64-bit cabac optimizations
[x262.git] / common / frame.c
1 /*****************************************************************************
2  * frame.c: frame handling
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2003-2013 x264 project
5  *
6  * Authors: Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
7  *          Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
8  *          Jason Garrett-Glaser <darkshikari@gmail.com>
9  *
10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
11  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
12  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
13  * (at your option) any later version.
14  *
15  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18  * GNU General Public License for more details.
19  *
20  * You should have received a copy of the GNU General Public License
21  * along with this program; if not, write to the Free Software
22  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
23  *
24  * This program is also available under a commercial proprietary license.
25  * For more information, contact us at licensing@x264.com.
26  *****************************************************************************/
27
28 #include "common.h"
29
30 static int align_stride( int x, int align, int disalign )
31 {
32     x = ALIGN( x, align );
33     if( !(x&(disalign-1)) )
34         x += align;
35     return x;
36 }
37
38 static int align_plane_size( int x, int disalign )
39 {
40     if( !(x&(disalign-1)) )
41         x += 128;
42     return x;
43 }
44
45 static int x264_frame_internal_csp( int external_csp )
46 {
47     switch( external_csp & X264_CSP_MASK )
48     {
49         case X264_CSP_NV12:
50         case X264_CSP_I420:
51         case X264_CSP_YV12:
52             return X264_CSP_NV12;
53         case X264_CSP_NV16:
54         case X264_CSP_I422:
55         case X264_CSP_YV16:
56             return X264_CSP_NV16;
57         case X264_CSP_I444:
58         case X264_CSP_YV24:
59         case X264_CSP_BGR:
60         case X264_CSP_BGRA:
61         case X264_CSP_RGB:
62             return X264_CSP_I444;
63         default:
64             return X264_CSP_NONE;
65     }
66 }
67
68 static x264_frame_t *x264_frame_new( x264_t *h, int b_fdec )
69 {
70     x264_frame_t *frame;
71     int i_csp = x264_frame_internal_csp( h->param.i_csp );
72     int i_mb_count = h->mb.i_mb_count;
73     int i_stride, i_width, i_lines, luma_plane_count;
74     int i_padv = PADV << PARAM_INTERLACED;
75     int align = h->param.cpu&X264_CPU_CACHELINE_64 ? 64 : h->param.cpu&X264_CPU_CACHELINE_32 ? 32 : 16;
76     int disalign = h->param.cpu&X264_CPU_ALTIVEC ? 1<<9 : 1<<10;
77
78     CHECKED_MALLOCZERO( frame, sizeof(x264_frame_t) );
79
80     /* allocate frame data (+64 for extra data for me) */
81     i_width  = h->mb.i_mb_width*16;
82     i_lines  = h->mb.i_mb_height*16;
83     i_stride = align_stride( i_width + 2*PADH, align, disalign );
84
85     if( i_csp == X264_CSP_NV12 || i_csp == X264_CSP_NV16 )
86     {
87         luma_plane_count = 1;
88         frame->i_plane = 2;
89         for( int i = 0; i < 2; i++ )
90         {
91             frame->i_width[i] = i_width >> i;
92             frame->i_lines[i] = i_lines >> (i && i_csp == X264_CSP_NV12);
93             frame->i_stride[i] = i_stride;
94         }
95     }
96     else if( i_csp == X264_CSP_I444 )
97     {
98         luma_plane_count = 3;
99         frame->i_plane = 3;
100         for( int i = 0; i < 3; i++ )
101         {
102             frame->i_width[i] = i_width;
103             frame->i_lines[i] = i_lines;
104             frame->i_stride[i] = i_stride;
105         }
106     }
107     else
108         goto fail;
109
110     frame->i_csp = i_csp;
111     frame->i_width_lowres = frame->i_width[0]/2;
112     frame->i_lines_lowres = frame->i_lines[0]/2;
113     frame->i_stride_lowres = align_stride( frame->i_width_lowres + 2*PADH, align, disalign<<1 );
114
115     for( int i = 0; i < h->param.i_bframe + 2; i++ )
116         for( int j = 0; j < h->param.i_bframe + 2; j++ )
117             CHECKED_MALLOC( frame->i_row_satds[i][j], i_lines/16 * sizeof(int) );
118
119     frame->i_poc = -1;
120     frame->i_type = X264_TYPE_AUTO;
121     frame->i_qpplus1 = X264_QP_AUTO;
122     frame->i_pts = -1;
123     frame->i_frame = -1;
124     frame->i_frame_num = -1;
125     frame->i_lines_completed = -1;
126     frame->b_fdec = b_fdec;
127     frame->i_pic_struct = PIC_STRUCT_AUTO;
128     frame->i_field_cnt = -1;
129     frame->i_duration =
130     frame->i_cpb_duration =
131     frame->i_dpb_output_delay =
132     frame->i_cpb_delay = 0;
133     frame->i_coded_fields_lookahead =
134     frame->i_cpb_delay_lookahead = -1;
135
136     frame->orig = frame;
137
138     if( i_csp == X264_CSP_NV12 || i_csp == X264_CSP_NV16 )
139     {
140         int chroma_padv = i_padv >> (i_csp == X264_CSP_NV12);
141         int chroma_plane_size = (frame->i_stride[1] * (frame->i_lines[1] + 2*chroma_padv));
142         CHECKED_MALLOC( frame->buffer[1], chroma_plane_size * sizeof(pixel) );
143         frame->plane[1] = frame->buffer[1] + frame->i_stride[1] * chroma_padv + PADH;
144         if( PARAM_INTERLACED )
145         {
146             CHECKED_MALLOC( frame->buffer_fld[1], chroma_plane_size * sizeof(pixel) );
147             frame->plane_fld[1] = frame->buffer_fld[1] + frame->i_stride[1] * chroma_padv + PADH;
148         }
149     }
150
151     /* all 4 luma planes allocated together, since the cacheline split code
152      * requires them to be in-phase wrt cacheline alignment. */
153
154     for( int p = 0; p < luma_plane_count; p++ )
155     {
156         int luma_plane_size = align_plane_size( frame->i_stride[p] * (frame->i_lines[p] + 2*i_padv), disalign );
157         if( h->param.analyse.i_subpel_refine && b_fdec )
158         {
159             /* FIXME: Don't allocate both buffers in non-adaptive MBAFF. */
160             CHECKED_MALLOC( frame->buffer[p], 4*luma_plane_size * sizeof(pixel) );
161             if( PARAM_INTERLACED )
162                 CHECKED_MALLOC( frame->buffer_fld[p], 4*luma_plane_size * sizeof(pixel) );
163             for( int i = 0; i < 4; i++ )
164             {
165                 frame->filtered[p][i] = frame->buffer[p] + i*luma_plane_size + frame->i_stride[p] * i_padv + PADH;
166                 frame->filtered_fld[p][i] = frame->buffer_fld[p] + i*luma_plane_size + frame->i_stride[p] * i_padv + PADH;
167             }
168             frame->plane[p] = frame->filtered[p][0];
169             frame->plane_fld[p] = frame->filtered_fld[p][0];
170         }
171         else
172         {
173             CHECKED_MALLOC( frame->buffer[p], luma_plane_size * sizeof(pixel) );
174             if( PARAM_INTERLACED )
175                 CHECKED_MALLOC( frame->buffer_fld[p], luma_plane_size * sizeof(pixel) );
176             frame->filtered[p][0] = frame->plane[p] = frame->buffer[p] + frame->i_stride[p] * i_padv + PADH;
177             frame->filtered_fld[p][0] = frame->plane_fld[p] = frame->buffer_fld[p] + frame->i_stride[p] * i_padv + PADH;
178         }
179     }
180
181     frame->b_duplicate = 0;
182
183     if( b_fdec ) /* fdec frame */
184     {
185         CHECKED_MALLOC( frame->mb_type, i_mb_count * sizeof(int8_t));
186         CHECKED_MALLOC( frame->mb_partition, i_mb_count * sizeof(uint8_t));
187         CHECKED_MALLOC( frame->mv[0], 2*16 * i_mb_count * sizeof(int16_t) );
188         CHECKED_MALLOC( frame->mv16x16, 2*(i_mb_count+1) * sizeof(int16_t) );
189         M32( frame->mv16x16[0] ) = 0;
190         frame->mv16x16++;
191         CHECKED_MALLOC( frame->ref[0], 4 * i_mb_count * sizeof(int8_t) );
192         if( h->param.i_bframe )
193         {
194             CHECKED_MALLOC( frame->mv[1], 2*16 * i_mb_count * sizeof(int16_t) );
195             CHECKED_MALLOC( frame->ref[1], 4 * i_mb_count * sizeof(int8_t) );
196         }
197         else
198         {
199             frame->mv[1]  = NULL;
200             frame->ref[1] = NULL;
201         }
202         CHECKED_MALLOC( frame->i_row_bits, i_lines/16 * sizeof(int) );
203         CHECKED_MALLOC( frame->f_row_qp, i_lines/16 * sizeof(float) );
204         CHECKED_MALLOC( frame->f_row_qscale, i_lines/16 * sizeof(float) );
205         if( h->param.analyse.i_me_method >= X264_ME_ESA )
206         {
207             CHECKED_MALLOC( frame->buffer[3],
208                             frame->i_stride[0] * (frame->i_lines[0] + 2*i_padv) * sizeof(uint16_t) << h->frames.b_have_sub8x8_esa );
209             frame->integral = (uint16_t*)frame->buffer[3] + frame->i_stride[0] * i_padv + PADH;
210         }
211         if( PARAM_INTERLACED )
212             CHECKED_MALLOC( frame->field, i_mb_count * sizeof(uint8_t) );
213         if( h->param.analyse.b_mb_info )
214             CHECKED_MALLOC( frame->effective_qp, i_mb_count * sizeof(uint8_t) );
215     }
216     else /* fenc frame */
217     {
218         if( h->frames.b_have_lowres )
219         {
220             int luma_plane_size = align_plane_size( frame->i_stride_lowres * (frame->i_lines[0]/2 + 2*PADV), disalign );
221
222             CHECKED_MALLOC( frame->buffer_lowres[0], 4 * luma_plane_size * sizeof(pixel) );
223             for( int i = 0; i < 4; i++ )
224                 frame->lowres[i] = frame->buffer_lowres[0] + (frame->i_stride_lowres * PADV + PADH) + i * luma_plane_size;
225
226             for( int j = 0; j <= !!h->param.i_bframe; j++ )
227                 for( int i = 0; i <= h->param.i_bframe; i++ )
228                 {
229                     CHECKED_MALLOCZERO( frame->lowres_mvs[j][i], 2*h->mb.i_mb_count*sizeof(int16_t) );
230                     CHECKED_MALLOC( frame->lowres_mv_costs[j][i], h->mb.i_mb_count*sizeof(int) );
231                 }
232             CHECKED_MALLOC( frame->i_propagate_cost, (i_mb_count+7) * sizeof(uint16_t) );
233             for( int j = 0; j <= h->param.i_bframe+1; j++ )
234                 for( int i = 0; i <= h->param.i_bframe+1; i++ )
235                     CHECKED_MALLOC( frame->lowres_costs[j][i], (i_mb_count+3) * sizeof(uint16_t) );
236             frame->i_intra_cost = frame->lowres_costs[0][0];
237             memset( frame->i_intra_cost, -1, (i_mb_count+3) * sizeof(uint16_t) );
238         }
239         if( h->param.rc.i_aq_mode )
240         {
241             CHECKED_MALLOC( frame->f_qp_offset, h->mb.i_mb_count * sizeof(float) );
242             CHECKED_MALLOC( frame->f_qp_offset_aq, h->mb.i_mb_count * sizeof(float) );
243             if( h->frames.b_have_lowres )
244                 /* shouldn't really be initialized, just silences a valgrind false-positive in x264_mbtree_propagate_cost_sse2 */
245                 CHECKED_MALLOCZERO( frame->i_inv_qscale_factor, (h->mb.i_mb_count+3) * sizeof(uint16_t) );
246         }
247     }
248
249     if( x264_pthread_mutex_init( &frame->mutex, NULL ) )
250         goto fail;
251     if( x264_pthread_cond_init( &frame->cv, NULL ) )
252         goto fail;
253
254     return frame;
255
256 fail:
257     x264_free( frame );
258     return NULL;
259 }
260
261 void x264_frame_delete( x264_frame_t *frame )
262 {
263     /* Duplicate frames are blank copies of real frames (including pointers),
264      * so freeing those pointers would cause a double free later. */
265     if( !frame->b_duplicate )
266     {
267         for( int i = 0; i < 4; i++ )
268         {
269             x264_free( frame->buffer[i] );
270             x264_free( frame->buffer_fld[i] );
271         }
272         for( int i = 0; i < 4; i++ )
273             x264_free( frame->buffer_lowres[i] );
274         for( int i = 0; i < X264_BFRAME_MAX+2; i++ )
275             for( int j = 0; j < X264_BFRAME_MAX+2; j++ )
276                 x264_free( frame->i_row_satds[i][j] );
277         for( int j = 0; j < 2; j++ )
278             for( int i = 0; i <= X264_BFRAME_MAX; i++ )
279             {
280                 x264_free( frame->lowres_mvs[j][i] );
281                 x264_free( frame->lowres_mv_costs[j][i] );
282             }
283         x264_free( frame->i_propagate_cost );
284         for( int j = 0; j <= X264_BFRAME_MAX+1; j++ )
285             for( int i = 0; i <= X264_BFRAME_MAX+1; i++ )
286                 x264_free( frame->lowres_costs[j][i] );
287         x264_free( frame->f_qp_offset );
288         x264_free( frame->f_qp_offset_aq );
289         x264_free( frame->i_inv_qscale_factor );
290         x264_free( frame->i_row_bits );
291         x264_free( frame->f_row_qp );
292         x264_free( frame->f_row_qscale );
293         x264_free( frame->field );
294         x264_free( frame->effective_qp );
295         x264_free( frame->mb_type );
296         x264_free( frame->mb_partition );
297         x264_free( frame->mv[0] );
298         x264_free( frame->mv[1] );
299         if( frame->mv16x16 )
300             x264_free( frame->mv16x16-1 );
301         x264_free( frame->ref[0] );
302         x264_free( frame->ref[1] );
303         if( frame->param && frame->param->param_free )
304             frame->param->param_free( frame->param );
305         if( frame->mb_info_free )
306             frame->mb_info_free( frame->mb_info );
307         if( frame->extra_sei.sei_free )
308         {
309             for( int i = 0; i < frame->extra_sei.num_payloads; i++ )
310                 frame->extra_sei.sei_free( frame->extra_sei.payloads[i].payload );
311             frame->extra_sei.sei_free( frame->extra_sei.payloads );
312         }
313         x264_pthread_mutex_destroy( &frame->mutex );
314         x264_pthread_cond_destroy( &frame->cv );
315     }
316     x264_free( frame );
317 }
318
319 static int get_plane_ptr( x264_t *h, x264_picture_t *src, uint8_t **pix, int *stride, int plane, int xshift, int yshift )
320 {
321     int width = h->param.i_width >> xshift;
322     int height = h->param.i_height >> yshift;
323     *pix = src->img.plane[plane];
324     *stride = src->img.i_stride[plane];
325     if( src->img.i_csp & X264_CSP_VFLIP )
326     {
327         *pix += (height-1) * *stride;
328         *stride = -*stride;
329     }
330     if( width > abs(*stride) )
331     {
332         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "Input picture width (%d) is greater than stride (%d)\n", width, *stride );
333         return -1;
334     }
335     return 0;
336 }
337
338 #define get_plane_ptr(...) do{ if( get_plane_ptr(__VA_ARGS__) < 0 ) return -1; }while(0)
339
340 int x264_frame_copy_picture( x264_t *h, x264_frame_t *dst, x264_picture_t *src )
341 {
342     int i_csp = src->img.i_csp & X264_CSP_MASK;
343     if( dst->i_csp != x264_frame_internal_csp( i_csp ) )
344     {
345         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "Invalid input colorspace\n" );
346         return -1;
347     }
348
349 #if HIGH_BIT_DEPTH
350     if( !(src->img.i_csp & X264_CSP_HIGH_DEPTH) )
351     {
352         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "This build of x264 requires high depth input. Rebuild to support 8-bit input.\n" );
353         return -1;
354     }
355 #else
356     if( src->img.i_csp & X264_CSP_HIGH_DEPTH )
357     {
358         x264_log( h, X264_LOG_ERROR, "This build of x264 requires 8-bit input. Rebuild to support high depth input.\n" );
359         return -1;
360     }
361 #endif
362
363     dst->i_type     = src->i_type;
364     dst->i_qpplus1  = src->i_qpplus1;
365     dst->i_pts      = dst->i_reordered_pts = src->i_pts;
366     dst->param      = src->param;
367     dst->i_pic_struct = src->i_pic_struct;
368     dst->extra_sei  = src->extra_sei;
369     dst->opaque     = src->opaque;
370     dst->mb_info    = h->param.analyse.b_mb_info ? src->prop.mb_info : NULL;
371     dst->mb_info_free = h->param.analyse.b_mb_info ? src->prop.mb_info_free : NULL;
372
373     uint8_t *pix[3];
374     int stride[3];
375     if ( i_csp >= X264_CSP_BGR )
376     {
377          stride[0] = src->img.i_stride[0];
378          pix[0] = src->img.plane[0];
379          if( src->img.i_csp & X264_CSP_VFLIP )
380          {
381              pix[0] += (h->param.i_height-1) * stride[0];
382              stride[0] = -stride[0];
383          }
384          int b = i_csp==X264_CSP_RGB;
385          h->mc.plane_copy_deinterleave_rgb( dst->plane[1+b], dst->i_stride[1+b],
386                                             dst->plane[0], dst->i_stride[0],
387                                             dst->plane[2-b], dst->i_stride[2-b],
388                                             (pixel*)pix[0], stride[0]/sizeof(pixel), i_csp==X264_CSP_BGRA ? 4 : 3, h->param.i_width, h->param.i_height );
389     }
390     else
391     {
392         int v_shift = CHROMA_V_SHIFT;
393         get_plane_ptr( h, src, &pix[0], &stride[0], 0, 0, 0 );
394         h->mc.plane_copy( dst->plane[0], dst->i_stride[0], (pixel*)pix[0],
395                           stride[0]/sizeof(pixel), h->param.i_width, h->param.i_height );
396         if( i_csp == X264_CSP_NV12 || i_csp == X264_CSP_NV16 )
397         {
398             get_plane_ptr( h, src, &pix[1], &stride[1], 1, 0, v_shift );
399             h->mc.plane_copy( dst->plane[1], dst->i_stride[1], (pixel*)pix[1],
400                               stride[1]/sizeof(pixel), h->param.i_width, h->param.i_height>>v_shift );
401         }
402         else if( i_csp == X264_CSP_I420 || i_csp == X264_CSP_I422 || i_csp == X264_CSP_YV12 || i_csp == X264_CSP_YV16 )
403         {
404             int uv_swap = i_csp == X264_CSP_YV12 || i_csp == X264_CSP_YV16;
405             get_plane_ptr( h, src, &pix[1], &stride[1], uv_swap ? 2 : 1, 1, v_shift );
406             get_plane_ptr( h, src, &pix[2], &stride[2], uv_swap ? 1 : 2, 1, v_shift );
407             h->mc.plane_copy_interleave( dst->plane[1], dst->i_stride[1],
408                                          (pixel*)pix[1], stride[1]/sizeof(pixel),
409                                          (pixel*)pix[2], stride[2]/sizeof(pixel),
410                                          h->param.i_width>>1, h->param.i_height>>v_shift );
411         }
412         else //if( i_csp == X264_CSP_I444 || i_csp == X264_CSP_YV24 )
413         {
414             get_plane_ptr( h, src, &pix[1], &stride[1], i_csp==X264_CSP_I444 ? 1 : 2, 0, 0 );
415             get_plane_ptr( h, src, &pix[2], &stride[2], i_csp==X264_CSP_I444 ? 2 : 1, 0, 0 );
416             h->mc.plane_copy( dst->plane[1], dst->i_stride[1], (pixel*)pix[1],
417                               stride[1]/sizeof(pixel), h->param.i_width, h->param.i_height );
418             h->mc.plane_copy( dst->plane[2], dst->i_stride[2], (pixel*)pix[2],
419                               stride[2]/sizeof(pixel), h->param.i_width, h->param.i_height );
420         }
421     }
422     return 0;
423 }
424
425 static void ALWAYS_INLINE pixel_memset( pixel *dst, pixel *src, int len, int size )
426 {
427     uint8_t *dstp = (uint8_t*)dst;
428     uint32_t v1 = *src;
429     uint32_t v2 = size == 1 ? v1 + (v1 <<  8) : M16( src );
430     uint32_t v4 = size <= 2 ? v2 + (v2 << 16) : M32( src );
431     int i = 0;
432     len *= size;
433
434     /* Align the input pointer if it isn't already */
435     if( (intptr_t)dstp & (WORD_SIZE - 1) )
436     {
437         if( size <= 2 && ((intptr_t)dstp & 3) )
438         {
439             if( size == 1 && ((intptr_t)dstp & 1) )
440                 dstp[i++] = v1;
441             if( (intptr_t)dstp & 2 )
442             {
443                 M16( dstp+i ) = v2;
444                 i += 2;
445             }
446         }
447         if( WORD_SIZE == 8 && (intptr_t)dstp & 4 )
448         {
449             M32( dstp+i ) = v4;
450             i += 4;
451         }
452     }
453
454     /* Main copy loop */
455     if( WORD_SIZE == 8 )
456     {
457         uint64_t v8 = v4 + ((uint64_t)v4<<32);
458         for( ; i < len - 7; i+=8 )
459             M64( dstp+i ) = v8;
460     }
461     for( ; i < len - 3; i+=4 )
462         M32( dstp+i ) = v4;
463
464     /* Finish up the last few bytes */
465     if( size <= 2 )
466     {
467         if( i < len - 1 )
468         {
469             M16( dstp+i ) = v2;
470             i += 2;
471         }
472         if( size == 1 && i != len )
473             dstp[i] = v1;
474     }
475 }
476
477 static void ALWAYS_INLINE plane_expand_border( pixel *pix, int i_stride, int i_width, int i_height, int i_padh, int i_padv, int b_pad_top, int b_pad_bottom, int b_chroma )
478 {
479 #define PPIXEL(x, y) ( pix + (x) + (y)*i_stride )
480     for( int y = 0; y < i_height; y++ )
481     {
482         /* left band */
483         pixel_memset( PPIXEL(-i_padh, y), PPIXEL(0, y), i_padh>>b_chroma, sizeof(pixel)<<b_chroma );
484         /* right band */
485         pixel_memset( PPIXEL(i_width, y), PPIXEL(i_width-1-b_chroma, y), i_padh>>b_chroma, sizeof(pixel)<<b_chroma );
486     }
487     /* upper band */
488     if( b_pad_top )
489         for( int y = 0; y < i_padv; y++ )
490             memcpy( PPIXEL(-i_padh, -y-1), PPIXEL(-i_padh, 0), (i_width+2*i_padh) * sizeof(pixel) );
491     /* lower band */
492     if( b_pad_bottom )
493         for( int y = 0; y < i_padv; y++ )
494             memcpy( PPIXEL(-i_padh, i_height+y), PPIXEL(-i_padh, i_height-1), (i_width+2*i_padh) * sizeof(pixel) );
495 #undef PPIXEL
496 }
497
498 void x264_frame_expand_border( x264_t *h, x264_frame_t *frame, int mb_y )
499 {
500     int pad_top = mb_y == 0;
501     int pad_bot = mb_y == h->mb.i_mb_height - (1 << SLICE_MBAFF);
502     int b_start = mb_y == h->i_threadslice_start;
503     int b_end   = mb_y == h->i_threadslice_end - (1 << SLICE_MBAFF);
504     if( mb_y & SLICE_MBAFF )
505         return;
506     for( int i = 0; i < frame->i_plane; i++ )
507     {
508         int h_shift = i && CHROMA_H_SHIFT;
509         int v_shift = i && CHROMA_V_SHIFT;
510         int stride = frame->i_stride[i];
511         int width = 16*h->mb.i_mb_width;
512         int height = (pad_bot ? 16*(h->mb.i_mb_height - mb_y) >> SLICE_MBAFF : 16) >> v_shift;
513         int padh = PADH;
514         int padv = PADV >> v_shift;
515         // buffer: 2 chroma, 3 luma (rounded to 4) because deblocking goes beyond the top of the mb
516         if( b_end && !b_start )
517             height += 4 >> (v_shift + SLICE_MBAFF);
518         pixel *pix;
519         int starty = 16*mb_y - 4*!b_start;
520         if( SLICE_MBAFF )
521         {
522             // border samples for each field are extended separately
523             pix = frame->plane_fld[i] + (starty*stride >> v_shift);
524             plane_expand_border( pix, stride*2, width, height, padh, padv, pad_top, pad_bot, h_shift );
525             plane_expand_border( pix+stride, stride*2, width, height, padh, padv, pad_top, pad_bot, h_shift );
526
527             height = (pad_bot ? 16*(h->mb.i_mb_height - mb_y) : 32) >> v_shift;
528             if( b_end && !b_start )
529                 height += 4 >> v_shift;
530             pix = frame->plane[i] + (starty*stride >> v_shift);
531             plane_expand_border( pix, stride, width, height, padh, padv, pad_top, pad_bot, h_shift );
532         }
533         else
534         {
535             pix = frame->plane[i] + (starty*stride >> v_shift);
536             plane_expand_border( pix, stride, width, height, padh, padv, pad_top, pad_bot, h_shift );
537         }
538     }
539 }
540
541 void x264_frame_expand_border_filtered( x264_t *h, x264_frame_t *frame, int mb_y, int b_end )
542 {
543     /* during filtering, 8 extra pixels were filtered on each edge,
544      * but up to 3 of the horizontal ones may be wrong.
545        we want to expand border from the last filtered pixel */
546     int b_start = !mb_y;
547     int width = 16*h->mb.i_mb_width + 8;
548     int height = b_end ? (16*(h->mb.i_mb_height - mb_y) >> SLICE_MBAFF) + 16 : 16;
549     int padh = PADH - 4;
550     int padv = PADV - 8;
551     for( int p = 0; p < (CHROMA444 ? 3 : 1); p++ )
552         for( int i = 1; i < 4; i++ )
553         {
554             int stride = frame->i_stride[p];
555             // buffer: 8 luma, to match the hpel filter
556             pixel *pix;
557             if( SLICE_MBAFF )
558             {
559                 pix = frame->filtered_fld[p][i] + (16*mb_y - 16) * stride - 4;
560                 plane_expand_border( pix, stride*2, width, height, padh, padv, b_start, b_end, 0 );
561                 plane_expand_border( pix+stride, stride*2, width, height, padh, padv, b_start, b_end, 0 );
562             }
563
564             pix = frame->filtered[p][i] + (16*mb_y - 8) * stride - 4;
565             plane_expand_border( pix, stride, width, height << SLICE_MBAFF, padh, padv, b_start, b_end, 0 );
566         }
567 }
568
569 void x264_frame_expand_border_lowres( x264_frame_t *frame )
570 {
571     for( int i = 0; i < 4; i++ )
572         plane_expand_border( frame->lowres[i], frame->i_stride_lowres, frame->i_width_lowres, frame->i_lines_lowres, PADH, PADV, 1, 1, 0 );
573 }
574
575 void x264_frame_expand_border_chroma( x264_t *h, x264_frame_t *frame, int plane )
576 {
577     int v_shift = CHROMA_V_SHIFT;
578     plane_expand_border( frame->plane[plane], frame->i_stride[plane], 16*h->mb.i_mb_width, 16*h->mb.i_mb_height>>v_shift,
579                          PADH, PADV>>v_shift, 1, 1, CHROMA_H_SHIFT );
580 }
581
582 void x264_frame_expand_border_mod16( x264_t *h, x264_frame_t *frame )
583 {
584     for( int i = 0; i < frame->i_plane; i++ )
585     {
586         int i_width = h->param.i_width;
587         int h_shift = i && CHROMA_H_SHIFT;
588         int v_shift = i && CHROMA_V_SHIFT;
589         int i_height = h->param.i_height >> v_shift;
590         int i_padx = (h->mb.i_mb_width * 16 - h->param.i_width);
591         int i_pady = (h->mb.i_mb_height * 16 - h->param.i_height) >> v_shift;
592
593         if( i_padx )
594         {
595             for( int y = 0; y < i_height; y++ )
596                 pixel_memset( &frame->plane[i][y*frame->i_stride[i] + i_width],
597                               &frame->plane[i][y*frame->i_stride[i] + i_width - 1-h_shift],
598                               i_padx>>h_shift, sizeof(pixel)<<h_shift );
599         }
600         if( i_pady )
601         {
602             for( int y = i_height; y < i_height + i_pady; y++ )
603                 memcpy( &frame->plane[i][y*frame->i_stride[i]],
604                         &frame->plane[i][(i_height-(~y&PARAM_INTERLACED)-1)*frame->i_stride[i]],
605                         (i_width + i_padx) * sizeof(pixel) );
606         }
607     }
608 }
609
610 void x264_expand_border_mbpair( x264_t *h, int mb_x, int mb_y )
611 {
612     for( int i = 0; i < h->fenc->i_plane; i++ )
613     {
614         int v_shift = i && CHROMA_V_SHIFT;
615         int stride = h->fenc->i_stride[i];
616         int height = h->param.i_height >> v_shift;
617         int pady = (h->mb.i_mb_height * 16 - h->param.i_height) >> v_shift;
618         pixel *fenc = h->fenc->plane[i] + 16*mb_x;
619         for( int y = height; y < height + pady; y++ )
620             memcpy( fenc + y*stride, fenc + (height-1)*stride, 16*sizeof(pixel) );
621     }
622 }
623
624 /* threading */
625 void x264_frame_cond_broadcast( x264_frame_t *frame, int i_lines_completed )
626 {
627     x264_pthread_mutex_lock( &frame->mutex );
628     frame->i_lines_completed = i_lines_completed;
629     x264_pthread_cond_broadcast( &frame->cv );
630     x264_pthread_mutex_unlock( &frame->mutex );
631 }
632
633 void x264_frame_cond_wait( x264_frame_t *frame, int i_lines_completed )
634 {
635     x264_pthread_mutex_lock( &frame->mutex );
636     while( frame->i_lines_completed < i_lines_completed )
637         x264_pthread_cond_wait( &frame->cv, &frame->mutex );
638     x264_pthread_mutex_unlock( &frame->mutex );
639 }
640
641 void x264_threadslice_cond_broadcast( x264_t *h, int pass )
642 {
643     x264_pthread_mutex_lock( &h->mutex );
644     h->i_threadslice_pass = pass;
645     if( pass > 0 )
646         x264_pthread_cond_broadcast( &h->cv );
647     x264_pthread_mutex_unlock( &h->mutex );
648 }
649
650 void x264_threadslice_cond_wait( x264_t *h, int pass )
651 {
652     x264_pthread_mutex_lock( &h->mutex );
653     while( h->i_threadslice_pass < pass )
654         x264_pthread_cond_wait( &h->cv, &h->mutex );
655     x264_pthread_mutex_unlock( &h->mutex );
656 }
657
658 /* list operators */
659
660 void x264_frame_push( x264_frame_t **list, x264_frame_t *frame )
661 {
662     int i = 0;
663     while( list[i] ) i++;
664     list[i] = frame;
665 }
666
667 x264_frame_t *x264_frame_pop( x264_frame_t **list )
668 {
669     x264_frame_t *frame;
670     int i = 0;
671     assert( list[0] );
672     while( list[i+1] ) i++;
673     frame = list[i];
674     list[i] = NULL;
675     return frame;
676 }
677
678 void x264_frame_unshift( x264_frame_t **list, x264_frame_t *frame )
679 {
680     int i = 0;
681     while( list[i] ) i++;
682     while( i-- )
683         list[i+1] = list[i];
684     list[0] = frame;
685 }
686
687 x264_frame_t *x264_frame_shift( x264_frame_t **list )
688 {
689     x264_frame_t *frame = list[0];
690     int i;
691     for( i = 0; list[i]; i++ )
692         list[i] = list[i+1];
693     assert(frame);
694     return frame;
695 }
696
697 void x264_frame_push_unused( x264_t *h, x264_frame_t *frame )
698 {
699     assert( frame->i_reference_count > 0 );
700     frame->i_reference_count--;
701     if( frame->i_reference_count == 0 )
702         x264_frame_push( h->frames.unused[frame->b_fdec], frame );
703 }
704
705 x264_frame_t *x264_frame_pop_unused( x264_t *h, int b_fdec )
706 {
707     x264_frame_t *frame;
708     if( h->frames.unused[b_fdec][0] )
709         frame = x264_frame_pop( h->frames.unused[b_fdec] );
710     else
711         frame = x264_frame_new( h, b_fdec );
712     if( !frame )
713         return NULL;
714     frame->b_last_minigop_bframe = 0;
715     frame->i_reference_count = 1;
716     frame->b_intra_calculated = 0;
717     frame->b_scenecut = 1;
718     frame->b_keyframe = 0;
719     frame->b_corrupt = 0;
720
721     memset( frame->weight, 0, sizeof(frame->weight) );
722     memset( frame->f_weighted_cost_delta, 0, sizeof(frame->f_weighted_cost_delta) );
723
724     return frame;
725 }
726
727 void x264_frame_push_blank_unused( x264_t *h, x264_frame_t *frame )
728 {
729     assert( frame->i_reference_count > 0 );
730     frame->i_reference_count--;
731     if( frame->i_reference_count == 0 )
732         x264_frame_push( h->frames.blank_unused, frame );
733 }
734
735 x264_frame_t *x264_frame_pop_blank_unused( x264_t *h )
736 {
737     x264_frame_t *frame;
738     if( h->frames.blank_unused[0] )
739         frame = x264_frame_pop( h->frames.blank_unused );
740     else
741         frame = x264_malloc( sizeof(x264_frame_t) );
742     if( !frame )
743         return NULL;
744     frame->b_duplicate = 1;
745     frame->i_reference_count = 1;
746     return frame;
747 }
748
749 void x264_weight_scale_plane( x264_t *h, pixel *dst, intptr_t i_dst_stride, pixel *src, intptr_t i_src_stride,
750                               int i_width, int i_height, x264_weight_t *w )
751 {
752     /* Weight horizontal strips of height 16. This was found to be the optimal height
753      * in terms of the cache loads. */
754     while( i_height > 0 )
755     {
756         int x;
757         for( x = 0; x < i_width-8; x += 16 )
758             w->weightfn[16>>2]( dst+x, i_dst_stride, src+x, i_src_stride, w, X264_MIN( i_height, 16 ) );
759         if( x < i_width )
760             w->weightfn[ 8>>2]( dst+x, i_dst_stride, src+x, i_src_stride, w, X264_MIN( i_height, 16 ) );
761         i_height -= 16;
762         dst += 16 * i_dst_stride;
763         src += 16 * i_src_stride;
764     }
765 }
766
767 void x264_frame_delete_list( x264_frame_t **list )
768 {
769     int i = 0;
770     if( !list )
771         return;
772     while( list[i] )
773         x264_frame_delete( list[i++] );
774     x264_free( list );
775 }
776
777 int x264_sync_frame_list_init( x264_sync_frame_list_t *slist, int max_size )
778 {
779     if( max_size < 0 )
780         return -1;
781     slist->i_max_size = max_size;
782     slist->i_size = 0;
783     CHECKED_MALLOCZERO( slist->list, (max_size+1) * sizeof(x264_frame_t*) );
784     if( x264_pthread_mutex_init( &slist->mutex, NULL ) ||
785         x264_pthread_cond_init( &slist->cv_fill, NULL ) ||
786         x264_pthread_cond_init( &slist->cv_empty, NULL ) )
787         return -1;
788     return 0;
789 fail:
790     return -1;
791 }
792
793 void x264_sync_frame_list_delete( x264_sync_frame_list_t *slist )
794 {
795     x264_pthread_mutex_destroy( &slist->mutex );
796     x264_pthread_cond_destroy( &slist->cv_fill );
797     x264_pthread_cond_destroy( &slist->cv_empty );
798     x264_frame_delete_list( slist->list );
799 }
800
801 void x264_sync_frame_list_push( x264_sync_frame_list_t *slist, x264_frame_t *frame )
802 {
803     x264_pthread_mutex_lock( &slist->mutex );
804     while( slist->i_size == slist->i_max_size )
805         x264_pthread_cond_wait( &slist->cv_empty, &slist->mutex );
806     slist->list[ slist->i_size++ ] = frame;
807     x264_pthread_mutex_unlock( &slist->mutex );
808     x264_pthread_cond_broadcast( &slist->cv_fill );
809 }
810
811 x264_frame_t *x264_sync_frame_list_pop( x264_sync_frame_list_t *slist )
812 {
813     x264_frame_t *frame;
814     x264_pthread_mutex_lock( &slist->mutex );
815     while( !slist->i_size )
816         x264_pthread_cond_wait( &slist->cv_fill, &slist->mutex );
817     frame = slist->list[ --slist->i_size ];
818     slist->list[ slist->i_size ] = NULL;
819     x264_pthread_cond_broadcast( &slist->cv_empty );
820     x264_pthread_mutex_unlock( &slist->mutex );
821     return frame;
822 }