e41b5e14747453764c9a0232fe1595f280cdfd1f
[x264/x264-sandbox.git] / encoder / cavlc.c
1 /*****************************************************************************
2  * cavlc.c: cavlc bitstream writing
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  *          Fiona Glaser <fiona@x264.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/common.h"
29 #include "macroblock.h"
30
31 #ifndef RDO_SKIP_BS
32 #define RDO_SKIP_BS 0
33 #endif
34
35 /* [400,420][inter,intra] */
36 static const uint8_t cbp_to_golomb[2][2][48] =
37 {
38     {{ 0,  1,  2,  5,  3,  6, 14, 10,  4, 15,  7, 11,  8, 12, 13,  9 },
39      { 1, 10, 11,  6, 12,  7, 14,  2, 13, 15,  8,  3,  9,  4,  5,  0 }},
40     {{ 0,  2,  3,  7,  4,  8, 17, 13,  5, 18,  9, 14, 10, 15, 16, 11,
41        1, 32, 33, 36, 34, 37, 44, 40, 35, 45, 38, 41, 39, 42, 43, 19,
42        6, 24, 25, 20, 26, 21, 46, 28, 27, 47, 22, 29, 23, 30, 31, 12 },
43      { 3, 29, 30, 17, 31, 18, 37,  8, 32, 38, 19,  9, 20, 10, 11,  2,
44       16, 33, 34, 21, 35, 22, 39,  4, 36, 40, 23,  5, 24,  6,  7,  1,
45       41, 42, 43, 25, 44, 26, 46, 12, 45, 47, 27, 13, 28, 14, 15,  0 }}
46 };
47
48 static const uint8_t mb_type_b_to_golomb[3][9]=
49 {
50     { 4,  8, 12, 10,  6, 14, 16, 18, 20 }, /* D_16x8 */
51     { 5,  9, 13, 11,  7, 15, 17, 19, 21 }, /* D_8x16 */
52     { 1, -1, -1, -1,  2, -1, -1, -1,  3 }  /* D_16x16 */
53 };
54
55 static const uint8_t subpartition_p_to_golomb[4]=
56 {
57     3, 1, 2, 0
58 };
59
60 static const uint8_t subpartition_b_to_golomb[13]=
61 {
62     10,  4,  5,  1, 11,  6,  7,  2, 12,  8,  9,  3,  0
63 };
64
65 #define bs_write_vlc(s,v) bs_write( s, (v).i_size, (v).i_bits )
66
67 /****************************************************************************
68  * x264_cavlc_block_residual:
69  ****************************************************************************/
70 static inline int x264_cavlc_block_residual_escape( x264_t *h, int i_suffix_length, int level )
71 {
72     bs_t *s = &h->out.bs;
73     static const uint16_t next_suffix[7] = { 0, 3, 6, 12, 24, 48, 0xffff };
74     int i_level_prefix = 15;
75     int mask = level >> 31;
76     int abs_level = (level^mask)-mask;
77     int i_level_code = abs_level*2-mask-2;
78     if( ( i_level_code >> i_suffix_length ) < 15 )
79     {
80         bs_write( s, (i_level_code >> i_suffix_length) + 1 + i_suffix_length,
81                  (1<<i_suffix_length) + (i_level_code & ((1<<i_suffix_length)-1)) );
82     }
83     else
84     {
85         i_level_code -= 15 << i_suffix_length;
86         if( i_suffix_length == 0 )
87             i_level_code -= 15;
88
89         /* If the prefix size exceeds 15, High Profile is required. */
90         if( i_level_code >= 1<<12 )
91         {
92             if( h->sps->i_profile_idc >= PROFILE_HIGH )
93             {
94                 while( i_level_code > 1<<(i_level_prefix-3) )
95                 {
96                     i_level_code -= 1<<(i_level_prefix-3);
97                     i_level_prefix++;
98                 }
99             }
100             else
101             {
102 #if RDO_SKIP_BS
103                 /* Weight highly against overflows. */
104                 s->i_bits_encoded += 2000;
105 #else
106                 /* We've had an overflow; note it down and re-encode the MB later. */
107                 h->mb.b_overflow = 1;
108 #endif
109             }
110         }
111         bs_write( s, i_level_prefix + 1, 1 );
112         bs_write( s, i_level_prefix - 3, i_level_code & ((1<<(i_level_prefix-3))-1) );
113     }
114     if( i_suffix_length == 0 )
115         i_suffix_length++;
116     if( abs_level > next_suffix[i_suffix_length] )
117         i_suffix_length++;
118     return i_suffix_length;
119 }
120
121 static int x264_cavlc_block_residual_internal( x264_t *h, int ctx_block_cat, dctcoef *l, int nC )
122 {
123     bs_t *s = &h->out.bs;
124     static const uint8_t ctz_index[8] = {3,0,1,0,2,0,1,0};
125     static const uint8_t count_cat[14] = {16, 15, 16, 0, 15, 64, 16, 15, 16, 64, 16, 15, 16, 64};
126     x264_run_level_t runlevel;
127     int i_total, i_trailing, i_total_zero, i_suffix_length;
128     unsigned int i_sign;
129
130     /* level and run and total */
131     /* set these to 2 to allow branchless i_trailing calculation */
132     runlevel.level[1] = 2;
133     runlevel.level[2] = 2;
134     i_total = h->quantf.coeff_level_run[ctx_block_cat]( l, &runlevel );
135     x264_prefetch( &x264_run_before[runlevel.mask] );
136     i_total_zero = runlevel.last + 1 - i_total;
137
138     i_trailing = ((((runlevel.level[0]+1) | (1-runlevel.level[0])) >> 31) & 1) // abs(runlevel.level[0])>1
139                | ((((runlevel.level[1]+1) | (1-runlevel.level[1])) >> 31) & 2)
140                | ((((runlevel.level[2]+1) | (1-runlevel.level[2])) >> 31) & 4);
141     i_trailing = ctz_index[i_trailing];
142     i_sign = ((runlevel.level[2] >> 31) & 1)
143            | ((runlevel.level[1] >> 31) & 2)
144            | ((runlevel.level[0] >> 31) & 4);
145     i_sign >>= 3-i_trailing;
146
147     /* total/trailing */
148     bs_write_vlc( s, x264_coeff_token[nC][i_total-1][i_trailing] );
149
150     i_suffix_length = i_total > 10 && i_trailing < 3;
151     bs_write( s, i_trailing, i_sign );
152
153     if( i_trailing < i_total )
154     {
155         int val = runlevel.level[i_trailing];
156         int val_original = runlevel.level[i_trailing]+LEVEL_TABLE_SIZE/2;
157         val -= ((val>>31)|1) & -(i_trailing < 3); /* as runlevel.level[i] can't be 1 for the first one if i_trailing < 3 */
158         val += LEVEL_TABLE_SIZE/2;
159
160         if( (unsigned)val_original < LEVEL_TABLE_SIZE )
161         {
162             bs_write_vlc( s, x264_level_token[i_suffix_length][val] );
163             i_suffix_length = x264_level_token[i_suffix_length][val_original].i_next;
164         }
165         else
166             i_suffix_length = x264_cavlc_block_residual_escape( h, i_suffix_length, val-LEVEL_TABLE_SIZE/2 );
167         for( int i = i_trailing+1; i < i_total; i++ )
168         {
169             val = runlevel.level[i] + LEVEL_TABLE_SIZE/2;
170             if( (unsigned)val < LEVEL_TABLE_SIZE )
171             {
172                 bs_write_vlc( s, x264_level_token[i_suffix_length][val] );
173                 i_suffix_length = x264_level_token[i_suffix_length][val].i_next;
174             }
175             else
176                 i_suffix_length = x264_cavlc_block_residual_escape( h, i_suffix_length, val-LEVEL_TABLE_SIZE/2 );
177         }
178     }
179
180     if( ctx_block_cat == DCT_CHROMA_DC )
181     {
182         if( i_total < 8>>CHROMA_V_SHIFT )
183         {
184             vlc_t total_zeros = CHROMA_FORMAT == CHROMA_420 ? x264_total_zeros_2x2_dc[i_total-1][i_total_zero]
185                                                             : x264_total_zeros_2x4_dc[i_total-1][i_total_zero];
186             bs_write_vlc( s, total_zeros );
187         }
188     }
189     else if( (uint8_t)i_total < count_cat[ctx_block_cat] )
190         bs_write_vlc( s, x264_total_zeros[i_total-1][i_total_zero] );
191
192     int zero_run_code = x264_run_before[runlevel.mask];
193     bs_write( s, zero_run_code&0x1f, zero_run_code>>5 );
194
195     return i_total;
196 }
197
198 static const uint8_t ct_index[17] = {0,0,1,1,2,2,2,2,3,3,3,3,3,3,3,3,3};
199
200 #define x264_cavlc_block_residual(h,cat,idx,l)\
201 {\
202     int nC = cat == DCT_CHROMA_DC ? 5 - CHROMA_V_SHIFT\
203                                   : ct_index[x264_mb_predict_non_zero_code( h, cat == DCT_LUMA_DC ? (idx - LUMA_DC)*16 : idx )];\
204     uint8_t *nnz = &h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[idx]];\
205     if( !*nnz )\
206         bs_write_vlc( &h->out.bs, x264_coeff0_token[nC] );\
207     else\
208         *nnz = x264_cavlc_block_residual_internal(h,cat,l,nC);\
209 }
210
211 static void x264_cavlc_qp_delta( x264_t *h )
212 {
213     bs_t *s = &h->out.bs;
214     int i_dqp = h->mb.i_qp - h->mb.i_last_qp;
215
216     /* Avoid writing a delta quant if we have an empty i16x16 block, e.g. in a completely flat background area */
217     if( h->mb.i_type == I_16x16 && !(h->mb.i_cbp_luma | h->mb.i_cbp_chroma)
218         && !h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[LUMA_DC]]
219         && !h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[CHROMA_DC+0]]
220         && !h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[CHROMA_DC+1]] )
221     {
222 #if !RDO_SKIP_BS
223         h->mb.i_qp = h->mb.i_last_qp;
224 #endif
225         i_dqp = 0;
226     }
227
228     if( i_dqp )
229     {
230         if( i_dqp < -(QP_MAX_SPEC+1)/2 )
231             i_dqp += QP_MAX_SPEC+1;
232         else if( i_dqp > QP_MAX_SPEC/2 )
233             i_dqp -= QP_MAX_SPEC+1;
234     }
235     bs_write_se( s, i_dqp );
236 }
237
238 static void x264_cavlc_mvd( x264_t *h, int i_list, int idx, int width )
239 {
240     bs_t *s = &h->out.bs;
241     ALIGNED_4( int16_t mvp[2] );
242     x264_mb_predict_mv( h, i_list, idx, width, mvp );
243     bs_write_se( s, h->mb.cache.mv[i_list][x264_scan8[idx]][0] - mvp[0] );
244     bs_write_se( s, h->mb.cache.mv[i_list][x264_scan8[idx]][1] - mvp[1] );
245 }
246
247 static inline void x264_cavlc_8x8_mvd( x264_t *h, int i )
248 {
249     switch( h->mb.i_sub_partition[i] )
250     {
251         case D_L0_8x8:
252             x264_cavlc_mvd( h, 0, 4*i, 2 );
253             break;
254         case D_L0_8x4:
255             x264_cavlc_mvd( h, 0, 4*i+0, 2 );
256             x264_cavlc_mvd( h, 0, 4*i+2, 2 );
257             break;
258         case D_L0_4x8:
259             x264_cavlc_mvd( h, 0, 4*i+0, 1 );
260             x264_cavlc_mvd( h, 0, 4*i+1, 1 );
261             break;
262         case D_L0_4x4:
263             x264_cavlc_mvd( h, 0, 4*i+0, 1 );
264             x264_cavlc_mvd( h, 0, 4*i+1, 1 );
265             x264_cavlc_mvd( h, 0, 4*i+2, 1 );
266             x264_cavlc_mvd( h, 0, 4*i+3, 1 );
267             break;
268     }
269 }
270
271 static ALWAYS_INLINE void x264_cavlc_macroblock_luma_residual( x264_t *h, int plane_count )
272 {
273     if( h->mb.b_transform_8x8 )
274     {
275         /* shuffle 8x8 dct coeffs into 4x4 lists */
276         for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
277             for( int i8 = 0; i8 < 4; i8++ )
278                 if( h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[p*16+i8*4]] )
279                     h->zigzagf.interleave_8x8_cavlc( h->dct.luma4x4[p*16+i8*4], h->dct.luma8x8[p*4+i8],
280                                                      &h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[p*16+i8*4]] );
281     }
282
283     for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
284         FOREACH_BIT( i8, 0, h->mb.i_cbp_luma )
285             for( int i4 = 0; i4 < 4; i4++ )
286                 x264_cavlc_block_residual( h, DCT_LUMA_4x4, i4+i8*4+p*16, h->dct.luma4x4[i4+i8*4+p*16] );
287 }
288
289 static ALWAYS_INLINE void x264_cavlc_partition_luma_residual( x264_t *h, int i8, int p )
290 {
291     if( h->mb.b_transform_8x8 && h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[i8*4]] )
292         h->zigzagf.interleave_8x8_cavlc( h->dct.luma4x4[i8*4+p*16], h->dct.luma8x8[i8+p*4],
293                                          &h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[i8*4+p*16]] );
294
295     if( h->mb.i_cbp_luma & (1 << i8) )
296         for( int i4 = 0; i4 < 4; i4++ )
297             x264_cavlc_block_residual( h, DCT_LUMA_4x4, i4+i8*4+p*16, h->dct.luma4x4[i4+i8*4+p*16] );
298 }
299
300 static void x264_cavlc_mb_header_i( x264_t *h, int i_mb_type, int i_mb_i_offset, int chroma )
301 {
302     bs_t *s = &h->out.bs;
303     if( i_mb_type == I_16x16 )
304     {
305         bs_write_ue( s, i_mb_i_offset + 1 + x264_mb_pred_mode16x16_fix[h->mb.i_intra16x16_pred_mode] +
306                         h->mb.i_cbp_chroma * 4 + ( h->mb.i_cbp_luma == 0 ? 0 : 12 ) );
307     }
308     else //if( i_mb_type == I_4x4 || i_mb_type == I_8x8 )
309     {
310         int di = i_mb_type == I_8x8 ? 4 : 1;
311         bs_write_ue( s, i_mb_i_offset + 0 );
312         if( h->pps->b_transform_8x8_mode )
313             bs_write1( s, h->mb.b_transform_8x8 );
314
315         /* Prediction: Luma */
316         for( int i = 0; i < 16; i += di )
317         {
318             int i_pred = x264_mb_predict_intra4x4_mode( h, i );
319             int i_mode = x264_mb_pred_mode4x4_fix( h->mb.cache.intra4x4_pred_mode[x264_scan8[i]] );
320
321             if( i_pred == i_mode )
322                 bs_write1( s, 1 );  /* b_prev_intra4x4_pred_mode */
323             else
324                 bs_write( s, 4, i_mode - (i_mode > i_pred) );
325         }
326
327     }
328     if( chroma )
329         bs_write_ue( s, x264_mb_chroma_pred_mode_fix[h->mb.i_chroma_pred_mode] );
330 }
331
332 static ALWAYS_INLINE void x264_cavlc_mb_header_p( x264_t *h, int i_mb_type, int chroma )
333 {
334     bs_t *s = &h->out.bs;
335     if( i_mb_type == P_L0 )
336     {
337         if( h->mb.i_partition == D_16x16 )
338         {
339             bs_write1( s, 1 );
340
341             if( h->mb.pic.i_fref[0] > 1 )
342                 bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[0]] );
343             x264_cavlc_mvd( h, 0, 0, 4 );
344         }
345         else if( h->mb.i_partition == D_16x8 )
346         {
347             bs_write_ue( s, 1 );
348             if( h->mb.pic.i_fref[0] > 1 )
349             {
350                 bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[0]] );
351                 bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[8]] );
352             }
353             x264_cavlc_mvd( h, 0, 0, 4 );
354             x264_cavlc_mvd( h, 0, 8, 4 );
355         }
356         else if( h->mb.i_partition == D_8x16 )
357         {
358             bs_write_ue( s, 2 );
359             if( h->mb.pic.i_fref[0] > 1 )
360             {
361                 bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[0]] );
362                 bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[4]] );
363             }
364             x264_cavlc_mvd( h, 0, 0, 2 );
365             x264_cavlc_mvd( h, 0, 4, 2 );
366         }
367     }
368     else if( i_mb_type == P_8x8 )
369     {
370         int b_sub_ref;
371         if( (h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[0]] | h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[ 4]] |
372              h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[8]] | h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[12]]) == 0 )
373         {
374             bs_write_ue( s, 4 );
375             b_sub_ref = 0;
376         }
377         else
378         {
379             bs_write_ue( s, 3 );
380             b_sub_ref = 1;
381         }
382
383         /* sub mb type */
384         if( h->param.analyse.inter & X264_ANALYSE_PSUB8x8 )
385             for( int i = 0; i < 4; i++ )
386                 bs_write_ue( s, subpartition_p_to_golomb[ h->mb.i_sub_partition[i] ] );
387         else
388             bs_write( s, 4, 0xf );
389
390         /* ref0 */
391         if( b_sub_ref )
392         {
393             bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[0]] );
394             bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[4]] );
395             bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[8]] );
396             bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[12]] );
397         }
398
399         for( int i = 0; i < 4; i++ )
400             x264_cavlc_8x8_mvd( h, i );
401     }
402     else //if( IS_INTRA( i_mb_type ) )
403         x264_cavlc_mb_header_i( h, i_mb_type, 5, chroma );
404 }
405
406 static ALWAYS_INLINE void x264_cavlc_mb_header_b( x264_t *h, int i_mb_type, int chroma )
407 {
408     bs_t *s = &h->out.bs;
409     if( i_mb_type == B_8x8 )
410     {
411         bs_write_ue( s, 22 );
412
413         /* sub mb type */
414         for( int i = 0; i < 4; i++ )
415             bs_write_ue( s, subpartition_b_to_golomb[ h->mb.i_sub_partition[i] ] );
416
417         /* ref */
418         if( h->mb.pic.i_fref[0] > 1 )
419             for( int i = 0; i < 4; i++ )
420                 if( x264_mb_partition_listX_table[0][ h->mb.i_sub_partition[i] ] )
421                     bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[i*4]] );
422         if( h->mb.pic.i_fref[1] > 1 )
423             for( int i = 0; i < 4; i++ )
424                 if( x264_mb_partition_listX_table[1][ h->mb.i_sub_partition[i] ] )
425                     bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[1] - 1, h->mb.cache.ref[1][x264_scan8[i*4]] );
426
427         /* mvd */
428         for( int i = 0; i < 4; i++ )
429             if( x264_mb_partition_listX_table[0][ h->mb.i_sub_partition[i] ] )
430                 x264_cavlc_mvd( h, 0, 4*i, 2 );
431         for( int i = 0; i < 4; i++ )
432             if( x264_mb_partition_listX_table[1][ h->mb.i_sub_partition[i] ] )
433                 x264_cavlc_mvd( h, 1, 4*i, 2 );
434     }
435     else if( i_mb_type >= B_L0_L0 && i_mb_type <= B_BI_BI )
436     {
437         /* All B mode */
438         /* Motion Vector */
439         const uint8_t (*b_list)[2] = x264_mb_type_list_table[i_mb_type];
440         const int i_ref0_max = h->mb.pic.i_fref[0] - 1;
441         const int i_ref1_max = h->mb.pic.i_fref[1] - 1;
442
443         bs_write_ue( s, mb_type_b_to_golomb[ h->mb.i_partition - D_16x8 ][ i_mb_type - B_L0_L0 ] );
444         if( h->mb.i_partition == D_16x16 )
445         {
446             if( i_ref0_max && b_list[0][0] ) bs_write_te( s, i_ref0_max, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[0]] );
447             if( i_ref1_max && b_list[1][0] ) bs_write_te( s, i_ref1_max, h->mb.cache.ref[1][x264_scan8[0]] );
448             if( b_list[0][0] ) x264_cavlc_mvd( h, 0, 0, 4 );
449             if( b_list[1][0] ) x264_cavlc_mvd( h, 1, 0, 4 );
450         }
451         else
452         {
453             if( i_ref0_max && b_list[0][0] ) bs_write_te( s, i_ref0_max, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[ 0]] );
454             if( i_ref0_max && b_list[0][1] ) bs_write_te( s, i_ref0_max, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[12]] );
455             if( i_ref1_max && b_list[1][0] ) bs_write_te( s, i_ref1_max, h->mb.cache.ref[1][x264_scan8[ 0]] );
456             if( i_ref1_max && b_list[1][1] ) bs_write_te( s, i_ref1_max, h->mb.cache.ref[1][x264_scan8[12]] );
457             if( h->mb.i_partition == D_16x8 )
458             {
459                 if( b_list[0][0] ) x264_cavlc_mvd( h, 0, 0, 4 );
460                 if( b_list[0][1] ) x264_cavlc_mvd( h, 0, 8, 4 );
461                 if( b_list[1][0] ) x264_cavlc_mvd( h, 1, 0, 4 );
462                 if( b_list[1][1] ) x264_cavlc_mvd( h, 1, 8, 4 );
463             }
464             else //if( h->mb.i_partition == D_8x16 )
465             {
466                 if( b_list[0][0] ) x264_cavlc_mvd( h, 0, 0, 2 );
467                 if( b_list[0][1] ) x264_cavlc_mvd( h, 0, 4, 2 );
468                 if( b_list[1][0] ) x264_cavlc_mvd( h, 1, 0, 2 );
469                 if( b_list[1][1] ) x264_cavlc_mvd( h, 1, 4, 2 );
470             }
471         }
472     }
473     else if( i_mb_type == B_DIRECT )
474         bs_write1( s, 1 );
475     else //if( IS_INTRA( i_mb_type ) )
476         x264_cavlc_mb_header_i( h, i_mb_type, 23, chroma );
477 }
478
479 /*****************************************************************************
480  * x264_macroblock_write:
481  *****************************************************************************/
482 void x264_macroblock_write_cavlc( x264_t *h )
483 {
484     bs_t *s = &h->out.bs;
485     const int i_mb_type = h->mb.i_type;
486     int plane_count = CHROMA444 ? 3 : 1;
487     int chroma = !CHROMA444;
488
489 #if RDO_SKIP_BS
490     s->i_bits_encoded = 0;
491 #else
492     const int i_mb_pos_start = bs_pos( s );
493     int       i_mb_pos_tex;
494 #endif
495
496     if( SLICE_MBAFF
497         && (!(h->mb.i_mb_y & 1) || IS_SKIP(h->mb.type[h->mb.i_mb_xy - h->mb.i_mb_stride])) )
498     {
499         bs_write1( s, MB_INTERLACED );
500     }
501
502 #if !RDO_SKIP_BS
503     if( i_mb_type == I_PCM )
504     {
505         static const uint8_t i_offsets[3] = {5,23,0};
506         uint8_t *p_start = s->p_start;
507         bs_write_ue( s, i_offsets[h->sh.i_type] + 25 );
508         i_mb_pos_tex = bs_pos( s );
509         h->stat.frame.i_mv_bits += i_mb_pos_tex - i_mb_pos_start;
510
511         bs_align_0( s );
512
513         for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
514             for( int i = 0; i < 256; i++ )
515                 bs_write( s, BIT_DEPTH, h->mb.pic.p_fenc[p][i] );
516         if( chroma )
517             for( int ch = 1; ch < 3; ch++ )
518                 for( int i = 0; i < 16>>CHROMA_V_SHIFT; i++ )
519                     for( int j = 0; j < 8; j++ )
520                         bs_write( s, BIT_DEPTH, h->mb.pic.p_fenc[ch][i*FENC_STRIDE+j] );
521
522         bs_init( s, s->p, s->p_end - s->p );
523         s->p_start = p_start;
524
525         h->stat.frame.i_tex_bits += bs_pos(s) - i_mb_pos_tex;
526         return;
527     }
528 #endif
529
530     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P )
531         x264_cavlc_mb_header_p( h, i_mb_type, chroma );
532     else if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B )
533         x264_cavlc_mb_header_b( h, i_mb_type, chroma );
534     else //if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I )
535         x264_cavlc_mb_header_i( h, i_mb_type, 0, chroma );
536
537 #if !RDO_SKIP_BS
538     i_mb_pos_tex = bs_pos( s );
539     h->stat.frame.i_mv_bits += i_mb_pos_tex - i_mb_pos_start;
540 #endif
541
542     /* Coded block pattern */
543     if( i_mb_type != I_16x16 )
544         bs_write_ue( s, cbp_to_golomb[chroma][IS_INTRA(i_mb_type)][(h->mb.i_cbp_chroma << 4)|h->mb.i_cbp_luma] );
545
546     /* transform size 8x8 flag */
547     if( x264_mb_transform_8x8_allowed( h ) && h->mb.i_cbp_luma )
548         bs_write1( s, h->mb.b_transform_8x8 );
549
550     if( i_mb_type == I_16x16 )
551     {
552         x264_cavlc_qp_delta( h );
553
554         /* DC Luma */
555         for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
556         {
557             x264_cavlc_block_residual( h, DCT_LUMA_DC, LUMA_DC+p, h->dct.luma16x16_dc[p] );
558
559             /* AC Luma */
560             if( h->mb.i_cbp_luma )
561                 for( int i = p*16; i < p*16+16; i++ )
562                     x264_cavlc_block_residual( h, DCT_LUMA_AC, i, h->dct.luma4x4[i]+1 );
563         }
564     }
565     else if( h->mb.i_cbp_luma | h->mb.i_cbp_chroma )
566     {
567         x264_cavlc_qp_delta( h );
568         x264_cavlc_macroblock_luma_residual( h, plane_count );
569     }
570     if( h->mb.i_cbp_chroma )
571     {
572         /* Chroma DC residual present */
573         x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_DC, CHROMA_DC+0, h->dct.chroma_dc[0] );
574         x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_DC, CHROMA_DC+1, h->dct.chroma_dc[1] );
575         if( h->mb.i_cbp_chroma == 2 ) /* Chroma AC residual present */
576         {
577             int step = 8 << CHROMA_V_SHIFT;
578             for( int i = 16; i < 3*16; i += step )
579                 for( int j = i; j < i+4; j++ )
580                     x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, j, h->dct.luma4x4[j]+1 );
581         }
582     }
583
584 #if !RDO_SKIP_BS
585     h->stat.frame.i_tex_bits += bs_pos(s) - i_mb_pos_tex;
586 #endif
587 }
588
589 #if RDO_SKIP_BS
590 /*****************************************************************************
591  * RD only; doesn't generate a valid bitstream
592  * doesn't write cbp or chroma dc (I don't know how much this matters)
593  * doesn't write ref (never varies between calls, so no point in doing so)
594  * only writes subpartition for p8x8, needed for sub-8x8 mode decision RDO
595  * works on all partition sizes except 16x16
596  *****************************************************************************/
597 static int x264_partition_size_cavlc( x264_t *h, int i8, int i_pixel )
598 {
599     bs_t *s = &h->out.bs;
600     const int i_mb_type = h->mb.i_type;
601     int b_8x16 = h->mb.i_partition == D_8x16;
602     int plane_count = CHROMA444 ? 3 : 1;
603     int j;
604
605     if( i_mb_type == P_8x8 )
606     {
607         x264_cavlc_8x8_mvd( h, i8 );
608         bs_write_ue( s, subpartition_p_to_golomb[ h->mb.i_sub_partition[i8] ] );
609     }
610     else if( i_mb_type == P_L0 )
611         x264_cavlc_mvd( h, 0, 4*i8, 4>>b_8x16 );
612     else if( i_mb_type > B_DIRECT && i_mb_type < B_8x8 )
613     {
614         if( x264_mb_type_list_table[ i_mb_type ][0][!!i8] ) x264_cavlc_mvd( h, 0, 4*i8, 4>>b_8x16 );
615         if( x264_mb_type_list_table[ i_mb_type ][1][!!i8] ) x264_cavlc_mvd( h, 1, 4*i8, 4>>b_8x16 );
616     }
617     else //if( i_mb_type == B_8x8 )
618     {
619         if( x264_mb_partition_listX_table[0][ h->mb.i_sub_partition[i8] ] )
620             x264_cavlc_mvd( h, 0, 4*i8, 2 );
621         if( x264_mb_partition_listX_table[1][ h->mb.i_sub_partition[i8] ] )
622             x264_cavlc_mvd( h, 1, 4*i8, 2 );
623     }
624
625     for( j = (i_pixel < PIXEL_8x8); j >= 0; j-- )
626     {
627         for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
628             x264_cavlc_partition_luma_residual( h, i8, p );
629         if( h->mb.i_cbp_chroma )
630         {
631             if( CHROMA_FORMAT == CHROMA_422 )
632             {
633                 int offset = (5*i8) & 0x09;
634                 x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, 16+offset, h->dct.luma4x4[16+offset]+1 );
635                 x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, 18+offset, h->dct.luma4x4[18+offset]+1 );
636                 x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, 32+offset, h->dct.luma4x4[32+offset]+1 );
637                 x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, 34+offset, h->dct.luma4x4[34+offset]+1 );
638             }
639             else
640             {
641                 x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, 16+i8, h->dct.luma4x4[16+i8]+1 );
642                 x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, 32+i8, h->dct.luma4x4[32+i8]+1 );
643             }
644         }
645         i8 += x264_pixel_size[i_pixel].h >> 3;
646     }
647
648     return h->out.bs.i_bits_encoded;
649 }
650
651 static int x264_subpartition_size_cavlc( x264_t *h, int i4, int i_pixel )
652 {
653     int plane_count = CHROMA444 ? 3 : 1;
654     int b_8x4 = i_pixel == PIXEL_8x4;
655     h->out.bs.i_bits_encoded = 0;
656     x264_cavlc_mvd( h, 0, i4, 1+b_8x4 );
657     for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
658     {
659         x264_cavlc_block_residual( h, DCT_LUMA_4x4, p*16+i4, h->dct.luma4x4[p*16+i4] );
660         if( i_pixel != PIXEL_4x4 )
661             x264_cavlc_block_residual( h, DCT_LUMA_4x4, p*16+i4+2-b_8x4, h->dct.luma4x4[p*16+i4+2-b_8x4] );
662     }
663
664     return h->out.bs.i_bits_encoded;
665 }
666
667 static int x264_cavlc_intra4x4_pred_size( x264_t *h, int i4, int i_mode )
668 {
669     if( x264_mb_predict_intra4x4_mode( h, i4 ) == x264_mb_pred_mode4x4_fix( i_mode ) )
670         return 1;
671     else
672         return 4;
673 }
674
675 static int x264_partition_i8x8_size_cavlc( x264_t *h, int i8, int i_mode )
676 {
677     int plane_count = CHROMA444 ? 3 : 1;
678     h->out.bs.i_bits_encoded = x264_cavlc_intra4x4_pred_size( h, 4*i8, i_mode );
679     bs_write_ue( &h->out.bs, cbp_to_golomb[!CHROMA444][1][(h->mb.i_cbp_chroma << 4)|h->mb.i_cbp_luma] );
680     for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
681         x264_cavlc_partition_luma_residual( h, i8, p );
682     return h->out.bs.i_bits_encoded;
683 }
684
685 static int x264_partition_i4x4_size_cavlc( x264_t *h, int i4, int i_mode )
686 {
687     int plane_count = CHROMA444 ? 3 : 1;
688     h->out.bs.i_bits_encoded = x264_cavlc_intra4x4_pred_size( h, i4, i_mode );
689     for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
690         x264_cavlc_block_residual( h, DCT_LUMA_4x4, p*16+i4, h->dct.luma4x4[p*16+i4] );
691     return h->out.bs.i_bits_encoded;
692 }
693
694 static int x264_chroma_size_cavlc( x264_t *h )
695 {
696     h->out.bs.i_bits_encoded = bs_size_ue( x264_mb_chroma_pred_mode_fix[h->mb.i_chroma_pred_mode] );
697     if( h->mb.i_cbp_chroma )
698     {
699         x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_DC, CHROMA_DC+0, h->dct.chroma_dc[0] );
700         x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_DC, CHROMA_DC+1, h->dct.chroma_dc[1] );
701
702         if( h->mb.i_cbp_chroma == 2 )
703         {
704             int step = 8 << CHROMA_V_SHIFT;
705             for( int i = 16; i < 3*16; i += step )
706                 for( int j = i; j < i+4; j++ )
707                     x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, j, h->dct.luma4x4[j]+1 );
708         }
709     }
710     return h->out.bs.i_bits_encoded;
711 }
712 #endif