]> granicus.if.org Git - libx264/commitdiff
Trellis RD quantization.
authorLoren Merritt <pengvado@videolan.org>
Thu, 3 Nov 2005 22:20:47 +0000 (22:20 +0000)
committerLoren Merritt <pengvado@videolan.org>
Thu, 3 Nov 2005 22:20:47 +0000 (22:20 +0000)
around +.2 dB

git-svn-id: svn://svn.videolan.org/x264/trunk@360 df754926-b1dd-0310-bc7b-ec298dee348c

13 files changed:
common/cabac.c
common/cabac.h
common/common.h
common/dct.h
common/set.c
encoder/analyse.c
encoder/cabac.c
encoder/encoder.c
encoder/macroblock.c
encoder/macroblock.h
encoder/rdo.c
x264.c
x264.h

index 7f76d25bb3fc0e971d28a2e783760b40f22e4e57..79ba5cf364c172a26d48b46651d9dd9a069e3db8 100644 (file)
@@ -1023,3 +1023,15 @@ void x264_cabac_size_decision( x264_cabac_t *cb, int i_ctx, int b )
     cb->state[i_ctx] = x264_cabac_transition[b][i_state];
     cb->f8_bits_encoded += x264_cabac_entropy[ b ? 127 - i_state : i_state ];
 }
+
+int x264_cabac_size_decision2( uint8_t *state, int b )
+{
+    int i_state = *state;
+    *state = x264_cabac_transition[b][i_state];
+    return x264_cabac_entropy[ b ? 127 - i_state : i_state ];
+}
+
+int x264_cabac_size_decision_noup( uint8_t *state, int b )
+{
+    return x264_cabac_entropy[ b ? 127 - *state : *state ];
+}
index f3ac1273694315265093026c963c307d02ec8c07..2934d8f94bd04d1ded77936bba1c7908dbdb4668 100644 (file)
@@ -58,6 +58,8 @@ void x264_cabac_encode_terminal( x264_cabac_t *cb, int b );
 void x264_cabac_encode_flush( x264_cabac_t *cb );
 /* don't write the bitstream, just calculate cost: */
 void x264_cabac_size_decision( x264_cabac_t *cb, int i_ctx, int b );
+int  x264_cabac_size_decision2( uint8_t *state, int b );
+int  x264_cabac_size_decision_noup( uint8_t *state, int b );
 
 static inline int x264_cabac_pos( x264_cabac_t *cb )
 {
index 57c037c8fb0c9bb3b9cf09ca7d53c7dc4a1f0397..52b8a1895cb8310b62ea44812518a6b495a5a01e 100644 (file)
@@ -254,6 +254,8 @@ struct x264_t
     int             dequant8_mf[2][6][8][8];
     int             quant4_mf[4][6][4][4];
     int             quant8_mf[2][6][8][8];
+    int             unquant4_mf[4][52][16];
+    int             unquant8_mf[2][52][64];
 
     /* Slice header */
     x264_slice_header_t sh;
@@ -336,6 +338,7 @@ struct x264_t
         int     i_me_method;
         int     i_subpel_refine;
         int     b_chroma_me;
+        int     b_trellis;
         /* Allowed qpel MV range to stay within the picture + emulated edge pixels */
         int     mv_min[2];
         int     mv_max[2];
index c04931379264756bb1d6c1cd25eb074c9d01a9a6..aae3262e22cc1d92f7e404694b1837425c7a8613 100644 (file)
 #ifndef _DCT_H
 #define _DCT_H 1
 
+/* the inverse of the scaling factors introduced by 8x8 fdct */
+#define W(i) (i==0 ? FIX8(1.0000) :\
+              i==1 ? FIX8(0.8859) :\
+              i==2 ? FIX8(1.6000) :\
+              i==3 ? FIX8(0.9415) :\
+              i==4 ? FIX8(1.2651) :\
+              i==5 ? FIX8(1.1910) :0)
+static const int x264_dct8_weight_tab[64] = {
+    W(0), W(3), W(4), W(3),  W(0), W(3), W(4), W(3),
+    W(3), W(1), W(5), W(1),  W(3), W(1), W(5), W(1),
+    W(4), W(5), W(2), W(5),  W(4), W(5), W(2), W(5),
+    W(3), W(1), W(5), W(1),  W(3), W(1), W(5), W(1),
+
+    W(0), W(3), W(4), W(3),  W(0), W(3), W(4), W(3),
+    W(3), W(1), W(5), W(1),  W(3), W(1), W(5), W(1),
+    W(4), W(5), W(2), W(5),  W(4), W(5), W(2), W(5),
+    W(3), W(1), W(5), W(1),  W(3), W(1), W(5), W(1)
+};
+#undef W
+
+/* inverse squared */
+#define W(i) (i==0 ? FIX8(3.125) :\
+              i==1 ? FIX8(1.25) :\
+              i==2 ? FIX8(0.5) :0)
+static const int x264_dct4_weight2_zigzag[16] = {
+    W(0), W(1), W(1), W(0), W(2), W(0), W(1), W(1),
+    W(1), W(1), W(2), W(0), W(2), W(1), W(1), W(2)
+};
+#undef W
+
+#define W(i) (i==0 ? FIX8(1.00000) :\
+              i==1 ? FIX8(0.78487) :\
+              i==2 ? FIX8(2.56132) :\
+              i==3 ? FIX8(0.88637) :\
+              i==4 ? FIX8(1.60040) :\
+              i==5 ? FIX8(1.41850) :0)
+static const int x264_dct8_weight2_zigzag[64] = {
+    W(0), W(3), W(3), W(4), W(1), W(4), W(3), W(5),
+    W(5), W(3), W(0), W(1), W(2), W(1), W(0), W(3),
+    W(3), W(5), W(5), W(3), W(3), W(4), W(1), W(4),
+    W(1), W(4), W(1), W(4), W(3), W(5), W(5), W(3),
+    W(3), W(5), W(5), W(3), W(1), W(2), W(1), W(0),
+    W(1), W(2), W(1), W(5), W(5), W(3), W(3), W(5),
+    W(5), W(1), W(4), W(1), W(4), W(1), W(3), W(5),
+    W(5), W(3), W(1), W(2), W(1), W(5), W(5), W(1)
+};
+#undef W
+
 typedef struct
 {
     void (*sub4x4_dct)   ( int16_t dct[4][4],  uint8_t *pix1, int i_pix1, uint8_t *pix2, int i_pix2 );
index 13d9993c73c1afcd1f3022ad8eb7dab9e8a14813..d72763ff1328426f0dc9e248d69a1287e6c40d57 100644 (file)
@@ -105,6 +105,15 @@ void x264_cqm_init( x264_t *h )
                 h->  quant8_mf[i_list][q][0][i] = def_quant8[q][i] * 16 / h->pps->scaling_list[4+i_list][i];
             }
     }
+    for( q = 0; q < 52; q++ )
+    {
+        for( i_list = 0; i_list < 4; i_list++ )
+            for( i = 0; i < 16; i++ )
+                h->unquant4_mf[i_list][q][i] = (1 << (q/6 + 15 + 8)) / h->quant4_mf[i_list][q%6][0][i];
+        for( i_list = 0; i_list < 2; i_list++ )
+            for( i = 0; i < 64; i++ )
+                h->unquant8_mf[i_list][q][i] = (1 << (q/6 + 16 + 8)) / h->quant8_mf[i_list][q%6][0][i];
+    }
 }
 
 int x264_cqm_parse_jmlist( x264_t *h, const char *buf, const char *name,
index a2348ab618d5c1a90295bab55312a7b7deec0539..1869a145e2812f15d458633b9251028e4485cb4f 100644 (file)
@@ -194,7 +194,7 @@ static void x264_mb_analyse_init( x264_t *h, x264_mb_analysis_t *a, int i_qp )
     h->mb.i_subpel_refine = h->param.analyse.i_subpel_refine;
     h->mb.b_chroma_me = h->param.analyse.b_chroma_me && h->sh.i_type == SLICE_TYPE_P
                         && h->mb.i_subpel_refine >= 5;
-
+    h->mb.b_trellis = h->param.analyse.i_trellis > 1;
     h->mb.b_transform_8x8 = 0;
 
     /* I: Intra part */
@@ -2074,6 +2074,8 @@ void x264_macroblock_analyse( x264_t *h )
 
     if( !analysis.b_mbrd )
         x264_mb_analyse_transform( h );
+
+    h->mb.b_trellis = h->param.analyse.i_trellis;
 }
 
 /*-------------------- Update MB from the analysis ----------------------*/
index 1273bfac825d52f9832ab52fdf31f44154fd0ebd..3c3b51f0de15644b328c00696c25a49e7b7ff6a2 100644 (file)
@@ -710,24 +710,24 @@ static int x264_cabac_mb_cbf_ctxidxinc( x264_t *h, int i_cat, int i_idx )
 }
 
 
+static const int significant_coeff_flag_offset[6] = { 105, 120, 134, 149, 152, 402 };
+static const int last_coeff_flag_offset[6] = { 166, 181, 195, 210, 213, 417 };
+static const int coeff_abs_level_m1_offset[6] = { 227, 237, 247, 257, 266, 426 };
+static const int significant_coeff_flag_offset_8x8[63] = {
+    0, 1, 2, 3, 4, 5, 5, 4, 4, 3, 3, 4, 4, 4, 5, 5,
+    4, 4, 4, 4, 3, 3, 6, 7, 7, 7, 8, 9,10, 9, 8, 7,
+    7, 6,11,12,13,11, 6, 7, 8, 9,14,10, 9, 8, 6,11,
+   12,13,11, 6, 9,14,10, 9,11,12,13,11,14,10,12
+};
+static const int last_coeff_flag_offset_8x8[63] = {
+    0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
+    2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
+    3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
+    5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 7, 7, 7, 7, 8, 8, 8
+};
+
 static void block_residual_write_cabac( x264_t *h, x264_cabac_t *cb, int i_ctxBlockCat, int i_idx, int *l, int i_count )
 {
-    static const int significant_coeff_flag_offset[6] = { 105, 120, 134, 149, 152, 402 };
-    static const int last_coeff_flag_offset[6] = { 166, 181, 195, 210, 213, 417 };
-    static const int coeff_abs_level_m1_offset[6] = { 227, 237, 247, 257, 266, 426 };
-    static const int significant_coeff_flag_offset_8x8[63] = {
-        0, 1, 2, 3, 4, 5, 5, 4, 4, 3, 3, 4, 4, 4, 5, 5,
-        4, 4, 4, 4, 3, 3, 6, 7, 7, 7, 8, 9,10, 9, 8, 7,
-        7, 6,11,12,13,11, 6, 7, 8, 9,14,10, 9, 8, 6,11,
-       12,13,11, 6, 9,14,10, 9,11,12,13,11,14,10,12
-    };
-    static const int last_coeff_flag_offset_8x8[63] = {
-        0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
-        2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
-        3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4,
-        5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 7, 7, 7, 7, 8, 8, 8
-    };
-
     const int i_ctx_sig = significant_coeff_flag_offset[i_ctxBlockCat];
     const int i_ctx_last = last_coeff_flag_offset[i_ctxBlockCat];
     const int i_ctx_level = coeff_abs_level_m1_offset[i_ctxBlockCat];
index c57555f22db9e3857c64b1fa3e65feb0585bc66a..d49eff8ff0fb67a1e2c4b0f3578e75fa001cc881 100644 (file)
@@ -409,6 +409,8 @@ static int x264_validate_parameters( x264_t *h )
     }
     h->param.analyse.i_chroma_qp_offset = x264_clip3(h->param.analyse.i_chroma_qp_offset, -12, 12);
     h->param.analyse.i_mv_range = x264_clip3(h->param.analyse.i_mv_range, 32, 2048);
+    if( !h->param.b_cabac )
+        h->param.analyse.i_trellis = 0;
 
     if( h->param.rc.f_qblur < 0 )
         h->param.rc.f_qblur = 0;
@@ -546,8 +548,8 @@ x264_t *x264_encoder_open   ( x264_param_t *param )
 
     h->fdec = h->frames.reference[0];
 
-    /* init mb cache */
     x264_macroblock_cache_init( h );
+    x264_rdo_init( );
 
     /* init CPU functions */
     x264_predict_16x16_init( h->param.cpu, h->predict_16x16 );
@@ -596,6 +598,7 @@ int x264_encoder_reconfig( x264_t *h, x264_param_t *param )
     h->param.analyse.i_me_method = param->analyse.i_me_method;
     h->param.analyse.i_me_range = param->analyse.i_me_range;
     h->param.analyse.i_subpel_refine = param->analyse.i_subpel_refine;
+    h->param.analyse.i_trellis = param->analyse.i_trellis;
     h->param.analyse.intra = param->analyse.intra;
     h->param.analyse.inter = param->analyse.inter;
     if( h->sps->b_direct8x8_inference && h->param.i_bframe
index bfc2c079b85a4c269cd64ab950d2a390aaaf4f6b..55d3093cb7aa5b88b0de90e8eb7ec997c18fa7fd 100644 (file)
@@ -206,7 +206,12 @@ void x264_mb_encode_i4x4( x264_t *h, int idx, int i_qscale )
     }
 
     h->dctf.sub4x4_dct( dct4x4, p_src, i_stride, p_dst, i_stride );
-    quant_4x4( h, dct4x4, h->quant4_mf[CQM_4IY], i_qscale, 1 );
+
+    if( h->mb.b_trellis )
+        x264_quant_4x4_trellis( h, dct4x4, CQM_4IY, i_qscale, DCT_LUMA_4x4, 1 );
+    else
+        quant_4x4( h, dct4x4, h->quant4_mf[CQM_4IY], i_qscale, 1 );
+
     scan_zigzag_4x4full( h->dct.block[idx].luma4x4, dct4x4 );
     x264_mb_dequant_4x4( dct4x4, h->dequant4_mf[CQM_4IY], i_qscale );
 
@@ -223,7 +228,12 @@ void x264_mb_encode_i8x8( x264_t *h, int idx, int i_qscale )
     int16_t dct8x8[8][8];
 
     h->dctf.sub8x8_dct8( dct8x8, p_src, i_stride, p_dst, i_stride );
-    quant_8x8( h, dct8x8, h->quant8_mf[CQM_8IY], i_qscale, 1 );
+
+    if( h->mb.b_trellis )
+        x264_quant_8x8_trellis( h, dct8x8, CQM_8IY, i_qscale, 1 );
+    else 
+        quant_8x8( h, dct8x8, h->quant8_mf[CQM_8IY], i_qscale, 1 );
+
     scan_zigzag_8x8full( h->dct.luma8x8[idx], dct8x8 );
     x264_mb_dequant_8x8( dct8x8, h->dequant8_mf[CQM_8IY], i_qscale );
     h->dctf.add8x8_idct8( p_dst, i_stride, dct8x8 );
@@ -259,7 +269,11 @@ static void x264_mb_encode_i16x16( x264_t *h, int i_qscale )
         dct4x4[0][block_idx_y[i]][block_idx_x[i]] = dct4x4[1+i][0][0];
 
         /* quant/scan/dequant */
-        quant_4x4( h, dct4x4[1+i], h->quant4_mf[CQM_4IY], i_qscale, 1 );
+        if( h->mb.b_trellis )
+            x264_quant_4x4_trellis( h, dct4x4[1+i], CQM_4IY, i_qscale, DCT_LUMA_AC, 1 );
+        else
+            quant_4x4( h, dct4x4[1+i], h->quant4_mf[CQM_4IY], i_qscale, 1 );
+
         scan_zigzag_4x4( h->dct.block[i].residual_ac, dct4x4[1+i] );
         x264_mb_dequant_4x4( dct4x4[1+i], h->dequant4_mf[CQM_4IY], i_qscale );
     }
@@ -315,6 +329,7 @@ static void x264_mb_encode_8x8_chroma( x264_t *h, int b_inter, int i_qscale )
             /* copy dc coeff */
             dct2x2[block_idx_y[i]][block_idx_x[i]] = dct4x4[i][0][0];
 
+            /* no trellis; it doesn't seem to help chroma noticeably */
             quant_4x4( h, dct4x4[i], h->quant4_mf[CQM_4IC + b_inter], i_qscale, !b_inter );
             scan_zigzag_4x4( h->dct.block[16+i+ch*4].residual_ac, dct4x4[i] );
             x264_mb_dequant_4x4( dct4x4[i], h->dequant4_mf[CQM_4IC + b_inter], i_qscale );
@@ -481,22 +496,27 @@ void x264_macroblock_encode( x264_t *h )
 
             for( idx = 0; idx < 4; idx++ )
             {
-                int i_decimate_8x8;
+                if( h->mb.b_trellis )
+                    x264_quant_8x8_trellis( h, dct8x8[idx], CQM_8PY, i_qp, 0 );
+                else
+                    quant_8x8( h, dct8x8[idx], h->quant8_mf[CQM_8PY], i_qp, 0 );
 
-                quant_8x8( h, dct8x8[idx], h->quant8_mf[CQM_8PY], i_qp, 0 );
                 scan_zigzag_8x8full( h->dct.luma8x8[idx], dct8x8[idx] );
                 x264_mb_dequant_8x8( dct8x8[idx], h->dequant8_mf[CQM_8PY], i_qp );
 
-                i_decimate_8x8 = x264_mb_decimate_score( h->dct.luma8x8[idx], 64 );
-                i_decimate_mb += i_decimate_8x8;
-                if( i_decimate_8x8 < 4 )
+                if( !h->mb.b_trellis )
                 {
-                    memset( h->dct.luma8x8[idx], 0, sizeof( h->dct.luma8x8[idx] ) );
-                    memset( dct8x8[idx], 0, sizeof( dct8x8[idx] ) );
+                    int i_decimate_8x8 = x264_mb_decimate_score( h->dct.luma8x8[idx], 64 );
+                    i_decimate_mb += i_decimate_8x8;
+                    if( i_decimate_8x8 < 4 )
+                    {
+                        memset( h->dct.luma8x8[idx], 0, sizeof( h->dct.luma8x8[idx] ) );
+                        memset( dct8x8[idx], 0, sizeof( dct8x8[idx] ) );
+                    }
                 }
             }
 
-            if( i_decimate_mb < 6 )
+            if( i_decimate_mb < 6 && !h->mb.b_trellis )
                 memset( h->dct.luma8x8, 0, sizeof( h->dct.luma8x8 ) );
             else
                 h->dctf.add16x16_idct8( h->mb.pic.p_fdec[0], h->mb.pic.i_stride[0], dct8x8 );
@@ -518,7 +538,11 @@ void x264_macroblock_encode( x264_t *h )
                 {
                     idx = i8x8 * 4 + i4x4;
 
-                    quant_4x4( h, dct4x4[idx], h->quant4_mf[CQM_4PY], i_qp, 0 );
+                    if( h->mb.b_trellis )
+                        x264_quant_4x4_trellis( h, dct4x4[idx], CQM_4PY, i_qp, DCT_LUMA_4x4, 0 );
+                    else
+                        quant_4x4( h, dct4x4[idx], h->quant4_mf[CQM_4PY], i_qp, 0 );
+
                     scan_zigzag_4x4full( h->dct.block[idx].luma4x4, dct4x4[idx] );
                     x264_mb_dequant_4x4( dct4x4[idx], h->dequant4_mf[CQM_4PY], i_qp );
 
index 9f8f661cef6db77d9d529434f419357b304a0103..3c848bcb7b6c8d3fbc26b76d66f8734db77eeeb3 100644 (file)
@@ -26,6 +26,8 @@
 
 #include "common/macroblock.h"
 
+void x264_rdo_init( );
+
 int x264_macroblock_probe_skip( x264_t *h, int b_bidir );
 
 static inline int x264_macroblock_probe_pskip( x264_t *h )
@@ -39,6 +41,11 @@ void x264_macroblock_write_cavlc ( x264_t *h, bs_t *s );
 
 void x264_cabac_mb_skip( x264_t *h, int b_skip );
 
+void x264_quant_4x4_trellis( x264_t *h, int16_t dct[4][4], int i_quant_cat,
+                             int i_qp, int i_ctxBlockCat, int b_intra );
+void x264_quant_8x8_trellis( x264_t *h, int16_t dct[8][8], int i_quant_cat,
+                             int i_qp, int b_intra );
+
 static inline int array_non_zero( int *v, int i_count )
 {
     int i;
index fa79ca448e4f1aade819a4434563b08291b6fe40..988b4d4ea0748524318b8b7fec684b4021fa6072 100644 (file)
@@ -87,3 +87,311 @@ static int x264_rd_cost_mb( x264_t *h, int i_lambda2 )
 
     return i_ssd + i_bits;
 }
+
+
+/****************************************************************************
+ * Trellis RD quantization
+ ****************************************************************************/
+
+#define TRELLIS_SCORE_MAX (1ULL<<50)
+#define CABAC_SIZE_BITS 8
+#define SSD_WEIGHT_BITS 5
+#define LAMBDA_BITS 4
+
+/* precalculate the cost of coding abs_level_m1 */
+static int cabac_prefix_transition[15][128];
+static int cabac_prefix_size[15][128];
+void x264_rdo_init( )
+{
+    int i_prefix;
+    int i_ctx;
+    for( i_prefix = 0; i_prefix < 15; i_prefix++ )
+    {
+        for( i_ctx = 0; i_ctx < 128; i_ctx++ )
+        {
+            int f8_bits = 0;
+            uint8_t ctx = i_ctx;
+            int i;
+
+            for( i = 1; i < i_prefix; i++ )
+                f8_bits += x264_cabac_size_decision2( &ctx, 1 );
+            if( i_prefix > 0 && i_prefix < 14 )
+                f8_bits += x264_cabac_size_decision2( &ctx, 0 );
+            f8_bits += 1 << CABAC_SIZE_BITS; //sign
+
+            cabac_prefix_size[i_prefix][i_ctx] = f8_bits;
+            cabac_prefix_transition[i_prefix][i_ctx] = ctx;
+        }
+    }
+}
+
+// node ctx: 0..3: abslevel1 (with abslevelgt1 == 0).
+//           4..7: abslevelgt1 + 3 (and abslevel1 doesn't matter).
+/* map node ctx => cabac ctx for level=1 */
+static const int coeff_abs_level1_ctx[8] = { 1, 2, 3, 4, 0, 0, 0, 0 };
+/* map node ctx => cabac ctx for level>1 */
+static const int coeff_abs_levelgt1_ctx[8] = { 5, 5, 5, 5, 6, 7, 8, 9 };
+static const int coeff_abs_level_transition[2][8] = {
+/* update node.ctx after coding a level=1 */
+    { 1, 2, 3, 3, 4, 5, 6, 7 },
+/* update node.ctx after coding a level>1 */
+    { 4, 4, 4, 4, 5, 6, 7, 7 }
+};
+
+static const int lambda2_tab[6] = { 1024, 1290, 1625, 2048, 2580, 3251 };
+
+typedef struct {
+    uint64_t score;
+    int level_idx; // index into level_tree[]
+    uint8_t cabac_state[10]; //just the contexts relevant to coding abs_level_m1
+} trellis_node_t;
+
+// TODO:
+// support chroma and i16x16 DC
+// save cabac state between blocks?
+// use trellis' RD score instead of x264_mb_decimate_score?
+// code 8x8 sig/last flags forwards with deadzone and save the contexts at
+//   each position?
+// change weights when using CQMs?
+
+// possible optimizations:
+// make scores fit in 32bit
+// save quantized coefs during rd, to avoid a duplicate trellis in the final encode
+// if trellissing all MBRD modes, finish SSD calculation so we can skip all of
+//   the normal dequant/idct/ssd/cabac
+
+// the unquant_mf here is not the same as dequant_mf:
+// in normal operation (dct->quant->dequant->idct) the dct and idct are not
+// normalized. quant/dequant absorb those scaling factors.
+// in this function, we just do (quant->unquant) and want the output to be
+// comparable to the input. so unquant is the direct inverse of quant,
+// and uses the dct scaling factors, not the idct ones.
+
+static void quant_trellis_cabac( x264_t *h, int16_t *dct,
+                                 const int *quant_mf, const int *unquant_mf,
+                                 const int *coef_weight, const int *zigzag,
+                                 int i_ctxBlockCat, int i_qbits, int i_lambda2, int b_ac, int i_coefs )
+{
+    int abs_coefs[64], signs[64];
+    trellis_node_t nodes[2][8];
+    trellis_node_t *nodes_cur = nodes[0];
+    trellis_node_t *nodes_prev = nodes[1];
+    trellis_node_t *bnode;
+    uint8_t cabac_state_sig[64];
+    uint8_t cabac_state_last[64];
+    const int f = 1 << (i_qbits-1); // no deadzone
+    int i_last_nnz = -1;
+    int i, j;
+
+    // (# of coefs) * (# of ctx) * (# of levels tried) = 1024
+    // we don't need to keep all of those: (# of coefs) * (# of ctx) would be enough,
+    // but it takes more time to remove dead states than you gain in reduced memory.
+    struct {
+        uint16_t abs_level;
+        uint16_t next;
+    } level_tree[64*8*2];
+    int i_levels_used = 1;
+
+    /* init coefs */
+    for( i = b_ac; i < i_coefs; i++ )
+    {
+        int coef = dct[zigzag[i]];
+        abs_coefs[i] = abs(coef);
+        signs[i] = coef < 0 ? -1 : 1;
+        if( f <= abs_coefs[i] * quant_mf[zigzag[i]] )
+            i_last_nnz = i;
+    }
+
+    if( i_last_nnz == -1 )
+    {
+        memset( dct, 0, i_coefs * sizeof(*dct) );
+        return;
+    }
+
+    /* init trellis */
+    for( i = 1; i < 8; i++ )
+        nodes_cur[i].score = TRELLIS_SCORE_MAX;
+    nodes_cur[0].score = 0;
+    nodes_cur[0].level_idx = 0;
+    level_tree[0].abs_level = 0;
+    level_tree[0].next = 0;
+
+    // coefs are processed in reverse order, because that's how the abs value is coded.
+    // last_coef and significant_coef flags are normally coded in forward order, but
+    // we have to reverse them to match the levels.
+    // in 4x4 blocks, last_coef and significant_coef use a separate context for each
+    // position, so the order doesn't matter, and we don't even have to update their contexts.
+    // in 8x8 blocks, some positions share contexts, so we'll just have to hope that
+    // cabac isn't too sensitive.
+
+    if( i_coefs == 64 )
+    {
+        const uint8_t *ctx_sig  = &h->cabac.state[ significant_coeff_flag_offset[i_ctxBlockCat] ];
+        const uint8_t *ctx_last = &h->cabac.state[ last_coeff_flag_offset[i_ctxBlockCat] ];
+        for( i = 0; i < 63; i++ )
+        {
+            cabac_state_sig[i]  = ctx_sig[ significant_coeff_flag_offset_8x8[i] ];
+            cabac_state_last[i] = ctx_last[ last_coeff_flag_offset_8x8[i] ];
+        }
+    }
+    else
+    {
+        memcpy( cabac_state_sig,  &h->cabac.state[ significant_coeff_flag_offset[i_ctxBlockCat] ], 15 );
+        memcpy( cabac_state_last, &h->cabac.state[ last_coeff_flag_offset[i_ctxBlockCat] ], 15 );
+    }
+    memcpy( nodes_cur[0].cabac_state, &h->cabac.state[ coeff_abs_level_m1_offset[i_ctxBlockCat] ], 10 );
+
+    for( i = i_last_nnz; i >= b_ac; i-- )
+    {
+        int i_coef = abs_coefs[i];
+        int q = ( f + i_coef * quant_mf[zigzag[i]] ) >> i_qbits;
+        int abs_level;
+        int cost_sig[2], cost_last[2];
+        trellis_node_t n;
+
+        // skip 0s: this doesn't affect the output, but saves some unnecessary computation.
+        if( q == 0 )
+        {
+            // no need to calculate ssd of 0s: it's the same in all nodes.
+            // no need to modify level_tree for ctx=0: it starts with an infinite loop of 0s.
+            const int cost_sig0 = x264_cabac_size_decision_noup( &cabac_state_sig[i], 0 )
+                                * i_lambda2 >> ( CABAC_SIZE_BITS - LAMBDA_BITS );
+            for( j = 1; j < 8; j++ )
+            {
+                if( nodes_cur[j].score != TRELLIS_SCORE_MAX )
+                {
+#define SET_LEVEL(n,l) \
+                    level_tree[i_levels_used].abs_level = l; \
+                    level_tree[i_levels_used].next = n.level_idx; \
+                    n.level_idx = i_levels_used; \
+                    i_levels_used++;
+
+                    SET_LEVEL( nodes_cur[j], 0 );
+                    nodes_cur[j].score += cost_sig0;
+                }
+            }
+            continue;
+        }
+
+        XCHG( trellis_node_t*, nodes_cur, nodes_prev );
+
+        for( j = 0; j < 8; j++ )
+            nodes_cur[j].score = TRELLIS_SCORE_MAX;
+
+        if( i < i_coefs-1 )
+        {
+            cost_sig[0] = x264_cabac_size_decision_noup( &cabac_state_sig[i], 0 );
+            cost_sig[1] = x264_cabac_size_decision_noup( &cabac_state_sig[i], 1 );
+            cost_last[0] = x264_cabac_size_decision_noup( &cabac_state_last[i], 0 );
+            cost_last[1] = x264_cabac_size_decision_noup( &cabac_state_last[i], 1 );
+        }
+        else
+        {
+            cost_sig[0] = cost_sig[1] = 0;
+            cost_last[0] = cost_last[1] = 0;
+        }
+
+        // there are a few cases where increasing the coeff magnitude helps,
+        // but it's only around .003 dB, and skipping them ~doubles the speed of trellis.
+        // could also try q-2: that sometimes helps, but also sometimes decimates blocks
+        // that are better left coded, especially at QP > 40.
+        for( abs_level = q; abs_level >= q-1; abs_level-- )
+        {
+            int u = (unquant_mf[zigzag[i]] * abs_level + 128) >> 8;
+            int64_t d = i_coef - u;
+            uint64_t ssd = d*d * coef_weight[i];
+
+            for( j = 0; j < 8; j++ )
+            {
+                int node_ctx = j;
+                if( nodes_prev[j].score == TRELLIS_SCORE_MAX )
+                    continue;
+                n = nodes_prev[j];
+
+                /* code the proposed level, and count how much entropy it would take */
+                if( abs_level || node_ctx )
+                {
+                    uint64_t f8_bits = cost_sig[ abs_level != 0 ];
+                    if( abs_level )
+                    {
+                        const int i_prefix = X264_MIN( abs_level - 1, 14 );
+                        f8_bits += cost_last[ node_ctx == 0 ];
+                        f8_bits += x264_cabac_size_decision2( &n.cabac_state[coeff_abs_level1_ctx[node_ctx]], i_prefix > 0 );
+                        if( i_prefix > 0 )
+                        {
+                            uint8_t *ctx = &n.cabac_state[coeff_abs_levelgt1_ctx[node_ctx]];
+                            f8_bits += cabac_prefix_size[i_prefix][*ctx];
+                            *ctx = cabac_prefix_transition[i_prefix][*ctx];
+                            if( abs_level >= 15 )
+                                f8_bits += bs_size_ue( abs_level - 15 ) << CABAC_SIZE_BITS;
+                            node_ctx = coeff_abs_level_transition[1][node_ctx];
+                        }
+                        else
+                        {
+                            f8_bits += 1 << CABAC_SIZE_BITS;
+                            node_ctx = coeff_abs_level_transition[0][node_ctx];
+                        }
+                    }
+                    n.score += f8_bits * i_lambda2 >> ( CABAC_SIZE_BITS - LAMBDA_BITS );
+                }
+
+                n.score += ssd;
+
+                /* save the node if it's better than any existing node with the same cabac ctx */
+                if( n.score < nodes_cur[node_ctx].score )
+                {
+                    SET_LEVEL( n, abs_level );
+                    nodes_cur[node_ctx] = n;
+                }
+            }
+        }
+    }
+
+    /* output levels from the best path through the trellis */
+    bnode = &nodes_cur[0];
+    for( j = 1; j < 8; j++ )
+        if( nodes_cur[j].score < bnode->score )
+            bnode = &nodes_cur[j];
+
+    j = bnode->level_idx;
+    for( i = b_ac; i < i_coefs; i++ )
+    {
+        dct[zigzag[i]] = level_tree[j].abs_level * signs[i];
+        j = level_tree[j].next;
+    }
+}
+
+
+void x264_quant_4x4_trellis( x264_t *h, int16_t dct[4][4], int i_quant_cat,
+                             int i_qp, int i_ctxBlockCat, int b_intra )
+{
+    const int i_qbits = i_qp / 6;
+    const int i_mf = i_qp % 6;
+    const int b_ac = (i_ctxBlockCat == DCT_LUMA_AC);
+    /* should the lambdas be different? I'm just matching the behaviour of deadzone quant. */
+    const int i_lambda_mult = b_intra ? 65 : 85;
+    const int i_lambda2 = ((lambda2_tab[i_mf] * i_lambda_mult*i_lambda_mult / 10000)
+                          << (2*i_qbits)) >> LAMBDA_BITS;
+
+    quant_trellis_cabac( h, (int16_t*)dct,
+        (int*)h->quant4_mf[i_quant_cat][i_mf], h->unquant4_mf[i_quant_cat][i_qp],
+        x264_dct4_weight2_zigzag, x264_zigzag_scan4,
+        i_ctxBlockCat, 15+i_qbits, i_lambda2, b_ac, 16 );
+}
+
+
+void x264_quant_8x8_trellis( x264_t *h, int16_t dct[8][8], int i_quant_cat,
+                             int i_qp, int b_intra )
+{
+    const int i_qbits = i_qp / 6;
+    const int i_mf = i_qp % 6;
+    const int i_lambda_mult = b_intra ? 65 : 85;
+    const int i_lambda2 = ((lambda2_tab[i_mf] * i_lambda_mult*i_lambda_mult / 10000)
+                          << (2*i_qbits)) >> LAMBDA_BITS;
+
+    quant_trellis_cabac( h, (int16_t*)dct,
+        (int*)h->quant8_mf[i_quant_cat][i_mf], h->unquant8_mf[i_quant_cat][i_qp],
+        x264_dct8_weight2_zigzag, x264_zigzag_scan8,
+        DCT_LUMA_8x8, 16+i_qbits, i_lambda2, 0, 64 );
+}
+
diff --git a/x264.c b/x264.c
index 2a799065abbd77d35e8836d9c7c76bb5b297fd5d..091545dfa50a51c7966d3aca9431484757a25806 100644 (file)
--- a/x264.c
+++ b/x264.c
@@ -256,6 +256,10 @@ static void Help( x264_param_t *defaults )
              "      --mixed-refs            Decide references on a per partition basis\n"
              "      --no-chroma-me          Ignore chroma in motion estimation\n"
              "  -8, --8x8dct                Adaptive spatial transform size\n"
+             "  -t, --trellis <integer>     Trellis RD quantization. Requires CABAC. [%d]\n"
+             "                                  - 0: disabled\n"
+             "                                  - 1: enabled only on the final encode of a MB\n"
+             "                                  - 2: enabled on all mode decisions\n"
              "\n"
              "      --cqm <string>          Preset quant matrices [\"flat\"]\n"
              "                                  - jvt, flat\n"
@@ -348,6 +352,7 @@ static void Help( x264_param_t *defaults )
             strtable_lookup( x264_motion_est_names, defaults->analyse.i_me_method ),
             defaults->analyse.i_me_range,
             defaults->analyse.i_subpel_refine,
+            defaults->analyse.i_trellis,
             strtable_lookup( overscan_str, defaults->vui.i_overscan ),
             strtable_lookup( vidformat_str, defaults->vui.i_vidformat ),
             strtable_lookup( fullrange_str, defaults->vui.b_fullrange ),
@@ -507,6 +512,7 @@ static int  Parse( int argc, char **argv,
             { "mixed-refs", no_argument,    NULL, OPT_MIXED_REFS },
             { "no-chroma-me", no_argument,  NULL, OPT_NO_CHROMA_ME },
             { "8x8dct",  no_argument,       NULL, '8' },
+            { "trellis", required_argument, NULL, 't' },
             { "level",   required_argument, NULL, OPT_LEVEL },
             { "ratetol", required_argument, NULL, OPT_RATETOL },
             { "vbv-maxrate", required_argument, NULL, OPT_VBVMAXRATE },
@@ -553,7 +559,7 @@ static int  Parse( int argc, char **argv,
 
         int c;
 
-        c = getopt_long( argc, argv, "hi:I:b:r:cxB:q:f:o:A:m:p:vw8",
+        c = getopt_long( argc, argv, "hi:I:b:r:cxB:q:f:o:A:m:p:t:vw8",
                          long_options, &long_options_index);
 
         if( c == -1 )
@@ -733,6 +739,9 @@ static int  Parse( int argc, char **argv,
             case '8':
                 param->analyse.b_transform_8x8 = 1;
                 break;
+            case 't':
+                param->analyse.i_trellis = atoi(optarg);
+                break;
             case OPT_LEVEL:
                 param->i_level_idc = atoi(optarg);
                 break;
diff --git a/x264.h b/x264.h
index ebbb4d2be8279f33fc2c008e8db10a1e53dd8d3e..581b734fd77daa23e8d761f571e1710c2c94d200 100644 (file)
--- a/x264.h
+++ b/x264.h
@@ -35,7 +35,7 @@
 
 #include <stdarg.h>
 
-#define X264_BUILD 38
+#define X264_BUILD 39
 
 /* x264_t:
  *      opaque handler for decoder and encoder */
@@ -198,6 +198,7 @@ typedef struct
         int          i_subpel_refine; /* subpixel motion estimation quality */
         int          b_chroma_me; /* chroma ME for subpel and mode decision in P-frames */
         int          b_mixed_references; /* allow each mb partition in P-frames to have it's own reference number */
+        int          i_trellis;  /* trellis RD quantization */
 
         int          b_psnr;    /* Do we compute PSNR stats (save a few % of cpu) */
     } analyse;