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