]> git.sesse.net Git - x264/blobdiff - encoder/me.c
intra_sad_x3_8x8c assembly
[x264] / encoder / me.c
index e90da1649bbbddbb7f65f340d0a26e664783ac59..815cf501d973e9459e7b4e934ec95732b01dcf2a 100644 (file)
@@ -1,11 +1,11 @@
 /*****************************************************************************
  * me.c: h264 encoder library (Motion Estimation)
  *****************************************************************************
- * Copyright (C) 2003 Laurent Aimar
- * $Id: me.c,v 1.1 2004/06/03 19:27:08 fenrir Exp $
+ * Copyright (C) 2003-2008 x264 project
  *
- * Authors: Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
- *          Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
+ * Authors: Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
+ *          Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
+ *          Fiona Glaser <fiona@x264.com>
  *
  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  *
  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  * along with this program; if not, write to the Free Software
- * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111, USA.
+ * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
  *****************************************************************************/
 
-#include <stdlib.h>
-#include <stdio.h>
-#include <string.h>
-
 #include "common/common.h"
 #include "me.h"
 
 /* presets selected from good points on the speed-vs-quality curve of several test videos
  * subpel_iters[i_subpel_refine] = { refine_hpel, refine_qpel, me_hpel, me_qpel }
  * where me_* are the number of EPZS iterations run on all candidate block types,
- * and refine_* are run only on the winner. */
-static const int subpel_iterations[][4] = 
-   {{1,0,0,0},
+ * and refine_* are run only on the winner.
+ * the subme=8,9 values are much higher because any amount of satd search makes
+ * up its time by reducing the number of qpel-rd iterations. */
+static const int subpel_iterations[][4] =
+   {{0,0,0,0},
     {1,1,0,0},
     {0,1,1,0},
     {0,2,1,0},
     {0,2,1,1},
     {0,2,1,2},
-    {0,0,2,2}};
+    {0,0,2,2},
+    {0,0,2,2},
+    {0,0,4,10},
+    {0,0,4,10}};
+
+/* (x-1)%6 */
+static const int mod6m1[8] = {5,0,1,2,3,4,5,0};
+/* radius 2 hexagon. repeated entries are to avoid having to compute mod6 every time. */
+static const int hex2[8][2] = {{-1,-2}, {-2,0}, {-1,2}, {1,2}, {2,0}, {1,-2}, {-1,-2}, {-2,0}};
+static const int square1[8][2] = {{0,-1}, {0,1}, {-1,0}, {1,0}, {-1,-1}, {1,1}, {-1,1}, {1,-1}};
 
 static void refine_subpel( x264_t *h, x264_me_t *m, int hpel_iters, int qpel_iters, int *p_halfpel_thresh, int b_refine_qpel );
 
-#define COST_MV_INT( mx, my, bd, d ) \
-{ \
-    int cost = h->pixf.sad[i_pixel]( m->p_fenc[0], m->i_stride[0],     \
-                   &p_fref[(my)*m->i_stride[0]+(mx)], m->i_stride[0] ) \
-             + p_cost_mvx[ (mx)<<2 ]  \
-             + p_cost_mvy[ (my)<<2 ]; \
-    if( cost < bcost ) \
-    {                  \
-        bcost = cost;  \
-        bmx = mx;      \
-        bmy = my;      \
-        if( bd ) \
-            dir = d; \
-    } \
+#define BITS_MVD( mx, my )\
+    (p_cost_mvx[(mx)<<2] + p_cost_mvy[(my)<<2])
+
+#define COST_MV( mx, my )\
+{\
+    int cost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE,\
+                   &p_fref[(my)*m->i_stride[0]+(mx)], m->i_stride[0] )\
+             + BITS_MVD(mx,my);\
+    COPY3_IF_LT( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my );\
 }
-#define COST_MV( mx, my )         COST_MV_INT( mx, my, 0, 0 )
-#define COST_MV_DIR( mx, my, d )  COST_MV_INT( mx, my, 1, d )
 
-#define COST_MV_PDE( mx, my ) \
+#define COST_MV_HPEL( mx, my ) \
 { \
-    int cost = h->pixf.sad_pde[i_pixel]( m->p_fenc[0], m->i_stride[0], \
-                   &p_fref[(my)*m->i_stride[0]+(mx)], m->i_stride[0], \
-                   bcost - p_cost_mvx[ (mx)<<2 ] - p_cost_mvy[ (my)<<2 ] ); \
-    if( cost < bcost - p_cost_mvx[ (mx)<<2 ] - p_cost_mvy[ (my)<<2 ] ) \
-    {                  \
-        bcost = cost + p_cost_mvx[ (mx)<<2 ] + p_cost_mvy[ (my)<<2 ];  \
-        bmx = mx;      \
-        bmy = my;      \
-    } \
+    int stride = 16; \
+    uint8_t *src = h->mc.get_ref( pix, &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], mx, my, bw, bh ); \
+    int cost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, src, stride ) \
+             + p_cost_mvx[ mx ] + p_cost_mvy[ my ]; \
+    COPY3_IF_LT( bpred_cost, cost, bpred_mx, mx, bpred_my, my ); \
+}
+
+#define COST_MV_X3_DIR( m0x, m0y, m1x, m1y, m2x, m2y, costs )\
+{\
+    uint8_t *pix_base = p_fref + bmx + bmy*m->i_stride[0];\
+    h->pixf.fpelcmp_x3[i_pixel]( m->p_fenc[0],\
+        pix_base + (m0x) + (m0y)*m->i_stride[0],\
+        pix_base + (m1x) + (m1y)*m->i_stride[0],\
+        pix_base + (m2x) + (m2y)*m->i_stride[0],\
+        m->i_stride[0], costs );\
+    (costs)[0] += BITS_MVD( bmx+(m0x), bmy+(m0y) );\
+    (costs)[1] += BITS_MVD( bmx+(m1x), bmy+(m1y) );\
+    (costs)[2] += BITS_MVD( bmx+(m2x), bmy+(m2y) );\
 }
 
+#define COST_MV_X4( m0x, m0y, m1x, m1y, m2x, m2y, m3x, m3y )\
+{\
+    uint8_t *pix_base = p_fref + omx + omy*m->i_stride[0];\
+    h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( m->p_fenc[0],\
+        pix_base + (m0x) + (m0y)*m->i_stride[0],\
+        pix_base + (m1x) + (m1y)*m->i_stride[0],\
+        pix_base + (m2x) + (m2y)*m->i_stride[0],\
+        pix_base + (m3x) + (m3y)*m->i_stride[0],\
+        m->i_stride[0], costs );\
+    costs[0] += BITS_MVD( omx+(m0x), omy+(m0y) );\
+    costs[1] += BITS_MVD( omx+(m1x), omy+(m1y) );\
+    costs[2] += BITS_MVD( omx+(m2x), omy+(m2y) );\
+    costs[3] += BITS_MVD( omx+(m3x), omy+(m3y) );\
+    COPY3_IF_LT( bcost, costs[0], bmx, omx+(m0x), bmy, omy+(m0y) );\
+    COPY3_IF_LT( bcost, costs[1], bmx, omx+(m1x), bmy, omy+(m1y) );\
+    COPY3_IF_LT( bcost, costs[2], bmx, omx+(m2x), bmy, omy+(m2y) );\
+    COPY3_IF_LT( bcost, costs[3], bmx, omx+(m3x), bmy, omy+(m3y) );\
+}
+
+#define COST_MV_X3_ABS( m0x, m0y, m1x, m1y, m2x, m2y )\
+{\
+    h->pixf.fpelcmp_x3[i_pixel]( m->p_fenc[0],\
+        p_fref + (m0x) + (m0y)*m->i_stride[0],\
+        p_fref + (m1x) + (m1y)*m->i_stride[0],\
+        p_fref + (m2x) + (m2y)*m->i_stride[0],\
+        m->i_stride[0], costs );\
+    costs[0] += p_cost_mvx[(m0x)<<2]; /* no cost_mvy */\
+    costs[1] += p_cost_mvx[(m1x)<<2];\
+    costs[2] += p_cost_mvx[(m2x)<<2];\
+    COPY3_IF_LT( bcost, costs[0], bmx, m0x, bmy, m0y );\
+    COPY3_IF_LT( bcost, costs[1], bmx, m1x, bmy, m1y );\
+    COPY3_IF_LT( bcost, costs[2], bmx, m2x, bmy, m2y );\
+}
+
+/*  1  */
+/* 101 */
+/*  1  */
 #define DIA1_ITER( mx, my )\
-    {\
-        omx = mx; omy = my;\
-        COST_MV( omx  , omy-1 );/*  1  */\
-        COST_MV( omx  , omy+1 );/* 101 */\
-        COST_MV( omx-1, omy   );/*  1  */\
-        COST_MV( omx+1, omy   );\
-    }
+{\
+    omx = mx; omy = my;\
+    COST_MV_X4( 0,-1, 0,1, -1,0, 1,0 );\
+}
 
+#define CROSS( start, x_max, y_max )\
+{\
+    i = start;\
+    if( x_max <= X264_MIN(mv_x_max-omx, omx-mv_x_min) )\
+        for( ; i < x_max-2; i+=4 )\
+            COST_MV_X4( i,0, -i,0, i+2,0, -i-2,0 );\
+    for( ; i < x_max; i+=2 )\
+    {\
+        if( omx+i <= mv_x_max )\
+            COST_MV( omx+i, omy );\
+        if( omx-i >= mv_x_min )\
+            COST_MV( omx-i, omy );\
+    }\
+    i = start;\
+    if( y_max <= X264_MIN(mv_y_max-omy, omy-mv_y_min) )\
+        for( ; i < y_max-2; i+=4 )\
+            COST_MV_X4( 0,i, 0,-i, 0,i+2, 0,-i-2 );\
+    for( ; i < y_max; i+=2 )\
+    {\
+        if( omy+i <= mv_y_max )\
+            COST_MV( omx, omy+i );\
+        if( omy-i >= mv_y_min )\
+            COST_MV( omx, omy-i );\
+    }\
+}
 
-void x264_me_search_ref( x264_t *h, x264_me_t *m, int (*mvc)[2], int i_mvc, int *p_halfpel_thresh )
+void x264_me_search_ref( x264_t *h, x264_me_t *m, int16_t (*mvc)[2], int i_mvc, int *p_halfpel_thresh )
 {
+    const int bw = x264_pixel_size[m->i_pixel].w;
+    const int bh = x264_pixel_size[m->i_pixel].h;
     const int i_pixel = m->i_pixel;
-    const int i_me_range = h->param.analyse.i_me_range;
+    int i_me_range = h->param.analyse.i_me_range;
     int bmx, bmy, bcost;
+    int bpred_mx = 0, bpred_my = 0, bpred_cost = COST_MAX;
     int omx, omy, pmx, pmy;
     uint8_t *p_fref = m->p_fref[0];
+    DECLARE_ALIGNED_16( uint8_t pix[16*16] );
+
     int i, j;
     int dir;
+    int costs[6];
 
     int mv_x_min = h->mb.mv_min_fpel[0];
     int mv_y_min = h->mb.mv_min_fpel[1];
     int mv_x_max = h->mb.mv_max_fpel[0];
     int mv_y_max = h->mb.mv_max_fpel[1];
 
+#define CHECK_MVRANGE(mx,my) ( mx >= mv_x_min && mx <= mv_x_max && my >= mv_y_min && my <= mv_y_max )
+
     const int16_t *p_cost_mvx = m->p_cost_mv - m->mvp[0];
     const int16_t *p_cost_mvy = m->p_cost_mv - m->mvp[1];
 
-    if( h->mb.i_me_method == X264_ME_UMH )
-    {
-        /* clamp mvp to inside frame+padding, so that we don't have to check it each iteration */
-        p_cost_mvx = m->p_cost_mv - x264_clip3( m->mvp[0], h->mb.mv_min[0], h->mb.mv_max[0] );
-        p_cost_mvy = m->p_cost_mv - x264_clip3( m->mvp[1], h->mb.mv_min[1], h->mb.mv_max[1] );
-    }
-
-    bmx = pmx = x264_clip3( ( m->mvp[0] + 2 ) >> 2, mv_x_min, mv_x_max );
-    bmy = pmy = x264_clip3( ( m->mvp[1] + 2 ) >> 2, mv_y_min, mv_y_max );
+    bmx = x264_clip3( m->mvp[0], mv_x_min*4, mv_x_max*4 );
+    bmy = x264_clip3( m->mvp[1], mv_y_min*4, mv_y_max*4 );
+    pmx = ( bmx + 2 ) >> 2;
+    pmy = ( bmy + 2 ) >> 2;
     bcost = COST_MAX;
-    COST_MV( pmx, pmy );
-    /* I don't know why this helps */
-    bcost -= p_cost_mvx[ bmx<<2 ] + p_cost_mvy[ bmy<<2 ];
 
     /* try extra predictors if provided */
-    for( i = 0; i < i_mvc; i++ )
+    if( h->mb.i_subpel_refine >= 3 )
     {
-        const int mx = x264_clip3( ( mvc[i][0] + 2 ) >> 2, mv_x_min, mv_x_max );
-        const int my = x264_clip3( ( mvc[i][1] + 2 ) >> 2, mv_y_min, mv_y_max );
-        if( mx != bmx || my != bmy )
-            COST_MV( mx, my );
+        uint32_t bmv = pack16to32_mask(bmx,bmy);
+        COST_MV_HPEL( bmx, bmy );
+        for( i = 0; i < i_mvc; i++ )
+        {
+            if( *(uint32_t*)mvc[i] && (bmv - *(uint32_t*)mvc[i]) )
+            {
+                int mx = x264_clip3( mvc[i][0], mv_x_min*4, mv_x_max*4 );
+                int my = x264_clip3( mvc[i][1], mv_y_min*4, mv_y_max*4 );
+                COST_MV_HPEL( mx, my );
+            }
+        }
+        bmx = ( bpred_mx + 2 ) >> 2;
+        bmy = ( bpred_my + 2 ) >> 2;
+        COST_MV( bmx, bmy );
+    }
+    else
+    {
+        /* check the MVP */
+        COST_MV( pmx, pmy );
+        /* Because we are rounding the predicted motion vector to fullpel, there will be
+         * an extra MV cost in 15 out of 16 cases.  However, when the predicted MV is
+         * chosen as the best predictor, it is often the case that the subpel search will
+         * result in a vector at or next to the predicted motion vector.  Therefore, it is
+         * sensible to remove the cost of the MV from the rounded MVP to avoid unfairly
+         * biasing against use of the predicted motion vector. */
+        bcost -= BITS_MVD( pmx, pmy );
+        for( i = 0; i < i_mvc; i++ )
+        {
+            int mx = (mvc[i][0] + 2) >> 2;
+            int my = (mvc[i][1] + 2) >> 2;
+            if( (mx | my) && ((mx-bmx) | (my-bmy)) )
+            {
+                mx = x264_clip3( mx, mv_x_min, mv_x_max );
+                my = x264_clip3( my, mv_y_min, mv_y_max );
+                COST_MV( mx, my );
+            }
+        }
     }
-    
     COST_MV( 0, 0 );
 
-    mv_x_max += 8;
-    mv_y_max += 8;
-    mv_x_min -= 8;
-    mv_y_min -= 8;
-
     switch( h->mb.i_me_method )
     {
     case X264_ME_DIA:
         /* diamond search, radius 1 */
-        for( i = 0; i < i_me_range; i++ )
+        i = 0;
+        do
         {
             DIA1_ITER( bmx, bmy );
-            if( bmx == omx && bmy == omy )
+            if( (bmx == omx) & (bmy == omy) )
                 break;
-        }
+            if( !CHECK_MVRANGE(bmx, bmy) )
+                break;
+        } while( ++i < i_me_range );
         break;
 
     case X264_ME_HEX:
@@ -160,97 +258,162 @@ me_hex2:
             COST_MV( omx-1, omy-2 );
             if( bmx == omx && bmy == omy )
                 break;
+            if( !CHECK_MVRANGE(bmx, bmy) )
+                break;
         }
 #else
         /* equivalent to the above, but eliminates duplicate candidates */
-        dir = -1;
-        omx = bmx; omy = bmy;
-        COST_MV_DIR( omx-2, omy,   0 );
-        COST_MV_DIR( omx-1, omy+2, 1 );
-        COST_MV_DIR( omx+1, omy+2, 2 );
-        COST_MV_DIR( omx+2, omy,   3 );
-        COST_MV_DIR( omx+1, omy-2, 4 );
-        COST_MV_DIR( omx-1, omy-2, 5 );
-        if( dir != -1 )
+        dir = -2;
+
+        /* hexagon */
+        COST_MV_X3_DIR( -2,0, -1, 2,  1, 2, costs   );
+        COST_MV_X3_DIR(  2,0,  1,-2, -1,-2, costs+3 );
+        COPY2_IF_LT( bcost, costs[0], dir, 0 );
+        COPY2_IF_LT( bcost, costs[1], dir, 1 );
+        COPY2_IF_LT( bcost, costs[2], dir, 2 );
+        COPY2_IF_LT( bcost, costs[3], dir, 3 );
+        COPY2_IF_LT( bcost, costs[4], dir, 4 );
+        COPY2_IF_LT( bcost, costs[5], dir, 5 );
+
+        if( dir != -2 )
         {
-            for( i = 1; i < i_me_range/2; i++ )
+            bmx += hex2[dir+1][0];
+            bmy += hex2[dir+1][1];
+            /* half hexagon, not overlapping the previous iteration */
+            for( i = 1; i < i_me_range/2 && CHECK_MVRANGE(bmx, bmy); i++ )
             {
-                static const int hex2[8][2] = {{-1,-2}, {-2,0}, {-1,2}, {1,2}, {2,0}, {1,-2}, {-1,-2}, {-2,0}};
-                static const int mod6[8] = {5,0,1,2,3,4,5,0};
-                const int odir = mod6[dir+1];
-                omx = bmx; omy = bmy;
-                COST_MV_DIR( omx + hex2[odir+0][0], omy + hex2[odir+0][1], odir-1 );
-                COST_MV_DIR( omx + hex2[odir+1][0], omy + hex2[odir+1][1], odir   );
-                COST_MV_DIR( omx + hex2[odir+2][0], omy + hex2[odir+2][1], odir+1 );
-                if( bmx == omx && bmy == omy )
+                const int odir = mod6m1[dir+1];
+                COST_MV_X3_DIR( hex2[odir+0][0], hex2[odir+0][1],
+                                hex2[odir+1][0], hex2[odir+1][1],
+                                hex2[odir+2][0], hex2[odir+2][1],
+                                costs );
+                dir = -2;
+                COPY2_IF_LT( bcost, costs[0], dir, odir-1 );
+                COPY2_IF_LT( bcost, costs[1], dir, odir   );
+                COPY2_IF_LT( bcost, costs[2], dir, odir+1 );
+                if( dir == -2 )
                     break;
+                bmx += hex2[dir+1][0];
+                bmy += hex2[dir+1][1];
             }
         }
 #endif
         /* square refine */
-        DIA1_ITER( bmx, bmy );
-        COST_MV( omx-1, omy-1 );
-        COST_MV( omx-1, omy+1 );
-        COST_MV( omx+1, omy-1 );
-        COST_MV( omx+1, omy+1 );
+        omx = bmx; omy = bmy;
+        COST_MV_X4(  0,-1,  0,1, -1,0, 1,0 );
+        COST_MV_X4( -1,-1, -1,1, 1,-1, 1,1 );
         break;
 
     case X264_ME_UMH:
         {
             /* Uneven-cross Multi-Hexagon-grid Search
-             * as in JM, except without early termination */
+             * as in JM, except with different early termination */
+
+            static const int x264_pixel_size_shift[7] = { 0, 1, 1, 2, 3, 3, 4 };
 
-            int ucost;
-            int cross_start;
+            int ucost1, ucost2;
+            int cross_start = 1;
 
             /* refine predictors */
+            ucost1 = bcost;
             DIA1_ITER( pmx, pmy );
-            if( pmx || pmy )
+            if( pmx | pmy )
                 DIA1_ITER( 0, 0 );
 
             if(i_pixel == PIXEL_4x4)
                 goto me_hex2;
 
-            ucost = bcost;
-            if( (bmx || bmy) && (bmx!=pmx || bmy!=pmy) )
+            ucost2 = bcost;
+            if( (bmx | bmy) && ((bmx-pmx) | (bmy-pmy)) )
                 DIA1_ITER( bmx, bmy );
-
-            /* cross */
+            if( bcost == ucost2 )
+                cross_start = 3;
             omx = bmx; omy = bmy;
-            cross_start = ( bcost == ucost ) ? 3 : 1;
-            for( i = cross_start; i < i_me_range; i+=2 )
-            {
-                if( omx + i <= mv_x_max )
-                    COST_MV( omx + i, omy );
-                if( omx - i >= mv_x_min )
-                    COST_MV( omx - i, omy );
-            }
-            for( i = cross_start; i < i_me_range/2; i+=2 )
+
+            /* early termination */
+#define SAD_THRESH(v) ( bcost < ( v >> x264_pixel_size_shift[i_pixel] ) )
+            if( bcost == ucost2 && SAD_THRESH(2000) )
             {
-                if( omy + i <= mv_y_max )
-                    COST_MV( omx, omy + i );
-                if( omy - i >= mv_y_min )
-                    COST_MV( omx, omy - i );
+                COST_MV_X4( 0,-2, -1,-1, 1,-1, -2,0 );
+                COST_MV_X4( 2, 0, -1, 1, 1, 1,  0,2 );
+                if( bcost == ucost1 && SAD_THRESH(500) )
+                    break;
+                if( bcost == ucost2 )
+                {
+                    int range = (i_me_range>>1) | 1;
+                    CROSS( 3, range, range );
+                    COST_MV_X4( -1,-2, 1,-2, -2,-1, 2,-1 );
+                    COST_MV_X4( -2, 1, 2, 1, -1, 2, 1, 2 );
+                    if( bcost == ucost2 )
+                        break;
+                    cross_start = range + 2;
+                }
             }
 
-            /* 5x5 ESA */
-            omx = bmx; omy = bmy;
-            for( i = (bcost == ucost) ? 4 : 0; i < 24; i++ )
+            /* adaptive search range */
+            if( i_mvc )
             {
-                static const int square2[24][2] = {
-                    { 1, 0}, { 0, 1}, {-1, 0}, { 0,-1},
-                    { 1, 1}, {-1, 1}, {-1,-1}, { 1,-1},
-                    { 2,-1}, { 2, 0}, { 2, 1}, { 2, 2},
-                    { 1, 2}, { 0, 2}, {-1, 2}, {-2, 2},
-                    {-2, 1}, {-2, 0}, {-2,-1}, {-2,-2},
-                    {-1,-2}, { 0,-2}, { 1,-2}, { 2,-2}
+                /* range multipliers based on casual inspection of some statistics of
+                 * average distance between current predictor and final mv found by ESA.
+                 * these have not been tuned much by actual encoding. */
+                static const int range_mul[4][4] =
+                {
+                    { 3, 3, 4, 4 },
+                    { 3, 4, 4, 4 },
+                    { 4, 4, 4, 5 },
+                    { 4, 4, 5, 6 },
                 };
-                COST_MV( omx + square2[i][0], omy + square2[i][1] );
+                int mvd;
+                int sad_ctx, mvd_ctx;
+                int denom = 1;
+
+                if( i_mvc == 1 )
+                {
+                    if( i_pixel == PIXEL_16x16 )
+                        /* mvc is probably the same as mvp, so the difference isn't meaningful.
+                         * but prediction usually isn't too bad, so just use medium range */
+                        mvd = 25;
+                    else
+                        mvd = abs( m->mvp[0] - mvc[0][0] )
+                            + abs( m->mvp[1] - mvc[0][1] );
+                }
+                else
+                {
+                    /* calculate the degree of agreement between predictors. */
+                    /* in 16x16, mvc includes all the neighbors used to make mvp,
+                     * so don't count mvp separately. */
+                    denom = i_mvc - 1;
+                    mvd = 0;
+                    if( i_pixel != PIXEL_16x16 )
+                    {
+                        mvd = abs( m->mvp[0] - mvc[0][0] )
+                            + abs( m->mvp[1] - mvc[0][1] );
+                        denom++;
+                    }
+                    mvd += x264_predictor_difference( mvc, i_mvc );
+                }
+
+                sad_ctx = SAD_THRESH(1000) ? 0
+                        : SAD_THRESH(2000) ? 1
+                        : SAD_THRESH(4000) ? 2 : 3;
+                mvd_ctx = mvd < 10*denom ? 0
+                        : mvd < 20*denom ? 1
+                        : mvd < 40*denom ? 2 : 3;
+
+                i_me_range = i_me_range * range_mul[mvd_ctx][sad_ctx] / 4;
             }
 
+            /* FIXME if the above DIA2/OCT2/CROSS found a new mv, it has not updated omx/omy.
+             * we are still centered on the same place as the DIA2. is this desirable? */
+            CROSS( cross_start, i_me_range, i_me_range/2 );
+
+            COST_MV_X4( -2,-2, -2,2, 2,-2, 2,2 );
+
             /* hexagon grid */
             omx = bmx; omy = bmy;
-            for( i = 1; i <= i_me_range/4; i++ )
+
+            i = 1;
+            do
             {
                 static const int hex4[16][2] = {
                     {-4, 2}, {-4, 1}, {-4, 0}, {-4,-1}, {-4,-2},
@@ -258,43 +421,44 @@ me_hex2:
                     { 2, 3}, { 0, 4}, {-2, 3},
                     {-2,-3}, { 0,-4}, { 2,-3},
                 };
-                const int bounds_check = 4*i > X264_MIN4( mv_x_max-omx, mv_y_max-omy, omx-mv_x_min, omy-mv_y_min );
 
-                if( h->pixf.sad_pde[i_pixel] )
+                if( 4*i > X264_MIN4( mv_x_max-omx, omx-mv_x_min,
+                                     mv_y_max-omy, omy-mv_y_min ) )
                 {
                     for( j = 0; j < 16; j++ )
                     {
                         int mx = omx + hex4[j][0]*i;
                         int my = omy + hex4[j][1]*i;
-                        if( !bounds_check || ( mx >= mv_x_min && mx <= mv_x_max
-                                            && my >= mv_y_min && my <= mv_y_max ) )
-                            COST_MV_PDE( mx, my );
+                        if( CHECK_MVRANGE(mx, my) )
+                            COST_MV( mx, my );
                     }
                 }
                 else
                 {
-                    for( j = 0; j < 16; j++ )
-                    {
-                        int mx = omx + hex4[j][0]*i;
-                        int my = omy + hex4[j][1]*i;
-                        if( !bounds_check || ( mx >= mv_x_min && mx <= mv_x_max
-                                            && my >= mv_y_min && my <= mv_y_max ) )
-                            COST_MV( mx, my );
-                    }
+                    COST_MV_X4( -4*i, 2*i, -4*i, 1*i, -4*i, 0*i, -4*i,-1*i );
+                    COST_MV_X4( -4*i,-2*i,  4*i,-2*i,  4*i,-1*i,  4*i, 0*i );
+                    COST_MV_X4(  4*i, 1*i,  4*i, 2*i,  2*i, 3*i,  0*i, 4*i );
+                    COST_MV_X4( -2*i, 3*i, -2*i,-3*i,  0*i,-4*i,  2*i,-3*i );
                 }
-            }
-            goto me_hex2;
+            } while( ++i <= i_me_range/4 );
+            if( bmy <= mv_y_max )
+                goto me_hex2;
+            break;
         }
 
     case X264_ME_ESA:
+    case X264_ME_TESA:
         {
-            const int min_x = X264_MAX( bmx - i_me_range, mv_x_min);
-            const int min_y = X264_MAX( bmy - i_me_range, mv_y_min);
-            const int max_x = X264_MIN( bmx + i_me_range, mv_x_max);
-            const int max_y = X264_MIN( bmy + i_me_range, mv_y_max);
-            int mx, my;
+            const int min_x = X264_MAX( bmx - i_me_range, mv_x_min );
+            const int min_y = X264_MAX( bmy - i_me_range, mv_y_min );
+            const int max_x = X264_MIN( bmx + i_me_range, mv_x_max );
+            const int max_y = X264_MIN( bmy + i_me_range, mv_y_max );
+            /* SEA is fastest in multiples of 4 */
+            const int width = (max_x - min_x + 3) & ~3;
+            int my;
 #if 0
             /* plain old exhaustive search */
+            int mx;
             for( my = min_y; my <= max_y; my++ )
                 for( mx = min_x; mx <= max_x; mx++ )
                     COST_MV( mx, my );
@@ -302,37 +466,134 @@ me_hex2:
             /* successive elimination by comparing DC before a full SAD,
              * because sum(abs(diff)) >= abs(diff(sum)). */
             const int stride = m->i_stride[0];
-            const int dw = x264_pixel_size[i_pixel].w;
-            const int dh = x264_pixel_size[i_pixel].h * stride;
-            static uint8_t zero[16*16] = {0,};
-            const int enc_dc = h->pixf.sad[i_pixel]( m->p_fenc[0], stride, zero, 16 );
-            const uint16_t *integral_base = &m->integral[ -1 - 1*stride ];
+            uint16_t *sums_base = m->integral;
+            /* due to a GCC bug on some platforms (win32?), zero[] may not actually be aligned.
+             * unlike the similar case in ratecontrol.c, this is not a problem because it is not used for any
+             * SSE instructions and the only loss is a tiny bit of performance. */
+            DECLARE_ALIGNED_16( static uint8_t zero[8*FENC_STRIDE] );
+            DECLARE_ALIGNED_16( int enc_dc[4] );
+            int sad_size = i_pixel <= PIXEL_8x8 ? PIXEL_8x8 : PIXEL_4x4;
+            int delta = x264_pixel_size[sad_size].w;
+            int16_t *xs = h->scratch_buffer;
+            int xn;
+            uint16_t *cost_fpel_mvx = x264_cost_mv_fpel[h->mb.i_qp][-m->mvp[0]&3] + (-m->mvp[0]>>2);
+
+            h->pixf.sad_x4[sad_size]( zero, m->p_fenc[0], m->p_fenc[0]+delta,
+                m->p_fenc[0]+delta*FENC_STRIDE, m->p_fenc[0]+delta+delta*FENC_STRIDE,
+                FENC_STRIDE, enc_dc );
+            if( delta == 4 )
+                sums_base += stride * (h->fenc->i_lines[0] + PADV*2);
+            if( i_pixel == PIXEL_16x16 || i_pixel == PIXEL_8x16 || i_pixel == PIXEL_4x8 )
+                delta *= stride;
+            if( i_pixel == PIXEL_8x16 || i_pixel == PIXEL_4x8 )
+                enc_dc[1] = enc_dc[2];
 
-            if( h->pixf.sad_pde[i_pixel] )
+            if( h->mb.i_me_method == X264_ME_TESA )
             {
+                // ADS threshold, then SAD threshold, then keep the best few SADs, then SATD
+                mvsad_t *mvsads = (mvsad_t *)(xs + ((width+15)&~15));
+                int nmvsad = 0, limit;
+                int sad_thresh = i_me_range <= 16 ? 10 : i_me_range <= 24 ? 11 : 12;
+                int bsad = h->pixf.sad[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, p_fref+bmy*stride+bmx, stride )
+                         + BITS_MVD( bmx, bmy );
                 for( my = min_y; my <= max_y; my++ )
-                    for( mx = min_x; mx <= max_x; mx++ )
+                {
+                    int ycost = p_cost_mvy[my<<2];
+                    if( bsad <= ycost )
+                        continue;
+                    bsad -= ycost;
+                    xn = h->pixf.ads[i_pixel]( enc_dc, sums_base + min_x + my * stride, delta,
+                                               cost_fpel_mvx+min_x, xs, width, bsad*17/16 );
+                    for( i=0; i<xn-2; i+=3 )
+                    {
+                        uint8_t *ref = p_fref+min_x+my*stride;
+                        int sads[3];
+                        h->pixf.sad_x3[i_pixel]( m->p_fenc[0], ref+xs[i], ref+xs[i+1], ref+xs[i+2], stride, sads );
+                        for( j=0; j<3; j++ )
+                        {
+                            int sad = sads[j] + cost_fpel_mvx[xs[i+j]];
+                            if( sad < bsad*sad_thresh>>3 )
+                            {
+                                COPY1_IF_LT( bsad, sad );
+                                mvsads[nmvsad].sad = sad + ycost;
+                                mvsads[nmvsad].mx = min_x+xs[i+j];
+                                mvsads[nmvsad].my = my;
+                                nmvsad++;
+                            }
+                        }
+                    }
+                    for( ; i<xn; i++ )
                     {
-                        const uint16_t *integral = &integral_base[ mx + my * stride ];
-                        const uint16_t ref_dc = integral[  0 ] + integral[ dh + dw ]
-                                              - integral[ dw ] - integral[ dh ];
-                        const int bsad = bcost - p_cost_mvx[ (mx)<<2 ] - p_cost_mvy[ (my)<<2 ];
-                        if( abs( ref_dc - enc_dc ) < bsad )
-                            COST_MV_PDE( mx, my );
+                        int mx = min_x+xs[i];
+                        int sad = h->pixf.sad[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, p_fref+mx+my*stride, stride )
+                                + cost_fpel_mvx[xs[i]];
+                        if( sad < bsad*sad_thresh>>3 )
+                        {
+                            COPY1_IF_LT( bsad, sad );
+                            mvsads[nmvsad].sad = sad + ycost;
+                            mvsads[nmvsad].mx = mx;
+                            mvsads[nmvsad].my = my;
+                            nmvsad++;
+                        }
                     }
+                    bsad += ycost;
+                }
+
+                limit = i_me_range / 2;
+                if( nmvsad > limit*2 )
+                {
+                    // halve the range if the domain is too large... eh, close enough
+                    bsad = bsad*(sad_thresh+8)>>4;
+                    for( i=0; i<nmvsad && mvsads[i].sad <= bsad; i++ );
+                    for( j=i; j<nmvsad; j++ )
+                        if( mvsads[j].sad <= bsad )
+                        {
+                            /* mvsad_t is not guaranteed to be 8 bytes on all archs, so check before using explicit write-combining */
+                            if( sizeof( mvsad_t ) == sizeof( uint64_t ) )
+                                *(uint64_t*)&mvsads[i++] = *(uint64_t*)&mvsads[j];
+                            else
+                                mvsads[i++] = mvsads[j];
+                        }
+                    nmvsad = i;
+                }
+                if( nmvsad > limit )
+                {
+                    for( i=0; i<limit; i++ )
+                    {
+                        int bj = i;
+                        int bsad = mvsads[bj].sad;
+                        for( j=i+1; j<nmvsad; j++ )
+                            COPY2_IF_LT( bsad, mvsads[j].sad, bj, j );
+                        if( bj > i )
+                        {
+                            if( sizeof( mvsad_t ) == sizeof( uint64_t ) )
+                                XCHG( uint64_t, *(uint64_t*)&mvsads[i], *(uint64_t*)&mvsads[bj] );
+                            else
+                                XCHG( mvsad_t, mvsads[i], mvsads[bj] );
+                        }
+                    }
+                    nmvsad = limit;
+                }
+                for( i=0; i<nmvsad; i++ )
+                    COST_MV( mvsads[i].mx, mvsads[i].my );
             }
             else
             {
+                // just ADS and SAD
                 for( my = min_y; my <= max_y; my++ )
-                    for( mx = min_x; mx <= max_x; mx++ )
-                    {
-                        const uint16_t *integral = &integral_base[ mx + my * stride ];
-                        const uint16_t ref_dc = integral[  0 ] + integral[ dh + dw ]
-                                              - integral[ dw ] - integral[ dh ];
-                        const int bsad = bcost - p_cost_mvx[ (mx)<<2 ] - p_cost_mvy[ (my)<<2 ];
-                        if( abs( ref_dc - enc_dc ) < bsad )
-                            COST_MV( mx, my );
-                    }
+                {
+                    int ycost = p_cost_mvy[my<<2];
+                    if( bcost <= ycost )
+                        continue;
+                    bcost -= ycost;
+                    xn = h->pixf.ads[i_pixel]( enc_dc, sums_base + min_x + my * stride, delta,
+                                               cost_fpel_mvx+min_x, xs, width, bcost );
+                    for( i=0; i<xn-2; i+=3 )
+                        COST_MV_X3_ABS( min_x+xs[i],my, min_x+xs[i+1],my, min_x+xs[i+2],my );
+                    bcost += ycost;
+                    for( ; i<xn; i++ )
+                        COST_MV( min_x+xs[i], my );
+                }
             }
 #endif
         }
@@ -340,15 +601,24 @@ me_hex2:
     }
 
     /* -> qpel mv */
-    m->mv[0] = bmx << 2;
-    m->mv[1] = bmy << 2;
+    if( bpred_cost < bcost )
+    {
+        m->mv[0] = bpred_mx;
+        m->mv[1] = bpred_my;
+        m->cost = bpred_cost;
+    }
+    else
+    {
+        m->mv[0] = bmx << 2;
+        m->mv[1] = bmy << 2;
+        m->cost = bcost;
+    }
 
     /* compute the real cost */
     m->cost_mv = p_cost_mvx[ m->mv[0] ] + p_cost_mvy[ m->mv[1] ];
-    m->cost = bcost;
-    if( bmx == pmx && bmy == pmy )
+    if( bmx == pmx && bmy == pmy && h->mb.i_subpel_refine < 3 )
         m->cost += m->cost_mv;
-    
+
     /* subpel refine */
     if( h->mb.i_subpel_refine >= 2 )
     {
@@ -356,6 +626,8 @@ me_hex2:
         int qpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][3];
         refine_subpel( h, m, hpel, qpel, p_halfpel_thresh, 0 );
     }
+    else if( m->mv[1] > h->mb.mv_max_spel[1] )
+        m->mv[1] = h->mb.mv_max_spel[1];
 }
 #undef COST_MV
 
@@ -370,37 +642,30 @@ void x264_me_refine_qpel( x264_t *h, x264_me_t *m )
     refine_subpel( h, m, hpel, qpel, NULL, 1 );
 }
 
-#define COST_MV_SAD( mx, my, dir ) \
-if( b_refine_qpel || (dir^1) != odir ) \
+#define COST_MV_SAD( mx, my ) \
 { \
     int stride = 16; \
-    uint8_t *src = h->mc.get_ref( m->p_fref, m->i_stride[0], pix, &stride, mx, my, bw, bh ); \
-    int cost = h->pixf.sad[i_pixel]( m->p_fenc[0], m->i_stride[0], src, stride ) \
+    uint8_t *src = h->mc.get_ref( pix[0], &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], mx, my, bw, bh ); \
+    int cost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, src, stride ) \
              + p_cost_mvx[ mx ] + p_cost_mvy[ my ]; \
-    if( cost < bcost ) \
-    {                  \
-        bcost = cost;  \
-        bmx = mx;      \
-        bmy = my;      \
-        bdir = dir;    \
-    } \
+    COPY3_IF_LT( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my ); \
 }
 
 #define COST_MV_SATD( mx, my, dir ) \
 if( b_refine_qpel || (dir^1) != odir ) \
 { \
     int stride = 16; \
-    uint8_t *src = h->mc.get_ref( m->p_fref, m->i_stride[0], pix, &stride, mx, my, bw, bh ); \
-    int cost = h->pixf.mbcmp[i_pixel]( m->p_fenc[0], m->i_stride[0], src, stride ) \
+    uint8_t *src = h->mc.get_ref( pix[0], &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], mx, my, bw, bh ); \
+    int cost = h->pixf.mbcmp_unaligned[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, src, stride ) \
              + p_cost_mvx[ mx ] + p_cost_mvy[ my ]; \
     if( b_chroma_me && cost < bcost ) \
     { \
-        h->mc.mc_chroma( m->p_fref[4], m->i_stride[1], pix, 8, mx, my, bw/2, bh/2 ); \
-        cost += h->pixf.mbcmp[i_pixel+3]( m->p_fenc[1], m->i_stride[1], pix, 8 ); \
+        h->mc.mc_chroma( pix[0], 8, m->p_fref[4], m->i_stride[1], mx, my, bw/2, bh/2 ); \
+        cost += h->pixf.mbcmp[i_pixel+3]( m->p_fenc[1], FENC_STRIDE, pix[0], 8 ); \
         if( cost < bcost ) \
         { \
-            h->mc.mc_chroma( m->p_fref[5], m->i_stride[1], pix, 8, mx, my, bw/2, bh/2 ); \
-            cost += h->pixf.mbcmp[i_pixel+3]( m->p_fenc[2], m->i_stride[1], pix, 8 ); \
+            h->mc.mc_chroma( pix[0], 8, m->p_fref[5], m->i_stride[1], mx, my, bw/2, bh/2 ); \
+            cost += h->pixf.mbcmp[i_pixel+3]( m->p_fenc[2], FENC_STRIDE, pix[0], 8 ); \
         } \
     } \
     if( cost < bcost ) \
@@ -421,7 +686,7 @@ static void refine_subpel( x264_t *h, x264_me_t *m, int hpel_iters, int qpel_ite
     const int i_pixel = m->i_pixel;
     const int b_chroma_me = h->mb.b_chroma_me && i_pixel <= PIXEL_8x8;
 
-    DECLARE_ALIGNED( uint8_t, pix[16*16], 16 );
+    DECLARE_ALIGNED_16( uint8_t pix[2][32*18] ); // really 17x17, but round up for alignment
     int omx, omy;
     int i;
 
@@ -430,37 +695,44 @@ static void refine_subpel( x264_t *h, x264_me_t *m, int hpel_iters, int qpel_ite
     int bcost = m->cost;
     int odir = -1, bdir;
 
-
     /* try the subpel component of the predicted mv */
-    if( hpel_iters )
+    if( hpel_iters && h->mb.i_subpel_refine < 3 )
     {
-        int mx = x264_clip3( m->mvp[0], h->mb.mv_min[0], h->mb.mv_max[0] );
-        int my = x264_clip3( m->mvp[1], h->mb.mv_min[1], h->mb.mv_max[1] );
-        if( mx != bmx || my != bmy )
-            COST_MV_SAD( mx, my, -1 );
+        int mx = x264_clip3( m->mvp[0], h->mb.mv_min_spel[0], h->mb.mv_max_spel[0] );
+        int my = x264_clip3( m->mvp[1], h->mb.mv_min_spel[1], h->mb.mv_max_spel[1] );
+        if( (mx-bmx)|(my-bmy) )
+            COST_MV_SAD( mx, my );
     }
-    
-    /* hpel search */
-    bdir = -1;
+
+    /* halfpel diamond search */
     for( i = hpel_iters; i > 0; i-- )
     {
-        odir = bdir;
-        omx = bmx;
-        omy = bmy;
-        COST_MV_SAD( omx, omy - 2, 0 );
-        COST_MV_SAD( omx, omy + 2, 1 );
-        COST_MV_SAD( omx - 2, omy, 2 );
-        COST_MV_SAD( omx + 2, omy, 3 );
-        if( bmx == omx && bmy == omy )
+        int omx = bmx, omy = bmy;
+        int costs[4];
+        int stride = 32; // candidates are either all hpel or all qpel, so one stride is enough
+        uint8_t *src0, *src1, *src2, *src3;
+        src0 = h->mc.get_ref( pix[0], &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], omx, omy-2, bw, bh+1 );
+        src2 = h->mc.get_ref( pix[1], &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], omx-2, omy, bw+4, bh );
+        src1 = src0 + stride;
+        src3 = src2 + 1;
+        h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( m->p_fenc[0], src0, src1, src2, src3, stride, costs );
+        COPY2_IF_LT( bcost, costs[0] + p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy-2], bmy, omy-2 );
+        COPY2_IF_LT( bcost, costs[1] + p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy+2], bmy, omy+2 );
+        COPY3_IF_LT( bcost, costs[2] + p_cost_mvx[omx-2] + p_cost_mvy[omy  ], bmx, omx-2, bmy, omy );
+        COPY3_IF_LT( bcost, costs[3] + p_cost_mvx[omx+2] + p_cost_mvy[omy  ], bmx, omx+2, bmy, omy );
+        if( (bmx == omx) & (bmy == omy) )
             break;
     }
-    
+
     if( !b_refine_qpel )
     {
+        /* check for mvrange */
+        if( bmy > h->mb.mv_max_spel[1] )
+            bmy = h->mb.mv_max_spel[1];
         bcost = COST_MAX;
         COST_MV_SATD( bmx, bmy, -1 );
     }
-    
+
     /* early termination when examining multiple reference frames */
     if( p_halfpel_thresh )
     {
@@ -476,7 +748,7 @@ static void refine_subpel( x264_t *h, x264_me_t *m, int hpel_iters, int qpel_ite
             *p_halfpel_thresh = bcost;
     }
 
-    /* qpel search */
+    /* quarterpel diamond search */
     bdir = -1;
     for( i = qpel_iters; i > 0; i-- )
     {
@@ -491,6 +763,14 @@ static void refine_subpel( x264_t *h, x264_me_t *m, int hpel_iters, int qpel_ite
             break;
     }
 
+    /* check for mvrange */
+    if( bmy > h->mb.mv_max_spel[1] )
+    {
+        bmy = h->mb.mv_max_spel[1];
+        bcost = COST_MAX;
+        COST_MV_SATD( bmx, bmy, -1 );
+    }
+
     m->cost = bcost;
     m->mv[0] = bmx;
     m->mv[1] = bmy;
@@ -500,30 +780,50 @@ static void refine_subpel( x264_t *h, x264_me_t *m, int hpel_iters, int qpel_ite
 #define BIME_CACHE( dx, dy ) \
 { \
     int i = 4 + 3*dx + dy; \
-    h->mc.mc_luma( m0->p_fref, m0->i_stride[0], pix0[i], bw, om0x+dx, om0y+dy, bw, bh ); \
-    h->mc.mc_luma( m1->p_fref, m1->i_stride[0], pix1[i], bw, om1x+dx, om1y+dy, bw, bh ); \
+    stride0[i] = bw;\
+    stride1[i] = bw;\
+    src0[i] = h->mc.get_ref( pix0[i], &stride0[i], m0->p_fref, m0->i_stride[0], om0x+dx, om0y+dy, bw, bh ); \
+    src1[i] = h->mc.get_ref( pix1[i], &stride1[i], m1->p_fref, m1->i_stride[0], om1x+dx, om1y+dy, bw, bh ); \
 }
 
 #define BIME_CACHE2(a,b) \
     BIME_CACHE(a,b) \
     BIME_CACHE(-(a),-(b))
 
+#define SATD_THRESH 17/16
+
 #define COST_BIMV_SATD( m0x, m0y, m1x, m1y ) \
-if( pass == 0 || !visited[(m0x)&7][(m0y)&7][(m1x)&7][(m1y)&7] ) \
+if( pass == 0 || !((visited[(m0x)&7][(m0y)&7][(m1x)&7] & (1<<((m1y)&7)))) ) \
 { \
     int cost; \
     int i0 = 4 + 3*(m0x-om0x) + (m0y-om0y); \
     int i1 = 4 + 3*(m1x-om1x) + (m1y-om1y); \
-    visited[(m0x)&7][(m0y)&7][(m1x)&7][(m1y)&7] = 1; \
-    memcpy( pix, pix0[i0], bs ); \
-    if( i_weight == 32 ) \
-        h->mc.avg[i_pixel]( pix, bw, pix1[i1], bw ); \
-    else \
-        h->mc.avg_weight[i_pixel]( pix, bw, pix1[i1], bw, i_weight ); \
-    cost = h->pixf.mbcmp[i_pixel]( m0->p_fenc[0], m0->i_stride[0], pix, bw ) \
+    visited[(m0x)&7][(m0y)&7][(m1x)&7] |= (1<<((m1y)&7));\
+    h->mc.avg[i_pixel]( pix, bw, src0[i0], stride0[i0], src1[i1], stride1[i1], i_weight ); \
+    cost = h->pixf.mbcmp[i_pixel]( m0->p_fenc[0], FENC_STRIDE, pix, bw ) \
          + p_cost_m0x[ m0x ] + p_cost_m0y[ m0y ] \
          + p_cost_m1x[ m1x ] + p_cost_m1y[ m1y ]; \
-    if( cost < bcost ) \
+    if( rd ) \
+    { \
+        if( cost < bcost * SATD_THRESH ) \
+        { \
+            uint64_t costrd; \
+            if( cost < bcost ) \
+                bcost = cost; \
+            *(uint32_t*)cache0_mv = *(uint32_t*)cache0_mv2 = pack16to32_mask(m0x,m0y); \
+            *(uint32_t*)cache1_mv = *(uint32_t*)cache1_mv2 = pack16to32_mask(m1x,m1y); \
+            costrd = x264_rd_cost_part( h, i_lambda2, i8, m0->i_pixel ); \
+            if( costrd < bcostrd ) \
+            {\
+                bcostrd = costrd;\
+                bm0x = m0x;      \
+                bm0y = m0y;      \
+                bm1x = m1x;      \
+                bm1y = m1y;      \
+            }\
+        } \
+    } \
+    else if( cost < bcost ) \
     {                  \
         bcost = cost;  \
         bm0x = m0x;    \
@@ -546,27 +846,43 @@ if( pass == 0 || !visited[(m0x)&7][(m0y)&7][(m1x)&7][(m1y)&7] ) \
     CHECK_BIDIR2(c,d,a,b) \
     CHECK_BIDIR2(d,a,b,c)
 
-int x264_me_refine_bidir( x264_t *h, x264_me_t *m0, x264_me_t *m1, int i_weight )
+static void ALWAYS_INLINE x264_me_refine_bidir( x264_t *h, x264_me_t *m0, x264_me_t *m1, int i_weight, int i8, int i_lambda2, int rd )
 {
+    static const int pixel_mv_offs[] = { 0, 4, 4*8, 0 };
+    int16_t *cache0_mv = h->mb.cache.mv[0][x264_scan8[i8*4]];
+    int16_t *cache0_mv2 = cache0_mv + pixel_mv_offs[m0->i_pixel];
+    int16_t *cache1_mv = h->mb.cache.mv[1][x264_scan8[i8*4]];
+    int16_t *cache1_mv2 = cache1_mv + pixel_mv_offs[m0->i_pixel];
     const int i_pixel = m0->i_pixel;
     const int bw = x264_pixel_size[i_pixel].w;
     const int bh = x264_pixel_size[i_pixel].h;
-    const int bs = bw*bh;
-    const int16_t *p_cost_m0x = m0->p_cost_mv - x264_clip3( m0->mvp[0], h->mb.mv_min[0], h->mb.mv_max[0] );
-    const int16_t *p_cost_m0y = m0->p_cost_mv - x264_clip3( m0->mvp[1], h->mb.mv_min[0], h->mb.mv_max[0] );
-    const int16_t *p_cost_m1x = m1->p_cost_mv - x264_clip3( m1->mvp[0], h->mb.mv_min[0], h->mb.mv_max[0] );
-    const int16_t *p_cost_m1y = m1->p_cost_mv - x264_clip3( m1->mvp[1], h->mb.mv_min[0], h->mb.mv_max[0] );
-    DECLARE_ALIGNED( uint8_t, pix0[9][16*16], 16 );
-    DECLARE_ALIGNED( uint8_t, pix1[9][16*16], 16 );
-    DECLARE_ALIGNED( uint8_t, pix[16*16], 16 );
+    const int16_t *p_cost_m0x = m0->p_cost_mv - x264_clip3( m0->mvp[0], h->mb.mv_min_spel[0], h->mb.mv_max_spel[0] );
+    const int16_t *p_cost_m0y = m0->p_cost_mv - x264_clip3( m0->mvp[1], h->mb.mv_min_spel[0], h->mb.mv_max_spel[0] );
+    const int16_t *p_cost_m1x = m1->p_cost_mv - x264_clip3( m1->mvp[0], h->mb.mv_min_spel[0], h->mb.mv_max_spel[0] );
+    const int16_t *p_cost_m1y = m1->p_cost_mv - x264_clip3( m1->mvp[1], h->mb.mv_min_spel[0], h->mb.mv_max_spel[0] );
+    DECLARE_ALIGNED_16( uint8_t pix0[9][16*16] );
+    DECLARE_ALIGNED_16( uint8_t pix1[9][16*16] );
+    DECLARE_ALIGNED_16( uint8_t pix[16*16] );
+    uint8_t *src0[9];
+    uint8_t *src1[9];
+    int stride0[9];
+    int stride1[9];
     int bm0x = m0->mv[0], om0x = bm0x;
     int bm0y = m0->mv[1], om0y = bm0y;
     int bm1x = m1->mv[0], om1x = bm1x;
     int bm1y = m1->mv[1], om1y = bm1y;
     int bcost = COST_MAX;
     int pass = 0;
-    uint8_t visited[8][8][8][8];
-    memset( visited, 0, sizeof(visited) );
+    uint64_t bcostrd = COST_MAX64;
+
+    /* each byte of visited represents 8 possible m1y positions, so a 4D array isn't needed */
+    DECLARE_ALIGNED_16( uint8_t visited[8][8][8] );
+
+    if( bm0y > h->mb.mv_max_spel[1] - 8 ||
+        bm1y > h->mb.mv_max_spel[1] - 8 )
+        return;
+
+    h->mc.memzero_aligned( visited, sizeof(visited) );
 
     BIME_CACHE( 0, 0 );
     CHECK_BIDIR( 0, 0, 0, 0 );
@@ -604,5 +920,128 @@ int x264_me_refine_bidir( x264_t *h, x264_me_t *m0, x264_me_t *m1, int i_weight
     m0->mv[1] = bm0y;
     m1->mv[0] = bm1x;
     m1->mv[1] = bm1y;
-    return bcost;
+}
+
+void x264_me_refine_bidir_satd( x264_t *h, x264_me_t *m0, x264_me_t *m1, int i_weight )
+{
+    x264_me_refine_bidir( h, m0, m1, i_weight, 0, 0, 0 );
+}
+
+void x264_me_refine_bidir_rd( x264_t *h, x264_me_t *m0, x264_me_t *m1, int i_weight, int i8, int i_lambda2 )
+{
+    x264_me_refine_bidir( h, m0, m1, i_weight, i8, i_lambda2, 1 );
+}
+
+#undef COST_MV_SATD
+#define COST_MV_SATD( mx, my, dst, avoid_mvp ) \
+{ \
+    if( !avoid_mvp || !(mx == pmx && my == pmy) ) \
+    { \
+        int stride = 16; \
+        uint8_t *src = h->mc.get_ref( pix, &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], mx, my, bw*4, bh*4 ); \
+        dst = h->pixf.mbcmp_unaligned[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, src, stride ) \
+            + p_cost_mvx[mx] + p_cost_mvy[my]; \
+        COPY1_IF_LT( bsatd, dst ); \
+    } \
+    else \
+        dst = COST_MAX; \
+}
+
+#define COST_MV_RD( mx, my, satd, do_dir, mdir ) \
+{ \
+    if( satd <= bsatd * SATD_THRESH ) \
+    { \
+        uint64_t cost; \
+        *(uint32_t*)cache_mv = *(uint32_t*)cache_mv2 = pack16to32_mask(mx,my); \
+        cost = x264_rd_cost_part( h, i_lambda2, i4, m->i_pixel ); \
+        COPY4_IF_LT( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my, dir, do_dir?mdir:dir ); \
+    } \
+}
+
+void x264_me_refine_qpel_rd( x264_t *h, x264_me_t *m, int i_lambda2, int i4, int i_list )
+{
+    // don't have to fill the whole mv cache rectangle
+    static const int pixel_mv_offs[] = { 0, 4, 4*8, 0, 2, 2*8, 0 };
+    int16_t *cache_mv = h->mb.cache.mv[i_list][x264_scan8[i4]];
+    int16_t *cache_mv2 = cache_mv + pixel_mv_offs[m->i_pixel];
+    const int16_t *p_cost_mvx, *p_cost_mvy;
+    const int bw = x264_pixel_size[m->i_pixel].w>>2;
+    const int bh = x264_pixel_size[m->i_pixel].h>>2;
+    const int i_pixel = m->i_pixel;
+
+    DECLARE_ALIGNED_16( uint8_t pix[16*16] );
+    uint64_t bcost = m->i_pixel == PIXEL_16x16 ? m->cost : COST_MAX64;
+    int bmx = m->mv[0];
+    int bmy = m->mv[1];
+    int omx = bmx;
+    int omy = bmy;
+    int pmx, pmy, i, j;
+    unsigned bsatd;
+    int satd = 0;
+    int dir = -2;
+    int satds[8];
+
+    if( m->i_pixel != PIXEL_16x16 && i4 != 0 )
+        x264_mb_predict_mv( h, i_list, i4, bw, m->mvp );
+    pmx = m->mvp[0];
+    pmy = m->mvp[1];
+    p_cost_mvx = m->p_cost_mv - pmx;
+    p_cost_mvy = m->p_cost_mv - pmy;
+    COST_MV_SATD( bmx, bmy, bsatd, 0 );
+    COST_MV_RD( bmx, bmy, 0, 0, 0 );
+
+    /* check the predicted mv */
+    if( (bmx != pmx || bmy != pmy)
+        && pmx >= h->mb.mv_min_spel[0] && pmx <= h->mb.mv_max_spel[0]
+        && pmy >= h->mb.mv_min_spel[1] && pmy <= h->mb.mv_max_spel[1] )
+    {
+        COST_MV_SATD( pmx, pmy, satd, 0 );
+        COST_MV_RD( pmx, pmy, satd, 0,0 );
+        /* The hex motion search is guaranteed to not repeat the center candidate,
+         * so if pmv is chosen, set the "MV to avoid checking" to bmv instead. */
+        if( bmx == pmx && bmy == pmy )
+        {
+            pmx = m->mv[0];
+            pmy = m->mv[1];
+        }
+    }
+
+    /* subpel hex search, same pattern as ME HEX. */
+    dir = -2;
+    omx = bmx;
+    omy = bmy;
+    for( j=0; j<6; j++ ) COST_MV_SATD( omx + hex2[j+1][0], omy + hex2[j+1][1], satds[j], 1 );
+    for( j=0; j<6; j++ ) COST_MV_RD  ( omx + hex2[j+1][0], omy + hex2[j+1][1], satds[j], 1,j );
+
+    if( dir != -2 )
+    {
+        /* half hexagon, not overlapping the previous iteration */
+        for( i = 1; i < 10; i++ )
+        {
+            const int odir = mod6m1[dir+1];
+            if( bmy > h->mb.mv_max_spel[1] - 2 ||
+                bmy < h->mb.mv_min_spel[1] - 2 )
+                break;
+            dir = -2;
+            omx = bmx;
+            omy = bmy;
+            for( j=0; j<3; j++ ) COST_MV_SATD( omx + hex2[odir+j][0], omy + hex2[odir+j][1], satds[j], 1 );
+            for( j=0; j<3; j++ ) COST_MV_RD  ( omx + hex2[odir+j][0], omy + hex2[odir+j][1], satds[j], 1, odir-1+j );
+            if( dir == -2 )
+                break;
+        }
+    }
+
+    /* square refine, same as pattern as ME HEX. */
+    omx = bmx;
+    omy = bmy;
+    for( i=0; i<8; i++ ) COST_MV_SATD( omx + square1[i][0], omy  + square1[i][1], satds[i], 1 );
+    for( i=0; i<8; i++ ) COST_MV_RD  ( omx + square1[i][0], omy  + square1[i][1], satds[i], 0,0 );
+
+    bmy = x264_clip3( bmy, h->mb.mv_min_spel[1],  h->mb.mv_max_spel[1] );
+    m->cost = bcost;
+    m->mv[0] = bmx;
+    m->mv[1] = bmy;
+    x264_macroblock_cache_mv ( h, block_idx_x[i4], block_idx_y[i4], bw, bh, i_list, pack16to32_mask(bmx, bmy) );
+    x264_macroblock_cache_mvd( h, block_idx_x[i4], block_idx_y[i4], bw, bh, i_list, pack16to32_mask(bmx - m->mvp[0], bmy - m->mvp[1]) );
 }