granicus.if.org Git - libvpx/blob - vp10/encoder/bitstream.c

   1 /*
   2  *  Copyright (c) 2010 The WebM project authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  *  Use of this source code is governed by a BSD-style license
   5  *  that can be found in the LICENSE file in the root of the source
   6  *  tree. An additional intellectual property rights grant can be found
   7  *  in the file PATENTS.  All contributing project authors may
   8  *  be found in the AUTHORS file in the root of the source tree.
   9  */
  10
  11 #include <assert.h>
  12 #include <stdio.h>
  13 #include <limits.h>
  14
  15 #include "vpx/vpx_encoder.h"
  16 #include "vpx_dsp/bitwriter_buffer.h"
  17 #include "vpx_dsp/vpx_dsp_common.h"
  18 #include "vpx_mem/vpx_mem.h"
  19 #include "vpx_ports/mem_ops.h"
  20 #include "vpx_ports/system_state.h"
  21
  22 #include "vp10/common/entropy.h"
  23 #include "vp10/common/entropymode.h"
  24 #include "vp10/common/entropymv.h"
  25 #include "vp10/common/mvref_common.h"
  26 #include "vp10/common/pred_common.h"
  27 #include "vp10/common/seg_common.h"
  28 #include "vp10/common/tile_common.h"
  29
  30 #include "vp10/encoder/cost.h"
  31 #include "vp10/encoder/bitstream.h"
  32 #include "vp10/encoder/encodemv.h"
  33 #include "vp10/encoder/mcomp.h"
  34 #include "vp10/encoder/segmentation.h"
  35 #include "vp10/encoder/subexp.h"
  36 #include "vp10/encoder/tokenize.h"
  37
  38 static const struct vp10_token intra_mode_encodings[INTRA_MODES] = {
  39   {0, 1}, {6, 3}, {28, 5}, {30, 5}, {58, 6}, {59, 6}, {126, 7}, {127, 7},
  40   {62, 6}, {2, 2}};
  41 static const struct vp10_token switchable_interp_encodings[SWITCHABLE_FILTERS] =
  42   {{0, 1}, {2, 2}, {3, 2}};
  43 static const struct vp10_token partition_encodings[PARTITION_TYPES] =
  44   {{0, 1}, {2, 2}, {6, 3}, {7, 3}};
  45 static const struct vp10_token inter_mode_encodings[INTER_MODES] =
  46   {{2, 2}, {6, 3}, {0, 1}, {7, 3}};
  47 static const struct vp10_token palette_size_encodings[] = {
  48     {0, 1}, {2, 2}, {6, 3}, {14, 4}, {30, 5}, {62, 6}, {63, 6},
  49 };
  50 static const struct vp10_token
  51 palette_color_encodings[PALETTE_MAX_SIZE - 1][8] = {
  52     {{0, 1}, {1, 1}},  // 2 colors
  53     {{0, 1}, {2, 2}, {3, 2}},  // 3 colors
  54     {{0, 1}, {2, 2}, {6, 3}, {7, 3}},  // 4 colors
  55     {{0, 1}, {2, 2}, {6, 3}, {14, 4}, {15, 4}},  // 5 colors
  56     {{0, 1}, {2, 2}, {6, 3}, {14, 4}, {30, 5}, {31, 5}},  // 6 colors
  57     {{0, 1}, {2, 2}, {6, 3}, {14, 4}, {30, 5}, {62, 6}, {63, 6}},  // 7 colors
  58     {{0, 1}, {2, 2}, {6, 3}, {14, 4},
  59         {30, 5}, {62, 6}, {126, 7}, {127, 7}},  // 8 colors
  60 };
  61
  62 static INLINE void write_uniform(vpx_writer *w, int n, int v) {
  63   int l = get_unsigned_bits(n);
  64   int m = (1 << l) - n;
  65   if (l == 0)
  66     return;
  67   if (v < m) {
  68     vpx_write_literal(w, v, l - 1);
  69   } else {
  70     vpx_write_literal(w, m + ((v - m) >> 1), l - 1);
  71     vpx_write_literal(w, (v - m) & 1, 1);
  72   }
  73 }
  74
  75 static void write_intra_mode(vpx_writer *w, PREDICTION_MODE mode,
  76                              const vpx_prob *probs) {
  77   vp10_write_token(w, vp10_intra_mode_tree, probs, &intra_mode_encodings[mode]);
  78 }
  79
  80 static void write_inter_mode(vpx_writer *w, PREDICTION_MODE mode,
  81                              const vpx_prob *probs) {
  82   assert(is_inter_mode(mode));
  83   vp10_write_token(w, vp10_inter_mode_tree, probs,
  84                   &inter_mode_encodings[INTER_OFFSET(mode)]);
  85 }
  86
  87 static void encode_unsigned_max(struct vpx_write_bit_buffer *wb,
  88                                 int data, int max) {
  89   vpx_wb_write_literal(wb, data, get_unsigned_bits(max));
  90 }
  91
  92 static void prob_diff_update(const vpx_tree_index *tree,
  93                              vpx_prob probs[/*n - 1*/],
  94                              const unsigned int counts[/*n - 1*/],
  95                              int n, vpx_writer *w) {
  96   int i;
  97   unsigned int branch_ct[32][2];
  98
  99   // Assuming max number of probabilities <= 32
 100   assert(n <= 32);
 101
 102   vp10_tree_probs_from_distribution(tree, branch_ct, counts);
 103   for (i = 0; i < n - 1; ++i)
 104     vp10_cond_prob_diff_update(w, &probs[i], branch_ct[i]);
 105 }
 106
 107 static void write_selected_tx_size(const VP10_COMMON *cm,
 108                                    const MACROBLOCKD *xd, vpx_writer *w) {
 109   TX_SIZE tx_size = xd->mi[0]->mbmi.tx_size;
 110   BLOCK_SIZE bsize = xd->mi[0]->mbmi.sb_type;
 111   const TX_SIZE max_tx_size = max_txsize_lookup[bsize];
 112   const vpx_prob *const tx_probs = get_tx_probs2(max_tx_size, xd,
 113                                                  &cm->fc->tx_probs);
 114   vpx_write(w, tx_size != TX_4X4, tx_probs[0]);
 115   if (tx_size != TX_4X4 && max_tx_size >= TX_16X16) {
 116     vpx_write(w, tx_size != TX_8X8, tx_probs[1]);
 117     if (tx_size != TX_8X8 && max_tx_size >= TX_32X32)
 118       vpx_write(w, tx_size != TX_16X16, tx_probs[2]);
 119   }
 120 }
 121
 122 static int write_skip(const VP10_COMMON *cm, const MACROBLOCKD *xd,
 123                       int segment_id, const MODE_INFO *mi, vpx_writer *w) {
 124   if (segfeature_active(&cm->seg, segment_id, SEG_LVL_SKIP)) {
 125     return 1;
 126   } else {
 127     const int skip = mi->mbmi.skip;
 128     vpx_write(w, skip, vp10_get_skip_prob(cm, xd));
 129     return skip;
 130   }
 131 }
 132
 133 static void update_skip_probs(VP10_COMMON *cm, vpx_writer *w,
 134                               FRAME_COUNTS *counts) {
 135   int k;
 136
 137   for (k = 0; k < SKIP_CONTEXTS; ++k)
 138     vp10_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc->skip_probs[k], counts->skip[k]);
 139 }
 140
 141 static void update_switchable_interp_probs(VP10_COMMON *cm, vpx_writer *w,
 142                                            FRAME_COUNTS *counts) {
 143   int j;
 144   for (j = 0; j < SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS; ++j)
 145     prob_diff_update(vp10_switchable_interp_tree,
 146                      cm->fc->switchable_interp_prob[j],
 147                      counts->switchable_interp[j], SWITCHABLE_FILTERS, w);
 148 }
 149
 150 static void pack_palette_tokens(vpx_writer *w, TOKENEXTRA **tp,
 151                                 BLOCK_SIZE bsize, int n) {
 152   int rows = 4 * num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
 153   int cols = 4 * num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
 154   int i;
 155   TOKENEXTRA *p = *tp;
 156
 157   for (i = 0; i < rows * cols -1; ++i) {
 158     vp10_write_token(w, vp10_palette_color_tree[n - 2], p->context_tree,
 159                      &palette_color_encodings[n - 2][p->token]);
 160     ++p;
 161   }
 162
 163   *tp = p;
 164 }
 165
 166 static void pack_mb_tokens(vpx_writer *w,
 167                            TOKENEXTRA **tp, const TOKENEXTRA *const stop,
 168                            vpx_bit_depth_t bit_depth, const TX_SIZE tx) {
 169   TOKENEXTRA *p = *tp;
 170 #if !CONFIG_MISC_FIXES
 171   (void) tx;
 172 #endif
 173
 174   while (p < stop && p->token != EOSB_TOKEN) {
 175     const int t = p->token;
 176     const struct vp10_token *const a = &vp10_coef_encodings[t];
 177     int i = 0;
 178     int v = a->value;
 179     int n = a->len;
 180 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 181     const vp10_extra_bit *b;
 182     if (bit_depth == VPX_BITS_12)
 183       b = &vp10_extra_bits_high12[t];
 184     else if (bit_depth == VPX_BITS_10)
 185       b = &vp10_extra_bits_high10[t];
 186     else
 187       b = &vp10_extra_bits[t];
 188 #else
 189     const vp10_extra_bit *const b = &vp10_extra_bits[t];
 190     (void) bit_depth;
 191 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 192
 193     /* skip one or two nodes */
 194     if (p->skip_eob_node) {
 195       n -= p->skip_eob_node;
 196       i = 2 * p->skip_eob_node;
 197     }
 198
 199     // TODO(jbb): expanding this can lead to big gains.  It allows
 200     // much better branch prediction and would enable us to avoid numerous
 201     // lookups and compares.
 202
 203     // If we have a token that's in the constrained set, the coefficient tree
 204     // is split into two treed writes.  The first treed write takes care of the
 205     // unconstrained nodes.  The second treed write takes care of the
 206     // constrained nodes.
 207     if (t >= TWO_TOKEN && t < EOB_TOKEN) {
 208       int len = UNCONSTRAINED_NODES - p->skip_eob_node;
 209       int bits = v >> (n - len);
 210       vp10_write_tree(w, vp10_coef_tree, p->context_tree, bits, len, i);
 211       vp10_write_tree(w, vp10_coef_con_tree,
 212                      vp10_pareto8_full[p->context_tree[PIVOT_NODE] - 1],
 213                      v, n - len, 0);
 214     } else {
 215       vp10_write_tree(w, vp10_coef_tree, p->context_tree, v, n, i);
 216     }
 217
 218     if (b->base_val) {
 219       const int e = p->extra, l = b->len;
 220 #if CONFIG_MISC_FIXES
 221       int skip_bits =
 222           (b->base_val == CAT6_MIN_VAL) ? TX_SIZES - 1 - tx : 0;
 223 #else
 224       int skip_bits = 0;
 225 #endif
 226
 227       if (l) {
 228         const unsigned char *pb = b->prob;
 229         int v = e >> 1;
 230         int n = l;              /* number of bits in v, assumed nonzero */
 231         int i = 0;
 232
 233         do {
 234           const int bb = (v >> --n) & 1;
 235           if (skip_bits) {
 236             skip_bits--;
 237             assert(!bb);
 238           } else {
 239             vpx_write(w, bb, pb[i >> 1]);
 240           }
 241           i = b->tree[i + bb];
 242         } while (n);
 243       }
 244
 245       vpx_write_bit(w, e & 1);
 246     }
 247     ++p;
 248   }
 249
 250   *tp = p;
 251 }
 252
 253 static void write_segment_id(vpx_writer *w, const struct segmentation *seg,
 254                              const struct segmentation_probs *segp,
 255                              int segment_id) {
 256   if (seg->enabled && seg->update_map)
 257     vp10_write_tree(w, vp10_segment_tree, segp->tree_probs, segment_id, 3, 0);
 258 }
 259
 260 // This function encodes the reference frame
 261 static void write_ref_frames(const VP10_COMMON *cm, const MACROBLOCKD *xd,
 262                              vpx_writer *w) {
 263   const MB_MODE_INFO *const mbmi = &xd->mi[0]->mbmi;
 264   const int is_compound = has_second_ref(mbmi);
 265   const int segment_id = mbmi->segment_id;
 266
 267   // If segment level coding of this signal is disabled...
 268   // or the segment allows multiple reference frame options
 269   if (segfeature_active(&cm->seg, segment_id, SEG_LVL_REF_FRAME)) {
 270     assert(!is_compound);
 271     assert(mbmi->ref_frame[0] ==
 272                get_segdata(&cm->seg, segment_id, SEG_LVL_REF_FRAME));
 273   } else {
 274     // does the feature use compound prediction or not
 275     // (if not specified at the frame/segment level)
 276     if (cm->reference_mode == REFERENCE_MODE_SELECT) {
 277       vpx_write(w, is_compound, vp10_get_reference_mode_prob(cm, xd));
 278     } else {
 279       assert(!is_compound == (cm->reference_mode == SINGLE_REFERENCE));
 280     }
 281
 282     if (is_compound) {
 283       vpx_write(w, mbmi->ref_frame[0] == GOLDEN_FRAME,
 284                 vp10_get_pred_prob_comp_ref_p(cm, xd));
 285     } else {
 286       const int bit0 = mbmi->ref_frame[0] != LAST_FRAME;
 287       vpx_write(w, bit0, vp10_get_pred_prob_single_ref_p1(cm, xd));
 288       if (bit0) {
 289         const int bit1 = mbmi->ref_frame[0] != GOLDEN_FRAME;
 290         vpx_write(w, bit1, vp10_get_pred_prob_single_ref_p2(cm, xd));
 291       }
 292     }
 293   }
 294 }
 295
 296 static void pack_inter_mode_mvs(VP10_COMP *cpi, const MODE_INFO *mi,
 297                                 vpx_writer *w) {
 298   VP10_COMMON *const cm = &cpi->common;
 299   const nmv_context *nmvc = &cm->fc->nmvc;
 300   const MACROBLOCK *const x = &cpi->td.mb;
 301   const MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
 302   const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
 303 #if CONFIG_MISC_FIXES
 304   const struct segmentation_probs *const segp = &cm->fc->seg;
 305 #else
 306   const struct segmentation_probs *const segp = &cm->segp;
 307 #endif
 308   const MB_MODE_INFO *const mbmi = &mi->mbmi;
 309   const MB_MODE_INFO_EXT *const mbmi_ext = x->mbmi_ext;
 310   const PREDICTION_MODE mode = mbmi->mode;
 311   const int segment_id = mbmi->segment_id;
 312   const BLOCK_SIZE bsize = mbmi->sb_type;
 313   const int allow_hp = cm->allow_high_precision_mv;
 314   const int is_inter = is_inter_block(mbmi);
 315   const int is_compound = has_second_ref(mbmi);
 316   int skip, ref;
 317
 318   if (seg->update_map) {
 319     if (seg->temporal_update) {
 320       const int pred_flag = mbmi->seg_id_predicted;
 321       vpx_prob pred_prob = vp10_get_pred_prob_seg_id(segp, xd);
 322       vpx_write(w, pred_flag, pred_prob);
 323       if (!pred_flag)
 324         write_segment_id(w, seg, segp, segment_id);
 325     } else {
 326       write_segment_id(w, seg, segp, segment_id);
 327     }
 328   }
 329
 330   skip = write_skip(cm, xd, segment_id, mi, w);
 331
 332   if (!segfeature_active(seg, segment_id, SEG_LVL_REF_FRAME))
 333     vpx_write(w, is_inter, vp10_get_intra_inter_prob(cm, xd));
 334
 335   if (bsize >= BLOCK_8X8 && cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT &&
 336       !(is_inter && skip)) {
 337     write_selected_tx_size(cm, xd, w);
 338   }
 339
 340   if (!is_inter) {
 341     if (bsize >= BLOCK_8X8) {
 342       write_intra_mode(w, mode, cm->fc->y_mode_prob[size_group_lookup[bsize]]);
 343     } else {
 344       int idx, idy;
 345       const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
 346       const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
 347       for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h) {
 348         for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w) {
 349           const PREDICTION_MODE b_mode = mi->bmi[idy * 2 + idx].as_mode;
 350           write_intra_mode(w, b_mode, cm->fc->y_mode_prob[0]);
 351         }
 352       }
 353     }
 354     write_intra_mode(w, mbmi->uv_mode, cm->fc->uv_mode_prob[mode]);
 355   } else {
 356     const int mode_ctx = mbmi_ext->mode_context[mbmi->ref_frame[0]];
 357     const vpx_prob *const inter_probs = cm->fc->inter_mode_probs[mode_ctx];
 358     write_ref_frames(cm, xd, w);
 359
 360     // If segment skip is not enabled code the mode.
 361     if (!segfeature_active(seg, segment_id, SEG_LVL_SKIP)) {
 362       if (bsize >= BLOCK_8X8) {
 363         write_inter_mode(w, mode, inter_probs);
 364       }
 365     }
 366
 367     if (cm->interp_filter == SWITCHABLE) {
 368       const int ctx = vp10_get_pred_context_switchable_interp(xd);
 369       vp10_write_token(w, vp10_switchable_interp_tree,
 370                       cm->fc->switchable_interp_prob[ctx],
 371                       &switchable_interp_encodings[mbmi->interp_filter]);
 372       ++cpi->interp_filter_selected[0][mbmi->interp_filter];
 373     } else {
 374       assert(mbmi->interp_filter == cm->interp_filter);
 375     }
 376
 377     if (bsize < BLOCK_8X8) {
 378       const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
 379       const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
 380       int idx, idy;
 381       for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h) {
 382         for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w) {
 383           const int j = idy * 2 + idx;
 384           const PREDICTION_MODE b_mode = mi->bmi[j].as_mode;
 385           write_inter_mode(w, b_mode, inter_probs);
 386           if (b_mode == NEWMV) {
 387             for (ref = 0; ref < 1 + is_compound; ++ref)
 388               vp10_encode_mv(cpi, w, &mi->bmi[j].as_mv[ref].as_mv,
 389                             &mbmi_ext->ref_mvs[mbmi->ref_frame[ref]][0].as_mv,
 390                             nmvc, allow_hp);
 391           }
 392         }
 393       }
 394     } else {
 395       if (mode == NEWMV) {
 396         for (ref = 0; ref < 1 + is_compound; ++ref)
 397           vp10_encode_mv(cpi, w, &mbmi->mv[ref].as_mv,
 398                         &mbmi_ext->ref_mvs[mbmi->ref_frame[ref]][0].as_mv, nmvc,
 399                         allow_hp);
 400       }
 401     }
 402   }
 403 }
 404
 405 static void write_palette_mode_info(const VP10_COMMON *cm,
 406                                     const MACROBLOCKD *xd,
 407                                     const MODE_INFO *const mi,
 408                                     vpx_writer *w) {
 409   const MB_MODE_INFO *const mbmi = &mi->mbmi;
 410   const MODE_INFO *const above_mi = xd->above_mi;
 411   const MODE_INFO *const left_mi = xd->left_mi;
 412   const BLOCK_SIZE bsize = mbmi->sb_type;
 413   const PALETTE_MODE_INFO *pmi = &mbmi->palette_mode_info;
 414   int palette_ctx = 0;
 415   int n, i;
 416
 417   n = pmi->palette_size[0];
 418   if (above_mi)
 419     palette_ctx += (above_mi->mbmi.palette_mode_info.palette_size[0] > 0);
 420   if (left_mi)
 421     palette_ctx += (left_mi->mbmi.palette_mode_info.palette_size[0] > 0);
 422   vpx_write(w, n > 0,
 423             vp10_default_palette_y_mode_prob[bsize - BLOCK_8X8][palette_ctx]);
 424   if (n > 0) {
 425     vp10_write_token(w, vp10_palette_size_tree,
 426                      vp10_default_palette_y_size_prob[bsize - BLOCK_8X8],
 427                      &palette_size_encodings[n - 2]);
 428     for (i = 0; i < n; ++i)
 429       vpx_write_literal(w, pmi->palette_colors[i],
 430                         cm->bit_depth);
 431     write_uniform(w, n, pmi->palette_first_color_idx[0]);
 432   }
 433 }
 434
 435 static void write_mb_modes_kf(const VP10_COMMON *cm, const MACROBLOCKD *xd,
 436                               MODE_INFO **mi_8x8, vpx_writer *w) {
 437   const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
 438 #if CONFIG_MISC_FIXES
 439   const struct segmentation_probs *const segp = &cm->fc->seg;
 440 #else
 441   const struct segmentation_probs *const segp = &cm->segp;
 442 #endif
 443   const MODE_INFO *const mi = mi_8x8[0];
 444   const MODE_INFO *const above_mi = xd->above_mi;
 445   const MODE_INFO *const left_mi = xd->left_mi;
 446   const MB_MODE_INFO *const mbmi = &mi->mbmi;
 447   const BLOCK_SIZE bsize = mbmi->sb_type;
 448
 449   if (seg->update_map)
 450     write_segment_id(w, seg, segp, mbmi->segment_id);
 451
 452   write_skip(cm, xd, mbmi->segment_id, mi, w);
 453
 454   if (bsize >= BLOCK_8X8 && cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT)
 455     write_selected_tx_size(cm, xd, w);
 456
 457   if (bsize >= BLOCK_8X8) {
 458     write_intra_mode(w, mbmi->mode, get_y_mode_probs(mi, above_mi, left_mi, 0));
 459   } else {
 460     const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
 461     const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
 462     int idx, idy;
 463
 464     for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h) {
 465       for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w) {
 466         const int block = idy * 2 + idx;
 467         write_intra_mode(w, mi->bmi[block].as_mode,
 468                          get_y_mode_probs(mi, above_mi, left_mi, block));
 469       }
 470     }
 471   }
 472
 473   write_intra_mode(w, mbmi->uv_mode, vp10_kf_uv_mode_prob[mbmi->mode]);
 474
 475   if (bsize >= BLOCK_8X8 && cm->allow_screen_content_tools &&
 476       mbmi->mode == DC_PRED)
 477     write_palette_mode_info(cm, xd, mi, w);
 478 }
 479
 480 static void write_modes_b(VP10_COMP *cpi, const TileInfo *const tile,
 481                           vpx_writer *w, TOKENEXTRA **tok,
 482                           const TOKENEXTRA *const tok_end,
 483                           int mi_row, int mi_col) {
 484   const VP10_COMMON *const cm = &cpi->common;
 485   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->td.mb.e_mbd;
 486   MODE_INFO *m;
 487   int plane;
 488
 489   xd->mi = cm->mi_grid_visible + (mi_row * cm->mi_stride + mi_col);
 490   m = xd->mi[0];
 491
 492   cpi->td.mb.mbmi_ext = cpi->mbmi_ext_base + (mi_row * cm->mi_cols + mi_col);
 493
 494   set_mi_row_col(xd, tile,
 495                  mi_row, num_8x8_blocks_high_lookup[m->mbmi.sb_type],
 496                  mi_col, num_8x8_blocks_wide_lookup[m->mbmi.sb_type],
 497                  cm->mi_rows, cm->mi_cols);
 498   if (frame_is_intra_only(cm)) {
 499     write_mb_modes_kf(cm, xd, xd->mi, w);
 500   } else {
 501     pack_inter_mode_mvs(cpi, m, w);
 502   }
 503
 504   if (m->mbmi.palette_mode_info.palette_size[0] > 0) {
 505     assert(*tok < tok_end);
 506     pack_palette_tokens(w, tok, m->mbmi.sb_type,
 507                         m->mbmi.palette_mode_info.palette_size[0]);
 508     assert(*tok < tok_end);
 509   }
 510
 511   if (!m->mbmi.skip) {
 512     assert(*tok < tok_end);
 513     for (plane = 0; plane < MAX_MB_PLANE; ++plane) {
 514       TX_SIZE tx = plane ? get_uv_tx_size(&m->mbmi, &xd->plane[plane])
 515                          : m->mbmi.tx_size;
 516       pack_mb_tokens(w, tok, tok_end, cm->bit_depth, tx);
 517       assert(*tok < tok_end && (*tok)->token == EOSB_TOKEN);
 518       (*tok)++;
 519     }
 520   }
 521 }
 522
 523 static void write_partition(const VP10_COMMON *const cm,
 524                             const MACROBLOCKD *const xd,
 525                             int hbs, int mi_row, int mi_col,
 526                             PARTITION_TYPE p, BLOCK_SIZE bsize, vpx_writer *w) {
 527   const int ctx = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
 528   const vpx_prob *const probs = xd->partition_probs[ctx];
 529   const int has_rows = (mi_row + hbs) < cm->mi_rows;
 530   const int has_cols = (mi_col + hbs) < cm->mi_cols;
 531
 532   if (has_rows && has_cols) {
 533     vp10_write_token(w, vp10_partition_tree, probs, &partition_encodings[p]);
 534   } else if (!has_rows && has_cols) {
 535     assert(p == PARTITION_SPLIT || p == PARTITION_HORZ);
 536     vpx_write(w, p == PARTITION_SPLIT, probs[1]);
 537   } else if (has_rows && !has_cols) {
 538     assert(p == PARTITION_SPLIT || p == PARTITION_VERT);
 539     vpx_write(w, p == PARTITION_SPLIT, probs[2]);
 540   } else {
 541     assert(p == PARTITION_SPLIT);
 542   }
 543 }
 544
 545 static void write_modes_sb(VP10_COMP *cpi,
 546                            const TileInfo *const tile, vpx_writer *w,
 547                            TOKENEXTRA **tok, const TOKENEXTRA *const tok_end,
 548                            int mi_row, int mi_col, BLOCK_SIZE bsize) {
 549   const VP10_COMMON *const cm = &cpi->common;
 550   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->td.mb.e_mbd;
 551
 552   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize];
 553   const int bs = (1 << bsl) / 4;
 554   PARTITION_TYPE partition;
 555   BLOCK_SIZE subsize;
 556   const MODE_INFO *m = NULL;
 557
 558   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols)
 559     return;
 560
 561   m = cm->mi_grid_visible[mi_row * cm->mi_stride + mi_col];
 562
 563   partition = partition_lookup[bsl][m->mbmi.sb_type];
 564   write_partition(cm, xd, bs, mi_row, mi_col, partition, bsize, w);
 565   subsize = get_subsize(bsize, partition);
 566   if (subsize < BLOCK_8X8) {
 567     write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 568   } else {
 569     switch (partition) {
 570       case PARTITION_NONE:
 571         write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 572         break;
 573       case PARTITION_HORZ:
 574         write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 575         if (mi_row + bs < cm->mi_rows)
 576           write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row + bs, mi_col);
 577         break;
 578       case PARTITION_VERT:
 579         write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 580         if (mi_col + bs < cm->mi_cols)
 581           write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col + bs);
 582         break;
 583       case PARTITION_SPLIT:
 584         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col, subsize);
 585         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col + bs,
 586                        subsize);
 587         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row + bs, mi_col,
 588                        subsize);
 589         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row + bs, mi_col + bs,
 590                        subsize);
 591         break;
 592       default:
 593         assert(0);
 594     }
 595   }
 596
 597   // update partition context
 598   if (bsize >= BLOCK_8X8 &&
 599       (bsize == BLOCK_8X8 || partition != PARTITION_SPLIT))
 600     update_partition_context(xd, mi_row, mi_col, subsize, bsize);
 601 }
 602
 603 static void write_modes(VP10_COMP *cpi,
 604                         const TileInfo *const tile, vpx_writer *w,
 605                         TOKENEXTRA **tok, const TOKENEXTRA *const tok_end) {
 606   const VP10_COMMON *const cm = &cpi->common;
 607   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->td.mb.e_mbd;
 608   int mi_row, mi_col;
 609
 610   set_partition_probs(cm, xd);
 611
 612   for (mi_row = tile->mi_row_start; mi_row < tile->mi_row_end;
 613        mi_row += MI_BLOCK_SIZE) {
 614     vp10_zero(xd->left_seg_context);
 615     for (mi_col = tile->mi_col_start; mi_col < tile->mi_col_end;
 616          mi_col += MI_BLOCK_SIZE)
 617       write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col,
 618                      BLOCK_64X64);
 619   }
 620 }
 621
 622 static void build_tree_distribution(VP10_COMP *cpi, TX_SIZE tx_size,
 623                                     vp10_coeff_stats *coef_branch_ct,
 624                                     vp10_coeff_probs_model *coef_probs) {
 625   vp10_coeff_count *coef_counts = cpi->td.rd_counts.coef_counts[tx_size];
 626   unsigned int (*eob_branch_ct)[REF_TYPES][COEF_BANDS][COEFF_CONTEXTS] =
 627       cpi->common.counts.eob_branch[tx_size];
 628   int i, j, k, l, m;
 629
 630   for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 631     for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 632       for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 633         for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 634           vp10_tree_probs_from_distribution(vp10_coef_tree,
 635                                            coef_branch_ct[i][j][k][l],
 636                                            coef_counts[i][j][k][l]);
 637           coef_branch_ct[i][j][k][l][0][1] = eob_branch_ct[i][j][k][l] -
 638                                              coef_branch_ct[i][j][k][l][0][0];
 639           for (m = 0; m < UNCONSTRAINED_NODES; ++m)
 640             coef_probs[i][j][k][l][m] = get_binary_prob(
 641                                             coef_branch_ct[i][j][k][l][m][0],
 642                                             coef_branch_ct[i][j][k][l][m][1]);
 643         }
 644       }
 645     }
 646   }
 647 }
 648
 649 static void update_coef_probs_common(vpx_writer* const bc, VP10_COMP *cpi,
 650                                      TX_SIZE tx_size,
 651                                      vp10_coeff_stats *frame_branch_ct,
 652                                      vp10_coeff_probs_model *new_coef_probs) {
 653   vp10_coeff_probs_model *old_coef_probs = cpi->common.fc->coef_probs[tx_size];
 654   const vpx_prob upd = DIFF_UPDATE_PROB;
 655   const int entropy_nodes_update = UNCONSTRAINED_NODES;
 656   int i, j, k, l, t;
 657   int stepsize = cpi->sf.coeff_prob_appx_step;
 658
 659   switch (cpi->sf.use_fast_coef_updates) {
 660     case TWO_LOOP: {
 661       /* dry run to see if there is any update at all needed */
 662       int savings = 0;
 663       int update[2] = {0, 0};
 664       for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 665         for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 666           for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 667             for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 668               for (t = 0; t < entropy_nodes_update; ++t) {
 669                 vpx_prob newp = new_coef_probs[i][j][k][l][t];
 670                 const vpx_prob oldp = old_coef_probs[i][j][k][l][t];
 671                 int s;
 672                 int u = 0;
 673                 if (t == PIVOT_NODE)
 674                   s = vp10_prob_diff_update_savings_search_model(
 675                       frame_branch_ct[i][j][k][l][0],
 676                       old_coef_probs[i][j][k][l], &newp, upd, stepsize);
 677                 else
 678                   s = vp10_prob_diff_update_savings_search(
 679                       frame_branch_ct[i][j][k][l][t], oldp, &newp, upd);
 680                 if (s > 0 && newp != oldp)
 681                   u = 1;
 682                 if (u)
 683                   savings += s - (int)(vp10_cost_zero(upd));
 684                 else
 685                   savings -= (int)(vp10_cost_zero(upd));
 686                 update[u]++;
 687               }
 688             }
 689           }
 690         }
 691       }
 692
 693       // printf("Update %d %d, savings %d\n", update[0], update[1], savings);
 694       /* Is coef updated at all */
 695       if (update[1] == 0 || savings < 0) {
 696         vpx_write_bit(bc, 0);
 697         return;
 698       }
 699       vpx_write_bit(bc, 1);
 700       for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 701         for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 702           for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 703             for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 704               // calc probs and branch cts for this frame only
 705               for (t = 0; t < entropy_nodes_update; ++t) {
 706                 vpx_prob newp = new_coef_probs[i][j][k][l][t];
 707                 vpx_prob *oldp = old_coef_probs[i][j][k][l] + t;
 708                 const vpx_prob upd = DIFF_UPDATE_PROB;
 709                 int s;
 710                 int u = 0;
 711                 if (t == PIVOT_NODE)
 712                   s = vp10_prob_diff_update_savings_search_model(
 713                       frame_branch_ct[i][j][k][l][0],
 714                       old_coef_probs[i][j][k][l], &newp, upd, stepsize);
 715                 else
 716                   s = vp10_prob_diff_update_savings_search(
 717                       frame_branch_ct[i][j][k][l][t],
 718                       *oldp, &newp, upd);
 719                 if (s > 0 && newp != *oldp)
 720                   u = 1;
 721                 vpx_write(bc, u, upd);
 722                 if (u) {
 723                   /* send/use new probability */
 724                   vp10_write_prob_diff_update(bc, newp, *oldp);
 725                   *oldp = newp;
 726                 }
 727               }
 728             }
 729           }
 730         }
 731       }
 732       return;
 733     }
 734
 735     case ONE_LOOP_REDUCED: {
 736       int updates = 0;
 737       int noupdates_before_first = 0;
 738       for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 739         for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 740           for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 741             for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 742               // calc probs and branch cts for this frame only
 743               for (t = 0; t < entropy_nodes_update; ++t) {
 744                 vpx_prob newp = new_coef_probs[i][j][k][l][t];
 745                 vpx_prob *oldp = old_coef_probs[i][j][k][l] + t;
 746                 int s;
 747                 int u = 0;
 748
 749                 if (t == PIVOT_NODE) {
 750                   s = vp10_prob_diff_update_savings_search_model(
 751                       frame_branch_ct[i][j][k][l][0],
 752                       old_coef_probs[i][j][k][l], &newp, upd, stepsize);
 753                 } else {
 754                   s = vp10_prob_diff_update_savings_search(
 755                       frame_branch_ct[i][j][k][l][t],
 756                       *oldp, &newp, upd);
 757                 }
 758
 759                 if (s > 0 && newp != *oldp)
 760                   u = 1;
 761                 updates += u;
 762                 if (u == 0 && updates == 0) {
 763                   noupdates_before_first++;
 764                   continue;
 765                 }
 766                 if (u == 1 && updates == 1) {
 767                   int v;
 768                   // first update
 769                   vpx_write_bit(bc, 1);
 770                   for (v = 0; v < noupdates_before_first; ++v)
 771                     vpx_write(bc, 0, upd);
 772                 }
 773                 vpx_write(bc, u, upd);
 774                 if (u) {
 775                   /* send/use new probability */
 776                   vp10_write_prob_diff_update(bc, newp, *oldp);
 777                   *oldp = newp;
 778                 }
 779               }
 780             }
 781           }
 782         }
 783       }
 784       if (updates == 0) {
 785         vpx_write_bit(bc, 0);  // no updates
 786       }
 787       return;
 788     }
 789     default:
 790       assert(0);
 791   }
 792 }
 793
 794 static void update_coef_probs(VP10_COMP *cpi, vpx_writer* w) {
 795   const TX_MODE tx_mode = cpi->common.tx_mode;
 796   const TX_SIZE max_tx_size = tx_mode_to_biggest_tx_size[tx_mode];
 797   TX_SIZE tx_size;
 798   for (tx_size = TX_4X4; tx_size <= max_tx_size; ++tx_size) {
 799     vp10_coeff_stats frame_branch_ct[PLANE_TYPES];
 800     vp10_coeff_probs_model frame_coef_probs[PLANE_TYPES];
 801     if (cpi->td.counts->tx.tx_totals[tx_size] <= 20 ||
 802         (tx_size >= TX_16X16 && cpi->sf.tx_size_search_method == USE_TX_8X8)) {
 803       vpx_write_bit(w, 0);
 804     } else {
 805       build_tree_distribution(cpi, tx_size, frame_branch_ct,
 806                               frame_coef_probs);
 807       update_coef_probs_common(w, cpi, tx_size, frame_branch_ct,
 808                                frame_coef_probs);
 809     }
 810   }
 811 }
 812
 813 static void encode_loopfilter(struct loopfilter *lf,
 814                               struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
 815   int i;
 816
 817   // Encode the loop filter level and type
 818   vpx_wb_write_literal(wb, lf->filter_level, 6);
 819   vpx_wb_write_literal(wb, lf->sharpness_level, 3);
 820
 821   // Write out loop filter deltas applied at the MB level based on mode or
 822   // ref frame (if they are enabled).
 823   vpx_wb_write_bit(wb, lf->mode_ref_delta_enabled);
 824
 825   if (lf->mode_ref_delta_enabled) {
 826     vpx_wb_write_bit(wb, lf->mode_ref_delta_update);
 827     if (lf->mode_ref_delta_update) {
 828       for (i = 0; i < MAX_REF_FRAMES; i++) {
 829         const int delta = lf->ref_deltas[i];
 830         const int changed = delta != lf->last_ref_deltas[i];
 831         vpx_wb_write_bit(wb, changed);
 832         if (changed) {
 833           lf->last_ref_deltas[i] = delta;
 834           vpx_wb_write_inv_signed_literal(wb, delta, 6);
 835         }
 836       }
 837
 838       for (i = 0; i < MAX_MODE_LF_DELTAS; i++) {
 839         const int delta = lf->mode_deltas[i];
 840         const int changed = delta != lf->last_mode_deltas[i];
 841         vpx_wb_write_bit(wb, changed);
 842         if (changed) {
 843           lf->last_mode_deltas[i] = delta;
 844           vpx_wb_write_inv_signed_literal(wb, delta, 6);
 845         }
 846       }
 847     }
 848   }
 849 }
 850
 851 static void write_delta_q(struct vpx_write_bit_buffer *wb, int delta_q) {
 852   if (delta_q != 0) {
 853     vpx_wb_write_bit(wb, 1);
 854     vpx_wb_write_inv_signed_literal(wb, delta_q, CONFIG_MISC_FIXES ? 6 : 4);
 855   } else {
 856     vpx_wb_write_bit(wb, 0);
 857   }
 858 }
 859
 860 static void encode_quantization(const VP10_COMMON *const cm,
 861                                 struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
 862   vpx_wb_write_literal(wb, cm->base_qindex, QINDEX_BITS);
 863   write_delta_q(wb, cm->y_dc_delta_q);
 864   write_delta_q(wb, cm->uv_dc_delta_q);
 865   write_delta_q(wb, cm->uv_ac_delta_q);
 866 }
 867
 868 static void encode_segmentation(VP10_COMMON *cm, MACROBLOCKD *xd,
 869                                 struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
 870   int i, j;
 871
 872   const struct segmentation *seg = &cm->seg;
 873 #if !CONFIG_MISC_FIXES
 874   const struct segmentation_probs *segp = &cm->segp;
 875 #endif
 876
 877   vpx_wb_write_bit(wb, seg->enabled);
 878   if (!seg->enabled)
 879     return;
 880
 881   // Segmentation map
 882   if (!frame_is_intra_only(cm) && !cm->error_resilient_mode) {
 883     vpx_wb_write_bit(wb, seg->update_map);
 884   } else {
 885     assert(seg->update_map == 1);
 886   }
 887   if (seg->update_map) {
 888     // Select the coding strategy (temporal or spatial)
 889     vp10_choose_segmap_coding_method(cm, xd);
 890 #if !CONFIG_MISC_FIXES
 891     // Write out probabilities used to decode unpredicted  macro-block segments
 892     for (i = 0; i < SEG_TREE_PROBS; i++) {
 893       const int prob = segp->tree_probs[i];
 894       const int update = prob != MAX_PROB;
 895       vpx_wb_write_bit(wb, update);
 896       if (update)
 897         vpx_wb_write_literal(wb, prob, 8);
 898     }
 899 #endif
 900
 901     // Write out the chosen coding method.
 902     if (!frame_is_intra_only(cm) && !cm->error_resilient_mode) {
 903       vpx_wb_write_bit(wb, seg->temporal_update);
 904     } else {
 905       assert(seg->temporal_update == 0);
 906     }
 907
 908 #if !CONFIG_MISC_FIXES
 909     if (seg->temporal_update) {
 910       for (i = 0; i < PREDICTION_PROBS; i++) {
 911         const int prob = segp->pred_probs[i];
 912         const int update = prob != MAX_PROB;
 913         vpx_wb_write_bit(wb, update);
 914         if (update)
 915           vpx_wb_write_literal(wb, prob, 8);
 916       }
 917     }
 918 #endif
 919   }
 920
 921   // Segmentation data
 922   vpx_wb_write_bit(wb, seg->update_data);
 923   if (seg->update_data) {
 924     vpx_wb_write_bit(wb, seg->abs_delta);
 925
 926     for (i = 0; i < MAX_SEGMENTS; i++) {
 927       for (j = 0; j < SEG_LVL_MAX; j++) {
 928         const int active = segfeature_active(seg, i, j);
 929         vpx_wb_write_bit(wb, active);
 930         if (active) {
 931           const int data = get_segdata(seg, i, j);
 932           const int data_max = vp10_seg_feature_data_max(j);
 933
 934           if (vp10_is_segfeature_signed(j)) {
 935             encode_unsigned_max(wb, abs(data), data_max);
 936             vpx_wb_write_bit(wb, data < 0);
 937           } else {
 938             encode_unsigned_max(wb, data, data_max);
 939           }
 940         }
 941       }
 942     }
 943   }
 944 }
 945
 946 #if CONFIG_MISC_FIXES
 947 static void update_seg_probs(VP10_COMP *cpi, vpx_writer *w) {
 948   VP10_COMMON *cm = &cpi->common;
 949
 950   if (!cpi->common.seg.enabled)
 951     return;
 952
 953   if (cpi->common.seg.temporal_update) {
 954     int i;
 955
 956     for (i = 0; i < PREDICTION_PROBS; i++)
 957       vp10_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc->seg.pred_probs[i],
 958           cm->counts.seg.pred[i]);
 959
 960     prob_diff_update(vp10_segment_tree, cm->fc->seg.tree_probs,
 961         cm->counts.seg.tree_mispred, MAX_SEGMENTS, w);
 962   } else {
 963     prob_diff_update(vp10_segment_tree, cm->fc->seg.tree_probs,
 964         cm->counts.seg.tree_total, MAX_SEGMENTS, w);
 965   }
 966 }
 967
 968 static void write_txfm_mode(TX_MODE mode, struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
 969   vpx_wb_write_bit(wb, mode == TX_MODE_SELECT);
 970   if (mode != TX_MODE_SELECT)
 971     vpx_wb_write_literal(wb, mode, 2);
 972 }
 973 #endif
 974
 975 static void update_txfm_probs(VP10_COMMON *cm, vpx_writer *w,
 976                               FRAME_COUNTS *counts) {
 977 #if !CONFIG_MISC_FIXES
 978   // Mode
 979   vpx_write_literal(w, VPXMIN(cm->tx_mode, ALLOW_32X32), 2);
 980   if (cm->tx_mode >= ALLOW_32X32)
 981     vpx_write_bit(w, cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT);
 982
 983   // Probabilities
 984 #endif
 985
 986   if (cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT) {
 987     int i, j;
 988     unsigned int ct_8x8p[TX_SIZES - 3][2];
 989     unsigned int ct_16x16p[TX_SIZES - 2][2];
 990     unsigned int ct_32x32p[TX_SIZES - 1][2];
 991
 992
 993     for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; i++) {
 994       vp10_tx_counts_to_branch_counts_8x8(counts->tx.p8x8[i], ct_8x8p);
 995       for (j = 0; j < TX_SIZES - 3; j++)
 996         vp10_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc->tx_probs.p8x8[i][j], ct_8x8p[j]);
 997     }
 998
 999     for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; i++) {
1000       vp10_tx_counts_to_branch_counts_16x16(counts->tx.p16x16[i], ct_16x16p);
1001       for (j = 0; j < TX_SIZES - 2; j++)
1002         vp10_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc->tx_probs.p16x16[i][j],
1003                                   ct_16x16p[j]);
1004     }
1005
1006     for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; i++) {
1007       vp10_tx_counts_to_branch_counts_32x32(counts->tx.p32x32[i], ct_32x32p);
1008       for (j = 0; j < TX_SIZES - 1; j++)
1009         vp10_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc->tx_probs.p32x32[i][j],
1010                                   ct_32x32p[j]);
1011     }
1012   }
1013 }
1014
1015 static void write_interp_filter(INTERP_FILTER filter,
1016                                 struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
1017   vpx_wb_write_bit(wb, filter == SWITCHABLE);
1018   if (filter != SWITCHABLE)
1019     vpx_wb_write_literal(wb, filter, 2);
1020 }
1021
1022 static void fix_interp_filter(VP10_COMMON *cm, FRAME_COUNTS *counts) {
1023   if (cm->interp_filter == SWITCHABLE) {
1024     // Check to see if only one of the filters is actually used
1025     int count[SWITCHABLE_FILTERS];
1026     int i, j, c = 0;
1027     for (i = 0; i < SWITCHABLE_FILTERS; ++i) {
1028       count[i] = 0;
1029       for (j = 0; j < SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS; ++j)
1030         count[i] += counts->switchable_interp[j][i];
1031       c += (count[i] > 0);
1032     }
1033     if (c == 1) {
1034       // Only one filter is used. So set the filter at frame level
1035       for (i = 0; i < SWITCHABLE_FILTERS; ++i) {
1036         if (count[i]) {
1037           cm->interp_filter = i;
1038           break;
1039         }
1040       }
1041     }
1042   }
1043 }
1044
1045 static void write_tile_info(const VP10_COMMON *const cm,
1046                             struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
1047   int min_log2_tile_cols, max_log2_tile_cols, ones;
1048   vp10_get_tile_n_bits(cm->mi_cols, &min_log2_tile_cols, &max_log2_tile_cols);
1049
1050   // columns
1051   ones = cm->log2_tile_cols - min_log2_tile_cols;
1052   while (ones--)
1053     vpx_wb_write_bit(wb, 1);
1054
1055   if (cm->log2_tile_cols < max_log2_tile_cols)
1056     vpx_wb_write_bit(wb, 0);
1057
1058   // rows
1059   vpx_wb_write_bit(wb, cm->log2_tile_rows != 0);
1060   if (cm->log2_tile_rows != 0)
1061     vpx_wb_write_bit(wb, cm->log2_tile_rows != 1);
1062 }
1063
1064 static int get_refresh_mask(VP10_COMP *cpi) {
1065   if (vp10_preserve_existing_gf(cpi)) {
1066     // We have decided to preserve the previously existing golden frame as our
1067     // new ARF frame. However, in the short term we leave it in the GF slot and,
1068     // if we're updating the GF with the current decoded frame, we save it
1069     // instead to the ARF slot.
1070     // Later, in the function vp10_encoder.c:vp10_update_reference_frames() we
1071     // will swap gld_fb_idx and alt_fb_idx to achieve our objective. We do it
1072     // there so that it can be done outside of the recode loop.
1073     // Note: This is highly specific to the use of ARF as a forward reference,
1074     // and this needs to be generalized as other uses are implemented
1075     // (like RTC/temporal scalability).
1076     return (cpi->refresh_last_frame << cpi->lst_fb_idx) |
1077            (cpi->refresh_golden_frame << cpi->alt_fb_idx);
1078   } else {
1079     int arf_idx = cpi->alt_fb_idx;
1080     if ((cpi->oxcf.pass == 2) && cpi->multi_arf_allowed) {
1081       const GF_GROUP *const gf_group = &cpi->twopass.gf_group;
1082       arf_idx = gf_group->arf_update_idx[gf_group->index];
1083     }
1084     return (cpi->refresh_last_frame << cpi->lst_fb_idx) |
1085            (cpi->refresh_golden_frame << cpi->gld_fb_idx) |
1086            (cpi->refresh_alt_ref_frame << arf_idx);
1087   }
1088 }
1089
1090 static size_t encode_tiles(VP10_COMP *cpi, uint8_t *data_ptr,
1091                            unsigned int *max_tile_sz) {
1092   VP10_COMMON *const cm = &cpi->common;
1093   vpx_writer residual_bc;
1094   int tile_row, tile_col;
1095   TOKENEXTRA *tok_end;
1096   size_t total_size = 0;
1097   const int tile_cols = 1 << cm->log2_tile_cols;
1098   const int tile_rows = 1 << cm->log2_tile_rows;
1099   unsigned int max_tile = 0;
1100
1101   memset(cm->above_seg_context, 0,
1102          sizeof(*cm->above_seg_context) * mi_cols_aligned_to_sb(cm->mi_cols));
1103
1104   for (tile_row = 0; tile_row < tile_rows; tile_row++) {
1105     for (tile_col = 0; tile_col < tile_cols; tile_col++) {
1106       int tile_idx = tile_row * tile_cols + tile_col;
1107       TOKENEXTRA *tok = cpi->tile_tok[tile_row][tile_col];
1108
1109       tok_end = cpi->tile_tok[tile_row][tile_col] +
1110           cpi->tok_count[tile_row][tile_col];
1111
1112       if (tile_col < tile_cols - 1 || tile_row < tile_rows - 1)
1113         vpx_start_encode(&residual_bc, data_ptr + total_size + 4);
1114       else
1115         vpx_start_encode(&residual_bc, data_ptr + total_size);
1116
1117       write_modes(cpi, &cpi->tile_data[tile_idx].tile_info,
1118                   &residual_bc, &tok, tok_end);
1119       assert(tok == tok_end);
1120       vpx_stop_encode(&residual_bc);
1121       if (tile_col < tile_cols - 1 || tile_row < tile_rows - 1) {
1122         // size of this tile
1123         mem_put_le32(data_ptr + total_size, residual_bc.pos);
1124         max_tile = max_tile > residual_bc.pos ? max_tile : residual_bc.pos;
1125         total_size += 4;
1126       }
1127
1128       total_size += residual_bc.pos;
1129     }
1130   }
1131   *max_tile_sz = max_tile;
1132
1133   return total_size;
1134 }
1135
1136 static void write_render_size(const VP10_COMMON *cm,
1137                               struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
1138   const int scaling_active = cm->width != cm->render_width ||
1139                              cm->height != cm->render_height;
1140   vpx_wb_write_bit(wb, scaling_active);
1141   if (scaling_active) {
1142     vpx_wb_write_literal(wb, cm->render_width - 1, 16);
1143     vpx_wb_write_literal(wb, cm->render_height - 1, 16);
1144   }
1145 }
1146
1147 static void write_frame_size(const VP10_COMMON *cm,
1148                              struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
1149   vpx_wb_write_literal(wb, cm->width - 1, 16);
1150   vpx_wb_write_literal(wb, cm->height - 1, 16);
1151
1152   write_render_size(cm, wb);
1153 }
1154
1155 static void write_frame_size_with_refs(VP10_COMP *cpi,
1156                                        struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
1157   VP10_COMMON *const cm = &cpi->common;
1158   int found = 0;
1159
1160   MV_REFERENCE_FRAME ref_frame;
1161   for (ref_frame = LAST_FRAME; ref_frame <= ALTREF_FRAME; ++ref_frame) {
1162     YV12_BUFFER_CONFIG *cfg = get_ref_frame_buffer(cpi, ref_frame);
1163
1164     if (cfg != NULL) {
1165       found = cm->width == cfg->y_crop_width &&
1166               cm->height == cfg->y_crop_height;
1167 #if CONFIG_MISC_FIXES
1168       found &= cm->render_width == cfg->render_width &&
1169                cm->render_height == cfg->render_height;
1170 #endif
1171     }
1172     vpx_wb_write_bit(wb, found);
1173     if (found) {
1174       break;
1175     }
1176   }
1177
1178   if (!found) {
1179     vpx_wb_write_literal(wb, cm->width - 1, 16);
1180     vpx_wb_write_literal(wb, cm->height - 1, 16);
1181
1182 #if CONFIG_MISC_FIXES
1183     write_render_size(cm, wb);
1184 #endif
1185   }
1186
1187 #if !CONFIG_MISC_FIXES
1188   write_render_size(cm, wb);
1189 #endif
1190 }
1191
1192 static void write_sync_code(struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
1193   vpx_wb_write_literal(wb, VP10_SYNC_CODE_0, 8);
1194   vpx_wb_write_literal(wb, VP10_SYNC_CODE_1, 8);
1195   vpx_wb_write_literal(wb, VP10_SYNC_CODE_2, 8);
1196 }
1197
1198 static void write_profile(BITSTREAM_PROFILE profile,
1199                           struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
1200   switch (profile) {
1201     case PROFILE_0:
1202       vpx_wb_write_literal(wb, 0, 2);
1203       break;
1204     case PROFILE_1:
1205       vpx_wb_write_literal(wb, 2, 2);
1206       break;
1207     case PROFILE_2:
1208       vpx_wb_write_literal(wb, 1, 2);
1209       break;
1210     case PROFILE_3:
1211       vpx_wb_write_literal(wb, 6, 3);
1212       break;
1213     default:
1214       assert(0);
1215   }
1216 }
1217
1218 static void write_bitdepth_colorspace_sampling(
1219     VP10_COMMON *const cm, struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
1220   if (cm->profile >= PROFILE_2) {
1221     assert(cm->bit_depth > VPX_BITS_8);
1222     vpx_wb_write_bit(wb, cm->bit_depth == VPX_BITS_10 ? 0 : 1);
1223   }
1224   vpx_wb_write_literal(wb, cm->color_space, 3);
1225   if (cm->color_space != VPX_CS_SRGB) {
1226     // 0: [16, 235] (i.e. xvYCC), 1: [0, 255]
1227     vpx_wb_write_bit(wb, cm->color_range);
1228     if (cm->profile == PROFILE_1 || cm->profile == PROFILE_3) {
1229       assert(cm->subsampling_x != 1 || cm->subsampling_y != 1);
1230       vpx_wb_write_bit(wb, cm->subsampling_x);
1231       vpx_wb_write_bit(wb, cm->subsampling_y);
1232       vpx_wb_write_bit(wb, 0);  // unused
1233     } else {
1234       assert(cm->subsampling_x == 1 && cm->subsampling_y == 1);
1235     }
1236   } else {
1237     assert(cm->profile == PROFILE_1 || cm->profile == PROFILE_3);
1238     vpx_wb_write_bit(wb, 0);  // unused
1239   }
1240 }
1241
1242 static void write_uncompressed_header(VP10_COMP *cpi,
1243                                       struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
1244   VP10_COMMON *const cm = &cpi->common;
1245   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->td.mb.e_mbd;
1246
1247   vpx_wb_write_literal(wb, VP9_FRAME_MARKER, 2);
1248
1249   write_profile(cm->profile, wb);
1250
1251   vpx_wb_write_bit(wb, 0);  // show_existing_frame
1252   vpx_wb_write_bit(wb, cm->frame_type);
1253   vpx_wb_write_bit(wb, cm->show_frame);
1254   vpx_wb_write_bit(wb, cm->error_resilient_mode);
1255
1256   if (cm->frame_type == KEY_FRAME) {
1257     write_sync_code(wb);
1258     write_bitdepth_colorspace_sampling(cm, wb);
1259     write_frame_size(cm, wb);
1260     if (frame_is_intra_only(cm))
1261       vpx_wb_write_bit(wb, cm->allow_screen_content_tools);
1262   } else {
1263     if (!cm->show_frame)
1264       vpx_wb_write_bit(wb, cm->intra_only);
1265
1266     if (!cm->error_resilient_mode) {
1267 #if CONFIG_MISC_FIXES
1268       if (cm->intra_only) {
1269         vpx_wb_write_bit(wb,
1270                          cm->reset_frame_context == RESET_FRAME_CONTEXT_ALL);
1271       } else {
1272         vpx_wb_write_bit(wb,
1273                          cm->reset_frame_context != RESET_FRAME_CONTEXT_NONE);
1274         if (cm->reset_frame_context != RESET_FRAME_CONTEXT_NONE)
1275           vpx_wb_write_bit(wb,
1276                            cm->reset_frame_context == RESET_FRAME_CONTEXT_ALL);
1277       }
1278 #else
1279       static const int reset_frame_context_conv_tbl[3] = { 0, 2, 3 };
1280
1281       vpx_wb_write_literal(wb,
1282           reset_frame_context_conv_tbl[cm->reset_frame_context], 2);
1283 #endif
1284     }
1285
1286     if (cm->intra_only) {
1287       write_sync_code(wb);
1288
1289       // Note for profile 0, 420 8bpp is assumed.
1290       if (cm->profile > PROFILE_0) {
1291         write_bitdepth_colorspace_sampling(cm, wb);
1292       }
1293
1294       vpx_wb_write_literal(wb, get_refresh_mask(cpi), REF_FRAMES);
1295       write_frame_size(cm, wb);
1296     } else {
1297       MV_REFERENCE_FRAME ref_frame;
1298       vpx_wb_write_literal(wb, get_refresh_mask(cpi), REF_FRAMES);
1299       for (ref_frame = LAST_FRAME; ref_frame <= ALTREF_FRAME; ++ref_frame) {
1300         assert(get_ref_frame_map_idx(cpi, ref_frame) != INVALID_IDX);
1301         vpx_wb_write_literal(wb, get_ref_frame_map_idx(cpi, ref_frame),
1302                              REF_FRAMES_LOG2);
1303         vpx_wb_write_bit(wb, cm->ref_frame_sign_bias[ref_frame]);
1304       }
1305
1306       write_frame_size_with_refs(cpi, wb);
1307
1308       vpx_wb_write_bit(wb, cm->allow_high_precision_mv);
1309
1310       fix_interp_filter(cm, cpi->td.counts);
1311       write_interp_filter(cm->interp_filter, wb);
1312     }
1313   }
1314
1315   if (!cm->error_resilient_mode) {
1316     vpx_wb_write_bit(wb,
1317                      cm->refresh_frame_context != REFRESH_FRAME_CONTEXT_OFF);
1318 #if CONFIG_MISC_FIXES
1319     if (cm->refresh_frame_context != REFRESH_FRAME_CONTEXT_OFF)
1320 #endif
1321       vpx_wb_write_bit(wb, cm->refresh_frame_context !=
1322                                REFRESH_FRAME_CONTEXT_BACKWARD);
1323   }
1324
1325   vpx_wb_write_literal(wb, cm->frame_context_idx, FRAME_CONTEXTS_LOG2);
1326
1327   encode_loopfilter(&cm->lf, wb);
1328   encode_quantization(cm, wb);
1329   encode_segmentation(cm, xd, wb);
1330 #if CONFIG_MISC_FIXES
1331   if (xd->lossless)
1332     cm->tx_mode = TX_4X4;
1333   else
1334     write_txfm_mode(cm->tx_mode, wb);
1335   if (cpi->allow_comp_inter_inter) {
1336     const int use_hybrid_pred = cm->reference_mode == REFERENCE_MODE_SELECT;
1337     const int use_compound_pred = cm->reference_mode != SINGLE_REFERENCE;
1338
1339     vpx_wb_write_bit(wb, use_hybrid_pred);
1340     if (!use_hybrid_pred)
1341       vpx_wb_write_bit(wb, use_compound_pred);
1342   }
1343 #endif
1344
1345   write_tile_info(cm, wb);
1346 }
1347
1348 static size_t write_compressed_header(VP10_COMP *cpi, uint8_t *data) {
1349   VP10_COMMON *const cm = &cpi->common;
1350   FRAME_CONTEXT *const fc = cm->fc;
1351   FRAME_COUNTS *counts = cpi->td.counts;
1352   vpx_writer header_bc;
1353
1354   vpx_start_encode(&header_bc, data);
1355
1356 #if !CONFIG_MISC_FIXES
1357   if (cpi->td.mb.e_mbd.lossless)
1358     cm->tx_mode = TX_4X4;
1359   else
1360     update_txfm_probs(cm, &header_bc, counts);
1361 #else
1362   update_txfm_probs(cm, &header_bc, counts);
1363 #endif
1364   update_coef_probs(cpi, &header_bc);
1365   update_skip_probs(cm, &header_bc, counts);
1366 #if CONFIG_MISC_FIXES
1367   update_seg_probs(cpi, &header_bc);
1368 #endif
1369
1370   if (!frame_is_intra_only(cm)) {
1371     int i;
1372
1373     for (i = 0; i < INTER_MODE_CONTEXTS; ++i)
1374       prob_diff_update(vp10_inter_mode_tree, cm->fc->inter_mode_probs[i],
1375                        counts->inter_mode[i], INTER_MODES, &header_bc);
1376
1377     if (cm->interp_filter == SWITCHABLE)
1378       update_switchable_interp_probs(cm, &header_bc, counts);
1379
1380     for (i = 0; i < INTRA_INTER_CONTEXTS; i++)
1381       vp10_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->intra_inter_prob[i],
1382                                 counts->intra_inter[i]);
1383
1384     if (cpi->allow_comp_inter_inter) {
1385       const int use_hybrid_pred = cm->reference_mode == REFERENCE_MODE_SELECT;
1386 #if !CONFIG_MISC_FIXES
1387       const int use_compound_pred = cm->reference_mode != SINGLE_REFERENCE;
1388
1389       vpx_write_bit(&header_bc, use_compound_pred);
1390       if (use_compound_pred) {
1391         vpx_write_bit(&header_bc, use_hybrid_pred);
1392         if (use_hybrid_pred)
1393           for (i = 0; i < COMP_INTER_CONTEXTS; i++)
1394             vp10_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->comp_inter_prob[i],
1395                                       counts->comp_inter[i]);
1396       }
1397 #else
1398       if (use_hybrid_pred)
1399         for (i = 0; i < COMP_INTER_CONTEXTS; i++)
1400           vp10_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->comp_inter_prob[i],
1401                                      counts->comp_inter[i]);
1402 #endif
1403     }
1404
1405     if (cm->reference_mode != COMPOUND_REFERENCE) {
1406       for (i = 0; i < REF_CONTEXTS; i++) {
1407         vp10_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->single_ref_prob[i][0],
1408                                   counts->single_ref[i][0]);
1409         vp10_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->single_ref_prob[i][1],
1410                                   counts->single_ref[i][1]);
1411       }
1412     }
1413
1414     if (cm->reference_mode != SINGLE_REFERENCE)
1415       for (i = 0; i < REF_CONTEXTS; i++)
1416         vp10_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->comp_ref_prob[i],
1417                                   counts->comp_ref[i]);
1418
1419     for (i = 0; i < BLOCK_SIZE_GROUPS; ++i)
1420       prob_diff_update(vp10_intra_mode_tree, cm->fc->y_mode_prob[i],
1421                        counts->y_mode[i], INTRA_MODES, &header_bc);
1422
1423 #if CONFIG_MISC_FIXES
1424     for (i = 0; i < INTRA_MODES; ++i)
1425       prob_diff_update(vp10_intra_mode_tree, cm->fc->uv_mode_prob[i],
1426                        counts->uv_mode[i], INTRA_MODES, &header_bc);
1427 #endif
1428
1429     for (i = 0; i < PARTITION_CONTEXTS; ++i)
1430       prob_diff_update(vp10_partition_tree, fc->partition_prob[i],
1431                        counts->partition[i], PARTITION_TYPES, &header_bc);
1432
1433     vp10_write_nmv_probs(cm, cm->allow_high_precision_mv, &header_bc,
1434                         &counts->mv);
1435   }
1436
1437   vpx_stop_encode(&header_bc);
1438   assert(header_bc.pos <= 0xffff);
1439
1440   return header_bc.pos;
1441 }
1442
1443 #if CONFIG_MISC_FIXES
1444 static int remux_tiles(uint8_t *dest, const int sz,
1445                        const int n_tiles, const int mag) {
1446   int rpos = 0, wpos = 0, n;
1447
1448   for (n = 0; n < n_tiles; n++) {
1449     int tile_sz;
1450
1451     if (n == n_tiles - 1) {
1452       tile_sz = sz - rpos;
1453     } else {
1454       tile_sz = mem_get_le32(&dest[rpos]);
1455       rpos += 4;
1456       switch (mag) {
1457         case 0:
1458           dest[wpos] = tile_sz;
1459           break;
1460         case 1:
1461           mem_put_le16(&dest[wpos], tile_sz);
1462           break;
1463         case 2:
1464           mem_put_le24(&dest[wpos], tile_sz);
1465           break;
1466         case 3:  // remuxing should only happen if mag < 3
1467         default:
1468           assert("Invalid value for tile size magnitude" && 0);
1469       }
1470       wpos += mag + 1;
1471     }
1472
1473     memmove(&dest[wpos], &dest[rpos], tile_sz);
1474     wpos += tile_sz;
1475     rpos += tile_sz;
1476   }
1477
1478   assert(rpos > wpos);
1479   assert(rpos == sz);
1480
1481   return wpos;
1482 }
1483 #endif
1484
1485 void vp10_pack_bitstream(VP10_COMP *const cpi, uint8_t *dest, size_t *size) {
1486   uint8_t *data = dest;
1487   size_t first_part_size, uncompressed_hdr_size, data_sz;
1488   struct vpx_write_bit_buffer wb = {data, 0};
1489   struct vpx_write_bit_buffer saved_wb;
1490   unsigned int max_tile;
1491 #if CONFIG_MISC_FIXES
1492   VP10_COMMON *const cm = &cpi->common;
1493   const int n_log2_tiles = cm->log2_tile_rows + cm->log2_tile_cols;
1494   const int have_tiles = n_log2_tiles > 0;
1495 #else
1496   const int have_tiles = 0;  // we have tiles, but we don't want to write a
1497                              // tile size marker in the header
1498 #endif
1499
1500   write_uncompressed_header(cpi, &wb);
1501   saved_wb = wb;
1502   // don't know in advance first part. size
1503   vpx_wb_write_literal(&wb, 0, 16 + have_tiles * 2);
1504
1505   uncompressed_hdr_size = vpx_wb_bytes_written(&wb);
1506   data += uncompressed_hdr_size;
1507
1508   vpx_clear_system_state();
1509
1510   first_part_size = write_compressed_header(cpi, data);
1511   data += first_part_size;
1512
1513   data_sz = encode_tiles(cpi, data, &max_tile);
1514 #if CONFIG_MISC_FIXES
1515   if (max_tile > 0) {
1516     int mag;
1517     unsigned int mask;
1518
1519     // Choose the (tile size) magnitude
1520     for (mag = 0, mask = 0xff; mag < 4; mag++) {
1521       if (max_tile <= mask)
1522         break;
1523       mask <<= 8;
1524       mask |= 0xff;
1525     }
1526     assert(n_log2_tiles > 0);
1527     vpx_wb_write_literal(&saved_wb, mag, 2);
1528     if (mag < 3)
1529       data_sz = remux_tiles(data, data_sz, 1 << n_log2_tiles, mag);
1530   } else {
1531     assert(n_log2_tiles == 0);
1532   }
1533 #endif
1534   data += data_sz;
1535
1536   // TODO(jbb): Figure out what to do if first_part_size > 16 bits.
1537   vpx_wb_write_literal(&saved_wb, (int)first_part_size, 16);
1538
1539   *size = data - dest;
1540 }