]> git.sesse.net Git - x264/blobdiff - encoder/me.c
parse_zones: Fix memory leak
[x264] / encoder / me.c
index b865a2092a46536a40b038861238ab1ed97b76d5..b5552fb40ade4183bdb198c6df4e2d19694af405 100644 (file)
@@ -1,11 +1,11 @@
 /*****************************************************************************
- * me.c: h264 encoder library (Motion Estimation)
+ * me.c: motion estimation
  *****************************************************************************
- * Copyright (C) 2003 Laurent Aimar
- * $Id: me.c,v 1.1 2004/06/03 19:27:08 fenrir Exp $
+ * Copyright (C) 2003-2016 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.
+ *
+ * This program is also available under a commercial proprietary license.
+ * For more information, contact us at licensing@x264.com.
  *****************************************************************************/
 
-#include <stdlib.h>
-#include <stdio.h>
-#include <string.h>
-
 #include "common/common.h"
+#include "macroblock.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. */
-const static 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 uint8_t subpel_iterations[][4] =
+   {{0,0,0,0},
     {1,1,0,0},
-    {1,2,0,0},
+    {0,1,1,0},
     {0,2,1,0},
     {0,2,1,1},
-    {0,2,1,2}};
+    {0,2,1,2},
+    {0,0,2,2},
+    {0,0,2,2},
+    {0,0,4,10},
+    {0,0,4,10},
+    {0,0,4,10},
+    {0,0,4,10}};
+
+/* (x-1)%6 */
+static const uint8_t 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 int8_t hex2[8][2] = {{-1,-2}, {-2,0}, {-1,2}, {1,2}, {2,0}, {1,-2}, {-1,-2}, {-2,0}};
+static const int8_t square1[9][2] = {{0,0}, {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 BITS_MVD( mx, my )\
+    (p_cost_mvx[(mx)<<2] + p_cost_mvy[(my)<<2])
+
+#define COST_MV( mx, my )\
+do\
+{\
+    int cost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE,\
+                   &p_fref_w[(my)*stride+(mx)], stride )\
+             + BITS_MVD(mx,my);\
+    COPY3_IF_LT( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my );\
+} while(0)
+
+#define COST_MV_HPEL( mx, my, cost )\
+do\
+{\
+    intptr_t stride2 = 16;\
+    pixel *src = h->mc.get_ref( pix, &stride2, m->p_fref, stride, mx, my, bw, bh, &m->weight[0] );\
+    cost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, src, stride2 )\
+         + p_cost_mvx[ mx ] + p_cost_mvy[ my ];\
+} while(0)
+
+#define COST_MV_X3_DIR( m0x, m0y, m1x, m1y, m2x, m2y, costs )\
+{\
+    pixel *pix_base = p_fref_w + bmx + bmy*stride;\
+    h->pixf.fpelcmp_x3[i_pixel]( p_fenc,\
+        pix_base + (m0x) + (m0y)*stride,\
+        pix_base + (m1x) + (m1y)*stride,\
+        pix_base + (m2x) + (m2y)*stride,\
+        stride, 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_DIR( m0x, m0y, m1x, m1y, m2x, m2y, m3x, m3y, costs )\
+{\
+    pixel *pix_base = p_fref_w + bmx + bmy*stride;\
+    h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( p_fenc,\
+        pix_base + (m0x) + (m0y)*stride,\
+        pix_base + (m1x) + (m1y)*stride,\
+        pix_base + (m2x) + (m2y)*stride,\
+        pix_base + (m3x) + (m3y)*stride,\
+        stride, 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) );\
+    (costs)[3] += BITS_MVD( bmx+(m3x), bmy+(m3y) );\
+}
+
+#define COST_MV_X4( m0x, m0y, m1x, m1y, m2x, m2y, m3x, m3y )\
+{\
+    pixel *pix_base = p_fref_w + omx + omy*stride;\
+    h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( p_fenc,\
+        pix_base + (m0x) + (m0y)*stride,\
+        pix_base + (m1x) + (m1y)*stride,\
+        pix_base + (m2x) + (m2y)*stride,\
+        pix_base + (m3x) + (m3y)*stride,\
+        stride, 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]( p_fenc,\
+        p_fref_w + (m0x) + (m0y)*stride,\
+        p_fref_w + (m1x) + (m1y)*stride,\
+        p_fref_w + (m2x) + (m2y)*stride,\
+        stride, 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_X4( 0,-1, 0,1, -1,0, 1,0 );\
+}
+
+#define CROSS( start, x_max, y_max )\
+{\
+    int 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 );\
+    }\
+}
+
+#define FPEL(mv) (((mv)+2)>>2) /* Convert subpel MV to fullpel with rounding... */
+#define SPEL(mv) ((mv)<<2)     /* ... and the reverse. */
+#define SPELx2(mv) (SPEL(mv)&0xFFFCFFFC) /* for two packed MVs */
+
+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 stride = m->i_stride[0];
+    int i_me_range = h->param.analyse.i_me_range;
+    int bmx, bmy, bcost = COST_MAX;
+    int bpred_cost = COST_MAX;
+    int omx, omy, pmx, pmy;
+    pixel *p_fenc = m->p_fenc[0];
+    pixel *p_fref_w = m->p_fref_w;
+    ALIGNED_ARRAY_N( pixel, pix,[16*16] );
+    ALIGNED_ARRAY_8( int16_t, mvc_temp,[16],[2] );
+
+    ALIGNED_ARRAY_16( int, costs,[16] );
+
+    int mv_x_min = h->mb.mv_limit_fpel[0][0];
+    int mv_y_min = h->mb.mv_limit_fpel[0][1];
+    int mv_x_max = h->mb.mv_limit_fpel[1][0];
+    int mv_y_max = h->mb.mv_limit_fpel[1][1];
+/* Special version of pack to allow shortcuts in CHECK_MVRANGE */
+#define pack16to32_mask2(mx,my) ((mx<<16)|(my&0x7FFF))
+    uint32_t mv_min = pack16to32_mask2( -mv_x_min, -mv_y_min );
+    uint32_t mv_max = pack16to32_mask2( mv_x_max, mv_y_max )|0x8000;
+    uint32_t pmv, bpred_mv = 0;
+
+#define CHECK_MVRANGE(mx,my) (!(((pack16to32_mask2(mx,my) + mv_min) | (mv_max - pack16to32_mask2(mx,my))) & 0x80004000))
+
+    const uint16_t *p_cost_mvx = m->p_cost_mv - m->mvp[0];
+    const uint16_t *p_cost_mvy = m->p_cost_mv - m->mvp[1];
+
+    /* Try extra predictors if provided.  If subme >= 3, check subpel predictors,
+     * otherwise round them to fullpel. */
+    if( h->mb.i_subpel_refine >= 3 )
+    {
+        /* Calculate and check the MVP first */
+        int bpred_mx = x264_clip3( m->mvp[0], SPEL(mv_x_min), SPEL(mv_x_max) );
+        int bpred_my = x264_clip3( m->mvp[1], SPEL(mv_y_min), SPEL(mv_y_max) );
+        pmv = pack16to32_mask( bpred_mx, bpred_my );
+        pmx = FPEL( bpred_mx );
+        pmy = FPEL( bpred_my );
+
+        COST_MV_HPEL( bpred_mx, bpred_my, bpred_cost );
+        int pmv_cost = bpred_cost;
+
+        if( i_mvc > 0 )
+        {
+            /* Clip MV candidates and eliminate those equal to zero and pmv. */
+            int valid_mvcs = x264_predictor_clip( mvc_temp+2, mvc, i_mvc, h->mb.mv_limit_fpel, pmv );
+            if( valid_mvcs > 0 )
+            {
+                int i = 1, cost;
+                /* We stuff pmv here to branchlessly pick between pmv and the various
+                 * MV candidates. [0] gets skipped in order to maintain alignment for
+                 * x264_predictor_clip. */
+                M32( mvc_temp[1] ) = pmv;
+                bpred_cost <<= 4;
+                do
+                {
+                    int mx = mvc_temp[i+1][0];
+                    int my = mvc_temp[i+1][1];
+                    COST_MV_HPEL( mx, my, cost );
+                    COPY1_IF_LT( bpred_cost, (cost << 4) + i );
+                } while( ++i <= valid_mvcs );
+                bpred_mx = mvc_temp[(bpred_cost&15)+1][0];
+                bpred_my = mvc_temp[(bpred_cost&15)+1][1];
+                bpred_cost >>= 4;
+            }
+        }
+
+        /* Round the best predictor back to fullpel and get the cost, since this is where
+         * we'll be starting the fullpel motion search. */
+        bmx = FPEL( bpred_mx );
+        bmy = FPEL( bpred_my );
+        bpred_mv = pack16to32_mask(bpred_mx, bpred_my);
+        if( bpred_mv&0x00030003 ) /* Only test if the tested predictor is actually subpel... */
+            COST_MV( bmx, bmy );
+        else                          /* Otherwise just copy the cost (we already know it) */
+            bcost = bpred_cost;
+
+        /* Test the zero vector if it hasn't been tested yet. */
+        if( pmv )
+        {
+            if( bmx|bmy ) COST_MV( 0, 0 );
+        }
+        /* If a subpel mv candidate was better than the zero vector, the previous
+         * fullpel check won't have gotten it even if the pmv was zero. So handle
+         * that possibility here. */
+        else
+        {
+            COPY3_IF_LT( bcost, pmv_cost, bmx, 0, bmy, 0 );
+        }
+    }
+    else
+    {
+        /* Calculate and check the fullpel MVP first */
+        bmx = pmx = x264_clip3( FPEL(m->mvp[0]), mv_x_min, mv_x_max );
+        bmy = pmy = x264_clip3( FPEL(m->mvp[1]), mv_y_min, mv_y_max );
+        pmv = pack16to32_mask( bmx, bmy );
+
+        /* 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, we omit
+         * the cost of the MV from the rounded MVP to avoid unfairly biasing against use of
+         * the predicted motion vector.
+         *
+         * Disclaimer: this is a post-hoc rationalization for why this hack works. */
+        bcost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, &p_fref_w[bmy*stride+bmx], stride );
+
+        if( i_mvc > 0 )
+        {
+            /* Like in subme>=3, except we also round the candidates to fullpel. */
+            int valid_mvcs = x264_predictor_roundclip( mvc_temp+2, mvc, i_mvc, h->mb.mv_limit_fpel, pmv );
+            if( valid_mvcs > 0 )
+            {
+                int i = 1, cost;
+                M32( mvc_temp[1] ) = pmv;
+                bcost <<= 4;
+                do
+                {
+                    int mx = mvc_temp[i+1][0];
+                    int my = mvc_temp[i+1][1];
+                    cost = h->pixf.fpelcmp[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, &p_fref_w[my*stride+mx], stride ) + BITS_MVD( mx, my );
+                    COPY1_IF_LT( bcost, (cost << 4) + i );
+                } while( ++i <= valid_mvcs );
+                bmx = mvc_temp[(bcost&15)+1][0];
+                bmy = mvc_temp[(bcost&15)+1][1];
+                bcost >>= 4;
+            }
+        }
+
+        /* Same as above, except the condition is simpler. */
+        if( pmv )
+            COST_MV( 0, 0 );
+    }
+
+    switch( h->mb.i_me_method )
+    {
+        case X264_ME_DIA:
+        {
+            /* diamond search, radius 1 */
+            bcost <<= 4;
+            int i = i_me_range;
+            do
+            {
+                COST_MV_X4_DIR( 0,-1, 0,1, -1,0, 1,0, costs );
+                COPY1_IF_LT( bcost, (costs[0]<<4)+1 );
+                COPY1_IF_LT( bcost, (costs[1]<<4)+3 );
+                COPY1_IF_LT( bcost, (costs[2]<<4)+4 );
+                COPY1_IF_LT( bcost, (costs[3]<<4)+12 );
+                if( !(bcost&15) )
+                    break;
+                bmx -= (bcost<<28)>>30;
+                bmy -= (bcost<<30)>>30;
+                bcost &= ~15;
+            } while( --i && CHECK_MVRANGE(bmx, bmy) );
+            bcost >>= 4;
+            break;
+        }
+
+        case X264_ME_HEX:
+        {
+    me_hex2:
+            /* hexagon search, radius 2 */
+    #if 0
+            for( int i = 0; i < i_me_range/2; i++ )
+            {
+                omx = bmx; omy = bmy;
+                COST_MV( omx-2, omy   );
+                COST_MV( omx-1, omy+2 );
+                COST_MV( omx+1, omy+2 );
+                COST_MV( omx+2, omy   );
+                COST_MV( omx+1, omy-2 );
+                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 */
+
+            /* hexagon */
+            COST_MV_X3_DIR( -2,0, -1, 2,  1, 2, costs   );
+            COST_MV_X3_DIR(  2,0,  1,-2, -1,-2, costs+4 ); /* +4 for 16-byte alignment */
+            bcost <<= 3;
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[0]<<3)+2 );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[1]<<3)+3 );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[2]<<3)+4 );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[4]<<3)+5 );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[5]<<3)+6 );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[6]<<3)+7 );
+
+            if( bcost&7 )
+            {
+                int dir = (bcost&7)-2;
+                bmx += hex2[dir+1][0];
+                bmy += hex2[dir+1][1];
+
+                /* half hexagon, not overlapping the previous iteration */
+                for( int i = (i_me_range>>1) - 1; i > 0 && CHECK_MVRANGE(bmx, bmy); i-- )
+                {
+                    COST_MV_X3_DIR( hex2[dir+0][0], hex2[dir+0][1],
+                                    hex2[dir+1][0], hex2[dir+1][1],
+                                    hex2[dir+2][0], hex2[dir+2][1],
+                                    costs );
+                    bcost &= ~7;
+                    COPY1_IF_LT( bcost, (costs[0]<<3)+1 );
+                    COPY1_IF_LT( bcost, (costs[1]<<3)+2 );
+                    COPY1_IF_LT( bcost, (costs[2]<<3)+3 );
+                    if( !(bcost&7) )
+                        break;
+                    dir += (bcost&7)-2;
+                    dir = mod6m1[dir+1];
+                    bmx += hex2[dir+1][0];
+                    bmy += hex2[dir+1][1];
+                }
+            }
+            bcost >>= 3;
+    #endif
+            /* square refine */
+            bcost <<= 4;
+            COST_MV_X4_DIR(  0,-1,  0,1, -1,0, 1,0, costs );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[0]<<4)+1 );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[1]<<4)+2 );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[2]<<4)+3 );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[3]<<4)+4 );
+            COST_MV_X4_DIR( -1,-1, -1,1, 1,-1, 1,1, costs );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[0]<<4)+5 );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[1]<<4)+6 );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[2]<<4)+7 );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[3]<<4)+8 );
+            bmx += square1[bcost&15][0];
+            bmy += square1[bcost&15][1];
+            bcost >>= 4;
+            break;
+        }
+
+        case X264_ME_UMH:
+        {
+            /* Uneven-cross Multi-Hexagon-grid Search
+             * as in JM, except with different early termination */
+
+            static const uint8_t x264_pixel_size_shift[7] = { 0, 1, 1, 2, 3, 3, 4 };
+
+            int ucost1, ucost2;
+            int cross_start = 1;
+
+            /* refine predictors */
+            ucost1 = bcost;
+            DIA1_ITER( pmx, pmy );
+            if( pmx | pmy )
+                DIA1_ITER( 0, 0 );
+
+            if( i_pixel == PIXEL_4x4 )
+                goto me_hex2;
+
+            ucost2 = bcost;
+            if( (bmx | bmy) && ((bmx-pmx) | (bmy-pmy)) )
+                DIA1_ITER( bmx, bmy );
+            if( bcost == ucost2 )
+                cross_start = 3;
+            omx = bmx; omy = bmy;
+
+            /* early termination */
+#define SAD_THRESH(v) ( bcost < ( v >> x264_pixel_size_shift[i_pixel] ) )
+            if( bcost == ucost2 && SAD_THRESH(2000) )
+            {
+                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;
+                }
+            }
+
+            /* adaptive search range */
+            if( i_mvc )
+            {
+                /* 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 uint8_t range_mul[4][4] =
+                {
+                    { 3, 3, 4, 4 },
+                    { 3, 4, 4, 4 },
+                    { 4, 4, 4, 5 },
+                    { 4, 4, 5, 6 },
+                };
+                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] >> 2;
+            }
+
+            /* 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>>1 );
+
+            COST_MV_X4( -2,-2, -2,2, 2,-2, 2,2 );
+
+            /* hexagon grid */
+            omx = bmx; omy = bmy;
+            const uint16_t *p_cost_omvx = p_cost_mvx + omx*4;
+            const uint16_t *p_cost_omvy = p_cost_mvy + omy*4;
+            int i = 1;
+            do
+            {
+                static const int8_t hex4[16][2] = {
+                    { 0,-4}, { 0, 4}, {-2,-3}, { 2,-3},
+                    {-4,-2}, { 4,-2}, {-4,-1}, { 4,-1},
+                    {-4, 0}, { 4, 0}, {-4, 1}, { 4, 1},
+                    {-4, 2}, { 4, 2}, {-2, 3}, { 2, 3},
+                };
+
+                if( 4*i > X264_MIN4( mv_x_max-omx, omx-mv_x_min,
+                                     mv_y_max-omy, omy-mv_y_min ) )
+                {
+                    for( int j = 0; j < 16; j++ )
+                    {
+                        int mx = omx + hex4[j][0]*i;
+                        int my = omy + hex4[j][1]*i;
+                        if( CHECK_MVRANGE(mx, my) )
+                            COST_MV( mx, my );
+                    }
+                }
+                else
+                {
+                    int dir = 0;
+                    pixel *pix_base = p_fref_w + omx + (omy-4*i)*stride;
+                    int dy = i*stride;
+#define SADS(k,x0,y0,x1,y1,x2,y2,x3,y3)\
+                    h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( p_fenc,\
+                            pix_base x0*i+(y0-2*k+4)*dy,\
+                            pix_base x1*i+(y1-2*k+4)*dy,\
+                            pix_base x2*i+(y2-2*k+4)*dy,\
+                            pix_base x3*i+(y3-2*k+4)*dy,\
+                            stride, costs+4*k );\
+                    pix_base += 2*dy;
+#define ADD_MVCOST(k,x,y) costs[k] += p_cost_omvx[x*4*i] + p_cost_omvy[y*4*i]
+#define MIN_MV(k,x,y)     COPY2_IF_LT( bcost, costs[k], dir, x*16+(y&15) )
+                    SADS( 0, +0,-4, +0,+4, -2,-3, +2,-3 );
+                    SADS( 1, -4,-2, +4,-2, -4,-1, +4,-1 );
+                    SADS( 2, -4,+0, +4,+0, -4,+1, +4,+1 );
+                    SADS( 3, -4,+2, +4,+2, -2,+3, +2,+3 );
+                    ADD_MVCOST(  0, 0,-4 );
+                    ADD_MVCOST(  1, 0, 4 );
+                    ADD_MVCOST(  2,-2,-3 );
+                    ADD_MVCOST(  3, 2,-3 );
+                    ADD_MVCOST(  4,-4,-2 );
+                    ADD_MVCOST(  5, 4,-2 );
+                    ADD_MVCOST(  6,-4,-1 );
+                    ADD_MVCOST(  7, 4,-1 );
+                    ADD_MVCOST(  8,-4, 0 );
+                    ADD_MVCOST(  9, 4, 0 );
+                    ADD_MVCOST( 10,-4, 1 );
+                    ADD_MVCOST( 11, 4, 1 );
+                    ADD_MVCOST( 12,-4, 2 );
+                    ADD_MVCOST( 13, 4, 2 );
+                    ADD_MVCOST( 14,-2, 3 );
+                    ADD_MVCOST( 15, 2, 3 );
+                    MIN_MV(  0, 0,-4 );
+                    MIN_MV(  1, 0, 4 );
+                    MIN_MV(  2,-2,-3 );
+                    MIN_MV(  3, 2,-3 );
+                    MIN_MV(  4,-4,-2 );
+                    MIN_MV(  5, 4,-2 );
+                    MIN_MV(  6,-4,-1 );
+                    MIN_MV(  7, 4,-1 );
+                    MIN_MV(  8,-4, 0 );
+                    MIN_MV(  9, 4, 0 );
+                    MIN_MV( 10,-4, 1 );
+                    MIN_MV( 11, 4, 1 );
+                    MIN_MV( 12,-4, 2 );
+                    MIN_MV( 13, 4, 2 );
+                    MIN_MV( 14,-2, 3 );
+                    MIN_MV( 15, 2, 3 );
+#undef SADS
+#undef ADD_MVCOST
+#undef MIN_MV
+                    if(dir)
+                    {
+                        bmx = omx + i*(dir>>4);
+                        bmy = omy + i*((dir<<28)>>28);
+                    }
+                }
+            } while( ++i <= i_me_range>>2 );
+            if( bmy <= mv_y_max && bmy >= mv_y_min && bmx <= mv_x_max && bmx >= mv_x_min )
+                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 );
+            /* SEA is fastest in multiples of 4 */
+            const int width = (max_x - min_x + 3) & ~3;
+#if 0
+            /* plain old exhaustive search */
+            for( int my = min_y; my <= max_y; my++ )
+                for( int mx = min_x; mx < min_x + width; mx++ )
+                    COST_MV( mx, my );
+#else
+            /* successive elimination by comparing DC before a full SAD,
+             * because sum(abs(diff)) >= abs(diff(sum)). */
+            uint16_t *sums_base = m->integral;
+            ALIGNED_16( static pixel zero[8*FENC_STRIDE] ) = {0};
+            ALIGNED_ARRAY_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 = h->cost_mv_fpel[h->mb.i_qp][-m->mvp[0]&3] + (-m->mvp[0]>>2);
+
+            h->pixf.sad_x4[sad_size]( zero, p_fenc, p_fenc+delta,
+                p_fenc+delta*FENC_STRIDE, p_fenc+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->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+31)&~31) + 4);
+                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]( p_fenc, FENC_STRIDE, p_fref_w+bmy*stride+bmx, stride )
+                         + BITS_MVD( bmx, bmy );
+                for( int my = min_y; my <= max_y; my++ )
+                {
+                    int i;
+                    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 >> 4 );
+                    for( i = 0; i < xn-2; i += 3 )
+                    {
+                        pixel *ref = p_fref_w+min_x+my*stride;
+                        ALIGNED_ARRAY_16( int, sads,[4] ); /* padded to [4] for asm */
+                        h->pixf.sad_x3[i_pixel]( p_fenc, ref+xs[i], ref+xs[i+1], ref+xs[i+2], stride, sads );
+                        for( int 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].mv[0] = min_x+xs[i+j];
+                                mvsads[nmvsad].mv[1] = my;
+                                nmvsad++;
+                            }
+                        }
+                    }
+                    for( ; i < xn; i++ )
+                    {
+                        int mx = min_x+xs[i];
+                        int sad = h->pixf.sad[i_pixel]( p_fenc, FENC_STRIDE, p_fref_w+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].mv[0] = mx;
+                            mvsads[nmvsad].mv[1] = my;
+                            nmvsad++;
+                        }
+                    }
+                    bsad += ycost;
+                }
+
+                limit = i_me_range >> 1;
+                sad_thresh = bsad*sad_thresh>>3;
+                while( nmvsad > limit*2 && sad_thresh > bsad )
+                {
+                    int i = 0;
+                    // halve the range if the domain is too large... eh, close enough
+                    sad_thresh = (sad_thresh + bsad) >> 1;
+                    while( i < nmvsad && mvsads[i].sad <= sad_thresh )
+                        i++;
+                    for( int j = i; j < nmvsad; j++ )
+                    {
+                        uint32_t sad;
+                        if( WORD_SIZE == 8 && sizeof(mvsad_t) == 8 )
+                        {
+                            uint64_t mvsad = M64( &mvsads[i] ) = M64( &mvsads[j] );
+#if WORDS_BIGENDIAN
+                            mvsad >>= 32;
+#endif
+                            sad = mvsad;
+                        }
+                        else
+                        {
+                            sad = mvsads[j].sad;
+                            CP32( mvsads[i].mv, mvsads[j].mv );
+                            mvsads[i].sad = sad;
+                        }
+                        i += (sad - (sad_thresh+1)) >> 31;
+                    }
+                    nmvsad = i;
+                }
+                while( nmvsad > limit )
+                {
+                    int bi = 0;
+                    for( int i = 1; i < nmvsad; i++ )
+                        if( mvsads[i].sad > mvsads[bi].sad )
+                            bi = i;
+                    nmvsad--;
+                    if( sizeof( mvsad_t ) == sizeof( uint64_t ) )
+                        CP64( &mvsads[bi], &mvsads[nmvsad] );
+                    else
+                        mvsads[bi] = mvsads[nmvsad];
+                }
+                for( int i = 0; i < nmvsad; i++ )
+                    COST_MV( mvsads[i].mv[0], mvsads[i].mv[1] );
+            }
+            else
+            {
+                // just ADS and SAD
+                for( int my = min_y; my <= max_y; my++ )
+                {
+                    int i;
+                    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
+        }
+        break;
+    }
+
+    /* -> qpel mv */
+    uint32_t bmv = pack16to32_mask(bmx,bmy);
+    uint32_t bmv_spel = SPELx2(bmv);
+    if( h->mb.i_subpel_refine < 3 )
+    {
+        m->cost_mv = p_cost_mvx[bmx<<2] + p_cost_mvy[bmy<<2];
+        m->cost = bcost;
+        /* compute the real cost */
+        if( bmv == pmv ) m->cost += m->cost_mv;
+        M32( m->mv ) = bmv_spel;
+    }
+    else
+    {
+        M32(m->mv) = bpred_cost < bcost ? bpred_mv : bmv_spel;
+        m->cost = X264_MIN( bpred_cost, bcost );
+    }
+
+    /* subpel refine */
+    if( h->mb.i_subpel_refine >= 2 )
+    {
+        int hpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][2];
+        int qpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][3];
+        refine_subpel( h, m, hpel, qpel, p_halfpel_thresh, 0 );
+    }
+}
+#undef COST_MV
+
+void x264_me_refine_qpel( x264_t *h, x264_me_t *m )
+{
+    int hpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][0];
+    int qpel = subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][1];
+
+    if( m->i_pixel <= PIXEL_8x8 )
+        m->cost -= m->i_ref_cost;
 
-static void refine_subpel( x264_t *h, x264_me_t *m, int hpel_iters, int qpel_iters );
+    refine_subpel( h, m, hpel, qpel, NULL, 1 );
+}
 
-#define COST_MV( mx, my ) \
+void x264_me_refine_qpel_refdupe( x264_t *h, x264_me_t *m, int *p_halfpel_thresh )
+{
+    refine_subpel( h, m, 0, X264_MIN( 2, subpel_iterations[h->mb.i_subpel_refine][3] ), p_halfpel_thresh, 0 );
+}
+
+#define COST_MV_SAD( mx, my ) \
 { \
-    int cost = h->pixf.sad[i_pixel]( m->p_fenc, m->i_stride,       \
-                   &p_fref[(my)*m->i_stride+(mx)], m->i_stride ) + \
-               m->lm * ( bs_size_se(((mx)<<2) - m->mvp[0] ) +      \
-                         bs_size_se(((my)<<2) - m->mvp[1] ) );     \
-    if( cost < bcost ) \
-    {                  \
-        bcost = cost;  \
-        bmx = mx;      \
-        bmy = my;      \
+    intptr_t stride = 16; \
+    pixel *src = h->mc.get_ref( pix, &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], mx, my, bw, bh, &m->weight[0] ); \
+    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( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my ); \
+}
+
+#define COST_MV_SATD( mx, my, dir ) \
+if( b_refine_qpel || (dir^1) != odir ) \
+{ \
+    intptr_t stride = 16; \
+    pixel *src = h->mc.get_ref( pix, &stride, &m->p_fref[0], m->i_stride[0], mx, my, bw, bh, &m->weight[0] ); \
+    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 ) \
+    { \
+        if( CHROMA444 ) \
+        { \
+            stride = 16; \
+            src = h->mc.get_ref( pix, &stride, &m->p_fref[4], m->i_stride[1], mx, my, bw, bh, &m->weight[1] ); \
+            cost += h->pixf.mbcmp_unaligned[i_pixel]( m->p_fenc[1], FENC_STRIDE, src, stride ); \
+            if( cost < bcost ) \
+            { \
+                stride = 16; \
+                src = h->mc.get_ref( pix, &stride, &m->p_fref[8], m->i_stride[2], mx, my, bw, bh, &m->weight[2] ); \
+                cost += h->pixf.mbcmp_unaligned[i_pixel]( m->p_fenc[2], FENC_STRIDE, src, stride ); \
+            } \
+        } \
+        else \
+        { \
+            h->mc.mc_chroma( pix, pix+8, 16, m->p_fref[4], m->i_stride[1], \
+                             mx, 2*(my+mvy_offset)>>chroma_v_shift, bw>>1, bh>>chroma_v_shift ); \
+            if( m->weight[1].weightfn ) \
+                m->weight[1].weightfn[bw>>3]( pix, 16, pix, 16, &m->weight[1], bh>>chroma_v_shift ); \
+            cost += h->pixf.mbcmp[chromapix]( m->p_fenc[1], FENC_STRIDE, pix, 16 ); \
+            if( cost < bcost ) \
+            { \
+                if( m->weight[2].weightfn ) \
+                    m->weight[2].weightfn[bw>>3]( pix+8, 16, pix+8, 16, &m->weight[2], bh>>chroma_v_shift ); \
+                cost += h->pixf.mbcmp[chromapix]( m->p_fenc[2], FENC_STRIDE, pix+8, 16 ); \
+            } \
+        } \
     } \
+    COPY4_IF_LT( bcost, cost, bmx, mx, bmy, my, bdir, dir ); \
 }
 
-void x264_me_search_ref( x264_t *h, x264_me_t *m, int (*mvc)[2], int i_mvc, int *p_fullpel_thresh )
+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 )
 {
+    const int bw = x264_pixel_size[m->i_pixel].w;
+    const int bh = x264_pixel_size[m->i_pixel].h;
+    const uint16_t *p_cost_mvx = m->p_cost_mv - m->mvp[0];
+    const uint16_t *p_cost_mvy = m->p_cost_mv - m->mvp[1];
     const int i_pixel = m->i_pixel;
-    int bmx, bmy, bcost;
-    int omx, omy;
-    uint8_t *p_fref = m->p_fref;
-    int i_iter;
-
-
-    /* init with mvp */
-    /* XXX: We don't need to clamp because the way diamond work, we will
-     * never go outside padded picture, and predict mv won't compute vector
-     * with componant magnitude greater.
-     * XXX: if some vector can go outside, (accelerator, ....) you need to clip
-     * them yourself */
-    bmx = x264_clip3( ( m->mvp[0] + 2 ) >> 2, -m->i_mv_range, m->i_mv_range );
-    bmy = x264_clip3( ( m->mvp[1] + 2 ) >> 2, -m->i_mv_range, m->i_mv_range );
-
-    bcost = h->pixf.sad[i_pixel]( m->p_fenc, m->i_stride,
-                &p_fref[bmy * m->i_stride + bmx], m->i_stride );
-
-    /* try extra predictors if provided */
-    for( i_iter = 0; i_iter < i_mvc; i_iter++ )
-    {
-        const int mx = x264_clip3( ( mvc[i_iter][0] + 2 ) >> 2, -m->i_mv_range, m->i_mv_range );
-        const int my = x264_clip3( ( mvc[i_iter][1] + 2 ) >> 2, -m->i_mv_range, m->i_mv_range );
-        if( mx != bmx || my != bmy )
-            COST_MV( mx, my );
-    }
-    
-    COST_MV( 0, 0 );
-
-    if( h->param.analyse.i_subpel_refine >= 2 )
-    {
-        /* hexagon search */
-        /* Don't need to test mv_range each time, we won't go outside picture+padding */
-        omx = bmx;
-        omy = bmy;
-        for( i_iter = 0; i_iter < 8; i_iter++ )
+    const int b_chroma_me = h->mb.b_chroma_me && (i_pixel <= PIXEL_8x8 || CHROMA444);
+    int chromapix = h->luma2chroma_pixel[i_pixel];
+    int chroma_v_shift = CHROMA_V_SHIFT;
+    int mvy_offset = chroma_v_shift & MB_INTERLACED & m->i_ref ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
+
+    ALIGNED_ARRAY_N( pixel, pix,[64*18] ); // really 17x17x2, but round up for alignment
+    ALIGNED_ARRAY_16( int, costs,[4] );
+
+    int bmx = m->mv[0];
+    int bmy = m->mv[1];
+    int bcost = m->cost;
+    int odir = -1, bdir;
+
+    /* halfpel diamond search */
+    if( hpel_iters )
+    {
+        /* try the subpel component of the predicted mv */
+        if( h->mb.i_subpel_refine < 3 )
+        {
+            int mx = x264_clip3( m->mvp[0], h->mb.mv_min_spel[0]+2, h->mb.mv_max_spel[0]-2 );
+            int my = x264_clip3( m->mvp[1], h->mb.mv_min_spel[1]+2, h->mb.mv_max_spel[1]-2 );
+            if( (mx-bmx)|(my-bmy) )
+                COST_MV_SAD( mx, my );
+        }
+
+        bcost <<= 6;
+        for( int i = hpel_iters; i > 0; i-- )
         {
-            COST_MV( omx-2, omy   );
-            COST_MV( omx-1, omy+2 );
-            COST_MV( omx+1, omy+2 );
-            COST_MV( omx+2, omy   );
-            COST_MV( omx+1, omy-2 );
-            COST_MV( omx-1, omy-2 );
-
-            if( bmx == omx && bmy == omy )
+            int omx = bmx, omy = bmy;
+            intptr_t stride = 64; // candidates are either all hpel or all qpel, so one stride is enough
+            pixel *src0, *src1, *src2, *src3;
+            src0 = h->mc.get_ref( pix,    &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], omx, omy-2, bw, bh+1, &m->weight[0] );
+            src2 = h->mc.get_ref( pix+32, &stride, m->p_fref, m->i_stride[0], omx-2, omy, bw+4, bh, &m->weight[0] );
+            src1 = src0 + stride;
+            src3 = src2 + 1;
+            h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( m->p_fenc[0], src0, src1, src2, src3, stride, costs );
+            costs[0] += p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy-2];
+            costs[1] += p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy+2];
+            costs[2] += p_cost_mvx[omx-2] + p_cost_mvy[omy  ];
+            costs[3] += p_cost_mvx[omx+2] + p_cost_mvy[omy  ];
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[0]<<6)+2 );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[1]<<6)+6 );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[2]<<6)+16 );
+            COPY1_IF_LT( bcost, (costs[3]<<6)+48 );
+            if( !(bcost&63) )
                 break;
-            omx = bmx;
-            omy = bmy;
+            bmx -= (bcost<<26)>>29;
+            bmy -= (bcost<<29)>>29;
+            bcost &= ~63;
         }
-    
-        /* square refine */
-        COST_MV( omx-1, omy-1 );
-        COST_MV( omx-1, omy   );
-        COST_MV( omx-1, omy+1 );
-        COST_MV( omx  , omy-1 );
-        COST_MV( omx  , omy+1 );
-        COST_MV( omx+1, omy-1 );
-        COST_MV( omx+1, omy   );
-        COST_MV( omx+1, omy+1 );
+        bcost >>= 6;
     }
-    else
+
+    if( !b_refine_qpel && (h->pixf.mbcmp_unaligned[0] != h->pixf.fpelcmp[0] || b_chroma_me) )
     {
-        /* diamond search */
-        for( i_iter = 0; i_iter < 16; i_iter++ )
+        bcost = COST_MAX;
+        COST_MV_SATD( bmx, bmy, -1 );
+    }
+
+    /* early termination when examining multiple reference frames */
+    if( p_halfpel_thresh )
+    {
+        if( (bcost*7)>>3 > *p_halfpel_thresh )
         {
-            omx = bmx;
-            omy = bmy;
-            COST_MV( omx  , omy-1 );
-            COST_MV( omx  , omy+1 );
-            COST_MV( omx-1, omy   );
-            COST_MV( omx+1, omy   );
-            if( bmx == omx && bmy == omy )
+            m->cost = bcost;
+            m->mv[0] = bmx;
+            m->mv[1] = bmy;
+            // don't need cost_mv
+            return;
+        }
+        else if( bcost < *p_halfpel_thresh )
+            *p_halfpel_thresh = bcost;
+    }
+
+    /* quarterpel diamond search */
+    if( h->mb.i_subpel_refine != 1 )
+    {
+        bdir = -1;
+        for( int i = qpel_iters; i > 0; i-- )
+        {
+            if( bmy <= h->mb.mv_min_spel[1] || bmy >= h->mb.mv_max_spel[1] || bmx <= h->mb.mv_min_spel[0] || bmx >= h->mb.mv_max_spel[0] )
+                break;
+            odir = bdir;
+            int omx = bmx, omy = bmy;
+            COST_MV_SATD( omx, omy - 1, 0 );
+            COST_MV_SATD( omx, omy + 1, 1 );
+            COST_MV_SATD( omx - 1, omy, 2 );
+            COST_MV_SATD( omx + 1, omy, 3 );
+            if( (bmx == omx) & (bmy == omy) )
                 break;
         }
     }
+    /* Special simplified case for subme=1 */
+    else if( bmy > h->mb.mv_min_spel[1] && bmy < h->mb.mv_max_spel[1] && bmx > h->mb.mv_min_spel[0] && bmx < h->mb.mv_max_spel[0] )
+    {
+        int omx = bmx, omy = bmy;
+        /* We have to use mc_luma because all strides must be the same to use fpelcmp_x4 */
+        h->mc.mc_luma( pix   , 64, m->p_fref, m->i_stride[0], omx, omy-1, bw, bh, &m->weight[0] );
+        h->mc.mc_luma( pix+16, 64, m->p_fref, m->i_stride[0], omx, omy+1, bw, bh, &m->weight[0] );
+        h->mc.mc_luma( pix+32, 64, m->p_fref, m->i_stride[0], omx-1, omy, bw, bh, &m->weight[0] );
+        h->mc.mc_luma( pix+48, 64, m->p_fref, m->i_stride[0], omx+1, omy, bw, bh, &m->weight[0] );
+        h->pixf.fpelcmp_x4[i_pixel]( m->p_fenc[0], pix, pix+16, pix+32, pix+48, 64, costs );
+        costs[0] += p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy-1];
+        costs[1] += p_cost_mvx[omx  ] + p_cost_mvy[omy+1];
+        costs[2] += p_cost_mvx[omx-1] + p_cost_mvy[omy  ];
+        costs[3] += p_cost_mvx[omx+1] + p_cost_mvy[omy  ];
+        bcost <<= 4;
+        COPY1_IF_LT( bcost, (costs[0]<<4)+1 );
+        COPY1_IF_LT( bcost, (costs[1]<<4)+3 );
+        COPY1_IF_LT( bcost, (costs[2]<<4)+4 );
+        COPY1_IF_LT( bcost, (costs[3]<<4)+12 );
+        bmx -= (bcost<<28)>>30;
+        bmy -= (bcost<<30)>>30;
+        bcost >>= 4;
+    }
 
-    /* -> qpel mv */
-    m->mv[0] = bmx << 2;
-    m->mv[1] = bmy << 2;
+    m->cost = bcost;
+    m->mv[0] = bmx;
+    m->mv[1] = bmy;
+    m->cost_mv = p_cost_mvx[bmx] + p_cost_mvy[bmy];
+}
 
-    /* compute the real cost */
-    m->cost = h->pixf.satd[i_pixel]( m->p_fenc, m->i_stride,
-                    &p_fref[bmy * m->i_stride + bmx], m->i_stride ) +
-                m->lm * ( bs_size_se( m->mv[0] - m->mvp[0] ) +
-                          bs_size_se( m->mv[1] - m->mvp[1] ) );
+#define BIME_CACHE( dx, dy, list )\
+{\
+    x264_me_t *m = m##list;\
+    int i = 4 + 3*dx + dy;\
+    int mvx = bm##list##x+dx;\
+    int mvy = bm##list##y+dy;\
+    stride[0][list][i] = bw;\
+    src[0][list][i] = h->mc.get_ref( pixy_buf[list][i], &stride[0][list][i], &m->p_fref[0],\
+                                     m->i_stride[0], mvx, mvy, bw, bh, x264_weight_none );\
+    if( rd )\
+    {\
+        if( CHROMA444 )\
+        {\
+            stride[1][list][i] = bw;\
+            src[1][list][i] = h->mc.get_ref( pixu_buf[list][i], &stride[1][list][i], &m->p_fref[4],\
+                                             m->i_stride[1], mvx, mvy, bw, bh, x264_weight_none );\
+            stride[2][list][i] = bw;\
+            src[2][list][i] = h->mc.get_ref( pixv_buf[list][i], &stride[2][list][i], &m->p_fref[8],\
+                                             m->i_stride[2], mvx, mvy, bw, bh, x264_weight_none );\
+        }\
+        else\
+            h->mc.mc_chroma( pixu_buf[list][i], pixv_buf[list][i], 8, m->p_fref[4], m->i_stride[1],\
+                             mvx, 2*(mvy+mv##list##y_offset)>>chroma_v_shift, bw>>1, bh>>chroma_v_shift );\
+    }\
+}
 
-    /* subpel refine */
-    if( h->param.analyse.i_subpel_refine >= 3 )
+#define SATD_THRESH(cost) (cost+(cost>>4))
+
+/* Don't unroll the BIME_CACHE loop. I couldn't find any way to force this
+ * other than making its iteration count not a compile-time constant. */
+int x264_iter_kludge = 0;
+
+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 )
+{
+    int x = i8&1;
+    int y = i8>>1;
+    int s8 = X264_SCAN8_0 + 2*x + 16*y;
+    int16_t *cache0_mv = h->mb.cache.mv[0][s8];
+    int16_t *cache1_mv = h->mb.cache.mv[1][s8];
+    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;
+    ALIGNED_ARRAY_N( pixel, pixy_buf,[2],[9][16*16] );
+    ALIGNED_ARRAY_N( pixel, pixu_buf,[2],[9][16*16] );
+    ALIGNED_ARRAY_N( pixel, pixv_buf,[2],[9][16*16] );
+    pixel *src[3][2][9];
+    int chromapix = h->luma2chroma_pixel[i_pixel];
+    int chroma_v_shift = CHROMA_V_SHIFT;
+    int chroma_x = (8 >> CHROMA_H_SHIFT) * x;
+    int chroma_y = (8 >> chroma_v_shift) * y;
+    pixel *pix  = &h->mb.pic.p_fdec[0][8*x + 8*y*FDEC_STRIDE];
+    pixel *pixu = &h->mb.pic.p_fdec[1][chroma_x + chroma_y*FDEC_STRIDE];
+    pixel *pixv = &h->mb.pic.p_fdec[2][chroma_x + chroma_y*FDEC_STRIDE];
+    int ref0 = h->mb.cache.ref[0][s8];
+    int ref1 = h->mb.cache.ref[1][s8];
+    const int mv0y_offset = chroma_v_shift & MB_INTERLACED & ref0 ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
+    const int mv1y_offset = chroma_v_shift & MB_INTERLACED & ref1 ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
+    intptr_t stride[3][2][9];
+    int bm0x = m0->mv[0];
+    int bm0y = m0->mv[1];
+    int bm1x = m1->mv[0];
+    int bm1y = m1->mv[1];
+    int bcost = COST_MAX;
+    int mc_list0 = 1, mc_list1 = 1;
+    uint64_t bcostrd = COST_MAX64;
+    uint16_t amvd;
+    /* each byte of visited represents 8 possible m1y positions, so a 4D array isn't needed */
+    ALIGNED_ARRAY_N( uint8_t, visited,[8],[8][8] );
+    /* all permutations of an offset in up to 2 of the dimensions */
+    ALIGNED_4( static const int8_t dia4d[33][4] ) =
     {
-        int hpel, qpel;
+        {0,0,0,0},
+        {0,0,0,1}, {0,0,0,-1}, {0,0,1,0}, {0,0,-1,0},
+        {0,1,0,0}, {0,-1,0,0}, {1,0,0,0}, {-1,0,0,0},
+        {0,0,1,1}, {0,0,-1,-1},{0,1,1,0}, {0,-1,-1,0},
+        {1,1,0,0}, {-1,-1,0,0},{1,0,0,1}, {-1,0,0,-1},
+        {0,1,0,1}, {0,-1,0,-1},{1,0,1,0}, {-1,0,-1,0},
+        {0,0,-1,1},{0,0,1,-1}, {0,-1,1,0},{0,1,-1,0},
+        {-1,1,0,0},{1,-1,0,0}, {1,0,0,-1},{-1,0,0,1},
+        {0,-1,0,1},{0,1,0,-1}, {-1,0,1,0},{1,0,-1,0},
+    };
 
-        /* early termination (when examining multiple reference frames) */
-        if( p_fullpel_thresh )
+    if( bm0y < h->mb.mv_min_spel[1] + 8 || bm1y < h->mb.mv_min_spel[1] + 8 ||
+        bm0y > h->mb.mv_max_spel[1] - 8 || bm1y > h->mb.mv_max_spel[1] - 8 ||
+        bm0x < h->mb.mv_min_spel[0] + 8 || bm1x < h->mb.mv_min_spel[0] + 8 ||
+        bm0x > h->mb.mv_max_spel[0] - 8 || bm1x > h->mb.mv_max_spel[0] - 8 )
+        return;
+
+    if( rd && m0->i_pixel != PIXEL_16x16 && i8 != 0 )
+    {
+        x264_mb_predict_mv( h, 0, i8<<2, bw>>2, m0->mvp );
+        x264_mb_predict_mv( h, 1, i8<<2, bw>>2, m1->mvp );
+    }
+
+    const uint16_t *p_cost_m0x = m0->p_cost_mv - m0->mvp[0];
+    const uint16_t *p_cost_m0y = m0->p_cost_mv - m0->mvp[1];
+    const uint16_t *p_cost_m1x = m1->p_cost_mv - m1->mvp[0];
+    const uint16_t *p_cost_m1y = m1->p_cost_mv - m1->mvp[1];
+
+    h->mc.memzero_aligned( visited, sizeof(uint8_t[8][8][8]) );
+
+    for( int pass = 0; pass < 8; pass++ )
+    {
+        int bestj = 0;
+        /* check all mv pairs that differ in at most 2 components from the current mvs. */
+        /* doesn't do chroma ME. this probably doesn't matter, as the gains
+         * from bidir ME are the same with and without chroma ME. */
+
+        if( mc_list0 )
+            for( int j = x264_iter_kludge; j < 9; j++ )
+                BIME_CACHE( square1[j][0], square1[j][1], 0 );
+
+        if( mc_list1 )
+            for( int j = x264_iter_kludge; j < 9; j++ )
+                BIME_CACHE( square1[j][0], square1[j][1], 1 );
+
+        for( int j = !!pass; j < 33; j++ )
         {
-            if( (m->cost*7)>>3 > *p_fullpel_thresh )
-                return;
-            else if( m->cost < *p_fullpel_thresh )
-                *p_fullpel_thresh = m->cost;
+            int m0x = dia4d[j][0] + bm0x;
+            int m0y = dia4d[j][1] + bm0y;
+            int m1x = dia4d[j][2] + bm1x;
+            int m1y = dia4d[j][3] + bm1y;
+            if( !pass || !((visited[(m0x)&7][(m0y)&7][(m1x)&7] & (1<<((m1y)&7)))) )
+            {
+                int i0 = 4 + 3*dia4d[j][0] + dia4d[j][1];
+                int i1 = 4 + 3*dia4d[j][2] + dia4d[j][3];
+                visited[(m0x)&7][(m0y)&7][(m1x)&7] |= (1<<((m1y)&7));
+                h->mc.avg[i_pixel]( pix, FDEC_STRIDE, src[0][0][i0], stride[0][0][i0], src[0][1][i1], stride[0][1][i1], i_weight );
+                int cost = h->pixf.mbcmp[i_pixel]( m0->p_fenc[0], FENC_STRIDE, pix, FDEC_STRIDE )
+                         + p_cost_m0x[m0x] + p_cost_m0y[m0y] + p_cost_m1x[m1x] + p_cost_m1y[m1y];
+                if( rd )
+                {
+                    if( cost < SATD_THRESH(bcost) )
+                    {
+                        bcost = X264_MIN( cost, bcost );
+                        M32( cache0_mv ) = pack16to32_mask(m0x,m0y);
+                        M32( cache1_mv ) = pack16to32_mask(m1x,m1y);
+                        if( CHROMA444 )
+                        {
+                            h->mc.avg[i_pixel]( pixu, FDEC_STRIDE, src[1][0][i0], stride[1][0][i0], src[1][1][i1], stride[1][1][i1], i_weight );
+                            h->mc.avg[i_pixel]( pixv, FDEC_STRIDE, src[2][0][i0], stride[2][0][i0], src[2][1][i1], stride[2][1][i1], i_weight );
+                        }
+                        else
+                        {
+                            h->mc.avg[chromapix]( pixu, FDEC_STRIDE, pixu_buf[0][i0], 8, pixu_buf[1][i1], 8, i_weight );
+                            h->mc.avg[chromapix]( pixv, FDEC_STRIDE, pixv_buf[0][i0], 8, pixv_buf[1][i1], 8, i_weight );
+                        }
+                        uint64_t costrd = x264_rd_cost_part( h, i_lambda2, i8*4, m0->i_pixel );
+                        COPY2_IF_LT( bcostrd, costrd, bestj, j );
+                    }
+                }
+                else
+                    COPY2_IF_LT( bcost, cost, bestj, j );
+            }
         }
 
-        hpel = subpel_iterations[h->param.analyse.i_subpel_refine][2];
-        qpel = subpel_iterations[h->param.analyse.i_subpel_refine][3];
-        refine_subpel( h, m, hpel, qpel );
+        if( !bestj )
+            break;
+
+        bm0x += dia4d[bestj][0];
+        bm0y += dia4d[bestj][1];
+        bm1x += dia4d[bestj][2];
+        bm1y += dia4d[bestj][3];
+
+        mc_list0 = M16( &dia4d[bestj][0] );
+        mc_list1 = M16( &dia4d[bestj][2] );
     }
+
+    if( rd )
+    {
+        x264_macroblock_cache_mv ( h, 2*x, 2*y, bw>>2, bh>>2, 0, pack16to32_mask(bm0x, bm0y) );
+        amvd = pack8to16( X264_MIN(abs(bm0x - m0->mvp[0]),33), X264_MIN(abs(bm0y - m0->mvp[1]),33) );
+        x264_macroblock_cache_mvd( h, 2*x, 2*y, bw>>2, bh>>2, 0, amvd );
+
+        x264_macroblock_cache_mv ( h, 2*x, 2*y, bw>>2, bh>>2, 1, pack16to32_mask(bm1x, bm1y) );
+        amvd = pack8to16( X264_MIN(abs(bm1x - m1->mvp[0]),33), X264_MIN(abs(bm1y - m1->mvp[1]),33) );
+        x264_macroblock_cache_mvd( h, 2*x, 2*y, bw>>2, bh>>2, 1, amvd );
+    }
+
+    m0->mv[0] = bm0x;
+    m0->mv[1] = bm0y;
+    m1->mv[0] = bm1x;
+    m1->mv[1] = bm1y;
 }
-#undef COST_MV
 
-void x264_me_refine_qpel( x264_t *h, x264_me_t *m )
+void x264_me_refine_bidir_satd( x264_t *h, x264_me_t *m0, x264_me_t *m1, int i_weight )
 {
-    int hpel = subpel_iterations[h->param.analyse.i_subpel_refine][0];
-    int qpel = subpel_iterations[h->param.analyse.i_subpel_refine][1];
-//  if( hpel || qpel )
-       refine_subpel( h, m, hpel, qpel );
+    x264_me_refine_bidir( h, m0, m1, i_weight, 0, 0, 0 );
 }
 
-static void refine_subpel( x264_t *h, x264_me_t *m, int hpel_iters, int qpel_iters )
+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 )
 {
+    /* Motion compensation is done as part of bidir_rd; don't repeat
+     * it in encoding. */
+    h->mb.b_skip_mc = 1;
+    x264_me_refine_bidir( h, m0, m1, i_weight, i8, i_lambda2, 1 );
+    h->mb.b_skip_mc = 0;
+}
+
+#undef COST_MV_SATD
+#define COST_MV_SATD( mx, my, dst, avoid_mvp ) \
+{ \
+    if( !avoid_mvp || !(mx == pmx && my == pmy) ) \
+    { \
+        h->mc.mc_luma( pix, FDEC_STRIDE, m->p_fref, m->i_stride[0], mx, my, bw, bh, &m->weight[0] ); \
+        dst = h->pixf.mbcmp[i_pixel]( m->p_fenc[0], FENC_STRIDE, pix, FDEC_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 <= SATD_THRESH(bsatd) ) \
+    { \
+        uint64_t cost; \
+        M32( cache_mv ) = pack16to32_mask(mx,my); \
+        if( CHROMA444 ) \
+        { \
+            h->mc.mc_luma( pixu, FDEC_STRIDE, &m->p_fref[4], m->i_stride[1], mx, my, bw, bh, &m->weight[1] ); \
+            h->mc.mc_luma( pixv, FDEC_STRIDE, &m->p_fref[8], m->i_stride[2], mx, my, bw, bh, &m->weight[2] ); \
+        } \
+        else if( m->i_pixel <= PIXEL_8x8 ) \
+        { \
+            h->mc.mc_chroma( pixu, pixv, FDEC_STRIDE, m->p_fref[4], m->i_stride[1], \
+                             mx, 2*(my+mvy_offset)>>chroma_v_shift, bw>>1, bh>>chroma_v_shift ); \
+            if( m->weight[1].weightfn ) \
+                m->weight[1].weightfn[bw>>3]( pixu, FDEC_STRIDE, pixu, FDEC_STRIDE, &m->weight[1], bh>>chroma_v_shift ); \
+            if( m->weight[2].weightfn ) \
+                m->weight[2].weightfn[bw>>3]( pixv, FDEC_STRIDE, pixv, FDEC_STRIDE, &m->weight[2], bh>>chroma_v_shift ); \
+        } \
+        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 )
+{
+    int16_t *cache_mv = h->mb.cache.mv[i_list][x264_scan8[i4]];
+    const uint16_t *p_cost_mvx, *p_cost_mvy;
     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;
+    int chroma_v_shift = CHROMA_V_SHIFT;
+    int mvy_offset = chroma_v_shift & MB_INTERLACED & m->i_ref ? (h->mb.i_mb_y & 1)*4 - 2 : 0;
 
-    DECLARE_ALIGNED( uint8_t, pix[4][16*16], 16 );
-    int cost[4];
-    int best;
-    int step, i;
-
+    uint64_t bcost = COST_MAX64;
     int bmx = m->mv[0];
     int bmy = m->mv[1];
+    int omx, omy, pmx, pmy;
+    int satd, bsatd;
+    int dir = -2;
+    int i8 = i4>>2;
+    uint16_t amvd;
+
+    pixel *pix  = &h->mb.pic.p_fdec[0][block_idx_xy_fdec[i4]];
+    pixel *pixu, *pixv;
+    if( CHROMA444 )
+    {
+        pixu = &h->mb.pic.p_fdec[1][block_idx_xy_fdec[i4]];
+        pixv = &h->mb.pic.p_fdec[2][block_idx_xy_fdec[i4]];
+    }
+    else
+    {
+        pixu = &h->mb.pic.p_fdec[1][(i8>>1)*(8*FDEC_STRIDE>>chroma_v_shift)+(i8&1)*4];
+        pixv = &h->mb.pic.p_fdec[2][(i8>>1)*(8*FDEC_STRIDE>>chroma_v_shift)+(i8&1)*4];
+    }
+
+    h->mb.b_skip_mc = 1;
+
+    if( m->i_pixel != PIXEL_16x16 && i4 != 0 )
+        x264_mb_predict_mv( h, i_list, i4, bw>>2, 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 );
+    if( m->i_pixel != PIXEL_16x16 )
+        COST_MV_RD( bmx, bmy, 0, 0, 0 )
+    else
+        bcost = m->cost;
+
+    /* 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];
+        }
+    }
+
+    if( bmy < h->mb.mv_min_spel[1] + 3 || bmy > h->mb.mv_max_spel[1] - 3 ||
+        bmx < h->mb.mv_min_spel[0] + 3 || bmx > h->mb.mv_max_spel[0] - 3 )
+    {
+        h->mb.b_skip_mc = 0;
+        return;
+    }
 
-    for( step = 2; step >= 1; step-- )
+    /* subpel hex search, same pattern as ME HEX. */
+    dir = -2;
+    omx = bmx;
+    omy = bmy;
+    for( int j = 0; j < 6; j++ )
     {
-       for( i = step>1 ? hpel_iters : qpel_iters; i > 0; i-- )
+        COST_MV_SATD( omx + hex2[j+1][0], omy + hex2[j+1][1], satd, 1 );
+        COST_MV_RD  ( omx + hex2[j+1][0], omy + hex2[j+1][1], satd, 1, j );
+    }
+
+    if( dir != -2 )
+    {
+        /* half hexagon, not overlapping the previous iteration */
+        for( int i = 1; i < 10; i++ )
         {
-            h->mc[MC_LUMA]( m->p_fref, m->i_stride, pix[0], 16, bmx + 0, bmy - step, bw, bh );
-            h->mc[MC_LUMA]( m->p_fref, m->i_stride, pix[1], 16, bmx + 0, bmy + step, bw, bh );
-            h->mc[MC_LUMA]( m->p_fref, m->i_stride, pix[2], 16, bmx - step, bmy + 0, bw, bh );
-            h->mc[MC_LUMA]( m->p_fref, m->i_stride, pix[3], 16, bmx + step, bmy + 0, bw, bh );
-    
-            cost[0] = h->pixf.satd[m->i_pixel]( m->p_fenc, m->i_stride, pix[0], 16 ) +
-                      m->lm * ( bs_size_se( bmx + 0 - m->mvp[0] ) + bs_size_se( bmy - step - m->mvp[1] ) );
-            cost[1] = h->pixf.satd[m->i_pixel]( m->p_fenc, m->i_stride, pix[1], 16 ) +
-                      m->lm * ( bs_size_se( bmx + 0 - m->mvp[0] ) + bs_size_se( bmy + step - m->mvp[1] ) );
-            cost[2] = h->pixf.satd[m->i_pixel]( m->p_fenc, m->i_stride, pix[2], 16 ) +
-                      m->lm * ( bs_size_se( bmx - step - m->mvp[0] ) + bs_size_se( bmy + 0 - m->mvp[1] ) );
-            cost[3] = h->pixf.satd[m->i_pixel]( m->p_fenc, m->i_stride, pix[3], 16 ) +
-                      m->lm * ( bs_size_se( bmx + step - m->mvp[0] ) + bs_size_se( bmy + 0 - m->mvp[1] ) );
-    
-            best = 0;
-            if( cost[1] < cost[0] )    best = 1;
-            if( cost[2] < cost[best] ) best = 2;
-            if( cost[3] < cost[best] ) best = 3;
-    
-            if( cost[best] < m->cost )
+            const int odir = mod6m1[dir+1];
+            if( bmy < h->mb.mv_min_spel[1] + 3 ||
+                bmy > h->mb.mv_max_spel[1] - 3 )
+                break;
+            dir = -2;
+            omx = bmx;
+            omy = bmy;
+            for( int j = 0; j < 3; j++ )
             {
-                m->cost = cost[best];
-                if( best == 0 )      bmy -= step;
-                else if( best == 1 ) bmy += step;
-                else if( best == 2 ) bmx -= step;
-                else if( best == 3 ) bmx += step;
+                COST_MV_SATD( omx + hex2[odir+j][0], omy + hex2[odir+j][1], satd, 1 );
+                COST_MV_RD  ( omx + hex2[odir+j][0], omy + hex2[odir+j][1], satd, 1, odir-1+j );
             }
-            else break;
-       }
+            if( dir == -2 )
+                break;
+        }
     }
 
+    /* square refine, same pattern as ME HEX. */
+    omx = bmx;
+    omy = bmy;
+    for( int i = 0; i < 8; i++ )
+    {
+        COST_MV_SATD( omx + square1[i+1][0], omy + square1[i+1][1], satd, 1 );
+        COST_MV_RD  ( omx + square1[i+1][0], omy + square1[i+1][1], satd, 0, 0 );
+    }
+
+    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>>2, bh>>2, i_list, pack16to32_mask(bmx, bmy) );
+    amvd = pack8to16( X264_MIN(abs(bmx - m->mvp[0]),66), X264_MIN(abs(bmy - m->mvp[1]),66) );
+    x264_macroblock_cache_mvd( h, block_idx_x[i4], block_idx_y[i4], bw>>2, bh>>2, i_list, amvd );
+    h->mb.b_skip_mc = 0;
 }
-