]> git.sesse.net Git - x264/blob - encoder/slicetype.c
Clean up weightp analysis function
[x264] / 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 offset_search;
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]);
242         float ref_mean  = (float) ref->i_pixel_sum[plane] / (fenc->i_lines[!!plane] * fenc->i_width[!!plane]);
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
296         // one offset on lookahead.
297         // TODO: currently searches only offset +1. try other offsets/multipliers/combinations thereof?
298         offset_search = x264_clip3( fenc_mean - ref_mean * minscale / (1 << mindenom) + 0.5f * b_lookahead, -128, 126 );
299         for( int i_off = offset_search; i_off <= offset_search+!b_lookahead; i_off++ )
300         {
301             SET_WEIGHT( weights[plane], 1, minscale, mindenom, i_off );
302             unsigned int s;
303             if( plane )
304                 s = x264_weight_cost_chroma( h, fenc, mcbuf, &weights[plane] );
305             else
306                 s = x264_weight_cost_luma( h, fenc, mcbuf, &weights[plane] );
307             COPY3_IF_LT( minscore, s, minoff, i_off, found, 1 );
308         }
309         x264_emms();
310
311         /* FIXME: More analysis can be done here on SAD vs. SATD termination. */
312         /* 0.2% termination derived experimentally to avoid weird weights in frames that are mostly intra. */
313         if( !found || (minscale == 1 << mindenom && minoff == 0) || (float)minscore / origscore > 0.998f )
314         {
315             SET_WEIGHT( weights[plane], 0, 1, 0, 0 );
316             continue;
317         }
318         else
319             SET_WEIGHT( weights[plane], 1, minscale, mindenom, minoff );
320
321         if( h->param.analyse.i_weighted_pred == X264_WEIGHTP_FAKE && weights[0].weightfn && !plane )
322             fenc->f_weighted_cost_delta[i_delta_index] = (float)minscore / origscore;
323     }
324
325     //FIXME, what is the correct way to deal with this?
326     if( weights[1].weightfn && weights[2].weightfn && weights[1].i_denom != weights[2].i_denom )
327     {
328         int denom = X264_MIN( weights[1].i_denom, weights[2].i_denom );
329         int i;
330         for( i = 1; i <= 2; i++ )
331         {
332             weights[i].i_scale = x264_clip3( weights[i].i_scale >> ( weights[i].i_denom - denom ), 0, 255 );
333             weights[i].i_denom = denom;
334             h->mc.weight_cache( h, &weights[i] );
335         }
336     }
337
338     if( weights[0].weightfn && b_lookahead )
339     {
340         //scale lowres in lookahead for slicetype_frame_cost
341         pixel *src = ref->buffer_lowres[0];
342         pixel *dst = h->mb.p_weight_buf[0];
343         int width = ref->i_width_lowres + PADH*2;
344         int height = ref->i_lines_lowres + PADV*2;
345         x264_weight_scale_plane( h, dst, ref->i_stride_lowres, src, ref->i_stride_lowres,
346                                  width, height, &weights[0] );
347         fenc->weighted[0] = h->mb.p_weight_buf[0] + PADH + ref->i_stride_lowres * PADV;
348     }
349 }
350
351 static void x264_slicetype_mb_cost( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a,
352                                     x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int b,
353                                     int dist_scale_factor, int do_search[2], const x264_weight_t *w )
354 {
355     x264_frame_t *fref0 = frames[p0];
356     x264_frame_t *fref1 = frames[p1];
357     x264_frame_t *fenc  = frames[b];
358     const int b_bidir = (b < p1);
359     const int i_mb_x = h->mb.i_mb_x;
360     const int i_mb_y = h->mb.i_mb_y;
361     const int i_mb_stride = h->mb.i_mb_width;
362     const int i_mb_xy = i_mb_x + i_mb_y * i_mb_stride;
363     const int i_stride = fenc->i_stride_lowres;
364     const int i_pel_offset = 8 * (i_mb_x + i_mb_y * i_stride);
365     const int i_bipred_weight = h->param.analyse.b_weighted_bipred ? 64 - (dist_scale_factor>>2) : 32;
366     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] };
367     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] };
368     int b_frame_score_mb = (i_mb_x > 0 && i_mb_x < h->mb.i_mb_width - 1 &&
369                             i_mb_y > 0 && i_mb_y < h->mb.i_mb_height - 1) ||
370                             h->mb.i_mb_width <= 2 || h->mb.i_mb_height <= 2;
371
372     ALIGNED_ARRAY_16( pixel, pix1,[9*FDEC_STRIDE] );
373     pixel *pix2 = pix1+8;
374     x264_me_t m[2];
375     int i_bcost = COST_MAX;
376     int list_used = 0;
377
378     h->mb.pic.p_fenc[0] = h->mb.pic.fenc_buf;
379     h->mc.copy[PIXEL_8x8]( h->mb.pic.p_fenc[0], FENC_STRIDE, &fenc->lowres[0][i_pel_offset], i_stride, 8 );
380
381     if( p0 == p1 )
382         goto lowres_intra_mb;
383
384     // no need for h->mb.mv_min[]
385     h->mb.mv_min_fpel[0] = -8*h->mb.i_mb_x - 4;
386     h->mb.mv_max_fpel[0] = 8*( h->mb.i_mb_width - h->mb.i_mb_x - 1 ) + 4;
387     h->mb.mv_min_spel[0] = 4*( h->mb.mv_min_fpel[0] - 8 );
388     h->mb.mv_max_spel[0] = 4*( h->mb.mv_max_fpel[0] + 8 );
389     if( h->mb.i_mb_x >= h->mb.i_mb_width - 2 )
390     {
391         h->mb.mv_min_fpel[1] = -8*h->mb.i_mb_y - 4;
392         h->mb.mv_max_fpel[1] = 8*( h->mb.i_mb_height - h->mb.i_mb_y - 1 ) + 4;
393         h->mb.mv_min_spel[1] = 4*( h->mb.mv_min_fpel[1] - 8 );
394         h->mb.mv_max_spel[1] = 4*( h->mb.mv_max_fpel[1] + 8 );
395     }
396
397 #define LOAD_HPELS_LUMA(dst, src) \
398     { \
399         (dst)[0] = &(src)[0][i_pel_offset]; \
400         (dst)[1] = &(src)[1][i_pel_offset]; \
401         (dst)[2] = &(src)[2][i_pel_offset]; \
402         (dst)[3] = &(src)[3][i_pel_offset]; \
403     }
404 #define LOAD_WPELS_LUMA(dst,src) \
405     (dst) = &(src)[i_pel_offset];
406
407 #define CLIP_MV( mv ) \
408     { \
409         mv[0] = x264_clip3( mv[0], h->mb.mv_min_spel[0], h->mb.mv_max_spel[0] ); \
410         mv[1] = x264_clip3( mv[1], h->mb.mv_min_spel[1], h->mb.mv_max_spel[1] ); \
411     }
412 #define TRY_BIDIR( mv0, mv1, penalty ) \
413     { \
414         int i_cost; \
415         if( h->param.analyse.i_subpel_refine <= 1 ) \
416         { \
417             int hpel_idx1 = (((mv0)[0]&2)>>1) + ((mv0)[1]&2); \
418             int hpel_idx2 = (((mv1)[0]&2)>>1) + ((mv1)[1]&2); \
419             pixel *src1 = m[0].p_fref[hpel_idx1] + ((mv0)[0]>>2) + ((mv0)[1]>>2) * m[0].i_stride[0]; \
420             pixel *src2 = m[1].p_fref[hpel_idx2] + ((mv1)[0]>>2) + ((mv1)[1]>>2) * m[1].i_stride[0]; \
421             h->mc.avg[PIXEL_8x8]( pix1, 16, src1, m[0].i_stride[0], src2, m[1].i_stride[0], i_bipred_weight ); \
422         } \
423         else \
424         { \
425             int stride1 = 16, stride2 = 16; \
426             pixel *src1, *src2; \
427             src1 = h->mc.get_ref( pix1, &stride1, m[0].p_fref, m[0].i_stride[0], \
428                                   (mv0)[0], (mv0)[1], 8, 8, w ); \
429             src2 = h->mc.get_ref( pix2, &stride2, m[1].p_fref, m[1].i_stride[0], \
430                                   (mv1)[0], (mv1)[1], 8, 8, w ); \
431             h->mc.avg[PIXEL_8x8]( pix1, 16, src1, stride1, src2, stride2, i_bipred_weight ); \
432         } \
433         i_cost = penalty * a->i_lambda + h->pixf.mbcmp[PIXEL_8x8]( \
434                            m[0].p_fenc[0], FENC_STRIDE, pix1, 16 ); \
435         COPY2_IF_LT( i_bcost, i_cost, list_used, 3 ); \
436     }
437
438     m[0].i_pixel = PIXEL_8x8;
439     m[0].p_cost_mv = a->p_cost_mv;
440     m[0].i_stride[0] = i_stride;
441     m[0].p_fenc[0] = h->mb.pic.p_fenc[0];
442     m[0].weight = w;
443     m[0].i_ref = 0;
444     LOAD_HPELS_LUMA( m[0].p_fref, fref0->lowres );
445     m[0].p_fref_w = m[0].p_fref[0];
446     if( w[0].weightfn )
447         LOAD_WPELS_LUMA( m[0].p_fref_w, fenc->weighted[0] );
448
449     if( b_bidir )
450     {
451         int16_t *mvr = fref1->lowres_mvs[0][p1-p0-1][i_mb_xy];
452         ALIGNED_ARRAY_8( int16_t, dmv,[2],[2] );
453
454         m[1].i_pixel = PIXEL_8x8;
455         m[1].p_cost_mv = a->p_cost_mv;
456         m[1].i_stride[0] = i_stride;
457         m[1].p_fenc[0] = h->mb.pic.p_fenc[0];
458         m[1].i_ref = 0;
459         m[1].weight = weight_none;
460         LOAD_HPELS_LUMA( m[1].p_fref, fref1->lowres );
461         m[1].p_fref_w = m[1].p_fref[0];
462
463         dmv[0][0] = ( mvr[0] * dist_scale_factor + 128 ) >> 8;
464         dmv[0][1] = ( mvr[1] * dist_scale_factor + 128 ) >> 8;
465         dmv[1][0] = dmv[0][0] - mvr[0];
466         dmv[1][1] = dmv[0][1] - mvr[1];
467         CLIP_MV( dmv[0] );
468         CLIP_MV( dmv[1] );
469         if( h->param.analyse.i_subpel_refine <= 1 )
470             M64( dmv ) &= ~0x0001000100010001ULL; /* mv & ~1 */
471
472         TRY_BIDIR( dmv[0], dmv[1], 0 );
473         if( M64( dmv ) )
474         {
475             int i_cost;
476             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 );
477             i_cost = h->pixf.mbcmp[PIXEL_8x8]( m[0].p_fenc[0], FENC_STRIDE, pix1, 16 );
478             COPY2_IF_LT( i_bcost, i_cost, list_used, 3 );
479         }
480     }
481
482     for( int l = 0; l < 1 + b_bidir; l++ )
483     {
484         if( do_search[l] )
485         {
486             int i_mvc = 0;
487             int16_t (*fenc_mv)[2] = fenc_mvs[l];
488             ALIGNED_4( int16_t mvc[4][2] );
489
490             /* Reverse-order MV prediction. */
491             M32( mvc[0] ) = 0;
492             M32( mvc[2] ) = 0;
493 #define MVC(mv) { CP32( mvc[i_mvc], mv ); i_mvc++; }
494             if( i_mb_x < h->mb.i_mb_width - 1 )
495                 MVC( fenc_mv[1] );
496             if( i_mb_y < h->mb.i_mb_height - 1 )
497             {
498                 MVC( fenc_mv[i_mb_stride] );
499                 if( i_mb_x > 0 )
500                     MVC( fenc_mv[i_mb_stride-1] );
501                 if( i_mb_x < h->mb.i_mb_width - 1 )
502                     MVC( fenc_mv[i_mb_stride+1] );
503             }
504 #undef MVC
505             if( i_mvc <= 1 )
506                 CP32( m[l].mvp, mvc[0] );
507             else
508                 x264_median_mv( m[l].mvp, mvc[0], mvc[1], mvc[2] );
509
510             /* Fast skip for cases of near-zero residual.  Shortcut: don't bother except in the mv0 case,
511              * since anything else is likely to have enough residual to not trigger the skip. */
512             if( !M32( m[l].mvp ) )
513             {
514                 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] );
515                 if( m[l].cost < 64 )
516                 {
517                     M32( m[l].mv ) = 0;
518                     goto skip_motionest;
519                 }
520             }
521
522             x264_me_search( h, &m[l], mvc, i_mvc );
523             m[l].cost -= 2 * a->i_lambda; // remove mvcost from skip mbs
524             if( M32( m[l].mv ) )
525                 m[l].cost += 5 * a->i_lambda;
526
527 skip_motionest:
528             CP32( fenc_mvs[l], m[l].mv );
529             *fenc_costs[l] = m[l].cost;
530         }
531         else
532         {
533             CP32( m[l].mv, fenc_mvs[l] );
534             m[l].cost = *fenc_costs[l];
535         }
536         COPY2_IF_LT( i_bcost, m[l].cost, list_used, l+1 );
537     }
538
539     if( b_bidir && ( M32( m[0].mv ) || M32( m[1].mv ) ) )
540         TRY_BIDIR( m[0].mv, m[1].mv, 5 );
541
542 lowres_intra_mb:
543     if( !fenc->b_intra_calculated )
544     {
545         ALIGNED_ARRAY_16( pixel, edge,[33] );
546         pixel *pix = &pix1[8+FDEC_STRIDE - 1];
547         pixel *src = &fenc->lowres[0][i_pel_offset - 1];
548         const int intra_penalty = 5 * a->i_lambda;
549         int satds[3];
550
551         memcpy( pix-FDEC_STRIDE, src-i_stride, 17 * sizeof(pixel) );
552         for( int i = 0; i < 8; i++ )
553             pix[i*FDEC_STRIDE] = src[i*i_stride];
554         pix++;
555
556         h->pixf.intra_mbcmp_x3_8x8c( h->mb.pic.p_fenc[0], pix, satds );
557         int i_icost = X264_MIN3( satds[0], satds[1], satds[2] );
558
559         if( h->param.analyse.i_subpel_refine > 1 )
560         {
561             h->predict_8x8c[I_PRED_CHROMA_P]( pix );
562             int satd = h->pixf.mbcmp[PIXEL_8x8]( pix, FDEC_STRIDE, h->mb.pic.p_fenc[0], FENC_STRIDE );
563             i_icost = X264_MIN( i_icost, satd );
564             h->predict_8x8_filter( pix, edge, ALL_NEIGHBORS, ALL_NEIGHBORS );
565             for( int i = 3; i < 9; i++ )
566             {
567                 h->predict_8x8[i]( pix, edge );
568                 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             }
571         }
572
573         i_icost += intra_penalty;
574         fenc->i_intra_cost[i_mb_xy] = i_icost;
575         if( b_frame_score_mb )
576         {
577             int *row_satd_intra = frames[b]->i_row_satds[0][0];
578             int i_icost_aq = i_icost;
579             if( h->param.rc.i_aq_mode )
580                 i_icost_aq = (i_icost_aq * frames[b]->i_inv_qscale_factor[i_mb_xy] + 128) >> 8;
581             fenc->i_cost_est[0][0] += i_icost;
582             fenc->i_cost_est_aq[0][0] += i_icost_aq;
583             row_satd_intra[h->mb.i_mb_y] += i_icost_aq;
584         }
585     }
586
587     /* forbid intra-mbs in B-frames, because it's rare and not worth checking */
588     /* FIXME: Should we still forbid them now that we cache intra scores? */
589     if( !b_bidir )
590     {
591         int i_icost = fenc->i_intra_cost[i_mb_xy];
592         int b_intra = i_icost < i_bcost;
593         if( b_intra )
594         {
595             i_bcost = i_icost;
596             list_used = 0;
597         }
598         if( b_frame_score_mb )
599             fenc->i_intra_mbs[b-p0] += b_intra;
600     }
601
602     /* In an I-frame, we've already added the results above in the intra section. */
603     if( p0 != p1 )
604     {
605         int i_bcost_aq = i_bcost;
606         if( h->param.rc.i_aq_mode )
607             i_bcost_aq = (i_bcost_aq * frames[b]->i_inv_qscale_factor[i_mb_xy] + 128) >> 8;
608         fenc->i_row_satds[b-p0][p1-b][h->mb.i_mb_y] += i_bcost_aq;
609         if( b_frame_score_mb )
610         {
611             /* Don't use AQ-weighted costs for slicetype decision, only for ratecontrol. */
612             frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b] += i_bcost;
613             frames[b]->i_cost_est_aq[b-p0][p1-b] += i_bcost_aq;
614         }
615     }
616
617     fenc->lowres_costs[b-p0][p1-b][i_mb_xy] = X264_MIN( i_bcost, LOWRES_COST_MASK ) + (list_used << LOWRES_COST_SHIFT);
618 }
619 #undef TRY_BIDIR
620
621 #define NUM_MBS\
622    (h->mb.i_mb_width > 2 && h->mb.i_mb_height > 2 ?\
623    (h->mb.i_mb_width - 2) * (h->mb.i_mb_height - 2) :\
624     h->mb.i_mb_width * h->mb.i_mb_height)
625
626 static int x264_slicetype_frame_cost( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a,
627                                       x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int b,
628                                       int b_intra_penalty )
629 {
630     int i_score = 0;
631     int do_search[2];
632     const x264_weight_t *w = weight_none;
633     /* Check whether we already evaluated this frame
634      * If we have tried this frame as P, then we have also tried
635      * the preceding frames as B. (is this still true?) */
636     /* Also check that we already calculated the row SATDs for the current frame. */
637     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) )
638         i_score = frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b];
639     else
640     {
641         int dist_scale_factor = 128;
642         int *row_satd = frames[b]->i_row_satds[b-p0][p1-b];
643         int *row_satd_intra = frames[b]->i_row_satds[0][0];
644
645         /* For each list, check to see whether we have lowres motion-searched this reference frame before. */
646         do_search[0] = b != p0 && frames[b]->lowres_mvs[0][b-p0-1][0][0] == 0x7FFF;
647         do_search[1] = b != p1 && frames[b]->lowres_mvs[1][p1-b-1][0][0] == 0x7FFF;
648         if( do_search[0] )
649         {
650             if( ( h->param.analyse.i_weighted_pred == X264_WEIGHTP_SMART ||
651                   h->param.analyse.i_weighted_pred == X264_WEIGHTP_FAKE ) && b == p1 )
652             {
653                 x264_emms();
654                 x264_weights_analyse( h, frames[b], frames[p0], 1 );
655                 w = frames[b]->weight[0];
656             }
657             frames[b]->lowres_mvs[0][b-p0-1][0][0] = 0;
658         }
659         if( do_search[1] ) frames[b]->lowres_mvs[1][p1-b-1][0][0] = 0;
660
661         if( b == p1 )
662             frames[b]->i_intra_mbs[b-p0] = 0;
663         if( !frames[b]->b_intra_calculated )
664         {
665             frames[b]->i_cost_est[0][0] = 0;
666             frames[b]->i_cost_est_aq[0][0] = 0;
667         }
668         if( p1 != p0 )
669             dist_scale_factor = ( ((b-p0) << 8) + ((p1-p0) >> 1) ) / (p1-p0);
670
671         frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b] = 0;
672         frames[b]->i_cost_est_aq[b-p0][p1-b] = 0;
673
674         /* Lowres lookahead goes backwards because the MVs are used as predictors in the main encode.
675          * This considerably improves MV prediction overall. */
676
677         /* The edge mbs seem to reduce the predictive quality of the
678          * whole frame's score, but are needed for a spatial distribution. */
679         if( h->param.rc.b_mb_tree || h->param.rc.i_vbv_buffer_size ||
680             h->mb.i_mb_width <= 2 || h->mb.i_mb_height <= 2 )
681         {
682             for( h->mb.i_mb_y = h->mb.i_mb_height - 1; h->mb.i_mb_y >= 0; h->mb.i_mb_y-- )
683             {
684                 row_satd[h->mb.i_mb_y] = 0;
685                 if( !frames[b]->b_intra_calculated )
686                     row_satd_intra[h->mb.i_mb_y] = 0;
687                 for( h->mb.i_mb_x = h->mb.i_mb_width - 1; h->mb.i_mb_x >= 0; h->mb.i_mb_x-- )
688                     x264_slicetype_mb_cost( h, a, frames, p0, p1, b, dist_scale_factor, do_search, w );
689             }
690         }
691         else
692         {
693             for( h->mb.i_mb_y = h->mb.i_mb_height - 2; h->mb.i_mb_y >= 1; h->mb.i_mb_y-- )
694                 for( h->mb.i_mb_x = h->mb.i_mb_width - 2; h->mb.i_mb_x >= 1; h->mb.i_mb_x-- )
695                     x264_slicetype_mb_cost( h, a, frames, p0, p1, b, dist_scale_factor, do_search, w );
696         }
697
698         i_score = frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b];
699         if( b != p1 )
700             i_score = (uint64_t)i_score * 100 / (120 + h->param.i_bframe_bias);
701         else
702             frames[b]->b_intra_calculated = 1;
703
704         frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b] = i_score;
705         x264_emms();
706     }
707
708     if( b_intra_penalty )
709     {
710         // arbitrary penalty for I-blocks after B-frames
711         int nmb = NUM_MBS;
712         i_score += i_score * frames[b]->i_intra_mbs[b-p0] / (nmb * 8);
713     }
714     return i_score;
715 }
716
717 /* If MB-tree changes the quantizers, we need to recalculate the frame cost without
718  * re-running lookahead. */
719 static int x264_slicetype_frame_cost_recalculate( x264_t *h, x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int b )
720 {
721     int i_score = 0;
722     int *row_satd = frames[b]->i_row_satds[b-p0][p1-b];
723     float *qp_offset = IS_X264_TYPE_B(frames[b]->i_type) ? frames[b]->f_qp_offset_aq : frames[b]->f_qp_offset;
724     x264_emms();
725     for( h->mb.i_mb_y = h->mb.i_mb_height - 1; h->mb.i_mb_y >= 0; h->mb.i_mb_y-- )
726     {
727         row_satd[ h->mb.i_mb_y ] = 0;
728         for( h->mb.i_mb_x = h->mb.i_mb_width - 1; h->mb.i_mb_x >= 0; h->mb.i_mb_x-- )
729         {
730             int i_mb_xy = h->mb.i_mb_x + h->mb.i_mb_y*h->mb.i_mb_stride;
731             int i_mb_cost = frames[b]->lowres_costs[b-p0][p1-b][i_mb_xy] & LOWRES_COST_MASK;
732             float qp_adj = qp_offset[i_mb_xy];
733             i_mb_cost = (i_mb_cost * x264_exp2fix8(qp_adj) + 128) >> 8;
734             row_satd[ h->mb.i_mb_y ] += i_mb_cost;
735             if( (h->mb.i_mb_y > 0 && h->mb.i_mb_y < h->mb.i_mb_height - 1 &&
736                  h->mb.i_mb_x > 0 && h->mb.i_mb_x < h->mb.i_mb_width - 1) ||
737                  h->mb.i_mb_width <= 2 || h->mb.i_mb_height <= 2 )
738             {
739                 i_score += i_mb_cost;
740             }
741         }
742     }
743     return i_score;
744 }
745
746 static void x264_macroblock_tree_finish( x264_t *h, x264_frame_t *frame, int ref0_distance )
747 {
748     x264_emms();
749     float weightdelta = 0.0;
750     if( ref0_distance && frame->f_weighted_cost_delta[ref0_distance-1] > 0 )
751         weightdelta = (1.0 - frame->f_weighted_cost_delta[ref0_distance-1]);
752
753     /* Allow the strength to be adjusted via qcompress, since the two
754      * concepts are very similar. */
755     float strength = 5.0f * (1.0f - h->param.rc.f_qcompress);
756     for( int mb_index = 0; mb_index < h->mb.i_mb_count; mb_index++ )
757     {
758         int intra_cost = (frame->i_intra_cost[mb_index] * frame->i_inv_qscale_factor[mb_index]+128)>>8;
759         if( intra_cost )
760         {
761             int propagate_cost = frame->i_propagate_cost[mb_index];
762             float log2_ratio = x264_log2(intra_cost + propagate_cost) - x264_log2(intra_cost) + weightdelta;
763             frame->f_qp_offset[mb_index] = frame->f_qp_offset_aq[mb_index] - strength * log2_ratio;
764         }
765     }
766 }
767
768 static void x264_macroblock_tree_propagate( x264_t *h, x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int b, int referenced )
769 {
770     uint16_t *ref_costs[2] = {frames[p0]->i_propagate_cost,frames[p1]->i_propagate_cost};
771     int dist_scale_factor = ( ((b-p0) << 8) + ((p1-p0) >> 1) ) / (p1-p0);
772     int i_bipred_weight = h->param.analyse.b_weighted_bipred ? 64 - (dist_scale_factor>>2) : 32;
773     int16_t (*mvs[2])[2] = { frames[b]->lowres_mvs[0][b-p0-1], frames[b]->lowres_mvs[1][p1-b-1] };
774     int bipred_weights[2] = {i_bipred_weight, 64 - i_bipred_weight};
775     int *buf = h->scratch_buffer;
776     uint16_t *propagate_cost = frames[b]->i_propagate_cost;
777
778     /* For non-reffed frames the source costs are always zero, so just memset one row and re-use it. */
779     if( !referenced )
780         memset( frames[b]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_width * sizeof(uint16_t) );
781
782     for( h->mb.i_mb_y = 0; h->mb.i_mb_y < h->mb.i_mb_height; h->mb.i_mb_y++ )
783     {
784         int mb_index = h->mb.i_mb_y*h->mb.i_mb_stride;
785         h->mc.mbtree_propagate_cost( buf, propagate_cost,
786             frames[b]->i_intra_cost+mb_index, frames[b]->lowres_costs[b-p0][p1-b]+mb_index,
787             frames[b]->i_inv_qscale_factor+mb_index, h->mb.i_mb_width );
788         if( referenced )
789             propagate_cost += h->mb.i_mb_width;
790         for( h->mb.i_mb_x = 0; h->mb.i_mb_x < h->mb.i_mb_width; h->mb.i_mb_x++, mb_index++ )
791         {
792             int propagate_amount = buf[h->mb.i_mb_x];
793             /* Don't propagate for an intra block. */
794             if( propagate_amount > 0 )
795             {
796                 /* Access width-2 bitfield. */
797                 int lists_used = frames[b]->lowres_costs[b-p0][p1-b][mb_index] >> LOWRES_COST_SHIFT;
798                 /* Follow the MVs to the previous frame(s). */
799                 for( int list = 0; list < 2; list++ )
800                     if( (lists_used >> list)&1 )
801                     {
802 #define CLIP_ADD(s,x) (s) = X264_MIN((s)+(x),(1<<16)-1)
803                         int listamount = propagate_amount;
804                         /* Apply bipred weighting. */
805                         if( lists_used == 3 )
806                             listamount = (listamount * bipred_weights[list] + 32) >> 6;
807
808                         /* Early termination for simple case of mv0. */
809                         if( !M32( mvs[list][mb_index] ) )
810                         {
811                             CLIP_ADD( ref_costs[list][mb_index], listamount );
812                             continue;
813                         }
814
815                         int x = mvs[list][mb_index][0];
816                         int y = mvs[list][mb_index][1];
817                         int mbx = (x>>5)+h->mb.i_mb_x;
818                         int mby = (y>>5)+h->mb.i_mb_y;
819                         int idx0 = mbx + mby * h->mb.i_mb_stride;
820                         int idx1 = idx0 + 1;
821                         int idx2 = idx0 + h->mb.i_mb_stride;
822                         int idx3 = idx0 + h->mb.i_mb_stride + 1;
823                         x &= 31;
824                         y &= 31;
825                         int idx0weight = (32-y)*(32-x);
826                         int idx1weight = (32-y)*x;
827                         int idx2weight = y*(32-x);
828                         int idx3weight = y*x;
829
830                         /* We could just clip the MVs, but pixels that lie outside the frame probably shouldn't
831                          * be counted. */
832                         if( mbx < h->mb.i_mb_width-1 && mby < h->mb.i_mb_height-1 && mbx >= 0 && mby >= 0 )
833                         {
834                             CLIP_ADD( ref_costs[list][idx0], (listamount*idx0weight+512)>>10 );
835                             CLIP_ADD( ref_costs[list][idx1], (listamount*idx1weight+512)>>10 );
836                             CLIP_ADD( ref_costs[list][idx2], (listamount*idx2weight+512)>>10 );
837                             CLIP_ADD( ref_costs[list][idx3], (listamount*idx3weight+512)>>10 );
838                         }
839                         else /* Check offsets individually */
840                         {
841                             if( mbx < h->mb.i_mb_width && mby < h->mb.i_mb_height && mbx >= 0 && mby >= 0 )
842                                 CLIP_ADD( ref_costs[list][idx0], (listamount*idx0weight+512)>>10 );
843                             if( mbx+1 < h->mb.i_mb_width && mby < h->mb.i_mb_height && mbx+1 >= 0 && mby >= 0 )
844                                 CLIP_ADD( ref_costs[list][idx1], (listamount*idx1weight+512)>>10 );
845                             if( mbx < h->mb.i_mb_width && mby+1 < h->mb.i_mb_height && mbx >= 0 && mby+1 >= 0 )
846                                 CLIP_ADD( ref_costs[list][idx2], (listamount*idx2weight+512)>>10 );
847                             if( mbx+1 < h->mb.i_mb_width && mby+1 < h->mb.i_mb_height && mbx+1 >= 0 && mby+1 >= 0 )
848                                 CLIP_ADD( ref_costs[list][idx3], (listamount*idx3weight+512)>>10 );
849                         }
850                     }
851             }
852         }
853     }
854
855     if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size && h->param.rc.i_lookahead && referenced )
856         x264_macroblock_tree_finish( h, frames[b], b == p1 ? b - p0 : 0 );
857 }
858
859 static void x264_macroblock_tree( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, int num_frames, int b_intra )
860 {
861     int idx = !b_intra;
862     int last_nonb, cur_nonb = 1;
863     int bframes = 0;
864     int i = num_frames;
865
866     if( b_intra )
867         x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, 0, 0, 0, 0 );
868
869     while( i > 0 && frames[i]->i_type == X264_TYPE_B )
870         i--;
871     last_nonb = i;
872
873     /* Lookaheadless MB-tree is not a theoretically distinct case; the same extrapolation could
874      * be applied to the end of a lookahead buffer of any size.  However, it's most needed when
875      * lookahead=0, so that's what's currently implemented. */
876     if( !h->param.rc.i_lookahead )
877     {
878         if( b_intra )
879         {
880             memset( frames[0]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
881             memcpy( frames[0]->f_qp_offset, frames[0]->f_qp_offset_aq, h->mb.i_mb_count * sizeof(float) );
882             return;
883         }
884         XCHG( uint16_t*, frames[last_nonb]->i_propagate_cost, frames[0]->i_propagate_cost );
885         memset( frames[0]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
886     }
887     else
888     {
889         if( last_nonb < idx )
890             return;
891         memset( frames[last_nonb]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
892     }
893
894     while( i-- > idx )
895     {
896         cur_nonb = i;
897         while( frames[cur_nonb]->i_type == X264_TYPE_B && cur_nonb > 0 )
898             cur_nonb--;
899         if( cur_nonb < idx )
900             break;
901         x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_nonb, last_nonb, last_nonb, 0 );
902         memset( frames[cur_nonb]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
903         bframes = last_nonb - cur_nonb - 1;
904         if( h->param.i_bframe_pyramid && bframes > 1 )
905         {
906             int middle = (bframes + 1)/2 + cur_nonb;
907             x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_nonb, last_nonb, middle, 0 );
908             memset( frames[middle]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
909             while( i > cur_nonb )
910             {
911                 int p0 = i > middle ? middle : cur_nonb;
912                 int p1 = i < middle ? middle : last_nonb;
913                 if( i != middle )
914                 {
915                     x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, p0, p1, i, 0 );
916                     x264_macroblock_tree_propagate( h, frames, p0, p1, i, 0 );
917                 }
918                 i--;
919             }
920             x264_macroblock_tree_propagate( h, frames, cur_nonb, last_nonb, middle, 1 );
921         }
922         else
923         {
924             while( i > cur_nonb )
925             {
926                 x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_nonb, last_nonb, i, 0 );
927                 x264_macroblock_tree_propagate( h, frames, cur_nonb, last_nonb, i, 0 );
928                 i--;
929             }
930         }
931         x264_macroblock_tree_propagate( h, frames, cur_nonb, last_nonb, last_nonb, 1 );
932         last_nonb = cur_nonb;
933     }
934
935     if( !h->param.rc.i_lookahead )
936     {
937         x264_macroblock_tree_propagate( h, frames, 0, last_nonb, last_nonb, 1 );
938         XCHG( uint16_t*, frames[last_nonb]->i_propagate_cost, frames[0]->i_propagate_cost );
939     }
940
941     x264_macroblock_tree_finish( h, frames[last_nonb], last_nonb );
942     if( h->param.i_bframe_pyramid && bframes > 1 && !h->param.rc.i_vbv_buffer_size )
943         x264_macroblock_tree_finish( h, frames[last_nonb+(bframes+1)/2], 0 );
944 }
945
946 static int x264_vbv_frame_cost( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int b )
947 {
948     int cost = x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, p0, p1, b, 0 );
949     if( h->param.rc.i_aq_mode )
950     {
951         if( h->param.rc.b_mb_tree )
952             return x264_slicetype_frame_cost_recalculate( h, frames, p0, p1, b );
953         else
954             return frames[b]->i_cost_est_aq[b-p0][p1-b];
955     }
956     return cost;
957 }
958
959 static void x264_calculate_durations( x264_t *h, x264_frame_t *cur_frame, x264_frame_t *prev_frame, int *i_cpb_delay, int *i_coded_fields )
960 {
961     cur_frame->i_cpb_delay = *i_cpb_delay;
962     cur_frame->i_dpb_output_delay = cur_frame->i_field_cnt - *i_coded_fields;
963
964     // add a correction term for frame reordering
965     cur_frame->i_dpb_output_delay += h->sps->vui.i_num_reorder_frames*2;
966
967     // fix possible negative dpb_output_delay because of pulldown changes and reordering
968     if( cur_frame->i_dpb_output_delay < 0 )
969     {
970         cur_frame->i_cpb_delay += cur_frame->i_dpb_output_delay;
971         cur_frame->i_dpb_output_delay = 0;
972         if( prev_frame )
973             prev_frame->i_cpb_duration += cur_frame->i_dpb_output_delay;
974     }
975
976     if( cur_frame->b_keyframe )
977         *i_cpb_delay = 0;
978
979     *i_cpb_delay += cur_frame->i_duration;
980     *i_coded_fields += cur_frame->i_duration;
981     cur_frame->i_cpb_duration = cur_frame->i_duration;
982 }
983
984 static void x264_vbv_lookahead( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, int num_frames, int keyframe )
985 {
986     int last_nonb = 0, cur_nonb = 1, idx = 0;
987     x264_frame_t *prev_frame = NULL;
988     int prev_frame_idx = 0;
989     while( cur_nonb < num_frames && frames[cur_nonb]->i_type == X264_TYPE_B )
990         cur_nonb++;
991     int next_nonb = keyframe ? last_nonb : cur_nonb;
992
993     if( frames[cur_nonb]->i_coded_fields_lookahead >= 0 )
994     {
995         h->i_coded_fields_lookahead = frames[cur_nonb]->i_coded_fields_lookahead;
996         h->i_cpb_delay_lookahead = frames[cur_nonb]->i_cpb_delay_lookahead;
997     }
998
999     while( cur_nonb < num_frames )
1000     {
1001         /* P/I cost: This shouldn't include the cost of next_nonb */
1002         if( next_nonb != cur_nonb )
1003         {
1004             int p0 = IS_X264_TYPE_I( frames[cur_nonb]->i_type ) ? cur_nonb : last_nonb;
1005             frames[next_nonb]->i_planned_satd[idx] = x264_vbv_frame_cost( h, a, frames, p0, cur_nonb, cur_nonb );
1006             frames[next_nonb]->i_planned_type[idx] = frames[cur_nonb]->i_type;
1007             frames[cur_nonb]->i_coded_fields_lookahead = h->i_coded_fields_lookahead;
1008             frames[cur_nonb]->i_cpb_delay_lookahead = h->i_cpb_delay_lookahead;
1009             x264_calculate_durations( h, frames[cur_nonb], prev_frame, &h->i_cpb_delay_lookahead, &h->i_coded_fields_lookahead );
1010             if( prev_frame )
1011             {
1012                 frames[next_nonb]->f_planned_cpb_duration[prev_frame_idx] = (double)prev_frame->i_cpb_duration *
1013                                                                             h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1014             }
1015             frames[next_nonb]->f_planned_cpb_duration[idx] = (double)frames[cur_nonb]->i_cpb_duration *
1016                                                              h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1017             prev_frame = frames[cur_nonb];
1018             prev_frame_idx = idx;
1019             idx++;
1020         }
1021         /* Handle the B-frames: coded order */
1022         for( int i = last_nonb+1; i < cur_nonb; i++, idx++ )
1023         {
1024             frames[next_nonb]->i_planned_satd[idx] = x264_vbv_frame_cost( h, a, frames, last_nonb, cur_nonb, i );
1025             frames[next_nonb]->i_planned_type[idx] = X264_TYPE_B;
1026             frames[i]->i_coded_fields_lookahead = h->i_coded_fields_lookahead;
1027             frames[i]->i_cpb_delay_lookahead = h->i_cpb_delay_lookahead;
1028             x264_calculate_durations( h, frames[i], prev_frame, &h->i_cpb_delay_lookahead, &h->i_coded_fields_lookahead );
1029             if( prev_frame )
1030             {
1031                 frames[next_nonb]->f_planned_cpb_duration[prev_frame_idx] = (double)prev_frame->i_cpb_duration *
1032                                                                             h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1033             }
1034             frames[next_nonb]->f_planned_cpb_duration[idx] = (double)frames[i]->i_cpb_duration *
1035                                                              h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1036             prev_frame = frames[i];
1037             prev_frame_idx = idx;
1038         }
1039         last_nonb = cur_nonb;
1040         cur_nonb++;
1041         while( cur_nonb <= num_frames && frames[cur_nonb]->i_type == X264_TYPE_B )
1042             cur_nonb++;
1043     }
1044     frames[next_nonb]->i_planned_type[idx] = X264_TYPE_AUTO;
1045 }
1046
1047 static int x264_slicetype_path_cost( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, char *path, int threshold )
1048 {
1049     int loc = 1;
1050     int cost = 0;
1051     int cur_p = 0;
1052     path--; /* Since the 1st path element is really the second frame */
1053     while( path[loc] )
1054     {
1055         int next_p = loc;
1056         /* Find the location of the next P-frame. */
1057         while( path[next_p] != 'P' )
1058             next_p++;
1059
1060         /* Add the cost of the P-frame found above */
1061         cost += x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_p, next_p, next_p, 0 );
1062         /* Early terminate if the cost we have found is larger than the best path cost so far */
1063         if( cost > threshold )
1064             break;
1065
1066         if( h->param.i_bframe_pyramid && next_p - cur_p > 2 )
1067         {
1068             int middle = cur_p + (next_p - cur_p)/2;
1069             cost += x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_p, next_p, middle, 0 );
1070             for( int next_b = loc; next_b < middle && cost < threshold; next_b++ )
1071                 cost += x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_p, middle, next_b, 0 );
1072             for( int next_b = middle+1; next_b < next_p && cost < threshold; next_b++ )
1073                 cost += x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, middle, next_p, next_b, 0 );
1074         }
1075         else
1076             for( int next_b = loc; next_b < next_p && cost < threshold; next_b++ )
1077                 cost += x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_p, next_p, next_b, 0 );
1078
1079         loc = next_p + 1;
1080         cur_p = next_p;
1081     }
1082     return cost;
1083 }
1084
1085 /* Viterbi/trellis slicetype decision algorithm. */
1086 /* Uses strings due to the fact that the speed of the control functions is
1087    negligible compared to the cost of running slicetype_frame_cost, and because
1088    it makes debugging easier. */
1089 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] )
1090 {
1091     char paths[2][X264_LOOKAHEAD_MAX];
1092     int num_paths = X264_MIN( h->param.i_bframe+1, length );
1093     int best_cost = COST_MAX;
1094     int idx = 0;
1095
1096     /* Iterate over all currently possible paths */
1097     for( int path = 0; path < num_paths; path++ )
1098     {
1099         /* Add suffixes to the current path */
1100         int len = length - (path + 1);
1101         memcpy( paths[idx], best_paths[len % (X264_BFRAME_MAX+1)], len );
1102         memset( paths[idx]+len, 'B', path );
1103         strcpy( paths[idx]+len+path, "P" );
1104
1105         /* Calculate the actual cost of the current path */
1106         int cost = x264_slicetype_path_cost( h, a, frames, paths[idx], best_cost );
1107         if( cost < best_cost )
1108         {
1109             best_cost = cost;
1110             idx ^= 1;
1111         }
1112     }
1113
1114     /* Store the best path. */
1115     memcpy( best_paths[length % (X264_BFRAME_MAX+1)], paths[idx^1], length );
1116 }
1117
1118 static int scenecut_internal( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int print )
1119 {
1120     x264_frame_t *frame = frames[p1];
1121     x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, p0, p1, p1, 0 );
1122
1123     int icost = frame->i_cost_est[0][0];
1124     int pcost = frame->i_cost_est[p1-p0][0];
1125     float f_bias;
1126     int i_gop_size = frame->i_frame - h->lookahead->i_last_keyframe;
1127     float f_thresh_max = h->param.i_scenecut_threshold / 100.0;
1128     /* magic numbers pulled out of thin air */
1129     float f_thresh_min = f_thresh_max * 0.25;
1130     int res;
1131
1132     if( h->param.i_keyint_min == h->param.i_keyint_max )
1133         f_thresh_min = f_thresh_max;
1134     if( i_gop_size <= h->param.i_keyint_min / 4 || h->param.b_intra_refresh )
1135         f_bias = f_thresh_min / 4;
1136     else if( i_gop_size <= h->param.i_keyint_min )
1137         f_bias = f_thresh_min * i_gop_size / h->param.i_keyint_min;
1138     else
1139     {
1140         f_bias = f_thresh_min
1141                  + ( f_thresh_max - f_thresh_min )
1142                  * ( i_gop_size - h->param.i_keyint_min )
1143                  / ( h->param.i_keyint_max - h->param.i_keyint_min );
1144     }
1145
1146     res = pcost >= (1.0 - f_bias) * icost;
1147     if( res && print )
1148     {
1149         int imb = frame->i_intra_mbs[p1-p0];
1150         int pmb = NUM_MBS - imb;
1151         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",
1152                   frame->i_frame,
1153                   icost, pcost, 1. - (double)pcost / icost,
1154                   f_bias, i_gop_size, imb, pmb );
1155     }
1156     return res;
1157 }
1158
1159 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 )
1160 {
1161     /* Only do analysis during a normal scenecut check. */
1162     if( real_scenecut && h->param.i_bframe )
1163     {
1164         int origmaxp1 = p0 + 1;
1165         /* Look ahead to avoid coding short flashes as scenecuts. */
1166         if( h->param.i_bframe_adaptive == X264_B_ADAPT_TRELLIS )
1167             /* Don't analyse any more frames than the trellis would have covered. */
1168             origmaxp1 += h->param.i_bframe;
1169         else
1170             origmaxp1++;
1171         int maxp1 = X264_MIN( origmaxp1, num_frames );
1172
1173         /* Where A and B are scenes: AAAAAABBBAAAAAA
1174          * If BBB is shorter than (maxp1-p0), it is detected as a flash
1175          * and not considered a scenecut. */
1176         for( int curp1 = p1; curp1 <= maxp1; curp1++ )
1177             if( !scenecut_internal( h, a, frames, p0, curp1, 0 ) )
1178                 /* Any frame in between p0 and cur_p1 cannot be a real scenecut. */
1179                 for( int i = curp1; i > p0; i-- )
1180                     frames[i]->b_scenecut = 0;
1181
1182         /* Where A-F are scenes: AAAAABBCCDDEEFFFFFF
1183          * If each of BB ... EE are shorter than (maxp1-p0), they are
1184          * detected as flashes and not considered scenecuts.
1185          * Instead, the first F frame becomes a scenecut.
1186          * If the video ends before F, no frame becomes a scenecut. */
1187         for( int curp0 = p0; curp0 <= maxp1; curp0++ )
1188             if( origmaxp1 > i_max_search || (curp0 < maxp1 && scenecut_internal( h, a, frames, curp0, maxp1, 0 )) )
1189                 /* If cur_p0 is the p0 of a scenecut, it cannot be the p1 of a scenecut. */
1190                     frames[curp0]->b_scenecut = 0;
1191     }
1192
1193     /* Ignore frames that are part of a flash, i.e. cannot be real scenecuts. */
1194     if( !frames[p1]->b_scenecut )
1195         return 0;
1196     return scenecut_internal( h, a, frames, p0, p1, real_scenecut );
1197 }
1198
1199 void x264_slicetype_analyse( x264_t *h, int keyframe )
1200 {
1201     x264_mb_analysis_t a;
1202     x264_frame_t *frames[X264_LOOKAHEAD_MAX+3] = { NULL, };
1203     int num_frames, orig_num_frames, keyint_limit, framecnt;
1204     int i_mb_count = NUM_MBS;
1205     int cost1p0, cost2p0, cost1b1, cost2p1;
1206     int i_max_search = X264_MIN( h->lookahead->next.i_size, X264_LOOKAHEAD_MAX );
1207     int vbv_lookahead = h->param.rc.i_vbv_buffer_size && h->param.rc.i_lookahead;
1208     if( h->param.b_deterministic )
1209         i_max_search = X264_MIN( i_max_search, h->lookahead->i_slicetype_length + !keyframe );
1210
1211     assert( h->frames.b_have_lowres );
1212
1213     if( !h->lookahead->last_nonb )
1214         return;
1215     frames[0] = h->lookahead->last_nonb;
1216     for( framecnt = 0; framecnt < i_max_search && h->lookahead->next.list[framecnt]->i_type == X264_TYPE_AUTO; framecnt++ )
1217         frames[framecnt+1] = h->lookahead->next.list[framecnt];
1218
1219     if( !framecnt )
1220     {
1221         if( h->param.rc.b_mb_tree )
1222             x264_macroblock_tree( h, &a, frames, 0, keyframe );
1223         return;
1224     }
1225
1226     keyint_limit = h->param.i_keyint_max - frames[0]->i_frame + h->lookahead->i_last_keyframe - 1;
1227     orig_num_frames = num_frames = h->param.b_intra_refresh ? framecnt : X264_MIN( framecnt, keyint_limit );
1228
1229     x264_lowres_context_init( h, &a );
1230
1231     /* This is important psy-wise: if we have a non-scenecut keyframe,
1232      * there will be significant visual artifacts if the frames just before
1233      * go down in quality due to being referenced less, despite it being
1234      * more RD-optimal. */
1235     if( (h->param.analyse.b_psy && h->param.rc.b_mb_tree) || vbv_lookahead )
1236         num_frames = framecnt;
1237     else if( num_frames == 0 )
1238     {
1239         frames[1]->i_type = X264_TYPE_I;
1240         return;
1241     }
1242
1243     int num_bframes = 0;
1244     int num_analysed_frames = num_frames;
1245     int reset_start;
1246     if( h->param.i_scenecut_threshold && scenecut( h, &a, frames, 0, 1, 1, orig_num_frames, i_max_search ) )
1247     {
1248         frames[1]->i_type = X264_TYPE_I;
1249         return;
1250     }
1251
1252     if( h->param.i_bframe )
1253     {
1254         if( h->param.i_bframe_adaptive == X264_B_ADAPT_TRELLIS )
1255         {
1256             if( num_frames > 1 )
1257             {
1258                 char best_paths[X264_BFRAME_MAX+1][X264_LOOKAHEAD_MAX] = {"","P"};
1259                 int best_path_index = (num_frames-1) % (X264_BFRAME_MAX+1);
1260
1261                 /* Perform the frametype analysis. */
1262                 for( int j = 2; j < num_frames; j++ )
1263                     x264_slicetype_path( h, &a, frames, j, best_paths );
1264
1265                 num_bframes = strspn( best_paths[best_path_index], "B" );
1266                 /* Load the results of the analysis into the frame types. */
1267                 for( int j = 1; j < num_frames; j++ )
1268                     frames[j]->i_type = best_paths[best_path_index][j-1] == 'B' ? X264_TYPE_B : X264_TYPE_P;
1269             }
1270             frames[num_frames]->i_type = X264_TYPE_P;
1271         }
1272         else if( h->param.i_bframe_adaptive == X264_B_ADAPT_FAST )
1273         {
1274             for( int i = 0; i <= num_frames-2; )
1275             {
1276                 cost2p1 = x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, i+0, i+2, i+2, 1 );
1277                 if( frames[i+2]->i_intra_mbs[2] > i_mb_count / 2 )
1278                 {
1279                     frames[i+1]->i_type = X264_TYPE_P;
1280                     frames[i+2]->i_type = X264_TYPE_P;
1281                     i += 2;
1282                     continue;
1283                 }
1284
1285                 cost1b1 = x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, i+0, i+2, i+1, 0 );
1286                 cost1p0 = x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, i+0, i+1, i+1, 0 );
1287                 cost2p0 = x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, i+1, i+2, i+2, 0 );
1288
1289                 if( cost1p0 + cost2p0 < cost1b1 + cost2p1 )
1290                 {
1291                     frames[i+1]->i_type = X264_TYPE_P;
1292                     i += 1;
1293                     continue;
1294                 }
1295
1296                 // arbitrary and untuned
1297                 #define INTER_THRESH 300
1298                 #define P_SENS_BIAS (50 - h->param.i_bframe_bias)
1299                 frames[i+1]->i_type = X264_TYPE_B;
1300
1301                 int j;
1302                 for( j = i+2; j <= X264_MIN( i+h->param.i_bframe, num_frames-1 ); j++ )
1303                 {
1304                     int pthresh = X264_MAX(INTER_THRESH - P_SENS_BIAS * (j-i-1), INTER_THRESH/10);
1305                     int pcost = x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, i+0, j+1, j+1, 1 );
1306                     if( pcost > pthresh*i_mb_count || frames[j+1]->i_intra_mbs[j-i+1] > i_mb_count/3 )
1307                         break;
1308                     frames[j]->i_type = X264_TYPE_B;
1309                 }
1310                 frames[j]->i_type = X264_TYPE_P;
1311                 i = j;
1312             }
1313             frames[num_frames]->i_type = X264_TYPE_P;
1314             num_bframes = 0;
1315             while( num_bframes < num_frames && frames[num_bframes+1]->i_type == X264_TYPE_B )
1316                 num_bframes++;
1317         }
1318         else
1319         {
1320             num_bframes = X264_MIN(num_frames-1, h->param.i_bframe);
1321             for( int j = 1; j < num_frames; j++ )
1322                 frames[j]->i_type = (j%(num_bframes+1)) ? X264_TYPE_B : X264_TYPE_P;
1323             frames[num_frames]->i_type = X264_TYPE_P;
1324         }
1325
1326         /* Check scenecut on the first minigop. */
1327         for( int j = 1; j < num_bframes+1; j++ )
1328             if( h->param.i_scenecut_threshold && scenecut( h, &a, frames, j, j+1, 0, orig_num_frames, i_max_search ) )
1329             {
1330                 frames[j]->i_type = X264_TYPE_P;
1331                 num_analysed_frames = j;
1332                 break;
1333             }
1334
1335         reset_start = keyframe ? 1 : X264_MIN( num_bframes+2, num_analysed_frames+1 );
1336     }
1337     else
1338     {
1339         for( int j = 1; j <= num_frames; j++ )
1340             frames[j]->i_type = X264_TYPE_P;
1341         reset_start = !keyframe + 1;
1342         num_bframes = 0;
1343     }
1344
1345     /* Perform the actual macroblock tree analysis.
1346      * Don't go farther than the maximum keyframe interval; this helps in short GOPs. */
1347     if( h->param.rc.b_mb_tree )
1348         x264_macroblock_tree( h, &a, frames, X264_MIN(num_frames, h->param.i_keyint_max), keyframe );
1349
1350     /* Enforce keyframe limit. */
1351     if( !h->param.b_intra_refresh )
1352         for( int i = keyint_limit+1; i <= num_frames; i += h->param.i_keyint_max )
1353         {
1354             frames[i]->i_type = X264_TYPE_I;
1355             reset_start = X264_MIN( reset_start, i+1 );
1356             if( h->param.i_open_gop == X264_OPEN_GOP_BLURAY )
1357                 while( IS_X264_TYPE_B( frames[i-1]->i_type ) )
1358                     i--;
1359         }
1360
1361     if( vbv_lookahead )
1362         x264_vbv_lookahead( h, &a, frames, num_frames, keyframe );
1363
1364     /* Restore frametypes for all frames that haven't actually been decided yet. */
1365     for( int j = reset_start; j <= num_frames; j++ )
1366         frames[j]->i_type = X264_TYPE_AUTO;
1367 }
1368
1369 void x264_slicetype_decide( x264_t *h )
1370 {
1371     x264_frame_t *frames[X264_BFRAME_MAX+2];
1372     x264_frame_t *frm;
1373     int bframes;
1374     int brefs;
1375
1376     if( !h->lookahead->next.i_size )
1377         return;
1378
1379     int lookahead_size = h->lookahead->next.i_size;
1380
1381     for( int i = 0; i < h->lookahead->next.i_size; i++ )
1382     {
1383         if( h->param.b_vfr_input )
1384         {
1385             if( lookahead_size-- > 1 )
1386                 h->lookahead->next.list[i]->i_duration = 2 * (h->lookahead->next.list[i+1]->i_pts - h->lookahead->next.list[i]->i_pts);
1387             else
1388                 h->lookahead->next.list[i]->i_duration = h->i_prev_duration;
1389         }
1390         else
1391             h->lookahead->next.list[i]->i_duration = delta_tfi_divisor[h->lookahead->next.list[i]->i_pic_struct];
1392         h->i_prev_duration = h->lookahead->next.list[i]->i_duration;
1393         h->lookahead->next.list[i]->f_duration = (double)h->lookahead->next.list[i]->i_duration
1394                                                * h->sps->vui.i_num_units_in_tick
1395                                                / h->sps->vui.i_time_scale;
1396
1397         if( h->lookahead->next.list[i]->i_frame > h->i_disp_fields_last_frame && lookahead_size > 0 )
1398         {
1399             h->lookahead->next.list[i]->i_field_cnt = h->i_disp_fields;
1400             h->i_disp_fields += h->lookahead->next.list[i]->i_duration;
1401             h->i_disp_fields_last_frame = h->lookahead->next.list[i]->i_frame;
1402         }
1403         else if( lookahead_size == 0 )
1404         {
1405             h->lookahead->next.list[i]->i_field_cnt = h->i_disp_fields;
1406             h->lookahead->next.list[i]->i_duration = h->i_prev_duration;
1407         }
1408     }
1409
1410     if( h->param.rc.b_stat_read )
1411     {
1412         /* Use the frame types from the first pass */
1413         for( int i = 0; i < h->lookahead->next.i_size; i++ )
1414             h->lookahead->next.list[i]->i_type =
1415                 x264_ratecontrol_slice_type( h, h->lookahead->next.list[i]->i_frame );
1416     }
1417     else if( (h->param.i_bframe && h->param.i_bframe_adaptive)
1418              || h->param.i_scenecut_threshold
1419              || h->param.rc.b_mb_tree
1420              || (h->param.rc.i_vbv_buffer_size && h->param.rc.i_lookahead) )
1421         x264_slicetype_analyse( h, 0 );
1422
1423     for( bframes = 0, brefs = 0;; bframes++ )
1424     {
1425         frm = h->lookahead->next.list[bframes];
1426         if( frm->i_type == X264_TYPE_BREF && h->param.i_bframe_pyramid < X264_B_PYRAMID_NORMAL &&
1427             brefs == h->param.i_bframe_pyramid )
1428         {
1429             frm->i_type = X264_TYPE_B;
1430             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "B-ref at frame %d incompatible with B-pyramid %s \n",
1431                       frm->i_frame, x264_b_pyramid_names[h->param.i_bframe_pyramid] );
1432         }
1433         /* pyramid with multiple B-refs needs a big enough dpb that the preceding P-frame stays available.
1434            smaller dpb could be supported by smart enough use of mmco, but it's easier just to forbid it. */
1435         else if( frm->i_type == X264_TYPE_BREF && h->param.i_bframe_pyramid == X264_B_PYRAMID_NORMAL &&
1436             brefs && h->param.i_frame_reference <= (brefs+3) )
1437         {
1438             frm->i_type = X264_TYPE_B;
1439             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "B-ref at frame %d incompatible with B-pyramid %s and %d reference frames\n",
1440                       frm->i_frame, x264_b_pyramid_names[h->param.i_bframe_pyramid], h->param.i_frame_reference );
1441         }
1442
1443         if( frm->i_type == X264_TYPE_KEYFRAME )
1444             frm->i_type = h->param.i_open_gop ? X264_TYPE_I : X264_TYPE_IDR;
1445
1446         /* Limit GOP size */
1447         if( (!h->param.b_intra_refresh || frm->i_frame == 0) && frm->i_frame - h->lookahead->i_last_keyframe >= h->param.i_keyint_max )
1448         {
1449             if( frm->i_type == X264_TYPE_AUTO || frm->i_type == X264_TYPE_I )
1450                 frm->i_type = h->param.i_open_gop && h->lookahead->i_last_keyframe >= 0 ? X264_TYPE_I : X264_TYPE_IDR;
1451             int warn = frm->i_type != X264_TYPE_IDR;
1452             if( warn && h->param.i_open_gop )
1453                 warn &= frm->i_type != X264_TYPE_I;
1454             if( warn )
1455                 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 );
1456         }
1457         if( frm->i_type == X264_TYPE_I && frm->i_frame - h->lookahead->i_last_keyframe >= h->param.i_keyint_min )
1458         {
1459             if( h->param.i_open_gop )
1460             {
1461                 h->lookahead->i_last_keyframe = frm->i_frame; // Use display order
1462                 if( h->param.i_open_gop == X264_OPEN_GOP_BLURAY )
1463                     h->lookahead->i_last_keyframe -= bframes; // Use bluray order
1464                 frm->b_keyframe = 1;
1465             }
1466             else
1467                 frm->i_type = X264_TYPE_IDR;
1468         }
1469         if( frm->i_type == X264_TYPE_IDR )
1470         {
1471             /* Close GOP */
1472             h->lookahead->i_last_keyframe = frm->i_frame;
1473             frm->b_keyframe = 1;
1474             if( bframes > 0 )
1475             {
1476                 bframes--;
1477                 h->lookahead->next.list[bframes]->i_type = X264_TYPE_P;
1478             }
1479         }
1480
1481         if( bframes == h->param.i_bframe ||
1482             !h->lookahead->next.list[bframes+1] )
1483         {
1484             if( IS_X264_TYPE_B( frm->i_type ) )
1485                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "specified frame type is not compatible with max B-frames\n" );
1486             if( frm->i_type == X264_TYPE_AUTO
1487                 || IS_X264_TYPE_B( frm->i_type ) )
1488                 frm->i_type = X264_TYPE_P;
1489         }
1490
1491         if( frm->i_type == X264_TYPE_BREF )
1492             brefs++;
1493
1494         if( frm->i_type == X264_TYPE_AUTO )
1495             frm->i_type = X264_TYPE_B;
1496
1497         else if( !IS_X264_TYPE_B( frm->i_type ) ) break;
1498     }
1499
1500     if( bframes )
1501         h->lookahead->next.list[bframes-1]->b_last_minigop_bframe = 1;
1502     h->lookahead->next.list[bframes]->i_bframes = bframes;
1503
1504     /* insert a bref into the sequence */
1505     if( h->param.i_bframe_pyramid && bframes > 1 && !brefs )
1506     {
1507         h->lookahead->next.list[bframes/2]->i_type = X264_TYPE_BREF;
1508         brefs++;
1509     }
1510
1511     /* calculate the frame costs ahead of time for x264_rc_analyse_slice while we still have lowres */
1512     if( h->param.rc.i_rc_method != X264_RC_CQP )
1513     {
1514         x264_mb_analysis_t a;
1515         int p0, p1, b;
1516         p1 = b = bframes + 1;
1517
1518         x264_lowres_context_init( h, &a );
1519
1520         frames[0] = h->lookahead->last_nonb;
1521         memcpy( &frames[1], h->lookahead->next.list, (bframes+1) * sizeof(x264_frame_t*) );
1522         if( IS_X264_TYPE_I( h->lookahead->next.list[bframes]->i_type ) )
1523             p0 = bframes + 1;
1524         else // P
1525             p0 = 0;
1526
1527         x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, p0, p1, b, 0 );
1528
1529         if( (p0 != p1 || bframes) && h->param.rc.i_vbv_buffer_size )
1530         {
1531             /* We need the intra costs for row SATDs. */
1532             x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, b, b, b, 0 );
1533
1534             /* We need B-frame costs for row SATDs. */
1535             p0 = 0;
1536             for( b = 1; b <= bframes; b++ )
1537             {
1538                 if( frames[b]->i_type == X264_TYPE_B )
1539                     for( p1 = b; frames[p1]->i_type == X264_TYPE_B; )
1540                         p1++;
1541                 else
1542                     p1 = bframes + 1;
1543                 x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, p0, p1, b, 0 );
1544                 if( frames[b]->i_type == X264_TYPE_BREF )
1545                     p0 = b;
1546             }
1547         }
1548     }
1549
1550     /* Analyse for weighted P frames */
1551     if( !h->param.rc.b_stat_read && h->lookahead->next.list[bframes]->i_type == X264_TYPE_P
1552         && h->param.analyse.i_weighted_pred == X264_WEIGHTP_SMART )
1553     {
1554         x264_emms();
1555         x264_weights_analyse( h, h->lookahead->next.list[bframes], h->lookahead->last_nonb, 0 );
1556     }
1557
1558     /* shift sequence to coded order.
1559        use a small temporary list to avoid shifting the entire next buffer around */
1560     int i_coded = h->lookahead->next.list[0]->i_frame;
1561     if( bframes )
1562     {
1563         int idx_list[] = { brefs+1, 1 };
1564         for( int i = 0; i < bframes; i++ )
1565         {
1566             int idx = idx_list[h->lookahead->next.list[i]->i_type == X264_TYPE_BREF]++;
1567             frames[idx] = h->lookahead->next.list[i];
1568             frames[idx]->i_reordered_pts = h->lookahead->next.list[idx]->i_pts;
1569         }
1570         frames[0] = h->lookahead->next.list[bframes];
1571         frames[0]->i_reordered_pts = h->lookahead->next.list[0]->i_pts;
1572         memcpy( h->lookahead->next.list, frames, (bframes+1) * sizeof(x264_frame_t*) );
1573     }
1574
1575     for( int i = 0; i <= bframes; i++ )
1576     {
1577         h->lookahead->next.list[i]->i_coded = i_coded++;
1578         if( i )
1579         {
1580             x264_calculate_durations( h, h->lookahead->next.list[i], h->lookahead->next.list[i-1], &h->i_cpb_delay, &h->i_coded_fields );
1581             h->lookahead->next.list[0]->f_planned_cpb_duration[i-1] = (double)h->lookahead->next.list[i-1]->i_cpb_duration *
1582                                                                       h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1583         }
1584         else
1585             x264_calculate_durations( h, h->lookahead->next.list[i], NULL, &h->i_cpb_delay, &h->i_coded_fields );
1586
1587         h->lookahead->next.list[0]->f_planned_cpb_duration[i] = (double)h->lookahead->next.list[i]->i_cpb_duration *
1588                                                                 h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1589     }
1590 }
1591
1592 int x264_rc_analyse_slice( x264_t *h )
1593 {
1594     int p0 = 0, p1, b;
1595     int cost;
1596     x264_emms();
1597
1598     if( IS_X264_TYPE_I(h->fenc->i_type) )
1599         p1 = b = 0;
1600     else if( h->fenc->i_type == X264_TYPE_P )
1601         p1 = b = h->fenc->i_bframes + 1;
1602     else //B
1603     {
1604         p1 = (h->fref1[0]->i_poc - h->fref0[0]->i_poc)/2;
1605         b  = (h->fenc->i_poc - h->fref0[0]->i_poc)/2;
1606     }
1607     /* We don't need to assign p0/p1 since we are not performing any real analysis here. */
1608     x264_frame_t **frames = &h->fenc - b;
1609
1610     /* cost should have been already calculated by x264_slicetype_decide */
1611     cost = frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b];
1612     assert( cost >= 0 );
1613
1614     if( h->param.rc.b_mb_tree && !h->param.rc.b_stat_read )
1615     {
1616         cost = x264_slicetype_frame_cost_recalculate( h, frames, p0, p1, b );
1617         if( b && h->param.rc.i_vbv_buffer_size )
1618             x264_slicetype_frame_cost_recalculate( h, frames, b, b, b );
1619     }
1620     /* In AQ, use the weighted score instead. */
1621     else if( h->param.rc.i_aq_mode )
1622         cost = frames[b]->i_cost_est_aq[b-p0][p1-b];
1623
1624     h->fenc->i_row_satd = h->fenc->i_row_satds[b-p0][p1-b];
1625     h->fdec->i_row_satd = h->fdec->i_row_satds[b-p0][p1-b];
1626     h->fdec->i_satd = cost;
1627     memcpy( h->fdec->i_row_satd, h->fenc->i_row_satd, h->mb.i_mb_height * sizeof(int) );
1628     if( !IS_X264_TYPE_I(h->fenc->i_type) )
1629         memcpy( h->fdec->i_row_satds[0][0], h->fenc->i_row_satds[0][0], h->mb.i_mb_height * sizeof(int) );
1630
1631     if( h->param.b_intra_refresh && h->param.rc.i_vbv_buffer_size && h->fenc->i_type == X264_TYPE_P )
1632     {
1633         int ip_factor = 256 * h->param.rc.f_ip_factor; /* fix8 */
1634         for( int y = 0; y < h->mb.i_mb_height; y++ )
1635         {
1636             int mb_xy = y * h->mb.i_mb_stride;
1637             for( int x = h->fdec->i_pir_start_col; x <= h->fdec->i_pir_end_col; x++, mb_xy++ )
1638             {
1639                 int intra_cost = (h->fenc->i_intra_cost[mb_xy] * ip_factor + 128) >> 8;
1640                 int inter_cost = h->fenc->lowres_costs[b-p0][p1-b][mb_xy] & LOWRES_COST_MASK;
1641                 int diff = intra_cost - inter_cost;
1642                 if( h->param.rc.i_aq_mode )
1643                     h->fdec->i_row_satd[y] += (diff * frames[b]->i_inv_qscale_factor[mb_xy] + 128) >> 8;
1644                 else
1645                     h->fdec->i_row_satd[y] += diff;
1646                 cost += diff;
1647             }
1648         }
1649     }
1650
1651     return cost;
1652 }