]> git.sesse.net Git - x264/blob - encoder/slicetype.c
Hotfix for high bit depth
[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[9] ) = {0,0,0,0,0,0,0,0,1}; //hack for win32
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 && b == p1 )
651             {
652                 x264_emms();
653                 x264_weights_analyse( h, frames[b], frames[p0], 1 );
654                 w = frames[b]->weight[0];
655             }
656             frames[b]->lowres_mvs[0][b-p0-1][0][0] = 0;
657         }
658         if( do_search[1] ) frames[b]->lowres_mvs[1][p1-b-1][0][0] = 0;
659
660         if( b == p1 )
661             frames[b]->i_intra_mbs[b-p0] = 0;
662         if( !frames[b]->b_intra_calculated )
663         {
664             frames[b]->i_cost_est[0][0] = 0;
665             frames[b]->i_cost_est_aq[0][0] = 0;
666         }
667         if( p1 != p0 )
668             dist_scale_factor = ( ((b-p0) << 8) + ((p1-p0) >> 1) ) / (p1-p0);
669
670         frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b] = 0;
671         frames[b]->i_cost_est_aq[b-p0][p1-b] = 0;
672
673         /* Lowres lookahead goes backwards because the MVs are used as predictors in the main encode.
674          * This considerably improves MV prediction overall. */
675
676         /* The edge mbs seem to reduce the predictive quality of the
677          * whole frame's score, but are needed for a spatial distribution. */
678         if( h->param.rc.b_mb_tree || h->param.rc.i_vbv_buffer_size ||
679             h->mb.i_mb_width <= 2 || h->mb.i_mb_height <= 2 )
680         {
681             for( h->mb.i_mb_y = h->mb.i_mb_height - 1; h->mb.i_mb_y >= 0; h->mb.i_mb_y-- )
682             {
683                 row_satd[h->mb.i_mb_y] = 0;
684                 if( !frames[b]->b_intra_calculated )
685                     row_satd_intra[h->mb.i_mb_y] = 0;
686                 for( h->mb.i_mb_x = h->mb.i_mb_width - 1; h->mb.i_mb_x >= 0; h->mb.i_mb_x-- )
687                     x264_slicetype_mb_cost( h, a, frames, p0, p1, b, dist_scale_factor, do_search, w );
688             }
689         }
690         else
691         {
692             for( h->mb.i_mb_y = h->mb.i_mb_height - 2; h->mb.i_mb_y >= 1; h->mb.i_mb_y-- )
693                 for( h->mb.i_mb_x = h->mb.i_mb_width - 2; h->mb.i_mb_x >= 1; h->mb.i_mb_x-- )
694                     x264_slicetype_mb_cost( h, a, frames, p0, p1, b, dist_scale_factor, do_search, w );
695         }
696
697         i_score = frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b];
698         if( b != p1 )
699             i_score = (uint64_t)i_score * 100 / (120 + h->param.i_bframe_bias);
700         else
701             frames[b]->b_intra_calculated = 1;
702
703         frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b] = i_score;
704         x264_emms();
705     }
706
707     if( b_intra_penalty )
708     {
709         // arbitrary penalty for I-blocks after B-frames
710         int nmb = NUM_MBS;
711         i_score += i_score * frames[b]->i_intra_mbs[b-p0] / (nmb * 8);
712     }
713     return i_score;
714 }
715
716 /* If MB-tree changes the quantizers, we need to recalculate the frame cost without
717  * re-running lookahead. */
718 static int x264_slicetype_frame_cost_recalculate( x264_t *h, x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int b )
719 {
720     int i_score = 0;
721     int *row_satd = frames[b]->i_row_satds[b-p0][p1-b];
722     float *qp_offset = IS_X264_TYPE_B(frames[b]->i_type) ? frames[b]->f_qp_offset_aq : frames[b]->f_qp_offset;
723     x264_emms();
724     for( h->mb.i_mb_y = h->mb.i_mb_height - 1; h->mb.i_mb_y >= 0; h->mb.i_mb_y-- )
725     {
726         row_satd[ h->mb.i_mb_y ] = 0;
727         for( h->mb.i_mb_x = h->mb.i_mb_width - 1; h->mb.i_mb_x >= 0; h->mb.i_mb_x-- )
728         {
729             int i_mb_xy = h->mb.i_mb_x + h->mb.i_mb_y*h->mb.i_mb_stride;
730             int i_mb_cost = frames[b]->lowres_costs[b-p0][p1-b][i_mb_xy] & LOWRES_COST_MASK;
731             float qp_adj = qp_offset[i_mb_xy];
732             i_mb_cost = (i_mb_cost * x264_exp2fix8(qp_adj) + 128) >> 8;
733             row_satd[ h->mb.i_mb_y ] += i_mb_cost;
734             if( (h->mb.i_mb_y > 0 && h->mb.i_mb_y < h->mb.i_mb_height - 1 &&
735                  h->mb.i_mb_x > 0 && h->mb.i_mb_x < h->mb.i_mb_width - 1) ||
736                  h->mb.i_mb_width <= 2 || h->mb.i_mb_height <= 2 )
737             {
738                 i_score += i_mb_cost;
739             }
740         }
741     }
742     return i_score;
743 }
744
745 static void x264_macroblock_tree_finish( x264_t *h, x264_frame_t *frame, int ref0_distance )
746 {
747     x264_emms();
748     float weightdelta = 0.0;
749     if( ref0_distance && frame->f_weighted_cost_delta[ref0_distance-1] > 0 )
750         weightdelta = (1.0 - frame->f_weighted_cost_delta[ref0_distance-1]);
751
752     /* Allow the strength to be adjusted via qcompress, since the two
753      * concepts are very similar. */
754     float strength = 5.0f * (1.0f - h->param.rc.f_qcompress);
755     for( int mb_index = 0; mb_index < h->mb.i_mb_count; mb_index++ )
756     {
757         int intra_cost = (frame->i_intra_cost[mb_index] * frame->i_inv_qscale_factor[mb_index]+128)>>8;
758         if( intra_cost )
759         {
760             int propagate_cost = frame->i_propagate_cost[mb_index];
761             float log2_ratio = x264_log2(intra_cost + propagate_cost) - x264_log2(intra_cost) + weightdelta;
762             frame->f_qp_offset[mb_index] = frame->f_qp_offset_aq[mb_index] - strength * log2_ratio;
763         }
764     }
765 }
766
767 static void x264_macroblock_tree_propagate( x264_t *h, x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int b, int referenced )
768 {
769     uint16_t *ref_costs[2] = {frames[p0]->i_propagate_cost,frames[p1]->i_propagate_cost};
770     int dist_scale_factor = ( ((b-p0) << 8) + ((p1-p0) >> 1) ) / (p1-p0);
771     int i_bipred_weight = h->param.analyse.b_weighted_bipred ? 64 - (dist_scale_factor>>2) : 32;
772     int16_t (*mvs[2])[2] = { frames[b]->lowres_mvs[0][b-p0-1], frames[b]->lowres_mvs[1][p1-b-1] };
773     int bipred_weights[2] = {i_bipred_weight, 64 - i_bipred_weight};
774     int *buf = h->scratch_buffer;
775     uint16_t *propagate_cost = frames[b]->i_propagate_cost;
776
777     /* For non-reffed frames the source costs are always zero, so just memset one row and re-use it. */
778     if( !referenced )
779         memset( frames[b]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_width * sizeof(uint16_t) );
780
781     for( h->mb.i_mb_y = 0; h->mb.i_mb_y < h->mb.i_mb_height; h->mb.i_mb_y++ )
782     {
783         int mb_index = h->mb.i_mb_y*h->mb.i_mb_stride;
784         h->mc.mbtree_propagate_cost( buf, propagate_cost,
785             frames[b]->i_intra_cost+mb_index, frames[b]->lowres_costs[b-p0][p1-b]+mb_index,
786             frames[b]->i_inv_qscale_factor+mb_index, h->mb.i_mb_width );
787         if( referenced )
788             propagate_cost += h->mb.i_mb_width;
789         for( h->mb.i_mb_x = 0; h->mb.i_mb_x < h->mb.i_mb_width; h->mb.i_mb_x++, mb_index++ )
790         {
791             int propagate_amount = buf[h->mb.i_mb_x];
792             /* Don't propagate for an intra block. */
793             if( propagate_amount > 0 )
794             {
795                 /* Access width-2 bitfield. */
796                 int lists_used = frames[b]->lowres_costs[b-p0][p1-b][mb_index] >> LOWRES_COST_SHIFT;
797                 /* Follow the MVs to the previous frame(s). */
798                 for( int list = 0; list < 2; list++ )
799                     if( (lists_used >> list)&1 )
800                     {
801 #define CLIP_ADD(s,x) (s) = X264_MIN((s)+(x),(1<<16)-1)
802                         int listamount = propagate_amount;
803                         /* Apply bipred weighting. */
804                         if( lists_used == 3 )
805                             listamount = (listamount * bipred_weights[list] + 32) >> 6;
806
807                         /* Early termination for simple case of mv0. */
808                         if( !M32( mvs[list][mb_index] ) )
809                         {
810                             CLIP_ADD( ref_costs[list][mb_index], listamount );
811                             continue;
812                         }
813
814                         int x = mvs[list][mb_index][0];
815                         int y = mvs[list][mb_index][1];
816                         int mbx = (x>>5)+h->mb.i_mb_x;
817                         int mby = (y>>5)+h->mb.i_mb_y;
818                         int idx0 = mbx + mby * h->mb.i_mb_stride;
819                         int idx1 = idx0 + 1;
820                         int idx2 = idx0 + h->mb.i_mb_stride;
821                         int idx3 = idx0 + h->mb.i_mb_stride + 1;
822                         x &= 31;
823                         y &= 31;
824                         int idx0weight = (32-y)*(32-x);
825                         int idx1weight = (32-y)*x;
826                         int idx2weight = y*(32-x);
827                         int idx3weight = y*x;
828
829                         /* We could just clip the MVs, but pixels that lie outside the frame probably shouldn't
830                          * be counted. */
831                         if( mbx < h->mb.i_mb_width-1 && mby < h->mb.i_mb_height-1 && mbx >= 0 && mby >= 0 )
832                         {
833                             CLIP_ADD( ref_costs[list][idx0], (listamount*idx0weight+512)>>10 );
834                             CLIP_ADD( ref_costs[list][idx1], (listamount*idx1weight+512)>>10 );
835                             CLIP_ADD( ref_costs[list][idx2], (listamount*idx2weight+512)>>10 );
836                             CLIP_ADD( ref_costs[list][idx3], (listamount*idx3weight+512)>>10 );
837                         }
838                         else /* Check offsets individually */
839                         {
840                             if( mbx < h->mb.i_mb_width && mby < h->mb.i_mb_height && mbx >= 0 && mby >= 0 )
841                                 CLIP_ADD( ref_costs[list][idx0], (listamount*idx0weight+512)>>10 );
842                             if( mbx+1 < h->mb.i_mb_width && mby < h->mb.i_mb_height && mbx+1 >= 0 && mby >= 0 )
843                                 CLIP_ADD( ref_costs[list][idx1], (listamount*idx1weight+512)>>10 );
844                             if( mbx < h->mb.i_mb_width && mby+1 < h->mb.i_mb_height && mbx >= 0 && mby+1 >= 0 )
845                                 CLIP_ADD( ref_costs[list][idx2], (listamount*idx2weight+512)>>10 );
846                             if( mbx+1 < h->mb.i_mb_width && mby+1 < h->mb.i_mb_height && mbx+1 >= 0 && mby+1 >= 0 )
847                                 CLIP_ADD( ref_costs[list][idx3], (listamount*idx3weight+512)>>10 );
848                         }
849                     }
850             }
851         }
852     }
853
854     if( h->param.rc.i_vbv_buffer_size && h->param.rc.i_lookahead && referenced )
855         x264_macroblock_tree_finish( h, frames[b], b == p1 ? b - p0 : 0 );
856 }
857
858 static void x264_macroblock_tree( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, int num_frames, int b_intra )
859 {
860     int idx = !b_intra;
861     int last_nonb, cur_nonb = 1;
862     int bframes = 0;
863     int i = num_frames;
864
865     if( b_intra )
866         x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, 0, 0, 0, 0 );
867
868     while( i > 0 && frames[i]->i_type == X264_TYPE_B )
869         i--;
870     last_nonb = i;
871
872     /* Lookaheadless MB-tree is not a theoretically distinct case; the same extrapolation could
873      * be applied to the end of a lookahead buffer of any size.  However, it's most needed when
874      * lookahead=0, so that's what's currently implemented. */
875     if( !h->param.rc.i_lookahead )
876     {
877         if( b_intra )
878         {
879             memset( frames[0]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
880             memcpy( frames[0]->f_qp_offset, frames[0]->f_qp_offset_aq, h->mb.i_mb_count * sizeof(float) );
881             return;
882         }
883         XCHG( uint16_t*, frames[last_nonb]->i_propagate_cost, frames[0]->i_propagate_cost );
884         memset( frames[0]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
885     }
886     else
887     {
888         if( last_nonb < idx )
889             return;
890         memset( frames[last_nonb]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
891     }
892
893     while( i-- > idx )
894     {
895         cur_nonb = i;
896         while( frames[cur_nonb]->i_type == X264_TYPE_B && cur_nonb > 0 )
897             cur_nonb--;
898         if( cur_nonb < idx )
899             break;
900         x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_nonb, last_nonb, last_nonb, 0 );
901         memset( frames[cur_nonb]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
902         bframes = last_nonb - cur_nonb - 1;
903         if( h->param.i_bframe_pyramid && bframes > 1 )
904         {
905             int middle = (bframes + 1)/2 + cur_nonb;
906             x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_nonb, last_nonb, middle, 0 );
907             memset( frames[middle]->i_propagate_cost, 0, h->mb.i_mb_count * sizeof(uint16_t) );
908             while( i > cur_nonb )
909             {
910                 int p0 = i > middle ? middle : cur_nonb;
911                 int p1 = i < middle ? middle : last_nonb;
912                 if( i != middle )
913                 {
914                     x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, p0, p1, i, 0 );
915                     x264_macroblock_tree_propagate( h, frames, p0, p1, i, 0 );
916                 }
917                 i--;
918             }
919             x264_macroblock_tree_propagate( h, frames, cur_nonb, last_nonb, middle, 1 );
920         }
921         else
922         {
923             while( i > cur_nonb )
924             {
925                 x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_nonb, last_nonb, i, 0 );
926                 x264_macroblock_tree_propagate( h, frames, cur_nonb, last_nonb, i, 0 );
927                 i--;
928             }
929         }
930         x264_macroblock_tree_propagate( h, frames, cur_nonb, last_nonb, last_nonb, 1 );
931         last_nonb = cur_nonb;
932     }
933
934     if( !h->param.rc.i_lookahead )
935     {
936         x264_macroblock_tree_propagate( h, frames, 0, last_nonb, last_nonb, 1 );
937         XCHG( uint16_t*, frames[last_nonb]->i_propagate_cost, frames[0]->i_propagate_cost );
938     }
939
940     x264_macroblock_tree_finish( h, frames[last_nonb], last_nonb );
941     if( h->param.i_bframe_pyramid && bframes > 1 && !h->param.rc.i_vbv_buffer_size )
942         x264_macroblock_tree_finish( h, frames[last_nonb+(bframes+1)/2], 0 );
943 }
944
945 static int x264_vbv_frame_cost( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int b )
946 {
947     int cost = x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, p0, p1, b, 0 );
948     if( h->param.rc.i_aq_mode )
949     {
950         if( h->param.rc.b_mb_tree )
951             return x264_slicetype_frame_cost_recalculate( h, frames, p0, p1, b );
952         else
953             return frames[b]->i_cost_est_aq[b-p0][p1-b];
954     }
955     return cost;
956 }
957
958 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 )
959 {
960     cur_frame->i_cpb_delay = *i_cpb_delay;
961     cur_frame->i_dpb_output_delay = cur_frame->i_field_cnt - *i_coded_fields;
962
963     // add a correction term for frame reordering
964     cur_frame->i_dpb_output_delay += h->sps->vui.i_num_reorder_frames*2;
965
966     // fix possible negative dpb_output_delay because of pulldown changes and reordering
967     if( cur_frame->i_dpb_output_delay < 0 )
968     {
969         cur_frame->i_cpb_delay += cur_frame->i_dpb_output_delay;
970         cur_frame->i_dpb_output_delay = 0;
971         if( prev_frame )
972             prev_frame->i_cpb_duration += cur_frame->i_dpb_output_delay;
973     }
974
975     if( cur_frame->b_keyframe )
976         *i_cpb_delay = 0;
977
978     *i_cpb_delay += cur_frame->i_duration;
979     *i_coded_fields += cur_frame->i_duration;
980     cur_frame->i_cpb_duration = cur_frame->i_duration;
981 }
982
983 static void x264_vbv_lookahead( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, int num_frames, int keyframe )
984 {
985     int last_nonb = 0, cur_nonb = 1, idx = 0;
986     x264_frame_t *prev_frame = NULL;
987     int prev_frame_idx = 0;
988     while( cur_nonb < num_frames && frames[cur_nonb]->i_type == X264_TYPE_B )
989         cur_nonb++;
990     int next_nonb = keyframe ? last_nonb : cur_nonb;
991
992     if( frames[cur_nonb]->i_coded_fields_lookahead >= 0 )
993     {
994         h->i_coded_fields_lookahead = frames[cur_nonb]->i_coded_fields_lookahead;
995         h->i_cpb_delay_lookahead = frames[cur_nonb]->i_cpb_delay_lookahead;
996     }
997
998     while( cur_nonb < num_frames )
999     {
1000         /* P/I cost: This shouldn't include the cost of next_nonb */
1001         if( next_nonb != cur_nonb )
1002         {
1003             int p0 = IS_X264_TYPE_I( frames[cur_nonb]->i_type ) ? cur_nonb : last_nonb;
1004             frames[next_nonb]->i_planned_satd[idx] = x264_vbv_frame_cost( h, a, frames, p0, cur_nonb, cur_nonb );
1005             frames[next_nonb]->i_planned_type[idx] = frames[cur_nonb]->i_type;
1006             frames[cur_nonb]->i_coded_fields_lookahead = h->i_coded_fields_lookahead;
1007             frames[cur_nonb]->i_cpb_delay_lookahead = h->i_cpb_delay_lookahead;
1008             x264_calculate_durations( h, frames[cur_nonb], prev_frame, &h->i_cpb_delay_lookahead, &h->i_coded_fields_lookahead );
1009             if( prev_frame )
1010             {
1011                 frames[next_nonb]->f_planned_cpb_duration[prev_frame_idx] = (double)prev_frame->i_cpb_duration *
1012                                                                             h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1013             }
1014             frames[next_nonb]->f_planned_cpb_duration[idx] = (double)frames[cur_nonb]->i_cpb_duration *
1015                                                              h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1016             prev_frame = frames[cur_nonb];
1017             prev_frame_idx = idx;
1018             idx++;
1019         }
1020         /* Handle the B-frames: coded order */
1021         for( int i = last_nonb+1; i < cur_nonb; i++, idx++ )
1022         {
1023             frames[next_nonb]->i_planned_satd[idx] = x264_vbv_frame_cost( h, a, frames, last_nonb, cur_nonb, i );
1024             frames[next_nonb]->i_planned_type[idx] = X264_TYPE_B;
1025             frames[i]->i_coded_fields_lookahead = h->i_coded_fields_lookahead;
1026             frames[i]->i_cpb_delay_lookahead = h->i_cpb_delay_lookahead;
1027             x264_calculate_durations( h, frames[i], prev_frame, &h->i_cpb_delay_lookahead, &h->i_coded_fields_lookahead );
1028             if( prev_frame )
1029             {
1030                 frames[next_nonb]->f_planned_cpb_duration[prev_frame_idx] = (double)prev_frame->i_cpb_duration *
1031                                                                             h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1032             }
1033             frames[next_nonb]->f_planned_cpb_duration[idx] = (double)frames[i]->i_cpb_duration *
1034                                                              h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1035             prev_frame = frames[i];
1036             prev_frame_idx = idx;
1037         }
1038         last_nonb = cur_nonb;
1039         cur_nonb++;
1040         while( cur_nonb <= num_frames && frames[cur_nonb]->i_type == X264_TYPE_B )
1041             cur_nonb++;
1042     }
1043     frames[next_nonb]->i_planned_type[idx] = X264_TYPE_AUTO;
1044 }
1045
1046 static int x264_slicetype_path_cost( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, char *path, int threshold )
1047 {
1048     int loc = 1;
1049     int cost = 0;
1050     int cur_p = 0;
1051     path--; /* Since the 1st path element is really the second frame */
1052     while( path[loc] )
1053     {
1054         int next_p = loc;
1055         /* Find the location of the next P-frame. */
1056         while( path[next_p] != 'P' )
1057             next_p++;
1058
1059         /* Add the cost of the P-frame found above */
1060         cost += x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_p, next_p, next_p, 0 );
1061         /* Early terminate if the cost we have found is larger than the best path cost so far */
1062         if( cost > threshold )
1063             break;
1064
1065         if( h->param.i_bframe_pyramid && next_p - cur_p > 2 )
1066         {
1067             int middle = cur_p + (next_p - cur_p)/2;
1068             cost += x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_p, next_p, middle, 0 );
1069             for( int next_b = loc; next_b < middle && cost < threshold; next_b++ )
1070                 cost += x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_p, middle, next_b, 0 );
1071             for( int next_b = middle+1; next_b < next_p && cost < threshold; next_b++ )
1072                 cost += x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, middle, next_p, next_b, 0 );
1073         }
1074         else
1075             for( int next_b = loc; next_b < next_p && cost < threshold; next_b++ )
1076                 cost += x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, cur_p, next_p, next_b, 0 );
1077
1078         loc = next_p + 1;
1079         cur_p = next_p;
1080     }
1081     return cost;
1082 }
1083
1084 /* Viterbi/trellis slicetype decision algorithm. */
1085 /* Uses strings due to the fact that the speed of the control functions is
1086    negligible compared to the cost of running slicetype_frame_cost, and because
1087    it makes debugging easier. */
1088 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] )
1089 {
1090     char paths[2][X264_LOOKAHEAD_MAX];
1091     int num_paths = X264_MIN( h->param.i_bframe+1, length );
1092     int best_cost = COST_MAX;
1093     int idx = 0;
1094
1095     /* Iterate over all currently possible paths */
1096     for( int path = 0; path < num_paths; path++ )
1097     {
1098         /* Add suffixes to the current path */
1099         int len = length - (path + 1);
1100         memcpy( paths[idx], best_paths[len % (X264_BFRAME_MAX+1)], len );
1101         memset( paths[idx]+len, 'B', path );
1102         strcpy( paths[idx]+len+path, "P" );
1103
1104         /* Calculate the actual cost of the current path */
1105         int cost = x264_slicetype_path_cost( h, a, frames, paths[idx], best_cost );
1106         if( cost < best_cost )
1107         {
1108             best_cost = cost;
1109             idx ^= 1;
1110         }
1111     }
1112
1113     /* Store the best path. */
1114     memcpy( best_paths[length % (X264_BFRAME_MAX+1)], paths[idx^1], length );
1115 }
1116
1117 static int scenecut_internal( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, x264_frame_t **frames, int p0, int p1, int print )
1118 {
1119     x264_frame_t *frame = frames[p1];
1120     x264_slicetype_frame_cost( h, a, frames, p0, p1, p1, 0 );
1121
1122     int icost = frame->i_cost_est[0][0];
1123     int pcost = frame->i_cost_est[p1-p0][0];
1124     float f_bias;
1125     int i_gop_size = frame->i_frame - h->lookahead->i_last_keyframe;
1126     float f_thresh_max = h->param.i_scenecut_threshold / 100.0;
1127     /* magic numbers pulled out of thin air */
1128     float f_thresh_min = f_thresh_max * 0.25;
1129     int res;
1130
1131     if( h->param.i_keyint_min == h->param.i_keyint_max )
1132         f_thresh_min = f_thresh_max;
1133     if( i_gop_size <= h->param.i_keyint_min / 4 || h->param.b_intra_refresh )
1134         f_bias = f_thresh_min / 4;
1135     else if( i_gop_size <= h->param.i_keyint_min )
1136         f_bias = f_thresh_min * i_gop_size / h->param.i_keyint_min;
1137     else
1138     {
1139         f_bias = f_thresh_min
1140                  + ( f_thresh_max - f_thresh_min )
1141                  * ( i_gop_size - h->param.i_keyint_min )
1142                  / ( h->param.i_keyint_max - h->param.i_keyint_min );
1143     }
1144
1145     res = pcost >= (1.0 - f_bias) * icost;
1146     if( res && print )
1147     {
1148         int imb = frame->i_intra_mbs[p1-p0];
1149         int pmb = NUM_MBS - imb;
1150         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",
1151                   frame->i_frame,
1152                   icost, pcost, 1. - (double)pcost / icost,
1153                   f_bias, i_gop_size, imb, pmb );
1154     }
1155     return res;
1156 }
1157
1158 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 )
1159 {
1160     /* Only do analysis during a normal scenecut check. */
1161     if( real_scenecut && h->param.i_bframe )
1162     {
1163         int origmaxp1 = p0 + 1;
1164         /* Look ahead to avoid coding short flashes as scenecuts. */
1165         if( h->param.i_bframe_adaptive == X264_B_ADAPT_TRELLIS )
1166             /* Don't analyse any more frames than the trellis would have covered. */
1167             origmaxp1 += h->param.i_bframe;
1168         else
1169             origmaxp1++;
1170         int maxp1 = X264_MIN( origmaxp1, num_frames );
1171
1172         /* Where A and B are scenes: AAAAAABBBAAAAAA
1173          * If BBB is shorter than (maxp1-p0), it is detected as a flash
1174          * and not considered a scenecut. */
1175         for( int curp1 = p1; curp1 <= maxp1; curp1++ )
1176             if( !scenecut_internal( h, a, frames, p0, curp1, 0 ) )
1177                 /* Any frame in between p0 and cur_p1 cannot be a real scenecut. */
1178                 for( int i = curp1; i > p0; i-- )
1179                     frames[i]->b_scenecut = 0;
1180
1181         /* Where A-F are scenes: AAAAABBCCDDEEFFFFFF
1182          * If each of BB ... EE are shorter than (maxp1-p0), they are
1183          * detected as flashes and not considered scenecuts.
1184          * Instead, the first F frame becomes a scenecut.
1185          * If the video ends before F, no frame becomes a scenecut. */
1186         for( int curp0 = p0; curp0 <= maxp1; curp0++ )
1187             if( origmaxp1 > i_max_search || (curp0 < maxp1 && scenecut_internal( h, a, frames, curp0, maxp1, 0 )) )
1188                 /* If cur_p0 is the p0 of a scenecut, it cannot be the p1 of a scenecut. */
1189                     frames[curp0]->b_scenecut = 0;
1190     }
1191
1192     /* Ignore frames that are part of a flash, i.e. cannot be real scenecuts. */
1193     if( !frames[p1]->b_scenecut )
1194         return 0;
1195     return scenecut_internal( h, a, frames, p0, p1, real_scenecut );
1196 }
1197
1198 void x264_slicetype_analyse( x264_t *h, int keyframe )
1199 {
1200     x264_mb_analysis_t a;
1201     x264_frame_t *frames[X264_LOOKAHEAD_MAX+3] = { NULL, };
1202     int num_frames, orig_num_frames, keyint_limit, framecnt;
1203     int i_mb_count = NUM_MBS;
1204     int cost1p0, cost2p0, cost1b1, cost2p1;
1205     int i_max_search = X264_MIN( h->lookahead->next.i_size, X264_LOOKAHEAD_MAX );
1206     int vbv_lookahead = h->param.rc.i_vbv_buffer_size && h->param.rc.i_lookahead;
1207     if( h->param.b_deterministic )
1208         i_max_search = X264_MIN( i_max_search, h->lookahead->i_slicetype_length + !keyframe );
1209
1210     assert( h->frames.b_have_lowres );
1211
1212     if( !h->lookahead->last_nonb )
1213         return;
1214     frames[0] = h->lookahead->last_nonb;
1215     for( framecnt = 0; framecnt < i_max_search && h->lookahead->next.list[framecnt]->i_type == X264_TYPE_AUTO; framecnt++ )
1216         frames[framecnt+1] = h->lookahead->next.list[framecnt];
1217
1218     if( !framecnt )
1219     {
1220         if( h->param.rc.b_mb_tree )
1221             x264_macroblock_tree( h, &a, frames, 0, keyframe );
1222         return;
1223     }
1224
1225     keyint_limit = h->param.i_keyint_max - frames[0]->i_frame + h->lookahead->i_last_keyframe - 1;
1226     orig_num_frames = num_frames = h->param.b_intra_refresh ? framecnt : X264_MIN( framecnt, keyint_limit );
1227
1228     x264_lowres_context_init( h, &a );
1229
1230     /* This is important psy-wise: if we have a non-scenecut keyframe,
1231      * there will be significant visual artifacts if the frames just before
1232      * go down in quality due to being referenced less, despite it being
1233      * more RD-optimal. */
1234     if( (h->param.analyse.b_psy && h->param.rc.b_mb_tree) || vbv_lookahead )
1235         num_frames = framecnt;
1236     else if( num_frames == 0 )
1237     {
1238         frames[1]->i_type = X264_TYPE_I;
1239         return;
1240     }
1241
1242     int num_bframes = 0;
1243     int num_analysed_frames = num_frames;
1244     int reset_start;
1245     if( h->param.i_scenecut_threshold && scenecut( h, &a, frames, 0, 1, 1, orig_num_frames, i_max_search ) )
1246     {
1247         frames[1]->i_type = X264_TYPE_I;
1248         return;
1249     }
1250
1251     if( h->param.i_bframe )
1252     {
1253         if( h->param.i_bframe_adaptive == X264_B_ADAPT_TRELLIS )
1254         {
1255             if( num_frames > 1 )
1256             {
1257                 char best_paths[X264_BFRAME_MAX+1][X264_LOOKAHEAD_MAX] = {"","P"};
1258                 int best_path_index = (num_frames-1) % (X264_BFRAME_MAX+1);
1259
1260                 /* Perform the frametype analysis. */
1261                 for( int j = 2; j < num_frames; j++ )
1262                     x264_slicetype_path( h, &a, frames, j, best_paths );
1263
1264                 num_bframes = strspn( best_paths[best_path_index], "B" );
1265                 /* Load the results of the analysis into the frame types. */
1266                 for( int j = 1; j < num_frames; j++ )
1267                     frames[j]->i_type = best_paths[best_path_index][j-1] == 'B' ? X264_TYPE_B : X264_TYPE_P;
1268             }
1269             frames[num_frames]->i_type = X264_TYPE_P;
1270         }
1271         else if( h->param.i_bframe_adaptive == X264_B_ADAPT_FAST )
1272         {
1273             for( int i = 0; i <= num_frames-2; )
1274             {
1275                 cost2p1 = x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, i+0, i+2, i+2, 1 );
1276                 if( frames[i+2]->i_intra_mbs[2] > i_mb_count / 2 )
1277                 {
1278                     frames[i+1]->i_type = X264_TYPE_P;
1279                     frames[i+2]->i_type = X264_TYPE_P;
1280                     i += 2;
1281                     continue;
1282                 }
1283
1284                 cost1b1 = x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, i+0, i+2, i+1, 0 );
1285                 cost1p0 = x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, i+0, i+1, i+1, 0 );
1286                 cost2p0 = x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, i+1, i+2, i+2, 0 );
1287
1288                 if( cost1p0 + cost2p0 < cost1b1 + cost2p1 )
1289                 {
1290                     frames[i+1]->i_type = X264_TYPE_P;
1291                     i += 1;
1292                     continue;
1293                 }
1294
1295                 // arbitrary and untuned
1296                 #define INTER_THRESH 300
1297                 #define P_SENS_BIAS (50 - h->param.i_bframe_bias)
1298                 frames[i+1]->i_type = X264_TYPE_B;
1299
1300                 int j;
1301                 for( j = i+2; j <= X264_MIN( i+h->param.i_bframe, num_frames-1 ); j++ )
1302                 {
1303                     int pthresh = X264_MAX(INTER_THRESH - P_SENS_BIAS * (j-i-1), INTER_THRESH/10);
1304                     int pcost = x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, i+0, j+1, j+1, 1 );
1305                     if( pcost > pthresh*i_mb_count || frames[j+1]->i_intra_mbs[j-i+1] > i_mb_count/3 )
1306                         break;
1307                     frames[j]->i_type = X264_TYPE_B;
1308                 }
1309                 frames[j]->i_type = X264_TYPE_P;
1310                 i = j;
1311             }
1312             frames[num_frames]->i_type = X264_TYPE_P;
1313             num_bframes = 0;
1314             while( num_bframes < num_frames && frames[num_bframes+1]->i_type == X264_TYPE_B )
1315                 num_bframes++;
1316         }
1317         else
1318         {
1319             num_bframes = X264_MIN(num_frames-1, h->param.i_bframe);
1320             for( int j = 1; j < num_frames; j++ )
1321                 frames[j]->i_type = (j%(num_bframes+1)) ? X264_TYPE_B : X264_TYPE_P;
1322             frames[num_frames]->i_type = X264_TYPE_P;
1323         }
1324
1325         /* Check scenecut on the first minigop. */
1326         for( int j = 1; j < num_bframes+1; j++ )
1327             if( h->param.i_scenecut_threshold && scenecut( h, &a, frames, j, j+1, 0, orig_num_frames, i_max_search ) )
1328             {
1329                 frames[j]->i_type = X264_TYPE_P;
1330                 num_analysed_frames = j;
1331                 break;
1332             }
1333
1334         reset_start = keyframe ? 1 : X264_MIN( num_bframes+2, num_analysed_frames+1 );
1335     }
1336     else
1337     {
1338         for( int j = 1; j <= num_frames; j++ )
1339             frames[j]->i_type = X264_TYPE_P;
1340         reset_start = !keyframe + 1;
1341         num_bframes = 0;
1342     }
1343
1344     /* Perform the actual macroblock tree analysis.
1345      * Don't go farther than the maximum keyframe interval; this helps in short GOPs. */
1346     if( h->param.rc.b_mb_tree )
1347         x264_macroblock_tree( h, &a, frames, X264_MIN(num_frames, h->param.i_keyint_max), keyframe );
1348
1349     /* Enforce keyframe limit. */
1350     if( !h->param.b_intra_refresh )
1351         for( int i = keyint_limit+1; i <= num_frames; i += h->param.i_keyint_max )
1352         {
1353             frames[i]->i_type = X264_TYPE_I;
1354             reset_start = X264_MIN( reset_start, i+1 );
1355             if( h->param.i_open_gop == X264_OPEN_GOP_BLURAY )
1356                 while( IS_X264_TYPE_B( frames[i-1]->i_type ) )
1357                     i--;
1358         }
1359
1360     if( vbv_lookahead )
1361         x264_vbv_lookahead( h, &a, frames, num_frames, keyframe );
1362
1363     /* Restore frametypes for all frames that haven't actually been decided yet. */
1364     for( int j = reset_start; j <= num_frames; j++ )
1365         frames[j]->i_type = X264_TYPE_AUTO;
1366 }
1367
1368 void x264_slicetype_decide( x264_t *h )
1369 {
1370     x264_frame_t *frames[X264_BFRAME_MAX+2];
1371     x264_frame_t *frm;
1372     int bframes;
1373     int brefs;
1374
1375     if( !h->lookahead->next.i_size )
1376         return;
1377
1378     int lookahead_size = h->lookahead->next.i_size;
1379
1380     for( int i = 0; i < h->lookahead->next.i_size; i++ )
1381     {
1382         if( h->param.b_vfr_input )
1383         {
1384             if( lookahead_size-- > 1 )
1385                 h->lookahead->next.list[i]->i_duration = 2 * (h->lookahead->next.list[i+1]->i_pts - h->lookahead->next.list[i]->i_pts);
1386             else
1387                 h->lookahead->next.list[i]->i_duration = h->i_prev_duration;
1388         }
1389         else
1390             h->lookahead->next.list[i]->i_duration = delta_tfi_divisor[h->lookahead->next.list[i]->i_pic_struct];
1391         h->i_prev_duration = h->lookahead->next.list[i]->i_duration;
1392         h->lookahead->next.list[i]->f_duration = (double)h->lookahead->next.list[i]->i_duration
1393                                                * h->sps->vui.i_num_units_in_tick
1394                                                / h->sps->vui.i_time_scale;
1395
1396         if( h->lookahead->next.list[i]->i_frame > h->i_disp_fields_last_frame && lookahead_size > 0 )
1397         {
1398             h->lookahead->next.list[i]->i_field_cnt = h->i_disp_fields;
1399             h->i_disp_fields += h->lookahead->next.list[i]->i_duration;
1400             h->i_disp_fields_last_frame = h->lookahead->next.list[i]->i_frame;
1401         }
1402         else if( lookahead_size == 0 )
1403         {
1404             h->lookahead->next.list[i]->i_field_cnt = h->i_disp_fields;
1405             h->lookahead->next.list[i]->i_duration = h->i_prev_duration;
1406         }
1407     }
1408
1409     if( h->param.rc.b_stat_read )
1410     {
1411         /* Use the frame types from the first pass */
1412         for( int i = 0; i < h->lookahead->next.i_size; i++ )
1413             h->lookahead->next.list[i]->i_type =
1414                 x264_ratecontrol_slice_type( h, h->lookahead->next.list[i]->i_frame );
1415     }
1416     else if( (h->param.i_bframe && h->param.i_bframe_adaptive)
1417              || h->param.i_scenecut_threshold
1418              || h->param.rc.b_mb_tree
1419              || (h->param.rc.i_vbv_buffer_size && h->param.rc.i_lookahead) )
1420         x264_slicetype_analyse( h, 0 );
1421
1422     for( bframes = 0, brefs = 0;; bframes++ )
1423     {
1424         frm = h->lookahead->next.list[bframes];
1425         if( frm->i_type == X264_TYPE_BREF && h->param.i_bframe_pyramid < X264_B_PYRAMID_NORMAL &&
1426             brefs == h->param.i_bframe_pyramid )
1427         {
1428             frm->i_type = X264_TYPE_B;
1429             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "B-ref at frame %d incompatible with B-pyramid %s \n",
1430                       frm->i_frame, x264_b_pyramid_names[h->param.i_bframe_pyramid] );
1431         }
1432         /* pyramid with multiple B-refs needs a big enough dpb that the preceding P-frame stays available.
1433            smaller dpb could be supported by smart enough use of mmco, but it's easier just to forbid it. */
1434         else if( frm->i_type == X264_TYPE_BREF && h->param.i_bframe_pyramid == X264_B_PYRAMID_NORMAL &&
1435             brefs && h->param.i_frame_reference <= (brefs+3) )
1436         {
1437             frm->i_type = X264_TYPE_B;
1438             x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "B-ref at frame %d incompatible with B-pyramid %s and %d reference frames\n",
1439                       frm->i_frame, x264_b_pyramid_names[h->param.i_bframe_pyramid], h->param.i_frame_reference );
1440         }
1441
1442         if( frm->i_type == X264_TYPE_KEYFRAME )
1443             frm->i_type = h->param.i_open_gop ? X264_TYPE_I : X264_TYPE_IDR;
1444
1445         /* Limit GOP size */
1446         if( (!h->param.b_intra_refresh || frm->i_frame == 0) && frm->i_frame - h->lookahead->i_last_keyframe >= h->param.i_keyint_max )
1447         {
1448             if( frm->i_type == X264_TYPE_AUTO || frm->i_type == X264_TYPE_I )
1449                 frm->i_type = h->param.i_open_gop && h->lookahead->i_last_keyframe >= 0 ? X264_TYPE_I : X264_TYPE_IDR;
1450             int warn = frm->i_type != X264_TYPE_IDR;
1451             if( warn && h->param.i_open_gop )
1452                 warn &= frm->i_type != X264_TYPE_I;
1453             if( warn )
1454                 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 );
1455         }
1456         if( frm->i_type == X264_TYPE_I && frm->i_frame - h->lookahead->i_last_keyframe >= h->param.i_keyint_min )
1457         {
1458             if( h->param.i_open_gop )
1459             {
1460                 h->lookahead->i_last_keyframe = frm->i_frame; // Use display order
1461                 if( h->param.i_open_gop == X264_OPEN_GOP_BLURAY )
1462                     h->lookahead->i_last_keyframe -= bframes; // Use bluray order
1463                 frm->b_keyframe = 1;
1464             }
1465             else
1466                 frm->i_type = X264_TYPE_IDR;
1467         }
1468         if( frm->i_type == X264_TYPE_IDR )
1469         {
1470             /* Close GOP */
1471             h->lookahead->i_last_keyframe = frm->i_frame;
1472             frm->b_keyframe = 1;
1473             if( bframes > 0 )
1474             {
1475                 bframes--;
1476                 h->lookahead->next.list[bframes]->i_type = X264_TYPE_P;
1477             }
1478         }
1479
1480         if( bframes == h->param.i_bframe ||
1481             !h->lookahead->next.list[bframes+1] )
1482         {
1483             if( IS_X264_TYPE_B( frm->i_type ) )
1484                 x264_log( h, X264_LOG_WARNING, "specified frame type is not compatible with max B-frames\n" );
1485             if( frm->i_type == X264_TYPE_AUTO
1486                 || IS_X264_TYPE_B( frm->i_type ) )
1487                 frm->i_type = X264_TYPE_P;
1488         }
1489
1490         if( frm->i_type == X264_TYPE_BREF )
1491             brefs++;
1492
1493         if( frm->i_type == X264_TYPE_AUTO )
1494             frm->i_type = X264_TYPE_B;
1495
1496         else if( !IS_X264_TYPE_B( frm->i_type ) ) break;
1497     }
1498
1499     if( bframes )
1500         h->lookahead->next.list[bframes-1]->b_last_minigop_bframe = 1;
1501     h->lookahead->next.list[bframes]->i_bframes = bframes;
1502
1503     /* insert a bref into the sequence */
1504     if( h->param.i_bframe_pyramid && bframes > 1 && !brefs )
1505     {
1506         h->lookahead->next.list[bframes/2]->i_type = X264_TYPE_BREF;
1507         brefs++;
1508     }
1509
1510     /* calculate the frame costs ahead of time for x264_rc_analyse_slice while we still have lowres */
1511     if( h->param.rc.i_rc_method != X264_RC_CQP )
1512     {
1513         x264_mb_analysis_t a;
1514         int p0, p1, b;
1515         p1 = b = bframes + 1;
1516
1517         x264_lowres_context_init( h, &a );
1518
1519         frames[0] = h->lookahead->last_nonb;
1520         memcpy( &frames[1], h->lookahead->next.list, (bframes+1) * sizeof(x264_frame_t*) );
1521         if( IS_X264_TYPE_I( h->lookahead->next.list[bframes]->i_type ) )
1522             p0 = bframes + 1;
1523         else // P
1524             p0 = 0;
1525
1526         x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, p0, p1, b, 0 );
1527
1528         if( (p0 != p1 || bframes) && h->param.rc.i_vbv_buffer_size )
1529         {
1530             /* We need the intra costs for row SATDs. */
1531             x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, b, b, b, 0 );
1532
1533             /* We need B-frame costs for row SATDs. */
1534             p0 = 0;
1535             for( b = 1; b <= bframes; b++ )
1536             {
1537                 if( frames[b]->i_type == X264_TYPE_B )
1538                     for( p1 = b; frames[p1]->i_type == X264_TYPE_B; )
1539                         p1++;
1540                 else
1541                     p1 = bframes + 1;
1542                 x264_slicetype_frame_cost( h, &a, frames, p0, p1, b, 0 );
1543                 if( frames[b]->i_type == X264_TYPE_BREF )
1544                     p0 = b;
1545             }
1546         }
1547     }
1548
1549     /* Analyse for weighted P frames */
1550     if( !h->param.rc.b_stat_read && h->lookahead->next.list[bframes]->i_type == X264_TYPE_P
1551         && h->param.analyse.i_weighted_pred >= X264_WEIGHTP_SIMPLE )
1552     {
1553         x264_emms();
1554         x264_weights_analyse( h, h->lookahead->next.list[bframes], h->lookahead->last_nonb, 0 );
1555     }
1556
1557     /* shift sequence to coded order.
1558        use a small temporary list to avoid shifting the entire next buffer around */
1559     int i_coded = h->lookahead->next.list[0]->i_frame;
1560     if( bframes )
1561     {
1562         int idx_list[] = { brefs+1, 1 };
1563         for( int i = 0; i < bframes; i++ )
1564         {
1565             int idx = idx_list[h->lookahead->next.list[i]->i_type == X264_TYPE_BREF]++;
1566             frames[idx] = h->lookahead->next.list[i];
1567             frames[idx]->i_reordered_pts = h->lookahead->next.list[idx]->i_pts;
1568         }
1569         frames[0] = h->lookahead->next.list[bframes];
1570         frames[0]->i_reordered_pts = h->lookahead->next.list[0]->i_pts;
1571         memcpy( h->lookahead->next.list, frames, (bframes+1) * sizeof(x264_frame_t*) );
1572     }
1573
1574     for( int i = 0; i <= bframes; i++ )
1575     {
1576         h->lookahead->next.list[i]->i_coded = i_coded++;
1577         if( i )
1578         {
1579             x264_calculate_durations( h, h->lookahead->next.list[i], h->lookahead->next.list[i-1], &h->i_cpb_delay, &h->i_coded_fields );
1580             h->lookahead->next.list[0]->f_planned_cpb_duration[i-1] = (double)h->lookahead->next.list[i-1]->i_cpb_duration *
1581                                                                       h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1582         }
1583         else
1584             x264_calculate_durations( h, h->lookahead->next.list[i], NULL, &h->i_cpb_delay, &h->i_coded_fields );
1585
1586         h->lookahead->next.list[0]->f_planned_cpb_duration[i] = (double)h->lookahead->next.list[i]->i_cpb_duration *
1587                                                                 h->sps->vui.i_num_units_in_tick / h->sps->vui.i_time_scale;
1588     }
1589 }
1590
1591 int x264_rc_analyse_slice( x264_t *h )
1592 {
1593     int p0 = 0, p1, b;
1594     int cost;
1595     x264_emms();
1596
1597     if( IS_X264_TYPE_I(h->fenc->i_type) )
1598         p1 = b = 0;
1599     else if( h->fenc->i_type == X264_TYPE_P )
1600         p1 = b = h->fenc->i_bframes + 1;
1601     else //B
1602     {
1603         p1 = (h->fref1[0]->i_poc - h->fref0[0]->i_poc)/2;
1604         b  = (h->fenc->i_poc - h->fref0[0]->i_poc)/2;
1605     }
1606     /* We don't need to assign p0/p1 since we are not performing any real analysis here. */
1607     x264_frame_t **frames = &h->fenc - b;
1608
1609     /* cost should have been already calculated by x264_slicetype_decide */
1610     cost = frames[b]->i_cost_est[b-p0][p1-b];
1611     assert( cost >= 0 );
1612
1613     if( h->param.rc.b_mb_tree && !h->param.rc.b_stat_read )
1614     {
1615         cost = x264_slicetype_frame_cost_recalculate( h, frames, p0, p1, b );
1616         if( b && h->param.rc.i_vbv_buffer_size )
1617             x264_slicetype_frame_cost_recalculate( h, frames, b, b, b );
1618     }
1619     /* In AQ, use the weighted score instead. */
1620     else if( h->param.rc.i_aq_mode )
1621         cost = frames[b]->i_cost_est_aq[b-p0][p1-b];
1622
1623     h->fenc->i_row_satd = h->fenc->i_row_satds[b-p0][p1-b];
1624     h->fdec->i_row_satd = h->fdec->i_row_satds[b-p0][p1-b];
1625     h->fdec->i_satd = cost;
1626     memcpy( h->fdec->i_row_satd, h->fenc->i_row_satd, h->mb.i_mb_height * sizeof(int) );
1627     if( !IS_X264_TYPE_I(h->fenc->i_type) )
1628         memcpy( h->fdec->i_row_satds[0][0], h->fenc->i_row_satds[0][0], h->mb.i_mb_height * sizeof(int) );
1629
1630     if( h->param.b_intra_refresh && h->param.rc.i_vbv_buffer_size && h->fenc->i_type == X264_TYPE_P )
1631     {
1632         int ip_factor = 256 * h->param.rc.f_ip_factor; /* fix8 */
1633         for( int y = 0; y < h->mb.i_mb_height; y++ )
1634         {
1635             int mb_xy = y * h->mb.i_mb_stride;
1636             for( int x = h->fdec->i_pir_start_col; x <= h->fdec->i_pir_end_col; x++, mb_xy++ )
1637             {
1638                 int intra_cost = (h->fenc->i_intra_cost[mb_xy] * ip_factor + 128) >> 8;
1639                 int inter_cost = h->fenc->lowres_costs[b-p0][p1-b][mb_xy] & LOWRES_COST_MASK;
1640                 int diff = intra_cost - inter_cost;
1641                 if( h->param.rc.i_aq_mode )
1642                     h->fdec->i_row_satd[y] += (diff * frames[b]->i_inv_qscale_factor[mb_xy] + 128) >> 8;
1643                 else
1644                     h->fdec->i_row_satd[y] += diff;
1645                 cost += diff;
1646             }
1647         }
1648     }
1649
1650     return cost;
1651 }