Remove compatibility workarounds
[x264/x264-sandbox.git] / encoder / cavlc.c
1 /*****************************************************************************
2  * cavlc.c: cavlc bitstream writing
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2003-2019 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 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 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     i_total = h->quantf.coeff_level_run[ctx_block_cat]( l, &runlevel );
132     x264_prefetch( &x264_run_before[runlevel.mask] );
133     i_total_zero = runlevel.last + 1 - i_total;
134
135     /* branchless i_trailing calculation */
136     runlevel.level[i_total+0] = 2;
137     runlevel.level[i_total+1] = 2;
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 = 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 = 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 = cavlc_block_residual_internal(h,cat,l,nC);\
209 }
210
211 static void 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
217      * flat background area. Don't do this if it would raise the quantizer, since that could
218      * cause unexpected deblocking artifacts. */
219     if( h->mb.i_type == I_16x16 && !(h->mb.i_cbp_luma | h->mb.i_cbp_chroma)
220         && !h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[LUMA_DC]]
221         && !h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[CHROMA_DC+0]]
222         && !h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[CHROMA_DC+1]]
223         && h->mb.i_qp > h->mb.i_last_qp )
224     {
225 #if !RDO_SKIP_BS
226         h->mb.i_qp = h->mb.i_last_qp;
227 #endif
228         i_dqp = 0;
229     }
230
231     if( i_dqp )
232     {
233         if( i_dqp < -(QP_MAX_SPEC+1)/2 )
234             i_dqp += QP_MAX_SPEC+1;
235         else if( i_dqp > QP_MAX_SPEC/2 )
236             i_dqp -= QP_MAX_SPEC+1;
237     }
238     bs_write_se( s, i_dqp );
239 }
240
241 static void cavlc_mvd( x264_t *h, int i_list, int idx, int width )
242 {
243     bs_t *s = &h->out.bs;
244     ALIGNED_4( int16_t mvp[2] );
245     x264_mb_predict_mv( h, i_list, idx, width, mvp );
246     bs_write_se( s, h->mb.cache.mv[i_list][x264_scan8[idx]][0] - mvp[0] );
247     bs_write_se( s, h->mb.cache.mv[i_list][x264_scan8[idx]][1] - mvp[1] );
248 }
249
250 static inline void cavlc_8x8_mvd( x264_t *h, int i )
251 {
252     switch( h->mb.i_sub_partition[i] )
253     {
254         case D_L0_8x8:
255             cavlc_mvd( h, 0, 4*i, 2 );
256             break;
257         case D_L0_8x4:
258             cavlc_mvd( h, 0, 4*i+0, 2 );
259             cavlc_mvd( h, 0, 4*i+2, 2 );
260             break;
261         case D_L0_4x8:
262             cavlc_mvd( h, 0, 4*i+0, 1 );
263             cavlc_mvd( h, 0, 4*i+1, 1 );
264             break;
265         case D_L0_4x4:
266             cavlc_mvd( h, 0, 4*i+0, 1 );
267             cavlc_mvd( h, 0, 4*i+1, 1 );
268             cavlc_mvd( h, 0, 4*i+2, 1 );
269             cavlc_mvd( h, 0, 4*i+3, 1 );
270             break;
271     }
272 }
273
274 static ALWAYS_INLINE void cavlc_macroblock_luma_residual( x264_t *h, int plane_count )
275 {
276     if( h->mb.b_transform_8x8 )
277     {
278         /* shuffle 8x8 dct coeffs into 4x4 lists */
279         for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
280             for( int i8 = 0; i8 < 4; i8++ )
281                 if( h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[p*16+i8*4]] )
282                     h->zigzagf.interleave_8x8_cavlc( h->dct.luma4x4[p*16+i8*4], h->dct.luma8x8[p*4+i8],
283                                                      &h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[p*16+i8*4]] );
284     }
285
286     for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
287         FOREACH_BIT( i8, 0, h->mb.i_cbp_luma )
288             for( int i4 = 0; i4 < 4; i4++ )
289                 x264_cavlc_block_residual( h, DCT_LUMA_4x4, i4+i8*4+p*16, h->dct.luma4x4[i4+i8*4+p*16] );
290 }
291
292 #if RDO_SKIP_BS
293 static ALWAYS_INLINE void cavlc_partition_luma_residual( x264_t *h, int i8, int p )
294 {
295     if( h->mb.b_transform_8x8 && h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[i8*4+p*16]] )
296         h->zigzagf.interleave_8x8_cavlc( h->dct.luma4x4[i8*4+p*16], h->dct.luma8x8[i8+p*4],
297                                          &h->mb.cache.non_zero_count[x264_scan8[i8*4+p*16]] );
298
299     if( h->mb.i_cbp_luma & (1 << i8) )
300         for( int i4 = 0; i4 < 4; i4++ )
301             x264_cavlc_block_residual( h, DCT_LUMA_4x4, i4+i8*4+p*16, h->dct.luma4x4[i4+i8*4+p*16] );
302 }
303 #endif
304
305 static void cavlc_mb_header_i( x264_t *h, int i_mb_type, int i_mb_i_offset, int chroma )
306 {
307     bs_t *s = &h->out.bs;
308     if( i_mb_type == I_16x16 )
309     {
310         bs_write_ue( s, i_mb_i_offset + 1 + x264_mb_pred_mode16x16_fix[h->mb.i_intra16x16_pred_mode] +
311                         h->mb.i_cbp_chroma * 4 + ( h->mb.i_cbp_luma == 0 ? 0 : 12 ) );
312     }
313     else //if( i_mb_type == I_4x4 || i_mb_type == I_8x8 )
314     {
315         int di = i_mb_type == I_8x8 ? 4 : 1;
316         bs_write_ue( s, i_mb_i_offset + 0 );
317         if( h->pps->b_transform_8x8_mode )
318             bs_write1( s, h->mb.b_transform_8x8 );
319
320         /* Prediction: Luma */
321         for( int i = 0; i < 16; i += di )
322         {
323             int i_pred = x264_mb_predict_intra4x4_mode( h, i );
324             int i_mode = x264_mb_pred_mode4x4_fix( h->mb.cache.intra4x4_pred_mode[x264_scan8[i]] );
325
326             if( i_pred == i_mode )
327                 bs_write1( s, 1 );  /* b_prev_intra4x4_pred_mode */
328             else
329                 bs_write( s, 4, i_mode - (i_mode > i_pred) );
330         }
331
332     }
333     if( chroma )
334         bs_write_ue( s, x264_mb_chroma_pred_mode_fix[h->mb.i_chroma_pred_mode] );
335 }
336
337 static ALWAYS_INLINE void cavlc_mb_header_p( x264_t *h, int i_mb_type, int chroma )
338 {
339     bs_t *s = &h->out.bs;
340     if( i_mb_type == P_L0 )
341     {
342         if( h->mb.i_partition == D_16x16 )
343         {
344             bs_write1( s, 1 );
345
346             if( h->mb.pic.i_fref[0] > 1 )
347                 bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[0]] );
348             cavlc_mvd( h, 0, 0, 4 );
349         }
350         else if( h->mb.i_partition == D_16x8 )
351         {
352             bs_write_ue( s, 1 );
353             if( h->mb.pic.i_fref[0] > 1 )
354             {
355                 bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[0]] );
356                 bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[8]] );
357             }
358             cavlc_mvd( h, 0, 0, 4 );
359             cavlc_mvd( h, 0, 8, 4 );
360         }
361         else if( h->mb.i_partition == D_8x16 )
362         {
363             bs_write_ue( s, 2 );
364             if( h->mb.pic.i_fref[0] > 1 )
365             {
366                 bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[0]] );
367                 bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[4]] );
368             }
369             cavlc_mvd( h, 0, 0, 2 );
370             cavlc_mvd( h, 0, 4, 2 );
371         }
372     }
373     else if( i_mb_type == P_8x8 )
374     {
375         int b_sub_ref;
376         if( (h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[0]] | h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[ 4]] |
377              h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[8]] | h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[12]]) == 0 )
378         {
379             bs_write_ue( s, 4 );
380             b_sub_ref = 0;
381         }
382         else
383         {
384             bs_write_ue( s, 3 );
385             b_sub_ref = 1;
386         }
387
388         /* sub mb type */
389         if( h->param.analyse.inter & X264_ANALYSE_PSUB8x8 )
390             for( int i = 0; i < 4; i++ )
391                 bs_write_ue( s, subpartition_p_to_golomb[ h->mb.i_sub_partition[i] ] );
392         else
393             bs_write( s, 4, 0xf );
394
395         /* ref0 */
396         if( b_sub_ref )
397         {
398             bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[0]] );
399             bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[4]] );
400             bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[8]] );
401             bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[12]] );
402         }
403
404         for( int i = 0; i < 4; i++ )
405             cavlc_8x8_mvd( h, i );
406     }
407     else //if( IS_INTRA( i_mb_type ) )
408         cavlc_mb_header_i( h, i_mb_type, 5, chroma );
409 }
410
411 static ALWAYS_INLINE void cavlc_mb_header_b( x264_t *h, int i_mb_type, int chroma )
412 {
413     bs_t *s = &h->out.bs;
414     if( i_mb_type == B_8x8 )
415     {
416         bs_write_ue( s, 22 );
417
418         /* sub mb type */
419         for( int i = 0; i < 4; i++ )
420             bs_write_ue( s, subpartition_b_to_golomb[ h->mb.i_sub_partition[i] ] );
421
422         /* ref */
423         if( h->mb.pic.i_fref[0] > 1 )
424             for( int i = 0; i < 4; i++ )
425                 if( x264_mb_partition_listX_table[0][ h->mb.i_sub_partition[i] ] )
426                     bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[0] - 1, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[i*4]] );
427         if( h->mb.pic.i_fref[1] > 1 )
428             for( int i = 0; i < 4; i++ )
429                 if( x264_mb_partition_listX_table[1][ h->mb.i_sub_partition[i] ] )
430                     bs_write_te( s, h->mb.pic.i_fref[1] - 1, h->mb.cache.ref[1][x264_scan8[i*4]] );
431
432         /* mvd */
433         for( int i = 0; i < 4; i++ )
434             if( x264_mb_partition_listX_table[0][ h->mb.i_sub_partition[i] ] )
435                 cavlc_mvd( h, 0, 4*i, 2 );
436         for( int i = 0; i < 4; i++ )
437             if( x264_mb_partition_listX_table[1][ h->mb.i_sub_partition[i] ] )
438                 cavlc_mvd( h, 1, 4*i, 2 );
439     }
440     else if( i_mb_type >= B_L0_L0 && i_mb_type <= B_BI_BI )
441     {
442         /* All B mode */
443         /* Motion Vector */
444         const uint8_t (*b_list)[2] = x264_mb_type_list_table[i_mb_type];
445         const int i_ref0_max = h->mb.pic.i_fref[0] - 1;
446         const int i_ref1_max = h->mb.pic.i_fref[1] - 1;
447
448         bs_write_ue( s, mb_type_b_to_golomb[ h->mb.i_partition - D_16x8 ][ i_mb_type - B_L0_L0 ] );
449         if( h->mb.i_partition == D_16x16 )
450         {
451             if( i_ref0_max && b_list[0][0] ) bs_write_te( s, i_ref0_max, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[0]] );
452             if( i_ref1_max && b_list[1][0] ) bs_write_te( s, i_ref1_max, h->mb.cache.ref[1][x264_scan8[0]] );
453             if( b_list[0][0] ) cavlc_mvd( h, 0, 0, 4 );
454             if( b_list[1][0] ) cavlc_mvd( h, 1, 0, 4 );
455         }
456         else
457         {
458             if( i_ref0_max && b_list[0][0] ) bs_write_te( s, i_ref0_max, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[ 0]] );
459             if( i_ref0_max && b_list[0][1] ) bs_write_te( s, i_ref0_max, h->mb.cache.ref[0][x264_scan8[12]] );
460             if( i_ref1_max && b_list[1][0] ) bs_write_te( s, i_ref1_max, h->mb.cache.ref[1][x264_scan8[ 0]] );
461             if( i_ref1_max && b_list[1][1] ) bs_write_te( s, i_ref1_max, h->mb.cache.ref[1][x264_scan8[12]] );
462             if( h->mb.i_partition == D_16x8 )
463             {
464                 if( b_list[0][0] ) cavlc_mvd( h, 0, 0, 4 );
465                 if( b_list[0][1] ) cavlc_mvd( h, 0, 8, 4 );
466                 if( b_list[1][0] ) cavlc_mvd( h, 1, 0, 4 );
467                 if( b_list[1][1] ) cavlc_mvd( h, 1, 8, 4 );
468             }
469             else //if( h->mb.i_partition == D_8x16 )
470             {
471                 if( b_list[0][0] ) cavlc_mvd( h, 0, 0, 2 );
472                 if( b_list[0][1] ) cavlc_mvd( h, 0, 4, 2 );
473                 if( b_list[1][0] ) cavlc_mvd( h, 1, 0, 2 );
474                 if( b_list[1][1] ) cavlc_mvd( h, 1, 4, 2 );
475             }
476         }
477     }
478     else if( i_mb_type == B_DIRECT )
479         bs_write1( s, 1 );
480     else //if( IS_INTRA( i_mb_type ) )
481         cavlc_mb_header_i( h, i_mb_type, 23, chroma );
482 }
483
484 /*****************************************************************************
485  * x264_macroblock_write:
486  *****************************************************************************/
487 void x264_macroblock_write_cavlc( x264_t *h )
488 {
489     bs_t *s = &h->out.bs;
490     const int i_mb_type = h->mb.i_type;
491     int plane_count = CHROMA444 ? 3 : 1;
492     int chroma = CHROMA_FORMAT == CHROMA_420 || CHROMA_FORMAT == CHROMA_422;
493
494 #if RDO_SKIP_BS
495     s->i_bits_encoded = 0;
496 #else
497     const int i_mb_pos_start = bs_pos( s );
498     int       i_mb_pos_tex;
499 #endif
500
501     if( SLICE_MBAFF
502         && (!(h->mb.i_mb_y & 1) || IS_SKIP(h->mb.type[h->mb.i_mb_xy - h->mb.i_mb_stride])) )
503     {
504         bs_write1( s, MB_INTERLACED );
505 #if !RDO_SKIP_BS
506         h->mb.field_decoding_flag = MB_INTERLACED;
507 #endif
508     }
509
510 #if !RDO_SKIP_BS
511     if( i_mb_type == I_PCM )
512     {
513         static const uint8_t i_offsets[3] = {5,23,0};
514         uint8_t *p_start = s->p_start;
515         bs_write_ue( s, i_offsets[h->sh.i_type] + 25 );
516         i_mb_pos_tex = bs_pos( s );
517         h->stat.frame.i_mv_bits += i_mb_pos_tex - i_mb_pos_start;
518
519         bs_align_0( s );
520
521         for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
522             for( int i = 0; i < 256; i++ )
523                 bs_write( s, BIT_DEPTH, h->mb.pic.p_fenc[p][i] );
524         if( chroma )
525             for( int ch = 1; ch < 3; ch++ )
526                 for( int i = 0; i < 16>>CHROMA_V_SHIFT; i++ )
527                     for( int j = 0; j < 8; j++ )
528                         bs_write( s, BIT_DEPTH, h->mb.pic.p_fenc[ch][i*FENC_STRIDE+j] );
529
530         bs_init( s, s->p, s->p_end - s->p );
531         s->p_start = p_start;
532
533         h->stat.frame.i_tex_bits += bs_pos(s) - i_mb_pos_tex;
534         return;
535     }
536 #endif
537
538     if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P )
539         cavlc_mb_header_p( h, i_mb_type, chroma );
540     else if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_B )
541         cavlc_mb_header_b( h, i_mb_type, chroma );
542     else //if( h->sh.i_type == SLICE_TYPE_I )
543         cavlc_mb_header_i( h, i_mb_type, 0, chroma );
544
545 #if !RDO_SKIP_BS
546     i_mb_pos_tex = bs_pos( s );
547     h->stat.frame.i_mv_bits += i_mb_pos_tex - i_mb_pos_start;
548 #endif
549
550     /* Coded block pattern */
551     if( i_mb_type != I_16x16 )
552         bs_write_ue( s, cbp_to_golomb[chroma][IS_INTRA(i_mb_type)][(h->mb.i_cbp_chroma << 4)|h->mb.i_cbp_luma] );
553
554     /* transform size 8x8 flag */
555     if( x264_mb_transform_8x8_allowed( h ) && h->mb.i_cbp_luma )
556         bs_write1( s, h->mb.b_transform_8x8 );
557
558     if( i_mb_type == I_16x16 )
559     {
560         cavlc_qp_delta( h );
561
562         /* DC Luma */
563         for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
564         {
565             x264_cavlc_block_residual( h, DCT_LUMA_DC, LUMA_DC+p, h->dct.luma16x16_dc[p] );
566
567             /* AC Luma */
568             if( h->mb.i_cbp_luma )
569                 for( int i = p*16; i < p*16+16; i++ )
570                     x264_cavlc_block_residual( h, DCT_LUMA_AC, i, h->dct.luma4x4[i]+1 );
571         }
572     }
573     else if( h->mb.i_cbp_luma | h->mb.i_cbp_chroma )
574     {
575         cavlc_qp_delta( h );
576         cavlc_macroblock_luma_residual( h, plane_count );
577     }
578     if( h->mb.i_cbp_chroma )
579     {
580         /* Chroma DC residual present */
581         x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_DC, CHROMA_DC+0, h->dct.chroma_dc[0] );
582         x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_DC, CHROMA_DC+1, h->dct.chroma_dc[1] );
583         if( h->mb.i_cbp_chroma == 2 ) /* Chroma AC residual present */
584         {
585             int step = 8 << CHROMA_V_SHIFT;
586             for( int i = 16; i < 3*16; i += step )
587                 for( int j = i; j < i+4; j++ )
588                     x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, j, h->dct.luma4x4[j]+1 );
589         }
590     }
591
592 #if !RDO_SKIP_BS
593     h->stat.frame.i_tex_bits += bs_pos(s) - i_mb_pos_tex;
594 #endif
595 }
596
597 #if RDO_SKIP_BS
598 /*****************************************************************************
599  * RD only; doesn't generate a valid bitstream
600  * doesn't write cbp or chroma dc (I don't know how much this matters)
601  * doesn't write ref (never varies between calls, so no point in doing so)
602  * only writes subpartition for p8x8, needed for sub-8x8 mode decision RDO
603  * works on all partition sizes except 16x16
604  *****************************************************************************/
605 static int partition_size_cavlc( x264_t *h, int i8, int i_pixel )
606 {
607     bs_t *s = &h->out.bs;
608     const int i_mb_type = h->mb.i_type;
609     int b_8x16 = h->mb.i_partition == D_8x16;
610     int plane_count = CHROMA444 ? 3 : 1;
611     int j;
612
613     h->out.bs.i_bits_encoded = 0;
614
615     if( i_mb_type == P_8x8 )
616     {
617         cavlc_8x8_mvd( h, i8 );
618         bs_write_ue( s, subpartition_p_to_golomb[ h->mb.i_sub_partition[i8] ] );
619     }
620     else if( i_mb_type == P_L0 )
621         cavlc_mvd( h, 0, 4*i8, 4>>b_8x16 );
622     else if( i_mb_type > B_DIRECT && i_mb_type < B_8x8 )
623     {
624         if( x264_mb_type_list_table[ i_mb_type ][0][!!i8] ) cavlc_mvd( h, 0, 4*i8, 4>>b_8x16 );
625         if( x264_mb_type_list_table[ i_mb_type ][1][!!i8] ) cavlc_mvd( h, 1, 4*i8, 4>>b_8x16 );
626     }
627     else //if( i_mb_type == B_8x8 )
628     {
629         if( x264_mb_partition_listX_table[0][ h->mb.i_sub_partition[i8] ] )
630             cavlc_mvd( h, 0, 4*i8, 2 );
631         if( x264_mb_partition_listX_table[1][ h->mb.i_sub_partition[i8] ] )
632             cavlc_mvd( h, 1, 4*i8, 2 );
633     }
634
635     for( j = (i_pixel < PIXEL_8x8); j >= 0; j-- )
636     {
637         for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
638             cavlc_partition_luma_residual( h, i8, p );
639         if( h->mb.i_cbp_chroma )
640         {
641             if( CHROMA_FORMAT == CHROMA_422 )
642             {
643                 int offset = (5*i8) & 0x09;
644                 x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, 16+offset, h->dct.luma4x4[16+offset]+1 );
645                 x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, 18+offset, h->dct.luma4x4[18+offset]+1 );
646                 x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, 32+offset, h->dct.luma4x4[32+offset]+1 );
647                 x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, 34+offset, h->dct.luma4x4[34+offset]+1 );
648             }
649             else
650             {
651                 x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, 16+i8, h->dct.luma4x4[16+i8]+1 );
652                 x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, 32+i8, h->dct.luma4x4[32+i8]+1 );
653             }
654         }
655         i8 += x264_pixel_size[i_pixel].h >> 3;
656     }
657
658     return h->out.bs.i_bits_encoded;
659 }
660
661 static int subpartition_size_cavlc( x264_t *h, int i4, int i_pixel )
662 {
663     int plane_count = CHROMA444 ? 3 : 1;
664     int b_8x4 = i_pixel == PIXEL_8x4;
665     h->out.bs.i_bits_encoded = 0;
666     cavlc_mvd( h, 0, i4, 1+b_8x4 );
667     for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
668     {
669         x264_cavlc_block_residual( h, DCT_LUMA_4x4, p*16+i4, h->dct.luma4x4[p*16+i4] );
670         if( i_pixel != PIXEL_4x4 )
671             x264_cavlc_block_residual( h, DCT_LUMA_4x4, p*16+i4+2-b_8x4, h->dct.luma4x4[p*16+i4+2-b_8x4] );
672     }
673
674     return h->out.bs.i_bits_encoded;
675 }
676
677 static int cavlc_intra4x4_pred_size( x264_t *h, int i4, int i_mode )
678 {
679     if( x264_mb_predict_intra4x4_mode( h, i4 ) == x264_mb_pred_mode4x4_fix( i_mode ) )
680         return 1;
681     else
682         return 4;
683 }
684
685 static int partition_i8x8_size_cavlc( x264_t *h, int i8, int i_mode )
686 {
687     int plane_count = CHROMA444 ? 3 : 1;
688     h->out.bs.i_bits_encoded = cavlc_intra4x4_pred_size( h, 4*i8, i_mode );
689     bs_write_ue( &h->out.bs, cbp_to_golomb[!CHROMA444][1][(h->mb.i_cbp_chroma << 4)|h->mb.i_cbp_luma] );
690     for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
691         cavlc_partition_luma_residual( h, i8, p );
692     return h->out.bs.i_bits_encoded;
693 }
694
695 static int partition_i4x4_size_cavlc( x264_t *h, int i4, int i_mode )
696 {
697     int plane_count = CHROMA444 ? 3 : 1;
698     h->out.bs.i_bits_encoded = cavlc_intra4x4_pred_size( h, i4, i_mode );
699     for( int p = 0; p < plane_count; p++ )
700         x264_cavlc_block_residual( h, DCT_LUMA_4x4, p*16+i4, h->dct.luma4x4[p*16+i4] );
701     return h->out.bs.i_bits_encoded;
702 }
703
704 static int chroma_size_cavlc( x264_t *h )
705 {
706     h->out.bs.i_bits_encoded = bs_size_ue( x264_mb_chroma_pred_mode_fix[h->mb.i_chroma_pred_mode] );
707     if( h->mb.i_cbp_chroma )
708     {
709         x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_DC, CHROMA_DC+0, h->dct.chroma_dc[0] );
710         x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_DC, CHROMA_DC+1, h->dct.chroma_dc[1] );
711
712         if( h->mb.i_cbp_chroma == 2 )
713         {
714             int step = 8 << CHROMA_V_SHIFT;
715             for( int i = 16; i < 3*16; i += step )
716                 for( int j = i; j < i+4; j++ )
717                     x264_cavlc_block_residual( h, DCT_CHROMA_AC, j, h->dct.luma4x4[j]+1 );
718         }
719     }
720     return h->out.bs.i_bits_encoded;
721 }
722 #endif