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_mem/vpx_mem.h"
  17 #include "vpx_ports/mem_ops.h"
  18
  19 #include "vp9/common/vp9_entropy.h"
  20 #include "vp9/common/vp9_entropymode.h"
  21 #include "vp9/common/vp9_entropymv.h"
  22 #include "vp9/common/vp9_mvref_common.h"
  23 #include "vp9/common/vp9_pred_common.h"
  24 #include "vp9/common/vp9_seg_common.h"
  25 #include "vp9/common/vp9_systemdependent.h"
  26 #include "vp9/common/vp9_tile_common.h"
  27
  28 #include "vp9/encoder/vp9_cost.h"
  29 #include "vp9/encoder/vp9_bitstream.h"
  30 #include "vp9/encoder/vp9_encodemv.h"
  31 #include "vp9/encoder/vp9_mcomp.h"
  32 #include "vp9/encoder/vp9_segmentation.h"
  33 #include "vp9/encoder/vp9_subexp.h"
  34 #include "vp9/encoder/vp9_tokenize.h"
  35 #include "vp9/encoder/vp9_write_bit_buffer.h"
  36
  37 static struct vp9_token intra_mode_encodings[INTRA_MODES];
  38 static struct vp9_token switchable_interp_encodings[SWITCHABLE_FILTERS];
  39 static struct vp9_token partition_encodings[PARTITION_TYPES];
  40 static struct vp9_token inter_mode_encodings[INTER_MODES];
  41
  42 void vp9_entropy_mode_init() {
  43   vp9_tokens_from_tree(intra_mode_encodings, vp9_intra_mode_tree);
  44   vp9_tokens_from_tree(switchable_interp_encodings, vp9_switchable_interp_tree);
  45   vp9_tokens_from_tree(partition_encodings, vp9_partition_tree);
  46   vp9_tokens_from_tree(inter_mode_encodings, vp9_inter_mode_tree);
  47 }
  48
  49 static void write_intra_mode(vp9_writer *w, PREDICTION_MODE mode,
  50                              const vp9_prob *probs) {
  51   vp9_write_token(w, vp9_intra_mode_tree, probs, &intra_mode_encodings[mode]);
  52 }
  53
  54 static void write_inter_mode(vp9_writer *w, PREDICTION_MODE mode,
  55                              const vp9_prob *probs) {
  56   assert(is_inter_mode(mode));
  57   vp9_write_token(w, vp9_inter_mode_tree, probs,
  58                   &inter_mode_encodings[INTER_OFFSET(mode)]);
  59 }
  60
  61 static void encode_unsigned_max(struct vp9_write_bit_buffer *wb,
  62                                 int data, int max) {
  63   vp9_wb_write_literal(wb, data, get_unsigned_bits(max));
  64 }
  65
  66 static void prob_diff_update(const vp9_tree_index *tree,
  67                              vp9_prob probs[/*n - 1*/],
  68                              const unsigned int counts[/*n - 1*/],
  69                              int n, vp9_writer *w) {
  70   int i;
  71   unsigned int branch_ct[32][2];
  72
  73   // Assuming max number of probabilities <= 32
  74   assert(n <= 32);
  75
  76   vp9_tree_probs_from_distribution(tree, branch_ct, counts);
  77   for (i = 0; i < n - 1; ++i)
  78     vp9_cond_prob_diff_update(w, &probs[i], branch_ct[i]);
  79 }
  80
  81 static void write_selected_tx_size(const VP9_COMMON *cm,
  82                                    const MACROBLOCKD *xd, vp9_writer *w) {
  83   TX_SIZE tx_size = xd->mi[0].src_mi->mbmi.tx_size;
  84   BLOCK_SIZE bsize = xd->mi[0].src_mi->mbmi.sb_type;
  85   const TX_SIZE max_tx_size = max_txsize_lookup[bsize];
  86   const vp9_prob *const tx_probs = get_tx_probs2(max_tx_size, xd,
  87                                                  &cm->fc->tx_probs);
  88   vp9_write(w, tx_size != TX_4X4, tx_probs[0]);
  89   if (tx_size != TX_4X4 && max_tx_size >= TX_16X16) {
  90     vp9_write(w, tx_size != TX_8X8, tx_probs[1]);
  91     if (tx_size != TX_8X8 && max_tx_size >= TX_32X32)
  92       vp9_write(w, tx_size != TX_16X16, tx_probs[2]);
  93   }
  94 }
  95
  96 static int write_skip(const VP9_COMMON *cm, const MACROBLOCKD *xd,
  97                       int segment_id, const MODE_INFO *mi, vp9_writer *w) {
  98   if (vp9_segfeature_active(&cm->seg, segment_id, SEG_LVL_SKIP)) {
  99     return 1;
 100   } else {
 101     const int skip = mi->mbmi.skip;
 102     vp9_write(w, skip, vp9_get_skip_prob(cm, xd));
 103     return skip;
 104   }
 105 }
 106
 107 static void update_skip_probs(VP9_COMMON *cm, vp9_writer *w,
 108                               FRAME_COUNTS *counts) {
 109   int k;
 110
 111   for (k = 0; k < SKIP_CONTEXTS; ++k)
 112     vp9_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc->skip_probs[k], counts->skip[k]);
 113 }
 114
 115 static void update_switchable_interp_probs(VP9_COMMON *cm, vp9_writer *w,
 116                                            FRAME_COUNTS *counts) {
 117   int j;
 118   for (j = 0; j < SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS; ++j)
 119     prob_diff_update(vp9_switchable_interp_tree,
 120                      cm->fc->switchable_interp_prob[j],
 121                      counts->switchable_interp[j], SWITCHABLE_FILTERS, w);
 122 }
 123
 124 static void pack_mb_tokens(vp9_writer *w,
 125                            TOKENEXTRA **tp, const TOKENEXTRA *const stop,
 126                            vpx_bit_depth_t bit_depth) {
 127   TOKENEXTRA *p = *tp;
 128
 129   while (p < stop && p->token != EOSB_TOKEN) {
 130     const int t = p->token;
 131     const struct vp9_token *const a = &vp9_coef_encodings[t];
 132     int i = 0;
 133     int v = a->value;
 134     int n = a->len;
 135 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 136     const vp9_extra_bit *b;
 137     if (bit_depth == VPX_BITS_12)
 138       b = &vp9_extra_bits_high12[t];
 139     else if (bit_depth == VPX_BITS_10)
 140       b = &vp9_extra_bits_high10[t];
 141     else
 142       b = &vp9_extra_bits[t];
 143 #else
 144     const vp9_extra_bit *const b = &vp9_extra_bits[t];
 145     (void) bit_depth;
 146 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 147
 148     /* skip one or two nodes */
 149     if (p->skip_eob_node) {
 150       n -= p->skip_eob_node;
 151       i = 2 * p->skip_eob_node;
 152     }
 153
 154     // TODO(jbb): expanding this can lead to big gains.  It allows
 155     // much better branch prediction and would enable us to avoid numerous
 156     // lookups and compares.
 157
 158     // If we have a token that's in the constrained set, the coefficient tree
 159     // is split into two treed writes.  The first treed write takes care of the
 160     // unconstrained nodes.  The second treed write takes care of the
 161     // constrained nodes.
 162     if (t >= TWO_TOKEN && t < EOB_TOKEN) {
 163       int len = UNCONSTRAINED_NODES - p->skip_eob_node;
 164       int bits = v >> (n - len);
 165       vp9_write_tree(w, vp9_coef_tree, p->context_tree, bits, len, i);
 166       vp9_write_tree(w, vp9_coef_con_tree,
 167                      vp9_pareto8_full[p->context_tree[PIVOT_NODE] - 1],
 168                      v, n - len, 0);
 169     } else {
 170       vp9_write_tree(w, vp9_coef_tree, p->context_tree, v, n, i);
 171     }
 172
 173     if (b->base_val) {
 174       const int e = p->extra, l = b->len;
 175
 176       if (l) {
 177         const unsigned char *pb = b->prob;
 178         int v = e >> 1;
 179         int n = l;              /* number of bits in v, assumed nonzero */
 180         int i = 0;
 181
 182         do {
 183           const int bb = (v >> --n) & 1;
 184           vp9_write(w, bb, pb[i >> 1]);
 185           i = b->tree[i + bb];
 186         } while (n);
 187       }
 188
 189       vp9_write_bit(w, e & 1);
 190     }
 191     ++p;
 192   }
 193
 194   *tp = p + (p->token == EOSB_TOKEN);
 195 }
 196
 197 static void write_segment_id(vp9_writer *w, const struct segmentation *seg,
 198                              int segment_id) {
 199   if (seg->enabled && seg->update_map)
 200     vp9_write_tree(w, vp9_segment_tree, seg->tree_probs, segment_id, 3, 0);
 201 }
 202
 203 // This function encodes the reference frame
 204 static void write_ref_frames(const VP9_COMMON *cm, const MACROBLOCKD *xd,
 205                              vp9_writer *w) {
 206   const MB_MODE_INFO *const mbmi = &xd->mi[0].src_mi->mbmi;
 207   const int is_compound = has_second_ref(mbmi);
 208   const int segment_id = mbmi->segment_id;
 209
 210   // If segment level coding of this signal is disabled...
 211   // or the segment allows multiple reference frame options
 212   if (vp9_segfeature_active(&cm->seg, segment_id, SEG_LVL_REF_FRAME)) {
 213     assert(!is_compound);
 214     assert(mbmi->ref_frame[0] ==
 215                vp9_get_segdata(&cm->seg, segment_id, SEG_LVL_REF_FRAME));
 216   } else {
 217     // does the feature use compound prediction or not
 218     // (if not specified at the frame/segment level)
 219     if (cm->reference_mode == REFERENCE_MODE_SELECT) {
 220       vp9_write(w, is_compound, vp9_get_reference_mode_prob(cm, xd));
 221     } else {
 222       assert(!is_compound == (cm->reference_mode == SINGLE_REFERENCE));
 223     }
 224
 225     if (is_compound) {
 226       vp9_write(w, mbmi->ref_frame[0] == GOLDEN_FRAME,
 227                 vp9_get_pred_prob_comp_ref_p(cm, xd));
 228     } else {
 229       const int bit0 = mbmi->ref_frame[0] != LAST_FRAME;
 230       vp9_write(w, bit0, vp9_get_pred_prob_single_ref_p1(cm, xd));
 231       if (bit0) {
 232         const int bit1 = mbmi->ref_frame[0] != GOLDEN_FRAME;
 233         vp9_write(w, bit1, vp9_get_pred_prob_single_ref_p2(cm, xd));
 234       }
 235     }
 236   }
 237 }
 238
 239 static void pack_inter_mode_mvs(VP9_COMP *cpi, const MODE_INFO *mi,
 240                                 vp9_writer *w) {
 241   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 242   const nmv_context *nmvc = &cm->fc->nmvc;
 243   const MACROBLOCK *const x = &cpi->td.mb;
 244   const MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
 245   const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
 246   const MB_MODE_INFO *const mbmi = &mi->mbmi;
 247   const PREDICTION_MODE mode = mbmi->mode;
 248   const int segment_id = mbmi->segment_id;
 249   const BLOCK_SIZE bsize = mbmi->sb_type;
 250   const int allow_hp = cm->allow_high_precision_mv;
 251   const int is_inter = is_inter_block(mbmi);
 252   const int is_compound = has_second_ref(mbmi);
 253   int skip, ref;
 254
 255   if (seg->update_map) {
 256     if (seg->temporal_update) {
 257       const int pred_flag = mbmi->seg_id_predicted;
 258       vp9_prob pred_prob = vp9_get_pred_prob_seg_id(seg, xd);
 259       vp9_write(w, pred_flag, pred_prob);
 260       if (!pred_flag)
 261         write_segment_id(w, seg, segment_id);
 262     } else {
 263       write_segment_id(w, seg, segment_id);
 264     }
 265   }
 266
 267   skip = write_skip(cm, xd, segment_id, mi, w);
 268
 269   if (!vp9_segfeature_active(seg, segment_id, SEG_LVL_REF_FRAME))
 270     vp9_write(w, is_inter, vp9_get_intra_inter_prob(cm, xd));
 271
 272   if (bsize >= BLOCK_8X8 && cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT &&
 273       !(is_inter &&
 274         (skip || vp9_segfeature_active(seg, segment_id, SEG_LVL_SKIP)))) {
 275     write_selected_tx_size(cm, xd, w);
 276   }
 277
 278   if (!is_inter) {
 279     if (bsize >= BLOCK_8X8) {
 280       write_intra_mode(w, mode, cm->fc->y_mode_prob[size_group_lookup[bsize]]);
 281     } else {
 282       int idx, idy;
 283       const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
 284       const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
 285       for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h) {
 286         for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w) {
 287           const PREDICTION_MODE b_mode = mi->bmi[idy * 2 + idx].as_mode;
 288           write_intra_mode(w, b_mode, cm->fc->y_mode_prob[0]);
 289         }
 290       }
 291     }
 292     write_intra_mode(w, mbmi->uv_mode, cm->fc->uv_mode_prob[mode]);
 293   } else {
 294     const int mode_ctx = mbmi->mode_context[mbmi->ref_frame[0]];
 295     const vp9_prob *const inter_probs = cm->fc->inter_mode_probs[mode_ctx];
 296     write_ref_frames(cm, xd, w);
 297
 298     // If segment skip is not enabled code the mode.
 299     if (!vp9_segfeature_active(seg, segment_id, SEG_LVL_SKIP)) {
 300       if (bsize >= BLOCK_8X8) {
 301         write_inter_mode(w, mode, inter_probs);
 302         ++cpi->td.counts->inter_mode[mode_ctx][INTER_OFFSET(mode)];
 303       }
 304     }
 305
 306     if (cm->interp_filter == SWITCHABLE) {
 307       const int ctx = vp9_get_pred_context_switchable_interp(xd);
 308       vp9_write_token(w, vp9_switchable_interp_tree,
 309                       cm->fc->switchable_interp_prob[ctx],
 310                       &switchable_interp_encodings[mbmi->interp_filter]);
 311       ++cpi->interp_filter_selected[0][mbmi->interp_filter];
 312     } else {
 313       assert(mbmi->interp_filter == cm->interp_filter);
 314     }
 315
 316     if (bsize < BLOCK_8X8) {
 317       const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
 318       const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
 319       int idx, idy;
 320       for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h) {
 321         for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w) {
 322           const int j = idy * 2 + idx;
 323           const PREDICTION_MODE b_mode = mi->bmi[j].as_mode;
 324           write_inter_mode(w, b_mode, inter_probs);
 325           ++cpi->td.counts->inter_mode[mode_ctx][INTER_OFFSET(b_mode)];
 326           if (b_mode == NEWMV) {
 327             for (ref = 0; ref < 1 + is_compound; ++ref)
 328               vp9_encode_mv(cpi, w, &mi->bmi[j].as_mv[ref].as_mv,
 329                             &mbmi->ref_mvs[mbmi->ref_frame[ref]][0].as_mv,
 330                             nmvc, allow_hp);
 331           }
 332         }
 333       }
 334     } else {
 335       if (mode == NEWMV) {
 336         for (ref = 0; ref < 1 + is_compound; ++ref)
 337           vp9_encode_mv(cpi, w, &mbmi->mv[ref].as_mv,
 338                         &mbmi->ref_mvs[mbmi->ref_frame[ref]][0].as_mv, nmvc,
 339                         allow_hp);
 340       }
 341     }
 342   }
 343 }
 344
 345 static void write_mb_modes_kf(const VP9_COMMON *cm, const MACROBLOCKD *xd,
 346                               MODE_INFO *mi_8x8, vp9_writer *w) {
 347   const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
 348   const MODE_INFO *const mi = mi_8x8;
 349   const MODE_INFO *const above_mi = mi_8x8[-xd->mi_stride].src_mi;
 350   const MODE_INFO *const left_mi =
 351       xd->left_available ? mi_8x8[-1].src_mi : NULL;
 352   const MB_MODE_INFO *const mbmi = &mi->mbmi;
 353   const BLOCK_SIZE bsize = mbmi->sb_type;
 354
 355   if (seg->update_map)
 356     write_segment_id(w, seg, mbmi->segment_id);
 357
 358   write_skip(cm, xd, mbmi->segment_id, mi, w);
 359
 360   if (bsize >= BLOCK_8X8 && cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT)
 361     write_selected_tx_size(cm, xd, w);
 362
 363   if (bsize >= BLOCK_8X8) {
 364     write_intra_mode(w, mbmi->mode, get_y_mode_probs(mi, above_mi, left_mi, 0));
 365   } else {
 366     const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
 367     const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
 368     int idx, idy;
 369
 370     for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h) {
 371       for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w) {
 372         const int block = idy * 2 + idx;
 373         write_intra_mode(w, mi->bmi[block].as_mode,
 374                          get_y_mode_probs(mi, above_mi, left_mi, block));
 375       }
 376     }
 377   }
 378
 379   write_intra_mode(w, mbmi->uv_mode, vp9_kf_uv_mode_prob[mbmi->mode]);
 380 }
 381
 382 static void write_modes_b(VP9_COMP *cpi, const TileInfo *const tile,
 383                           vp9_writer *w, TOKENEXTRA **tok,
 384                           const TOKENEXTRA *const tok_end,
 385                           int mi_row, int mi_col) {
 386   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 387   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->td.mb.e_mbd;
 388   MODE_INFO *m;
 389
 390   xd->mi = cm->mi + (mi_row * cm->mi_stride + mi_col);
 391   m = xd->mi;
 392
 393   set_mi_row_col(xd, tile,
 394                  mi_row, num_8x8_blocks_high_lookup[m->mbmi.sb_type],
 395                  mi_col, num_8x8_blocks_wide_lookup[m->mbmi.sb_type],
 396                  cm->mi_rows, cm->mi_cols);
 397   if (frame_is_intra_only(cm)) {
 398     write_mb_modes_kf(cm, xd, xd->mi, w);
 399   } else {
 400     pack_inter_mode_mvs(cpi, m, w);
 401   }
 402
 403   assert(*tok < tok_end);
 404   pack_mb_tokens(w, tok, tok_end, cm->bit_depth);
 405 }
 406
 407 static void write_partition(const VP9_COMMON *const cm,
 408                             const MACROBLOCKD *const xd,
 409                             int hbs, int mi_row, int mi_col,
 410                             PARTITION_TYPE p, BLOCK_SIZE bsize, vp9_writer *w) {
 411   const int ctx = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
 412   const vp9_prob *const probs = get_partition_probs(cm, ctx);
 413   const int has_rows = (mi_row + hbs) < cm->mi_rows;
 414   const int has_cols = (mi_col + hbs) < cm->mi_cols;
 415
 416   if (has_rows && has_cols) {
 417     vp9_write_token(w, vp9_partition_tree, probs, &partition_encodings[p]);
 418   } else if (!has_rows && has_cols) {
 419     assert(p == PARTITION_SPLIT || p == PARTITION_HORZ);
 420     vp9_write(w, p == PARTITION_SPLIT, probs[1]);
 421   } else if (has_rows && !has_cols) {
 422     assert(p == PARTITION_SPLIT || p == PARTITION_VERT);
 423     vp9_write(w, p == PARTITION_SPLIT, probs[2]);
 424   } else {
 425     assert(p == PARTITION_SPLIT);
 426   }
 427 }
 428
 429 static void write_modes_sb(VP9_COMP *cpi,
 430                            const TileInfo *const tile, vp9_writer *w,
 431                            TOKENEXTRA **tok, const TOKENEXTRA *const tok_end,
 432                            int mi_row, int mi_col, BLOCK_SIZE bsize) {
 433   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 434   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->td.mb.e_mbd;
 435
 436   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize];
 437   const int bs = (1 << bsl) / 4;
 438   PARTITION_TYPE partition;
 439   BLOCK_SIZE subsize;
 440   const MODE_INFO *m = NULL;
 441
 442   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols)
 443     return;
 444
 445   m = cm->mi[mi_row * cm->mi_stride + mi_col].src_mi;
 446
 447   partition = partition_lookup[bsl][m->mbmi.sb_type];
 448   write_partition(cm, xd, bs, mi_row, mi_col, partition, bsize, w);
 449   subsize = get_subsize(bsize, partition);
 450   if (subsize < BLOCK_8X8) {
 451     write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 452   } else {
 453     switch (partition) {
 454       case PARTITION_NONE:
 455         write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 456         break;
 457       case PARTITION_HORZ:
 458         write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 459         if (mi_row + bs < cm->mi_rows)
 460           write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row + bs, mi_col);
 461         break;
 462       case PARTITION_VERT:
 463         write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 464         if (mi_col + bs < cm->mi_cols)
 465           write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col + bs);
 466         break;
 467       case PARTITION_SPLIT:
 468         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col, subsize);
 469         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col + bs,
 470                        subsize);
 471         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row + bs, mi_col,
 472                        subsize);
 473         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row + bs, mi_col + bs,
 474                        subsize);
 475         break;
 476       default:
 477         assert(0);
 478     }
 479   }
 480
 481   // update partition context
 482   if (bsize >= BLOCK_8X8 &&
 483       (bsize == BLOCK_8X8 || partition != PARTITION_SPLIT))
 484     update_partition_context(xd, mi_row, mi_col, subsize, bsize);
 485 }
 486
 487 static void write_modes(VP9_COMP *cpi,
 488                         const TileInfo *const tile, vp9_writer *w,
 489                         TOKENEXTRA **tok, const TOKENEXTRA *const tok_end) {
 490   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->td.mb.e_mbd;
 491   int mi_row, mi_col;
 492
 493   for (mi_row = tile->mi_row_start; mi_row < tile->mi_row_end;
 494        mi_row += MI_BLOCK_SIZE) {
 495     vp9_zero(xd->left_seg_context);
 496     for (mi_col = tile->mi_col_start; mi_col < tile->mi_col_end;
 497          mi_col += MI_BLOCK_SIZE)
 498       write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col,
 499                      BLOCK_64X64);
 500   }
 501 }
 502
 503 static void build_tree_distribution(VP9_COMP *cpi, TX_SIZE tx_size,
 504                                     vp9_coeff_stats *coef_branch_ct,
 505                                     vp9_coeff_probs_model *coef_probs) {
 506   vp9_coeff_count *coef_counts = cpi->td.rd_counts.coef_counts[tx_size];
 507   unsigned int (*eob_branch_ct)[REF_TYPES][COEF_BANDS][COEFF_CONTEXTS] =
 508       cpi->common.counts.eob_branch[tx_size];
 509   int i, j, k, l, m;
 510
 511   for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 512     for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 513       for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 514         for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 515           vp9_tree_probs_from_distribution(vp9_coef_tree,
 516                                            coef_branch_ct[i][j][k][l],
 517                                            coef_counts[i][j][k][l]);
 518           coef_branch_ct[i][j][k][l][0][1] = eob_branch_ct[i][j][k][l] -
 519                                              coef_branch_ct[i][j][k][l][0][0];
 520           for (m = 0; m < UNCONSTRAINED_NODES; ++m)
 521             coef_probs[i][j][k][l][m] = get_binary_prob(
 522                                             coef_branch_ct[i][j][k][l][m][0],
 523                                             coef_branch_ct[i][j][k][l][m][1]);
 524         }
 525       }
 526     }
 527   }
 528 }
 529
 530 static void update_coef_probs_common(vp9_writer* const bc, VP9_COMP *cpi,
 531                                      TX_SIZE tx_size,
 532                                      vp9_coeff_stats *frame_branch_ct,
 533                                      vp9_coeff_probs_model *new_coef_probs) {
 534   vp9_coeff_probs_model *old_coef_probs = cpi->common.fc->coef_probs[tx_size];
 535   const vp9_prob upd = DIFF_UPDATE_PROB;
 536   const int entropy_nodes_update = UNCONSTRAINED_NODES;
 537   int i, j, k, l, t;
 538   switch (cpi->sf.use_fast_coef_updates) {
 539     case TWO_LOOP: {
 540       /* dry run to see if there is any update at all needed */
 541       int savings = 0;
 542       int update[2] = {0, 0};
 543       for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 544         for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 545           for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 546             for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 547               for (t = 0; t < entropy_nodes_update; ++t) {
 548                 vp9_prob newp = new_coef_probs[i][j][k][l][t];
 549                 const vp9_prob oldp = old_coef_probs[i][j][k][l][t];
 550                 int s;
 551                 int u = 0;
 552                 if (t == PIVOT_NODE)
 553                   s = vp9_prob_diff_update_savings_search_model(
 554                       frame_branch_ct[i][j][k][l][0],
 555                       old_coef_probs[i][j][k][l], &newp, upd);
 556                 else
 557                   s = vp9_prob_diff_update_savings_search(
 558                       frame_branch_ct[i][j][k][l][t], oldp, &newp, upd);
 559                 if (s > 0 && newp != oldp)
 560                   u = 1;
 561                 if (u)
 562                   savings += s - (int)(vp9_cost_zero(upd));
 563                 else
 564                   savings -= (int)(vp9_cost_zero(upd));
 565                 update[u]++;
 566               }
 567             }
 568           }
 569         }
 570       }
 571
 572       // printf("Update %d %d, savings %d\n", update[0], update[1], savings);
 573       /* Is coef updated at all */
 574       if (update[1] == 0 || savings < 0) {
 575         vp9_write_bit(bc, 0);
 576         return;
 577       }
 578       vp9_write_bit(bc, 1);
 579       for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 580         for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 581           for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 582             for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 583               // calc probs and branch cts for this frame only
 584               for (t = 0; t < entropy_nodes_update; ++t) {
 585                 vp9_prob newp = new_coef_probs[i][j][k][l][t];
 586                 vp9_prob *oldp = old_coef_probs[i][j][k][l] + t;
 587                 const vp9_prob upd = DIFF_UPDATE_PROB;
 588                 int s;
 589                 int u = 0;
 590                 if (t == PIVOT_NODE)
 591                   s = vp9_prob_diff_update_savings_search_model(
 592                       frame_branch_ct[i][j][k][l][0],
 593                       old_coef_probs[i][j][k][l], &newp, upd);
 594                 else
 595                   s = vp9_prob_diff_update_savings_search(
 596                       frame_branch_ct[i][j][k][l][t],
 597                       *oldp, &newp, upd);
 598                 if (s > 0 && newp != *oldp)
 599                   u = 1;
 600                 vp9_write(bc, u, upd);
 601                 if (u) {
 602                   /* send/use new probability */
 603                   vp9_write_prob_diff_update(bc, newp, *oldp);
 604                   *oldp = newp;
 605                 }
 606               }
 607             }
 608           }
 609         }
 610       }
 611       return;
 612     }
 613
 614     case ONE_LOOP:
 615     case ONE_LOOP_REDUCED: {
 616       const int prev_coef_contexts_to_update =
 617           cpi->sf.use_fast_coef_updates == ONE_LOOP_REDUCED ?
 618               COEFF_CONTEXTS >> 1 : COEFF_CONTEXTS;
 619       const int coef_band_to_update =
 620           cpi->sf.use_fast_coef_updates == ONE_LOOP_REDUCED ?
 621               COEF_BANDS >> 1 : COEF_BANDS;
 622       int updates = 0;
 623       int noupdates_before_first = 0;
 624       for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 625         for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 626           for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 627             for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 628               // calc probs and branch cts for this frame only
 629               for (t = 0; t < entropy_nodes_update; ++t) {
 630                 vp9_prob newp = new_coef_probs[i][j][k][l][t];
 631                 vp9_prob *oldp = old_coef_probs[i][j][k][l] + t;
 632                 int s;
 633                 int u = 0;
 634                 if (l >= prev_coef_contexts_to_update ||
 635                     k >= coef_band_to_update) {
 636                   u = 0;
 637                 } else {
 638                   if (t == PIVOT_NODE)
 639                     s = vp9_prob_diff_update_savings_search_model(
 640                         frame_branch_ct[i][j][k][l][0],
 641                         old_coef_probs[i][j][k][l], &newp, upd);
 642                   else
 643                     s = vp9_prob_diff_update_savings_search(
 644                         frame_branch_ct[i][j][k][l][t],
 645                         *oldp, &newp, upd);
 646                   if (s > 0 && newp != *oldp)
 647                     u = 1;
 648                 }
 649                 updates += u;
 650                 if (u == 0 && updates == 0) {
 651                   noupdates_before_first++;
 652                   continue;
 653                 }
 654                 if (u == 1 && updates == 1) {
 655                   int v;
 656                   // first update
 657                   vp9_write_bit(bc, 1);
 658                   for (v = 0; v < noupdates_before_first; ++v)
 659                     vp9_write(bc, 0, upd);
 660                 }
 661                 vp9_write(bc, u, upd);
 662                 if (u) {
 663                   /* send/use new probability */
 664                   vp9_write_prob_diff_update(bc, newp, *oldp);
 665                   *oldp = newp;
 666                 }
 667               }
 668             }
 669           }
 670         }
 671       }
 672       if (updates == 0) {
 673         vp9_write_bit(bc, 0);  // no updates
 674       }
 675       return;
 676     }
 677
 678     default:
 679       assert(0);
 680   }
 681 }
 682
 683 static void update_coef_probs(VP9_COMP *cpi, vp9_writer* w) {
 684   const TX_MODE tx_mode = cpi->common.tx_mode;
 685   const TX_SIZE max_tx_size = tx_mode_to_biggest_tx_size[tx_mode];
 686   TX_SIZE tx_size;
 687   vp9_coeff_stats frame_branch_ct[TX_SIZES][PLANE_TYPES];
 688   vp9_coeff_probs_model frame_coef_probs[TX_SIZES][PLANE_TYPES];
 689
 690   for (tx_size = TX_4X4; tx_size <= TX_32X32; ++tx_size)
 691     build_tree_distribution(cpi, tx_size, frame_branch_ct[tx_size],
 692                             frame_coef_probs[tx_size]);
 693
 694   for (tx_size = TX_4X4; tx_size <= max_tx_size; ++tx_size)
 695     update_coef_probs_common(w, cpi, tx_size, frame_branch_ct[tx_size],
 696                              frame_coef_probs[tx_size]);
 697 }
 698
 699 static void encode_loopfilter(struct loopfilter *lf,
 700                               struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
 701   int i;
 702
 703   // Encode the loop filter level and type
 704   vp9_wb_write_literal(wb, lf->filter_level, 6);
 705   vp9_wb_write_literal(wb, lf->sharpness_level, 3);
 706
 707   // Write out loop filter deltas applied at the MB level based on mode or
 708   // ref frame (if they are enabled).
 709   vp9_wb_write_bit(wb, lf->mode_ref_delta_enabled);
 710
 711   if (lf->mode_ref_delta_enabled) {
 712     vp9_wb_write_bit(wb, lf->mode_ref_delta_update);
 713     if (lf->mode_ref_delta_update) {
 714       for (i = 0; i < MAX_REF_LF_DELTAS; i++) {
 715         const int delta = lf->ref_deltas[i];
 716         const int changed = delta != lf->last_ref_deltas[i];
 717         vp9_wb_write_bit(wb, changed);
 718         if (changed) {
 719           lf->last_ref_deltas[i] = delta;
 720           vp9_wb_write_literal(wb, abs(delta) & 0x3F, 6);
 721           vp9_wb_write_bit(wb, delta < 0);
 722         }
 723       }
 724
 725       for (i = 0; i < MAX_MODE_LF_DELTAS; i++) {
 726         const int delta = lf->mode_deltas[i];
 727         const int changed = delta != lf->last_mode_deltas[i];
 728         vp9_wb_write_bit(wb, changed);
 729         if (changed) {
 730           lf->last_mode_deltas[i] = delta;
 731           vp9_wb_write_literal(wb, abs(delta) & 0x3F, 6);
 732           vp9_wb_write_bit(wb, delta < 0);
 733         }
 734       }
 735     }
 736   }
 737 }
 738
 739 static void write_delta_q(struct vp9_write_bit_buffer *wb, int delta_q) {
 740   if (delta_q != 0) {
 741     vp9_wb_write_bit(wb, 1);
 742     vp9_wb_write_literal(wb, abs(delta_q), 4);
 743     vp9_wb_write_bit(wb, delta_q < 0);
 744   } else {
 745     vp9_wb_write_bit(wb, 0);
 746   }
 747 }
 748
 749 static void encode_quantization(const VP9_COMMON *const cm,
 750                                 struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
 751   vp9_wb_write_literal(wb, cm->base_qindex, QINDEX_BITS);
 752   write_delta_q(wb, cm->y_dc_delta_q);
 753   write_delta_q(wb, cm->uv_dc_delta_q);
 754   write_delta_q(wb, cm->uv_ac_delta_q);
 755 }
 756
 757 static void encode_segmentation(VP9_COMMON *cm, MACROBLOCKD *xd,
 758                                 struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
 759   int i, j;
 760
 761   const struct segmentation *seg = &cm->seg;
 762
 763   vp9_wb_write_bit(wb, seg->enabled);
 764   if (!seg->enabled)
 765     return;
 766
 767   // Segmentation map
 768   vp9_wb_write_bit(wb, seg->update_map);
 769   if (seg->update_map) {
 770     // Select the coding strategy (temporal or spatial)
 771     vp9_choose_segmap_coding_method(cm, xd);
 772     // Write out probabilities used to decode unpredicted  macro-block segments
 773     for (i = 0; i < SEG_TREE_PROBS; i++) {
 774       const int prob = seg->tree_probs[i];
 775       const int update = prob != MAX_PROB;
 776       vp9_wb_write_bit(wb, update);
 777       if (update)
 778         vp9_wb_write_literal(wb, prob, 8);
 779     }
 780
 781     // Write out the chosen coding method.
 782     vp9_wb_write_bit(wb, seg->temporal_update);
 783     if (seg->temporal_update) {
 784       for (i = 0; i < PREDICTION_PROBS; i++) {
 785         const int prob = seg->pred_probs[i];
 786         const int update = prob != MAX_PROB;
 787         vp9_wb_write_bit(wb, update);
 788         if (update)
 789           vp9_wb_write_literal(wb, prob, 8);
 790       }
 791     }
 792   }
 793
 794   // Segmentation data
 795   vp9_wb_write_bit(wb, seg->update_data);
 796   if (seg->update_data) {
 797     vp9_wb_write_bit(wb, seg->abs_delta);
 798
 799     for (i = 0; i < MAX_SEGMENTS; i++) {
 800       for (j = 0; j < SEG_LVL_MAX; j++) {
 801         const int active = vp9_segfeature_active(seg, i, j);
 802         vp9_wb_write_bit(wb, active);
 803         if (active) {
 804           const int data = vp9_get_segdata(seg, i, j);
 805           const int data_max = vp9_seg_feature_data_max(j);
 806
 807           if (vp9_is_segfeature_signed(j)) {
 808             encode_unsigned_max(wb, abs(data), data_max);
 809             vp9_wb_write_bit(wb, data < 0);
 810           } else {
 811             encode_unsigned_max(wb, data, data_max);
 812           }
 813         }
 814       }
 815     }
 816   }
 817 }
 818
 819 static void encode_txfm_probs(VP9_COMMON *cm, vp9_writer *w,
 820                               FRAME_COUNTS *counts) {
 821   // Mode
 822   vp9_write_literal(w, MIN(cm->tx_mode, ALLOW_32X32), 2);
 823   if (cm->tx_mode >= ALLOW_32X32)
 824     vp9_write_bit(w, cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT);
 825
 826   // Probabilities
 827   if (cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT) {
 828     int i, j;
 829     unsigned int ct_8x8p[TX_SIZES - 3][2];
 830     unsigned int ct_16x16p[TX_SIZES - 2][2];
 831     unsigned int ct_32x32p[TX_SIZES - 1][2];
 832
 833
 834     for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; i++) {
 835       tx_counts_to_branch_counts_8x8(counts->tx.p8x8[i], ct_8x8p);
 836       for (j = 0; j < TX_SIZES - 3; j++)
 837         vp9_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc->tx_probs.p8x8[i][j], ct_8x8p[j]);
 838     }
 839
 840     for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; i++) {
 841       tx_counts_to_branch_counts_16x16(counts->tx.p16x16[i], ct_16x16p);
 842       for (j = 0; j < TX_SIZES - 2; j++)
 843         vp9_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc->tx_probs.p16x16[i][j],
 844                                   ct_16x16p[j]);
 845     }
 846
 847     for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; i++) {
 848       tx_counts_to_branch_counts_32x32(counts->tx.p32x32[i], ct_32x32p);
 849       for (j = 0; j < TX_SIZES - 1; j++)
 850         vp9_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc->tx_probs.p32x32[i][j],
 851                                   ct_32x32p[j]);
 852     }
 853   }
 854 }
 855
 856 static void write_interp_filter(INTERP_FILTER filter,
 857                                 struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
 858   const int filter_to_literal[] = { 1, 0, 2, 3 };
 859
 860   vp9_wb_write_bit(wb, filter == SWITCHABLE);
 861   if (filter != SWITCHABLE)
 862     vp9_wb_write_literal(wb, filter_to_literal[filter], 2);
 863 }
 864
 865 static void fix_interp_filter(VP9_COMMON *cm, FRAME_COUNTS *counts) {
 866   if (cm->interp_filter == SWITCHABLE) {
 867     // Check to see if only one of the filters is actually used
 868     int count[SWITCHABLE_FILTERS];
 869     int i, j, c = 0;
 870     for (i = 0; i < SWITCHABLE_FILTERS; ++i) {
 871       count[i] = 0;
 872       for (j = 0; j < SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS; ++j)
 873         count[i] += counts->switchable_interp[j][i];
 874       c += (count[i] > 0);
 875     }
 876     if (c == 1) {
 877       // Only one filter is used. So set the filter at frame level
 878       for (i = 0; i < SWITCHABLE_FILTERS; ++i) {
 879         if (count[i]) {
 880           cm->interp_filter = i;
 881           break;
 882         }
 883       }
 884     }
 885   }
 886 }
 887
 888 static void write_tile_info(const VP9_COMMON *const cm,
 889                             struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
 890   int min_log2_tile_cols, max_log2_tile_cols, ones;
 891   vp9_get_tile_n_bits(cm->mi_cols, &min_log2_tile_cols, &max_log2_tile_cols);
 892
 893   // columns
 894   ones = cm->log2_tile_cols - min_log2_tile_cols;
 895   while (ones--)
 896     vp9_wb_write_bit(wb, 1);
 897
 898   if (cm->log2_tile_cols < max_log2_tile_cols)
 899     vp9_wb_write_bit(wb, 0);
 900
 901   // rows
 902   vp9_wb_write_bit(wb, cm->log2_tile_rows != 0);
 903   if (cm->log2_tile_rows != 0)
 904     vp9_wb_write_bit(wb, cm->log2_tile_rows != 1);
 905 }
 906
 907 static int get_refresh_mask(VP9_COMP *cpi) {
 908   if (vp9_preserve_existing_gf(cpi)) {
 909     // We have decided to preserve the previously existing golden frame as our
 910     // new ARF frame. However, in the short term we leave it in the GF slot and,
 911     // if we're updating the GF with the current decoded frame, we save it
 912     // instead to the ARF slot.
 913     // Later, in the function vp9_encoder.c:vp9_update_reference_frames() we
 914     // will swap gld_fb_idx and alt_fb_idx to achieve our objective. We do it
 915     // there so that it can be done outside of the recode loop.
 916     // Note: This is highly specific to the use of ARF as a forward reference,
 917     // and this needs to be generalized as other uses are implemented
 918     // (like RTC/temporal scalability).
 919     return (cpi->refresh_last_frame << cpi->lst_fb_idx) |
 920            (cpi->refresh_golden_frame << cpi->alt_fb_idx);
 921   } else {
 922     int arf_idx = cpi->alt_fb_idx;
 923     if ((cpi->oxcf.pass == 2) && cpi->multi_arf_allowed) {
 924       const GF_GROUP *const gf_group = &cpi->twopass.gf_group;
 925       arf_idx = gf_group->arf_update_idx[gf_group->index];
 926     }
 927     return (cpi->refresh_last_frame << cpi->lst_fb_idx) |
 928            (cpi->refresh_golden_frame << cpi->gld_fb_idx) |
 929            (cpi->refresh_alt_ref_frame << arf_idx);
 930   }
 931 }
 932
 933 static size_t encode_tiles(VP9_COMP *cpi, uint8_t *data_ptr) {
 934   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 935   vp9_writer residual_bc;
 936   int tile_row, tile_col;
 937   TOKENEXTRA *tok[4][1 << 6], *tok_end;
 938   size_t total_size = 0;
 939   const int tile_cols = 1 << cm->log2_tile_cols;
 940   const int tile_rows = 1 << cm->log2_tile_rows;
 941   TOKENEXTRA *pre_tok = cpi->tok;
 942   int tile_tok = 0;
 943
 944   vpx_memset(cm->above_seg_context, 0, sizeof(*cm->above_seg_context) *
 945              mi_cols_aligned_to_sb(cm->mi_cols));
 946
 947   for (tile_row = 0; tile_row < tile_rows; ++tile_row) {
 948     for (tile_col = 0; tile_col < tile_cols; ++tile_col) {
 949       int tile_idx = tile_row * tile_cols + tile_col;
 950       tok[tile_row][tile_col] = pre_tok + tile_tok;
 951       pre_tok = tok[tile_row][tile_col];
 952       tile_tok = allocated_tokens(cpi->tile_data[tile_idx].tile_info);
 953     }
 954   }
 955
 956   for (tile_row = 0; tile_row < tile_rows; tile_row++) {
 957     for (tile_col = 0; tile_col < tile_cols; tile_col++) {
 958       int tile_idx = tile_row * tile_cols + tile_col;
 959       tok_end = tok[tile_row][tile_col] + cpi->tok_count[tile_row][tile_col];
 960
 961       if (tile_col < tile_cols - 1 || tile_row < tile_rows - 1)
 962         vp9_start_encode(&residual_bc, data_ptr + total_size + 4);
 963       else
 964         vp9_start_encode(&residual_bc, data_ptr + total_size);
 965
 966       write_modes(cpi, &cpi->tile_data[tile_idx].tile_info,
 967                   &residual_bc, &tok[tile_row][tile_col], tok_end);
 968       assert(tok[tile_row][tile_col] == tok_end);
 969       vp9_stop_encode(&residual_bc);
 970       if (tile_col < tile_cols - 1 || tile_row < tile_rows - 1) {
 971         // size of this tile
 972         mem_put_be32(data_ptr + total_size, residual_bc.pos);
 973         total_size += 4;
 974       }
 975
 976       total_size += residual_bc.pos;
 977     }
 978   }
 979
 980   return total_size;
 981 }
 982
 983 static void write_display_size(const VP9_COMMON *cm,
 984                                struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
 985   const int scaling_active = cm->width != cm->display_width ||
 986                              cm->height != cm->display_height;
 987   vp9_wb_write_bit(wb, scaling_active);
 988   if (scaling_active) {
 989     vp9_wb_write_literal(wb, cm->display_width - 1, 16);
 990     vp9_wb_write_literal(wb, cm->display_height - 1, 16);
 991   }
 992 }
 993
 994 static void write_frame_size(const VP9_COMMON *cm,
 995                              struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
 996   vp9_wb_write_literal(wb, cm->width - 1, 16);
 997   vp9_wb_write_literal(wb, cm->height - 1, 16);
 998
 999   write_display_size(cm, wb);
1000 }
1001
1002 static void write_frame_size_with_refs(VP9_COMP *cpi,
1003                                        struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
1004   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
1005   int found = 0;
1006
1007   MV_REFERENCE_FRAME ref_frame;
1008   for (ref_frame = LAST_FRAME; ref_frame <= ALTREF_FRAME; ++ref_frame) {
1009     YV12_BUFFER_CONFIG *cfg = get_ref_frame_buffer(cpi, ref_frame);
1010     found = cm->width == cfg->y_crop_width &&
1011             cm->height == cfg->y_crop_height;
1012
1013     // Set "found" to 0 for temporal svc and for spatial svc key frame
1014     if (cpi->use_svc &&
1015         ((cpi->svc.number_temporal_layers > 1 &&
1016          cpi->oxcf.rc_mode == VPX_CBR) ||
1017         (cpi->svc.number_spatial_layers > 1 &&
1018          cpi->svc.layer_context[cpi->svc.spatial_layer_id].is_key_frame) ||
1019         (is_two_pass_svc(cpi) &&
1020          cpi->svc.encode_empty_frame_state == ENCODING &&
1021          cpi->svc.layer_context[0].frames_from_key_frame <
1022          cpi->svc.number_temporal_layers + 1))) {
1023       found = 0;
1024     }
1025     vp9_wb_write_bit(wb, found);
1026     if (found) {
1027       break;
1028     }
1029   }
1030
1031   if (!found) {
1032     vp9_wb_write_literal(wb, cm->width - 1, 16);
1033     vp9_wb_write_literal(wb, cm->height - 1, 16);
1034   }
1035
1036   write_display_size(cm, wb);
1037 }
1038
1039 static void write_sync_code(struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
1040   vp9_wb_write_literal(wb, VP9_SYNC_CODE_0, 8);
1041   vp9_wb_write_literal(wb, VP9_SYNC_CODE_1, 8);
1042   vp9_wb_write_literal(wb, VP9_SYNC_CODE_2, 8);
1043 }
1044
1045 static void write_profile(BITSTREAM_PROFILE profile,
1046                           struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
1047   switch (profile) {
1048     case PROFILE_0:
1049       vp9_wb_write_literal(wb, 0, 2);
1050       break;
1051     case PROFILE_1:
1052       vp9_wb_write_literal(wb, 2, 2);
1053       break;
1054     case PROFILE_2:
1055       vp9_wb_write_literal(wb, 1, 2);
1056       break;
1057     case PROFILE_3:
1058       vp9_wb_write_literal(wb, 6, 3);
1059       break;
1060     default:
1061       assert(0);
1062   }
1063 }
1064
1065 static void write_bitdepth_colorspace_sampling(
1066     VP9_COMMON *const cm, struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
1067   if (cm->profile >= PROFILE_2) {
1068     assert(cm->bit_depth > VPX_BITS_8);
1069     vp9_wb_write_bit(wb, cm->bit_depth == VPX_BITS_10 ? 0 : 1);
1070   }
1071   vp9_wb_write_literal(wb, cm->color_space, 3);
1072   if (cm->color_space != SRGB) {
1073     vp9_wb_write_bit(wb, 0);  // 0: [16, 235] (i.e. xvYCC), 1: [0, 255]
1074     if (cm->profile == PROFILE_1 || cm->profile == PROFILE_3) {
1075       assert(cm->subsampling_x != 1 || cm->subsampling_y != 1);
1076       vp9_wb_write_bit(wb, cm->subsampling_x);
1077       vp9_wb_write_bit(wb, cm->subsampling_y);
1078       vp9_wb_write_bit(wb, 0);  // unused
1079     } else {
1080       assert(cm->subsampling_x == 1 && cm->subsampling_y == 1);
1081     }
1082   } else {
1083     assert(cm->profile == PROFILE_1 || cm->profile == PROFILE_3);
1084     vp9_wb_write_bit(wb, 0);  // unused
1085   }
1086 }
1087
1088 static void write_uncompressed_header(VP9_COMP *cpi,
1089                                       struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
1090   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
1091   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->td.mb.e_mbd;
1092
1093   vp9_wb_write_literal(wb, VP9_FRAME_MARKER, 2);
1094
1095   write_profile(cm->profile, wb);
1096
1097   vp9_wb_write_bit(wb, 0);  // show_existing_frame
1098   vp9_wb_write_bit(wb, cm->frame_type);
1099   vp9_wb_write_bit(wb, cm->show_frame);
1100   vp9_wb_write_bit(wb, cm->error_resilient_mode);
1101
1102   if (cm->frame_type == KEY_FRAME) {
1103     write_sync_code(wb);
1104     write_bitdepth_colorspace_sampling(cm, wb);
1105     write_frame_size(cm, wb);
1106   } else {
1107     // In spatial svc if it's not error_resilient_mode then we need to code all
1108     // visible frames as invisible. But we need to keep the show_frame flag so
1109     // that the publisher could know whether it is supposed to be visible.
1110     // So we will code the show_frame flag as it is. Then code the intra_only
1111     // bit here. This will make the bitstream incompatible. In the player we
1112     // will change to show_frame flag to 0, then add an one byte frame with
1113     // show_existing_frame flag which tells the decoder which frame we want to
1114     // show.
1115     if (!cm->show_frame)
1116       vp9_wb_write_bit(wb, cm->intra_only);
1117
1118     if (!cm->error_resilient_mode)
1119       vp9_wb_write_literal(wb, cm->reset_frame_context, 2);
1120
1121     if (cm->intra_only) {
1122       write_sync_code(wb);
1123
1124       // Note for profile 0, 420 8bpp is assumed.
1125       if (cm->profile > PROFILE_0) {
1126         write_bitdepth_colorspace_sampling(cm, wb);
1127       }
1128
1129       vp9_wb_write_literal(wb, get_refresh_mask(cpi), REF_FRAMES);
1130       write_frame_size(cm, wb);
1131     } else {
1132       MV_REFERENCE_FRAME ref_frame;
1133       vp9_wb_write_literal(wb, get_refresh_mask(cpi), REF_FRAMES);
1134       for (ref_frame = LAST_FRAME; ref_frame <= ALTREF_FRAME; ++ref_frame) {
1135         vp9_wb_write_literal(wb, get_ref_frame_idx(cpi, ref_frame),
1136                              REF_FRAMES_LOG2);
1137         vp9_wb_write_bit(wb, cm->ref_frame_sign_bias[ref_frame]);
1138       }
1139
1140       write_frame_size_with_refs(cpi, wb);
1141
1142       vp9_wb_write_bit(wb, cm->allow_high_precision_mv);
1143
1144       fix_interp_filter(cm, cpi->td.counts);
1145       write_interp_filter(cm->interp_filter, wb);
1146     }
1147   }
1148
1149   if (!cm->error_resilient_mode) {
1150     vp9_wb_write_bit(wb, cm->refresh_frame_context);
1151     vp9_wb_write_bit(wb, cm->frame_parallel_decoding_mode);
1152   }
1153
1154   vp9_wb_write_literal(wb, cm->frame_context_idx, FRAME_CONTEXTS_LOG2);
1155
1156   encode_loopfilter(&cm->lf, wb);
1157   encode_quantization(cm, wb);
1158   encode_segmentation(cm, xd, wb);
1159
1160   write_tile_info(cm, wb);
1161 }
1162
1163 static size_t write_compressed_header(VP9_COMP *cpi, uint8_t *data) {
1164   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
1165   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->td.mb.e_mbd;
1166   FRAME_CONTEXT *const fc = cm->fc;
1167   FRAME_COUNTS *counts = cpi->td.counts;
1168   vp9_writer header_bc;
1169
1170   vp9_start_encode(&header_bc, data);
1171
1172   if (xd->lossless)
1173     cm->tx_mode = ONLY_4X4;
1174   else
1175     encode_txfm_probs(cm, &header_bc, counts);
1176
1177   update_coef_probs(cpi, &header_bc);
1178   update_skip_probs(cm, &header_bc, counts);
1179
1180   if (!frame_is_intra_only(cm)) {
1181     int i;
1182
1183     for (i = 0; i < INTER_MODE_CONTEXTS; ++i)
1184       prob_diff_update(vp9_inter_mode_tree, cm->fc->inter_mode_probs[i],
1185                        counts->inter_mode[i], INTER_MODES, &header_bc);
1186
1187     vp9_zero(counts->inter_mode);
1188
1189     if (cm->interp_filter == SWITCHABLE)
1190       update_switchable_interp_probs(cm, &header_bc, counts);
1191
1192     for (i = 0; i < INTRA_INTER_CONTEXTS; i++)
1193       vp9_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->intra_inter_prob[i],
1194                                 counts->intra_inter[i]);
1195
1196     if (cm->allow_comp_inter_inter) {
1197       const int use_compound_pred = cm->reference_mode != SINGLE_REFERENCE;
1198       const int use_hybrid_pred = cm->reference_mode == REFERENCE_MODE_SELECT;
1199
1200       vp9_write_bit(&header_bc, use_compound_pred);
1201       if (use_compound_pred) {
1202         vp9_write_bit(&header_bc, use_hybrid_pred);
1203         if (use_hybrid_pred)
1204           for (i = 0; i < COMP_INTER_CONTEXTS; i++)
1205             vp9_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->comp_inter_prob[i],
1206                                       counts->comp_inter[i]);
1207       }
1208     }
1209
1210     if (cm->reference_mode != COMPOUND_REFERENCE) {
1211       for (i = 0; i < REF_CONTEXTS; i++) {
1212         vp9_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->single_ref_prob[i][0],
1213                                   counts->single_ref[i][0]);
1214         vp9_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->single_ref_prob[i][1],
1215                                   counts->single_ref[i][1]);
1216       }
1217     }
1218
1219     if (cm->reference_mode != SINGLE_REFERENCE)
1220       for (i = 0; i < REF_CONTEXTS; i++)
1221         vp9_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->comp_ref_prob[i],
1222                                   counts->comp_ref[i]);
1223
1224     for (i = 0; i < BLOCK_SIZE_GROUPS; ++i)
1225       prob_diff_update(vp9_intra_mode_tree, cm->fc->y_mode_prob[i],
1226                        counts->y_mode[i], INTRA_MODES, &header_bc);
1227
1228     for (i = 0; i < PARTITION_CONTEXTS; ++i)
1229       prob_diff_update(vp9_partition_tree, fc->partition_prob[i],
1230                        counts->partition[i], PARTITION_TYPES, &header_bc);
1231
1232     vp9_write_nmv_probs(cm, cm->allow_high_precision_mv, &header_bc,
1233                         &counts->mv);
1234   }
1235
1236   vp9_stop_encode(&header_bc);
1237   assert(header_bc.pos <= 0xffff);
1238
1239   return header_bc.pos;
1240 }
1241
1242 void vp9_pack_bitstream(VP9_COMP *cpi, uint8_t *dest, size_t *size) {
1243   uint8_t *data = dest;
1244   size_t first_part_size, uncompressed_hdr_size;
1245   struct vp9_write_bit_buffer wb = {data, 0};
1246   struct vp9_write_bit_buffer saved_wb;
1247
1248   write_uncompressed_header(cpi, &wb);
1249   saved_wb = wb;
1250   vp9_wb_write_literal(&wb, 0, 16);  // don't know in advance first part. size
1251
1252   uncompressed_hdr_size = vp9_wb_bytes_written(&wb);
1253   data += uncompressed_hdr_size;
1254
1255   vp9_clear_system_state();
1256
1257   first_part_size = write_compressed_header(cpi, data);
1258   data += first_part_size;
1259   // TODO(jbb): Figure out what to do if first_part_size > 16 bits.
1260   vp9_wb_write_literal(&saved_wb, (int)first_part_size, 16);
1261
1262   data += encode_tiles(cpi, data);
1263
1264   *size = data - dest;
1265 }