granicus.if.org Git - libvpx/blob - vp9/encoder/vp9_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 "vp9/common/vp9_entropy.h"
  23 #include "vp9/common/vp9_entropymode.h"
  24 #include "vp9/common/vp9_entropymv.h"
  25 #include "vp9/common/vp9_mvref_common.h"
  26 #include "vp9/common/vp9_pred_common.h"
  27 #include "vp9/common/vp9_seg_common.h"
  28 #include "vp9/common/vp9_tile_common.h"
  29
  30 #include "vp9/encoder/vp9_cost.h"
  31 #include "vp9/encoder/vp9_bitstream.h"
  32 #include "vp9/encoder/vp9_encodemv.h"
  33 #include "vp9/encoder/vp9_mcomp.h"
  34 #include "vp9/encoder/vp9_segmentation.h"
  35 #include "vp9/encoder/vp9_subexp.h"
  36 #include "vp9/encoder/vp9_tokenize.h"
  37
  38 static const struct vp9_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 vp9_token switchable_interp_encodings[SWITCHABLE_FILTERS] =
  42   {{0, 1}, {2, 2}, {3, 2}};
  43 static const struct vp9_token partition_encodings[PARTITION_TYPES] =
  44   {{0, 1}, {2, 2}, {6, 3}, {7, 3}};
  45 static const struct vp9_token inter_mode_encodings[INTER_MODES] =
  46   {{2, 2}, {6, 3}, {0, 1}, {7, 3}};
  47
  48 static void write_intra_mode(vpx_writer *w, PREDICTION_MODE mode,
  49                              const vpx_prob *probs) {
  50   vp9_write_token(w, vp9_intra_mode_tree, probs, &intra_mode_encodings[mode]);
  51 }
  52
  53 static void write_inter_mode(vpx_writer *w, PREDICTION_MODE mode,
  54                              const vpx_prob *probs) {
  55   assert(is_inter_mode(mode));
  56   vp9_write_token(w, vp9_inter_mode_tree, probs,
  57                   &inter_mode_encodings[INTER_OFFSET(mode)]);
  58 }
  59
  60 static void encode_unsigned_max(struct vpx_write_bit_buffer *wb,
  61                                 int data, int max) {
  62   vpx_wb_write_literal(wb, data, get_unsigned_bits(max));
  63 }
  64
  65 static void prob_diff_update(const vpx_tree_index *tree,
  66                              vpx_prob probs[/*n - 1*/],
  67                              const unsigned int counts[/*n - 1*/],
  68                              int n, vpx_writer *w) {
  69   int i;
  70   unsigned int branch_ct[32][2];
  71
  72   // Assuming max number of probabilities <= 32
  73   assert(n <= 32);
  74
  75   vp9_tree_probs_from_distribution(tree, branch_ct, counts);
  76   for (i = 0; i < n - 1; ++i)
  77     vp9_cond_prob_diff_update(w, &probs[i], branch_ct[i]);
  78 }
  79
  80 static void write_selected_tx_size(const VP9_COMMON *cm,
  81                                    const MACROBLOCKD *xd, vpx_writer *w) {
  82   TX_SIZE tx_size = xd->mi[0]->tx_size;
  83   BLOCK_SIZE bsize = xd->mi[0]->sb_type;
  84   const TX_SIZE max_tx_size = max_txsize_lookup[bsize];
  85   const vpx_prob *const tx_probs = get_tx_probs2(max_tx_size, xd,
  86                                                  &cm->fc->tx_probs);
  87   vpx_write(w, tx_size != TX_4X4, tx_probs[0]);
  88   if (tx_size != TX_4X4 && max_tx_size >= TX_16X16) {
  89     vpx_write(w, tx_size != TX_8X8, tx_probs[1]);
  90     if (tx_size != TX_8X8 && max_tx_size >= TX_32X32)
  91       vpx_write(w, tx_size != TX_16X16, tx_probs[2]);
  92   }
  93 }
  94
  95 static int write_skip(const VP9_COMMON *cm, const MACROBLOCKD *xd,
  96                       int segment_id, const MODE_INFO *mi, vpx_writer *w) {
  97   if (segfeature_active(&cm->seg, segment_id, SEG_LVL_SKIP)) {
  98     return 1;
  99   } else {
 100     const int skip = mi->skip;
 101     vpx_write(w, skip, vp9_get_skip_prob(cm, xd));
 102     return skip;
 103   }
 104 }
 105
 106 static void update_skip_probs(VP9_COMMON *cm, vpx_writer *w,
 107                               FRAME_COUNTS *counts) {
 108   int k;
 109
 110   for (k = 0; k < SKIP_CONTEXTS; ++k)
 111     vp9_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc->skip_probs[k], counts->skip[k]);
 112 }
 113
 114 static void update_switchable_interp_probs(VP9_COMMON *cm, vpx_writer *w,
 115                                            FRAME_COUNTS *counts) {
 116   int j;
 117   for (j = 0; j < SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS; ++j)
 118     prob_diff_update(vp9_switchable_interp_tree,
 119                      cm->fc->switchable_interp_prob[j],
 120                      counts->switchable_interp[j], SWITCHABLE_FILTERS, w);
 121 }
 122
 123 static void pack_mb_tokens(vpx_writer *w,
 124                            TOKENEXTRA **tp, const TOKENEXTRA *const stop,
 125                            vpx_bit_depth_t bit_depth) {
 126   const TOKENEXTRA *p;
 127   const vp9_extra_bit *const extra_bits =
 128 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 129     (bit_depth == VPX_BITS_12) ? vp9_extra_bits_high12 :
 130     (bit_depth == VPX_BITS_10) ? vp9_extra_bits_high10 :
 131     vp9_extra_bits;
 132 #else
 133     vp9_extra_bits;
 134     (void) bit_depth;
 135 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 136
 137   for (p = *tp; p < stop && p->token != EOSB_TOKEN; ++p) {
 138     if (p->token == EOB_TOKEN) {
 139       vpx_write(w, 0, p->context_tree[0]);
 140       continue;
 141     }
 142     vpx_write(w, 1, p->context_tree[0]);
 143     while (p->token == ZERO_TOKEN) {
 144       vpx_write(w, 0, p->context_tree[1]);
 145       ++p;
 146       if (p == stop || p->token == EOSB_TOKEN) {
 147         *tp = (TOKENEXTRA*)(uintptr_t)p + (p->token == EOSB_TOKEN);
 148         return;
 149       }
 150     }
 151
 152     {
 153       const int t = p->token;
 154       const vpx_prob *const context_tree = p->context_tree;
 155       assert(t != ZERO_TOKEN);
 156       assert(t != EOB_TOKEN);
 157       assert(t != EOSB_TOKEN);
 158       vpx_write(w, 1, context_tree[1]);
 159       if (t == ONE_TOKEN) {
 160         vpx_write(w, 0, context_tree[2]);
 161         vpx_write_bit(w, p->extra & 1);
 162       } else {  // t >= TWO_TOKEN && t < EOB_TOKEN
 163         const struct vp9_token *const a = &vp9_coef_encodings[t];
 164         const int v = a->value;
 165         const int n = a->len;
 166         const int e = p->extra;
 167         vpx_write(w, 1, context_tree[2]);
 168         vp9_write_tree(w, vp9_coef_con_tree,
 169                        vp9_pareto8_full[context_tree[PIVOT_NODE] - 1], v,
 170                        n - UNCONSTRAINED_NODES, 0);
 171         if (t >= CATEGORY1_TOKEN) {
 172           const vp9_extra_bit *const b = &extra_bits[t];
 173           const unsigned char *pb = b->prob;
 174           int v = e >> 1;
 175           int n = b->len;  // number of bits in v, assumed nonzero
 176           do {
 177             const int bb = (v >> --n) & 1;
 178             vpx_write(w, bb, *pb++);
 179           } while (n);
 180         }
 181         vpx_write_bit(w, e & 1);
 182       }
 183     }
 184   }
 185   *tp = (TOKENEXTRA*)(uintptr_t)p + (p->token == EOSB_TOKEN);
 186 }
 187
 188 static void write_segment_id(vpx_writer *w, const struct segmentation *seg,
 189                              int segment_id) {
 190   if (seg->enabled && seg->update_map)
 191     vp9_write_tree(w, vp9_segment_tree, seg->tree_probs, segment_id, 3, 0);
 192 }
 193
 194 // This function encodes the reference frame
 195 static void write_ref_frames(const VP9_COMMON *cm, const MACROBLOCKD *xd,
 196                              vpx_writer *w) {
 197   const MODE_INFO *const mi = xd->mi[0];
 198   const int is_compound = has_second_ref(mi);
 199   const int segment_id = mi->segment_id;
 200
 201   // If segment level coding of this signal is disabled...
 202   // or the segment allows multiple reference frame options
 203   if (segfeature_active(&cm->seg, segment_id, SEG_LVL_REF_FRAME)) {
 204     assert(!is_compound);
 205     assert(mi->ref_frame[0] ==
 206                get_segdata(&cm->seg, segment_id, SEG_LVL_REF_FRAME));
 207   } else {
 208     // does the feature use compound prediction or not
 209     // (if not specified at the frame/segment level)
 210     if (cm->reference_mode == REFERENCE_MODE_SELECT) {
 211       vpx_write(w, is_compound, vp9_get_reference_mode_prob(cm, xd));
 212     } else {
 213       assert(!is_compound == (cm->reference_mode == SINGLE_REFERENCE));
 214     }
 215
 216     if (is_compound) {
 217       vpx_write(w, mi->ref_frame[0] == GOLDEN_FRAME,
 218                 vp9_get_pred_prob_comp_ref_p(cm, xd));
 219     } else {
 220       const int bit0 = mi->ref_frame[0] != LAST_FRAME;
 221       vpx_write(w, bit0, vp9_get_pred_prob_single_ref_p1(cm, xd));
 222       if (bit0) {
 223         const int bit1 = mi->ref_frame[0] != GOLDEN_FRAME;
 224         vpx_write(w, bit1, vp9_get_pred_prob_single_ref_p2(cm, xd));
 225       }
 226     }
 227   }
 228 }
 229
 230 static void pack_inter_mode_mvs(VP9_COMP *cpi, const MODE_INFO *mi,
 231                                 vpx_writer *w) {
 232   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 233   const nmv_context *nmvc = &cm->fc->nmvc;
 234   const MACROBLOCK *const x = &cpi->td.mb;
 235   const MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
 236   const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
 237   const MB_MODE_INFO_EXT *const mbmi_ext = x->mbmi_ext;
 238   const PREDICTION_MODE mode = mi->mode;
 239   const int segment_id = mi->segment_id;
 240   const BLOCK_SIZE bsize = mi->sb_type;
 241   const int allow_hp = cm->allow_high_precision_mv;
 242   const int is_inter = is_inter_block(mi);
 243   const int is_compound = has_second_ref(mi);
 244   int skip, ref;
 245
 246   if (seg->update_map) {
 247     if (seg->temporal_update) {
 248       const int pred_flag = mi->seg_id_predicted;
 249       vpx_prob pred_prob = vp9_get_pred_prob_seg_id(seg, xd);
 250       vpx_write(w, pred_flag, pred_prob);
 251       if (!pred_flag)
 252         write_segment_id(w, seg, segment_id);
 253     } else {
 254       write_segment_id(w, seg, segment_id);
 255     }
 256   }
 257
 258   skip = write_skip(cm, xd, segment_id, mi, w);
 259
 260   if (!segfeature_active(seg, segment_id, SEG_LVL_REF_FRAME))
 261     vpx_write(w, is_inter, vp9_get_intra_inter_prob(cm, xd));
 262
 263   if (bsize >= BLOCK_8X8 && cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT &&
 264       !(is_inter && skip)) {
 265     write_selected_tx_size(cm, xd, w);
 266   }
 267
 268   if (!is_inter) {
 269     if (bsize >= BLOCK_8X8) {
 270       write_intra_mode(w, mode, cm->fc->y_mode_prob[size_group_lookup[bsize]]);
 271     } else {
 272       int idx, idy;
 273       const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
 274       const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
 275       for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h) {
 276         for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w) {
 277           const PREDICTION_MODE b_mode = mi->bmi[idy * 2 + idx].as_mode;
 278           write_intra_mode(w, b_mode, cm->fc->y_mode_prob[0]);
 279         }
 280       }
 281     }
 282     write_intra_mode(w, mi->uv_mode, cm->fc->uv_mode_prob[mode]);
 283   } else {
 284     const int mode_ctx = mbmi_ext->mode_context[mi->ref_frame[0]];
 285     const vpx_prob *const inter_probs = cm->fc->inter_mode_probs[mode_ctx];
 286     write_ref_frames(cm, xd, w);
 287
 288     // If segment skip is not enabled code the mode.
 289     if (!segfeature_active(seg, segment_id, SEG_LVL_SKIP)) {
 290       if (bsize >= BLOCK_8X8) {
 291         write_inter_mode(w, mode, inter_probs);
 292       }
 293     }
 294
 295     if (cm->interp_filter == SWITCHABLE) {
 296       const int ctx = vp9_get_pred_context_switchable_interp(xd);
 297       vp9_write_token(w, vp9_switchable_interp_tree,
 298                       cm->fc->switchable_interp_prob[ctx],
 299                       &switchable_interp_encodings[mi->interp_filter]);
 300       ++cpi->interp_filter_selected[0][mi->interp_filter];
 301     } else {
 302       assert(mi->interp_filter == cm->interp_filter);
 303     }
 304
 305     if (bsize < BLOCK_8X8) {
 306       const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
 307       const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
 308       int idx, idy;
 309       for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h) {
 310         for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w) {
 311           const int j = idy * 2 + idx;
 312           const PREDICTION_MODE b_mode = mi->bmi[j].as_mode;
 313           write_inter_mode(w, b_mode, inter_probs);
 314           if (b_mode == NEWMV) {
 315             for (ref = 0; ref < 1 + is_compound; ++ref)
 316               vp9_encode_mv(cpi, w, &mi->bmi[j].as_mv[ref].as_mv,
 317                             &mbmi_ext->ref_mvs[mi->ref_frame[ref]][0].as_mv,
 318                             nmvc, allow_hp);
 319           }
 320         }
 321       }
 322     } else {
 323       if (mode == NEWMV) {
 324         for (ref = 0; ref < 1 + is_compound; ++ref)
 325           vp9_encode_mv(cpi, w, &mi->mv[ref].as_mv,
 326                         &mbmi_ext->ref_mvs[mi->ref_frame[ref]][0].as_mv, nmvc,
 327                         allow_hp);
 328       }
 329     }
 330   }
 331 }
 332
 333 static void write_mb_modes_kf(const VP9_COMMON *cm, const MACROBLOCKD *xd,
 334                               MODE_INFO **mi_8x8, vpx_writer *w) {
 335   const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
 336   const MODE_INFO *const mi = mi_8x8[0];
 337   const MODE_INFO *const above_mi = xd->above_mi;
 338   const MODE_INFO *const left_mi = xd->left_mi;
 339   const BLOCK_SIZE bsize = mi->sb_type;
 340
 341   if (seg->update_map)
 342     write_segment_id(w, seg, mi->segment_id);
 343
 344   write_skip(cm, xd, mi->segment_id, mi, w);
 345
 346   if (bsize >= BLOCK_8X8 && cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT)
 347     write_selected_tx_size(cm, xd, w);
 348
 349   if (bsize >= BLOCK_8X8) {
 350     write_intra_mode(w, mi->mode, get_y_mode_probs(mi, above_mi, left_mi, 0));
 351   } else {
 352     const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
 353     const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
 354     int idx, idy;
 355
 356     for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h) {
 357       for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w) {
 358         const int block = idy * 2 + idx;
 359         write_intra_mode(w, mi->bmi[block].as_mode,
 360                          get_y_mode_probs(mi, above_mi, left_mi, block));
 361       }
 362     }
 363   }
 364
 365   write_intra_mode(w, mi->uv_mode, vp9_kf_uv_mode_prob[mi->mode]);
 366 }
 367
 368 static void write_modes_b(VP9_COMP *cpi, const TileInfo *const tile,
 369                           vpx_writer *w, TOKENEXTRA **tok,
 370                           const TOKENEXTRA *const tok_end,
 371                           int mi_row, int mi_col) {
 372   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 373   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->td.mb.e_mbd;
 374   MODE_INFO *m;
 375
 376   xd->mi = cm->mi_grid_visible + (mi_row * cm->mi_stride + mi_col);
 377   m = xd->mi[0];
 378
 379   cpi->td.mb.mbmi_ext = cpi->td.mb.mbmi_ext_base +
 380       (mi_row * cm->mi_cols + mi_col);
 381
 382   set_mi_row_col(xd, tile,
 383                  mi_row, num_8x8_blocks_high_lookup[m->sb_type],
 384                  mi_col, num_8x8_blocks_wide_lookup[m->sb_type],
 385                  cm->mi_rows, cm->mi_cols);
 386   if (frame_is_intra_only(cm)) {
 387     write_mb_modes_kf(cm, xd, xd->mi, w);
 388   } else {
 389     pack_inter_mode_mvs(cpi, m, w);
 390   }
 391
 392   assert(*tok < tok_end);
 393   pack_mb_tokens(w, tok, tok_end, cm->bit_depth);
 394 }
 395
 396 static void write_partition(const VP9_COMMON *const cm,
 397                             const MACROBLOCKD *const xd,
 398                             int hbs, int mi_row, int mi_col,
 399                             PARTITION_TYPE p, BLOCK_SIZE bsize, vpx_writer *w) {
 400   const int ctx = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
 401   const vpx_prob *const probs = xd->partition_probs[ctx];
 402   const int has_rows = (mi_row + hbs) < cm->mi_rows;
 403   const int has_cols = (mi_col + hbs) < cm->mi_cols;
 404
 405   if (has_rows && has_cols) {
 406     vp9_write_token(w, vp9_partition_tree, probs, &partition_encodings[p]);
 407   } else if (!has_rows && has_cols) {
 408     assert(p == PARTITION_SPLIT || p == PARTITION_HORZ);
 409     vpx_write(w, p == PARTITION_SPLIT, probs[1]);
 410   } else if (has_rows && !has_cols) {
 411     assert(p == PARTITION_SPLIT || p == PARTITION_VERT);
 412     vpx_write(w, p == PARTITION_SPLIT, probs[2]);
 413   } else {
 414     assert(p == PARTITION_SPLIT);
 415   }
 416 }
 417
 418 static void write_modes_sb(VP9_COMP *cpi,
 419                            const TileInfo *const tile, vpx_writer *w,
 420                            TOKENEXTRA **tok, const TOKENEXTRA *const tok_end,
 421                            int mi_row, int mi_col, BLOCK_SIZE bsize) {
 422   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 423   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->td.mb.e_mbd;
 424
 425   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize];
 426   const int bs = (1 << bsl) / 4;
 427   PARTITION_TYPE partition;
 428   BLOCK_SIZE subsize;
 429   const MODE_INFO *m = NULL;
 430
 431   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols)
 432     return;
 433
 434   m = cm->mi_grid_visible[mi_row * cm->mi_stride + mi_col];
 435
 436   partition = partition_lookup[bsl][m->sb_type];
 437   write_partition(cm, xd, bs, mi_row, mi_col, partition, bsize, w);
 438   subsize = get_subsize(bsize, partition);
 439   if (subsize < BLOCK_8X8) {
 440     write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 441   } else {
 442     switch (partition) {
 443       case PARTITION_NONE:
 444         write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 445         break;
 446       case PARTITION_HORZ:
 447         write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 448         if (mi_row + bs < cm->mi_rows)
 449           write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row + bs, mi_col);
 450         break;
 451       case PARTITION_VERT:
 452         write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 453         if (mi_col + bs < cm->mi_cols)
 454           write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col + bs);
 455         break;
 456       case PARTITION_SPLIT:
 457         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col, subsize);
 458         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col + bs,
 459                        subsize);
 460         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row + bs, mi_col,
 461                        subsize);
 462         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row + bs, mi_col + bs,
 463                        subsize);
 464         break;
 465       default:
 466         assert(0);
 467     }
 468   }
 469
 470   // update partition context
 471   if (bsize >= BLOCK_8X8 &&
 472       (bsize == BLOCK_8X8 || partition != PARTITION_SPLIT))
 473     update_partition_context(xd, mi_row, mi_col, subsize, bsize);
 474 }
 475
 476 static void write_modes(VP9_COMP *cpi,
 477                         const TileInfo *const tile, vpx_writer *w,
 478                         TOKENEXTRA **tok, const TOKENEXTRA *const tok_end) {
 479   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 480   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->td.mb.e_mbd;
 481   int mi_row, mi_col;
 482
 483   set_partition_probs(cm, xd);
 484
 485   for (mi_row = tile->mi_row_start; mi_row < tile->mi_row_end;
 486        mi_row += MI_BLOCK_SIZE) {
 487     vp9_zero(xd->left_seg_context);
 488     for (mi_col = tile->mi_col_start; mi_col < tile->mi_col_end;
 489          mi_col += MI_BLOCK_SIZE)
 490       write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col,
 491                      BLOCK_64X64);
 492   }
 493 }
 494
 495 static void build_tree_distribution(VP9_COMP *cpi, TX_SIZE tx_size,
 496                                     vp9_coeff_stats *coef_branch_ct,
 497                                     vp9_coeff_probs_model *coef_probs) {
 498   vp9_coeff_count *coef_counts = cpi->td.rd_counts.coef_counts[tx_size];
 499   unsigned int (*eob_branch_ct)[REF_TYPES][COEF_BANDS][COEFF_CONTEXTS] =
 500       cpi->common.counts.eob_branch[tx_size];
 501   int i, j, k, l, m;
 502
 503   for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 504     for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 505       for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 506         for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 507           vp9_tree_probs_from_distribution(vp9_coef_tree,
 508                                            coef_branch_ct[i][j][k][l],
 509                                            coef_counts[i][j][k][l]);
 510           coef_branch_ct[i][j][k][l][0][1] = eob_branch_ct[i][j][k][l] -
 511                                              coef_branch_ct[i][j][k][l][0][0];
 512           for (m = 0; m < UNCONSTRAINED_NODES; ++m)
 513             coef_probs[i][j][k][l][m] = get_binary_prob(
 514                                             coef_branch_ct[i][j][k][l][m][0],
 515                                             coef_branch_ct[i][j][k][l][m][1]);
 516         }
 517       }
 518     }
 519   }
 520 }
 521
 522 static void update_coef_probs_common(vpx_writer* const bc, VP9_COMP *cpi,
 523                                      TX_SIZE tx_size,
 524                                      vp9_coeff_stats *frame_branch_ct,
 525                                      vp9_coeff_probs_model *new_coef_probs) {
 526   vp9_coeff_probs_model *old_coef_probs = cpi->common.fc->coef_probs[tx_size];
 527   const vpx_prob upd = DIFF_UPDATE_PROB;
 528   const int entropy_nodes_update = UNCONSTRAINED_NODES;
 529   int i, j, k, l, t;
 530   int stepsize = cpi->sf.coeff_prob_appx_step;
 531
 532   switch (cpi->sf.use_fast_coef_updates) {
 533     case TWO_LOOP: {
 534       /* dry run to see if there is any update at all needed */
 535       int savings = 0;
 536       int update[2] = {0, 0};
 537       for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 538         for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 539           for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 540             for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 541               for (t = 0; t < entropy_nodes_update; ++t) {
 542                 vpx_prob newp = new_coef_probs[i][j][k][l][t];
 543                 const vpx_prob oldp = old_coef_probs[i][j][k][l][t];
 544                 int s;
 545                 int u = 0;
 546                 if (t == PIVOT_NODE)
 547                   s = vp9_prob_diff_update_savings_search_model(
 548                       frame_branch_ct[i][j][k][l][0],
 549                       old_coef_probs[i][j][k][l], &newp, upd, stepsize);
 550                 else
 551                   s = vp9_prob_diff_update_savings_search(
 552                       frame_branch_ct[i][j][k][l][t], oldp, &newp, upd);
 553                 if (s > 0 && newp != oldp)
 554                   u = 1;
 555                 if (u)
 556                   savings += s - (int)(vp9_cost_zero(upd));
 557                 else
 558                   savings -= (int)(vp9_cost_zero(upd));
 559                 update[u]++;
 560               }
 561             }
 562           }
 563         }
 564       }
 565
 566       // printf("Update %d %d, savings %d\n", update[0], update[1], savings);
 567       /* Is coef updated at all */
 568       if (update[1] == 0 || savings < 0) {
 569         vpx_write_bit(bc, 0);
 570         return;
 571       }
 572       vpx_write_bit(bc, 1);
 573       for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 574         for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 575           for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 576             for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 577               // calc probs and branch cts for this frame only
 578               for (t = 0; t < entropy_nodes_update; ++t) {
 579                 vpx_prob newp = new_coef_probs[i][j][k][l][t];
 580                 vpx_prob *oldp = old_coef_probs[i][j][k][l] + t;
 581                 const vpx_prob upd = DIFF_UPDATE_PROB;
 582                 int s;
 583                 int u = 0;
 584                 if (t == PIVOT_NODE)
 585                   s = vp9_prob_diff_update_savings_search_model(
 586                       frame_branch_ct[i][j][k][l][0],
 587                       old_coef_probs[i][j][k][l], &newp, upd, stepsize);
 588                 else
 589                   s = vp9_prob_diff_update_savings_search(
 590                       frame_branch_ct[i][j][k][l][t],
 591                       *oldp, &newp, upd);
 592                 if (s > 0 && newp != *oldp)
 593                   u = 1;
 594                 vpx_write(bc, u, upd);
 595                 if (u) {
 596                   /* send/use new probability */
 597                   vp9_write_prob_diff_update(bc, newp, *oldp);
 598                   *oldp = newp;
 599                 }
 600               }
 601             }
 602           }
 603         }
 604       }
 605       return;
 606     }
 607
 608     case ONE_LOOP_REDUCED: {
 609       int updates = 0;
 610       int noupdates_before_first = 0;
 611       for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 612         for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 613           for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 614             for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 615               // calc probs and branch cts for this frame only
 616               for (t = 0; t < entropy_nodes_update; ++t) {
 617                 vpx_prob newp = new_coef_probs[i][j][k][l][t];
 618                 vpx_prob *oldp = old_coef_probs[i][j][k][l] + t;
 619                 int s;
 620                 int u = 0;
 621
 622                 if (t == PIVOT_NODE) {
 623                   s = vp9_prob_diff_update_savings_search_model(
 624                       frame_branch_ct[i][j][k][l][0],
 625                       old_coef_probs[i][j][k][l], &newp, upd, stepsize);
 626                 } else {
 627                   s = vp9_prob_diff_update_savings_search(
 628                       frame_branch_ct[i][j][k][l][t],
 629                       *oldp, &newp, upd);
 630                 }
 631
 632                 if (s > 0 && newp != *oldp)
 633                   u = 1;
 634                 updates += u;
 635                 if (u == 0 && updates == 0) {
 636                   noupdates_before_first++;
 637                   continue;
 638                 }
 639                 if (u == 1 && updates == 1) {
 640                   int v;
 641                   // first update
 642                   vpx_write_bit(bc, 1);
 643                   for (v = 0; v < noupdates_before_first; ++v)
 644                     vpx_write(bc, 0, upd);
 645                 }
 646                 vpx_write(bc, u, upd);
 647                 if (u) {
 648                   /* send/use new probability */
 649                   vp9_write_prob_diff_update(bc, newp, *oldp);
 650                   *oldp = newp;
 651                 }
 652               }
 653             }
 654           }
 655         }
 656       }
 657       if (updates == 0) {
 658         vpx_write_bit(bc, 0);  // no updates
 659       }
 660       return;
 661     }
 662     default:
 663       assert(0);
 664   }
 665 }
 666
 667 static void update_coef_probs(VP9_COMP *cpi, vpx_writer* w) {
 668   const TX_MODE tx_mode = cpi->common.tx_mode;
 669   const TX_SIZE max_tx_size = tx_mode_to_biggest_tx_size[tx_mode];
 670   TX_SIZE tx_size;
 671   for (tx_size = TX_4X4; tx_size <= max_tx_size; ++tx_size) {
 672     vp9_coeff_stats frame_branch_ct[PLANE_TYPES];
 673     vp9_coeff_probs_model frame_coef_probs[PLANE_TYPES];
 674     if (cpi->td.counts->tx.tx_totals[tx_size] <= 20 ||
 675         (tx_size >= TX_16X16 && cpi->sf.tx_size_search_method == USE_TX_8X8)) {
 676       vpx_write_bit(w, 0);
 677     } else {
 678       build_tree_distribution(cpi, tx_size, frame_branch_ct,
 679                               frame_coef_probs);
 680       update_coef_probs_common(w, cpi, tx_size, frame_branch_ct,
 681                                frame_coef_probs);
 682     }
 683   }
 684 }
 685
 686 static void encode_loopfilter(struct loopfilter *lf,
 687                               struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
 688   int i;
 689
 690   // Encode the loop filter level and type
 691   vpx_wb_write_literal(wb, lf->filter_level, 6);
 692   vpx_wb_write_literal(wb, lf->sharpness_level, 3);
 693
 694   // Write out loop filter deltas applied at the MB level based on mode or
 695   // ref frame (if they are enabled).
 696   vpx_wb_write_bit(wb, lf->mode_ref_delta_enabled);
 697
 698   if (lf->mode_ref_delta_enabled) {
 699     vpx_wb_write_bit(wb, lf->mode_ref_delta_update);
 700     if (lf->mode_ref_delta_update) {
 701       for (i = 0; i < MAX_REF_LF_DELTAS; i++) {
 702         const int delta = lf->ref_deltas[i];
 703         const int changed = delta != lf->last_ref_deltas[i];
 704         vpx_wb_write_bit(wb, changed);
 705         if (changed) {
 706           lf->last_ref_deltas[i] = delta;
 707           vpx_wb_write_literal(wb, abs(delta) & 0x3F, 6);
 708           vpx_wb_write_bit(wb, delta < 0);
 709         }
 710       }
 711
 712       for (i = 0; i < MAX_MODE_LF_DELTAS; i++) {
 713         const int delta = lf->mode_deltas[i];
 714         const int changed = delta != lf->last_mode_deltas[i];
 715         vpx_wb_write_bit(wb, changed);
 716         if (changed) {
 717           lf->last_mode_deltas[i] = delta;
 718           vpx_wb_write_literal(wb, abs(delta) & 0x3F, 6);
 719           vpx_wb_write_bit(wb, delta < 0);
 720         }
 721       }
 722     }
 723   }
 724 }
 725
 726 static void write_delta_q(struct vpx_write_bit_buffer *wb, int delta_q) {
 727   if (delta_q != 0) {
 728     vpx_wb_write_bit(wb, 1);
 729     vpx_wb_write_literal(wb, abs(delta_q), 4);
 730     vpx_wb_write_bit(wb, delta_q < 0);
 731   } else {
 732     vpx_wb_write_bit(wb, 0);
 733   }
 734 }
 735
 736 static void encode_quantization(const VP9_COMMON *const cm,
 737                                 struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
 738   vpx_wb_write_literal(wb, cm->base_qindex, QINDEX_BITS);
 739   write_delta_q(wb, cm->y_dc_delta_q);
 740   write_delta_q(wb, cm->uv_dc_delta_q);
 741   write_delta_q(wb, cm->uv_ac_delta_q);
 742 }
 743
 744 static void encode_segmentation(VP9_COMMON *cm, MACROBLOCKD *xd,
 745                                 struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
 746   int i, j;
 747
 748   const struct segmentation *seg = &cm->seg;
 749
 750   vpx_wb_write_bit(wb, seg->enabled);
 751   if (!seg->enabled)
 752     return;
 753
 754   // Segmentation map
 755   vpx_wb_write_bit(wb, seg->update_map);
 756   if (seg->update_map) {
 757     // Select the coding strategy (temporal or spatial)
 758     vp9_choose_segmap_coding_method(cm, xd);
 759     // Write out probabilities used to decode unpredicted  macro-block segments
 760     for (i = 0; i < SEG_TREE_PROBS; i++) {
 761       const int prob = seg->tree_probs[i];
 762       const int update = prob != MAX_PROB;
 763       vpx_wb_write_bit(wb, update);
 764       if (update)
 765         vpx_wb_write_literal(wb, prob, 8);
 766     }
 767
 768     // Write out the chosen coding method.
 769     vpx_wb_write_bit(wb, seg->temporal_update);
 770     if (seg->temporal_update) {
 771       for (i = 0; i < PREDICTION_PROBS; i++) {
 772         const int prob = seg->pred_probs[i];
 773         const int update = prob != MAX_PROB;
 774         vpx_wb_write_bit(wb, update);
 775         if (update)
 776           vpx_wb_write_literal(wb, prob, 8);
 777       }
 778     }
 779   }
 780
 781   // Segmentation data
 782   vpx_wb_write_bit(wb, seg->update_data);
 783   if (seg->update_data) {
 784     vpx_wb_write_bit(wb, seg->abs_delta);
 785
 786     for (i = 0; i < MAX_SEGMENTS; i++) {
 787       for (j = 0; j < SEG_LVL_MAX; j++) {
 788         const int active = segfeature_active(seg, i, j);
 789         vpx_wb_write_bit(wb, active);
 790         if (active) {
 791           const int data = get_segdata(seg, i, j);
 792           const int data_max = vp9_seg_feature_data_max(j);
 793
 794           if (vp9_is_segfeature_signed(j)) {
 795             encode_unsigned_max(wb, abs(data), data_max);
 796             vpx_wb_write_bit(wb, data < 0);
 797           } else {
 798             encode_unsigned_max(wb, data, data_max);
 799           }
 800         }
 801       }
 802     }
 803   }
 804 }
 805
 806 static void encode_txfm_probs(VP9_COMMON *cm, vpx_writer *w,
 807                               FRAME_COUNTS *counts) {
 808   // Mode
 809   vpx_write_literal(w, VPXMIN(cm->tx_mode, ALLOW_32X32), 2);
 810   if (cm->tx_mode >= ALLOW_32X32)
 811     vpx_write_bit(w, cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT);
 812
 813   // Probabilities
 814   if (cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT) {
 815     int i, j;
 816     unsigned int ct_8x8p[TX_SIZES - 3][2];
 817     unsigned int ct_16x16p[TX_SIZES - 2][2];
 818     unsigned int ct_32x32p[TX_SIZES - 1][2];
 819
 820
 821     for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; i++) {
 822       tx_counts_to_branch_counts_8x8(counts->tx.p8x8[i], ct_8x8p);
 823       for (j = 0; j < TX_SIZES - 3; j++)
 824         vp9_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc->tx_probs.p8x8[i][j], ct_8x8p[j]);
 825     }
 826
 827     for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; i++) {
 828       tx_counts_to_branch_counts_16x16(counts->tx.p16x16[i], ct_16x16p);
 829       for (j = 0; j < TX_SIZES - 2; j++)
 830         vp9_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc->tx_probs.p16x16[i][j],
 831                                   ct_16x16p[j]);
 832     }
 833
 834     for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; i++) {
 835       tx_counts_to_branch_counts_32x32(counts->tx.p32x32[i], ct_32x32p);
 836       for (j = 0; j < TX_SIZES - 1; j++)
 837         vp9_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc->tx_probs.p32x32[i][j],
 838                                   ct_32x32p[j]);
 839     }
 840   }
 841 }
 842
 843 static void write_interp_filter(INTERP_FILTER filter,
 844                                 struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
 845   const int filter_to_literal[] = { 1, 0, 2, 3 };
 846
 847   vpx_wb_write_bit(wb, filter == SWITCHABLE);
 848   if (filter != SWITCHABLE)
 849     vpx_wb_write_literal(wb, filter_to_literal[filter], 2);
 850 }
 851
 852 static void fix_interp_filter(VP9_COMMON *cm, FRAME_COUNTS *counts) {
 853   if (cm->interp_filter == SWITCHABLE) {
 854     // Check to see if only one of the filters is actually used
 855     int count[SWITCHABLE_FILTERS];
 856     int i, j, c = 0;
 857     for (i = 0; i < SWITCHABLE_FILTERS; ++i) {
 858       count[i] = 0;
 859       for (j = 0; j < SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS; ++j)
 860         count[i] += counts->switchable_interp[j][i];
 861       c += (count[i] > 0);
 862     }
 863     if (c == 1) {
 864       // Only one filter is used. So set the filter at frame level
 865       for (i = 0; i < SWITCHABLE_FILTERS; ++i) {
 866         if (count[i]) {
 867           cm->interp_filter = i;
 868           break;
 869         }
 870       }
 871     }
 872   }
 873 }
 874
 875 static void write_tile_info(const VP9_COMMON *const cm,
 876                             struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
 877   int min_log2_tile_cols, max_log2_tile_cols, ones;
 878   vp9_get_tile_n_bits(cm->mi_cols, &min_log2_tile_cols, &max_log2_tile_cols);
 879
 880   // columns
 881   ones = cm->log2_tile_cols - min_log2_tile_cols;
 882   while (ones--)
 883     vpx_wb_write_bit(wb, 1);
 884
 885   if (cm->log2_tile_cols < max_log2_tile_cols)
 886     vpx_wb_write_bit(wb, 0);
 887
 888   // rows
 889   vpx_wb_write_bit(wb, cm->log2_tile_rows != 0);
 890   if (cm->log2_tile_rows != 0)
 891     vpx_wb_write_bit(wb, cm->log2_tile_rows != 1);
 892 }
 893
 894 static int get_refresh_mask(VP9_COMP *cpi) {
 895   if (vp9_preserve_existing_gf(cpi)) {
 896     // We have decided to preserve the previously existing golden frame as our
 897     // new ARF frame. However, in the short term we leave it in the GF slot and,
 898     // if we're updating the GF with the current decoded frame, we save it
 899     // instead to the ARF slot.
 900     // Later, in the function vp9_encoder.c:vp9_update_reference_frames() we
 901     // will swap gld_fb_idx and alt_fb_idx to achieve our objective. We do it
 902     // there so that it can be done outside of the recode loop.
 903     // Note: This is highly specific to the use of ARF as a forward reference,
 904     // and this needs to be generalized as other uses are implemented
 905     // (like RTC/temporal scalability).
 906     return (cpi->refresh_last_frame << cpi->lst_fb_idx) |
 907            (cpi->refresh_golden_frame << cpi->alt_fb_idx);
 908   } else {
 909     int arf_idx = cpi->alt_fb_idx;
 910     if ((cpi->oxcf.pass == 2) && cpi->multi_arf_allowed) {
 911       const GF_GROUP *const gf_group = &cpi->twopass.gf_group;
 912       arf_idx = gf_group->arf_update_idx[gf_group->index];
 913     }
 914     return (cpi->refresh_last_frame << cpi->lst_fb_idx) |
 915            (cpi->refresh_golden_frame << cpi->gld_fb_idx) |
 916            (cpi->refresh_alt_ref_frame << arf_idx);
 917   }
 918 }
 919
 920 static size_t encode_tiles(VP9_COMP *cpi, uint8_t *data_ptr) {
 921   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 922   vpx_writer residual_bc;
 923   int tile_row, tile_col;
 924   TOKENEXTRA *tok_end;
 925   size_t total_size = 0;
 926   const int tile_cols = 1 << cm->log2_tile_cols;
 927   const int tile_rows = 1 << cm->log2_tile_rows;
 928
 929   memset(cm->above_seg_context, 0,
 930          sizeof(*cm->above_seg_context) * mi_cols_aligned_to_sb(cm->mi_cols));
 931
 932   for (tile_row = 0; tile_row < tile_rows; tile_row++) {
 933     for (tile_col = 0; tile_col < tile_cols; tile_col++) {
 934       int tile_idx = tile_row * tile_cols + tile_col;
 935       TOKENEXTRA *tok = cpi->tile_tok[tile_row][tile_col];
 936
 937       tok_end = cpi->tile_tok[tile_row][tile_col] +
 938           cpi->tok_count[tile_row][tile_col];
 939
 940       if (tile_col < tile_cols - 1 || tile_row < tile_rows - 1)
 941         vpx_start_encode(&residual_bc, data_ptr + total_size + 4);
 942       else
 943         vpx_start_encode(&residual_bc, data_ptr + total_size);
 944
 945       write_modes(cpi, &cpi->tile_data[tile_idx].tile_info,
 946                   &residual_bc, &tok, tok_end);
 947       assert(tok == tok_end);
 948       vpx_stop_encode(&residual_bc);
 949       if (tile_col < tile_cols - 1 || tile_row < tile_rows - 1) {
 950         // size of this tile
 951         mem_put_be32(data_ptr + total_size, residual_bc.pos);
 952         total_size += 4;
 953       }
 954
 955       total_size += residual_bc.pos;
 956     }
 957   }
 958
 959   return total_size;
 960 }
 961
 962 static void write_render_size(const VP9_COMMON *cm,
 963                               struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
 964   const int scaling_active = cm->width != cm->render_width ||
 965                              cm->height != cm->render_height;
 966   vpx_wb_write_bit(wb, scaling_active);
 967   if (scaling_active) {
 968     vpx_wb_write_literal(wb, cm->render_width - 1, 16);
 969     vpx_wb_write_literal(wb, cm->render_height - 1, 16);
 970   }
 971 }
 972
 973 static void write_frame_size(const VP9_COMMON *cm,
 974                              struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
 975   vpx_wb_write_literal(wb, cm->width - 1, 16);
 976   vpx_wb_write_literal(wb, cm->height - 1, 16);
 977
 978   write_render_size(cm, wb);
 979 }
 980
 981 static void write_frame_size_with_refs(VP9_COMP *cpi,
 982                                        struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
 983   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 984   int found = 0;
 985
 986   MV_REFERENCE_FRAME ref_frame;
 987   for (ref_frame = LAST_FRAME; ref_frame <= ALTREF_FRAME; ++ref_frame) {
 988     YV12_BUFFER_CONFIG *cfg = get_ref_frame_buffer(cpi, ref_frame);
 989
 990     // Set "found" to 0 for temporal svc and for spatial svc key frame
 991     if (cpi->use_svc &&
 992         ((cpi->svc.number_temporal_layers > 1 &&
 993          cpi->oxcf.rc_mode == VPX_CBR) ||
 994         (cpi->svc.number_spatial_layers > 1 &&
 995          cpi->svc.layer_context[cpi->svc.spatial_layer_id].is_key_frame) ||
 996         (is_two_pass_svc(cpi) &&
 997          cpi->svc.encode_empty_frame_state == ENCODING &&
 998          cpi->svc.layer_context[0].frames_from_key_frame <
 999          cpi->svc.number_temporal_layers + 1))) {
1000       found = 0;
1001     } else if (cfg != NULL) {
1002       found = cm->width == cfg->y_crop_width &&
1003               cm->height == cfg->y_crop_height;
1004     }
1005     vpx_wb_write_bit(wb, found);
1006     if (found) {
1007       break;
1008     }
1009   }
1010
1011   if (!found) {
1012     vpx_wb_write_literal(wb, cm->width - 1, 16);
1013     vpx_wb_write_literal(wb, cm->height - 1, 16);
1014   }
1015
1016   write_render_size(cm, wb);
1017 }
1018
1019 static void write_sync_code(struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
1020   vpx_wb_write_literal(wb, VP9_SYNC_CODE_0, 8);
1021   vpx_wb_write_literal(wb, VP9_SYNC_CODE_1, 8);
1022   vpx_wb_write_literal(wb, VP9_SYNC_CODE_2, 8);
1023 }
1024
1025 static void write_profile(BITSTREAM_PROFILE profile,
1026                           struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
1027   switch (profile) {
1028     case PROFILE_0:
1029       vpx_wb_write_literal(wb, 0, 2);
1030       break;
1031     case PROFILE_1:
1032       vpx_wb_write_literal(wb, 2, 2);
1033       break;
1034     case PROFILE_2:
1035       vpx_wb_write_literal(wb, 1, 2);
1036       break;
1037     case PROFILE_3:
1038       vpx_wb_write_literal(wb, 6, 3);
1039       break;
1040     default:
1041       assert(0);
1042   }
1043 }
1044
1045 static void write_bitdepth_colorspace_sampling(
1046     VP9_COMMON *const cm, struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
1047   if (cm->profile >= PROFILE_2) {
1048     assert(cm->bit_depth > VPX_BITS_8);
1049     vpx_wb_write_bit(wb, cm->bit_depth == VPX_BITS_10 ? 0 : 1);
1050   }
1051   vpx_wb_write_literal(wb, cm->color_space, 3);
1052   if (cm->color_space != VPX_CS_SRGB) {
1053     // 0: [16, 235] (i.e. xvYCC), 1: [0, 255]
1054     vpx_wb_write_bit(wb, cm->color_range);
1055     if (cm->profile == PROFILE_1 || cm->profile == PROFILE_3) {
1056       assert(cm->subsampling_x != 1 || cm->subsampling_y != 1);
1057       vpx_wb_write_bit(wb, cm->subsampling_x);
1058       vpx_wb_write_bit(wb, cm->subsampling_y);
1059       vpx_wb_write_bit(wb, 0);  // unused
1060     } else {
1061       assert(cm->subsampling_x == 1 && cm->subsampling_y == 1);
1062     }
1063   } else {
1064     assert(cm->profile == PROFILE_1 || cm->profile == PROFILE_3);
1065     vpx_wb_write_bit(wb, 0);  // unused
1066   }
1067 }
1068
1069 static void write_uncompressed_header(VP9_COMP *cpi,
1070                                       struct vpx_write_bit_buffer *wb) {
1071   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
1072   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->td.mb.e_mbd;
1073
1074   vpx_wb_write_literal(wb, VP9_FRAME_MARKER, 2);
1075
1076   write_profile(cm->profile, wb);
1077
1078   vpx_wb_write_bit(wb, 0);  // show_existing_frame
1079   vpx_wb_write_bit(wb, cm->frame_type);
1080   vpx_wb_write_bit(wb, cm->show_frame);
1081   vpx_wb_write_bit(wb, cm->error_resilient_mode);
1082
1083   if (cm->frame_type == KEY_FRAME) {
1084     write_sync_code(wb);
1085     write_bitdepth_colorspace_sampling(cm, wb);
1086     write_frame_size(cm, wb);
1087   } else {
1088     // In spatial svc if it's not error_resilient_mode then we need to code all
1089     // visible frames as invisible. But we need to keep the show_frame flag so
1090     // that the publisher could know whether it is supposed to be visible.
1091     // So we will code the show_frame flag as it is. Then code the intra_only
1092     // bit here. This will make the bitstream incompatible. In the player we
1093     // will change to show_frame flag to 0, then add an one byte frame with
1094     // show_existing_frame flag which tells the decoder which frame we want to
1095     // show.
1096     if (!cm->show_frame)
1097       vpx_wb_write_bit(wb, cm->intra_only);
1098
1099     if (!cm->error_resilient_mode)
1100       vpx_wb_write_literal(wb, cm->reset_frame_context, 2);
1101
1102     if (cm->intra_only) {
1103       write_sync_code(wb);
1104
1105       // Note for profile 0, 420 8bpp is assumed.
1106       if (cm->profile > PROFILE_0) {
1107         write_bitdepth_colorspace_sampling(cm, wb);
1108       }
1109
1110       vpx_wb_write_literal(wb, get_refresh_mask(cpi), REF_FRAMES);
1111       write_frame_size(cm, wb);
1112     } else {
1113       MV_REFERENCE_FRAME ref_frame;
1114       vpx_wb_write_literal(wb, get_refresh_mask(cpi), REF_FRAMES);
1115       for (ref_frame = LAST_FRAME; ref_frame <= ALTREF_FRAME; ++ref_frame) {
1116         assert(get_ref_frame_map_idx(cpi, ref_frame) != INVALID_IDX);
1117         vpx_wb_write_literal(wb, get_ref_frame_map_idx(cpi, ref_frame),
1118                              REF_FRAMES_LOG2);
1119         vpx_wb_write_bit(wb, cm->ref_frame_sign_bias[ref_frame]);
1120       }
1121
1122       write_frame_size_with_refs(cpi, wb);
1123
1124       vpx_wb_write_bit(wb, cm->allow_high_precision_mv);
1125
1126       fix_interp_filter(cm, cpi->td.counts);
1127       write_interp_filter(cm->interp_filter, wb);
1128     }
1129   }
1130
1131   if (!cm->error_resilient_mode) {
1132     vpx_wb_write_bit(wb, cm->refresh_frame_context);
1133     vpx_wb_write_bit(wb, cm->frame_parallel_decoding_mode);
1134   }
1135
1136   vpx_wb_write_literal(wb, cm->frame_context_idx, FRAME_CONTEXTS_LOG2);
1137
1138   encode_loopfilter(&cm->lf, wb);
1139   encode_quantization(cm, wb);
1140   encode_segmentation(cm, xd, wb);
1141
1142   write_tile_info(cm, wb);
1143 }
1144
1145 static size_t write_compressed_header(VP9_COMP *cpi, uint8_t *data) {
1146   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
1147   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->td.mb.e_mbd;
1148   FRAME_CONTEXT *const fc = cm->fc;
1149   FRAME_COUNTS *counts = cpi->td.counts;
1150   vpx_writer header_bc;
1151
1152   vpx_start_encode(&header_bc, data);
1153
1154   if (xd->lossless)
1155     cm->tx_mode = ONLY_4X4;
1156   else
1157     encode_txfm_probs(cm, &header_bc, counts);
1158
1159   update_coef_probs(cpi, &header_bc);
1160   update_skip_probs(cm, &header_bc, counts);
1161
1162   if (!frame_is_intra_only(cm)) {
1163     int i;
1164
1165     for (i = 0; i < INTER_MODE_CONTEXTS; ++i)
1166       prob_diff_update(vp9_inter_mode_tree, cm->fc->inter_mode_probs[i],
1167                        counts->inter_mode[i], INTER_MODES, &header_bc);
1168
1169     if (cm->interp_filter == SWITCHABLE)
1170       update_switchable_interp_probs(cm, &header_bc, counts);
1171
1172     for (i = 0; i < INTRA_INTER_CONTEXTS; i++)
1173       vp9_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->intra_inter_prob[i],
1174                                 counts->intra_inter[i]);
1175
1176     if (cpi->allow_comp_inter_inter) {
1177       const int use_compound_pred = cm->reference_mode != SINGLE_REFERENCE;
1178       const int use_hybrid_pred = cm->reference_mode == REFERENCE_MODE_SELECT;
1179
1180       vpx_write_bit(&header_bc, use_compound_pred);
1181       if (use_compound_pred) {
1182         vpx_write_bit(&header_bc, use_hybrid_pred);
1183         if (use_hybrid_pred)
1184           for (i = 0; i < COMP_INTER_CONTEXTS; i++)
1185             vp9_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->comp_inter_prob[i],
1186                                       counts->comp_inter[i]);
1187       }
1188     }
1189
1190     if (cm->reference_mode != COMPOUND_REFERENCE) {
1191       for (i = 0; i < REF_CONTEXTS; i++) {
1192         vp9_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->single_ref_prob[i][0],
1193                                   counts->single_ref[i][0]);
1194         vp9_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->single_ref_prob[i][1],
1195                                   counts->single_ref[i][1]);
1196       }
1197     }
1198
1199     if (cm->reference_mode != SINGLE_REFERENCE)
1200       for (i = 0; i < REF_CONTEXTS; i++)
1201         vp9_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->comp_ref_prob[i],
1202                                   counts->comp_ref[i]);
1203
1204     for (i = 0; i < BLOCK_SIZE_GROUPS; ++i)
1205       prob_diff_update(vp9_intra_mode_tree, cm->fc->y_mode_prob[i],
1206                        counts->y_mode[i], INTRA_MODES, &header_bc);
1207
1208     for (i = 0; i < PARTITION_CONTEXTS; ++i)
1209       prob_diff_update(vp9_partition_tree, fc->partition_prob[i],
1210                        counts->partition[i], PARTITION_TYPES, &header_bc);
1211
1212     vp9_write_nmv_probs(cm, cm->allow_high_precision_mv, &header_bc,
1213                         &counts->mv);
1214   }
1215
1216   vpx_stop_encode(&header_bc);
1217   assert(header_bc.pos <= 0xffff);
1218
1219   return header_bc.pos;
1220 }
1221
1222 void vp9_pack_bitstream(VP9_COMP *cpi, uint8_t *dest, size_t *size) {
1223   uint8_t *data = dest;
1224   size_t first_part_size, uncompressed_hdr_size;
1225   struct vpx_write_bit_buffer wb = {data, 0};
1226   struct vpx_write_bit_buffer saved_wb;
1227
1228   write_uncompressed_header(cpi, &wb);
1229   saved_wb = wb;
1230   vpx_wb_write_literal(&wb, 0, 16);  // don't know in advance first part. size
1231
1232   uncompressed_hdr_size = vpx_wb_bytes_written(&wb);
1233   data += uncompressed_hdr_size;
1234
1235   vpx_clear_system_state();
1236
1237   first_part_size = write_compressed_header(cpi, data);
1238   data += first_part_size;
1239   // TODO(jbb): Figure out what to do if first_part_size > 16 bits.
1240   vpx_wb_write_literal(&saved_wb, (int)first_part_size, 16);
1241
1242   data += encode_tiles(cpi, data);
1243
1244   *size = data - dest;
1245 }