb < num_frames && frames[cur_nonb]->i_type == X264_TYPE_B )
 995         cur_nonb++;
 996     int next_nonb = keyframe ? last_nonb : cur_nonb;
 997
 998     if( frames[cur_nonb]->i_coded_fields_lookahead >= 0 )
 999     {
1000         h->i_coded_fields_lookahead = frames[cur_nonb]->i_coded_fields_lookahead;
1001         h->i_cpb_delay_lookahead = frames[cur_nonb]->i_cpb_delay_lookahead;
1002     }
1003
1004     while( cur_nonb < num_frames )
1005     {
1006         /* P/I cost: This shouldn't include the cost of next_nonb */
1007         if( next_nonb != cur_nonb )
1008         {
1009             int p0 = IS_X264_TYPE_I( frames[cur_nonb]->i_type ) ? cur_nonb : last_nonb;
1010             frames[next_nonb]->i_planned_satd[idx] = x264_vbv_frame_cost( h, a, frames, p0, cur_nonb, cur_nonb );
1011             frames[next_nonb]->i_planned_type[idx] = frames[cur_nonb]->i_type;
1012             frames[cur_nonb]->i_coded_fields_lookahead = h->i_coded_fields_lookahead;
1013             frames[cur_nonb]->i_cpb_delay_lookahead = h->i_cpb_delay_lookahead;
1014             x264_calculate_durations( h, frames[cur_nonb], prev_frame, &h->i_cpb_delay_lookahead, &h->i_coded_fields_lookahead );
1015             if( prev_frame )
1016             {
1017                 frames[next_nonb]->f_planned_cpb_duration[prev_frame_idx] = (double)prev_frame->i_cpb_duration *
1018                                                                             h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1019             }
1020             frames[next_nonb]->f_planned_cpb_duration[idx] = (double)frames[cur_nonb]->i_cpb_duration *
1021                                                              h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1022             prev_frame = frames[cur_nonb];
1023             prev_frame_idx = idx;
1024             idx++;
1025         }
1026         /* Handle the B-frames: coded order */
1027         for( int i = last_nonb+1; i < cur_nonb; i++, idx++ )
1028         {
1029             frames[next_nonb]->i_planned_satd[idx] = x264_vbv_frame_cost( h, a, frames, last_nonb, cur_nonb, i );
1030             frames[next_nonb]->i_planned_type[idx] = X264_TYPE_B;
1031             frames[i]->i_coded_fields_lookahead = h->i_coded_fields_lookahead;
1032             frames[i]->i_cpb_delay_lookahead = h->i_cpb_delay_lookahead;
1033             x264_calculate_durations( h, frames[i], prev_frame, &h->i_cpb_delay_lookahead, &h->i_coded_fields_lookahead );
1034             if( prev_frame )
1035             {
1036                 frames[next_nonb]->f_planned_cpb_duration[prev_frame_idx] = (double)prev_frame->i_cpb_duration *
1037                                                                             h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1038             }
1039             frames[next_nonb]->f_planned_cpb_duration[idx] = (double)frames[i]->i_cpb_duration *
1040                                                              h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1041             prev_frame = frames[i];
1042             prev_frame_idx = idx;
1043         }
1044         last_nonb = cur_nonb;
1045         cur_nonb++;
1046         while( cur_nonb <= num_frames && frames[cur_nonb]->i_type == X264_TYPE_B )
1047             cur_nonb++;
1048     }
1049     frames[next_nonb]->i_planned_type[idx] = X264_TYPE_AUTO;
1050 }
1051
1052 static int x264_slicetype_path_cost( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, char *path, int threshold )
1053 {
1054     int loc = 1;
1055     int cost = 0;
1056     int cur_p = 0;
1057     path--; /* Since the 1st path element is really the second frame */
1058     while( path[loc] )
1059     {
1060         int next_p = loc;
1061         /* Find the location of the next P-frame. */
1062         while( path[next_p] != 'P' )
1063             next_p++;
1064
1065         /* Add the cost of the P-frame found above */
1066         cost += x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_p, next_p, next_p, 0 );
1067         /* Early terminate if the cost we have found is larger than the best path cost so far */
1068         if( cost > threshold )
1069             break;
1070
1071         if( h->param.i_bframe_pyramid && next_p - cur_p > 2 )
1072         {
1073             int middle = cur_p + (next_p - cur_p)/2;
1074             cost += x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_p, next_p, middle, 0 );
1075             for( int next_b = loc; next_b < middle && cost < threshold; next_b++ )
1076                 cost += x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_p, middle, next_b, 0 );
1077             for( int next_b = middle+1; next_b < next_p && cost < threshold; next_b++ )
1078                 cost += x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, middle, next_p, next_b, 0 );
1079         }
1080         else
1081             for( int next_b = loc; next_b < next_p && cost < threshold; next_b++ )
1082                 cost += x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_p, next_p, next_b, 0 );
1083
1084         loc = next_p + 1;
1085         cur_p = next_p;
1086     }
1087     return cost;
1088 }
1089
1090 /* Viterbi/trellis slicetype decision algorithm. */
1091 /* Uses strings due to the fact that the speed of the control functions is
1092    negligible compared to the cost of running slicetype_frame_cost, and because
1093    it makes debugging easier. */
1094 static void x264_slicetype_path( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, int length, char (*best_paths)[X264_LOOKAHEAD_MAX] )
1095 {
1096     char paths[2][X264_LOOKAHEAD_MAX];
1097     int num_paths = X264_MIN( h->param.i_bframe+1, length );
1098     int best_cost = COST_MAX;
1099     int idx = 0;
1100
1101     /* Iterate over all currently possible paths */
1102     for( int path = 0; path < num_paths; path++ )
1103     {
1104         /* Add suffixes to the current path */
1105         int len = length - (path + 1);
1106         memcpy( paths[idx], best_paths[len % (X264_BFRAME_MAX+1)], len );
1107         memset( paths[idx]+len, 'B', path );
1108         strcpy( paths[idx]+len+path, "P" );
1109
1110         /* Calculate the actual cost of the current path */
1111         int cost = x264_slicetype_path_cost( h, a, frames, paths[idx], best_cost );
1112         if( cost < best_cost )
1113         {
1114             best_cost = cost;
1115             idx ^= 1;
1116         }
1117     }
1118
1119     /* Store the best path. */
1120     memcpy( best_paths[length % (X264_BFRAME_MAX+1)], paths[idx^1], length );
1121 }
1122
1123 static int scenecut_internal( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int print )
1124 {
1125     x264_frame_t *frame = frames[p1];
1126     x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, p0, p1, p1, 0 );
1127
1128     int icost = frame->i_cost_est[0][0];
1129     int pcost = frame->i_cost_est[p1-p0][0];
1130     float f_bias;
1131     int i_gop_size = frame->i_frame - h->lookahead->i_last_keyframe;
1132     float f_thresh_max = h->param.i_scenecut_threshold / 100.0;
1133     /* magic numbers pulled out of thin air */
1134     float f_thresh_min = f_thresh_max * 0.25;
1135     int res;
1136
1137     if( h->param.i_keyint_min == h->param.i_keyint_max )
1138         f_thresh_min = f_thresh_max;
1139     if( i_gop_size <= h->param.i_keyint_min / 4 || h->param.b_intra_refresh )
1140         f_bias = f_thresh_min / 4;
1141     else if( i_gop_size <= h->param.i_keyint_min )
1142         f_bias = f_thresh_min * i_gop_size / h->param.i_keyint_min;
1143     else
1144     {
1145         f_bias = f_thresh_min
1146                  + ( f_thresh_max - f_thresh_min )
1147                  * ( i_gop_size - h->param.i_keyint_min )
1148                  / ( h->param.i_keyint_max - h->param.i_keyint_min );
1149     }
1150
1151     res = pcost >= (1.0 - f_bias) * icost;
1152     if( res && print )
1153     {
1154         int imb = frame->i_intra_mbs[p1-p0];
1155         int pmb = NUM_MBS - imb;
1156         x264_log( h, X264_LOG_DEBUG, "scene cut at %d Icost:%d Pcost:%d ratio:%.4f bias:%.4f gop:%d (imb:%d pmb:%d)\n",
1157                   frame->i_frame,
1158                   icost, pcost, 1. - (double)pcost / icost,
1159                   f_bias, i_gop_size, imb, pmb );
1160     }
1161     return res;
1162 }
1163
1164 static int scenecut( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int real_scenecut, int num_frames, int i_max_search )
1165 {
1166     /* Only do analysis during a normal scenecut check. */
1167     if( real_scenecut && h->param.i_bframe )
1168     {
1169         int origmaxp1 = p0 + 1;
1170         /* Look ahead to avoid coding short flashes as scenecuts. */
1171         if( h->param.i_bframe_adaptive == X264_B_ADAPT_TRELLIS )
1172             /* Don't analyse any more frames than the trellis would have covered. */
1173             origmaxp1 += h->param.i_bframe;
1174         else
1175             origmaxp1++;
1176         int maxp1 = X264_MIN( origmaxp1, num_frames );
1177
1178         /* Where A and B are scenes: AAAAAABBBAAAAAA
1179          * If BBB is shorter than (maxp1-p0), it is detected as a flash
1180          * and not considered a scenecut. */
1181         for( int curp1 = p1; curp1 <= maxp1; curp1++ )
1182             if( !scenecut_internal( h, a, frames, p0, curp1, 0 ) )
1183                 /* Any frame in between p0 and cur_p1 cannot be a real scenecut. */
1184                 for( int i = curp1; i > p0; i-- )
1185                     frames[i]->b_scenecut = 0;
1186
1187         /* Where A-F are scenes: AAAAABBCCDDEEFFFFFF
1188          * If each of BB ... EE are shorter than (maxp1-p0), they are
1189          * detected as flashes and not considered scenecuts.
1190          * Instead, the first F frame becomes a scenecut.
1191          * If the video ends before F, no frame becomes a scenecut. */
1192         for( int curp0 = p0; curp0 <= maxp1; curp0++ )
1193             if( origmaxp1 > i_max_search || (curp0 < maxp1 && scenecut_internal( h, a, frames, curp0, maxp1, 0 )) )
1194                 /* If cur_p0 is the p0 of a scenecut, it cannot be the p1 of a scenecut. */
1195                     frames[curp0]->b_scenecut = 0;
1196     }
1197
1198     /* Ignore frames that are part of a flash, i.e. cannot be real scenecuts. */
1199     if( !frames[p1]->b_scenecut )
1200         return 0;
1201     return scenecut_internal( h, a, frames, p0, p1, real_scenecut );
1202 }
1203
1204 void x264_slicetype_analyse( x264_t *h, int keyframe )
1205 {
1206     x264_mb_analysis_t a;
1207     x264_frame_t *frames[X264_LOOKAHEAD_MAX+3] = { NULL, };
1208     int num_frames, orig_num_frames, keyint_limit, framecnt;
1209     int i_mb_count = NUM_MBS;
1210     int cost1p0, cost2p0, cost1b1, cost2p1;
1211     int i_max_search = X264_MIN( h->lookahead->next.i_size, X264_LOOKAHEAD_MAX );
1212     int vbv_lookahead = h->param.rc.i_vbv_buffer_size && h->param.rc.i_lookahead;
1213     if( h->param.b_deterministic )
1214         i_max_search = X264_MIN( i_max_search, h->lookahead->i_slicetype_length + !keyframe );
1215
1216     assert( h->frames.b_have_lowres );
1217
1218     if( !h->lookahead->last_nonb )
1219         return;
1220     frames[0] = h->lookahead->last_nonb;
1221     for( framecnt = 0; framecnt < i_max_search && h->lookahead->next.list[framecnt]->i_type == X264_TYPE_AUTO; framecnt++ )
1222         frames[framecnt+1] = h->lookahead->next.list[framecnt];
1223
1224     x264_lowres_context_init( h, &a );
1225
1226     if( !framecnt )
1227     {
1228         if( h->param.rc.b_mb_tree )
1229             x264_macroblock_tree( h, &a, frames, 0, keyframe );
1230         return;
1231     }
1232
1233     keyint_limit = h->param.i_keyint_max - frames[0]->i_frame + h->lookahead->i_last_keyframe - 1;
1234     orig_num_frames = num_frames = h->param.b_intra_refresh ? framecnt : X264_MIN( framecnt, keyint_limit );
1235
1236     /* This is important psy-wise: if we have a non-scenecut keyframe,
1237      * there will be significant visual artifacts if the frames just before
1238      * go down in quality due to being referenced less, despite it being
1239      * more RD-optimal. */
1240     if( (h->param.analyse.b_psy && h->param.rc.b_mb_tree) || vbv_lookahead )
1241         num_frames = framecnt;
1242     else if( num_frames == 0 )
1243     {
1244         frames[1]->i_type = X264_TYPE_I;
1245         return;
1246     }
1247
1248     int num_bframes = 0;
1249     int num_analysed_frames = num_frames;
1250     int reset_start;
1251     if( h->param.i_scenecut_threshold && scenecut( h, &a, frames, 0, 1, 1, orig_num_frames, i_max_search ) )
1252     {
1253         frames[1]->i_type = X264_TYPE_I;
1254         return;
1255     }
1256
1257     if( h->param.i_bframe )
1258     {
1259         if( h->param.i_bframe_adaptive == X264_B_ADAPT_TRELLIS )
1260         {
1261             if( num_frames > 1 )
1262             {
1263                 char best_paths[X264_BFRAME_MAX+1][X264_LOOKAHEAD_MAX] = {"","P"};
1264                 int best_path_index = (num_frames-1) % (X264_BFRAME_MAX+1);
1265
1266                 /* Perform the frametype analysis. */
1267                 for( int j = 2; j < num_frames; j++ )
1268                     x264_slicetype_path( h, &a, frames, j, best_paths );
1269
1270                 num_bframes = strspn( best_paths[best_path_index], "B" );
1271                 /* Load the results of the analysis into the frame types. */
1272                 for( int j = 1; j < num_frames; j++ )
1273                     frames[j]->i_type = best_paths[best_path_index][j-1] == 'B' ? X264_TYPE_B : X264_TYPE_P;
1274             }
1275             frames[num_frames]->i_type = X264_TYPE_P;
1276         }
1277         else if( h->param.i_bframe_adaptive == X264_B_ADAPT_FAST )
1278         {
1279             for( int i = 0; i <= num_frames-2; )
1280             {
1281                 cost2p1 = x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, i+0, i+2, i+2, 1 );
1282                 if( frames[i+2]->i_intra_mbs[2] > i_mb_count / 2 )
1283                 {
1284                     frames[i+1]->i_type = X264_TYPE_P;
1285                     frames[i+2]->i_type = X264_TYPE_P;
1286                     i += 2;
1287                     continue;
1288                 }
1289
1290                 cost1b1 = x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, i+0, i+2, i+1, 0 );
1291                 cost1p0 = x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, i+0, i+1, i+1, 0 );
1292                 cost2p0 = x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, i+1, i+2, i+2, 0 );
1293
1294                 if( cost1p0 + cost2p0 < cost1b1 + cost2p1 )
1295                 {
1296                     frames[i+1]->i_type = X264_TYPE_P;
1297                     i += 1;
1298                     continue;
1299                 }
1300
1301                 // arbitrary and untuned
1302                 #define INTER_THRESH 300
1303                 #define P_SENS_BIAS (50 - h->param.i_bframe_bias)
1304                 frames[i+1]->i_type = X264_TYPE_B;
1305
1306                 int j;
1307                 for( j = i+2; j <= X264_MIN( i+h->param.i_bframe, num_frames-1 ); j++ )
1308                 {
1309                     int pthresh = X264_MAX(INTER_THRESH - P_SENS_BIAS * (j-i-1), INTER_THRESH/10);
1310                     int pcost = x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, i+0, j+1, j+1, 1 );
1311                     if( pcost > pthresh*i_mb_count || frames[j+1]->i_intra_mbs[j-i+1] > i_mb_count/3 )
1312                         break;
1313                     frames[j]->i_type = X264_TYPE_B;
1314                 }
1315                 frames[j]->i_type = X264_TYPE_P;
1316                 i = j;
1317             }
1318             frames[num_frames]->i_type = X264_TYPE_P;
1319             num_bframes = 0;
1320             while( num_bframes < num_frames && frames[num_bframes+1]->i_type == X264_TYPE_B )
1321                 num_bframes++;
1322         }
1323         else
1324         {
1325             num_bframes = X264_MIN(num_frames-1, h->param.i_bframe);
1326             for( int j = 1; j < num_frames; j++ )
1327                 frames[j]->i_type = (j%(num_bframes+1)) ? X264_TYPE_B : X264_TYPE_P;
1328             frames[num_frames]->i_type = X264_TYPE_P;
1329         }
1330
1331         /* Check scenecut on the first minigop. */
1332         for( int j = 1; j < num_bframes+1; j++ )
1333             if( h->param.i_scenecut_threshold && scenecut( h, &a, frames, j, j+1, 0, orig_num_frames, i_max_search ) )
1334             {
1335                 frames[j]->i_type = X264_TYPE_P;
1336                 num_analysed_frames = j;
1337                 break;
1338             }
1339
1340         reset_start = keyframe ? 1 : X264_MIN( num_bframes+2, num_analysed_frames+1 );
1341     }
1342     else
1343     {
1344         for( int j = 1; j <= num_frames; j++ )
1345             frames[j]->i_type = X264_TYPE_P;
1346         reset_start = !keyframe + 1;
1347         num_bframes = 0;
1348     }
1349
1350     /* Perform the actual macroblock tree analysis.
1351      * Don't go farther than the maximum keyframe interval; this helps in short GOPs. */
1352     if( h->param.rc.b_mb_tree )
1353         x264_macroblock_tree( h, &a, frames, X264_MIN(num_frames, h->param.i_keyint_max), keyframe );
1354
1355     /* Enforce keyframe limit. */
1356     if( !h->param.b_intra_refresh )
1357         for( int i = keyint_limit+1; i <= num_frames; i += h->param.i_keyint_max )
1358         {
1359             frames[i]->i_type = X264_TYPE_I;
1360             reset_start = X264_MIN( reset_start, i+1 );
1361             if( h->param.i_open_gop == X264_OPEN_GOP_BLURAY )
1362                 while( IS_X264_TYPE_B( frames[i-1]->i_type ) )
1363                     i--;
1364         }
1365
1366     if( vbv_lookahead )
1367         x264_vbv_lookahead( h, &a, frames, num_frames, keyframe );
1368
1369     /* Restore frametypes for all frames that haven't actually been decided yet. */
1370     for( int j = reset_start; j <= num_frames; j++ )
1371         frames[j]->i_type = X264_TYPE_AUTO;
1372 }
1373
1374 void x264_slicetype_decide( x264_t *h )
1375 {
1376     x264_frame_t *frames[X264_BFRAME_MAX+2];
1377     x264_frame_t *frm;
1378     int bframes;
1379     int brefs;
1380
1381     if( !h->lookahead->next.i_size )
1382         return;
1383
1384     int lookahead_size = h->lookahead->next.i_size;
1385
1386     for( int i = 0; i < h->lookahead->next.i_size; i++ )
1387     {
1388         if( h->param.b_vfr_input )
1389         {
1390             if( lookahead_size-- > 1 )
1391                 h->lookahead->next.list[i]->i_duration = 2 * (h->lookahead->next.list[i+1]->i_pts - h->lookahead->next.list[i]->i_pts);
1392             else
1393                 h->lookahead->next.list[i]->i_duration = h->i_prev_duration;
1394         }
1395         else
1396             h->lookahead->next.list[i]->i_duration = delta_tfi_divisor[h->lookahead->next.list[i]->i_pic_struct];
1397         h->i_prev_duration = h->lookahead->next.list[i]->i_duration;
1398         h->lookahead->next.list[i]->f_duration = (double)h->lookahead->next.list[i]->i_duration
1399                                                * h->sps->vui.i_num_units_in_tick
1400                                                / h->sps->vui.i_time_scale;
1401
1402         if( h->lookahead->next.list[i]->i_frame > h->i_disp_fields_last_frame && lookahead_size > 0 )
1403         {
1404             h->lookahead->next.list[i]->i_field_cnt = h->i_disp_fields;
1405             h->i_disp_fields += h->lookahead->next.list[i]->i_duration;
1406             h->i_disp_fields_last_frame = h->lookahead->next.list[i]->i_frame;
1407         }
1408         else if( lookahead_size == 0 )
1409         {
1410             h->lookahead->next.list[i]->i_field_cnt = h->i_disp_fields;
1411             h->lookahead->next.list[i]->i_duration = h->i_prev_duration;
1412         }
1413     }
1414
1415     if( h->param.rc.b_stat_read )
1416     {
1417         /* Use the frame types from the first pass */
1418         for( int i = 0; i < h->lookahead->next.i_size; i++ )
1419             h->lookahead->next.list[i]->i_type =
1420                 x264_ratecontrol_slice_type( h, h->lookahead->next.list[i]->i_frame );
1421     }
1422     else if( (h->param.i_bframe && h->param.i_bframe_adaptive)
1423              || h->param.i_scenecut_threshold
1424              || h->param.rc.b_mb_tree
1425              || (h->param.rc.i_vbv_buffer_size && h->param.rc.i_lookahead) )
1426         x264_slicetype_analyse( h, 0 );
1427
1428     for( bframes = 0, brefs = 0;; bframes++ )
1429     {
1430         frm = h->lookahead->next.list[bframes];
1431         if( frm->i_type == X264_TYPE_BREF && h->param.i_bframe_pyramid < X264_B_PYRAMID_NORMAL &&
1432             brefs == h->param.i_bframe_pyramid )
1433         {
1434             frm->i_type = X264_TYPE_B;
1435             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "B-ref at frame %d incompatible with B-pyramid %s \n",
1436                       frm->i_frame, x264_b_pyramid_names[h->param.i_bframe_pyramid] );
1437         }
1438         /* pyramid with multiple B-refs needs a big enough dpb that the preceding P-frame stays available.
1439            smaller dpb could be supported by smart enough use of mmco, but it's easier just to forbid it. */
1440         else if( frm->i_type == X264_TYPE_BREF && h->param.i_bframe_pyramid == X264_B_PYRAMID_NORMAL &&
1441             brefs && h->param.i_frame_reference <= (brefs+3) )
1442         {
1443             frm->i_type = X264_TYPE_B;
1444             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "B-ref at frame %d incompatible with B-pyramid %s and %d reference frames\n",
1445                       frm->i_frame, x264_b_pyramid_names[h->param.i_bframe_pyramid], h->param.i_frame_reference );
1446         }
1447
1448         if( frm->i_type == X264_TYPE_KEYFRAME )
1449             frm->i_type = h->param.i_open_gop ? X264_TYPE_I : X264_TYPE_IDR;
1450
1451         /* Limit GOP size */
1452         if( (!h->param.b_intra_refresh || frm->i_frame == 0) && frm->i_frame - h->lookahead->i_last_keyframe >= h->param.i_keyint_max )
1453         {
1454             if( frm->i_type == X264_TYPE_AUTO || frm->i_type == X264_TYPE_I )
1455                 frm->i_type = h->param.i_open_gop && h->lookahead->i_last_keyframe >= 0 ? X264_TYPE_I : X264_TYPE_IDR;
1456             int warn = frm->i_type != X264_TYPE_IDR;
1457             if( warn && h->param.i_open_gop )
1458                 warn &= frm->i_type != X264_TYPE_I;
1459             if( warn )
1460                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "specified frame type (%d) at %d is not compatible with keyframe interval\n", frm->i_type, frm->i_frame );
1461         }
1462         if( frm->i_type == X264_TYPE_I && frm->i_frame - h->lookahead->i_last_keyframe >= h->param.i_keyint_min )
1463         {
1464             if( h->param.i_open_gop )
1465             {
1466                 h->lookahead->i_last_keyframe = frm->i_frame; // Use display order
1467                 if( h->param.i_open_gop == X264_OPEN_GOP_BLURAY )
1468                     h->lookahead->i_last_keyframe -= bframes; // Use bluray order
1469                 frm->b_keyframe = 1;
1470             }
1471             else
1472                 frm->i_type = X264_TYPE_IDR;
1473         }
1474         if( frm->i_type == X264_TYPE_IDR )
1475         {
1476             /* Close GOP */
1477             h->lookahead->i_last_keyframe = frm->i_frame;
1478             frm->b_keyframe = 1;
1479             if( bframes > 0 )
1480             {
1481                 bframes--;
1482                 h->lookahead->next.list[bframes]->i_type = X264_TYPE_P;
1483             }
1484         }
1485
1486         if( bframes == h->param.i_bframe ||
1487             !h->lookahead->next.list[bframes+1] )
1488         {
1489             if( IS_X264_TYPE_B( frm->i_type ) )
1490                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "specified frame type is not compatible with max B-frames\n" );
1491             if( frm->i_type == X264_TYPE_AUTO
1492                 || IS_X264_TYPE_B( frm->i_type ) )
1493                 frm->i_type = X264_TYPE_P;
1494         }
1495
1496         if( frm->i_type == X264_TYPE_BREF )
1497             brefs++;
1498
1499         if( frm->i_type == X264_TYPE_AUTO )
1500             frm->i_type = X264_TYPE_B;
1501
1502         else if( !IS_X264_TYPE_B( frm->i_type ) ) break;
1503     }
1504
1505     if( bframes )
1506         h->lookahead->next.list[bframes-1]->b_last_minigop_bframe = 1;
1507     h->lookahead->next.list[bframes]->i_bframes = bframes;
1508
1509     /* insert a bref into the sequence */
1510     if( h->param.i_bframe_pyramid && bframes > 1 && !brefs )
1511     {
1512         h->lookahead->next.list[bframes/2]->i_type = X264_TYPE_BREF;
1513         brefs++;
1514     }
1515
1516     /* calculate the frame costs ahead of time for x264_rc_analyse_slice while we still have lowres */
1517     if( h->param.rc.i_rc_method != X264_RC_CQP )
1518     {
1519         x264_mb_analysis_t a;
1520         int p0, p1, b;
1521         p1 = b = bframes + 1;
1522
1523         x264_lowres_context_init( h, &a );
1524
1525         frames[0] = h->lookahead->last_nonb;
1526         memcpy( &frames[1], h->lookahead->next.list, (bframes+1) * sizeof(x264_frame_t*) );
1527         if( IS_X264_TYPE_I( h->lookahead->next.list[bframes]->i_type ) )
1528             p0 = bframes + 1;
1529         else // P
1530             p0 = 0;
1531
1532         x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, p0, p1, b, 0 );
1533
1534         if( (p0 != p1 || bframes) && h->param.rc.i_vbv_buffer_size )
1535         {
1536             /* We need the intra costs for row SATDs. */
1537             x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, b, b, b, 0 );
1538
1539             /* We need B-frame costs for row SATDs. */
1540             p0 = 0;
1541             for( b = 1; b <= bframes; b++ )
1542             {
1543                 if( frames[b]->i_type == X264_TYPE_B )
1544                     for( p1 = b; frames[p1]->i_type == X264_TYPE_B; )
1545                         p1++;
1546                 else
1547                     p1 = bframes + 1;
1548                 x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, p0, p1, b, 0 );
1549                 if( frames[b]->i_type == X264_TYPE_BREF )
1550                     p0 = b;
1551             }
1552         }
1553     }
1554
1555     /* Analyse for weighted P frames */
1556     if( !h->param.rc.b_stat_read && h->lookahead->next.list[bframes]->i_type == X264_TYPE_P
1557         && h->param.analyse.i_weighted_pred >= X264_WEIGHTP_SIMPLE )
1558     {
1559         x264_emms();
1560         x264_weights_analyse( h, h->lookahead->next.list[bframes], h->lookahead->last_nonb, 0 );
1561     }
1562
1563     /* shift sequence to coded order.
1564        use a small temporary list to avoid shifting the entire next buffer around */
1565     int i_coded = h->lookahead->next.list[0]->i_frame;
1566     if( bframes )
1567     {
1568         int idx_list[] = { brefs+1, 1 };
1569         for( int i = 0; i < bframes; i++ )
1570         {
1571             int idx = idx_list[h->lookahead->next.list[i]->i_type == X264_TYPE_BREF]++;
1572             frames[idx] = h->lookahead->next.list[i];
1573             frames[idx]->i_reordered_pts = h->lookahead->next.list[idx]->i_pts;
1574         }
1575         frames[0] = h->lookahead->next.list[bframes];
1576         frames[0]->i_reordered_pts = h->lookahead->next.list[0]->i_pts;
1577         memcpy( h->lookahead->next.list, frames, (bframes+1) * sizeof(x264_frame_t*) );
1578     }
1579
1580     for( int i = 0; i <= bframes; i++ )
1581     {
1582         h->lookahead->next.list[i]->i_coded = i_coded++;
1583         if( i )
1584         {
1585             x264_calculate_durations( h, h->lookahead->next.list[i], h->lookahead->next.list[i-1], &h->i_cpb_delay, &h->i_coded_fields );
1586             h->lookahead->next.list[0]->f_planned_cpb_duration[i-1] = (double)h->lookahead->next.list[i-1]->i_cpb_duration *
1587                                                                       h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1588         }
1589         else
1590             x264_calculate_durations( h, h->lookahead->next.list[i], NULL, &h->i_cpb_delay, &h->i_coded_fields );
1591
1592         h->lookahead->next.list[0]->f_planned_cpb_duration[i] = (double)h->lookahead->next.list[i]->i_cpb_duration *
1593                                                                 h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1594     }
1595 }
1596
1597 int x264_rc_analyse_slice( x264_t *h )
1598 {
1599     int p0 = 0, p1, b;
1600     int cost;
1601     x264_emms();
1602
1603     if( IS_X264_TYPE_I(h->fenc->i_type) )
1604         p1 = b = 0;
1605     else if( h->fenc->i_type == X264_TYPE_P )
1606         p1 = b = h->fenc->i_bframes + 1;
1607     else //B
1608     {
1609         p1 = (h->fref1[0]->i_poc - h->fref0[0]->i_poc)/2;
1610         b  = (h->fenc->i_poc - h->fref0[0]->i_poc)/2;
1611     }
1612     /* We don't need to assign p0/p1 since we are not performing any real analysis here. */
1613     x264_frame_t **frames = &h->fenc - b;
1614
1615     /* cost should have been already calculated by x264_slicetype_decide */
1616     cost = frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b];
1617     assert( cost >= 0 );
1618
1619     if( h->param.rc.b_mb_tree && !h->param.rc.b_stat_read )
1620     {
1621         cost = x264_slicetype_frame_cost_recalculate( h, frames, p0, p1, b );
1622         if( b && h->param.rc.i_vbv_buffer_size )
1623             x264_slicetype_frame_cost_recalculate( h, frames, b, b, b );
1624     }
1625     /* In AQ, use the weighted score instead. */
1626     else if( h->param.rc.i_aq_mode )
1627         cost = frames[b]->i_cost_est_aq[b-p0][p1-b];
1628
1629     h->fenc->i_row_satd = h->fenc->i_row_satds[b-p0][p1-b];
1630     h->fdec->i_row_satd = h->fdec->i_row_satds[b-p0][p1-b];
1631     h->fdec->i_satd = cost;
1632     memcpy( h->fdec->i_row_satd, h->fenc->i_row_satd, h->mb.i_mb_height * sizeof(int) );
1633     if( !IS_X264_TYPE_I(h->fenc->i_type) )
1634         memcpy( h->fdec->i_row_satds[0][0], h->fenc->i_row_satds[0][0], h->mb.i_mb_height * sizeof(int) );
1635
1636     if( h->param.b_intra_refresh && h->param.rc.i_vbv_buffer_size && h->fenc->i_type == X264_TYPE_P )
1637     {
1638         int ip_factor = 256 * h->param.rc.f_ip_factor; /* fix8 */
1639         for( int y = 0; y < h->mb.i_mb_height; y++ )
1640         {
1641             int mb_xy = y * h->mb.i_mb_stride;
1642             for( int x = h->fdec->i_pir_start_col; x <= h->fdec->i_pir_end_col; x++, mb_xy++ )
1643             {
1644                 int intra_cost = (h->fenc->i_intra_cost[mb_xy] * ip_factor + 128) >> 8;
1645                 int inter_cost = h->fenc->lowres_costs[b-p0][p1-b][mb_xy] & LOWRES_COST_MASK;
1646                 int diff = intra_cost - inter_cost;
1647                 if( h->param.rc.i_aq_mode )
1648                     h->fdec->i_row_satd[y] += (diff * frames[b]->i_inv_qscale_factor[mb_xy] + 128) >> 8;
1649                 else
1650                     h->fdec->i_row_satd[y] += diff;
1651                 cost += diff;
1652             }
1653         }
1654     }
1655
1656     if( BIT_DEPTH > 8 )
1657         for( int y = 0; y < h->mb.i_mb_height; y++ )
1658             h->fdec->i_row_satd[y] >>= (BIT_DEPTH - 8);
1659
1660     return cost >> (BIT_DEPTH - 8);
1661 }