f67364820e0b29f2afc16cfaa07248cc03f931ee
[x262.git] / common / common.h
1 /*****************************************************************************
2  * common.h: h264 encoder
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2003-2008 x264 project
5  *
6  * Authors: Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
7  *          Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
8  *
9  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
11  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
12  * (at your option) any later version.
13  *
14  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
17  * GNU General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU General Public License
20  * along with this program; if not, write to the Free Software
21  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
22  *****************************************************************************/
23
24 #ifndef X264_COMMON_H
25 #define X264_COMMON_H
26
27 /****************************************************************************
28  * Macros
29  ****************************************************************************/
30 #define X264_MIN(a,b) ( (a)<(b) ? (a) : (b) )
31 #define X264_MAX(a,b) ( (a)>(b) ? (a) : (b) )
32 #define X264_MIN3(a,b,c) X264_MIN((a),X264_MIN((b),(c)))
33 #define X264_MAX3(a,b,c) X264_MAX((a),X264_MAX((b),(c)))
34 #define X264_MIN4(a,b,c,d) X264_MIN((a),X264_MIN3((b),(c),(d)))
35 #define X264_MAX4(a,b,c,d) X264_MAX((a),X264_MAX3((b),(c),(d)))
36 #define XCHG(type,a,b) do{ type t = a; a = b; b = t; } while(0)
37 #define IS_DISPOSABLE(type) ( type == X264_TYPE_B )
38 #define FIX8(f) ((int)(f*(1<<8)+.5))
39
40 #define CHECKED_MALLOC( var, size )\
41 do {\
42     var = x264_malloc( size );\
43     if( !var )\
44         goto fail;\
45 } while( 0 )
46 #define CHECKED_MALLOCZERO( var, size )\
47 do {\
48     CHECKED_MALLOC( var, size );\
49     memset( var, 0, size );\
50 } while( 0 )
51
52 #define X264_BFRAME_MAX 16
53 #define X264_THREAD_MAX 128
54 #define X264_PCM_COST (386*8)
55 #define X264_LOOKAHEAD_MAX 250
56 // arbitrary, but low because SATD scores are 1/4 normal
57 #define X264_LOOKAHEAD_QP 12
58
59 // number of pixels (per thread) in progress at any given time.
60 // 16 for the macroblock in progress + 3 for deblocking + 3 for motion compensation filter + 2 for extra safety
61 #define X264_THREAD_HEIGHT 24
62
63 /* WEIGHTP_FAKE is set when mb_tree & psy are enabled, but normal weightp is disabled
64  * (such as in baseline). It checks for fades in lookahead and adjusts qp accordingly
65  * to increase quality. Defined as (-1) so that if(i_weighted_pred > 0) is true only when
66  * real weights are being used. */
67
68 #define X264_WEIGHTP_FAKE (-1)
69
70 #define NALU_OVERHEAD 5 // startcode + NAL type costs 5 bytes per frame
71 #define FILLER_OVERHEAD (NALU_OVERHEAD+1)
72
73 /****************************************************************************
74  * Includes
75  ****************************************************************************/
76 #include "osdep.h"
77 #include <stdarg.h>
78 #include <stddef.h>
79 #include <stdlib.h>
80 #include <string.h>
81 #include <assert.h>
82 #include <limits.h>
83
84 /* Unions for type-punning.
85  * Mn: load or store n bits, aligned, native-endian
86  * CPn: copy n bits, aligned, native-endian
87  * we don't use memcpy for CPn because memcpy's args aren't assumed to be aligned */
88 typedef union { uint16_t i; uint8_t  c[2]; } MAY_ALIAS x264_union16_t;
89 typedef union { uint32_t i; uint16_t b[2]; uint8_t  c[4]; } MAY_ALIAS x264_union32_t;
90 typedef union { uint64_t i; uint32_t a[2]; uint16_t b[4]; uint8_t c[8]; } MAY_ALIAS x264_union64_t;
91 typedef struct { uint64_t i[2]; } x264_uint128_t;
92 typedef union { x264_uint128_t i; uint64_t a[2]; uint32_t b[4]; uint16_t c[8]; uint8_t d[16]; } MAY_ALIAS x264_union128_t;
93 #define M16(src) (((x264_union16_t*)(src))->i)
94 #define M32(src) (((x264_union32_t*)(src))->i)
95 #define M64(src) (((x264_union64_t*)(src))->i)
96 #define M128(src) (((x264_union128_t*)(src))->i)
97 #define M128_ZERO ((x264_uint128_t){{0,0}})
98 #define CP16(dst,src) M16(dst) = M16(src)
99 #define CP32(dst,src) M32(dst) = M32(src)
100 #define CP64(dst,src) M64(dst) = M64(src)
101 #define CP128(dst,src) M128(dst) = M128(src)
102
103 #include "x264.h"
104 #include "bs.h"
105 #include "set.h"
106 #include "predict.h"
107 #include "pixel.h"
108 #include "mc.h"
109 #include "frame.h"
110 #include "dct.h"
111 #include "cabac.h"
112 #include "quant.h"
113 #include "cpu.h"
114
115 /****************************************************************************
116  * General functions
117  ****************************************************************************/
118 /* x264_malloc : will do or emulate a memalign
119  * you have to use x264_free for buffers allocated with x264_malloc */
120 void *x264_malloc( int );
121 void  x264_free( void * );
122
123 /* x264_slurp_file: malloc space for the whole file and read it */
124 char *x264_slurp_file( const char *filename );
125
126 /* mdate: return the current date in microsecond */
127 int64_t x264_mdate( void );
128
129 /* x264_param2string: return a (malloced) string containing most of
130  * the encoding options */
131 char *x264_param2string( x264_param_t *p, int b_res );
132
133 int x264_nal_encode( uint8_t *dst, x264_nal_t *nal, int b_annexb, int b_long_startcode );
134
135 /* log */
136 void x264_log( x264_t *h, int i_level, const char *psz_fmt, ... );
137
138 void x264_reduce_fraction( uint32_t *n, uint32_t *d );
139 void x264_init_vlc_tables();
140
141 static ALWAYS_INLINE uint8_t x264_clip_uint8( int x )
142 {
143     return x&(~255) ? (-x)>>31 : x;
144 }
145
146 static ALWAYS_INLINE int x264_clip3( int v, int i_min, int i_max )
147 {
148     return ( (v < i_min) ? i_min : (v > i_max) ? i_max : v );
149 }
150
151 static ALWAYS_INLINE double x264_clip3f( double v, double f_min, double f_max )
152 {
153     return ( (v < f_min) ? f_min : (v > f_max) ? f_max : v );
154 }
155
156 static ALWAYS_INLINE int x264_median( int a, int b, int c )
157 {
158     int t = (a-b)&((a-b)>>31);
159     a -= t;
160     b += t;
161     b -= (b-c)&((b-c)>>31);
162     b += (a-b)&((a-b)>>31);
163     return b;
164 }
165
166 static ALWAYS_INLINE void x264_median_mv( int16_t *dst, int16_t *a, int16_t *b, int16_t *c )
167 {
168     dst[0] = x264_median( a[0], b[0], c[0] );
169     dst[1] = x264_median( a[1], b[1], c[1] );
170 }
171
172 static ALWAYS_INLINE int x264_predictor_difference( int16_t (*mvc)[2], intptr_t i_mvc )
173 {
174     int sum = 0;
175     for( int i = 0; i < i_mvc-1; i++ )
176     {
177         sum += abs( mvc[i][0] - mvc[i+1][0] )
178              + abs( mvc[i][1] - mvc[i+1][1] );
179     }
180     return sum;
181 }
182
183 static ALWAYS_INLINE uint16_t x264_cabac_mvd_sum( uint8_t *mvdleft, uint8_t *mvdtop )
184 {
185     int amvd0 = abs(mvdleft[0]) + abs(mvdtop[0]);
186     int amvd1 = abs(mvdleft[1]) + abs(mvdtop[1]);
187     amvd0 = (amvd0 > 2) + (amvd0 > 32);
188     amvd1 = (amvd1 > 2) + (amvd1 > 32);
189     return amvd0 + (amvd1<<8);
190 }
191
192 static void ALWAYS_INLINE x264_predictor_roundclip( int16_t (*dst)[2], int16_t (*mvc)[2], int i_mvc, int mv_x_min, int mv_x_max, int mv_y_min, int mv_y_max )
193 {
194     for( int i = 0; i < i_mvc; i++ )
195     {
196         int mx = (mvc[i][0] + 2) >> 2;
197         int my = (mvc[i][1] + 2) >> 2;
198         dst[i][0] = x264_clip3( mx, mv_x_min, mv_x_max );
199         dst[i][1] = x264_clip3( my, mv_y_min, mv_y_max );
200     }
201 }
202
203 extern const uint8_t x264_exp2_lut[64];
204 extern const float x264_log2_lut[128];
205 extern const float x264_log2_lz_lut[32];
206
207 /* Not a general-purpose function; multiplies input by -1/6 to convert
208  * qp to qscale. */
209 static ALWAYS_INLINE int x264_exp2fix8( float x )
210 {
211     int i = x*(-64.f/6.f) + 512.5f;
212     if( i < 0 ) return 0;
213     if( i > 1023 ) return 0xffff;
214     return (x264_exp2_lut[i&63]+256) << (i>>6) >> 8;
215 }
216
217 static ALWAYS_INLINE float x264_log2( uint32_t x )
218 {
219     int lz = x264_clz( x );
220     return x264_log2_lut[(x<<lz>>24)&0x7f] + x264_log2_lz_lut[lz];
221 }
222
223 /****************************************************************************
224  *
225  ****************************************************************************/
226 enum slice_type_e
227 {
228     SLICE_TYPE_P  = 0,
229     SLICE_TYPE_B  = 1,
230     SLICE_TYPE_I  = 2,
231     SLICE_TYPE_SP = 3,
232     SLICE_TYPE_SI = 4
233 };
234
235 static const char slice_type_to_char[] = { 'P', 'B', 'I', 'S', 'S' };
236
237 enum sei_payload_type_e
238 {
239     SEI_BUFFERING_PERIOD       = 0,
240     SEI_PIC_TIMING             = 1,
241     SEI_PAN_SCAN_RECT          = 2,
242     SEI_FILLER                 = 3,
243     SEI_USER_DATA_REGISTERED   = 4,
244     SEI_USER_DATA_UNREGISTERED = 5,
245     SEI_RECOVERY_POINT         = 6,
246 };
247
248 typedef struct
249 {
250     x264_sps_t *sps;
251     x264_pps_t *pps;
252
253     int i_type;
254     int i_first_mb;
255     int i_last_mb;
256
257     int i_pps_id;
258
259     int i_frame_num;
260
261     int b_mbaff;
262     int b_field_pic;
263     int b_bottom_field;
264
265     int i_idr_pic_id;   /* -1 if nal_type != 5 */
266
267     int i_poc;
268     int i_delta_poc_bottom;
269
270     int i_delta_poc[2];
271     int i_redundant_pic_cnt;
272
273     int b_direct_spatial_mv_pred;
274
275     int b_num_ref_idx_override;
276     int i_num_ref_idx_l0_active;
277     int i_num_ref_idx_l1_active;
278
279     int b_ref_pic_list_reordering_l0;
280     int b_ref_pic_list_reordering_l1;
281     struct
282     {
283         int idc;
284         int arg;
285     } ref_pic_list_order[2][16];
286
287     /* P-frame weighting */
288     x264_weight_t weight[32][3];
289
290     int i_mmco_remove_from_end;
291     int i_mmco_command_count;
292     struct /* struct for future expansion */
293     {
294         int i_difference_of_pic_nums;
295         int i_poc;
296     } mmco[16];
297
298     int i_cabac_init_idc;
299
300     int i_qp;
301     int i_qp_delta;
302     int b_sp_for_swidth;
303     int i_qs_delta;
304
305     /* deblocking filter */
306     int i_disable_deblocking_filter_idc;
307     int i_alpha_c0_offset;
308     int i_beta_offset;
309
310 } x264_slice_header_t;
311
312 typedef struct x264_lookahead_t
313 {
314     volatile uint8_t              b_exit_thread;
315     uint8_t                       b_thread_active;
316     uint8_t                       b_analyse_keyframe;
317     int                           i_last_keyframe;
318     int                           i_slicetype_length;
319     x264_frame_t                  *last_nonb;
320     x264_synch_frame_list_t       ifbuf;
321     x264_synch_frame_list_t       next;
322     x264_synch_frame_list_t       ofbuf;
323 } x264_lookahead_t;
324
325 /* From ffmpeg
326  */
327 #define X264_SCAN8_SIZE (6*8)
328 #define X264_SCAN8_LUMA_SIZE (5*8)
329 #define X264_SCAN8_0 (4+1*8)
330
331 static const int x264_scan8[16+2*4+3] =
332 {
333     /* Luma */
334     4+1*8, 5+1*8, 4+2*8, 5+2*8,
335     6+1*8, 7+1*8, 6+2*8, 7+2*8,
336     4+3*8, 5+3*8, 4+4*8, 5+4*8,
337     6+3*8, 7+3*8, 6+4*8, 7+4*8,
338
339     /* Cb */
340     1+1*8, 2+1*8,
341     1+2*8, 2+2*8,
342
343     /* Cr */
344     1+4*8, 2+4*8,
345     1+5*8, 2+5*8,
346
347     /* Luma DC */
348     4+5*8,
349
350     /* Chroma DC */
351     6+5*8, 7+5*8
352 };
353 /*
354    0 1 2 3 4 5 6 7
355  0
356  1   B B   L L L L
357  2   B B   L L L L
358  3         L L L L
359  4   R R   L L L L
360  5   R R   Dy  DuDv
361 */
362
363 typedef struct x264_ratecontrol_t   x264_ratecontrol_t;
364
365 struct x264_t
366 {
367     /* encoder parameters */
368     x264_param_t    param;
369
370     x264_t          *thread[X264_THREAD_MAX+1];
371     x264_pthread_t  thread_handle;
372     int             b_thread_active;
373     int             i_thread_phase; /* which thread to use for the next frame */
374     int             i_threadslice_start; /* first row in this thread slice */
375     int             i_threadslice_end; /* row after the end of this thread slice */
376
377     /* bitstream output */
378     struct
379     {
380         int         i_nal;
381         int         i_nals_allocated;
382         x264_nal_t  *nal;
383         int         i_bitstream;    /* size of p_bitstream */
384         uint8_t     *p_bitstream;   /* will hold data for all nal */
385         bs_t        bs;
386     } out;
387
388     uint8_t *nal_buffer;
389     int      nal_buffer_size;
390
391     /**** thread synchronization starts here ****/
392
393     /* frame number/poc */
394     int             i_frame;
395     int             i_frame_num;
396
397     int             i_thread_frames; /* Number of different frames being encoded by threads;
398                                       * 1 when sliced-threads is on. */
399     int             i_nal_type;
400     int             i_nal_ref_idc;
401
402     int             i_disp_fields;  /* Number of displayed fields (both coded and implied via pic_struct) */
403     int             i_disp_fields_last_frame;
404     int             i_prev_duration; /* Duration of previous frame */
405     int             i_coded_fields; /* Number of coded fields (both coded and implied via pic_struct) */
406     int             i_cpb_delay;    /* Equal to number of fields preceding this field
407                                      * since last buffering_period SEI */
408     int             i_coded_fields_lookahead; /* Use separate counters for lookahead */
409     int             i_cpb_delay_lookahead;
410
411     int             b_queued_intra_refresh;
412
413     /* We use only one SPS and one PPS */
414     x264_sps_t      sps_array[1];
415     x264_sps_t      *sps;
416     x264_pps_t      pps_array[1];
417     x264_pps_t      *pps;
418     int             i_idr_pic_id;
419
420     /* Timebase multiplier for DTS compression */
421     int             i_dts_compress_multiplier;
422
423     /* quantization matrix for decoding, [cqm][qp%6][coef] */
424     int             (*dequant4_mf[4])[16];   /* [4][6][16] */
425     int             (*dequant8_mf[2])[64];   /* [2][6][64] */
426     /* quantization matrix for trellis, [cqm][qp][coef] */
427     int             (*unquant4_mf[4])[16];   /* [4][52][16] */
428     int             (*unquant8_mf[2])[64];   /* [2][52][64] */
429     /* quantization matrix for deadzone */
430     uint16_t        (*quant4_mf[4])[16];     /* [4][52][16] */
431     uint16_t        (*quant8_mf[2])[64];     /* [2][52][64] */
432     uint16_t        (*quant4_bias[4])[16];   /* [4][52][16] */
433     uint16_t        (*quant8_bias[2])[64];   /* [2][52][64] */
434
435     /* mv/ref cost arrays.  Indexed by lambda instead of
436      * qp because, due to rounding, some quantizers share
437      * lambdas.  This saves memory. */
438     uint16_t *cost_mv[92];
439     uint16_t *cost_mv_fpel[92][4];
440
441     const uint8_t   *chroma_qp_table; /* includes both the nonlinear luma->chroma mapping and chroma_qp_offset */
442
443     /* Slice header */
444     x264_slice_header_t sh;
445
446     /* cabac context */
447     x264_cabac_t    cabac;
448
449     struct
450     {
451         /* Frames to be encoded (whose types have been decided) */
452         x264_frame_t **current;
453         /* Unused frames: 0 = fenc, 1 = fdec */
454         x264_frame_t **unused[2];
455
456         /* Unused blank frames (for duplicates) */
457         x264_frame_t **blank_unused;
458
459         /* frames used for reference + sentinels */
460         x264_frame_t *reference[16+2];
461
462         int i_last_keyframe; /* Frame number of the last keyframe */
463
464         int i_input;    /* Number of input frames already accepted */
465
466         int i_max_dpb;  /* Number of frames allocated in the decoded picture buffer */
467         int i_max_ref0;
468         int i_max_ref1;
469         int i_delay;    /* Number of frames buffered for B reordering */
470         int     i_bframe_delay;
471         int64_t i_bframe_delay_time;
472         int64_t i_init_delta;
473         int64_t i_prev_reordered_pts[2];
474         int64_t i_largest_pts;
475         int64_t i_second_largest_pts;
476         int b_have_lowres;  /* Whether 1/2 resolution luma planes are being used */
477         int b_have_sub8x8_esa;
478     } frames;
479
480     /* current frame being encoded */
481     x264_frame_t    *fenc;
482
483     /* frame being reconstructed */
484     x264_frame_t    *fdec;
485
486     /* references lists */
487     int             i_ref0;
488     x264_frame_t    *fref0[16+3];     /* ref list 0 */
489     int             i_ref1;
490     x264_frame_t    *fref1[16+3];     /* ref list 1 */
491     int             b_ref_reorder[2];
492
493     /* hrd */
494     int initial_cpb_removal_delay;
495     int initial_cpb_removal_delay_offset;
496     int64_t first_pts;
497
498     /* Current MB DCT coeffs */
499     struct
500     {
501         ALIGNED_16( int16_t luma16x16_dc[16] );
502         ALIGNED_16( int16_t chroma_dc[2][4] );
503         // FIXME share memory?
504         ALIGNED_16( int16_t luma8x8[4][64] );
505         ALIGNED_16( int16_t luma4x4[16+8][16] );
506     } dct;
507
508     /* MB table and cache for current frame/mb */
509     struct
510     {
511         int     i_mb_count;                 /* number of mbs in a frame */
512
513         /* Strides */
514         int     i_mb_stride;
515         int     i_b8_stride;
516         int     i_b4_stride;
517
518         /* Current index */
519         int     i_mb_x;
520         int     i_mb_y;
521         int     i_mb_xy;
522         int     i_b8_xy;
523         int     i_b4_xy;
524
525         /* Search parameters */
526         int     i_me_method;
527         int     i_subpel_refine;
528         int     b_chroma_me;
529         int     b_trellis;
530         int     b_noise_reduction;
531         int     b_dct_decimate;
532         int     i_psy_rd; /* Psy RD strength--fixed point value*/
533         int     i_psy_trellis; /* Psy trellis strength--fixed point value*/
534
535         int     b_interlaced;
536
537         /* Allowed qpel MV range to stay within the picture + emulated edge pixels */
538         int     mv_min[2];
539         int     mv_max[2];
540         /* Subpel MV range for motion search.
541          * same mv_min/max but includes levels' i_mv_range. */
542         int     mv_min_spel[2];
543         int     mv_max_spel[2];
544         /* Fullpel MV range for motion search */
545         int     mv_min_fpel[2];
546         int     mv_max_fpel[2];
547
548         /* neighboring MBs */
549         unsigned int i_neighbour;
550         unsigned int i_neighbour8[4];       /* neighbours of each 8x8 or 4x4 block that are available */
551         unsigned int i_neighbour4[16];      /* at the time the block is coded */
552         unsigned int i_neighbour_intra;     /* for constrained intra pred */
553         unsigned int i_neighbour_frame;     /* ignoring slice boundaries */
554         int     i_mb_type_top;
555         int     i_mb_type_left;
556         int     i_mb_type_topleft;
557         int     i_mb_type_topright;
558         int     i_mb_prev_xy;
559         int     i_mb_left_xy;
560         int     i_mb_top_xy;
561         int     i_mb_topleft_xy;
562         int     i_mb_topright_xy;
563
564         /**** thread synchronization ends here ****/
565         /* subsequent variables are either thread-local or constant,
566          * and won't be copied from one thread to another */
567
568         /* mb table */
569         int8_t  *type;                      /* mb type */
570         uint8_t *partition;                 /* mb partition */
571         int8_t  *qp;                        /* mb qp */
572         int16_t *cbp;                       /* mb cbp: 0x0?: luma, 0x?0: chroma, 0x100: luma dc, 0x0200 and 0x0400: chroma dc  (all set for PCM)*/
573         int8_t  (*intra4x4_pred_mode)[8];   /* intra4x4 pred mode. for non I4x4 set to I_PRED_4x4_DC(2) */
574                                             /* actually has only 7 entries; set to 8 for write-combining optimizations */
575         uint8_t (*non_zero_count)[16+4+4];  /* nzc. for I_PCM set to 16 */
576         int8_t  *chroma_pred_mode;          /* chroma_pred_mode. cabac only. for non intra I_PRED_CHROMA_DC(0) */
577         int16_t (*mv[2])[2];                /* mb mv. set to 0 for intra mb */
578         uint8_t (*mvd[2])[8][2];            /* absolute value of mb mv difference with predict, clipped to [0,33]. set to 0 if intra. cabac only */
579         int8_t   *ref[2];                   /* mb ref. set to -1 if non used (intra or Lx only) */
580         int16_t (*mvr[2][32])[2];           /* 16x16 mv for each possible ref */
581         int8_t  *skipbp;                    /* block pattern for SKIP or DIRECT (sub)mbs. B-frames + cabac only */
582         int8_t  *mb_transform_size;         /* transform_size_8x8_flag of each mb */
583         uint16_t *slice_table;              /* sh->first_mb of the slice that the indexed mb is part of
584                                              * NOTE: this will fail on resolutions above 2^16 MBs... */
585
586          /* buffer for weighted versions of the reference frames */
587         uint8_t *p_weight_buf[16];
588
589         /* current value */
590         int     i_type;
591         int     i_partition;
592         ALIGNED_4( uint8_t i_sub_partition[4] );
593         int     b_transform_8x8;
594
595         int     i_cbp_luma;
596         int     i_cbp_chroma;
597
598         int     i_intra16x16_pred_mode;
599         int     i_chroma_pred_mode;
600
601         /* skip flags for i4x4 and i8x8
602          * 0 = encode as normal.
603          * 1 (non-RD only) = the DCT is still in h->dct, restore fdec and skip reconstruction.
604          * 2 (RD only) = the DCT has since been overwritten by RD; restore that too. */
605         int i_skip_intra;
606         /* skip flag for motion compensation */
607         /* if we've already done MC, we don't need to do it again */
608         int b_skip_mc;
609         /* set to true if we are re-encoding a macroblock. */
610         int b_reencode_mb;
611         int ip_offset; /* Used by PIR to offset the quantizer of intra-refresh blocks. */
612
613         struct
614         {
615             /* space for p_fenc and p_fdec */
616 #define FENC_STRIDE 16
617 #define FDEC_STRIDE 32
618             ALIGNED_16( uint8_t fenc_buf[24*FENC_STRIDE] );
619             ALIGNED_16( uint8_t fdec_buf[27*FDEC_STRIDE] );
620
621             /* i4x4 and i8x8 backup data, for skipping the encode stage when possible */
622             ALIGNED_16( uint8_t i4x4_fdec_buf[16*16] );
623             ALIGNED_16( uint8_t i8x8_fdec_buf[16*16] );
624             ALIGNED_16( int16_t i8x8_dct_buf[3][64] );
625             ALIGNED_16( int16_t i4x4_dct_buf[15][16] );
626             uint32_t i4x4_nnz_buf[4];
627             uint32_t i8x8_nnz_buf[4];
628             int i4x4_cbp;
629             int i8x8_cbp;
630
631             /* Psy trellis DCT data */
632             ALIGNED_16( int16_t fenc_dct8[4][64] );
633             ALIGNED_16( int16_t fenc_dct4[16][16] );
634
635             /* Psy RD SATD/SA8D scores cache */
636             ALIGNED_16( uint64_t fenc_hadamard_cache[9] );
637             ALIGNED_16( uint32_t fenc_satd_cache[32] );
638
639             /* pointer over mb of the frame to be compressed */
640             uint8_t *p_fenc[3];
641             /* pointer to the actual source frame, not a block copy */
642             uint8_t *p_fenc_plane[3];
643
644             /* pointer over mb of the frame to be reconstructed  */
645             uint8_t *p_fdec[3];
646
647             /* pointer over mb of the references */
648             int i_fref[2];
649             uint8_t *p_fref[2][32][4+2]; /* last: lN, lH, lV, lHV, cU, cV */
650             uint8_t *p_fref_w[32];  /* weighted fullpel luma */
651             uint16_t *p_integral[2][16];
652
653             /* fref stride */
654             int     i_stride[3];
655         } pic;
656
657         /* cache */
658         struct
659         {
660             /* real intra4x4_pred_mode if I_4X4 or I_8X8, I_PRED_4x4_DC if mb available, -1 if not */
661             ALIGNED_8( int8_t intra4x4_pred_mode[X264_SCAN8_LUMA_SIZE] );
662
663             /* i_non_zero_count if available else 0x80 */
664             ALIGNED_16( uint8_t non_zero_count[X264_SCAN8_SIZE] );
665
666             /* -1 if unused, -2 if unavailable */
667             ALIGNED_4( int8_t ref[2][X264_SCAN8_LUMA_SIZE] );
668
669             /* 0 if not available */
670             ALIGNED_16( int16_t mv[2][X264_SCAN8_LUMA_SIZE][2] );
671             ALIGNED_8( uint8_t mvd[2][X264_SCAN8_LUMA_SIZE][2] );
672
673             /* 1 if SKIP or DIRECT. set only for B-frames + CABAC */
674             ALIGNED_4( int8_t skip[X264_SCAN8_LUMA_SIZE] );
675
676             ALIGNED_4( int16_t direct_mv[2][4][2] );
677             ALIGNED_4( int8_t  direct_ref[2][4] );
678             int     direct_partition;
679             ALIGNED_4( int16_t pskip_mv[2] );
680
681             /* number of neighbors (top and left) that used 8x8 dct */
682             int     i_neighbour_transform_size;
683             int     i_neighbour_interlaced;
684
685             /* neighbor CBPs */
686             int     i_cbp_top;
687             int     i_cbp_left;
688         } cache;
689
690         /* */
691         int     i_qp;       /* current qp */
692         int     i_chroma_qp;
693         int     i_last_qp;  /* last qp */
694         int     i_last_dqp; /* last delta qp */
695         int     b_variable_qp; /* whether qp is allowed to vary per macroblock */
696         int     b_lossless;
697         int     b_direct_auto_read; /* take stats for --direct auto from the 2pass log */
698         int     b_direct_auto_write; /* analyse direct modes, to use and/or save */
699
700         /* lambda values */
701         int     i_trellis_lambda2[2][2]; /* [luma,chroma][inter,intra] */
702         int     i_psy_rd_lambda;
703         int     i_chroma_lambda2_offset;
704
705         /* B_direct and weighted prediction */
706         int16_t dist_scale_factor_buf[2][32][4];
707         int16_t (*dist_scale_factor)[4];
708         int8_t bipred_weight_buf[2][32][4];
709         int8_t (*bipred_weight)[4];
710         /* maps fref1[0]'s ref indices into the current list0 */
711 #define map_col_to_list0(col) h->mb.map_col_to_list0[(col)+2]
712         int8_t  map_col_to_list0[18];
713         int ref_blind_dupe; /* The index of the blind reference frame duplicate. */
714     } mb;
715
716     /* rate control encoding only */
717     x264_ratecontrol_t *rc;
718
719     /* stats */
720     struct
721     {
722         /* Current frame stats */
723         struct
724         {
725             /* MV bits (MV+Ref+Block Type) */
726             int i_mv_bits;
727             /* Texture bits (DCT coefs) */
728             int i_tex_bits;
729             /* ? */
730             int i_misc_bits;
731             /* MB type counts */
732             int i_mb_count[19];
733             int i_mb_count_i;
734             int i_mb_count_p;
735             int i_mb_count_skip;
736             int i_mb_count_8x8dct[2];
737             int i_mb_count_ref[2][32];
738             int i_mb_partition[17];
739             int i_mb_cbp[6];
740             int i_mb_pred_mode[4][13];
741             /* Adaptive direct mv pred */
742             int i_direct_score[2];
743             /* Metrics */
744             int64_t i_ssd[3];
745             double f_ssim;
746         } frame;
747
748         /* Cumulated stats */
749
750         /* per slice info */
751         int     i_frame_count[5];
752         int64_t i_frame_size[5];
753         double  f_frame_qp[5];
754         int     i_consecutive_bframes[X264_BFRAME_MAX+1];
755         /* */
756         int64_t i_ssd_global[5];
757         double  f_psnr_average[5];
758         double  f_psnr_mean_y[5];
759         double  f_psnr_mean_u[5];
760         double  f_psnr_mean_v[5];
761         double  f_ssim_mean_y[5];
762         /* */
763         int64_t i_mb_count[5][19];
764         int64_t i_mb_partition[2][17];
765         int64_t i_mb_count_8x8dct[2];
766         int64_t i_mb_count_ref[2][2][32];
767         int64_t i_mb_cbp[6];
768         int64_t i_mb_pred_mode[4][13];
769         /* */
770         int     i_direct_score[2];
771         int     i_direct_frames[2];
772         /* num p-frames weighted */
773         int     i_wpred[3];
774
775     } stat;
776
777     ALIGNED_16( uint32_t nr_residual_sum[2][64] );
778     ALIGNED_16( uint16_t nr_offset[2][64] );
779     uint32_t        nr_count[2];
780
781     /* Buffers that are allocated per-thread even in sliced threads. */
782     void *scratch_buffer; /* for any temporary storage that doesn't want repeated malloc */
783     uint8_t *intra_border_backup[2][3]; /* bottom pixels of the previous mb row, used for intra prediction after the framebuffer has been deblocked */
784
785     /* CPU functions dependents */
786     x264_predict_t      predict_16x16[4+3];
787     x264_predict_t      predict_8x8c[4+3];
788     x264_predict8x8_t   predict_8x8[9+3];
789     x264_predict_t      predict_4x4[9+3];
790     x264_predict_8x8_filter_t predict_8x8_filter;
791
792     x264_pixel_function_t pixf;
793     x264_mc_functions_t   mc;
794     x264_dct_function_t   dctf;
795     x264_zigzag_function_t zigzagf;
796     x264_quant_function_t quantf;
797     x264_deblock_function_t loopf;
798
799 #ifdef HAVE_VISUALIZE
800     struct visualize_t *visualize;
801 #endif
802     x264_lookahead_t *lookahead;
803 };
804
805 // included at the end because it needs x264_t
806 #include "macroblock.h"
807 #include "rectangle.h"
808
809 #ifdef HAVE_MMX
810 #include "x86/util.h"
811 #endif
812
813 #endif
814