vp9/encoder/vp9_encodeframe.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 <float.h>
  12 #include <limits.h>
  13 #include <math.h>
  14 #include <stdio.h>
  15
  16 #include "./vp9_rtcd.h"
  17 #include "./vpx_dsp_rtcd.h"
  18 #include "./vpx_config.h"
  19
  20 #include "vpx_dsp/vpx_dsp_common.h"
  21 #include "vpx_ports/mem.h"
  22 #include "vpx_ports/vpx_timer.h"
  23 #include "vpx_ports/system_state.h"
  24
  25 #if CONFIG_MISMATCH_DEBUG
  26 #include "vpx_util/vpx_debug_util.h"
  27 #endif  // CONFIG_MISMATCH_DEBUG
  28
  29 #include "vp9/common/vp9_common.h"
  30 #include "vp9/common/vp9_entropy.h"
  31 #include "vp9/common/vp9_entropymode.h"
  32 #include "vp9/common/vp9_idct.h"
  33 #include "vp9/common/vp9_mvref_common.h"
  34 #include "vp9/common/vp9_pred_common.h"
  35 #include "vp9/common/vp9_quant_common.h"
  36 #include "vp9/common/vp9_reconintra.h"
  37 #include "vp9/common/vp9_reconinter.h"
  38 #include "vp9/common/vp9_seg_common.h"
  39 #include "vp9/common/vp9_tile_common.h"
  40 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
  41 #include "vp9/encoder/vp9_aq_360.h"
  42 #include "vp9/encoder/vp9_aq_complexity.h"
  43 #endif
  44 #include "vp9/encoder/vp9_aq_cyclicrefresh.h"
  45 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
  46 #include "vp9/encoder/vp9_aq_variance.h"
  47 #endif
  48 #include "vp9/encoder/vp9_encodeframe.h"
  49 #include "vp9/encoder/vp9_encodemb.h"
  50 #include "vp9/encoder/vp9_encodemv.h"
  51 #include "vp9/encoder/vp9_ethread.h"
  52 #include "vp9/encoder/vp9_extend.h"
  53 #include "vp9/encoder/vp9_multi_thread.h"
  54 #include "vp9/encoder/vp9_partition_models.h"
  55 #include "vp9/encoder/vp9_pickmode.h"
  56 #include "vp9/encoder/vp9_rd.h"
  57 #include "vp9/encoder/vp9_rdopt.h"
  58 #include "vp9/encoder/vp9_segmentation.h"
  59 #include "vp9/encoder/vp9_tokenize.h"
  60
  61 static void encode_superblock(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td, TOKENEXTRA **t,
  62                               int output_enabled, int mi_row, int mi_col,
  63                               BLOCK_SIZE bsize, PICK_MODE_CONTEXT *ctx);
  64
  65 // This is used as a reference when computing the source variance for the
  66 //  purpose of activity masking.
  67 // Eventually this should be replaced by custom no-reference routines,
  68 //  which will be faster.
  69 static const uint8_t VP9_VAR_OFFS[64] = {
  70   128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128,
  71   128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128,
  72   128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128,
  73   128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128,
  74   128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128
  75 };
  76
  77 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
  78 static const uint16_t VP9_HIGH_VAR_OFFS_8[64] = {
  79   128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128,
  80   128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128,
  81   128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128,
  82   128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128,
  83   128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128, 128
  84 };
  85
  86 static const uint16_t VP9_HIGH_VAR_OFFS_10[64] = {
  87   128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4,
  88   128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4,
  89   128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4,
  90   128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4,
  91   128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4,
  92   128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4,
  93   128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4,
  94   128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4, 128 * 4
  95 };
  96
  97 static const uint16_t VP9_HIGH_VAR_OFFS_12[64] = {
  98   128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16,
  99   128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16,
 100   128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16,
 101   128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16,
 102   128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16,
 103   128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16,
 104   128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16,
 105   128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16,
 106   128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16, 128 * 16,
 107   128 * 16
 108 };
 109 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 110
 111 unsigned int vp9_get_sby_variance(VP9_COMP *cpi, const struct buf_2d *ref,
 112                                   BLOCK_SIZE bs) {
 113   unsigned int sse;
 114   const unsigned int var =
 115       cpi->fn_ptr[bs].vf(ref->buf, ref->stride, VP9_VAR_OFFS, 0, &sse);
 116   return var;
 117 }
 118
 119 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 120 unsigned int vp9_high_get_sby_variance(VP9_COMP *cpi, const struct buf_2d *ref,
 121                                        BLOCK_SIZE bs, int bd) {
 122   unsigned int var, sse;
 123   switch (bd) {
 124     case 10:
 125       var =
 126           cpi->fn_ptr[bs].vf(ref->buf, ref->stride,
 127                              CONVERT_TO_BYTEPTR(VP9_HIGH_VAR_OFFS_10), 0, &sse);
 128       break;
 129     case 12:
 130       var =
 131           cpi->fn_ptr[bs].vf(ref->buf, ref->stride,
 132                              CONVERT_TO_BYTEPTR(VP9_HIGH_VAR_OFFS_12), 0, &sse);
 133       break;
 134     case 8:
 135     default:
 136       var =
 137           cpi->fn_ptr[bs].vf(ref->buf, ref->stride,
 138                              CONVERT_TO_BYTEPTR(VP9_HIGH_VAR_OFFS_8), 0, &sse);
 139       break;
 140   }
 141   return var;
 142 }
 143 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 144
 145 unsigned int vp9_get_sby_perpixel_variance(VP9_COMP *cpi,
 146                                            const struct buf_2d *ref,
 147                                            BLOCK_SIZE bs) {
 148   return ROUND_POWER_OF_TWO(vp9_get_sby_variance(cpi, ref, bs),
 149                             num_pels_log2_lookup[bs]);
 150 }
 151
 152 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 153 unsigned int vp9_high_get_sby_perpixel_variance(VP9_COMP *cpi,
 154                                                 const struct buf_2d *ref,
 155                                                 BLOCK_SIZE bs, int bd) {
 156   return (unsigned int)ROUND64_POWER_OF_TWO(
 157       (int64_t)vp9_high_get_sby_variance(cpi, ref, bs, bd),
 158       num_pels_log2_lookup[bs]);
 159 }
 160 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 161
 162 static void set_segment_index(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *const x, int mi_row,
 163                               int mi_col, BLOCK_SIZE bsize, int segment_index) {
 164   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 165   const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
 166   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
 167   MODE_INFO *mi = xd->mi[0];
 168
 169   const AQ_MODE aq_mode = cpi->oxcf.aq_mode;
 170   const uint8_t *const map =
 171       seg->update_map ? cpi->segmentation_map : cm->last_frame_seg_map;
 172
 173   // Initialize the segmentation index as 0.
 174   mi->segment_id = 0;
 175
 176   // Skip the rest if AQ mode is disabled.
 177   if (!seg->enabled) return;
 178
 179   switch (aq_mode) {
 180     case CYCLIC_REFRESH_AQ:
 181       mi->segment_id = get_segment_id(cm, map, bsize, mi_row, mi_col);
 182       break;
 183 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
 184     case VARIANCE_AQ:
 185       if (cm->frame_type == KEY_FRAME || cpi->refresh_alt_ref_frame ||
 186           cpi->force_update_segmentation ||
 187           (cpi->refresh_golden_frame && !cpi->rc.is_src_frame_alt_ref)) {
 188         int min_energy;
 189         int max_energy;
 190         // Get sub block energy range
 191         if (bsize >= BLOCK_32X32) {
 192           vp9_get_sub_block_energy(cpi, x, mi_row, mi_col, bsize, &min_energy,
 193                                    &max_energy);
 194         } else {
 195           min_energy = bsize <= BLOCK_16X16 ? x->mb_energy
 196                                             : vp9_block_energy(cpi, x, bsize);
 197         }
 198         mi->segment_id = vp9_vaq_segment_id(min_energy);
 199       } else {
 200         mi->segment_id = get_segment_id(cm, map, bsize, mi_row, mi_col);
 201       }
 202       break;
 203     case EQUATOR360_AQ:
 204       if (cm->frame_type == KEY_FRAME || cpi->force_update_segmentation)
 205         mi->segment_id = vp9_360aq_segment_id(mi_row, cm->mi_rows);
 206       else
 207         mi->segment_id = get_segment_id(cm, map, bsize, mi_row, mi_col);
 208       break;
 209 #endif
 210     case LOOKAHEAD_AQ:
 211       mi->segment_id = get_segment_id(cm, map, bsize, mi_row, mi_col);
 212       break;
 213     case PSNR_AQ: mi->segment_id = segment_index; break;
 214     case PERCEPTUAL_AQ: mi->segment_id = x->segment_id; break;
 215     default:
 216       // NO_AQ or PSNR_AQ
 217       break;
 218   }
 219
 220   // Set segment index from ROI map if it's enabled.
 221   if (cpi->roi.enabled)
 222     mi->segment_id = get_segment_id(cm, map, bsize, mi_row, mi_col);
 223
 224   vp9_init_plane_quantizers(cpi, x);
 225 }
 226
 227 // Lighter version of set_offsets that only sets the mode info
 228 // pointers.
 229 static INLINE void set_mode_info_offsets(VP9_COMMON *const cm,
 230                                          MACROBLOCK *const x,
 231                                          MACROBLOCKD *const xd, int mi_row,
 232                                          int mi_col) {
 233   const int idx_str = xd->mi_stride * mi_row + mi_col;
 234   xd->mi = cm->mi_grid_visible + idx_str;
 235   xd->mi[0] = cm->mi + idx_str;
 236   x->mbmi_ext = x->mbmi_ext_base + (mi_row * cm->mi_cols + mi_col);
 237 }
 238
 239 static void set_ssim_rdmult(VP9_COMP *const cpi, MACROBLOCK *const x,
 240                             const BLOCK_SIZE bsize, const int mi_row,
 241                             const int mi_col, int *const rdmult) {
 242   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 243
 244   const int bsize_base = BLOCK_16X16;
 245   const int num_8x8_w = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize_base];
 246   const int num_8x8_h = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize_base];
 247   const int num_cols = (cm->mi_cols + num_8x8_w - 1) / num_8x8_w;
 248   const int num_rows = (cm->mi_rows + num_8x8_h - 1) / num_8x8_h;
 249   const int num_bcols =
 250       (num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize] + num_8x8_w - 1) / num_8x8_w;
 251   const int num_brows =
 252       (num_8x8_blocks_high_lookup[bsize] + num_8x8_h - 1) / num_8x8_h;
 253   int row, col;
 254   double num_of_mi = 0.0;
 255   double geom_mean_of_scale = 0.0;
 256
 257   assert(cpi->oxcf.tuning == VP8_TUNE_SSIM);
 258
 259   for (row = mi_row / num_8x8_w;
 260        row < num_rows && row < mi_row / num_8x8_w + num_brows; ++row) {
 261     for (col = mi_col / num_8x8_h;
 262          col < num_cols && col < mi_col / num_8x8_h + num_bcols; ++col) {
 263       const int index = row * num_cols + col;
 264       geom_mean_of_scale += log(cpi->mi_ssim_rdmult_scaling_factors[index]);
 265       num_of_mi += 1.0;
 266     }
 267   }
 268   geom_mean_of_scale = exp(geom_mean_of_scale / num_of_mi);
 269
 270   *rdmult = (int)((double)(*rdmult) * geom_mean_of_scale);
 271   *rdmult = VPXMAX(*rdmult, 0);
 272   set_error_per_bit(x, *rdmult);
 273   vpx_clear_system_state();
 274 }
 275
 276 static void set_offsets(VP9_COMP *cpi, const TileInfo *const tile,
 277                         MACROBLOCK *const x, int mi_row, int mi_col,
 278                         BLOCK_SIZE bsize) {
 279   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 280   const VP9EncoderConfig *const oxcf = &cpi->oxcf;
 281   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
 282   const int mi_width = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
 283   const int mi_height = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
 284   MvLimits *const mv_limits = &x->mv_limits;
 285
 286   set_skip_context(xd, mi_row, mi_col);
 287
 288   set_mode_info_offsets(cm, x, xd, mi_row, mi_col);
 289
 290   // Set up destination pointers.
 291   vp9_setup_dst_planes(xd->plane, get_frame_new_buffer(cm), mi_row, mi_col);
 292
 293   // Set up limit values for MV components.
 294   // Mv beyond the range do not produce new/different prediction block.
 295   mv_limits->row_min = -(((mi_row + mi_height) * MI_SIZE) + VP9_INTERP_EXTEND);
 296   mv_limits->col_min = -(((mi_col + mi_width) * MI_SIZE) + VP9_INTERP_EXTEND);
 297   mv_limits->row_max = (cm->mi_rows - mi_row) * MI_SIZE + VP9_INTERP_EXTEND;
 298   mv_limits->col_max = (cm->mi_cols - mi_col) * MI_SIZE + VP9_INTERP_EXTEND;
 299
 300   // Set up distance of MB to edge of frame in 1/8th pel units.
 301   assert(!(mi_col & (mi_width - 1)) && !(mi_row & (mi_height - 1)));
 302   set_mi_row_col(xd, tile, mi_row, mi_height, mi_col, mi_width, cm->mi_rows,
 303                  cm->mi_cols);
 304
 305   // Set up source buffers.
 306   vp9_setup_src_planes(x, cpi->Source, mi_row, mi_col);
 307
 308   // R/D setup.
 309   x->rddiv = cpi->rd.RDDIV;
 310   x->rdmult = cpi->rd.RDMULT;
 311   if (oxcf->tuning == VP8_TUNE_SSIM) {
 312     set_ssim_rdmult(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col, &x->rdmult);
 313   }
 314
 315   // required by vp9_append_sub8x8_mvs_for_idx() and vp9_find_best_ref_mvs()
 316   xd->tile = *tile;
 317 }
 318
 319 static void duplicate_mode_info_in_sb(VP9_COMMON *cm, MACROBLOCKD *xd,
 320                                       int mi_row, int mi_col,
 321                                       BLOCK_SIZE bsize) {
 322   const int block_width =
 323       VPXMIN(num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize], cm->mi_cols - mi_col);
 324   const int block_height =
 325       VPXMIN(num_8x8_blocks_high_lookup[bsize], cm->mi_rows - mi_row);
 326   const int mi_stride = xd->mi_stride;
 327   MODE_INFO *const src_mi = xd->mi[0];
 328   int i, j;
 329
 330   for (j = 0; j < block_height; ++j)
 331     for (i = 0; i < block_width; ++i) xd->mi[j * mi_stride + i] = src_mi;
 332 }
 333
 334 static void set_block_size(VP9_COMP *const cpi, MACROBLOCK *const x,
 335                            MACROBLOCKD *const xd, int mi_row, int mi_col,
 336                            BLOCK_SIZE bsize) {
 337   if (cpi->common.mi_cols > mi_col && cpi->common.mi_rows > mi_row) {
 338     set_mode_info_offsets(&cpi->common, x, xd, mi_row, mi_col);
 339     xd->mi[0]->sb_type = bsize;
 340   }
 341 }
 342
 343 typedef struct {
 344   // This struct is used for computing variance in choose_partitioning(), where
 345   // the max number of samples within a superblock is 16x16 (with 4x4 avg). Even
 346   // in high bitdepth, uint32_t is enough for sum_square_error (2^12 * 2^12 * 16
 347   // * 16 = 2^32).
 348   uint32_t sum_square_error;
 349   int32_t sum_error;
 350   int log2_count;
 351   int variance;
 352 } var;
 353
 354 typedef struct {
 355   var none;
 356   var horz[2];
 357   var vert[2];
 358 } partition_variance;
 359
 360 typedef struct {
 361   partition_variance part_variances;
 362   var split[4];
 363 } v4x4;
 364
 365 typedef struct {
 366   partition_variance part_variances;
 367   v4x4 split[4];
 368 } v8x8;
 369
 370 typedef struct {
 371   partition_variance part_variances;
 372   v8x8 split[4];
 373 } v16x16;
 374
 375 typedef struct {
 376   partition_variance part_variances;
 377   v16x16 split[4];
 378 } v32x32;
 379
 380 typedef struct {
 381   partition_variance part_variances;
 382   v32x32 split[4];
 383 } v64x64;
 384
 385 typedef struct {
 386   partition_variance *part_variances;
 387   var *split[4];
 388 } variance_node;
 389
 390 typedef enum {
 391   V16X16,
 392   V32X32,
 393   V64X64,
 394 } TREE_LEVEL;
 395
 396 static void tree_to_node(void *data, BLOCK_SIZE bsize, variance_node *node) {
 397   int i;
 398   node->part_variances = NULL;
 399   switch (bsize) {
 400     case BLOCK_64X64: {
 401       v64x64 *vt = (v64x64 *)data;
 402       node->part_variances = &vt->part_variances;
 403       for (i = 0; i < 4; i++)
 404         node->split[i] = &vt->split[i].part_variances.none;
 405       break;
 406     }
 407     case BLOCK_32X32: {
 408       v32x32 *vt = (v32x32 *)data;
 409       node->part_variances = &vt->part_variances;
 410       for (i = 0; i < 4; i++)
 411         node->split[i] = &vt->split[i].part_variances.none;
 412       break;
 413     }
 414     case BLOCK_16X16: {
 415       v16x16 *vt = (v16x16 *)data;
 416       node->part_variances = &vt->part_variances;
 417       for (i = 0; i < 4; i++)
 418         node->split[i] = &vt->split[i].part_variances.none;
 419       break;
 420     }
 421     case BLOCK_8X8: {
 422       v8x8 *vt = (v8x8 *)data;
 423       node->part_variances = &vt->part_variances;
 424       for (i = 0; i < 4; i++)
 425         node->split[i] = &vt->split[i].part_variances.none;
 426       break;
 427     }
 428     default: {
 429       v4x4 *vt = (v4x4 *)data;
 430       assert(bsize == BLOCK_4X4);
 431       node->part_variances = &vt->part_variances;
 432       for (i = 0; i < 4; i++) node->split[i] = &vt->split[i];
 433       break;
 434     }
 435   }
 436 }
 437
 438 // Set variance values given sum square error, sum error, count.
 439 static void fill_variance(uint32_t s2, int32_t s, int c, var *v) {
 440   v->sum_square_error = s2;
 441   v->sum_error = s;
 442   v->log2_count = c;
 443 }
 444
 445 static void get_variance(var *v) {
 446   v->variance =
 447       (int)(256 * (v->sum_square_error -
 448                    (uint32_t)(((int64_t)v->sum_error * v->sum_error) >>
 449                               v->log2_count)) >>
 450             v->log2_count);
 451 }
 452
 453 static void sum_2_variances(const var *a, const var *b, var *r) {
 454   assert(a->log2_count == b->log2_count);
 455   fill_variance(a->sum_square_error + b->sum_square_error,
 456                 a->sum_error + b->sum_error, a->log2_count + 1, r);
 457 }
 458
 459 static void fill_variance_tree(void *data, BLOCK_SIZE bsize) {
 460   variance_node node;
 461   memset(&node, 0, sizeof(node));
 462   tree_to_node(data, bsize, &node);
 463   sum_2_variances(node.split[0], node.split[1], &node.part_variances->horz[0]);
 464   sum_2_variances(node.split[2], node.split[3], &node.part_variances->horz[1]);
 465   sum_2_variances(node.split[0], node.split[2], &node.part_variances->vert[0]);
 466   sum_2_variances(node.split[1], node.split[3], &node.part_variances->vert[1]);
 467   sum_2_variances(&node.part_variances->vert[0], &node.part_variances->vert[1],
 468                   &node.part_variances->none);
 469 }
 470
 471 static int set_vt_partitioning(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *const x,
 472                                MACROBLOCKD *const xd, void *data,
 473                                BLOCK_SIZE bsize, int mi_row, int mi_col,
 474                                int64_t threshold, BLOCK_SIZE bsize_min,
 475                                int force_split) {
 476   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 477   variance_node vt;
 478   const int block_width = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
 479   const int block_height = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
 480
 481   assert(block_height == block_width);
 482   tree_to_node(data, bsize, &vt);
 483
 484   if (force_split == 1) return 0;
 485
 486   // For bsize=bsize_min (16x16/8x8 for 8x8/4x4 downsampling), select if
 487   // variance is below threshold, otherwise split will be selected.
 488   // No check for vert/horiz split as too few samples for variance.
 489   if (bsize == bsize_min) {
 490     // Variance already computed to set the force_split.
 491     if (frame_is_intra_only(cm)) get_variance(&vt.part_variances->none);
 492     if (mi_col + block_width / 2 < cm->mi_cols &&
 493         mi_row + block_height / 2 < cm->mi_rows &&
 494         vt.part_variances->none.variance < threshold) {
 495       set_block_size(cpi, x, xd, mi_row, mi_col, bsize);
 496       return 1;
 497     }
 498     return 0;
 499   } else if (bsize > bsize_min) {
 500     // Variance already computed to set the force_split.
 501     if (frame_is_intra_only(cm)) get_variance(&vt.part_variances->none);
 502     // For key frame: take split for bsize above 32X32 or very high variance.
 503     if (frame_is_intra_only(cm) &&
 504         (bsize > BLOCK_32X32 ||
 505          vt.part_variances->none.variance > (threshold << 4))) {
 506       return 0;
 507     }
 508     // If variance is low, take the bsize (no split).
 509     if (mi_col + block_width / 2 < cm->mi_cols &&
 510         mi_row + block_height / 2 < cm->mi_rows &&
 511         vt.part_variances->none.variance < threshold) {
 512       set_block_size(cpi, x, xd, mi_row, mi_col, bsize);
 513       return 1;
 514     }
 515
 516     // Check vertical split.
 517     if (mi_row + block_height / 2 < cm->mi_rows) {
 518       BLOCK_SIZE subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_VERT);
 519       get_variance(&vt.part_variances->vert[0]);
 520       get_variance(&vt.part_variances->vert[1]);
 521       if (vt.part_variances->vert[0].variance < threshold &&
 522           vt.part_variances->vert[1].variance < threshold &&
 523           get_plane_block_size(subsize, &xd->plane[1]) < BLOCK_INVALID) {
 524         set_block_size(cpi, x, xd, mi_row, mi_col, subsize);
 525         set_block_size(cpi, x, xd, mi_row, mi_col + block_width / 2, subsize);
 526         return 1;
 527       }
 528     }
 529     // Check horizontal split.
 530     if (mi_col + block_width / 2 < cm->mi_cols) {
 531       BLOCK_SIZE subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_HORZ);
 532       get_variance(&vt.part_variances->horz[0]);
 533       get_variance(&vt.part_variances->horz[1]);
 534       if (vt.part_variances->horz[0].variance < threshold &&
 535           vt.part_variances->horz[1].variance < threshold &&
 536           get_plane_block_size(subsize, &xd->plane[1]) < BLOCK_INVALID) {
 537         set_block_size(cpi, x, xd, mi_row, mi_col, subsize);
 538         set_block_size(cpi, x, xd, mi_row + block_height / 2, mi_col, subsize);
 539         return 1;
 540       }
 541     }
 542
 543     return 0;
 544   }
 545   return 0;
 546 }
 547
 548 static int64_t scale_part_thresh_sumdiff(int64_t threshold_base, int speed,
 549                                          int width, int height,
 550                                          int content_state) {
 551   if (speed >= 8) {
 552     if (width <= 640 && height <= 480)
 553       return (5 * threshold_base) >> 2;
 554     else if ((content_state == kLowSadLowSumdiff) ||
 555              (content_state == kHighSadLowSumdiff) ||
 556              (content_state == kLowVarHighSumdiff))
 557       return (5 * threshold_base) >> 2;
 558   } else if (speed == 7) {
 559     if ((content_state == kLowSadLowSumdiff) ||
 560         (content_state == kHighSadLowSumdiff) ||
 561         (content_state == kLowVarHighSumdiff)) {
 562       return (5 * threshold_base) >> 2;
 563     }
 564   }
 565   return threshold_base;
 566 }
 567
 568 // Set the variance split thresholds for following the block sizes:
 569 // 0 - threshold_64x64, 1 - threshold_32x32, 2 - threshold_16x16,
 570 // 3 - vbp_threshold_8x8. vbp_threshold_8x8 (to split to 4x4 partition) is
 571 // currently only used on key frame.
 572 static void set_vbp_thresholds(VP9_COMP *cpi, int64_t thresholds[], int q,
 573                                int content_state) {
 574   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 575   const int is_key_frame = frame_is_intra_only(cm);
 576   const int threshold_multiplier =
 577       is_key_frame ? 20 : cpi->sf.variance_part_thresh_mult;
 578   int64_t threshold_base =
 579       (int64_t)(threshold_multiplier * cpi->y_dequant[q][1]);
 580
 581   if (is_key_frame) {
 582     thresholds[0] = threshold_base;
 583     thresholds[1] = threshold_base >> 2;
 584     thresholds[2] = threshold_base >> 2;
 585     thresholds[3] = threshold_base << 2;
 586   } else {
 587     // Increase base variance threshold based on estimated noise level.
 588     if (cpi->noise_estimate.enabled && cm->width >= 640 && cm->height >= 480) {
 589       NOISE_LEVEL noise_level =
 590           vp9_noise_estimate_extract_level(&cpi->noise_estimate);
 591       if (noise_level == kHigh)
 592         threshold_base = 3 * threshold_base;
 593       else if (noise_level == kMedium)
 594         threshold_base = threshold_base << 1;
 595       else if (noise_level < kLow)
 596         threshold_base = (7 * threshold_base) >> 3;
 597     }
 598 #if CONFIG_VP9_TEMPORAL_DENOISING
 599     if (cpi->oxcf.noise_sensitivity > 0 && denoise_svc(cpi) &&
 600         cpi->oxcf.speed > 5 && cpi->denoiser.denoising_level >= kDenLow)
 601       threshold_base =
 602           vp9_scale_part_thresh(threshold_base, cpi->denoiser.denoising_level,
 603                                 content_state, cpi->svc.temporal_layer_id);
 604     else
 605       threshold_base =
 606           scale_part_thresh_sumdiff(threshold_base, cpi->oxcf.speed, cm->width,
 607                                     cm->height, content_state);
 608 #else
 609     // Increase base variance threshold based on content_state/sum_diff level.
 610     threshold_base = scale_part_thresh_sumdiff(
 611         threshold_base, cpi->oxcf.speed, cm->width, cm->height, content_state);
 612 #endif
 613     thresholds[0] = threshold_base;
 614     thresholds[2] = threshold_base << cpi->oxcf.speed;
 615     if (cm->width >= 1280 && cm->height >= 720 && cpi->oxcf.speed < 7)
 616       thresholds[2] = thresholds[2] << 1;
 617     if (cm->width <= 352 && cm->height <= 288) {
 618       thresholds[0] = threshold_base >> 3;
 619       thresholds[1] = threshold_base >> 1;
 620       thresholds[2] = threshold_base << 3;
 621       if (cpi->rc.avg_frame_qindex[INTER_FRAME] > 220)
 622         thresholds[2] = thresholds[2] << 2;
 623       else if (cpi->rc.avg_frame_qindex[INTER_FRAME] > 200)
 624         thresholds[2] = thresholds[2] << 1;
 625     } else if (cm->width < 1280 && cm->height < 720) {
 626       thresholds[1] = (5 * threshold_base) >> 2;
 627     } else if (cm->width < 1920 && cm->height < 1080) {
 628       thresholds[1] = threshold_base << 1;
 629     } else {
 630       thresholds[1] = (5 * threshold_base) >> 1;
 631     }
 632     if (cpi->sf.disable_16x16part_nonkey) thresholds[2] = INT64_MAX;
 633   }
 634 }
 635
 636 void vp9_set_variance_partition_thresholds(VP9_COMP *cpi, int q,
 637                                            int content_state) {
 638   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 639   SPEED_FEATURES *const sf = &cpi->sf;
 640   const int is_key_frame = frame_is_intra_only(cm);
 641   if (sf->partition_search_type != VAR_BASED_PARTITION &&
 642       sf->partition_search_type != REFERENCE_PARTITION) {
 643     return;
 644   } else {
 645     set_vbp_thresholds(cpi, cpi->vbp_thresholds, q, content_state);
 646     // The thresholds below are not changed locally.
 647     if (is_key_frame) {
 648       cpi->vbp_threshold_sad = 0;
 649       cpi->vbp_threshold_copy = 0;
 650       cpi->vbp_bsize_min = BLOCK_8X8;
 651     } else {
 652       if (cm->width <= 352 && cm->height <= 288)
 653         cpi->vbp_threshold_sad = 10;
 654       else
 655         cpi->vbp_threshold_sad = (cpi->y_dequant[q][1] << 1) > 1000
 656                                      ? (cpi->y_dequant[q][1] << 1)
 657                                      : 1000;
 658       cpi->vbp_bsize_min = BLOCK_16X16;
 659       if (cm->width <= 352 && cm->height <= 288)
 660         cpi->vbp_threshold_copy = 4000;
 661       else if (cm->width <= 640 && cm->height <= 360)
 662         cpi->vbp_threshold_copy = 8000;
 663       else
 664         cpi->vbp_threshold_copy = (cpi->y_dequant[q][1] << 3) > 8000
 665                                       ? (cpi->y_dequant[q][1] << 3)
 666                                       : 8000;
 667       if (cpi->rc.high_source_sad ||
 668           (cpi->use_svc && cpi->svc.high_source_sad_superframe)) {
 669         cpi->vbp_threshold_sad = 0;
 670         cpi->vbp_threshold_copy = 0;
 671       }
 672     }
 673     cpi->vbp_threshold_minmax = 15 + (q >> 3);
 674   }
 675 }
 676
 677 // Compute the minmax over the 8x8 subblocks.
 678 static int compute_minmax_8x8(const uint8_t *s, int sp, const uint8_t *d,
 679                               int dp, int x16_idx, int y16_idx,
 680 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 681                               int highbd_flag,
 682 #endif
 683                               int pixels_wide, int pixels_high) {
 684   int k;
 685   int minmax_max = 0;
 686   int minmax_min = 255;
 687   // Loop over the 4 8x8 subblocks.
 688   for (k = 0; k < 4; k++) {
 689     int x8_idx = x16_idx + ((k & 1) << 3);
 690     int y8_idx = y16_idx + ((k >> 1) << 3);
 691     int min = 0;
 692     int max = 0;
 693     if (x8_idx < pixels_wide && y8_idx < pixels_high) {
 694 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 695       if (highbd_flag & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH) {
 696         vpx_highbd_minmax_8x8(s + y8_idx * sp + x8_idx, sp,
 697                               d + y8_idx * dp + x8_idx, dp, &min, &max);
 698       } else {
 699         vpx_minmax_8x8(s + y8_idx * sp + x8_idx, sp, d + y8_idx * dp + x8_idx,
 700                        dp, &min, &max);
 701       }
 702 #else
 703       vpx_minmax_8x8(s + y8_idx * sp + x8_idx, sp, d + y8_idx * dp + x8_idx, dp,
 704                      &min, &max);
 705 #endif
 706       if ((max - min) > minmax_max) minmax_max = (max - min);
 707       if ((max - min) < minmax_min) minmax_min = (max - min);
 708     }
 709   }
 710   return (minmax_max - minmax_min);
 711 }
 712
 713 static void fill_variance_4x4avg(const uint8_t *s, int sp, const uint8_t *d,
 714                                  int dp, int x8_idx, int y8_idx, v8x8 *vst,
 715 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 716                                  int highbd_flag,
 717 #endif
 718                                  int pixels_wide, int pixels_high,
 719                                  int is_key_frame) {
 720   int k;
 721   for (k = 0; k < 4; k++) {
 722     int x4_idx = x8_idx + ((k & 1) << 2);
 723     int y4_idx = y8_idx + ((k >> 1) << 2);
 724     unsigned int sse = 0;
 725     int sum = 0;
 726     if (x4_idx < pixels_wide && y4_idx < pixels_high) {
 727       int s_avg;
 728       int d_avg = 128;
 729 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 730       if (highbd_flag & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH) {
 731         s_avg = vpx_highbd_avg_4x4(s + y4_idx * sp + x4_idx, sp);
 732         if (!is_key_frame)
 733           d_avg = vpx_highbd_avg_4x4(d + y4_idx * dp + x4_idx, dp);
 734       } else {
 735         s_avg = vpx_avg_4x4(s + y4_idx * sp + x4_idx, sp);
 736         if (!is_key_frame) d_avg = vpx_avg_4x4(d + y4_idx * dp + x4_idx, dp);
 737       }
 738 #else
 739       s_avg = vpx_avg_4x4(s + y4_idx * sp + x4_idx, sp);
 740       if (!is_key_frame) d_avg = vpx_avg_4x4(d + y4_idx * dp + x4_idx, dp);
 741 #endif
 742       sum = s_avg - d_avg;
 743       sse = sum * sum;
 744     }
 745     fill_variance(sse, sum, 0, &vst->split[k].part_variances.none);
 746   }
 747 }
 748
 749 static void fill_variance_8x8avg(const uint8_t *s, int sp, const uint8_t *d,
 750                                  int dp, int x16_idx, int y16_idx, v16x16 *vst,
 751 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 752                                  int highbd_flag,
 753 #endif
 754                                  int pixels_wide, int pixels_high,
 755                                  int is_key_frame) {
 756   int k;
 757   for (k = 0; k < 4; k++) {
 758     int x8_idx = x16_idx + ((k & 1) << 3);
 759     int y8_idx = y16_idx + ((k >> 1) << 3);
 760     unsigned int sse = 0;
 761     int sum = 0;
 762     if (x8_idx < pixels_wide && y8_idx < pixels_high) {
 763       int s_avg;
 764       int d_avg = 128;
 765 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 766       if (highbd_flag & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH) {
 767         s_avg = vpx_highbd_avg_8x8(s + y8_idx * sp + x8_idx, sp);
 768         if (!is_key_frame)
 769           d_avg = vpx_highbd_avg_8x8(d + y8_idx * dp + x8_idx, dp);
 770       } else {
 771         s_avg = vpx_avg_8x8(s + y8_idx * sp + x8_idx, sp);
 772         if (!is_key_frame) d_avg = vpx_avg_8x8(d + y8_idx * dp + x8_idx, dp);
 773       }
 774 #else
 775       s_avg = vpx_avg_8x8(s + y8_idx * sp + x8_idx, sp);
 776       if (!is_key_frame) d_avg = vpx_avg_8x8(d + y8_idx * dp + x8_idx, dp);
 777 #endif
 778       sum = s_avg - d_avg;
 779       sse = sum * sum;
 780     }
 781     fill_variance(sse, sum, 0, &vst->split[k].part_variances.none);
 782   }
 783 }
 784
 785 // Check if most of the superblock is skin content, and if so, force split to
 786 // 32x32, and set x->sb_is_skin for use in mode selection.
 787 static int skin_sb_split(VP9_COMP *cpi, const int low_res, int mi_row,
 788                          int mi_col, int *force_split) {
 789   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 790 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
 791   if (cm->use_highbitdepth) return 0;
 792 #endif
 793   // Avoid checking superblocks on/near boundary and avoid low resolutions.
 794   // Note superblock may still pick 64X64 if y_sad is very small
 795   // (i.e., y_sad < cpi->vbp_threshold_sad) below. For now leave this as is.
 796   if (!low_res && (mi_col >= 8 && mi_col + 8 < cm->mi_cols && mi_row >= 8 &&
 797                    mi_row + 8 < cm->mi_rows)) {
 798     int num_16x16_skin = 0;
 799     int num_16x16_nonskin = 0;
 800     const int block_index = mi_row * cm->mi_cols + mi_col;
 801     const int bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[BLOCK_64X64];
 802     const int bh = num_8x8_blocks_high_lookup[BLOCK_64X64];
 803     const int xmis = VPXMIN(cm->mi_cols - mi_col, bw);
 804     const int ymis = VPXMIN(cm->mi_rows - mi_row, bh);
 805     // Loop through the 16x16 sub-blocks.
 806     int i, j;
 807     for (i = 0; i < ymis; i += 2) {
 808       for (j = 0; j < xmis; j += 2) {
 809         int bl_index = block_index + i * cm->mi_cols + j;
 810         int is_skin = cpi->skin_map[bl_index];
 811         num_16x16_skin += is_skin;
 812         num_16x16_nonskin += (1 - is_skin);
 813         if (num_16x16_nonskin > 3) {
 814           // Exit loop if at least 4 of the 16x16 blocks are not skin.
 815           i = ymis;
 816           break;
 817         }
 818       }
 819     }
 820     if (num_16x16_skin > 12) {
 821       *force_split = 1;
 822       return 1;
 823     }
 824   }
 825   return 0;
 826 }
 827
 828 static void set_low_temp_var_flag(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *x, MACROBLOCKD *xd,
 829                                   v64x64 *vt, int64_t thresholds[],
 830                                   MV_REFERENCE_FRAME ref_frame_partition,
 831                                   int mi_col, int mi_row) {
 832   int i, j;
 833   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 834   const int mv_thr = cm->width > 640 ? 8 : 4;
 835   // Check temporal variance for bsize >= 16x16, if LAST_FRAME was selected and
 836   // int_pro mv is small. If the temporal variance is small set the flag
 837   // variance_low for the block. The variance threshold can be adjusted, the
 838   // higher the more aggressive.
 839   if (ref_frame_partition == LAST_FRAME &&
 840       (cpi->sf.short_circuit_low_temp_var == 1 ||
 841        (xd->mi[0]->mv[0].as_mv.col < mv_thr &&
 842         xd->mi[0]->mv[0].as_mv.col > -mv_thr &&
 843         xd->mi[0]->mv[0].as_mv.row < mv_thr &&
 844         xd->mi[0]->mv[0].as_mv.row > -mv_thr))) {
 845     if (xd->mi[0]->sb_type == BLOCK_64X64) {
 846       if ((vt->part_variances).none.variance < (thresholds[0] >> 1))
 847         x->variance_low[0] = 1;
 848     } else if (xd->mi[0]->sb_type == BLOCK_64X32) {
 849       for (i = 0; i < 2; i++) {
 850         if (vt->part_variances.horz[i].variance < (thresholds[0] >> 2))
 851           x->variance_low[i + 1] = 1;
 852       }
 853     } else if (xd->mi[0]->sb_type == BLOCK_32X64) {
 854       for (i = 0; i < 2; i++) {
 855         if (vt->part_variances.vert[i].variance < (thresholds[0] >> 2))
 856           x->variance_low[i + 3] = 1;
 857       }
 858     } else {
 859       for (i = 0; i < 4; i++) {
 860         const int idx[4][2] = { { 0, 0 }, { 0, 4 }, { 4, 0 }, { 4, 4 } };
 861         const int idx_str =
 862             cm->mi_stride * (mi_row + idx[i][0]) + mi_col + idx[i][1];
 863         MODE_INFO **this_mi = cm->mi_grid_visible + idx_str;
 864
 865         if (cm->mi_cols <= mi_col + idx[i][1] ||
 866             cm->mi_rows <= mi_row + idx[i][0])
 867           continue;
 868
 869         if ((*this_mi)->sb_type == BLOCK_32X32) {
 870           int64_t threshold_32x32 = (cpi->sf.short_circuit_low_temp_var == 1 ||
 871                                      cpi->sf.short_circuit_low_temp_var == 3)
 872                                         ? ((5 * thresholds[1]) >> 3)
 873                                         : (thresholds[1] >> 1);
 874           if (vt->split[i].part_variances.none.variance < threshold_32x32)
 875             x->variance_low[i + 5] = 1;
 876         } else if (cpi->sf.short_circuit_low_temp_var >= 2) {
 877           // For 32x16 and 16x32 blocks, the flag is set on each 16x16 block
 878           // inside.
 879           if ((*this_mi)->sb_type == BLOCK_16X16 ||
 880               (*this_mi)->sb_type == BLOCK_32X16 ||
 881               (*this_mi)->sb_type == BLOCK_16X32) {
 882             for (j = 0; j < 4; j++) {
 883               if (vt->split[i].split[j].part_variances.none.variance <
 884                   (thresholds[2] >> 8))
 885                 x->variance_low[(i << 2) + j + 9] = 1;
 886             }
 887           }
 888         }
 889       }
 890     }
 891   }
 892 }
 893
 894 static void copy_partitioning_helper(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *x,
 895                                      MACROBLOCKD *xd, BLOCK_SIZE bsize,
 896                                      int mi_row, int mi_col) {
 897   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 898   BLOCK_SIZE *prev_part = cpi->prev_partition;
 899   int start_pos = mi_row * cm->mi_stride + mi_col;
 900
 901   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize];
 902   const int bs = (1 << bsl) >> 2;
 903   BLOCK_SIZE subsize;
 904   PARTITION_TYPE partition;
 905
 906   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols) return;
 907
 908   partition = partition_lookup[bsl][prev_part[start_pos]];
 909   subsize = get_subsize(bsize, partition);
 910
 911   if (subsize < BLOCK_8X8) {
 912     set_block_size(cpi, x, xd, mi_row, mi_col, bsize);
 913   } else {
 914     switch (partition) {
 915       case PARTITION_NONE:
 916         set_block_size(cpi, x, xd, mi_row, mi_col, bsize);
 917         break;
 918       case PARTITION_HORZ:
 919         set_block_size(cpi, x, xd, mi_row, mi_col, subsize);
 920         set_block_size(cpi, x, xd, mi_row + bs, mi_col, subsize);
 921         break;
 922       case PARTITION_VERT:
 923         set_block_size(cpi, x, xd, mi_row, mi_col, subsize);
 924         set_block_size(cpi, x, xd, mi_row, mi_col + bs, subsize);
 925         break;
 926       default:
 927         assert(partition == PARTITION_SPLIT);
 928         copy_partitioning_helper(cpi, x, xd, subsize, mi_row, mi_col);
 929         copy_partitioning_helper(cpi, x, xd, subsize, mi_row + bs, mi_col);
 930         copy_partitioning_helper(cpi, x, xd, subsize, mi_row, mi_col + bs);
 931         copy_partitioning_helper(cpi, x, xd, subsize, mi_row + bs, mi_col + bs);
 932         break;
 933     }
 934   }
 935 }
 936
 937 static int copy_partitioning(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *x, MACROBLOCKD *xd,
 938                              int mi_row, int mi_col, int segment_id,
 939                              int sb_offset) {
 940   int svc_copy_allowed = 1;
 941   int frames_since_key_thresh = 1;
 942   if (cpi->use_svc) {
 943     // For SVC, don't allow copy if base spatial layer is key frame, or if
 944     // frame is not a temporal enhancement layer frame.
 945     int layer = LAYER_IDS_TO_IDX(0, cpi->svc.temporal_layer_id,
 946                                  cpi->svc.number_temporal_layers);
 947     const LAYER_CONTEXT *lc = &cpi->svc.layer_context[layer];
 948     if (lc->is_key_frame || !cpi->svc.non_reference_frame) svc_copy_allowed = 0;
 949     frames_since_key_thresh = cpi->svc.number_spatial_layers << 1;
 950   }
 951   if (cpi->rc.frames_since_key > frames_since_key_thresh && svc_copy_allowed &&
 952       !cpi->resize_pending && segment_id == CR_SEGMENT_ID_BASE &&
 953       cpi->prev_segment_id[sb_offset] == CR_SEGMENT_ID_BASE &&
 954       cpi->copied_frame_cnt[sb_offset] < cpi->max_copied_frame) {
 955     if (cpi->prev_partition != NULL) {
 956       copy_partitioning_helper(cpi, x, xd, BLOCK_64X64, mi_row, mi_col);
 957       cpi->copied_frame_cnt[sb_offset] += 1;
 958       memcpy(x->variance_low, &(cpi->prev_variance_low[sb_offset * 25]),
 959              sizeof(x->variance_low));
 960       return 1;
 961     }
 962   }
 963
 964   return 0;
 965 }
 966
 967 static int scale_partitioning_svc(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *x, MACROBLOCKD *xd,
 968                                   BLOCK_SIZE bsize, int mi_row, int mi_col,
 969                                   int mi_row_high, int mi_col_high) {
 970   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 971   SVC *const svc = &cpi->svc;
 972   BLOCK_SIZE *prev_part = svc->prev_partition_svc;
 973   // Variables with _high are for higher resolution.
 974   int bsize_high = 0;
 975   int subsize_high = 0;
 976   const int bsl_high = b_width_log2_lookup[bsize];
 977   const int bs_high = (1 << bsl_high) >> 2;
 978   const int has_rows = (mi_row_high + bs_high) < cm->mi_rows;
 979   const int has_cols = (mi_col_high + bs_high) < cm->mi_cols;
 980
 981   const int row_boundary_block_scale_factor[BLOCK_SIZES] = { 13, 13, 13, 1, 0,
 982                                                              1,  1,  0,  1, 1,
 983                                                              0,  1,  0 };
 984   const int col_boundary_block_scale_factor[BLOCK_SIZES] = { 13, 13, 13, 2, 2,
 985                                                              0,  2,  2,  0, 2,
 986                                                              2,  0,  0 };
 987   int start_pos;
 988   BLOCK_SIZE bsize_low;
 989   PARTITION_TYPE partition_high;
 990
 991   if (mi_row_high >= cm->mi_rows || mi_col_high >= cm->mi_cols) return 0;
 992   if (mi_row >= svc->mi_rows[svc->spatial_layer_id - 1] ||
 993       mi_col >= svc->mi_cols[svc->spatial_layer_id - 1])
 994     return 0;
 995
 996   // Find corresponding (mi_col/mi_row) block down-scaled by 2x2.
 997   start_pos = mi_row * (svc->mi_stride[svc->spatial_layer_id - 1]) + mi_col;
 998   bsize_low = prev_part[start_pos];
 999   // The block size is too big for boundaries. Do variance based partitioning.
1000   if ((!has_rows || !has_cols) && bsize_low > BLOCK_16X16) return 1;
1001
1002   // For reference frames: return 1 (do variance-based partitioning) if the
1003   // superblock is not low source sad and lower-resoln bsize is below 32x32.
1004   if (!cpi->svc.non_reference_frame && !x->skip_low_source_sad &&
1005       bsize_low < BLOCK_32X32)
1006     return 1;
1007
1008   // Scale up block size by 2x2. Force 64x64 for size larger than 32x32.
1009   if (bsize_low < BLOCK_32X32) {
1010     bsize_high = bsize_low + 3;
1011   } else if (bsize_low >= BLOCK_32X32) {
1012     bsize_high = BLOCK_64X64;
1013   }
1014   // Scale up blocks on boundary.
1015   if (!has_cols && has_rows) {
1016     bsize_high = bsize_low + row_boundary_block_scale_factor[bsize_low];
1017   } else if (has_cols && !has_rows) {
1018     bsize_high = bsize_low + col_boundary_block_scale_factor[bsize_low];
1019   } else if (!has_cols && !has_rows) {
1020     bsize_high = bsize_low;
1021   }
1022
1023   partition_high = partition_lookup[bsl_high][bsize_high];
1024   subsize_high = get_subsize(bsize, partition_high);
1025
1026   if (subsize_high < BLOCK_8X8) {
1027     set_block_size(cpi, x, xd, mi_row_high, mi_col_high, bsize_high);
1028   } else {
1029     const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize];
1030     const int bs = (1 << bsl) >> 2;
1031     switch (partition_high) {
1032       case PARTITION_NONE:
1033         set_block_size(cpi, x, xd, mi_row_high, mi_col_high, bsize_high);
1034         break;
1035       case PARTITION_HORZ:
1036         set_block_size(cpi, x, xd, mi_row_high, mi_col_high, subsize_high);
1037         if (subsize_high < BLOCK_64X64)
1038           set_block_size(cpi, x, xd, mi_row_high + bs_high, mi_col_high,
1039                          subsize_high);
1040         break;
1041       case PARTITION_VERT:
1042         set_block_size(cpi, x, xd, mi_row_high, mi_col_high, subsize_high);
1043         if (subsize_high < BLOCK_64X64)
1044           set_block_size(cpi, x, xd, mi_row_high, mi_col_high + bs_high,
1045                          subsize_high);
1046         break;
1047       default:
1048         assert(partition_high == PARTITION_SPLIT);
1049         if (scale_partitioning_svc(cpi, x, xd, subsize_high, mi_row, mi_col,
1050                                    mi_row_high, mi_col_high))
1051           return 1;
1052         if (scale_partitioning_svc(cpi, x, xd, subsize_high, mi_row + (bs >> 1),
1053                                    mi_col, mi_row_high + bs_high, mi_col_high))
1054           return 1;
1055         if (scale_partitioning_svc(cpi, x, xd, subsize_high, mi_row,
1056                                    mi_col + (bs >> 1), mi_row_high,
1057                                    mi_col_high + bs_high))
1058           return 1;
1059         if (scale_partitioning_svc(cpi, x, xd, subsize_high, mi_row + (bs >> 1),
1060                                    mi_col + (bs >> 1), mi_row_high + bs_high,
1061                                    mi_col_high + bs_high))
1062           return 1;
1063         break;
1064     }
1065   }
1066
1067   return 0;
1068 }
1069
1070 static void update_partition_svc(VP9_COMP *cpi, BLOCK_SIZE bsize, int mi_row,
1071                                  int mi_col) {
1072   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
1073   BLOCK_SIZE *prev_part = cpi->svc.prev_partition_svc;
1074   int start_pos = mi_row * cm->mi_stride + mi_col;
1075   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize];
1076   const int bs = (1 << bsl) >> 2;
1077   BLOCK_SIZE subsize;
1078   PARTITION_TYPE partition;
1079   const MODE_INFO *mi = NULL;
1080   int xx, yy;
1081
1082   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols) return;
1083
1084   mi = cm->mi_grid_visible[start_pos];
1085   partition = partition_lookup[bsl][mi->sb_type];
1086   subsize = get_subsize(bsize, partition);
1087   if (subsize < BLOCK_8X8) {
1088     prev_part[start_pos] = bsize;
1089   } else {
1090     switch (partition) {
1091       case PARTITION_NONE:
1092         prev_part[start_pos] = bsize;
1093         if (bsize == BLOCK_64X64) {
1094           for (xx = 0; xx < 8; xx += 4)
1095             for (yy = 0; yy < 8; yy += 4) {
1096               if ((mi_row + xx < cm->mi_rows) && (mi_col + yy < cm->mi_cols))
1097                 prev_part[start_pos + xx * cm->mi_stride + yy] = bsize;
1098             }
1099         }
1100         break;
1101       case PARTITION_HORZ:
1102         prev_part[start_pos] = subsize;
1103         if (mi_row + bs < cm->mi_rows)
1104           prev_part[start_pos + bs * cm->mi_stride] = subsize;
1105         break;
1106       case PARTITION_VERT:
1107         prev_part[start_pos] = subsize;
1108         if (mi_col + bs < cm->mi_cols) prev_part[start_pos + bs] = subsize;
1109         break;
1110       default:
1111         assert(partition == PARTITION_SPLIT);
1112         update_partition_svc(cpi, subsize, mi_row, mi_col);
1113         update_partition_svc(cpi, subsize, mi_row + bs, mi_col);
1114         update_partition_svc(cpi, subsize, mi_row, mi_col + bs);
1115         update_partition_svc(cpi, subsize, mi_row + bs, mi_col + bs);
1116         break;
1117     }
1118   }
1119 }
1120
1121 static void update_prev_partition_helper(VP9_COMP *cpi, BLOCK_SIZE bsize,
1122                                          int mi_row, int mi_col) {
1123   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
1124   BLOCK_SIZE *prev_part = cpi->prev_partition;
1125   int start_pos = mi_row * cm->mi_stride + mi_col;
1126   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize];
1127   const int bs = (1 << bsl) >> 2;
1128   BLOCK_SIZE subsize;
1129   PARTITION_TYPE partition;
1130   const MODE_INFO *mi = NULL;
1131
1132   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols) return;
1133
1134   mi = cm->mi_grid_visible[start_pos];
1135   partition = partition_lookup[bsl][mi->sb_type];
1136   subsize = get_subsize(bsize, partition);
1137   if (subsize < BLOCK_8X8) {
1138     prev_part[start_pos] = bsize;
1139   } else {
1140     switch (partition) {
1141       case PARTITION_NONE: prev_part[start_pos] = bsize; break;
1142       case PARTITION_HORZ:
1143         prev_part[start_pos] = subsize;
1144         if (mi_row + bs < cm->mi_rows)
1145           prev_part[start_pos + bs * cm->mi_stride] = subsize;
1146         break;
1147       case PARTITION_VERT:
1148         prev_part[start_pos] = subsize;
1149         if (mi_col + bs < cm->mi_cols) prev_part[start_pos + bs] = subsize;
1150         break;
1151       default:
1152         assert(partition == PARTITION_SPLIT);
1153         update_prev_partition_helper(cpi, subsize, mi_row, mi_col);
1154         update_prev_partition_helper(cpi, subsize, mi_row + bs, mi_col);
1155         update_prev_partition_helper(cpi, subsize, mi_row, mi_col + bs);
1156         update_prev_partition_helper(cpi, subsize, mi_row + bs, mi_col + bs);
1157         break;
1158     }
1159   }
1160 }
1161
1162 static void update_prev_partition(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *x, int segment_id,
1163                                   int mi_row, int mi_col, int sb_offset) {
1164   update_prev_partition_helper(cpi, BLOCK_64X64, mi_row, mi_col);
1165   cpi->prev_segment_id[sb_offset] = segment_id;
1166   memcpy(&(cpi->prev_variance_low[sb_offset * 25]), x->variance_low,
1167          sizeof(x->variance_low));
1168   // Reset the counter for copy partitioning
1169   cpi->copied_frame_cnt[sb_offset] = 0;
1170 }
1171
1172 static void chroma_check(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *x, int bsize,
1173                          unsigned int y_sad, int is_key_frame,
1174                          int scene_change_detected) {
1175   int i;
1176   MACROBLOCKD *xd = &x->e_mbd;
1177   int shift = 2;
1178
1179   if (is_key_frame) return;
1180
1181   // For speed > 8, avoid the chroma check if y_sad is above threshold.
1182   if (cpi->oxcf.speed > 8) {
1183     if (y_sad > cpi->vbp_thresholds[1] &&
1184         (!cpi->noise_estimate.enabled ||
1185          vp9_noise_estimate_extract_level(&cpi->noise_estimate) < kMedium))
1186       return;
1187   }
1188
1189   if (cpi->oxcf.content == VP9E_CONTENT_SCREEN && scene_change_detected)
1190     shift = 5;
1191
1192   for (i = 1; i <= 2; ++i) {
1193     unsigned int uv_sad = UINT_MAX;
1194     struct macroblock_plane *p = &x->plane[i];
1195     struct macroblockd_plane *pd = &xd->plane[i];
1196     const BLOCK_SIZE bs = get_plane_block_size(bsize, pd);
1197
1198     if (bs != BLOCK_INVALID)
1199       uv_sad = cpi->fn_ptr[bs].sdf(p->src.buf, p->src.stride, pd->dst.buf,
1200                                    pd->dst.stride);
1201
1202     // TODO(marpan): Investigate if we should lower this threshold if
1203     // superblock is detected as skin.
1204     x->color_sensitivity[i - 1] = uv_sad > (y_sad >> shift);
1205   }
1206 }
1207
1208 static uint64_t avg_source_sad(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *x, int shift,
1209                                int sb_offset) {
1210   unsigned int tmp_sse;
1211   uint64_t tmp_sad;
1212   unsigned int tmp_variance;
1213   const BLOCK_SIZE bsize = BLOCK_64X64;
1214   uint8_t *src_y = cpi->Source->y_buffer;
1215   int src_ystride = cpi->Source->y_stride;
1216   uint8_t *last_src_y = cpi->Last_Source->y_buffer;
1217   int last_src_ystride = cpi->Last_Source->y_stride;
1218   uint64_t avg_source_sad_threshold = 10000;
1219   uint64_t avg_source_sad_threshold2 = 12000;
1220 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
1221   if (cpi->common.use_highbitdepth) return 0;
1222 #endif
1223   src_y += shift;
1224   last_src_y += shift;
1225   tmp_sad =
1226       cpi->fn_ptr[bsize].sdf(src_y, src_ystride, last_src_y, last_src_ystride);
1227   tmp_variance = vpx_variance64x64(src_y, src_ystride, last_src_y,
1228                                    last_src_ystride, &tmp_sse);
1229   // Note: tmp_sse - tmp_variance = ((sum * sum) >> 12)
1230   if (tmp_sad < avg_source_sad_threshold)
1231     x->content_state_sb = ((tmp_sse - tmp_variance) < 25) ? kLowSadLowSumdiff
1232                                                           : kLowSadHighSumdiff;
1233   else
1234     x->content_state_sb = ((tmp_sse - tmp_variance) < 25) ? kHighSadLowSumdiff
1235                                                           : kHighSadHighSumdiff;
1236
1237   // Detect large lighting change.
1238   if (cpi->oxcf.content != VP9E_CONTENT_SCREEN &&
1239       cpi->oxcf.rc_mode == VPX_CBR && tmp_variance < (tmp_sse >> 3) &&
1240       (tmp_sse - tmp_variance) > 10000)
1241     x->content_state_sb = kLowVarHighSumdiff;
1242   else if (tmp_sad > (avg_source_sad_threshold << 1))
1243     x->content_state_sb = kVeryHighSad;
1244
1245   if (cpi->content_state_sb_fd != NULL) {
1246     if (tmp_sad < avg_source_sad_threshold2) {
1247       // Cap the increment to 255.
1248       if (cpi->content_state_sb_fd[sb_offset] < 255)
1249         cpi->content_state_sb_fd[sb_offset]++;
1250     } else {
1251       cpi->content_state_sb_fd[sb_offset] = 0;
1252     }
1253   }
1254   if (tmp_sad == 0) x->zero_temp_sad_source = 1;
1255   return tmp_sad;
1256 }
1257
1258 // This function chooses partitioning based on the variance between source and
1259 // reconstructed last, where variance is computed for down-sampled inputs.
1260 static int choose_partitioning(VP9_COMP *cpi, const TileInfo *const tile,
1261                                MACROBLOCK *x, int mi_row, int mi_col) {
1262   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
1263   MACROBLOCKD *xd = &x->e_mbd;
1264   int i, j, k, m;
1265   v64x64 vt;
1266   v16x16 *vt2 = NULL;
1267   int force_split[21];
1268   int avg_32x32;
1269   int max_var_32x32 = 0;
1270   int min_var_32x32 = INT_MAX;
1271   int var_32x32;
1272   int avg_16x16[4];
1273   int maxvar_16x16[4];
1274   int minvar_16x16[4];
1275   int64_t threshold_4x4avg;
1276   NOISE_LEVEL noise_level = kLow;
1277   int content_state = 0;
1278   uint8_t *s;
1279   const uint8_t *d;
1280   int sp;
1281   int dp;
1282   int compute_minmax_variance = 1;
1283   unsigned int y_sad = UINT_MAX;
1284   BLOCK_SIZE bsize = BLOCK_64X64;
1285   // Ref frame used in partitioning.
1286   MV_REFERENCE_FRAME ref_frame_partition = LAST_FRAME;
1287   int pixels_wide = 64, pixels_high = 64;
1288   int64_t thresholds[4] = { cpi->vbp_thresholds[0], cpi->vbp_thresholds[1],
1289                             cpi->vbp_thresholds[2], cpi->vbp_thresholds[3] };
1290   int scene_change_detected =
1291       cpi->rc.high_source_sad ||
1292       (cpi->use_svc && cpi->svc.high_source_sad_superframe);
1293   int force_64_split = scene_change_detected ||
1294                        (cpi->oxcf.content == VP9E_CONTENT_SCREEN &&
1295                         cpi->compute_source_sad_onepass &&
1296                         cpi->sf.use_source_sad && !x->zero_temp_sad_source);
1297
1298   // For the variance computation under SVC mode, we treat the frame as key if
1299   // the reference (base layer frame) is key frame (i.e., is_key_frame == 1).
1300   int is_key_frame =
1301       (frame_is_intra_only(cm) ||
1302        (is_one_pass_cbr_svc(cpi) &&
1303         cpi->svc.layer_context[cpi->svc.temporal_layer_id].is_key_frame));
1304   // Always use 4x4 partition for key frame.
1305   const int use_4x4_partition = frame_is_intra_only(cm);
1306   const int low_res = (cm->width <= 352 && cm->height <= 288);
1307   int variance4x4downsample[16];
1308   int segment_id;
1309   int sb_offset = (cm->mi_stride >> 3) * (mi_row >> 3) + (mi_col >> 3);
1310
1311   // For SVC: check if LAST frame is NULL or if the resolution of LAST is
1312   // different than the current frame resolution, and if so, treat this frame
1313   // as a key frame, for the purpose of the superblock partitioning.
1314   // LAST == NULL can happen in some cases where enhancement spatial layers are
1315   // enabled dyanmically in the stream and the only reference is the spatial
1316   // reference (GOLDEN).
1317   if (cpi->use_svc) {
1318     const YV12_BUFFER_CONFIG *const ref = get_ref_frame_buffer(cpi, LAST_FRAME);
1319     if (ref == NULL || ref->y_crop_height != cm->height ||
1320         ref->y_crop_width != cm->width)
1321       is_key_frame = 1;
1322   }
1323
1324   set_offsets(cpi, tile, x, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64);
1325   set_segment_index(cpi, x, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64, 0);
1326   segment_id = xd->mi[0]->segment_id;
1327
1328   if (cpi->oxcf.speed >= 8 || (cpi->use_svc && cpi->svc.non_reference_frame))
1329     compute_minmax_variance = 0;
1330
1331   memset(x->variance_low, 0, sizeof(x->variance_low));
1332
1333   if (cpi->sf.use_source_sad && !is_key_frame) {
1334     int sb_offset2 = ((cm->mi_cols + 7) >> 3) * (mi_row >> 3) + (mi_col >> 3);
1335     content_state = x->content_state_sb;
1336     x->skip_low_source_sad = (content_state == kLowSadLowSumdiff ||
1337                               content_state == kLowSadHighSumdiff)
1338                                  ? 1
1339                                  : 0;
1340     x->lowvar_highsumdiff = (content_state == kLowVarHighSumdiff) ? 1 : 0;
1341     if (cpi->content_state_sb_fd != NULL)
1342       x->last_sb_high_content = cpi->content_state_sb_fd[sb_offset2];
1343
1344     // For SVC on top spatial layer: use/scale the partition from
1345     // the lower spatial resolution if svc_use_lowres_part is enabled.
1346     if (cpi->sf.svc_use_lowres_part &&
1347         cpi->svc.spatial_layer_id == cpi->svc.number_spatial_layers - 1 &&
1348         cpi->svc.prev_partition_svc != NULL && content_state != kVeryHighSad) {
1349       if (!scale_partitioning_svc(cpi, x, xd, BLOCK_64X64, mi_row >> 1,
1350                                   mi_col >> 1, mi_row, mi_col)) {
1351         if (cpi->sf.copy_partition_flag) {
1352           update_prev_partition(cpi, x, segment_id, mi_row, mi_col, sb_offset);
1353         }
1354         return 0;
1355       }
1356     }
1357     // If source_sad is low copy the partition without computing the y_sad.
1358     if (x->skip_low_source_sad && cpi->sf.copy_partition_flag &&
1359         !force_64_split &&
1360         copy_partitioning(cpi, x, xd, mi_row, mi_col, segment_id, sb_offset)) {
1361       x->sb_use_mv_part = 1;
1362       if (cpi->sf.svc_use_lowres_part &&
1363           cpi->svc.spatial_layer_id == cpi->svc.number_spatial_layers - 2)
1364         update_partition_svc(cpi, BLOCK_64X64, mi_row, mi_col);
1365       return 0;
1366     }
1367   }
1368
1369   if (cpi->oxcf.aq_mode == CYCLIC_REFRESH_AQ && cm->seg.enabled &&
1370       cyclic_refresh_segment_id_boosted(segment_id)) {
1371     int q = vp9_get_qindex(&cm->seg, segment_id, cm->base_qindex);
1372     set_vbp_thresholds(cpi, thresholds, q, content_state);
1373   } else {
1374     set_vbp_thresholds(cpi, thresholds, cm->base_qindex, content_state);
1375   }
1376   // Decrease 32x32 split threshold for screen on base layer, for scene
1377   // change/high motion frames.
1378   if (cpi->oxcf.content == VP9E_CONTENT_SCREEN &&
1379       cpi->svc.spatial_layer_id == 0 && force_64_split)
1380     thresholds[1] = 3 * thresholds[1] >> 2;
1381
1382   // For non keyframes, disable 4x4 average for low resolution when speed = 8
1383   threshold_4x4avg = (cpi->oxcf.speed < 8) ? thresholds[1] << 1 : INT64_MAX;
1384
1385   if (xd->mb_to_right_edge < 0) pixels_wide += (xd->mb_to_right_edge >> 3);
1386   if (xd->mb_to_bottom_edge < 0) pixels_high += (xd->mb_to_bottom_edge >> 3);
1387
1388   s = x->plane[0].src.buf;
1389   sp = x->plane[0].src.stride;
1390
1391   // Index for force_split: 0 for 64x64, 1-4 for 32x32 blocks,
1392   // 5-20 for the 16x16 blocks.
1393   force_split[0] = force_64_split;
1394
1395   if (!is_key_frame) {
1396     // In the case of spatial/temporal scalable coding, the assumption here is
1397     // that the temporal reference frame will always be of type LAST_FRAME.
1398     // TODO(marpan): If that assumption is broken, we need to revisit this code.
1399     MODE_INFO *mi = xd->mi[0];
1400     YV12_BUFFER_CONFIG *yv12 = get_ref_frame_buffer(cpi, LAST_FRAME);
1401
1402     const YV12_BUFFER_CONFIG *yv12_g = NULL;
1403     unsigned int y_sad_g, y_sad_thr, y_sad_last;
1404     bsize = BLOCK_32X32 + (mi_col + 4 < cm->mi_cols) * 2 +
1405             (mi_row + 4 < cm->mi_rows);
1406
1407     assert(yv12 != NULL);
1408
1409     if (!(is_one_pass_cbr_svc(cpi) && cpi->svc.spatial_layer_id) ||
1410         cpi->svc.use_gf_temporal_ref_current_layer) {
1411       // For now, GOLDEN will not be used for non-zero spatial layers, since
1412       // it may not be a temporal reference.
1413       yv12_g = get_ref_frame_buffer(cpi, GOLDEN_FRAME);
1414     }
1415
1416     // Only compute y_sad_g (sad for golden reference) for speed < 8.
1417     if (cpi->oxcf.speed < 8 && yv12_g && yv12_g != yv12 &&
1418         (cpi->ref_frame_flags & VP9_GOLD_FLAG)) {
1419       vp9_setup_pre_planes(xd, 0, yv12_g, mi_row, mi_col,
1420                            &cm->frame_refs[GOLDEN_FRAME - 1].sf);
1421       y_sad_g = cpi->fn_ptr[bsize].sdf(
1422           x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride, xd->plane[0].pre[0].buf,
1423           xd->plane[0].pre[0].stride);
1424     } else {
1425       y_sad_g = UINT_MAX;
1426     }
1427
1428     if (cpi->oxcf.lag_in_frames > 0 && cpi->oxcf.rc_mode == VPX_VBR &&
1429         cpi->rc.is_src_frame_alt_ref) {
1430       yv12 = get_ref_frame_buffer(cpi, ALTREF_FRAME);
1431       vp9_setup_pre_planes(xd, 0, yv12, mi_row, mi_col,
1432                            &cm->frame_refs[ALTREF_FRAME - 1].sf);
1433       mi->ref_frame[0] = ALTREF_FRAME;
1434       y_sad_g = UINT_MAX;
1435     } else {
1436       vp9_setup_pre_planes(xd, 0, yv12, mi_row, mi_col,
1437                            &cm->frame_refs[LAST_FRAME - 1].sf);
1438       mi->ref_frame[0] = LAST_FRAME;
1439     }
1440     mi->ref_frame[1] = NONE;
1441     mi->sb_type = BLOCK_64X64;
1442     mi->mv[0].as_int = 0;
1443     mi->interp_filter = BILINEAR;
1444
1445     if (cpi->oxcf.speed >= 8 && !low_res &&
1446         x->content_state_sb != kVeryHighSad) {
1447       y_sad = cpi->fn_ptr[bsize].sdf(
1448           x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride, xd->plane[0].pre[0].buf,
1449           xd->plane[0].pre[0].stride);
1450     } else {
1451       const MV dummy_mv = { 0, 0 };
1452       y_sad = vp9_int_pro_motion_estimation(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col,
1453                                             &dummy_mv);
1454       x->sb_use_mv_part = 1;
1455       x->sb_mvcol_part = mi->mv[0].as_mv.col;
1456       x->sb_mvrow_part = mi->mv[0].as_mv.row;
1457       if (cpi->oxcf.content == VP9E_CONTENT_SCREEN &&
1458           cpi->svc.spatial_layer_id == cpi->svc.first_spatial_layer_to_encode &&
1459           cpi->svc.high_num_blocks_with_motion && !x->zero_temp_sad_source &&
1460           cm->width > 640 && cm->height > 480) {
1461         // Disable split below 16x16 block size when scroll motion (horz or
1462         // vert) is detected.
1463         // TODO(marpan/jianj): Improve this condition: issue is that search
1464         // range is hard-coded/limited in vp9_int_pro_motion_estimation() so
1465         // scroll motion may not be detected here.
1466         if (((abs(x->sb_mvrow_part) >= 48 && abs(x->sb_mvcol_part) <= 8) ||
1467              (abs(x->sb_mvcol_part) >= 48 && abs(x->sb_mvrow_part) <= 8)) &&
1468             y_sad < 100000) {
1469           compute_minmax_variance = 0;
1470           thresholds[2] = INT64_MAX;
1471         }
1472       }
1473     }
1474
1475     y_sad_last = y_sad;
1476     // Pick ref frame for partitioning, bias last frame when y_sad_g and y_sad
1477     // are close if short_circuit_low_temp_var is on.
1478     y_sad_thr = cpi->sf.short_circuit_low_temp_var ? (y_sad * 7) >> 3 : y_sad;
1479     if (y_sad_g < y_sad_thr) {
1480       vp9_setup_pre_planes(xd, 0, yv12_g, mi_row, mi_col,
1481                            &cm->frame_refs[GOLDEN_FRAME - 1].sf);
1482       mi->ref_frame[0] = GOLDEN_FRAME;
1483       mi->mv[0].as_int = 0;
1484       y_sad = y_sad_g;
1485       ref_frame_partition = GOLDEN_FRAME;
1486     } else {
1487       x->pred_mv[LAST_FRAME] = mi->mv[0].as_mv;
1488       ref_frame_partition = LAST_FRAME;
1489     }
1490
1491     set_ref_ptrs(cm, xd, mi->ref_frame[0], mi->ref_frame[1]);
1492     vp9_build_inter_predictors_sb(xd, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64);
1493
1494     if (cpi->use_skin_detection)
1495       x->sb_is_skin = skin_sb_split(cpi, low_res, mi_row, mi_col, force_split);
1496
1497     d = xd->plane[0].dst.buf;
1498     dp = xd->plane[0].dst.stride;
1499
1500     // If the y_sad is very small, take 64x64 as partition and exit.
1501     // Don't check on boosted segment for now, as 64x64 is suppressed there.
1502     if (segment_id == CR_SEGMENT_ID_BASE && y_sad < cpi->vbp_threshold_sad) {
1503       const int block_width = num_8x8_blocks_wide_lookup[BLOCK_64X64];
1504       const int block_height = num_8x8_blocks_high_lookup[BLOCK_64X64];
1505       if (mi_col + block_width / 2 < cm->mi_cols &&
1506           mi_row + block_height / 2 < cm->mi_rows) {
1507         set_block_size(cpi, x, xd, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64);
1508         x->variance_low[0] = 1;
1509         chroma_check(cpi, x, bsize, y_sad, is_key_frame, scene_change_detected);
1510         if (cpi->sf.svc_use_lowres_part &&
1511             cpi->svc.spatial_layer_id == cpi->svc.number_spatial_layers - 2)
1512           update_partition_svc(cpi, BLOCK_64X64, mi_row, mi_col);
1513         if (cpi->sf.copy_partition_flag) {
1514           update_prev_partition(cpi, x, segment_id, mi_row, mi_col, sb_offset);
1515         }
1516         return 0;
1517       }
1518     }
1519
1520     // If the y_sad is small enough, copy the partition of the superblock in the
1521     // last frame to current frame only if the last frame is not a keyframe.
1522     // Stop the copy every cpi->max_copied_frame to refresh the partition.
1523     // TODO(jianj) : tune the threshold.
1524     if (cpi->sf.copy_partition_flag && y_sad_last < cpi->vbp_threshold_copy &&
1525         copy_partitioning(cpi, x, xd, mi_row, mi_col, segment_id, sb_offset)) {
1526       chroma_check(cpi, x, bsize, y_sad, is_key_frame, scene_change_detected);
1527       if (cpi->sf.svc_use_lowres_part &&
1528           cpi->svc.spatial_layer_id == cpi->svc.number_spatial_layers - 2)
1529         update_partition_svc(cpi, BLOCK_64X64, mi_row, mi_col);
1530       return 0;
1531     }
1532   } else {
1533     d = VP9_VAR_OFFS;
1534     dp = 0;
1535 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
1536     if (xd->cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH) {
1537       switch (xd->bd) {
1538         case 10: d = CONVERT_TO_BYTEPTR(VP9_HIGH_VAR_OFFS_10); break;
1539         case 12: d = CONVERT_TO_BYTEPTR(VP9_HIGH_VAR_OFFS_12); break;
1540         case 8:
1541         default: d = CONVERT_TO_BYTEPTR(VP9_HIGH_VAR_OFFS_8); break;
1542       }
1543     }
1544 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
1545   }
1546
1547   if (low_res && threshold_4x4avg < INT64_MAX)
1548     CHECK_MEM_ERROR(cm, vt2, vpx_calloc(16, sizeof(*vt2)));
1549   // Fill in the entire tree of 8x8 (or 4x4 under some conditions) variances
1550   // for splits.
1551   for (i = 0; i < 4; i++) {
1552     const int x32_idx = ((i & 1) << 5);
1553     const int y32_idx = ((i >> 1) << 5);
1554     const int i2 = i << 2;
1555     force_split[i + 1] = 0;
1556     avg_16x16[i] = 0;
1557     maxvar_16x16[i] = 0;
1558     minvar_16x16[i] = INT_MAX;
1559     for (j = 0; j < 4; j++) {
1560       const int x16_idx = x32_idx + ((j & 1) << 4);
1561       const int y16_idx = y32_idx + ((j >> 1) << 4);
1562       const int split_index = 5 + i2 + j;
1563       v16x16 *vst = &vt.split[i].split[j];
1564       force_split[split_index] = 0;
1565       variance4x4downsample[i2 + j] = 0;
1566       if (!is_key_frame) {
1567         fill_variance_8x8avg(s, sp, d, dp, x16_idx, y16_idx, vst,
1568 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
1569                              xd->cur_buf->flags,
1570 #endif
1571                              pixels_wide, pixels_high, is_key_frame);
1572         fill_variance_tree(&vt.split[i].split[j], BLOCK_16X16);
1573         get_variance(&vt.split[i].split[j].part_variances.none);
1574         avg_16x16[i] += vt.split[i].split[j].part_variances.none.variance;
1575         if (vt.split[i].split[j].part_variances.none.variance < minvar_16x16[i])
1576           minvar_16x16[i] = vt.split[i].split[j].part_variances.none.variance;
1577         if (vt.split[i].split[j].part_variances.none.variance > maxvar_16x16[i])
1578           maxvar_16x16[i] = vt.split[i].split[j].part_variances.none.variance;
1579         if (vt.split[i].split[j].part_variances.none.variance > thresholds[2]) {
1580           // 16X16 variance is above threshold for split, so force split to 8x8
1581           // for this 16x16 block (this also forces splits for upper levels).
1582           force_split[split_index] = 1;
1583           force_split[i + 1] = 1;
1584           force_split[0] = 1;
1585         } else if (compute_minmax_variance &&
1586                    vt.split[i].split[j].part_variances.none.variance >
1587                        thresholds[1] &&
1588                    !cyclic_refresh_segment_id_boosted(segment_id)) {
1589           // We have some nominal amount of 16x16 variance (based on average),
1590           // compute the minmax over the 8x8 sub-blocks, and if above threshold,
1591           // force split to 8x8 block for this 16x16 block.
1592           int minmax = compute_minmax_8x8(s, sp, d, dp, x16_idx, y16_idx,
1593 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
1594                                           xd->cur_buf->flags,
1595 #endif
1596                                           pixels_wide, pixels_high);
1597           int thresh_minmax = (int)cpi->vbp_threshold_minmax;
1598           if (x->content_state_sb == kVeryHighSad)
1599             thresh_minmax = thresh_minmax << 1;
1600           if (minmax > thresh_minmax) {
1601             force_split[split_index] = 1;
1602             force_split[i + 1] = 1;
1603             force_split[0] = 1;
1604           }
1605         }
1606       }
1607       if (is_key_frame ||
1608           (low_res && vt.split[i].split[j].part_variances.none.variance >
1609                           threshold_4x4avg)) {
1610         force_split[split_index] = 0;
1611         // Go down to 4x4 down-sampling for variance.
1612         variance4x4downsample[i2 + j] = 1;
1613         for (k = 0; k < 4; k++) {
1614           int x8_idx = x16_idx + ((k & 1) << 3);
1615           int y8_idx = y16_idx + ((k >> 1) << 3);
1616           v8x8 *vst2 = is_key_frame ? &vst->split[k] : &vt2[i2 + j].split[k];
1617           fill_variance_4x4avg(s, sp, d, dp, x8_idx, y8_idx, vst2,
1618 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
1619                                xd->cur_buf->flags,
1620 #endif
1621                                pixels_wide, pixels_high, is_key_frame);
1622         }
1623       }
1624     }
1625   }
1626   if (cpi->noise_estimate.enabled)
1627     noise_level = vp9_noise_estimate_extract_level(&cpi->noise_estimate);
1628   // Fill the rest of the variance tree by summing split partition values.
1629   avg_32x32 = 0;
1630   for (i = 0; i < 4; i++) {
1631     const int i2 = i << 2;
1632     for (j = 0; j < 4; j++) {
1633       if (variance4x4downsample[i2 + j] == 1) {
1634         v16x16 *vtemp = (!is_key_frame) ? &vt2[i2 + j] : &vt.split[i].split[j];
1635         for (m = 0; m < 4; m++) fill_variance_tree(&vtemp->split[m], BLOCK_8X8);
1636         fill_variance_tree(vtemp, BLOCK_16X16);
1637         // If variance of this 16x16 block is above the threshold, force block
1638         // to split. This also forces a split on the upper levels.
1639         get_variance(&vtemp->part_variances.none);
1640         if (vtemp->part_variances.none.variance > thresholds[2]) {
1641           force_split[5 + i2 + j] = 1;
1642           force_split[i + 1] = 1;
1643           force_split[0] = 1;
1644         }
1645       }
1646     }
1647     fill_variance_tree(&vt.split[i], BLOCK_32X32);
1648     // If variance of this 32x32 block is above the threshold, or if its above
1649     // (some threshold of) the average variance over the sub-16x16 blocks, then
1650     // force this block to split. This also forces a split on the upper
1651     // (64x64) level.
1652     if (!force_split[i + 1]) {
1653       get_variance(&vt.split[i].part_variances.none);
1654       var_32x32 = vt.split[i].part_variances.none.variance;
1655       max_var_32x32 = VPXMAX(var_32x32, max_var_32x32);
1656       min_var_32x32 = VPXMIN(var_32x32, min_var_32x32);
1657       if (vt.split[i].part_variances.none.variance > thresholds[1] ||
1658           (!is_key_frame &&
1659            vt.split[i].part_variances.none.variance > (thresholds[1] >> 1) &&
1660            vt.split[i].part_variances.none.variance > (avg_16x16[i] >> 1))) {
1661         force_split[i + 1] = 1;
1662         force_split[0] = 1;
1663       } else if (!is_key_frame && noise_level < kLow && cm->height <= 360 &&
1664                  (maxvar_16x16[i] - minvar_16x16[i]) > (thresholds[1] >> 1) &&
1665                  maxvar_16x16[i] > thresholds[1]) {
1666         force_split[i + 1] = 1;
1667         force_split[0] = 1;
1668       }
1669       avg_32x32 += var_32x32;
1670     }
1671   }
1672   if (!force_split[0]) {
1673     fill_variance_tree(&vt, BLOCK_64X64);
1674     get_variance(&vt.part_variances.none);
1675     // If variance of this 64x64 block is above (some threshold of) the average
1676     // variance over the sub-32x32 blocks, then force this block to split.
1677     // Only checking this for noise level >= medium for now.
1678     if (!is_key_frame && noise_level >= kMedium &&
1679         vt.part_variances.none.variance > (9 * avg_32x32) >> 5)
1680       force_split[0] = 1;
1681     // Else if the maximum 32x32 variance minus the miniumum 32x32 variance in
1682     // a 64x64 block is greater than threshold and the maximum 32x32 variance is
1683     // above a miniumum threshold, then force the split of a 64x64 block
1684     // Only check this for low noise.
1685     else if (!is_key_frame && noise_level < kMedium &&
1686              (max_var_32x32 - min_var_32x32) > 3 * (thresholds[0] >> 3) &&
1687              max_var_32x32 > thresholds[0] >> 1)
1688       force_split[0] = 1;
1689   }
1690
1691   // Now go through the entire structure, splitting every block size until
1692   // we get to one that's got a variance lower than our threshold.
1693   if (mi_col + 8 > cm->mi_cols || mi_row + 8 > cm->mi_rows ||
1694       !set_vt_partitioning(cpi, x, xd, &vt, BLOCK_64X64, mi_row, mi_col,
1695                            thresholds[0], BLOCK_16X16, force_split[0])) {
1696     for (i = 0; i < 4; ++i) {
1697       const int x32_idx = ((i & 1) << 2);
1698       const int y32_idx = ((i >> 1) << 2);
1699       const int i2 = i << 2;
1700       if (!set_vt_partitioning(cpi, x, xd, &vt.split[i], BLOCK_32X32,
1701                                (mi_row + y32_idx), (mi_col + x32_idx),
1702                                thresholds[1], BLOCK_16X16,
1703                                force_split[i + 1])) {
1704         for (j = 0; j < 4; ++j) {
1705           const int x16_idx = ((j & 1) << 1);
1706           const int y16_idx = ((j >> 1) << 1);
1707           // For inter frames: if variance4x4downsample[] == 1 for this 16x16
1708           // block, then the variance is based on 4x4 down-sampling, so use vt2
1709           // in set_vt_partioning(), otherwise use vt.
1710           v16x16 *vtemp = (!is_key_frame && variance4x4downsample[i2 + j] == 1)
1711                               ? &vt2[i2 + j]
1712                               : &vt.split[i].split[j];
1713           if (!set_vt_partitioning(
1714                   cpi, x, xd, vtemp, BLOCK_16X16, mi_row + y32_idx + y16_idx,
1715                   mi_col + x32_idx + x16_idx, thresholds[2], cpi->vbp_bsize_min,
1716                   force_split[5 + i2 + j])) {
1717             for (k = 0; k < 4; ++k) {
1718               const int x8_idx = (k & 1);
1719               const int y8_idx = (k >> 1);
1720               if (use_4x4_partition) {
1721                 if (!set_vt_partitioning(cpi, x, xd, &vtemp->split[k],
1722                                          BLOCK_8X8,
1723                                          mi_row + y32_idx + y16_idx + y8_idx,
1724                                          mi_col + x32_idx + x16_idx + x8_idx,
1725                                          thresholds[3], BLOCK_8X8, 0)) {
1726                   set_block_size(
1727                       cpi, x, xd, (mi_row + y32_idx + y16_idx + y8_idx),
1728                       (mi_col + x32_idx + x16_idx + x8_idx), BLOCK_4X4);
1729                 }
1730               } else {
1731                 set_block_size(
1732                     cpi, x, xd, (mi_row + y32_idx + y16_idx + y8_idx),
1733                     (mi_col + x32_idx + x16_idx + x8_idx), BLOCK_8X8);
1734               }
1735             }
1736           }
1737         }
1738       }
1739     }
1740   }
1741
1742   if (!frame_is_intra_only(cm) && cpi->sf.copy_partition_flag) {
1743     update_prev_partition(cpi, x, segment_id, mi_row, mi_col, sb_offset);
1744   }
1745
1746   if (!frame_is_intra_only(cm) && cpi->sf.svc_use_lowres_part &&
1747       cpi->svc.spatial_layer_id == cpi->svc.number_spatial_layers - 2)
1748     update_partition_svc(cpi, BLOCK_64X64, mi_row, mi_col);
1749
1750   if (cpi->sf.short_circuit_low_temp_var) {
1751     set_low_temp_var_flag(cpi, x, xd, &vt, thresholds, ref_frame_partition,
1752                           mi_col, mi_row);
1753   }
1754
1755   chroma_check(cpi, x, bsize, y_sad, is_key_frame, scene_change_detected);
1756   if (vt2) vpx_free(vt2);
1757   return 0;
1758 }
1759
1760 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
1761 static void update_state(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td, PICK_MODE_CONTEXT *ctx,
1762                          int mi_row, int mi_col, BLOCK_SIZE bsize,
1763                          int output_enabled) {
1764   int i, x_idx, y;
1765   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
1766   RD_COUNTS *const rdc = &td->rd_counts;
1767   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
1768   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
1769   struct macroblock_plane *const p = x->plane;
1770   struct macroblockd_plane *const pd = xd->plane;
1771   MODE_INFO *mi = &ctx->mic;
1772   MODE_INFO *const xdmi = xd->mi[0];
1773   MODE_INFO *mi_addr = xd->mi[0];
1774   const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
1775   const int bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[mi->sb_type];
1776   const int bh = num_8x8_blocks_high_lookup[mi->sb_type];
1777   const int x_mis = VPXMIN(bw, cm->mi_cols - mi_col);
1778   const int y_mis = VPXMIN(bh, cm->mi_rows - mi_row);
1779   MV_REF *const frame_mvs = cm->cur_frame->mvs + mi_row * cm->mi_cols + mi_col;
1780   int w, h;
1781
1782   const int mis = cm->mi_stride;
1783   const int mi_width = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
1784   const int mi_height = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
1785   int max_plane;
1786
1787   assert(mi->sb_type == bsize);
1788
1789   *mi_addr = *mi;
1790   *x->mbmi_ext = ctx->mbmi_ext;
1791
1792   // If segmentation in use
1793   if (seg->enabled) {
1794     // For in frame complexity AQ copy the segment id from the segment map.
1795     if (cpi->oxcf.aq_mode == COMPLEXITY_AQ) {
1796       const uint8_t *const map =
1797           seg->update_map ? cpi->segmentation_map : cm->last_frame_seg_map;
1798       mi_addr->segment_id = get_segment_id(cm, map, bsize, mi_row, mi_col);
1799     }
1800     // Else for cyclic refresh mode update the segment map, set the segment id
1801     // and then update the quantizer.
1802     if (cpi->oxcf.aq_mode == CYCLIC_REFRESH_AQ &&
1803         cpi->cyclic_refresh->content_mode) {
1804       vp9_cyclic_refresh_update_segment(cpi, xd->mi[0], mi_row, mi_col, bsize,
1805                                         ctx->rate, ctx->dist, x->skip, p);
1806     }
1807   }
1808
1809   max_plane = is_inter_block(xdmi) ? MAX_MB_PLANE : 1;
1810   for (i = 0; i < max_plane; ++i) {
1811     p[i].coeff = ctx->coeff_pbuf[i][1];
1812     p[i].qcoeff = ctx->qcoeff_pbuf[i][1];
1813     pd[i].dqcoeff = ctx->dqcoeff_pbuf[i][1];
1814     p[i].eobs = ctx->eobs_pbuf[i][1];
1815   }
1816
1817   for (i = max_plane; i < MAX_MB_PLANE; ++i) {
1818     p[i].coeff = ctx->coeff_pbuf[i][2];
1819     p[i].qcoeff = ctx->qcoeff_pbuf[i][2];
1820     pd[i].dqcoeff = ctx->dqcoeff_pbuf[i][2];
1821     p[i].eobs = ctx->eobs_pbuf[i][2];
1822   }
1823
1824   // Restore the coding context of the MB to that that was in place
1825   // when the mode was picked for it
1826   for (y = 0; y < mi_height; y++)
1827     for (x_idx = 0; x_idx < mi_width; x_idx++)
1828       if ((xd->mb_to_right_edge >> (3 + MI_SIZE_LOG2)) + mi_width > x_idx &&
1829           (xd->mb_to_bottom_edge >> (3 + MI_SIZE_LOG2)) + mi_height > y) {
1830         xd->mi[x_idx + y * mis] = mi_addr;
1831       }
1832
1833   if (cpi->oxcf.aq_mode != NO_AQ) vp9_init_plane_quantizers(cpi, x);
1834
1835   if (is_inter_block(xdmi) && xdmi->sb_type < BLOCK_8X8) {
1836     xdmi->mv[0].as_int = mi->bmi[3].as_mv[0].as_int;
1837     xdmi->mv[1].as_int = mi->bmi[3].as_mv[1].as_int;
1838   }
1839
1840   x->skip = ctx->skip;
1841   memcpy(x->zcoeff_blk[xdmi->tx_size], ctx->zcoeff_blk,
1842          sizeof(ctx->zcoeff_blk[0]) * ctx->num_4x4_blk);
1843
1844   if (!output_enabled) return;
1845
1846 #if CONFIG_INTERNAL_STATS
1847   if (frame_is_intra_only(cm)) {
1848     static const int kf_mode_index[] = {
1849       THR_DC /*DC_PRED*/,          THR_V_PRED /*V_PRED*/,
1850       THR_H_PRED /*H_PRED*/,       THR_D45_PRED /*D45_PRED*/,
1851       THR_D135_PRED /*D135_PRED*/, THR_D117_PRED /*D117_PRED*/,
1852       THR_D153_PRED /*D153_PRED*/, THR_D207_PRED /*D207_PRED*/,
1853       THR_D63_PRED /*D63_PRED*/,   THR_TM /*TM_PRED*/,
1854     };
1855     ++cpi->mode_chosen_counts[kf_mode_index[xdmi->mode]];
1856   } else {
1857     // Note how often each mode chosen as best
1858     ++cpi->mode_chosen_counts[ctx->best_mode_index];
1859   }
1860 #endif
1861   if (!frame_is_intra_only(cm)) {
1862     if (is_inter_block(xdmi)) {
1863       vp9_update_mv_count(td);
1864
1865       if (cm->interp_filter == SWITCHABLE) {
1866         const int ctx = get_pred_context_switchable_interp(xd);
1867         ++td->counts->switchable_interp[ctx][xdmi->interp_filter];
1868       }
1869     }
1870
1871     rdc->comp_pred_diff[SINGLE_REFERENCE] += ctx->single_pred_diff;
1872     rdc->comp_pred_diff[COMPOUND_REFERENCE] += ctx->comp_pred_diff;
1873     rdc->comp_pred_diff[REFERENCE_MODE_SELECT] += ctx->hybrid_pred_diff;
1874
1875     for (i = 0; i < SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS; ++i)
1876       rdc->filter_diff[i] += ctx->best_filter_diff[i];
1877   }
1878
1879   for (h = 0; h < y_mis; ++h) {
1880     MV_REF *const frame_mv = frame_mvs + h * cm->mi_cols;
1881     for (w = 0; w < x_mis; ++w) {
1882       MV_REF *const mv = frame_mv + w;
1883       mv->ref_frame[0] = mi->ref_frame[0];
1884       mv->ref_frame[1] = mi->ref_frame[1];
1885       mv->mv[0].as_int = mi->mv[0].as_int;
1886       mv->mv[1].as_int = mi->mv[1].as_int;
1887     }
1888   }
1889 }
1890 #endif  // !CONFIG_REALTIME_ONLY
1891
1892 void vp9_setup_src_planes(MACROBLOCK *x, const YV12_BUFFER_CONFIG *src,
1893                           int mi_row, int mi_col) {
1894   uint8_t *const buffers[3] = { src->y_buffer, src->u_buffer, src->v_buffer };
1895   const int strides[3] = { src->y_stride, src->uv_stride, src->uv_stride };
1896   int i;
1897
1898   // Set current frame pointer.
1899   x->e_mbd.cur_buf = src;
1900
1901   for (i = 0; i < MAX_MB_PLANE; i++)
1902     setup_pred_plane(&x->plane[i].src, buffers[i], strides[i], mi_row, mi_col,
1903                      NULL, x->e_mbd.plane[i].subsampling_x,
1904                      x->e_mbd.plane[i].subsampling_y);
1905 }
1906
1907 static void set_mode_info_seg_skip(MACROBLOCK *x, TX_MODE tx_mode,
1908                                    INTERP_FILTER interp_filter,
1909                                    RD_COST *rd_cost, BLOCK_SIZE bsize) {
1910   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
1911   MODE_INFO *const mi = xd->mi[0];
1912   INTERP_FILTER filter_ref;
1913
1914   filter_ref = get_pred_context_switchable_interp(xd);
1915   if (interp_filter == BILINEAR)
1916     filter_ref = BILINEAR;
1917   else if (filter_ref == SWITCHABLE_FILTERS)
1918     filter_ref = EIGHTTAP;
1919
1920   mi->sb_type = bsize;
1921   mi->mode = ZEROMV;
1922   mi->tx_size =
1923       VPXMIN(max_txsize_lookup[bsize], tx_mode_to_biggest_tx_size[tx_mode]);
1924   mi->skip = 1;
1925   mi->uv_mode = DC_PRED;
1926   mi->ref_frame[0] = LAST_FRAME;
1927   mi->ref_frame[1] = NONE;
1928   mi->mv[0].as_int = 0;
1929   mi->interp_filter = filter_ref;
1930
1931   xd->mi[0]->bmi[0].as_mv[0].as_int = 0;
1932   x->skip = 1;
1933
1934   vp9_rd_cost_init(rd_cost);
1935 }
1936
1937 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
1938 static void set_segment_rdmult(VP9_COMP *const cpi, MACROBLOCK *const x,
1939                                int mi_row, int mi_col, BLOCK_SIZE bsize,
1940                                AQ_MODE aq_mode) {
1941   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
1942   const VP9EncoderConfig *const oxcf = &cpi->oxcf;
1943   const uint8_t *const map =
1944       cm->seg.update_map ? cpi->segmentation_map : cm->last_frame_seg_map;
1945
1946   vp9_init_plane_quantizers(cpi, x);
1947   vpx_clear_system_state();
1948
1949   if (aq_mode == NO_AQ || aq_mode == PSNR_AQ) {
1950     if (cpi->sf.enable_tpl_model) x->rdmult = x->cb_rdmult;
1951   } else if (aq_mode == PERCEPTUAL_AQ) {
1952     x->rdmult = x->cb_rdmult;
1953   } else if (aq_mode == CYCLIC_REFRESH_AQ) {
1954     // If segment is boosted, use rdmult for that segment.
1955     if (cyclic_refresh_segment_id_boosted(
1956             get_segment_id(cm, map, bsize, mi_row, mi_col)))
1957       x->rdmult = vp9_cyclic_refresh_get_rdmult(cpi->cyclic_refresh);
1958   } else {
1959     x->rdmult = vp9_compute_rd_mult(cpi, cm->base_qindex + cm->y_dc_delta_q);
1960   }
1961
1962   if (oxcf->tuning == VP8_TUNE_SSIM) {
1963     set_ssim_rdmult(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col, &x->rdmult);
1964   }
1965 }
1966
1967 static void rd_pick_sb_modes(VP9_COMP *cpi, TileDataEnc *tile_data,
1968                              MACROBLOCK *const x, int mi_row, int mi_col,
1969                              RD_COST *rd_cost, BLOCK_SIZE bsize,
1970                              PICK_MODE_CONTEXT *ctx, int rate_in_best_rd,
1971                              int64_t dist_in_best_rd) {
1972   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
1973   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
1974   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
1975   MODE_INFO *mi;
1976   struct macroblock_plane *const p = x->plane;
1977   struct macroblockd_plane *const pd = xd->plane;
1978   const AQ_MODE aq_mode = cpi->oxcf.aq_mode;
1979   int i, orig_rdmult;
1980   int64_t best_rd = INT64_MAX;
1981
1982   vpx_clear_system_state();
1983
1984   // Use the lower precision, but faster, 32x32 fdct for mode selection.
1985   x->use_lp32x32fdct = 1;
1986
1987   set_offsets(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col, bsize);
1988   mi = xd->mi[0];
1989   mi->sb_type = bsize;
1990
1991   for (i = 0; i < MAX_MB_PLANE; ++i) {
1992     p[i].coeff = ctx->coeff_pbuf[i][0];
1993     p[i].qcoeff = ctx->qcoeff_pbuf[i][0];
1994     pd[i].dqcoeff = ctx->dqcoeff_pbuf[i][0];
1995     p[i].eobs = ctx->eobs_pbuf[i][0];
1996   }
1997   ctx->is_coded = 0;
1998   ctx->skippable = 0;
1999   ctx->pred_pixel_ready = 0;
2000   x->skip_recode = 0;
2001
2002   // Set to zero to make sure we do not use the previous encoded frame stats
2003   mi->skip = 0;
2004
2005 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
2006   if (xd->cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH) {
2007     x->source_variance = vp9_high_get_sby_perpixel_variance(
2008         cpi, &x->plane[0].src, bsize, xd->bd);
2009   } else {
2010     x->source_variance =
2011         vp9_get_sby_perpixel_variance(cpi, &x->plane[0].src, bsize);
2012   }
2013 #else
2014   x->source_variance =
2015       vp9_get_sby_perpixel_variance(cpi, &x->plane[0].src, bsize);
2016 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
2017
2018   // Save rdmult before it might be changed, so it can be restored later.
2019   orig_rdmult = x->rdmult;
2020
2021   if ((cpi->sf.tx_domain_thresh > 0.0) || (cpi->sf.quant_opt_thresh > 0.0)) {
2022     double logvar = vp9_log_block_var(cpi, x, bsize);
2023     // Check block complexity as part of descision on using pixel or transform
2024     // domain distortion in rd tests.
2025     x->block_tx_domain = cpi->sf.allow_txfm_domain_distortion &&
2026                          (logvar >= cpi->sf.tx_domain_thresh);
2027
2028     // Check block complexity as part of descision on using quantized
2029     // coefficient optimisation inside the rd loop.
2030     x->block_qcoeff_opt =
2031         cpi->sf.allow_quant_coeff_opt && (logvar <= cpi->sf.quant_opt_thresh);
2032   } else {
2033     x->block_tx_domain = cpi->sf.allow_txfm_domain_distortion;
2034     x->block_qcoeff_opt = cpi->sf.allow_quant_coeff_opt;
2035   }
2036
2037   set_segment_index(cpi, x, mi_row, mi_col, bsize, 0);
2038   set_segment_rdmult(cpi, x, mi_row, mi_col, bsize, aq_mode);
2039   if (rate_in_best_rd < INT_MAX && dist_in_best_rd < INT64_MAX) {
2040     best_rd = vp9_calculate_rd_cost(x->rdmult, x->rddiv, rate_in_best_rd,
2041                                     dist_in_best_rd);
2042   }
2043
2044   // Find best coding mode & reconstruct the MB so it is available
2045   // as a predictor for MBs that follow in the SB
2046   if (frame_is_intra_only(cm)) {
2047     vp9_rd_pick_intra_mode_sb(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx, best_rd);
2048   } else {
2049     if (bsize >= BLOCK_8X8) {
2050       if (segfeature_active(&cm->seg, mi->segment_id, SEG_LVL_SKIP))
2051         vp9_rd_pick_inter_mode_sb_seg_skip(cpi, tile_data, x, rd_cost, bsize,
2052                                            ctx, best_rd);
2053       else
2054         vp9_rd_pick_inter_mode_sb(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, rd_cost,
2055                                   bsize, ctx, best_rd);
2056     } else {
2057       vp9_rd_pick_inter_mode_sub8x8(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, rd_cost,
2058                                     bsize, ctx, best_rd);
2059     }
2060   }
2061
2062   // Examine the resulting rate and for AQ mode 2 make a segment choice.
2063   if ((rd_cost->rate != INT_MAX) && (aq_mode == COMPLEXITY_AQ) &&
2064       (bsize >= BLOCK_16X16) &&
2065       (cm->frame_type == KEY_FRAME || cpi->refresh_alt_ref_frame ||
2066        (cpi->refresh_golden_frame && !cpi->rc.is_src_frame_alt_ref))) {
2067     vp9_caq_select_segment(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col, rd_cost->rate);
2068   }
2069
2070   // TODO(jingning) The rate-distortion optimization flow needs to be
2071   // refactored to provide proper exit/return handle.
2072   if (rd_cost->rate == INT_MAX || rd_cost->dist == INT64_MAX)
2073     rd_cost->rdcost = INT64_MAX;
2074   else
2075     rd_cost->rdcost = RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, rd_cost->rate, rd_cost->dist);
2076
2077   x->rdmult = orig_rdmult;
2078
2079   ctx->rate = rd_cost->rate;
2080   ctx->dist = rd_cost->dist;
2081 }
2082 #endif  // !CONFIG_REALTIME_ONLY
2083
2084 static void update_stats(VP9_COMMON *cm, ThreadData *td) {
2085   const MACROBLOCK *x = &td->mb;
2086   const MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
2087   const MODE_INFO *const mi = xd->mi[0];
2088   const MB_MODE_INFO_EXT *const mbmi_ext = x->mbmi_ext;
2089   const BLOCK_SIZE bsize = mi->sb_type;
2090
2091   if (!frame_is_intra_only(cm)) {
2092     FRAME_COUNTS *const counts = td->counts;
2093     const int inter_block = is_inter_block(mi);
2094     const int seg_ref_active =
2095         segfeature_active(&cm->seg, mi->segment_id, SEG_LVL_REF_FRAME);
2096     if (!seg_ref_active) {
2097       counts->intra_inter[get_intra_inter_context(xd)][inter_block]++;
2098       // If the segment reference feature is enabled we have only a single
2099       // reference frame allowed for the segment so exclude it from
2100       // the reference frame counts used to work out probabilities.
2101       if (inter_block) {
2102         const MV_REFERENCE_FRAME ref0 = mi->ref_frame[0];
2103         if (cm->reference_mode == REFERENCE_MODE_SELECT)
2104           counts->comp_inter[vp9_get_reference_mode_context(cm, xd)]
2105                             [has_second_ref(mi)]++;
2106
2107         if (has_second_ref(mi)) {
2108           const int idx = cm->ref_frame_sign_bias[cm->comp_fixed_ref];
2109           const int ctx = vp9_get_pred_context_comp_ref_p(cm, xd);
2110           const int bit = mi->ref_frame[!idx] == cm->comp_var_ref[1];
2111           counts->comp_ref[ctx][bit]++;
2112         } else {
2113           counts->single_ref[vp9_get_pred_context_single_ref_p1(xd)][0]
2114                             [ref0 != LAST_FRAME]++;
2115           if (ref0 != LAST_FRAME)
2116             counts->single_ref[vp9_get_pred_context_single_ref_p2(xd)][1]
2117                               [ref0 != GOLDEN_FRAME]++;
2118         }
2119       }
2120     }
2121     if (inter_block &&
2122         !segfeature_active(&cm->seg, mi->segment_id, SEG_LVL_SKIP)) {
2123       const int mode_ctx = mbmi_ext->mode_context[mi->ref_frame[0]];
2124       if (bsize >= BLOCK_8X8) {
2125         const PREDICTION_MODE mode = mi->mode;
2126         ++counts->inter_mode[mode_ctx][INTER_OFFSET(mode)];
2127       } else {
2128         const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
2129         const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
2130         int idx, idy;
2131         for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h) {
2132           for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w) {
2133             const int j = idy * 2 + idx;
2134             const PREDICTION_MODE b_mode = mi->bmi[j].as_mode;
2135             ++counts->inter_mode[mode_ctx][INTER_OFFSET(b_mode)];
2136           }
2137         }
2138       }
2139     }
2140   }
2141 }
2142
2143 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
2144 static void restore_context(MACROBLOCK *const x, int mi_row, int mi_col,
2145                             ENTROPY_CONTEXT a[16 * MAX_MB_PLANE],
2146                             ENTROPY_CONTEXT l[16 * MAX_MB_PLANE],
2147                             PARTITION_CONTEXT sa[8], PARTITION_CONTEXT sl[8],
2148                             BLOCK_SIZE bsize) {
2149   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
2150   int p;
2151   const int num_4x4_blocks_wide = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
2152   const int num_4x4_blocks_high = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
2153   int mi_width = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
2154   int mi_height = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
2155   for (p = 0; p < MAX_MB_PLANE; p++) {
2156     memcpy(xd->above_context[p] + ((mi_col * 2) >> xd->plane[p].subsampling_x),
2157            a + num_4x4_blocks_wide * p,
2158            (sizeof(ENTROPY_CONTEXT) * num_4x4_blocks_wide) >>
2159                xd->plane[p].subsampling_x);
2160     memcpy(xd->left_context[p] +
2161                ((mi_row & MI_MASK) * 2 >> xd->plane[p].subsampling_y),
2162            l + num_4x4_blocks_high * p,
2163            (sizeof(ENTROPY_CONTEXT) * num_4x4_blocks_high) >>
2164                xd->plane[p].subsampling_y);
2165   }
2166   memcpy(xd->above_seg_context + mi_col, sa,
2167          sizeof(*xd->above_seg_context) * mi_width);
2168   memcpy(xd->left_seg_context + (mi_row & MI_MASK), sl,
2169          sizeof(xd->left_seg_context[0]) * mi_height);
2170 }
2171
2172 static void save_context(MACROBLOCK *const x, int mi_row, int mi_col,
2173                          ENTROPY_CONTEXT a[16 * MAX_MB_PLANE],
2174                          ENTROPY_CONTEXT l[16 * MAX_MB_PLANE],
2175                          PARTITION_CONTEXT sa[8], PARTITION_CONTEXT sl[8],
2176                          BLOCK_SIZE bsize) {
2177   const MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
2178   int p;
2179   const int num_4x4_blocks_wide = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
2180   const int num_4x4_blocks_high = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
2181   int mi_width = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
2182   int mi_height = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
2183
2184   // buffer the above/left context information of the block in search.
2185   for (p = 0; p < MAX_MB_PLANE; ++p) {
2186     memcpy(a + num_4x4_blocks_wide * p,
2187            xd->above_context[p] + (mi_col * 2 >> xd->plane[p].subsampling_x),
2188            (sizeof(ENTROPY_CONTEXT) * num_4x4_blocks_wide) >>
2189                xd->plane[p].subsampling_x);
2190     memcpy(l + num_4x4_blocks_high * p,
2191            xd->left_context[p] +
2192                ((mi_row & MI_MASK) * 2 >> xd->plane[p].subsampling_y),
2193            (sizeof(ENTROPY_CONTEXT) * num_4x4_blocks_high) >>
2194                xd->plane[p].subsampling_y);
2195   }
2196   memcpy(sa, xd->above_seg_context + mi_col,
2197          sizeof(*xd->above_seg_context) * mi_width);
2198   memcpy(sl, xd->left_seg_context + (mi_row & MI_MASK),
2199          sizeof(xd->left_seg_context[0]) * mi_height);
2200 }
2201
2202 static void encode_b(VP9_COMP *cpi, const TileInfo *const tile, ThreadData *td,
2203                      TOKENEXTRA **tp, int mi_row, int mi_col,
2204                      int output_enabled, BLOCK_SIZE bsize,
2205                      PICK_MODE_CONTEXT *ctx) {
2206   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
2207   set_offsets(cpi, tile, x, mi_row, mi_col, bsize);
2208
2209   if (cpi->sf.enable_tpl_model &&
2210       (cpi->oxcf.aq_mode == NO_AQ || cpi->oxcf.aq_mode == PERCEPTUAL_AQ)) {
2211     const VP9EncoderConfig *const oxcf = &cpi->oxcf;
2212     x->rdmult = x->cb_rdmult;
2213     if (oxcf->tuning == VP8_TUNE_SSIM) {
2214       set_ssim_rdmult(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col, &x->rdmult);
2215     }
2216   }
2217
2218   update_state(cpi, td, ctx, mi_row, mi_col, bsize, output_enabled);
2219   encode_superblock(cpi, td, tp, output_enabled, mi_row, mi_col, bsize, ctx);
2220
2221   if (output_enabled) {
2222     update_stats(&cpi->common, td);
2223
2224     (*tp)->token = EOSB_TOKEN;
2225     (*tp)++;
2226   }
2227 }
2228
2229 static void encode_sb(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td, const TileInfo *const tile,
2230                       TOKENEXTRA **tp, int mi_row, int mi_col,
2231                       int output_enabled, BLOCK_SIZE bsize, PC_TREE *pc_tree) {
2232   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
2233   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
2234   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
2235
2236   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize], hbs = (1 << bsl) / 4;
2237   int ctx;
2238   PARTITION_TYPE partition;
2239   BLOCK_SIZE subsize = bsize;
2240
2241   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols) return;
2242
2243   if (bsize >= BLOCK_8X8) {
2244     ctx = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
2245     subsize = get_subsize(bsize, pc_tree->partitioning);
2246   } else {
2247     ctx = 0;
2248     subsize = BLOCK_4X4;
2249   }
2250
2251   partition = partition_lookup[bsl][subsize];
2252   if (output_enabled && bsize != BLOCK_4X4)
2253     td->counts->partition[ctx][partition]++;
2254
2255   switch (partition) {
2256     case PARTITION_NONE:
2257       encode_b(cpi, tile, td, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2258                &pc_tree->none);
2259       break;
2260     case PARTITION_VERT:
2261       encode_b(cpi, tile, td, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2262                &pc_tree->vertical[0]);
2263       if (mi_col + hbs < cm->mi_cols && bsize > BLOCK_8X8) {
2264         encode_b(cpi, tile, td, tp, mi_row, mi_col + hbs, output_enabled,
2265                  subsize, &pc_tree->vertical[1]);
2266       }
2267       break;
2268     case PARTITION_HORZ:
2269       encode_b(cpi, tile, td, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2270                &pc_tree->horizontal[0]);
2271       if (mi_row + hbs < cm->mi_rows && bsize > BLOCK_8X8) {
2272         encode_b(cpi, tile, td, tp, mi_row + hbs, mi_col, output_enabled,
2273                  subsize, &pc_tree->horizontal[1]);
2274       }
2275       break;
2276     default:
2277       assert(partition == PARTITION_SPLIT);
2278       if (bsize == BLOCK_8X8) {
2279         encode_b(cpi, tile, td, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2280                  pc_tree->leaf_split[0]);
2281       } else {
2282         encode_sb(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2283                   pc_tree->split[0]);
2284         encode_sb(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col + hbs, output_enabled,
2285                   subsize, pc_tree->split[1]);
2286         encode_sb(cpi, td, tile, tp, mi_row + hbs, mi_col, output_enabled,
2287                   subsize, pc_tree->split[2]);
2288         encode_sb(cpi, td, tile, tp, mi_row + hbs, mi_col + hbs, output_enabled,
2289                   subsize, pc_tree->split[3]);
2290       }
2291       break;
2292   }
2293
2294   if (partition != PARTITION_SPLIT || bsize == BLOCK_8X8)
2295     update_partition_context(xd, mi_row, mi_col, subsize, bsize);
2296 }
2297 #endif  // !CONFIG_REALTIME_ONLY
2298
2299 // Check to see if the given partition size is allowed for a specified number
2300 // of 8x8 block rows and columns remaining in the image.
2301 // If not then return the largest allowed partition size
2302 static BLOCK_SIZE find_partition_size(BLOCK_SIZE bsize, int rows_left,
2303                                       int cols_left, int *bh, int *bw) {
2304   if (rows_left <= 0 || cols_left <= 0) {
2305     return VPXMIN(bsize, BLOCK_8X8);
2306   } else {
2307     for (; bsize > 0; bsize -= 3) {
2308       *bh = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
2309       *bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
2310       if ((*bh <= rows_left) && (*bw <= cols_left)) {
2311         break;
2312       }
2313     }
2314   }
2315   return bsize;
2316 }
2317
2318 static void set_partial_b64x64_partition(MODE_INFO *mi, int mis, int bh_in,
2319                                          int bw_in, int row8x8_remaining,
2320                                          int col8x8_remaining, BLOCK_SIZE bsize,
2321                                          MODE_INFO **mi_8x8) {
2322   int bh = bh_in;
2323   int r, c;
2324   for (r = 0; r < MI_BLOCK_SIZE; r += bh) {
2325     int bw = bw_in;
2326     for (c = 0; c < MI_BLOCK_SIZE; c += bw) {
2327       const int index = r * mis + c;
2328       mi_8x8[index] = mi + index;
2329       mi_8x8[index]->sb_type = find_partition_size(
2330           bsize, row8x8_remaining - r, col8x8_remaining - c, &bh, &bw);
2331     }
2332   }
2333 }
2334
2335 // This function attempts to set all mode info entries in a given SB64
2336 // to the same block partition size.
2337 // However, at the bottom and right borders of the image the requested size
2338 // may not be allowed in which case this code attempts to choose the largest
2339 // allowable partition.
2340 static void set_fixed_partitioning(VP9_COMP *cpi, const TileInfo *const tile,
2341                                    MODE_INFO **mi_8x8, int mi_row, int mi_col,
2342                                    BLOCK_SIZE bsize) {
2343   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
2344   const int mis = cm->mi_stride;
2345   const int row8x8_remaining = tile->mi_row_end - mi_row;
2346   const int col8x8_remaining = tile->mi_col_end - mi_col;
2347   int block_row, block_col;
2348   MODE_INFO *mi_upper_left = cm->mi + mi_row * mis + mi_col;
2349   int bh = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
2350   int bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
2351
2352   assert((row8x8_remaining > 0) && (col8x8_remaining > 0));
2353
2354   // Apply the requested partition size to the SB64 if it is all "in image"
2355   if ((col8x8_remaining >= MI_BLOCK_SIZE) &&
2356       (row8x8_remaining >= MI_BLOCK_SIZE)) {
2357     for (block_row = 0; block_row < MI_BLOCK_SIZE; block_row += bh) {
2358       for (block_col = 0; block_col < MI_BLOCK_SIZE; block_col += bw) {
2359         int index = block_row * mis + block_col;
2360         mi_8x8[index] = mi_upper_left + index;
2361         mi_8x8[index]->sb_type = bsize;
2362       }
2363     }
2364   } else {
2365     // Else this is a partial SB64.
2366     set_partial_b64x64_partition(mi_upper_left, mis, bh, bw, row8x8_remaining,
2367                                  col8x8_remaining, bsize, mi_8x8);
2368   }
2369 }
2370
2371 static const struct {
2372   int row;
2373   int col;
2374 } coord_lookup[16] = {
2375   // 32x32 index = 0
2376   { 0, 0 },
2377   { 0, 2 },
2378   { 2, 0 },
2379   { 2, 2 },
2380   // 32x32 index = 1
2381   { 0, 4 },
2382   { 0, 6 },
2383   { 2, 4 },
2384   { 2, 6 },
2385   // 32x32 index = 2
2386   { 4, 0 },
2387   { 4, 2 },
2388   { 6, 0 },
2389   { 6, 2 },
2390   // 32x32 index = 3
2391   { 4, 4 },
2392   { 4, 6 },
2393   { 6, 4 },
2394   { 6, 6 },
2395 };
2396
2397 static void set_source_var_based_partition(VP9_COMP *cpi,
2398                                            const TileInfo *const tile,
2399                                            MACROBLOCK *const x,
2400                                            MODE_INFO **mi_8x8, int mi_row,
2401                                            int mi_col) {
2402   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
2403   const int mis = cm->mi_stride;
2404   const int row8x8_remaining = tile->mi_row_end - mi_row;
2405   const int col8x8_remaining = tile->mi_col_end - mi_col;
2406   MODE_INFO *mi_upper_left = cm->mi + mi_row * mis + mi_col;
2407
2408   vp9_setup_src_planes(x, cpi->Source, mi_row, mi_col);
2409
2410   assert((row8x8_remaining > 0) && (col8x8_remaining > 0));
2411
2412   // In-image SB64
2413   if ((col8x8_remaining >= MI_BLOCK_SIZE) &&
2414       (row8x8_remaining >= MI_BLOCK_SIZE)) {
2415     int i, j;
2416     int index;
2417     diff d32[4];
2418     const int offset = (mi_row >> 1) * cm->mb_cols + (mi_col >> 1);
2419     int is_larger_better = 0;
2420     int use32x32 = 0;
2421     unsigned int thr = cpi->source_var_thresh;
2422
2423     memset(d32, 0, 4 * sizeof(diff));
2424
2425     for (i = 0; i < 4; i++) {
2426       diff *d16[4];
2427
2428       for (j = 0; j < 4; j++) {
2429         int b_mi_row = coord_lookup[i * 4 + j].row;
2430         int b_mi_col = coord_lookup[i * 4 + j].col;
2431         int boffset = b_mi_row / 2 * cm->mb_cols + b_mi_col / 2;
2432
2433         d16[j] = cpi->source_diff_var + offset + boffset;
2434
2435         index = b_mi_row * mis + b_mi_col;
2436         mi_8x8[index] = mi_upper_left + index;
2437         mi_8x8[index]->sb_type = BLOCK_16X16;
2438
2439         // TODO(yunqingwang): If d16[j].var is very large, use 8x8 partition
2440         // size to further improve quality.
2441       }
2442
2443       is_larger_better = (d16[0]->var < thr) && (d16[1]->var < thr) &&
2444                          (d16[2]->var < thr) && (d16[3]->var < thr);
2445
2446       // Use 32x32 partition
2447       if (is_larger_better) {
2448         use32x32 += 1;
2449
2450         for (j = 0; j < 4; j++) {
2451           d32[i].sse += d16[j]->sse;
2452           d32[i].sum += d16[j]->sum;
2453         }
2454
2455         d32[i].var =
2456             (unsigned int)(d32[i].sse -
2457                            (unsigned int)(((int64_t)d32[i].sum * d32[i].sum) >>
2458                                           10));
2459
2460         index = coord_lookup[i * 4].row * mis + coord_lookup[i * 4].col;
2461         mi_8x8[index] = mi_upper_left + index;
2462         mi_8x8[index]->sb_type = BLOCK_32X32;
2463       }
2464     }
2465
2466     if (use32x32 == 4) {
2467       thr <<= 1;
2468       is_larger_better = (d32[0].var < thr) && (d32[1].var < thr) &&
2469                          (d32[2].var < thr) && (d32[3].var < thr);
2470
2471       // Use 64x64 partition
2472       if (is_larger_better) {
2473         mi_8x8[0] = mi_upper_left;
2474         mi_8x8[0]->sb_type = BLOCK_64X64;
2475       }
2476     }
2477   } else {  // partial in-image SB64
2478     int bh = num_8x8_blocks_high_lookup[BLOCK_16X16];
2479     int bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[BLOCK_16X16];
2480     set_partial_b64x64_partition(mi_upper_left, mis, bh, bw, row8x8_remaining,
2481                                  col8x8_remaining, BLOCK_16X16, mi_8x8);
2482   }
2483 }
2484
2485 static void update_state_rt(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
2486                             PICK_MODE_CONTEXT *ctx, int mi_row, int mi_col,
2487                             int bsize) {
2488   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
2489   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
2490   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
2491   MODE_INFO *const mi = xd->mi[0];
2492   struct macroblock_plane *const p = x->plane;
2493   const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
2494   const int bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[mi->sb_type];
2495   const int bh = num_8x8_blocks_high_lookup[mi->sb_type];
2496   const int x_mis = VPXMIN(bw, cm->mi_cols - mi_col);
2497   const int y_mis = VPXMIN(bh, cm->mi_rows - mi_row);
2498
2499   *(xd->mi[0]) = ctx->mic;
2500   *(x->mbmi_ext) = ctx->mbmi_ext;
2501
2502   if (seg->enabled && (cpi->oxcf.aq_mode != NO_AQ || cpi->roi.enabled)) {
2503     // Setting segmentation map for cyclic_refresh.
2504     if (cpi->oxcf.aq_mode == CYCLIC_REFRESH_AQ &&
2505         cpi->cyclic_refresh->content_mode) {
2506       vp9_cyclic_refresh_update_segment(cpi, mi, mi_row, mi_col, bsize,
2507                                         ctx->rate, ctx->dist, x->skip, p);
2508     } else {
2509       const uint8_t *const map =
2510           seg->update_map ? cpi->segmentation_map : cm->last_frame_seg_map;
2511       mi->segment_id = get_segment_id(cm, map, bsize, mi_row, mi_col);
2512     }
2513     vp9_init_plane_quantizers(cpi, x);
2514   }
2515
2516   if (is_inter_block(mi)) {
2517     vp9_update_mv_count(td);
2518     if (cm->interp_filter == SWITCHABLE) {
2519       const int pred_ctx = get_pred_context_switchable_interp(xd);
2520       ++td->counts->switchable_interp[pred_ctx][mi->interp_filter];
2521     }
2522
2523     if (mi->sb_type < BLOCK_8X8) {
2524       mi->mv[0].as_int = mi->bmi[3].as_mv[0].as_int;
2525       mi->mv[1].as_int = mi->bmi[3].as_mv[1].as_int;
2526     }
2527   }
2528
2529   if (cm->use_prev_frame_mvs || !cm->error_resilient_mode ||
2530       (cpi->svc.use_base_mv && cpi->svc.number_spatial_layers > 1 &&
2531        cpi->svc.spatial_layer_id != cpi->svc.number_spatial_layers - 1)) {
2532     MV_REF *const frame_mvs =
2533         cm->cur_frame->mvs + mi_row * cm->mi_cols + mi_col;
2534     int w, h;
2535
2536     for (h = 0; h < y_mis; ++h) {
2537       MV_REF *const frame_mv = frame_mvs + h * cm->mi_cols;
2538       for (w = 0; w < x_mis; ++w) {
2539         MV_REF *const mv = frame_mv + w;
2540         mv->ref_frame[0] = mi->ref_frame[0];
2541         mv->ref_frame[1] = mi->ref_frame[1];
2542         mv->mv[0].as_int = mi->mv[0].as_int;
2543         mv->mv[1].as_int = mi->mv[1].as_int;
2544       }
2545     }
2546   }
2547
2548   x->skip = ctx->skip;
2549   x->skip_txfm[0] = (mi->segment_id || xd->lossless) ? 0 : ctx->skip_txfm[0];
2550 }
2551
2552 static void encode_b_rt(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
2553                         const TileInfo *const tile, TOKENEXTRA **tp, int mi_row,
2554                         int mi_col, int output_enabled, BLOCK_SIZE bsize,
2555                         PICK_MODE_CONTEXT *ctx) {
2556   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
2557   set_offsets(cpi, tile, x, mi_row, mi_col, bsize);
2558   update_state_rt(cpi, td, ctx, mi_row, mi_col, bsize);
2559
2560   encode_superblock(cpi, td, tp, output_enabled, mi_row, mi_col, bsize, ctx);
2561   update_stats(&cpi->common, td);
2562
2563   (*tp)->token = EOSB_TOKEN;
2564   (*tp)++;
2565 }
2566
2567 static void encode_sb_rt(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
2568                          const TileInfo *const tile, TOKENEXTRA **tp,
2569                          int mi_row, int mi_col, int output_enabled,
2570                          BLOCK_SIZE bsize, PC_TREE *pc_tree) {
2571   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
2572   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
2573   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
2574
2575   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize], hbs = (1 << bsl) / 4;
2576   int ctx;
2577   PARTITION_TYPE partition;
2578   BLOCK_SIZE subsize;
2579
2580   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols) return;
2581
2582   if (bsize >= BLOCK_8X8) {
2583     const int idx_str = xd->mi_stride * mi_row + mi_col;
2584     MODE_INFO **mi_8x8 = cm->mi_grid_visible + idx_str;
2585     ctx = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
2586     subsize = mi_8x8[0]->sb_type;
2587   } else {
2588     ctx = 0;
2589     subsize = BLOCK_4X4;
2590   }
2591
2592   partition = partition_lookup[bsl][subsize];
2593   if (output_enabled && bsize != BLOCK_4X4)
2594     td->counts->partition[ctx][partition]++;
2595
2596   switch (partition) {
2597     case PARTITION_NONE:
2598       encode_b_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2599                   &pc_tree->none);
2600       break;
2601     case PARTITION_VERT:
2602       encode_b_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2603                   &pc_tree->vertical[0]);
2604       if (mi_col + hbs < cm->mi_cols && bsize > BLOCK_8X8) {
2605         encode_b_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col + hbs, output_enabled,
2606                     subsize, &pc_tree->vertical[1]);
2607       }
2608       break;
2609     case PARTITION_HORZ:
2610       encode_b_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2611                   &pc_tree->horizontal[0]);
2612       if (mi_row + hbs < cm->mi_rows && bsize > BLOCK_8X8) {
2613         encode_b_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row + hbs, mi_col, output_enabled,
2614                     subsize, &pc_tree->horizontal[1]);
2615       }
2616       break;
2617     default:
2618       assert(partition == PARTITION_SPLIT);
2619       subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
2620       encode_sb_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2621                    pc_tree->split[0]);
2622       encode_sb_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col + hbs, output_enabled,
2623                    subsize, pc_tree->split[1]);
2624       encode_sb_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row + hbs, mi_col, output_enabled,
2625                    subsize, pc_tree->split[2]);
2626       encode_sb_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row + hbs, mi_col + hbs,
2627                    output_enabled, subsize, pc_tree->split[3]);
2628       break;
2629   }
2630
2631   if (partition != PARTITION_SPLIT || bsize == BLOCK_8X8)
2632     update_partition_context(xd, mi_row, mi_col, subsize, bsize);
2633 }
2634
2635 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
2636 static void rd_use_partition(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
2637                              TileDataEnc *tile_data, MODE_INFO **mi_8x8,
2638                              TOKENEXTRA **tp, int mi_row, int mi_col,
2639                              BLOCK_SIZE bsize, int *rate, int64_t *dist,
2640                              int do_recon, PC_TREE *pc_tree) {
2641   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
2642   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
2643   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
2644   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
2645   const int mis = cm->mi_stride;
2646   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize];
2647   const int mi_step = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize] / 2;
2648   const int bss = (1 << bsl) / 4;
2649   int i, pl;
2650   PARTITION_TYPE partition = PARTITION_NONE;
2651   BLOCK_SIZE subsize;
2652   ENTROPY_CONTEXT l[16 * MAX_MB_PLANE], a[16 * MAX_MB_PLANE];
2653   PARTITION_CONTEXT sl[8], sa[8];
2654   RD_COST last_part_rdc, none_rdc, chosen_rdc;
2655   BLOCK_SIZE sub_subsize = BLOCK_4X4;
2656   int splits_below = 0;
2657   BLOCK_SIZE bs_type = mi_8x8[0]->sb_type;
2658   int do_partition_search = 1;
2659   PICK_MODE_CONTEXT *ctx = &pc_tree->none;
2660
2661   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols) return;
2662
2663   assert(num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize] ==
2664          num_4x4_blocks_high_lookup[bsize]);
2665
2666   vp9_rd_cost_reset(&last_part_rdc);
2667   vp9_rd_cost_reset(&none_rdc);
2668   vp9_rd_cost_reset(&chosen_rdc);
2669
2670   partition = partition_lookup[bsl][bs_type];
2671   subsize = get_subsize(bsize, partition);
2672
2673   pc_tree->partitioning = partition;
2674   save_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
2675
2676   if (bsize == BLOCK_16X16 && cpi->oxcf.aq_mode != NO_AQ) {
2677     set_offsets(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col, bsize);
2678     x->mb_energy = vp9_block_energy(cpi, x, bsize);
2679   }
2680
2681   if (do_partition_search &&
2682       cpi->sf.partition_search_type == SEARCH_PARTITION &&
2683       cpi->sf.adjust_partitioning_from_last_frame) {
2684     // Check if any of the sub blocks are further split.
2685     if (partition == PARTITION_SPLIT && subsize > BLOCK_8X8) {
2686       sub_subsize = get_subsize(subsize, PARTITION_SPLIT);
2687       splits_below = 1;
2688       for (i = 0; i < 4; i++) {
2689         int jj = i >> 1, ii = i & 0x01;
2690         MODE_INFO *this_mi = mi_8x8[jj * bss * mis + ii * bss];
2691         if (this_mi && this_mi->sb_type >= sub_subsize) {
2692           splits_below = 0;
2693         }
2694       }
2695     }
2696
2697     // If partition is not none try none unless each of the 4 splits are split
2698     // even further..
2699     if (partition != PARTITION_NONE && !splits_below &&
2700         mi_row + (mi_step >> 1) < cm->mi_rows &&
2701         mi_col + (mi_step >> 1) < cm->mi_cols) {
2702       pc_tree->partitioning = PARTITION_NONE;
2703       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &none_rdc, bsize, ctx,
2704                        INT_MAX, INT64_MAX);
2705
2706       pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
2707
2708       if (none_rdc.rate < INT_MAX) {
2709         none_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_NONE];
2710         none_rdc.rdcost =
2711             RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, none_rdc.rate, none_rdc.dist);
2712       }
2713
2714       restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
2715       mi_8x8[0]->sb_type = bs_type;
2716       pc_tree->partitioning = partition;
2717     }
2718   }
2719
2720   switch (partition) {
2721     case PARTITION_NONE:
2722       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &last_part_rdc, bsize,
2723                        ctx, INT_MAX, INT64_MAX);
2724       break;
2725     case PARTITION_HORZ:
2726       pc_tree->horizontal[0].skip_ref_frame_mask = 0;
2727       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &last_part_rdc,
2728                        subsize, &pc_tree->horizontal[0], INT_MAX, INT64_MAX);
2729       if (last_part_rdc.rate != INT_MAX && bsize >= BLOCK_8X8 &&
2730           mi_row + (mi_step >> 1) < cm->mi_rows) {
2731         RD_COST tmp_rdc;
2732         PICK_MODE_CONTEXT *ctx = &pc_tree->horizontal[0];
2733         vp9_rd_cost_init(&tmp_rdc);
2734         update_state(cpi, td, ctx, mi_row, mi_col, subsize, 0);
2735         encode_superblock(cpi, td, tp, 0, mi_row, mi_col, subsize, ctx);
2736         pc_tree->horizontal[1].skip_ref_frame_mask = 0;
2737         rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row + (mi_step >> 1), mi_col,
2738                          &tmp_rdc, subsize, &pc_tree->horizontal[1], INT_MAX,
2739                          INT64_MAX);
2740         if (tmp_rdc.rate == INT_MAX || tmp_rdc.dist == INT64_MAX) {
2741           vp9_rd_cost_reset(&last_part_rdc);
2742           break;
2743         }
2744         last_part_rdc.rate += tmp_rdc.rate;
2745         last_part_rdc.dist += tmp_rdc.dist;
2746         last_part_rdc.rdcost += tmp_rdc.rdcost;
2747       }
2748       break;
2749     case PARTITION_VERT:
2750       pc_tree->vertical[0].skip_ref_frame_mask = 0;
2751       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &last_part_rdc,
2752                        subsize, &pc_tree->vertical[0], INT_MAX, INT64_MAX);
2753       if (last_part_rdc.rate != INT_MAX && bsize >= BLOCK_8X8 &&
2754           mi_col + (mi_step >> 1) < cm->mi_cols) {
2755         RD_COST tmp_rdc;
2756         PICK_MODE_CONTEXT *ctx = &pc_tree->vertical[0];
2757         vp9_rd_cost_init(&tmp_rdc);
2758         update_state(cpi, td, ctx, mi_row, mi_col, subsize, 0);
2759         encode_superblock(cpi, td, tp, 0, mi_row, mi_col, subsize, ctx);
2760         pc_tree->vertical[bsize > BLOCK_8X8].skip_ref_frame_mask = 0;
2761         rd_pick_sb_modes(
2762             cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col + (mi_step >> 1), &tmp_rdc,
2763             subsize, &pc_tree->vertical[bsize > BLOCK_8X8], INT_MAX, INT64_MAX);
2764         if (tmp_rdc.rate == INT_MAX || tmp_rdc.dist == INT64_MAX) {
2765           vp9_rd_cost_reset(&last_part_rdc);
2766           break;
2767         }
2768         last_part_rdc.rate += tmp_rdc.rate;
2769         last_part_rdc.dist += tmp_rdc.dist;
2770         last_part_rdc.rdcost += tmp_rdc.rdcost;
2771       }
2772       break;
2773     default:
2774       assert(partition == PARTITION_SPLIT);
2775       if (bsize == BLOCK_8X8) {
2776         rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &last_part_rdc,
2777                          subsize, pc_tree->leaf_split[0], INT_MAX, INT64_MAX);
2778         break;
2779       }
2780       last_part_rdc.rate = 0;
2781       last_part_rdc.dist = 0;
2782       last_part_rdc.rdcost = 0;
2783       for (i = 0; i < 4; i++) {
2784         int x_idx = (i & 1) * (mi_step >> 1);
2785         int y_idx = (i >> 1) * (mi_step >> 1);
2786         int jj = i >> 1, ii = i & 0x01;
2787         RD_COST tmp_rdc;
2788         if ((mi_row + y_idx >= cm->mi_rows) || (mi_col + x_idx >= cm->mi_cols))
2789           continue;
2790
2791         vp9_rd_cost_init(&tmp_rdc);
2792         rd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi_8x8 + jj * bss * mis + ii * bss,
2793                          tp, mi_row + y_idx, mi_col + x_idx, subsize,
2794                          &tmp_rdc.rate, &tmp_rdc.dist, i != 3,
2795                          pc_tree->split[i]);
2796         if (tmp_rdc.rate == INT_MAX || tmp_rdc.dist == INT64_MAX) {
2797           vp9_rd_cost_reset(&last_part_rdc);
2798           break;
2799         }
2800         last_part_rdc.rate += tmp_rdc.rate;
2801         last_part_rdc.dist += tmp_rdc.dist;
2802       }
2803       break;
2804   }
2805
2806   pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
2807   if (last_part_rdc.rate < INT_MAX) {
2808     last_part_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][partition];
2809     last_part_rdc.rdcost =
2810         RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, last_part_rdc.rate, last_part_rdc.dist);
2811   }
2812
2813   if (do_partition_search && cpi->sf.adjust_partitioning_from_last_frame &&
2814       cpi->sf.partition_search_type == SEARCH_PARTITION &&
2815       partition != PARTITION_SPLIT && bsize > BLOCK_8X8 &&
2816       (mi_row + mi_step < cm->mi_rows ||
2817        mi_row + (mi_step >> 1) == cm->mi_rows) &&
2818       (mi_col + mi_step < cm->mi_cols ||
2819        mi_col + (mi_step >> 1) == cm->mi_cols)) {
2820     BLOCK_SIZE split_subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
2821     chosen_rdc.rate = 0;
2822     chosen_rdc.dist = 0;
2823     restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
2824     pc_tree->partitioning = PARTITION_SPLIT;
2825
2826     // Split partition.
2827     for (i = 0; i < 4; i++) {
2828       int x_idx = (i & 1) * (mi_step >> 1);
2829       int y_idx = (i >> 1) * (mi_step >> 1);
2830       RD_COST tmp_rdc;
2831       ENTROPY_CONTEXT l[16 * MAX_MB_PLANE], a[16 * MAX_MB_PLANE];
2832       PARTITION_CONTEXT sl[8], sa[8];
2833
2834       if ((mi_row + y_idx >= cm->mi_rows) || (mi_col + x_idx >= cm->mi_cols))
2835         continue;
2836
2837       save_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
2838       pc_tree->split[i]->partitioning = PARTITION_NONE;
2839       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row + y_idx, mi_col + x_idx,
2840                        &tmp_rdc, split_subsize, &pc_tree->split[i]->none,
2841                        INT_MAX, INT64_MAX);
2842
2843       restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
2844
2845       if (tmp_rdc.rate == INT_MAX || tmp_rdc.dist == INT64_MAX) {
2846         vp9_rd_cost_reset(&chosen_rdc);
2847         break;
2848       }
2849
2850       chosen_rdc.rate += tmp_rdc.rate;
2851       chosen_rdc.dist += tmp_rdc.dist;
2852
2853       if (i != 3)
2854         encode_sb(cpi, td, tile_info, tp, mi_row + y_idx, mi_col + x_idx, 0,
2855                   split_subsize, pc_tree->split[i]);
2856
2857       pl = partition_plane_context(xd, mi_row + y_idx, mi_col + x_idx,
2858                                    split_subsize);
2859       chosen_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_NONE];
2860     }
2861     pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
2862     if (chosen_rdc.rate < INT_MAX) {
2863       chosen_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_SPLIT];
2864       chosen_rdc.rdcost =
2865           RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, chosen_rdc.rate, chosen_rdc.dist);
2866     }
2867   }
2868
2869   // If last_part is better set the partitioning to that.
2870   if (last_part_rdc.rdcost < chosen_rdc.rdcost) {
2871     mi_8x8[0]->sb_type = bsize;
2872     if (bsize >= BLOCK_8X8) pc_tree->partitioning = partition;
2873     chosen_rdc = last_part_rdc;
2874   }
2875   // If none was better set the partitioning to that.
2876   if (none_rdc.rdcost < chosen_rdc.rdcost) {
2877     if (bsize >= BLOCK_8X8) pc_tree->partitioning = PARTITION_NONE;
2878     chosen_rdc = none_rdc;
2879   }
2880
2881   restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
2882
2883   // We must have chosen a partitioning and encoding or we'll fail later on.
2884   // No other opportunities for success.
2885   if (bsize == BLOCK_64X64)
2886     assert(chosen_rdc.rate < INT_MAX && chosen_rdc.dist < INT64_MAX);
2887
2888   if (do_recon) {
2889     int output_enabled = (bsize == BLOCK_64X64);
2890     encode_sb(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, bsize,
2891               pc_tree);
2892   }
2893
2894   *rate = chosen_rdc.rate;
2895   *dist = chosen_rdc.dist;
2896 }
2897
2898 static const BLOCK_SIZE min_partition_size[BLOCK_SIZES] = {
2899   BLOCK_4X4,   BLOCK_4X4,   BLOCK_4X4,  BLOCK_4X4, BLOCK_4X4,
2900   BLOCK_4X4,   BLOCK_8X8,   BLOCK_8X8,  BLOCK_8X8, BLOCK_16X16,
2901   BLOCK_16X16, BLOCK_16X16, BLOCK_16X16
2902 };
2903
2904 static const BLOCK_SIZE max_partition_size[BLOCK_SIZES] = {
2905   BLOCK_8X8,   BLOCK_16X16, BLOCK_16X16, BLOCK_16X16, BLOCK_32X32,
2906   BLOCK_32X32, BLOCK_32X32, BLOCK_64X64, BLOCK_64X64, BLOCK_64X64,
2907   BLOCK_64X64, BLOCK_64X64, BLOCK_64X64
2908 };
2909
2910 // Look at all the mode_info entries for blocks that are part of this
2911 // partition and find the min and max values for sb_type.
2912 // At the moment this is designed to work on a 64x64 SB but could be
2913 // adjusted to use a size parameter.
2914 //
2915 // The min and max are assumed to have been initialized prior to calling this
2916 // function so repeat calls can accumulate a min and max of more than one sb64.
2917 static void get_sb_partition_size_range(MACROBLOCKD *xd, MODE_INFO **mi_8x8,
2918                                         BLOCK_SIZE *min_block_size,
2919                                         BLOCK_SIZE *max_block_size,
2920                                         int bs_hist[BLOCK_SIZES]) {
2921   int sb_width_in_blocks = MI_BLOCK_SIZE;
2922   int sb_height_in_blocks = MI_BLOCK_SIZE;
2923   int i, j;
2924   int index = 0;
2925
2926   // Check the sb_type for each block that belongs to this region.
2927   for (i = 0; i < sb_height_in_blocks; ++i) {
2928     for (j = 0; j < sb_width_in_blocks; ++j) {
2929       MODE_INFO *mi = mi_8x8[index + j];
2930       BLOCK_SIZE sb_type = mi ? mi->sb_type : 0;
2931       bs_hist[sb_type]++;
2932       *min_block_size = VPXMIN(*min_block_size, sb_type);
2933       *max_block_size = VPXMAX(*max_block_size, sb_type);
2934     }
2935     index += xd->mi_stride;
2936   }
2937 }
2938
2939 // Next square block size less or equal than current block size.
2940 static const BLOCK_SIZE next_square_size[BLOCK_SIZES] = {
2941   BLOCK_4X4,   BLOCK_4X4,   BLOCK_4X4,   BLOCK_8X8,   BLOCK_8X8,
2942   BLOCK_8X8,   BLOCK_16X16, BLOCK_16X16, BLOCK_16X16, BLOCK_32X32,
2943   BLOCK_32X32, BLOCK_32X32, BLOCK_64X64
2944 };
2945
2946 // Look at neighboring blocks and set a min and max partition size based on
2947 // what they chose.
2948 static void rd_auto_partition_range(VP9_COMP *cpi, const TileInfo *const tile,
2949                                     MACROBLOCKD *const xd, int mi_row,
2950                                     int mi_col, BLOCK_SIZE *min_block_size,
2951                                     BLOCK_SIZE *max_block_size) {
2952   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
2953   MODE_INFO **mi = xd->mi;
2954   const int left_in_image = !!xd->left_mi;
2955   const int above_in_image = !!xd->above_mi;
2956   const int row8x8_remaining = tile->mi_row_end - mi_row;
2957   const int col8x8_remaining = tile->mi_col_end - mi_col;
2958   int bh, bw;
2959   BLOCK_SIZE min_size = BLOCK_4X4;
2960   BLOCK_SIZE max_size = BLOCK_64X64;
2961   int bs_hist[BLOCK_SIZES] = { 0 };
2962
2963   // Trap case where we do not have a prediction.
2964   if (left_in_image || above_in_image || cm->frame_type != KEY_FRAME) {
2965     // Default "min to max" and "max to min"
2966     min_size = BLOCK_64X64;
2967     max_size = BLOCK_4X4;
2968
2969     // NOTE: each call to get_sb_partition_size_range() uses the previous
2970     // passed in values for min and max as a starting point.
2971     // Find the min and max partition used in previous frame at this location
2972     if (cm->frame_type != KEY_FRAME) {
2973       MODE_INFO **prev_mi =
2974           &cm->prev_mi_grid_visible[mi_row * xd->mi_stride + mi_col];
2975       get_sb_partition_size_range(xd, prev_mi, &min_size, &max_size, bs_hist);
2976     }
2977     // Find the min and max partition sizes used in the left SB64
2978     if (left_in_image) {
2979       MODE_INFO **left_sb64_mi = &mi[-MI_BLOCK_SIZE];
2980       get_sb_partition_size_range(xd, left_sb64_mi, &min_size, &max_size,
2981                                   bs_hist);
2982     }
2983     // Find the min and max partition sizes used in the above SB64.
2984     if (above_in_image) {
2985       MODE_INFO **above_sb64_mi = &mi[-xd->mi_stride * MI_BLOCK_SIZE];
2986       get_sb_partition_size_range(xd, above_sb64_mi, &min_size, &max_size,
2987                                   bs_hist);
2988     }
2989
2990     // Adjust observed min and max for "relaxed" auto partition case.
2991     if (cpi->sf.auto_min_max_partition_size == RELAXED_NEIGHBORING_MIN_MAX) {
2992       min_size = min_partition_size[min_size];
2993       max_size = max_partition_size[max_size];
2994     }
2995   }
2996
2997   // Check border cases where max and min from neighbors may not be legal.
2998   max_size = find_partition_size(max_size, row8x8_remaining, col8x8_remaining,
2999                                  &bh, &bw);
3000   // Test for blocks at the edge of the active image.
3001   // This may be the actual edge of the image or where there are formatting
3002   // bars.
3003   if (vp9_active_edge_sb(cpi, mi_row, mi_col)) {
3004     min_size = BLOCK_4X4;
3005   } else {
3006     min_size =
3007         VPXMIN(cpi->sf.rd_auto_partition_min_limit, VPXMIN(min_size, max_size));
3008   }
3009
3010   // When use_square_partition_only is true, make sure at least one square
3011   // partition is allowed by selecting the next smaller square size as
3012   // *min_block_size.
3013   if (cpi->sf.use_square_partition_only &&
3014       next_square_size[max_size] < min_size) {
3015     min_size = next_square_size[max_size];
3016   }
3017
3018   *min_block_size = min_size;
3019   *max_block_size = max_size;
3020 }
3021
3022 // TODO(jingning) refactor functions setting partition search range
3023 static void set_partition_range(VP9_COMMON *cm, MACROBLOCKD *xd, int mi_row,
3024                                 int mi_col, BLOCK_SIZE bsize,
3025                                 BLOCK_SIZE *min_bs, BLOCK_SIZE *max_bs) {
3026   int mi_width = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
3027   int mi_height = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
3028   int idx, idy;
3029
3030   MODE_INFO *mi;
3031   const int idx_str = cm->mi_stride * mi_row + mi_col;
3032   MODE_INFO **prev_mi = &cm->prev_mi_grid_visible[idx_str];
3033   BLOCK_SIZE bs, min_size, max_size;
3034
3035   min_size = BLOCK_64X64;
3036   max_size = BLOCK_4X4;
3037
3038   if (prev_mi) {
3039     for (idy = 0; idy < mi_height; ++idy) {
3040       for (idx = 0; idx < mi_width; ++idx) {
3041         mi = prev_mi[idy * cm->mi_stride + idx];
3042         bs = mi ? mi->sb_type : bsize;
3043         min_size = VPXMIN(min_size, bs);
3044         max_size = VPXMAX(max_size, bs);
3045       }
3046     }
3047   }
3048
3049   if (xd->left_mi) {
3050     for (idy = 0; idy < mi_height; ++idy) {
3051       mi = xd->mi[idy * cm->mi_stride - 1];
3052       bs = mi ? mi->sb_type : bsize;
3053       min_size = VPXMIN(min_size, bs);
3054       max_size = VPXMAX(max_size, bs);
3055     }
3056   }
3057
3058   if (xd->above_mi) {
3059     for (idx = 0; idx < mi_width; ++idx) {
3060       mi = xd->mi[idx - cm->mi_stride];
3061       bs = mi ? mi->sb_type : bsize;
3062       min_size = VPXMIN(min_size, bs);
3063       max_size = VPXMAX(max_size, bs);
3064     }
3065   }
3066
3067   if (min_size == max_size) {
3068     min_size = min_partition_size[min_size];
3069     max_size = max_partition_size[max_size];
3070   }
3071
3072   *min_bs = min_size;
3073   *max_bs = max_size;
3074 }
3075 #endif  // !CONFIG_REALTIME_ONLY
3076
3077 static INLINE void store_pred_mv(MACROBLOCK *x, PICK_MODE_CONTEXT *ctx) {
3078   memcpy(ctx->pred_mv, x->pred_mv, sizeof(x->pred_mv));
3079 }
3080
3081 static INLINE void load_pred_mv(MACROBLOCK *x, PICK_MODE_CONTEXT *ctx) {
3082   memcpy(x->pred_mv, ctx->pred_mv, sizeof(x->pred_mv));
3083 }
3084
3085 // Calculate prediction based on the given input features and neural net config.
3086 // Assume there are no more than NN_MAX_NODES_PER_LAYER nodes in each hidden
3087 // layer.
3088 static void nn_predict(const float *features, const NN_CONFIG *nn_config,
3089                        float *output) {
3090   int num_input_nodes = nn_config->num_inputs;
3091   int buf_index = 0;
3092   float buf[2][NN_MAX_NODES_PER_LAYER];
3093   const float *input_nodes = features;
3094
3095   // Propagate hidden layers.
3096   const int num_layers = nn_config->num_hidden_layers;
3097   int layer, node, i;
3098   assert(num_layers <= NN_MAX_HIDDEN_LAYERS);
3099   for (layer = 0; layer < num_layers; ++layer) {
3100     const float *weights = nn_config->weights[layer];
3101     const float *bias = nn_config->bias[layer];
3102     float *output_nodes = buf[buf_index];
3103     const int num_output_nodes = nn_config->num_hidden_nodes[layer];
3104     assert(num_output_nodes < NN_MAX_NODES_PER_LAYER);
3105     for (node = 0; node < num_output_nodes; ++node) {
3106       float val = 0.0f;
3107       for (i = 0; i < num_input_nodes; ++i) val += weights[i] * input_nodes[i];
3108       val += bias[node];
3109       // ReLU as activation function.
3110       val = VPXMAX(val, 0.0f);
3111       output_nodes[node] = val;
3112       weights += num_input_nodes;
3113     }
3114     num_input_nodes = num_output_nodes;
3115     input_nodes = output_nodes;
3116     buf_index = 1 - buf_index;
3117   }
3118
3119   // Final output layer.
3120   {
3121     const float *weights = nn_config->weights[num_layers];
3122     for (node = 0; node < nn_config->num_outputs; ++node) {
3123       const float *bias = nn_config->bias[num_layers];
3124       float val = 0.0f;
3125       for (i = 0; i < num_input_nodes; ++i) val += weights[i] * input_nodes[i];
3126       output[node] = val + bias[node];
3127       weights += num_input_nodes;
3128     }
3129   }
3130 }
3131
3132 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
3133 #define FEATURES 7
3134 // Machine-learning based partition search early termination.
3135 // Return 1 to skip split and rect partitions.
3136 static int ml_pruning_partition(VP9_COMMON *const cm, MACROBLOCKD *const xd,
3137                                 PICK_MODE_CONTEXT *ctx, int mi_row, int mi_col,
3138                                 BLOCK_SIZE bsize) {
3139   const int mag_mv =
3140       abs(ctx->mic.mv[0].as_mv.col) + abs(ctx->mic.mv[0].as_mv.row);
3141   const int left_in_image = !!xd->left_mi;
3142   const int above_in_image = !!xd->above_mi;
3143   MODE_INFO **prev_mi =
3144       &cm->prev_mi_grid_visible[mi_col + cm->mi_stride * mi_row];
3145   int above_par = 0;  // above_partitioning
3146   int left_par = 0;   // left_partitioning
3147   int last_par = 0;   // last_partitioning
3148   int offset = 0;
3149   int i;
3150   BLOCK_SIZE context_size;
3151   const NN_CONFIG *nn_config = NULL;
3152   const float *mean, *sd, *linear_weights;
3153   float nn_score, linear_score;
3154   float features[FEATURES];
3155
3156   assert(b_width_log2_lookup[bsize] == b_height_log2_lookup[bsize]);
3157   vpx_clear_system_state();
3158
3159   switch (bsize) {
3160     case BLOCK_64X64:
3161       offset = 0;
3162       nn_config = &vp9_partition_nnconfig_64x64;
3163       break;
3164     case BLOCK_32X32:
3165       offset = 8;
3166       nn_config = &vp9_partition_nnconfig_32x32;
3167       break;
3168     case BLOCK_16X16:
3169       offset = 16;
3170       nn_config = &vp9_partition_nnconfig_16x16;
3171       break;
3172     default: assert(0 && "Unexpected block size."); return 0;
3173   }
3174
3175   if (above_in_image) {
3176     context_size = xd->above_mi->sb_type;
3177     if (context_size < bsize)
3178       above_par = 2;
3179     else if (context_size == bsize)
3180       above_par = 1;
3181   }
3182
3183   if (left_in_image) {
3184     context_size = xd->left_mi->sb_type;
3185     if (context_size < bsize)
3186       left_par = 2;
3187     else if (context_size == bsize)
3188       left_par = 1;
3189   }
3190
3191   if (prev_mi) {
3192     context_size = prev_mi[0]->sb_type;
3193     if (context_size < bsize)
3194       last_par = 2;
3195     else if (context_size == bsize)
3196       last_par = 1;
3197   }
3198
3199   mean = &vp9_partition_feature_mean[offset];
3200   sd = &vp9_partition_feature_std[offset];
3201   features[0] = ((float)ctx->rate - mean[0]) / sd[0];
3202   features[1] = ((float)ctx->dist - mean[1]) / sd[1];
3203   features[2] = ((float)mag_mv / 2 - mean[2]) * sd[2];
3204   features[3] = ((float)(left_par + above_par) / 2 - mean[3]) * sd[3];
3205   features[4] = ((float)ctx->sum_y_eobs - mean[4]) / sd[4];
3206   features[5] = ((float)cm->base_qindex - mean[5]) * sd[5];
3207   features[6] = ((float)last_par - mean[6]) * sd[6];
3208
3209   // Predict using linear model.
3210   linear_weights = &vp9_partition_linear_weights[offset];
3211   linear_score = linear_weights[FEATURES];
3212   for (i = 0; i < FEATURES; ++i)
3213     linear_score += linear_weights[i] * features[i];
3214   if (linear_score > 0.1f) return 0;
3215
3216   // Predict using neural net model.
3217   nn_predict(features, nn_config, &nn_score);
3218
3219   if (linear_score < -0.0f && nn_score < 0.1f) return 1;
3220   if (nn_score < -0.0f && linear_score < 0.1f) return 1;
3221   return 0;
3222 }
3223 #undef FEATURES
3224
3225 #define FEATURES 4
3226 // ML-based partition search breakout.
3227 static int ml_predict_breakout(VP9_COMP *const cpi, BLOCK_SIZE bsize,
3228                                const MACROBLOCK *const x,
3229                                const RD_COST *const rd_cost) {
3230   DECLARE_ALIGNED(16, static const uint8_t, vp9_64_zeros[64]) = { 0 };
3231   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
3232   float features[FEATURES];
3233   const float *linear_weights = NULL;  // Linear model weights.
3234   float linear_score = 0.0f;
3235   const int qindex = cm->base_qindex;
3236   const int q_ctx = qindex >= 200 ? 0 : (qindex >= 150 ? 1 : 2);
3237   const int is_720p_or_larger = VPXMIN(cm->width, cm->height) >= 720;
3238   const int resolution_ctx = is_720p_or_larger ? 1 : 0;
3239
3240   switch (bsize) {
3241     case BLOCK_64X64:
3242       linear_weights = vp9_partition_breakout_weights_64[resolution_ctx][q_ctx];
3243       break;
3244     case BLOCK_32X32:
3245       linear_weights = vp9_partition_breakout_weights_32[resolution_ctx][q_ctx];
3246       break;
3247     case BLOCK_16X16:
3248       linear_weights = vp9_partition_breakout_weights_16[resolution_ctx][q_ctx];
3249       break;
3250     case BLOCK_8X8:
3251       linear_weights = vp9_partition_breakout_weights_8[resolution_ctx][q_ctx];
3252       break;
3253     default: assert(0 && "Unexpected block size."); return 0;
3254   }
3255   if (!linear_weights) return 0;
3256
3257   {  // Generate feature values.
3258 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3259     const int ac_q =
3260         vp9_ac_quant(cm->base_qindex, 0, cm->bit_depth) >> (x->e_mbd.bd - 8);
3261 #else
3262     const int ac_q = vp9_ac_quant(qindex, 0, cm->bit_depth);
3263 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3264     const int num_pels_log2 = num_pels_log2_lookup[bsize];
3265     int feature_index = 0;
3266     unsigned int var, sse;
3267     float rate_f, dist_f;
3268
3269 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3270     if (x->e_mbd.cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH) {
3271       var =
3272           vp9_high_get_sby_variance(cpi, &x->plane[0].src, bsize, x->e_mbd.bd);
3273     } else {
3274       var = cpi->fn_ptr[bsize].vf(x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride,
3275                                   vp9_64_zeros, 0, &sse);
3276     }
3277 #else
3278     var = cpi->fn_ptr[bsize].vf(x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride,
3279                                 vp9_64_zeros, 0, &sse);
3280 #endif
3281     var = var >> num_pels_log2;
3282
3283     vpx_clear_system_state();
3284
3285     rate_f = (float)VPXMIN(rd_cost->rate, INT_MAX);
3286     dist_f = (float)(VPXMIN(rd_cost->dist, INT_MAX) >> num_pels_log2);
3287     rate_f =
3288         ((float)x->rdmult / 128.0f / 512.0f / (float)(1 << num_pels_log2)) *
3289         rate_f;
3290
3291     features[feature_index++] = rate_f;
3292     features[feature_index++] = dist_f;
3293     features[feature_index++] = (float)var;
3294     features[feature_index++] = (float)ac_q;
3295     assert(feature_index == FEATURES);
3296   }
3297
3298   {  // Calculate the output score.
3299     int i;
3300     linear_score = linear_weights[FEATURES];
3301     for (i = 0; i < FEATURES; ++i)
3302       linear_score += linear_weights[i] * features[i];
3303   }
3304
3305   return linear_score >= cpi->sf.rd_ml_partition.search_breakout_thresh[q_ctx];
3306 }
3307 #undef FEATURES
3308
3309 #define FEATURES 8
3310 #define LABELS 4
3311 static void ml_prune_rect_partition(VP9_COMP *const cpi, MACROBLOCK *const x,
3312                                     BLOCK_SIZE bsize,
3313                                     const PC_TREE *const pc_tree,
3314                                     int *allow_horz, int *allow_vert,
3315                                     int64_t ref_rd) {
3316   const NN_CONFIG *nn_config = NULL;
3317   float score[LABELS] = {
3318     0.0f,
3319   };
3320   int thresh = -1;
3321   int i;
3322   (void)x;
3323
3324   if (ref_rd <= 0 || ref_rd > 1000000000) return;
3325
3326   switch (bsize) {
3327     case BLOCK_8X8: break;
3328     case BLOCK_16X16:
3329       nn_config = &vp9_rect_part_nnconfig_16;
3330       thresh = cpi->sf.rd_ml_partition.prune_rect_thresh[1];
3331       break;
3332     case BLOCK_32X32:
3333       nn_config = &vp9_rect_part_nnconfig_32;
3334       thresh = cpi->sf.rd_ml_partition.prune_rect_thresh[2];
3335       break;
3336     case BLOCK_64X64:
3337       nn_config = &vp9_rect_part_nnconfig_64;
3338       thresh = cpi->sf.rd_ml_partition.prune_rect_thresh[3];
3339       break;
3340     default: assert(0 && "Unexpected block size."); return;
3341   }
3342   if (!nn_config || thresh < 0) return;
3343
3344   // Feature extraction and model score calculation.
3345   {
3346     const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
3347 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3348     const int dc_q =
3349         vp9_dc_quant(cm->base_qindex, 0, cm->bit_depth) >> (x->e_mbd.bd - 8);
3350 #else
3351     const int dc_q = vp9_dc_quant(cm->base_qindex, 0, cm->bit_depth);
3352 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3353     const int bs = 4 * num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
3354     int feature_index = 0;
3355     float features[FEATURES];
3356
3357     features[feature_index++] = logf((float)dc_q + 1.0f);
3358     features[feature_index++] =
3359         (float)(pc_tree->partitioning == PARTITION_NONE);
3360     features[feature_index++] = logf((float)ref_rd / bs / bs + 1.0f);
3361
3362     {
3363       const float norm_factor = 1.0f / ((float)ref_rd + 1.0f);
3364       const int64_t none_rdcost = pc_tree->none.rdcost;
3365       float rd_ratio = 2.0f;
3366       if (none_rdcost > 0 && none_rdcost < 1000000000)
3367         rd_ratio = (float)none_rdcost * norm_factor;
3368       features[feature_index++] = VPXMIN(rd_ratio, 2.0f);
3369
3370       for (i = 0; i < 4; ++i) {
3371         const int64_t this_rd = pc_tree->split[i]->none.rdcost;
3372         const int rd_valid = this_rd > 0 && this_rd < 1000000000;
3373         // Ratio between sub-block RD and whole block RD.
3374         features[feature_index++] =
3375             rd_valid ? (float)this_rd * norm_factor : 1.0f;
3376       }
3377     }
3378
3379     assert(feature_index == FEATURES);
3380     nn_predict(features, nn_config, score);
3381   }
3382
3383   // Make decisions based on the model score.
3384   {
3385     int max_score = -1000;
3386     int horz = 0, vert = 0;
3387     int int_score[LABELS];
3388     for (i = 0; i < LABELS; ++i) {
3389       int_score[i] = (int)(100 * score[i]);
3390       max_score = VPXMAX(int_score[i], max_score);
3391     }
3392     thresh = max_score - thresh;
3393     for (i = 0; i < LABELS; ++i) {
3394       if (int_score[i] >= thresh) {
3395         if ((i >> 0) & 1) horz = 1;
3396         if ((i >> 1) & 1) vert = 1;
3397       }
3398     }
3399     *allow_horz = *allow_horz && horz;
3400     *allow_vert = *allow_vert && vert;
3401   }
3402 }
3403 #undef FEATURES
3404 #undef LABELS
3405
3406 // Perform fast and coarse motion search for the given block. This is a
3407 // pre-processing step for the ML based partition search speedup.
3408 static void simple_motion_search(const VP9_COMP *const cpi, MACROBLOCK *const x,
3409                                  BLOCK_SIZE bsize, int mi_row, int mi_col,
3410                                  MV ref_mv, MV_REFERENCE_FRAME ref,
3411                                  uint8_t *const pred_buf) {
3412   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
3413   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
3414   MODE_INFO *const mi = xd->mi[0];
3415   const YV12_BUFFER_CONFIG *const yv12 = get_ref_frame_buffer(cpi, ref);
3416   const int step_param = 1;
3417   const MvLimits tmp_mv_limits = x->mv_limits;
3418   const SEARCH_METHODS search_method = NSTEP;
3419   const int sadpb = x->sadperbit16;
3420   MV ref_mv_full = { ref_mv.row >> 3, ref_mv.col >> 3 };
3421   MV best_mv = { 0, 0 };
3422   int cost_list[5];
3423
3424   assert(yv12 != NULL);
3425   if (!yv12) return;
3426   vp9_setup_pre_planes(xd, 0, yv12, mi_row, mi_col,
3427                        &cm->frame_refs[ref - 1].sf);
3428   mi->ref_frame[0] = ref;
3429   mi->ref_frame[1] = NONE;
3430   mi->sb_type = bsize;
3431   vp9_set_mv_search_range(&x->mv_limits, &ref_mv);
3432   vp9_full_pixel_search(cpi, x, bsize, &ref_mv_full, step_param, search_method,
3433                         sadpb, cond_cost_list(cpi, cost_list), &ref_mv,
3434                         &best_mv, 0, 0);
3435   best_mv.row *= 8;
3436   best_mv.col *= 8;
3437   x->mv_limits = tmp_mv_limits;
3438   mi->mv[0].as_mv = best_mv;
3439
3440   set_ref_ptrs(cm, xd, mi->ref_frame[0], mi->ref_frame[1]);
3441   xd->plane[0].dst.buf = pred_buf;
3442   xd->plane[0].dst.stride = 64;
3443   vp9_build_inter_predictors_sby(xd, mi_row, mi_col, bsize);
3444 }
3445
3446 // Use a neural net model to prune partition-none and partition-split search.
3447 // Features used: QP; spatial block size contexts; variance of prediction
3448 // residue after simple_motion_search.
3449 #define FEATURES 12
3450 static void ml_predict_var_rd_paritioning(const VP9_COMP *const cpi,
3451                                           MACROBLOCK *const x,
3452                                           PC_TREE *const pc_tree,
3453                                           BLOCK_SIZE bsize, int mi_row,
3454                                           int mi_col, int *none, int *split) {
3455   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
3456   const NN_CONFIG *nn_config = NULL;
3457 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3458   MACROBLOCKD *xd = &x->e_mbd;
3459   DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, pred_buffer[64 * 64 * 2]);
3460   uint8_t *const pred_buf = (xd->cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH)
3461                                 ? (CONVERT_TO_BYTEPTR(pred_buffer))
3462                                 : pred_buffer;
3463 #else
3464   DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, pred_buffer[64 * 64]);
3465   uint8_t *const pred_buf = pred_buffer;
3466 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3467   const int speed = cpi->oxcf.speed;
3468   float thresh = 0.0f;
3469
3470   switch (bsize) {
3471     case BLOCK_64X64:
3472       nn_config = &vp9_part_split_nnconfig_64;
3473       thresh = speed > 0 ? 2.8f : 3.0f;
3474       break;
3475     case BLOCK_32X32:
3476       nn_config = &vp9_part_split_nnconfig_32;
3477       thresh = speed > 0 ? 3.5f : 3.0f;
3478       break;
3479     case BLOCK_16X16:
3480       nn_config = &vp9_part_split_nnconfig_16;
3481       thresh = speed > 0 ? 3.8f : 4.0f;
3482       break;
3483     case BLOCK_8X8:
3484       nn_config = &vp9_part_split_nnconfig_8;
3485       if (cm->width >= 720 && cm->height >= 720)
3486         thresh = speed > 0 ? 2.5f : 2.0f;
3487       else
3488         thresh = speed > 0 ? 3.8f : 2.0f;
3489       break;
3490     default: assert(0 && "Unexpected block size."); return;
3491   }
3492
3493   if (!nn_config) return;
3494
3495   // Do a simple single motion search to find a prediction for current block.
3496   // The variance of the residue will be used as input features.
3497   {
3498     MV ref_mv;
3499     const MV_REFERENCE_FRAME ref =
3500         cpi->rc.is_src_frame_alt_ref ? ALTREF_FRAME : LAST_FRAME;
3501     // If bsize is 64x64, use zero MV as reference; otherwise, use MV result
3502     // of previous(larger) block as reference.
3503     if (bsize == BLOCK_64X64)
3504       ref_mv.row = ref_mv.col = 0;
3505     else
3506       ref_mv = pc_tree->mv;
3507     vp9_setup_src_planes(x, cpi->Source, mi_row, mi_col);
3508     simple_motion_search(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col, ref_mv, ref, pred_buf);
3509     pc_tree->mv = x->e_mbd.mi[0]->mv[0].as_mv;
3510   }
3511
3512   vpx_clear_system_state();
3513
3514   {
3515     float features[FEATURES] = { 0.0f };
3516 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3517     const int dc_q =
3518         vp9_dc_quant(cm->base_qindex, 0, cm->bit_depth) >> (xd->bd - 8);
3519 #else
3520     const int dc_q = vp9_dc_quant(cm->base_qindex, 0, cm->bit_depth);
3521 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3522     int feature_idx = 0;
3523     float score;
3524
3525     // Generate model input features.
3526     features[feature_idx++] = logf((float)dc_q + 1.0f);
3527
3528     // Get the variance of the residue as input features.
3529     {
3530       const int bs = 4 * num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
3531       const BLOCK_SIZE subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
3532       const uint8_t *pred = pred_buf;
3533       const uint8_t *src = x->plane[0].src.buf;
3534       const int src_stride = x->plane[0].src.stride;
3535       const int pred_stride = 64;
3536       unsigned int sse;
3537       // Variance of whole block.
3538       const unsigned int var =
3539           cpi->fn_ptr[bsize].vf(src, src_stride, pred, pred_stride, &sse);
3540       const float factor = (var == 0) ? 1.0f : (1.0f / (float)var);
3541       const MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
3542       const int has_above = !!xd->above_mi;
3543       const int has_left = !!xd->left_mi;
3544       const BLOCK_SIZE above_bsize = has_above ? xd->above_mi->sb_type : bsize;
3545       const BLOCK_SIZE left_bsize = has_left ? xd->left_mi->sb_type : bsize;
3546       int i;
3547
3548       features[feature_idx++] = (float)has_above;
3549       features[feature_idx++] = (float)b_width_log2_lookup[above_bsize];
3550       features[feature_idx++] = (float)b_height_log2_lookup[above_bsize];
3551       features[feature_idx++] = (float)has_left;
3552       features[feature_idx++] = (float)b_width_log2_lookup[left_bsize];
3553       features[feature_idx++] = (float)b_height_log2_lookup[left_bsize];
3554       features[feature_idx++] = logf((float)var + 1.0f);
3555       for (i = 0; i < 4; ++i) {
3556         const int x_idx = (i & 1) * bs / 2;
3557         const int y_idx = (i >> 1) * bs / 2;
3558         const int src_offset = y_idx * src_stride + x_idx;
3559         const int pred_offset = y_idx * pred_stride + x_idx;
3560         // Variance of quarter block.
3561         const unsigned int sub_var =
3562             cpi->fn_ptr[subsize].vf(src + src_offset, src_stride,
3563                                     pred + pred_offset, pred_stride, &sse);
3564         const float var_ratio = (var == 0) ? 1.0f : factor * (float)sub_var;
3565         features[feature_idx++] = var_ratio;
3566       }
3567     }
3568     assert(feature_idx == FEATURES);
3569
3570     // Feed the features into the model to get the confidence score.
3571     nn_predict(features, nn_config, &score);
3572
3573     // Higher score means that the model has higher confidence that the split
3574     // partition is better than the non-split partition. So if the score is
3575     // high enough, we skip the none-split partition search; if the score is
3576     // low enough, we skip the split partition search.
3577     if (score > thresh) *none = 0;
3578     if (score < -thresh) *split = 0;
3579   }
3580 }
3581 #undef FEATURES
3582 #endif  // !CONFIG_REALTIME_ONLY
3583
3584 static double log_wiener_var(int64_t wiener_variance) {
3585   return log(1.0 + wiener_variance) / log(2.0);
3586 }
3587
3588 static void build_kmeans_segmentation(VP9_COMP *cpi) {
3589   VP9_COMMON *cm = &cpi->common;
3590   BLOCK_SIZE bsize = BLOCK_64X64;
3591   KMEANS_DATA *kmeans_data;
3592
3593   vp9_disable_segmentation(&cm->seg);
3594   if (cm->show_frame) {
3595     int mi_row, mi_col;
3596     cpi->kmeans_data_size = 0;
3597     cpi->kmeans_ctr_num = 8;
3598
3599     for (mi_row = 0; mi_row < cm->mi_rows; mi_row += MI_BLOCK_SIZE) {
3600       for (mi_col = 0; mi_col < cm->mi_cols; mi_col += MI_BLOCK_SIZE) {
3601         int mb_row_start = mi_row >> 1;
3602         int mb_col_start = mi_col >> 1;
3603         int mb_row_end = VPXMIN(
3604             (mi_row + num_8x8_blocks_high_lookup[bsize]) >> 1, cm->mb_rows);
3605         int mb_col_end = VPXMIN(
3606             (mi_col + num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize]) >> 1, cm->mb_cols);
3607         int row, col;
3608         int64_t wiener_variance = 0;
3609
3610         for (row = mb_row_start; row < mb_row_end; ++row)
3611           for (col = mb_col_start; col < mb_col_end; ++col)
3612             wiener_variance += cpi->mb_wiener_variance[row * cm->mb_cols + col];
3613
3614         wiener_variance /=
3615             (mb_row_end - mb_row_start) * (mb_col_end - mb_col_start);
3616
3617 #if CONFIG_MULTITHREAD
3618         pthread_mutex_lock(&cpi->kmeans_mutex);
3619 #endif  // CONFIG_MULTITHREAD
3620
3621         kmeans_data = &cpi->kmeans_data_arr[cpi->kmeans_data_size++];
3622         kmeans_data->value = log_wiener_var(wiener_variance);
3623         kmeans_data->pos = mi_row * cpi->kmeans_data_stride + mi_col;
3624 #if CONFIG_MULTITHREAD
3625         pthread_mutex_unlock(&cpi->kmeans_mutex);
3626 #endif  // CONFIG_MULTITHREAD
3627       }
3628     }
3629
3630     vp9_kmeans(cpi->kmeans_ctr_ls, cpi->kmeans_boundary_ls,
3631                cpi->kmeans_count_ls, cpi->kmeans_ctr_num, cpi->kmeans_data_arr,
3632                cpi->kmeans_data_size);
3633
3634     vp9_perceptual_aq_mode_setup(cpi, &cm->seg);
3635   }
3636 }
3637
3638 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
3639 static int wiener_var_segment(VP9_COMP *cpi, BLOCK_SIZE bsize, int mi_row,
3640                               int mi_col) {
3641   VP9_COMMON *cm = &cpi->common;
3642   int mb_row_start = mi_row >> 1;
3643   int mb_col_start = mi_col >> 1;
3644   int mb_row_end =
3645       VPXMIN((mi_row + num_8x8_blocks_high_lookup[bsize]) >> 1, cm->mb_rows);
3646   int mb_col_end =
3647       VPXMIN((mi_col + num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize]) >> 1, cm->mb_cols);
3648   int row, col, idx;
3649   int64_t wiener_variance = 0;
3650   int segment_id;
3651   int8_t seg_hist[MAX_SEGMENTS] = { 0 };
3652   int8_t max_count = 0, max_index = -1;
3653
3654   vpx_clear_system_state();
3655
3656   assert(cpi->norm_wiener_variance > 0);
3657
3658   for (row = mb_row_start; row < mb_row_end; ++row) {
3659     for (col = mb_col_start; col < mb_col_end; ++col) {
3660       wiener_variance = cpi->mb_wiener_variance[row * cm->mb_cols + col];
3661       segment_id =
3662           vp9_get_group_idx(log_wiener_var(wiener_variance),
3663                             cpi->kmeans_boundary_ls, cpi->kmeans_ctr_num);
3664       ++seg_hist[segment_id];
3665     }
3666   }
3667
3668   for (idx = 0; idx < cpi->kmeans_ctr_num; ++idx) {
3669     if (seg_hist[idx] > max_count) {
3670       max_count = seg_hist[idx];
3671       max_index = idx;
3672     }
3673   }
3674
3675   assert(max_index >= 0);
3676   segment_id = max_index;
3677
3678   return segment_id;
3679 }
3680
3681 static int get_rdmult_delta(VP9_COMP *cpi, BLOCK_SIZE bsize, int mi_row,
3682                             int mi_col, int orig_rdmult) {
3683   const int gf_group_index = cpi->twopass.gf_group.index;
3684   int64_t intra_cost = 0;
3685   int64_t mc_dep_cost = 0;
3686   int mi_wide = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
3687   int mi_high = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
3688   int row, col;
3689
3690   int dr = 0;
3691   int count = 0;
3692   double r0, rk, beta;
3693
3694   TplDepFrame *tpl_frame;
3695   TplDepStats *tpl_stats;
3696   int tpl_stride;
3697
3698   if (gf_group_index >= MAX_ARF_GOP_SIZE) return orig_rdmult;
3699   tpl_frame = &cpi->tpl_stats[gf_group_index];
3700
3701   if (tpl_frame->is_valid == 0) return orig_rdmult;
3702   tpl_stats = tpl_frame->tpl_stats_ptr;
3703   tpl_stride = tpl_frame->stride;
3704
3705   if (cpi->twopass.gf_group.layer_depth[gf_group_index] > 1) return orig_rdmult;
3706
3707   for (row = mi_row; row < mi_row + mi_high; ++row) {
3708     for (col = mi_col; col < mi_col + mi_wide; ++col) {
3709       TplDepStats *this_stats = &tpl_stats[row * tpl_stride + col];
3710
3711       if (row >= cpi->common.mi_rows || col >= cpi->common.mi_cols) continue;
3712
3713       intra_cost += this_stats->intra_cost;
3714       mc_dep_cost += this_stats->mc_dep_cost;
3715
3716       ++count;
3717     }
3718   }
3719
3720   vpx_clear_system_state();
3721
3722   r0 = cpi->rd.r0;
3723   rk = (double)intra_cost / mc_dep_cost;
3724   beta = r0 / rk;
3725   dr = vp9_get_adaptive_rdmult(cpi, beta);
3726
3727   dr = VPXMIN(dr, orig_rdmult * 3 / 2);
3728   dr = VPXMAX(dr, orig_rdmult * 1 / 2);
3729
3730   dr = VPXMAX(1, dr);
3731
3732   return dr;
3733 }
3734 #endif  // !CONFIG_REALTIME_ONLY
3735
3736 #if CONFIG_RATE_CTRL
3737 static void assign_partition_info(
3738     const int row_start_4x4, const int col_start_4x4, const int block_width_4x4,
3739     const int block_height_4x4, const int num_unit_rows,
3740     const int num_unit_cols, PARTITION_INFO *partition_info) {
3741   int i, j;
3742   for (i = 0; i < block_height_4x4; ++i) {
3743     for (j = 0; j < block_width_4x4; ++j) {
3744       const int row_4x4 = row_start_4x4 + i;
3745       const int col_4x4 = col_start_4x4 + j;
3746       const int unit_index = row_4x4 * num_unit_cols + col_4x4;
3747       if (row_4x4 >= num_unit_rows || col_4x4 >= num_unit_cols) continue;
3748       partition_info[unit_index].row = row_4x4 << 2;
3749       partition_info[unit_index].column = col_4x4 << 2;
3750       partition_info[unit_index].row_start = row_start_4x4 << 2;
3751       partition_info[unit_index].column_start = col_start_4x4 << 2;
3752       partition_info[unit_index].width = block_width_4x4 << 2;
3753       partition_info[unit_index].height = block_height_4x4 << 2;
3754     }
3755   }
3756 }
3757
3758 static void assign_motion_vector_info(const int block_width_4x4,
3759                                       const int block_height_4x4,
3760                                       const int row_start_4x4,
3761                                       const int col_start_4x4,
3762                                       const int num_unit_rows,
3763                                       const int num_unit_cols, MV *source_mv[2],
3764                                       MV_REFERENCE_FRAME source_ref_frame[2],
3765                                       MOTION_VECTOR_INFO *motion_vector_info) {
3766   int i, j;
3767   for (i = 0; i < block_height_4x4; ++i) {
3768     for (j = 0; j < block_width_4x4; ++j) {
3769       const int row_4x4 = row_start_4x4 + i;
3770       const int col_4x4 = col_start_4x4 + j;
3771       const int unit_index = row_4x4 * num_unit_cols + col_4x4;
3772       if (row_4x4 >= num_unit_rows || col_4x4 >= num_unit_cols) continue;
3773       if (source_ref_frame[1] == NONE) {
3774         assert(source_mv[1]->row == 0 && source_mv[1]->col == 0);
3775       }
3776       motion_vector_info[unit_index].ref_frame[0] = source_ref_frame[0];
3777       motion_vector_info[unit_index].ref_frame[1] = source_ref_frame[1];
3778       motion_vector_info[unit_index].mv[0].as_mv.row = source_mv[0]->row;
3779       motion_vector_info[unit_index].mv[0].as_mv.col = source_mv[0]->col;
3780       motion_vector_info[unit_index].mv[1].as_mv.row = source_mv[1]->row;
3781       motion_vector_info[unit_index].mv[1].as_mv.col = source_mv[1]->col;
3782     }
3783   }
3784 }
3785
3786 static void store_superblock_info(
3787     const PC_TREE *const pc_tree, MODE_INFO **mi_grid_visible,
3788     const int mi_stride, const int square_size_4x4, const int num_unit_rows,
3789     const int num_unit_cols, const int row_start_4x4, const int col_start_4x4,
3790     PARTITION_INFO *partition_info, MOTION_VECTOR_INFO *motion_vector_info) {
3791   const int subblock_square_size_4x4 = square_size_4x4 >> 1;
3792   if (row_start_4x4 >= num_unit_rows || col_start_4x4 >= num_unit_cols) return;
3793   assert(pc_tree->partitioning != PARTITION_INVALID);
3794   // End node, no split.
3795   if (pc_tree->partitioning == PARTITION_NONE ||
3796       pc_tree->partitioning == PARTITION_HORZ ||
3797       pc_tree->partitioning == PARTITION_VERT || square_size_4x4 == 1) {
3798     const int mi_row = row_start_4x4 >> 1;
3799     const int mi_col = col_start_4x4 >> 1;
3800     const int mi_idx = mi_stride * mi_row + mi_col;
3801     MODE_INFO **mi = mi_grid_visible + mi_idx;
3802     MV *source_mv[2];
3803     MV_REFERENCE_FRAME source_ref_frame[2];
3804
3805     // partition info
3806     const int block_width_4x4 = (pc_tree->partitioning == PARTITION_VERT)
3807                                     ? square_size_4x4 >> 1
3808                                     : square_size_4x4;
3809     const int block_height_4x4 = (pc_tree->partitioning == PARTITION_HORZ)
3810                                      ? square_size_4x4 >> 1
3811                                      : square_size_4x4;
3812     assign_partition_info(row_start_4x4, col_start_4x4, block_width_4x4,
3813                           block_height_4x4, num_unit_rows, num_unit_cols,
3814                           partition_info);
3815     if (pc_tree->partitioning == PARTITION_VERT) {
3816       assign_partition_info(row_start_4x4, col_start_4x4 + block_width_4x4,
3817                             block_width_4x4, block_height_4x4, num_unit_rows,
3818                             num_unit_cols, partition_info);
3819     } else if (pc_tree->partitioning == PARTITION_HORZ) {
3820       assign_partition_info(row_start_4x4 + block_height_4x4, col_start_4x4,
3821                             block_width_4x4, block_height_4x4, num_unit_rows,
3822                             num_unit_cols, partition_info);
3823     }
3824
3825     // motion vector info
3826     if (pc_tree->partitioning == PARTITION_HORZ) {
3827       int is_valid_second_rectangle = 0;
3828       assert(square_size_4x4 > 1);
3829       // First rectangle.
3830       source_ref_frame[0] = mi[0]->ref_frame[0];
3831       source_ref_frame[1] = mi[0]->ref_frame[1];
3832       source_mv[0] = &mi[0]->mv[0].as_mv;
3833       source_mv[1] = &mi[0]->mv[1].as_mv;
3834       assign_motion_vector_info(block_width_4x4, block_height_4x4,
3835                                 row_start_4x4, col_start_4x4, num_unit_rows,
3836                                 num_unit_cols, source_mv, source_ref_frame,
3837                                 motion_vector_info);
3838       // Second rectangle.
3839       if (square_size_4x4 == 2) {
3840         is_valid_second_rectangle = 1;
3841         source_ref_frame[0] = mi[0]->ref_frame[0];
3842         source_ref_frame[1] = mi[0]->ref_frame[1];
3843         source_mv[0] = &mi[0]->bmi[2].as_mv[0].as_mv;
3844         source_mv[1] = &mi[0]->bmi[2].as_mv[1].as_mv;
3845       } else {
3846         const int mi_row_2 = mi_row + (block_height_4x4 >> 1);
3847         const int mi_col_2 = mi_col;
3848         if (mi_row_2 * 2 < num_unit_rows && mi_col_2 * 2 < num_unit_cols) {
3849           const int mi_idx_2 = mi_stride * mi_row_2 + mi_col_2;
3850           is_valid_second_rectangle = 1;
3851           mi = mi_grid_visible + mi_idx_2;
3852           source_ref_frame[0] = mi[0]->ref_frame[0];
3853           source_ref_frame[1] = mi[0]->ref_frame[1];
3854           source_mv[0] = &mi[0]->mv[0].as_mv;
3855           source_mv[1] = &mi[0]->mv[1].as_mv;
3856         }
3857       }
3858       if (is_valid_second_rectangle) {
3859         assign_motion_vector_info(
3860             block_width_4x4, block_height_4x4, row_start_4x4 + block_height_4x4,
3861             col_start_4x4, num_unit_rows, num_unit_cols, source_mv,
3862             source_ref_frame, motion_vector_info);
3863       }
3864     } else if (pc_tree->partitioning == PARTITION_VERT) {
3865       int is_valid_second_rectangle = 0;
3866       assert(square_size_4x4 > 1);
3867       // First rectangle.
3868       source_ref_frame[0] = mi[0]->ref_frame[0];
3869       source_ref_frame[1] = mi[0]->ref_frame[1];
3870       source_mv[0] = &mi[0]->mv[0].as_mv;
3871       source_mv[1] = &mi[0]->mv[1].as_mv;
3872       assign_motion_vector_info(block_width_4x4, block_height_4x4,
3873                                 row_start_4x4, col_start_4x4, num_unit_rows,
3874                                 num_unit_cols, source_mv, source_ref_frame,
3875                                 motion_vector_info);
3876       // Second rectangle.
3877       if (square_size_4x4 == 2) {
3878         is_valid_second_rectangle = 1;
3879         source_ref_frame[0] = mi[0]->ref_frame[0];
3880         source_ref_frame[1] = mi[0]->ref_frame[1];
3881         source_mv[0] = &mi[0]->bmi[1].as_mv[0].as_mv;
3882         source_mv[1] = &mi[0]->bmi[1].as_mv[1].as_mv;
3883       } else {
3884         const int mi_row_2 = mi_row;
3885         const int mi_col_2 = mi_col + (block_width_4x4 >> 1);
3886         if (mi_row_2 * 2 < num_unit_rows && mi_col_2 * 2 < num_unit_cols) {
3887           const int mi_idx_2 = mi_stride * mi_row_2 + mi_col_2;
3888           is_valid_second_rectangle = 1;
3889           mi = mi_grid_visible + mi_idx_2;
3890           source_ref_frame[0] = mi[0]->ref_frame[0];
3891           source_ref_frame[1] = mi[0]->ref_frame[1];
3892           source_mv[0] = &mi[0]->mv[0].as_mv;
3893           source_mv[1] = &mi[0]->mv[1].as_mv;
3894         }
3895       }
3896       if (is_valid_second_rectangle) {
3897         assign_motion_vector_info(
3898             block_width_4x4, block_height_4x4, row_start_4x4,
3899             col_start_4x4 + block_width_4x4, num_unit_rows, num_unit_cols,
3900             source_mv, source_ref_frame, motion_vector_info);
3901       }
3902     } else {
3903       assert(pc_tree->partitioning == PARTITION_NONE || square_size_4x4 == 1);
3904       source_ref_frame[0] = mi[0]->ref_frame[0];
3905       source_ref_frame[1] = mi[0]->ref_frame[1];
3906       if (square_size_4x4 == 1) {
3907         const int sub8x8_row = row_start_4x4 % 2;
3908         const int sub8x8_col = col_start_4x4 % 2;
3909         const int sub8x8_idx = sub8x8_row * 2 + sub8x8_col;
3910         source_mv[0] = &mi[0]->bmi[sub8x8_idx].as_mv[0].as_mv;
3911         source_mv[1] = &mi[0]->bmi[sub8x8_idx].as_mv[1].as_mv;
3912       } else {
3913         source_mv[0] = &mi[0]->mv[0].as_mv;
3914         source_mv[1] = &mi[0]->mv[1].as_mv;
3915       }
3916       assign_motion_vector_info(block_width_4x4, block_height_4x4,
3917                                 row_start_4x4, col_start_4x4, num_unit_rows,
3918                                 num_unit_cols, source_mv, source_ref_frame,
3919                                 motion_vector_info);
3920     }
3921
3922     return;
3923   }
3924   // recursively traverse partition tree when partition is split.
3925   assert(pc_tree->partitioning == PARTITION_SPLIT);
3926   store_superblock_info(pc_tree->split[0], mi_grid_visible, mi_stride,
3927                         subblock_square_size_4x4, num_unit_rows, num_unit_cols,
3928                         row_start_4x4, col_start_4x4, partition_info,
3929                         motion_vector_info);
3930   store_superblock_info(pc_tree->split[1], mi_grid_visible, mi_stride,
3931                         subblock_square_size_4x4, num_unit_rows, num_unit_cols,
3932                         row_start_4x4, col_start_4x4 + subblock_square_size_4x4,
3933                         partition_info, motion_vector_info);
3934   store_superblock_info(pc_tree->split[2], mi_grid_visible, mi_stride,
3935                         subblock_square_size_4x4, num_unit_rows, num_unit_cols,
3936                         row_start_4x4 + subblock_square_size_4x4, col_start_4x4,
3937                         partition_info, motion_vector_info);
3938   store_superblock_info(pc_tree->split[3], mi_grid_visible, mi_stride,
3939                         subblock_square_size_4x4, num_unit_rows, num_unit_cols,
3940                         row_start_4x4 + subblock_square_size_4x4,
3941                         col_start_4x4 + subblock_square_size_4x4,
3942                         partition_info, motion_vector_info);
3943 }
3944 #endif  // CONFIG_RATE_CTRL
3945
3946 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
3947 // TODO(jingning,jimbankoski,rbultje): properly skip partition types that are
3948 // unlikely to be selected depending on previous rate-distortion optimization
3949 // results, for encoding speed-up.
3950 static int rd_pick_partition(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
3951                              TileDataEnc *tile_data, TOKENEXTRA **tp,
3952                              int mi_row, int mi_col, BLOCK_SIZE bsize,
3953                              RD_COST *rd_cost, RD_COST best_rdc,
3954                              PC_TREE *pc_tree) {
3955   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
3956   const VP9EncoderConfig *const oxcf = &cpi->oxcf;
3957   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
3958   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
3959   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
3960   const int mi_step = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize] / 2;
3961   ENTROPY_CONTEXT l[16 * MAX_MB_PLANE], a[16 * MAX_MB_PLANE];
3962   PARTITION_CONTEXT sl[8], sa[8];
3963   TOKENEXTRA *tp_orig = *tp;
3964   PICK_MODE_CONTEXT *const ctx = &pc_tree->none;
3965   int i;
3966   const int pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
3967   BLOCK_SIZE subsize;
3968   RD_COST this_rdc, sum_rdc;
3969   int do_split = bsize >= BLOCK_8X8;
3970   int do_rect = 1;
3971   INTERP_FILTER pred_interp_filter;
3972
3973   // Override skipping rectangular partition operations for edge blocks
3974   const int force_horz_split = (mi_row + mi_step >= cm->mi_rows);
3975   const int force_vert_split = (mi_col + mi_step >= cm->mi_cols);
3976   const int xss = x->e_mbd.plane[1].subsampling_x;
3977   const int yss = x->e_mbd.plane[1].subsampling_y;
3978
3979   BLOCK_SIZE min_size = x->min_partition_size;
3980   BLOCK_SIZE max_size = x->max_partition_size;
3981
3982   int partition_none_allowed = !force_horz_split && !force_vert_split;
3983   int partition_horz_allowed =
3984       !force_vert_split && yss <= xss && bsize >= BLOCK_8X8;
3985   int partition_vert_allowed =
3986       !force_horz_split && xss <= yss && bsize >= BLOCK_8X8;
3987
3988   int64_t dist_breakout_thr = cpi->sf.partition_search_breakout_thr.dist;
3989   int rate_breakout_thr = cpi->sf.partition_search_breakout_thr.rate;
3990   int must_split = 0;
3991   int should_encode_sb = 0;
3992
3993   // Ref frames picked in the [i_th] quarter subblock during square partition
3994   // RD search. It may be used to prune ref frame selection of rect partitions.
3995   uint8_t ref_frames_used[4] = { 0, 0, 0, 0 };
3996
3997   int partition_mul = x->cb_rdmult;
3998
3999   (void)*tp_orig;
4000
4001   assert(num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize] ==
4002          num_8x8_blocks_high_lookup[bsize]);
4003
4004   dist_breakout_thr >>=
4005       8 - (b_width_log2_lookup[bsize] + b_height_log2_lookup[bsize]);
4006
4007   rate_breakout_thr *= num_pels_log2_lookup[bsize];
4008
4009   vp9_rd_cost_init(&this_rdc);
4010   vp9_rd_cost_init(&sum_rdc);
4011
4012   set_offsets(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col, bsize);
4013
4014   if (oxcf->tuning == VP8_TUNE_SSIM) {
4015     set_ssim_rdmult(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col, &partition_mul);
4016   }
4017   vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &best_rdc);
4018
4019   if (bsize == BLOCK_16X16 && cpi->oxcf.aq_mode != NO_AQ &&
4020       cpi->oxcf.aq_mode != LOOKAHEAD_AQ)
4021     x->mb_energy = vp9_block_energy(cpi, x, bsize);
4022
4023   if (cpi->sf.cb_partition_search && bsize == BLOCK_16X16) {
4024     int cb_partition_search_ctrl =
4025         ((pc_tree->index == 0 || pc_tree->index == 3) +
4026          get_chessboard_index(cm->current_video_frame)) &
4027         0x1;
4028
4029     if (cb_partition_search_ctrl && bsize > min_size && bsize < max_size)
4030       set_partition_range(cm, xd, mi_row, mi_col, bsize, &min_size, &max_size);
4031   }
4032
4033   // Get sub block energy range
4034   if (bsize >= BLOCK_16X16) {
4035     int min_energy, max_energy;
4036     vp9_get_sub_block_energy(cpi, x, mi_row, mi_col, bsize, &min_energy,
4037                              &max_energy);
4038     must_split = (min_energy < -3) && (max_energy - min_energy > 2);
4039   }
4040
4041   // Determine partition types in search according to the speed features.
4042   // The threshold set here has to be of square block size.
4043   if (cpi->sf.auto_min_max_partition_size) {
4044     partition_none_allowed &= (bsize <= max_size);
4045     partition_horz_allowed &=
4046         ((bsize <= max_size && bsize > min_size) || force_horz_split);
4047     partition_vert_allowed &=
4048         ((bsize <= max_size && bsize > min_size) || force_vert_split);
4049     do_split &= bsize > min_size;
4050   }
4051
4052   if (cpi->sf.use_square_partition_only &&
4053       (bsize > cpi->sf.use_square_only_thresh_high ||
4054        bsize < cpi->sf.use_square_only_thresh_low)) {
4055     if (cpi->use_svc) {
4056       if (!vp9_active_h_edge(cpi, mi_row, mi_step) || x->e_mbd.lossless)
4057         partition_horz_allowed &= force_horz_split;
4058       if (!vp9_active_v_edge(cpi, mi_row, mi_step) || x->e_mbd.lossless)
4059         partition_vert_allowed &= force_vert_split;
4060     } else {
4061       partition_horz_allowed &= force_horz_split;
4062       partition_vert_allowed &= force_vert_split;
4063     }
4064   }
4065
4066   save_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
4067
4068   pc_tree->partitioning = PARTITION_NONE;
4069
4070   if (cpi->sf.rd_ml_partition.var_pruning && !frame_is_intra_only(cm)) {
4071     const int do_rd_ml_partition_var_pruning =
4072         partition_none_allowed && do_split &&
4073         mi_row + num_8x8_blocks_high_lookup[bsize] <= cm->mi_rows &&
4074         mi_col + num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize] <= cm->mi_cols;
4075     if (do_rd_ml_partition_var_pruning) {
4076       ml_predict_var_rd_paritioning(cpi, x, pc_tree, bsize, mi_row, mi_col,
4077                                     &partition_none_allowed, &do_split);
4078     } else {
4079       vp9_zero(pc_tree->mv);
4080     }
4081     if (bsize > BLOCK_8X8) {  // Store MV result as reference for subblocks.
4082       for (i = 0; i < 4; ++i) pc_tree->split[i]->mv = pc_tree->mv;
4083     }
4084   }
4085
4086   // PARTITION_NONE
4087   if (partition_none_allowed) {
4088     rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &this_rdc, bsize, ctx,
4089                      best_rdc.rate, best_rdc.dist);
4090     ctx->rdcost = this_rdc.rdcost;
4091     if (this_rdc.rate != INT_MAX) {
4092       if (cpi->sf.prune_ref_frame_for_rect_partitions) {
4093         const int ref1 = ctx->mic.ref_frame[0];
4094         const int ref2 = ctx->mic.ref_frame[1];
4095         for (i = 0; i < 4; ++i) {
4096           ref_frames_used[i] |= (1 << ref1);
4097           if (ref2 > 0) ref_frames_used[i] |= (1 << ref2);
4098         }
4099       }
4100       if (bsize >= BLOCK_8X8) {
4101         this_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_NONE];
4102         vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &this_rdc);
4103       }
4104
4105       if (this_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) {
4106         MODE_INFO *mi = xd->mi[0];
4107
4108         best_rdc = this_rdc;
4109         should_encode_sb = 1;
4110         if (bsize >= BLOCK_8X8) pc_tree->partitioning = PARTITION_NONE;
4111
4112         if (cpi->sf.rd_ml_partition.search_early_termination) {
4113           // Currently, the machine-learning based partition search early
4114           // termination is only used while bsize is 16x16, 32x32 or 64x64,
4115           // VPXMIN(cm->width, cm->height) >= 480, and speed = 0.
4116           if (!x->e_mbd.lossless &&
4117               !segfeature_active(&cm->seg, mi->segment_id, SEG_LVL_SKIP) &&
4118               ctx->mic.mode >= INTRA_MODES && bsize >= BLOCK_16X16) {
4119             if (ml_pruning_partition(cm, xd, ctx, mi_row, mi_col, bsize)) {
4120               do_split = 0;
4121               do_rect = 0;
4122             }
4123           }
4124         }
4125
4126         if ((do_split || do_rect) && !x->e_mbd.lossless && ctx->skippable) {
4127           const int use_ml_based_breakout =
4128               cpi->sf.rd_ml_partition.search_breakout && cm->base_qindex >= 100;
4129           if (use_ml_based_breakout) {
4130             if (ml_predict_breakout(cpi, bsize, x, &this_rdc)) {
4131               do_split = 0;
4132               do_rect = 0;
4133             }
4134           } else {
4135             if (!cpi->sf.rd_ml_partition.search_early_termination) {
4136               if ((best_rdc.dist < (dist_breakout_thr >> 2)) ||
4137                   (best_rdc.dist < dist_breakout_thr &&
4138                    best_rdc.rate < rate_breakout_thr)) {
4139                 do_split = 0;
4140                 do_rect = 0;
4141               }
4142             }
4143           }
4144         }
4145       }
4146     }
4147     restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
4148   } else {
4149     vp9_zero(ctx->pred_mv);
4150     ctx->mic.interp_filter = EIGHTTAP;
4151   }
4152
4153   // store estimated motion vector
4154   store_pred_mv(x, ctx);
4155
4156   // If the interp_filter is marked as SWITCHABLE_FILTERS, it was for an
4157   // intra block and used for context purposes.
4158   if (ctx->mic.interp_filter == SWITCHABLE_FILTERS) {
4159     pred_interp_filter = EIGHTTAP;
4160   } else {
4161     pred_interp_filter = ctx->mic.interp_filter;
4162   }
4163
4164   // PARTITION_SPLIT
4165   // TODO(jingning): use the motion vectors given by the above search as
4166   // the starting point of motion search in the following partition type check.
4167   pc_tree->split[0]->none.rdcost = 0;
4168   pc_tree->split[1]->none.rdcost = 0;
4169   pc_tree->split[2]->none.rdcost = 0;
4170   pc_tree->split[3]->none.rdcost = 0;
4171   if (do_split || must_split) {
4172     subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
4173     load_pred_mv(x, ctx);
4174     if (bsize == BLOCK_8X8) {
4175       i = 4;
4176       if (cpi->sf.adaptive_pred_interp_filter && partition_none_allowed)
4177         pc_tree->leaf_split[0]->pred_interp_filter = pred_interp_filter;
4178       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &sum_rdc, subsize,
4179                        pc_tree->leaf_split[0], best_rdc.rate, best_rdc.dist);
4180       if (sum_rdc.rate == INT_MAX) {
4181         sum_rdc.rdcost = INT64_MAX;
4182       } else {
4183         if (cpi->sf.prune_ref_frame_for_rect_partitions) {
4184           const int ref1 = pc_tree->leaf_split[0]->mic.ref_frame[0];
4185           const int ref2 = pc_tree->leaf_split[0]->mic.ref_frame[1];
4186           for (i = 0; i < 4; ++i) {
4187             ref_frames_used[i] |= (1 << ref1);
4188             if (ref2 > 0) ref_frames_used[i] |= (1 << ref2);
4189           }
4190         }
4191       }
4192     } else {
4193       for (i = 0; (i < 4) && ((sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) || must_split);
4194            ++i) {
4195         const int x_idx = (i & 1) * mi_step;
4196         const int y_idx = (i >> 1) * mi_step;
4197         int found_best_rd = 0;
4198         RD_COST best_rdc_split;
4199         vp9_rd_cost_reset(&best_rdc_split);
4200
4201         if (best_rdc.rate < INT_MAX && best_rdc.dist < INT64_MAX) {
4202           // A must split test here increases the number of sub
4203           // partitions but hurts metrics results quite a bit,
4204           // so this extra test is commented out pending
4205           // further tests on whether it adds much in terms of
4206           // visual quality.
4207           // (must_split) ? best_rdc.rate
4208           //              : best_rdc.rate - sum_rdc.rate,
4209           // (must_split) ? best_rdc.dist
4210           //              : best_rdc.dist - sum_rdc.dist,
4211           best_rdc_split.rate = best_rdc.rate - sum_rdc.rate;
4212           best_rdc_split.dist = best_rdc.dist - sum_rdc.dist;
4213         }
4214
4215         if (mi_row + y_idx >= cm->mi_rows || mi_col + x_idx >= cm->mi_cols)
4216           continue;
4217
4218         pc_tree->split[i]->index = i;
4219         if (cpi->sf.prune_ref_frame_for_rect_partitions)
4220           pc_tree->split[i]->none.rate = INT_MAX;
4221         found_best_rd = rd_pick_partition(
4222             cpi, td, tile_data, tp, mi_row + y_idx, mi_col + x_idx, subsize,
4223             &this_rdc, best_rdc_split, pc_tree->split[i]);
4224
4225         if (found_best_rd == 0) {
4226           sum_rdc.rdcost = INT64_MAX;
4227           break;
4228         } else {
4229           if (cpi->sf.prune_ref_frame_for_rect_partitions &&
4230               pc_tree->split[i]->none.rate != INT_MAX) {
4231             const int ref1 = pc_tree->split[i]->none.mic.ref_frame[0];
4232             const int ref2 = pc_tree->split[i]->none.mic.ref_frame[1];
4233             ref_frames_used[i] |= (1 << ref1);
4234             if (ref2 > 0) ref_frames_used[i] |= (1 << ref2);
4235           }
4236           sum_rdc.rate += this_rdc.rate;
4237           sum_rdc.dist += this_rdc.dist;
4238           vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &sum_rdc);
4239         }
4240       }
4241     }
4242
4243     if (((sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) || must_split) && i == 4) {
4244       sum_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_SPLIT];
4245       vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &sum_rdc);
4246
4247       if ((sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) ||
4248           (must_split && (sum_rdc.dist < best_rdc.dist))) {
4249         best_rdc = sum_rdc;
4250         should_encode_sb = 1;
4251         pc_tree->partitioning = PARTITION_SPLIT;
4252
4253         // Rate and distortion based partition search termination clause.
4254         if (!cpi->sf.rd_ml_partition.search_early_termination &&
4255             !x->e_mbd.lossless &&
4256             ((best_rdc.dist < (dist_breakout_thr >> 2)) ||
4257              (best_rdc.dist < dist_breakout_thr &&
4258               best_rdc.rate < rate_breakout_thr))) {
4259           do_rect = 0;
4260         }
4261       }
4262     } else {
4263       // skip rectangular partition test when larger block size
4264       // gives better rd cost
4265       if (cpi->sf.less_rectangular_check &&
4266           (bsize > cpi->sf.use_square_only_thresh_high ||
4267            best_rdc.dist < dist_breakout_thr))
4268         do_rect &= !partition_none_allowed;
4269     }
4270     restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
4271   }
4272
4273   pc_tree->horizontal[0].skip_ref_frame_mask = 0;
4274   pc_tree->horizontal[1].skip_ref_frame_mask = 0;
4275   pc_tree->vertical[0].skip_ref_frame_mask = 0;
4276   pc_tree->vertical[1].skip_ref_frame_mask = 0;
4277   if (cpi->sf.prune_ref_frame_for_rect_partitions) {
4278     uint8_t used_frames;
4279     used_frames = ref_frames_used[0] | ref_frames_used[1];
4280     if (used_frames) {
4281       pc_tree->horizontal[0].skip_ref_frame_mask = ~used_frames & 0xff;
4282     }
4283     used_frames = ref_frames_used[2] | ref_frames_used[3];
4284     if (used_frames) {
4285       pc_tree->horizontal[1].skip_ref_frame_mask = ~used_frames & 0xff;
4286     }
4287     used_frames = ref_frames_used[0] | ref_frames_used[2];
4288     if (used_frames) {
4289       pc_tree->vertical[0].skip_ref_frame_mask = ~used_frames & 0xff;
4290     }
4291     used_frames = ref_frames_used[1] | ref_frames_used[3];
4292     if (used_frames) {
4293       pc_tree->vertical[1].skip_ref_frame_mask = ~used_frames & 0xff;
4294     }
4295   }
4296
4297   {
4298     const int do_ml_rect_partition_pruning =
4299         !frame_is_intra_only(cm) && !force_horz_split && !force_vert_split &&
4300         (partition_horz_allowed || partition_vert_allowed) && bsize > BLOCK_8X8;
4301     if (do_ml_rect_partition_pruning) {
4302       ml_prune_rect_partition(cpi, x, bsize, pc_tree, &partition_horz_allowed,
4303                               &partition_vert_allowed, best_rdc.rdcost);
4304     }
4305   }
4306
4307   // PARTITION_HORZ
4308   if (partition_horz_allowed &&
4309       (do_rect || vp9_active_h_edge(cpi, mi_row, mi_step))) {
4310     const int part_mode_rate = cpi->partition_cost[pl][PARTITION_HORZ];
4311     subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_HORZ);
4312     load_pred_mv(x, ctx);
4313     if (cpi->sf.adaptive_pred_interp_filter && bsize == BLOCK_8X8 &&
4314         partition_none_allowed)
4315       pc_tree->horizontal[0].pred_interp_filter = pred_interp_filter;
4316     rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &sum_rdc, subsize,
4317                      &pc_tree->horizontal[0], best_rdc.rate - part_mode_rate,
4318                      best_rdc.dist);
4319     if (sum_rdc.rdcost < INT64_MAX) {
4320       sum_rdc.rate += part_mode_rate;
4321       vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &sum_rdc);
4322     }
4323
4324     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost && mi_row + mi_step < cm->mi_rows &&
4325         bsize > BLOCK_8X8) {
4326       PICK_MODE_CONTEXT *ctx = &pc_tree->horizontal[0];
4327       update_state(cpi, td, ctx, mi_row, mi_col, subsize, 0);
4328       encode_superblock(cpi, td, tp, 0, mi_row, mi_col, subsize, ctx);
4329       if (cpi->sf.adaptive_pred_interp_filter && bsize == BLOCK_8X8 &&
4330           partition_none_allowed)
4331         pc_tree->horizontal[1].pred_interp_filter = pred_interp_filter;
4332       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row + mi_step, mi_col, &this_rdc,
4333                        subsize, &pc_tree->horizontal[1],
4334                        best_rdc.rate - sum_rdc.rate,
4335                        best_rdc.dist - sum_rdc.dist);
4336       if (this_rdc.rate == INT_MAX) {
4337         sum_rdc.rdcost = INT64_MAX;
4338       } else {
4339         sum_rdc.rate += this_rdc.rate;
4340         sum_rdc.dist += this_rdc.dist;
4341         vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &sum_rdc);
4342       }
4343     }
4344
4345     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) {
4346       best_rdc = sum_rdc;
4347       should_encode_sb = 1;
4348       pc_tree->partitioning = PARTITION_HORZ;
4349
4350       if (cpi->sf.less_rectangular_check &&
4351           bsize > cpi->sf.use_square_only_thresh_high)
4352         do_rect = 0;
4353     }
4354     restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
4355   }
4356
4357   // PARTITION_VERT
4358   if (partition_vert_allowed &&
4359       (do_rect || vp9_active_v_edge(cpi, mi_col, mi_step))) {
4360     const int part_mode_rate = cpi->partition_cost[pl][PARTITION_VERT];
4361     subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_VERT);
4362     load_pred_mv(x, ctx);
4363     if (cpi->sf.adaptive_pred_interp_filter && bsize == BLOCK_8X8 &&
4364         partition_none_allowed)
4365       pc_tree->vertical[0].pred_interp_filter = pred_interp_filter;
4366     rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &sum_rdc, subsize,
4367                      &pc_tree->vertical[0], best_rdc.rate - part_mode_rate,
4368                      best_rdc.dist);
4369     if (sum_rdc.rdcost < INT64_MAX) {
4370       sum_rdc.rate += part_mode_rate;
4371       vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &sum_rdc);
4372     }
4373
4374     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost && mi_col + mi_step < cm->mi_cols &&
4375         bsize > BLOCK_8X8) {
4376       update_state(cpi, td, &pc_tree->vertical[0], mi_row, mi_col, subsize, 0);
4377       encode_superblock(cpi, td, tp, 0, mi_row, mi_col, subsize,
4378                         &pc_tree->vertical[0]);
4379       if (cpi->sf.adaptive_pred_interp_filter && bsize == BLOCK_8X8 &&
4380           partition_none_allowed)
4381         pc_tree->vertical[1].pred_interp_filter = pred_interp_filter;
4382       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col + mi_step, &this_rdc,
4383                        subsize, &pc_tree->vertical[1],
4384                        best_rdc.rate - sum_rdc.rate,
4385                        best_rdc.dist - sum_rdc.dist);
4386       if (this_rdc.rate == INT_MAX) {
4387         sum_rdc.rdcost = INT64_MAX;
4388       } else {
4389         sum_rdc.rate += this_rdc.rate;
4390         sum_rdc.dist += this_rdc.dist;
4391         vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &sum_rdc);
4392       }
4393     }
4394
4395     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) {
4396       best_rdc = sum_rdc;
4397       should_encode_sb = 1;
4398       pc_tree->partitioning = PARTITION_VERT;
4399     }
4400     restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
4401   }
4402
4403   *rd_cost = best_rdc;
4404
4405   if (should_encode_sb && pc_tree->index != 3) {
4406     int output_enabled = (bsize == BLOCK_64X64);
4407     encode_sb(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, bsize,
4408               pc_tree);
4409 #if CONFIG_RATE_CTRL
4410     if (oxcf->use_simple_encode_api) {
4411       // Store partition, motion vector of the superblock.
4412       if (output_enabled) {
4413         const int num_unit_rows =
4414             get_num_unit_4x4(cpi->frame_info.frame_height);
4415         const int num_unit_cols = get_num_unit_4x4(cpi->frame_info.frame_width);
4416         store_superblock_info(pc_tree, cm->mi_grid_visible, cm->mi_stride,
4417                               num_4x4_blocks_wide_lookup[BLOCK_64X64],
4418                               num_unit_rows, num_unit_cols, mi_row << 1,
4419                               mi_col << 1, cpi->partition_info,
4420                               cpi->motion_vector_info);
4421       }
4422     }
4423 #endif  // CONFIG_RATE_CTRL
4424   }
4425
4426   if (bsize == BLOCK_64X64) {
4427     assert(tp_orig < *tp);
4428     assert(best_rdc.rate < INT_MAX);
4429     assert(best_rdc.dist < INT64_MAX);
4430   } else {
4431     assert(tp_orig == *tp);
4432   }
4433
4434   return should_encode_sb;
4435 }
4436
4437 static void encode_rd_sb_row(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
4438                              TileDataEnc *tile_data, int mi_row,
4439                              TOKENEXTRA **tp) {
4440   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
4441   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
4442   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
4443   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
4444   SPEED_FEATURES *const sf = &cpi->sf;
4445   const int mi_col_start = tile_info->mi_col_start;
4446   const int mi_col_end = tile_info->mi_col_end;
4447   int mi_col;
4448   const int sb_row = mi_row >> MI_BLOCK_SIZE_LOG2;
4449   const int num_sb_cols =
4450       get_num_cols(tile_data->tile_info, MI_BLOCK_SIZE_LOG2);
4451   int sb_col_in_tile;
4452
4453   // Initialize the left context for the new SB row
4454   memset(&xd->left_context, 0, sizeof(xd->left_context));
4455   memset(xd->left_seg_context, 0, sizeof(xd->left_seg_context));
4456
4457   // Code each SB in the row
4458   for (mi_col = mi_col_start, sb_col_in_tile = 0; mi_col < mi_col_end;
4459        mi_col += MI_BLOCK_SIZE, sb_col_in_tile++) {
4460     const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
4461     int dummy_rate;
4462     int64_t dummy_dist;
4463     RD_COST dummy_rdc;
4464     int i;
4465     int seg_skip = 0;
4466     int orig_rdmult = cpi->rd.RDMULT;
4467
4468     const int idx_str = cm->mi_stride * mi_row + mi_col;
4469     MODE_INFO **mi = cm->mi_grid_visible + idx_str;
4470
4471     vp9_rd_cost_reset(&dummy_rdc);
4472     (*(cpi->row_mt_sync_read_ptr))(&tile_data->row_mt_sync, sb_row,
4473                                    sb_col_in_tile);
4474
4475     if (sf->adaptive_pred_interp_filter) {
4476       for (i = 0; i < 64; ++i) td->leaf_tree[i].pred_interp_filter = SWITCHABLE;
4477
4478       for (i = 0; i < 64; ++i) {
4479         td->pc_tree[i].vertical[0].pred_interp_filter = SWITCHABLE;
4480         td->pc_tree[i].vertical[1].pred_interp_filter = SWITCHABLE;
4481         td->pc_tree[i].horizontal[0].pred_interp_filter = SWITCHABLE;
4482         td->pc_tree[i].horizontal[1].pred_interp_filter = SWITCHABLE;
4483       }
4484     }
4485
4486     for (i = 0; i < MAX_REF_FRAMES; ++i) {
4487       x->pred_mv[i].row = INT16_MAX;
4488       x->pred_mv[i].col = INT16_MAX;
4489     }
4490     td->pc_root->index = 0;
4491
4492     if (seg->enabled) {
4493       const uint8_t *const map =
4494           seg->update_map ? cpi->segmentation_map : cm->last_frame_seg_map;
4495       int segment_id = get_segment_id(cm, map, BLOCK_64X64, mi_row, mi_col);
4496       seg_skip = segfeature_active(seg, segment_id, SEG_LVL_SKIP);
4497     }
4498
4499     x->source_variance = UINT_MAX;
4500
4501     x->cb_rdmult = orig_rdmult;
4502
4503     if (sf->partition_search_type == FIXED_PARTITION || seg_skip) {
4504       const BLOCK_SIZE bsize =
4505           seg_skip ? BLOCK_64X64 : sf->always_this_block_size;
4506       set_offsets(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64);
4507       set_fixed_partitioning(cpi, tile_info, mi, mi_row, mi_col, bsize);
4508       rd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64,
4509                        &dummy_rate, &dummy_dist, 1, td->pc_root);
4510     } else if (sf->partition_search_type == VAR_BASED_PARTITION &&
4511                cm->frame_type != KEY_FRAME) {
4512       choose_partitioning(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col);
4513       rd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64,
4514                        &dummy_rate, &dummy_dist, 1, td->pc_root);
4515     } else {
4516       if (cpi->twopass.gf_group.index > 0 && cpi->sf.enable_tpl_model) {
4517         int dr =
4518             get_rdmult_delta(cpi, BLOCK_64X64, mi_row, mi_col, orig_rdmult);
4519         x->cb_rdmult = dr;
4520       }
4521
4522       if (cpi->oxcf.aq_mode == PERCEPTUAL_AQ && cm->show_frame) {
4523         x->segment_id = wiener_var_segment(cpi, BLOCK_64X64, mi_row, mi_col);
4524         x->cb_rdmult = vp9_compute_rd_mult(
4525             cpi, vp9_get_qindex(&cm->seg, x->segment_id, cm->base_qindex));
4526       }
4527
4528       // If required set upper and lower partition size limits
4529       if (sf->auto_min_max_partition_size) {
4530         set_offsets(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64);
4531         rd_auto_partition_range(cpi, tile_info, xd, mi_row, mi_col,
4532                                 &x->min_partition_size, &x->max_partition_size);
4533       }
4534       td->pc_root->none.rdcost = 0;
4535       rd_pick_partition(cpi, td, tile_data, tp, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64,
4536                         &dummy_rdc, dummy_rdc, td->pc_root);
4537     }
4538     (*(cpi->row_mt_sync_write_ptr))(&tile_data->row_mt_sync, sb_row,
4539                                     sb_col_in_tile, num_sb_cols);
4540   }
4541 }
4542 #endif  // !CONFIG_REALTIME_ONLY
4543
4544 static void init_encode_frame_mb_context(VP9_COMP *cpi) {
4545   MACROBLOCK *const x = &cpi->td.mb;
4546   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
4547   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
4548   const int aligned_mi_cols = mi_cols_aligned_to_sb(cm->mi_cols);
4549
4550   // Copy data over into macro block data structures.
4551   vp9_setup_src_planes(x, cpi->Source, 0, 0);
4552
4553   vp9_setup_block_planes(&x->e_mbd, cm->subsampling_x, cm->subsampling_y);
4554
4555   // Note: this memset assumes above_context[0], [1] and [2]
4556   // are allocated as part of the same buffer.
4557   memset(xd->above_context[0], 0,
4558          sizeof(*xd->above_context[0]) * 2 * aligned_mi_cols * MAX_MB_PLANE);
4559   memset(xd->above_seg_context, 0,
4560          sizeof(*xd->above_seg_context) * aligned_mi_cols);
4561 }
4562
4563 static int check_dual_ref_flags(VP9_COMP *cpi) {
4564   const int ref_flags = cpi->ref_frame_flags;
4565
4566   if (segfeature_active(&cpi->common.seg, 1, SEG_LVL_REF_FRAME)) {
4567     return 0;
4568   } else {
4569     return (!!(ref_flags & VP9_GOLD_FLAG) + !!(ref_flags & VP9_LAST_FLAG) +
4570             !!(ref_flags & VP9_ALT_FLAG)) >= 2;
4571   }
4572 }
4573
4574 static void reset_skip_tx_size(VP9_COMMON *cm, TX_SIZE max_tx_size) {
4575   int mi_row, mi_col;
4576   const int mis = cm->mi_stride;
4577   MODE_INFO **mi_ptr = cm->mi_grid_visible;
4578
4579   for (mi_row = 0; mi_row < cm->mi_rows; ++mi_row, mi_ptr += mis) {
4580     for (mi_col = 0; mi_col < cm->mi_cols; ++mi_col) {
4581       if (mi_ptr[mi_col]->tx_size > max_tx_size)
4582         mi_ptr[mi_col]->tx_size = max_tx_size;
4583     }
4584   }
4585 }
4586
4587 static MV_REFERENCE_FRAME get_frame_type(const VP9_COMP *cpi) {
4588   if (frame_is_intra_only(&cpi->common))
4589     return INTRA_FRAME;
4590   else if (cpi->rc.is_src_frame_alt_ref && cpi->refresh_golden_frame)
4591     return ALTREF_FRAME;
4592   else if (cpi->refresh_golden_frame || cpi->refresh_alt_ref_frame)
4593     return GOLDEN_FRAME;
4594   else
4595     return LAST_FRAME;
4596 }
4597
4598 static TX_MODE select_tx_mode(const VP9_COMP *cpi, MACROBLOCKD *const xd) {
4599   if (xd->lossless) return ONLY_4X4;
4600   if (cpi->common.frame_type == KEY_FRAME && cpi->sf.use_nonrd_pick_mode)
4601     return ALLOW_16X16;
4602   if (cpi->sf.tx_size_search_method == USE_LARGESTALL)
4603     return ALLOW_32X32;
4604   else if (cpi->sf.tx_size_search_method == USE_FULL_RD ||
4605            cpi->sf.tx_size_search_method == USE_TX_8X8)
4606     return TX_MODE_SELECT;
4607   else
4608     return cpi->common.tx_mode;
4609 }
4610
4611 static void hybrid_intra_mode_search(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *const x,
4612                                      RD_COST *rd_cost, BLOCK_SIZE bsize,
4613                                      PICK_MODE_CONTEXT *ctx) {
4614   if (!cpi->sf.nonrd_keyframe && bsize < BLOCK_16X16)
4615     vp9_rd_pick_intra_mode_sb(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx, INT64_MAX);
4616   else
4617     vp9_pick_intra_mode(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx);
4618 }
4619
4620 static void hybrid_search_svc_baseiskey(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *const x,
4621                                         RD_COST *rd_cost, BLOCK_SIZE bsize,
4622                                         PICK_MODE_CONTEXT *ctx,
4623                                         TileDataEnc *tile_data, int mi_row,
4624                                         int mi_col) {
4625   if (!cpi->sf.nonrd_keyframe && bsize <= BLOCK_8X8) {
4626     vp9_rd_pick_intra_mode_sb(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx, INT64_MAX);
4627   } else {
4628     if (cpi->svc.disable_inter_layer_pred == INTER_LAYER_PRED_OFF)
4629       vp9_pick_intra_mode(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx);
4630     else if (bsize >= BLOCK_8X8)
4631       vp9_pick_inter_mode(cpi, x, tile_data, mi_row, mi_col, rd_cost, bsize,
4632                           ctx);
4633     else
4634       vp9_pick_inter_mode_sub8x8(cpi, x, mi_row, mi_col, rd_cost, bsize, ctx);
4635   }
4636 }
4637
4638 static void hybrid_search_scene_change(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *const x,
4639                                        RD_COST *rd_cost, BLOCK_SIZE bsize,
4640                                        PICK_MODE_CONTEXT *ctx,
4641                                        TileDataEnc *tile_data, int mi_row,
4642                                        int mi_col) {
4643   if (!cpi->sf.nonrd_keyframe && bsize <= BLOCK_8X8) {
4644     vp9_rd_pick_intra_mode_sb(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx, INT64_MAX);
4645   } else {
4646     vp9_pick_inter_mode(cpi, x, tile_data, mi_row, mi_col, rd_cost, bsize, ctx);
4647   }
4648 }
4649
4650 static void nonrd_pick_sb_modes(VP9_COMP *cpi, TileDataEnc *tile_data,
4651                                 MACROBLOCK *const x, int mi_row, int mi_col,
4652                                 RD_COST *rd_cost, BLOCK_SIZE bsize,
4653                                 PICK_MODE_CONTEXT *ctx) {
4654   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
4655   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
4656   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
4657   MODE_INFO *mi;
4658   ENTROPY_CONTEXT l[16 * MAX_MB_PLANE], a[16 * MAX_MB_PLANE];
4659   BLOCK_SIZE bs = VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8);  // processing unit block size
4660   const int num_4x4_blocks_wide = num_4x4_blocks_wide_lookup[bs];
4661   const int num_4x4_blocks_high = num_4x4_blocks_high_lookup[bs];
4662   int plane;
4663
4664   set_offsets(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col, bsize);
4665
4666   set_segment_index(cpi, x, mi_row, mi_col, bsize, 0);
4667
4668   mi = xd->mi[0];
4669   mi->sb_type = bsize;
4670
4671   for (plane = 0; plane < MAX_MB_PLANE; ++plane) {
4672     struct macroblockd_plane *pd = &xd->plane[plane];
4673     memcpy(a + num_4x4_blocks_wide * plane, pd->above_context,
4674            (sizeof(a[0]) * num_4x4_blocks_wide) >> pd->subsampling_x);
4675     memcpy(l + num_4x4_blocks_high * plane, pd->left_context,
4676            (sizeof(l[0]) * num_4x4_blocks_high) >> pd->subsampling_y);
4677   }
4678
4679   if (cpi->oxcf.aq_mode == CYCLIC_REFRESH_AQ && cm->seg.enabled)
4680     if (cyclic_refresh_segment_id_boosted(mi->segment_id))
4681       x->rdmult = vp9_cyclic_refresh_get_rdmult(cpi->cyclic_refresh);
4682
4683   if (frame_is_intra_only(cm))
4684     hybrid_intra_mode_search(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx);
4685   else if (cpi->svc.layer_context[cpi->svc.temporal_layer_id].is_key_frame)
4686     hybrid_search_svc_baseiskey(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx, tile_data, mi_row,
4687                                 mi_col);
4688   else if (segfeature_active(&cm->seg, mi->segment_id, SEG_LVL_SKIP))
4689     set_mode_info_seg_skip(x, cm->tx_mode, cm->interp_filter, rd_cost, bsize);
4690   else if (bsize >= BLOCK_8X8) {
4691     if (cpi->rc.hybrid_intra_scene_change)
4692       hybrid_search_scene_change(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx, tile_data, mi_row,
4693                                  mi_col);
4694     else
4695       vp9_pick_inter_mode(cpi, x, tile_data, mi_row, mi_col, rd_cost, bsize,
4696                           ctx);
4697   } else {
4698     vp9_pick_inter_mode_sub8x8(cpi, x, mi_row, mi_col, rd_cost, bsize, ctx);
4699   }
4700
4701   duplicate_mode_info_in_sb(cm, xd, mi_row, mi_col, bsize);
4702
4703   for (plane = 0; plane < MAX_MB_PLANE; ++plane) {
4704     struct macroblockd_plane *pd = &xd->plane[plane];
4705     memcpy(pd->above_context, a + num_4x4_blocks_wide * plane,
4706            (sizeof(a[0]) * num_4x4_blocks_wide) >> pd->subsampling_x);
4707     memcpy(pd->left_context, l + num_4x4_blocks_high * plane,
4708            (sizeof(l[0]) * num_4x4_blocks_high) >> pd->subsampling_y);
4709   }
4710
4711   if (rd_cost->rate == INT_MAX) vp9_rd_cost_reset(rd_cost);
4712
4713   ctx->rate = rd_cost->rate;
4714   ctx->dist = rd_cost->dist;
4715 }
4716
4717 static void fill_mode_info_sb(VP9_COMMON *cm, MACROBLOCK *x, int mi_row,
4718                               int mi_col, BLOCK_SIZE bsize, PC_TREE *pc_tree) {
4719   MACROBLOCKD *xd = &x->e_mbd;
4720   int bsl = b_width_log2_lookup[bsize], hbs = (1 << bsl) / 4;
4721   PARTITION_TYPE partition = pc_tree->partitioning;
4722   BLOCK_SIZE subsize = get_subsize(bsize, partition);
4723
4724   assert(bsize >= BLOCK_8X8);
4725
4726   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols) return;
4727
4728   switch (partition) {
4729     case PARTITION_NONE:
4730       set_mode_info_offsets(cm, x, xd, mi_row, mi_col);
4731       *(xd->mi[0]) = pc_tree->none.mic;
4732       *(x->mbmi_ext) = pc_tree->none.mbmi_ext;
4733       duplicate_mode_info_in_sb(cm, xd, mi_row, mi_col, bsize);
4734       break;
4735     case PARTITION_VERT:
4736       set_mode_info_offsets(cm, x, xd, mi_row, mi_col);
4737       *(xd->mi[0]) = pc_tree->vertical[0].mic;
4738       *(x->mbmi_ext) = pc_tree->vertical[0].mbmi_ext;
4739       duplicate_mode_info_in_sb(cm, xd, mi_row, mi_col, subsize);
4740
4741       if (mi_col + hbs < cm->mi_cols) {
4742         set_mode_info_offsets(cm, x, xd, mi_row, mi_col + hbs);
4743         *(xd->mi[0]) = pc_tree->vertical[1].mic;
4744         *(x->mbmi_ext) = pc_tree->vertical[1].mbmi_ext;
4745         duplicate_mode_info_in_sb(cm, xd, mi_row, mi_col + hbs, subsize);
4746       }
4747       break;
4748     case PARTITION_HORZ:
4749       set_mode_info_offsets(cm, x, xd, mi_row, mi_col);
4750       *(xd->mi[0]) = pc_tree->horizontal[0].mic;
4751       *(x->mbmi_ext) = pc_tree->horizontal[0].mbmi_ext;
4752       duplicate_mode_info_in_sb(cm, xd, mi_row, mi_col, subsize);
4753       if (mi_row + hbs < cm->mi_rows) {
4754         set_mode_info_offsets(cm, x, xd, mi_row + hbs, mi_col);
4755         *(xd->mi[0]) = pc_tree->horizontal[1].mic;
4756         *(x->mbmi_ext) = pc_tree->horizontal[1].mbmi_ext;
4757         duplicate_mode_info_in_sb(cm, xd, mi_row + hbs, mi_col, subsize);
4758       }
4759       break;
4760     case PARTITION_SPLIT: {
4761       fill_mode_info_sb(cm, x, mi_row, mi_col, subsize, pc_tree->split[0]);
4762       fill_mode_info_sb(cm, x, mi_row, mi_col + hbs, subsize,
4763                         pc_tree->split[1]);
4764       fill_mode_info_sb(cm, x, mi_row + hbs, mi_col, subsize,
4765                         pc_tree->split[2]);
4766       fill_mode_info_sb(cm, x, mi_row + hbs, mi_col + hbs, subsize,
4767                         pc_tree->split[3]);
4768       break;
4769     }
4770     default: break;
4771   }
4772 }
4773
4774 // Reset the prediction pixel ready flag recursively.
4775 static void pred_pixel_ready_reset(PC_TREE *pc_tree, BLOCK_SIZE bsize) {
4776   pc_tree->none.pred_pixel_ready = 0;
4777   pc_tree->horizontal[0].pred_pixel_ready = 0;
4778   pc_tree->horizontal[1].pred_pixel_ready = 0;
4779   pc_tree->vertical[0].pred_pixel_ready = 0;
4780   pc_tree->vertical[1].pred_pixel_ready = 0;
4781
4782   if (bsize > BLOCK_8X8) {
4783     BLOCK_SIZE subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
4784     int i;
4785     for (i = 0; i < 4; ++i) pred_pixel_ready_reset(pc_tree->split[i], subsize);
4786   }
4787 }
4788
4789 #define FEATURES 6
4790 #define LABELS 2
4791 static int ml_predict_var_paritioning(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *x,
4792                                       BLOCK_SIZE bsize, int mi_row,
4793                                       int mi_col) {
4794   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
4795   const NN_CONFIG *nn_config = NULL;
4796
4797   switch (bsize) {
4798     case BLOCK_64X64: nn_config = &vp9_var_part_nnconfig_64; break;
4799     case BLOCK_32X32: nn_config = &vp9_var_part_nnconfig_32; break;
4800     case BLOCK_16X16: nn_config = &vp9_var_part_nnconfig_16; break;
4801     case BLOCK_8X8: break;
4802     default: assert(0 && "Unexpected block size."); return -1;
4803   }
4804
4805   if (!nn_config) return -1;
4806
4807   vpx_clear_system_state();
4808
4809   {
4810     const float thresh = cpi->oxcf.speed <= 5 ? 1.25f : 0.0f;
4811     float features[FEATURES] = { 0.0f };
4812     const int dc_q = vp9_dc_quant(cm->base_qindex, 0, cm->bit_depth);
4813     int feature_idx = 0;
4814     float score[LABELS];
4815
4816     features[feature_idx++] = logf((float)(dc_q * dc_q) / 256.0f + 1.0f);
4817     vp9_setup_src_planes(x, cpi->Source, mi_row, mi_col);
4818     {
4819       const int bs = 4 * num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
4820       const BLOCK_SIZE subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
4821       const int sb_offset_row = 8 * (mi_row & 7);
4822       const int sb_offset_col = 8 * (mi_col & 7);
4823       const uint8_t *pred = x->est_pred + sb_offset_row * 64 + sb_offset_col;
4824       const uint8_t *src = x->plane[0].src.buf;
4825       const int src_stride = x->plane[0].src.stride;
4826       const int pred_stride = 64;
4827       unsigned int sse;
4828       int i;
4829       // Variance of whole block.
4830       const unsigned int var =
4831           cpi->fn_ptr[bsize].vf(src, src_stride, pred, pred_stride, &sse);
4832       const float factor = (var == 0) ? 1.0f : (1.0f / (float)var);
4833
4834       features[feature_idx++] = logf((float)var + 1.0f);
4835       for (i = 0; i < 4; ++i) {
4836         const int x_idx = (i & 1) * bs / 2;
4837         const int y_idx = (i >> 1) * bs / 2;
4838         const int src_offset = y_idx * src_stride + x_idx;
4839         const int pred_offset = y_idx * pred_stride + x_idx;
4840         // Variance of quarter block.
4841         const unsigned int sub_var =
4842             cpi->fn_ptr[subsize].vf(src + src_offset, src_stride,
4843                                     pred + pred_offset, pred_stride, &sse);
4844         const float var_ratio = (var == 0) ? 1.0f : factor * (float)sub_var;
4845         features[feature_idx++] = var_ratio;
4846       }
4847     }
4848
4849     assert(feature_idx == FEATURES);
4850     nn_predict(features, nn_config, score);
4851     if (score[0] > thresh) return PARTITION_SPLIT;
4852     if (score[0] < -thresh) return PARTITION_NONE;
4853     return -1;
4854   }
4855 }
4856 #undef FEATURES
4857 #undef LABELS
4858
4859 static void nonrd_pick_partition(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
4860                                  TileDataEnc *tile_data, TOKENEXTRA **tp,
4861                                  int mi_row, int mi_col, BLOCK_SIZE bsize,
4862                                  RD_COST *rd_cost, int do_recon,
4863                                  int64_t best_rd, PC_TREE *pc_tree) {
4864   const SPEED_FEATURES *const sf = &cpi->sf;
4865   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
4866   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
4867   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
4868   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
4869   const int ms = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize] / 2;
4870   TOKENEXTRA *tp_orig = *tp;
4871   PICK_MODE_CONTEXT *ctx = &pc_tree->none;
4872   int i;
4873   BLOCK_SIZE subsize = bsize;
4874   RD_COST this_rdc, sum_rdc, best_rdc;
4875   int do_split = bsize >= BLOCK_8X8;
4876   int do_rect = 1;
4877   // Override skipping rectangular partition operations for edge blocks
4878   const int force_horz_split = (mi_row + ms >= cm->mi_rows);
4879   const int force_vert_split = (mi_col + ms >= cm->mi_cols);
4880   const int xss = x->e_mbd.plane[1].subsampling_x;
4881   const int yss = x->e_mbd.plane[1].subsampling_y;
4882
4883   int partition_none_allowed = !force_horz_split && !force_vert_split;
4884   int partition_horz_allowed =
4885       !force_vert_split && yss <= xss && bsize >= BLOCK_8X8;
4886   int partition_vert_allowed =
4887       !force_horz_split && xss <= yss && bsize >= BLOCK_8X8;
4888   const int use_ml_based_partitioning =
4889       sf->partition_search_type == ML_BASED_PARTITION;
4890
4891   (void)*tp_orig;
4892
4893   // Avoid checking for rectangular partitions for speed >= 5.
4894   if (cpi->oxcf.speed >= 5) do_rect = 0;
4895
4896   assert(num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize] ==
4897          num_8x8_blocks_high_lookup[bsize]);
4898
4899   vp9_rd_cost_init(&sum_rdc);
4900   vp9_rd_cost_reset(&best_rdc);
4901   best_rdc.rdcost = best_rd;
4902
4903   // Determine partition types in search according to the speed features.
4904   // The threshold set here has to be of square block size.
4905   if (sf->auto_min_max_partition_size) {
4906     partition_none_allowed &=
4907         (bsize <= x->max_partition_size && bsize >= x->min_partition_size);
4908     partition_horz_allowed &=
4909         ((bsize <= x->max_partition_size && bsize > x->min_partition_size) ||
4910          force_horz_split);
4911     partition_vert_allowed &=
4912         ((bsize <= x->max_partition_size && bsize > x->min_partition_size) ||
4913          force_vert_split);
4914     do_split &= bsize > x->min_partition_size;
4915   }
4916   if (sf->use_square_partition_only) {
4917     partition_horz_allowed &= force_horz_split;
4918     partition_vert_allowed &= force_vert_split;
4919   }
4920
4921   if (use_ml_based_partitioning) {
4922     if (partition_none_allowed || do_split) do_rect = 0;
4923     if (partition_none_allowed && do_split) {
4924       const int ml_predicted_partition =
4925           ml_predict_var_paritioning(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col);
4926       if (ml_predicted_partition == PARTITION_NONE) do_split = 0;
4927       if (ml_predicted_partition == PARTITION_SPLIT) partition_none_allowed = 0;
4928     }
4929   }
4930
4931   if (!partition_none_allowed && !do_split) do_rect = 1;
4932
4933   ctx->pred_pixel_ready =
4934       !(partition_vert_allowed || partition_horz_allowed || do_split);
4935
4936   // PARTITION_NONE
4937   if (partition_none_allowed) {
4938     nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &this_rdc, bsize,
4939                         ctx);
4940     ctx->mic = *xd->mi[0];
4941     ctx->mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
4942     ctx->skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
4943     ctx->skip = x->skip;
4944
4945     if (this_rdc.rate != INT_MAX) {
4946       const int pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
4947       this_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_NONE];
4948       this_rdc.rdcost =
4949           RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, this_rdc.rate, this_rdc.dist);
4950       if (this_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) {
4951         best_rdc = this_rdc;
4952         if (bsize >= BLOCK_8X8) pc_tree->partitioning = PARTITION_NONE;
4953
4954         if (!use_ml_based_partitioning) {
4955           int64_t dist_breakout_thr = sf->partition_search_breakout_thr.dist;
4956           int64_t rate_breakout_thr = sf->partition_search_breakout_thr.rate;
4957           dist_breakout_thr >>=
4958               8 - (b_width_log2_lookup[bsize] + b_height_log2_lookup[bsize]);
4959           rate_breakout_thr *= num_pels_log2_lookup[bsize];
4960           if (!x->e_mbd.lossless && this_rdc.rate < rate_breakout_thr &&
4961               this_rdc.dist < dist_breakout_thr) {
4962             do_split = 0;
4963             do_rect = 0;
4964           }
4965         }
4966       }
4967     }
4968   }
4969
4970   // store estimated motion vector
4971   store_pred_mv(x, ctx);
4972
4973   // PARTITION_SPLIT
4974   if (do_split) {
4975     int pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
4976     sum_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_SPLIT];
4977     sum_rdc.rdcost = RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, sum_rdc.rate, sum_rdc.dist);
4978     subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
4979     for (i = 0; i < 4 && sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost; ++i) {
4980       const int x_idx = (i & 1) * ms;
4981       const int y_idx = (i >> 1) * ms;
4982
4983       if (mi_row + y_idx >= cm->mi_rows || mi_col + x_idx >= cm->mi_cols)
4984         continue;
4985       load_pred_mv(x, ctx);
4986       nonrd_pick_partition(cpi, td, tile_data, tp, mi_row + y_idx,
4987                            mi_col + x_idx, subsize, &this_rdc, 0,
4988                            best_rdc.rdcost - sum_rdc.rdcost, pc_tree->split[i]);
4989
4990       if (this_rdc.rate == INT_MAX) {
4991         vp9_rd_cost_reset(&sum_rdc);
4992       } else {
4993         sum_rdc.rate += this_rdc.rate;
4994         sum_rdc.dist += this_rdc.dist;
4995         sum_rdc.rdcost += this_rdc.rdcost;
4996       }
4997     }
4998
4999     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) {
5000       best_rdc = sum_rdc;
5001       pc_tree->partitioning = PARTITION_SPLIT;
5002     } else {
5003       // skip rectangular partition test when larger block size
5004       // gives better rd cost
5005       if (sf->less_rectangular_check) do_rect &= !partition_none_allowed;
5006     }
5007   }
5008
5009   // PARTITION_HORZ
5010   if (partition_horz_allowed && do_rect) {
5011     subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_HORZ);
5012     load_pred_mv(x, ctx);
5013     pc_tree->horizontal[0].pred_pixel_ready = 1;
5014     nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &sum_rdc, subsize,
5015                         &pc_tree->horizontal[0]);
5016
5017     pc_tree->horizontal[0].mic = *xd->mi[0];
5018     pc_tree->horizontal[0].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5019     pc_tree->horizontal[0].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5020     pc_tree->horizontal[0].skip = x->skip;
5021
5022     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost && mi_row + ms < cm->mi_rows) {
5023       load_pred_mv(x, ctx);
5024       pc_tree->horizontal[1].pred_pixel_ready = 1;
5025       nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row + ms, mi_col, &this_rdc,
5026                           subsize, &pc_tree->horizontal[1]);
5027
5028       pc_tree->horizontal[1].mic = *xd->mi[0];
5029       pc_tree->horizontal[1].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5030       pc_tree->horizontal[1].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5031       pc_tree->horizontal[1].skip = x->skip;
5032
5033       if (this_rdc.rate == INT_MAX) {
5034         vp9_rd_cost_reset(&sum_rdc);
5035       } else {
5036         int pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
5037         this_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_HORZ];
5038         sum_rdc.rate += this_rdc.rate;
5039         sum_rdc.dist += this_rdc.dist;
5040         sum_rdc.rdcost =
5041             RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, sum_rdc.rate, sum_rdc.dist);
5042       }
5043     }
5044
5045     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) {
5046       best_rdc = sum_rdc;
5047       pc_tree->partitioning = PARTITION_HORZ;
5048     } else {
5049       pred_pixel_ready_reset(pc_tree, bsize);
5050     }
5051   }
5052
5053   // PARTITION_VERT
5054   if (partition_vert_allowed && do_rect) {
5055     subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_VERT);
5056     load_pred_mv(x, ctx);
5057     pc_tree->vertical[0].pred_pixel_ready = 1;
5058     nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &sum_rdc, subsize,
5059                         &pc_tree->vertical[0]);
5060     pc_tree->vertical[0].mic = *xd->mi[0];
5061     pc_tree->vertical[0].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5062     pc_tree->vertical[0].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5063     pc_tree->vertical[0].skip = x->skip;
5064
5065     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost && mi_col + ms < cm->mi_cols) {
5066       load_pred_mv(x, ctx);
5067       pc_tree->vertical[1].pred_pixel_ready = 1;
5068       nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col + ms, &this_rdc,
5069                           subsize, &pc_tree->vertical[1]);
5070       pc_tree->vertical[1].mic = *xd->mi[0];
5071       pc_tree->vertical[1].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5072       pc_tree->vertical[1].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5073       pc_tree->vertical[1].skip = x->skip;
5074
5075       if (this_rdc.rate == INT_MAX) {
5076         vp9_rd_cost_reset(&sum_rdc);
5077       } else {
5078         int pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
5079         sum_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_VERT];
5080         sum_rdc.rate += this_rdc.rate;
5081         sum_rdc.dist += this_rdc.dist;
5082         sum_rdc.rdcost =
5083             RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, sum_rdc.rate, sum_rdc.dist);
5084       }
5085     }
5086
5087     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) {
5088       best_rdc = sum_rdc;
5089       pc_tree->partitioning = PARTITION_VERT;
5090     } else {
5091       pred_pixel_ready_reset(pc_tree, bsize);
5092     }
5093   }
5094
5095   *rd_cost = best_rdc;
5096
5097   if (best_rdc.rate == INT_MAX) {
5098     vp9_rd_cost_reset(rd_cost);
5099     return;
5100   }
5101
5102   // update mode info array
5103   fill_mode_info_sb(cm, x, mi_row, mi_col, bsize, pc_tree);
5104
5105   if (best_rdc.rate < INT_MAX && best_rdc.dist < INT64_MAX && do_recon) {
5106     int output_enabled = (bsize == BLOCK_64X64);
5107     encode_sb_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, bsize,
5108                  pc_tree);
5109   }
5110
5111   if (bsize == BLOCK_64X64 && do_recon) {
5112     assert(tp_orig < *tp);
5113     assert(best_rdc.rate < INT_MAX);
5114     assert(best_rdc.dist < INT64_MAX);
5115   } else {
5116     assert(tp_orig == *tp);
5117   }
5118 }
5119
5120 static void nonrd_select_partition(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
5121                                    TileDataEnc *tile_data, MODE_INFO **mi,
5122                                    TOKENEXTRA **tp, int mi_row, int mi_col,
5123                                    BLOCK_SIZE bsize, int output_enabled,
5124                                    RD_COST *rd_cost, PC_TREE *pc_tree) {
5125   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5126   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
5127   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
5128   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
5129   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize], hbs = (1 << bsl) / 4;
5130   const int mis = cm->mi_stride;
5131   PARTITION_TYPE partition;
5132   BLOCK_SIZE subsize;
5133   RD_COST this_rdc;
5134   BLOCK_SIZE subsize_ref =
5135       (cpi->sf.adapt_partition_source_sad) ? BLOCK_8X8 : BLOCK_16X16;
5136
5137   vp9_rd_cost_reset(&this_rdc);
5138   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols) return;
5139
5140   subsize = (bsize >= BLOCK_8X8) ? mi[0]->sb_type : BLOCK_4X4;
5141   partition = partition_lookup[bsl][subsize];
5142
5143   if (bsize == BLOCK_32X32 && subsize == BLOCK_32X32) {
5144     x->max_partition_size = BLOCK_32X32;
5145     x->min_partition_size = BLOCK_16X16;
5146     nonrd_pick_partition(cpi, td, tile_data, tp, mi_row, mi_col, bsize, rd_cost,
5147                          0, INT64_MAX, pc_tree);
5148   } else if (bsize == BLOCK_32X32 && partition != PARTITION_NONE &&
5149              subsize >= subsize_ref) {
5150     x->max_partition_size = BLOCK_32X32;
5151     x->min_partition_size = BLOCK_8X8;
5152     nonrd_pick_partition(cpi, td, tile_data, tp, mi_row, mi_col, bsize, rd_cost,
5153                          0, INT64_MAX, pc_tree);
5154   } else if (bsize == BLOCK_16X16 && partition != PARTITION_NONE) {
5155     x->max_partition_size = BLOCK_16X16;
5156     x->min_partition_size = BLOCK_8X8;
5157     nonrd_pick_partition(cpi, td, tile_data, tp, mi_row, mi_col, bsize, rd_cost,
5158                          0, INT64_MAX, pc_tree);
5159   } else {
5160     switch (partition) {
5161       case PARTITION_NONE:
5162         pc_tree->none.pred_pixel_ready = 1;
5163         nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, rd_cost, subsize,
5164                             &pc_tree->none);
5165         pc_tree->none.mic = *xd->mi[0];
5166         pc_tree->none.mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5167         pc_tree->none.skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5168         pc_tree->none.skip = x->skip;
5169         break;
5170       case PARTITION_VERT:
5171         pc_tree->vertical[0].pred_pixel_ready = 1;
5172         nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, rd_cost, subsize,
5173                             &pc_tree->vertical[0]);
5174         pc_tree->vertical[0].mic = *xd->mi[0];
5175         pc_tree->vertical[0].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5176         pc_tree->vertical[0].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5177         pc_tree->vertical[0].skip = x->skip;
5178         if (mi_col + hbs < cm->mi_cols) {
5179           pc_tree->vertical[1].pred_pixel_ready = 1;
5180           nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col + hbs,
5181                               &this_rdc, subsize, &pc_tree->vertical[1]);
5182           pc_tree->vertical[1].mic = *xd->mi[0];
5183           pc_tree->vertical[1].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5184           pc_tree->vertical[1].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5185           pc_tree->vertical[1].skip = x->skip;
5186           if (this_rdc.rate != INT_MAX && this_rdc.dist != INT64_MAX &&
5187               rd_cost->rate != INT_MAX && rd_cost->dist != INT64_MAX) {
5188             rd_cost->rate += this_rdc.rate;
5189             rd_cost->dist += this_rdc.dist;
5190           }
5191         }
5192         break;
5193       case PARTITION_HORZ:
5194         pc_tree->horizontal[0].pred_pixel_ready = 1;
5195         nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, rd_cost, subsize,
5196                             &pc_tree->horizontal[0]);
5197         pc_tree->horizontal[0].mic = *xd->mi[0];
5198         pc_tree->horizontal[0].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5199         pc_tree->horizontal[0].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5200         pc_tree->horizontal[0].skip = x->skip;
5201         if (mi_row + hbs < cm->mi_rows) {
5202           pc_tree->horizontal[1].pred_pixel_ready = 1;
5203           nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row + hbs, mi_col,
5204                               &this_rdc, subsize, &pc_tree->horizontal[1]);
5205           pc_tree->horizontal[1].mic = *xd->mi[0];
5206           pc_tree->horizontal[1].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5207           pc_tree->horizontal[1].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5208           pc_tree->horizontal[1].skip = x->skip;
5209           if (this_rdc.rate != INT_MAX && this_rdc.dist != INT64_MAX &&
5210               rd_cost->rate != INT_MAX && rd_cost->dist != INT64_MAX) {
5211             rd_cost->rate += this_rdc.rate;
5212             rd_cost->dist += this_rdc.dist;
5213           }
5214         }
5215         break;
5216       default:
5217         assert(partition == PARTITION_SPLIT);
5218         subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
5219         nonrd_select_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col,
5220                                subsize, output_enabled, rd_cost,
5221                                pc_tree->split[0]);
5222         nonrd_select_partition(cpi, td, tile_data, mi + hbs, tp, mi_row,
5223                                mi_col + hbs, subsize, output_enabled, &this_rdc,
5224                                pc_tree->split[1]);
5225         if (this_rdc.rate != INT_MAX && this_rdc.dist != INT64_MAX &&
5226             rd_cost->rate != INT_MAX && rd_cost->dist != INT64_MAX) {
5227           rd_cost->rate += this_rdc.rate;
5228           rd_cost->dist += this_rdc.dist;
5229         }
5230         nonrd_select_partition(cpi, td, tile_data, mi + hbs * mis, tp,
5231                                mi_row + hbs, mi_col, subsize, output_enabled,
5232                                &this_rdc, pc_tree->split[2]);
5233         if (this_rdc.rate != INT_MAX && this_rdc.dist != INT64_MAX &&
5234             rd_cost->rate != INT_MAX && rd_cost->dist != INT64_MAX) {
5235           rd_cost->rate += this_rdc.rate;
5236           rd_cost->dist += this_rdc.dist;
5237         }
5238         nonrd_select_partition(cpi, td, tile_data, mi + hbs * mis + hbs, tp,
5239                                mi_row + hbs, mi_col + hbs, subsize,
5240                                output_enabled, &this_rdc, pc_tree->split[3]);
5241         if (this_rdc.rate != INT_MAX && this_rdc.dist != INT64_MAX &&
5242             rd_cost->rate != INT_MAX && rd_cost->dist != INT64_MAX) {
5243           rd_cost->rate += this_rdc.rate;
5244           rd_cost->dist += this_rdc.dist;
5245         }
5246         break;
5247     }
5248   }
5249
5250   if (bsize == BLOCK_64X64 && output_enabled)
5251     encode_sb_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, 1, bsize, pc_tree);
5252 }
5253
5254 static void nonrd_use_partition(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
5255                                 TileDataEnc *tile_data, MODE_INFO **mi,
5256                                 TOKENEXTRA **tp, int mi_row, int mi_col,
5257                                 BLOCK_SIZE bsize, int output_enabled,
5258                                 RD_COST *dummy_cost, PC_TREE *pc_tree) {
5259   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5260   TileInfo *tile_info = &tile_data->tile_info;
5261   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
5262   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
5263   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize], hbs = (1 << bsl) / 4;
5264   const int mis = cm->mi_stride;
5265   PARTITION_TYPE partition;
5266   BLOCK_SIZE subsize;
5267
5268   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols) return;
5269
5270   subsize = (bsize >= BLOCK_8X8) ? mi[0]->sb_type : BLOCK_4X4;
5271   partition = partition_lookup[bsl][subsize];
5272
5273   if (output_enabled && bsize != BLOCK_4X4) {
5274     int ctx = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
5275     td->counts->partition[ctx][partition]++;
5276   }
5277
5278   switch (partition) {
5279     case PARTITION_NONE:
5280       pc_tree->none.pred_pixel_ready = 1;
5281       nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, dummy_cost,
5282                           subsize, &pc_tree->none);
5283       pc_tree->none.mic = *xd->mi[0];
5284       pc_tree->none.mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5285       pc_tree->none.skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5286       pc_tree->none.skip = x->skip;
5287       encode_b_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, output_enabled,
5288                   subsize, &pc_tree->none);
5289       break;
5290     case PARTITION_VERT:
5291       pc_tree->vertical[0].pred_pixel_ready = 1;
5292       nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, dummy_cost,
5293                           subsize, &pc_tree->vertical[0]);
5294       pc_tree->vertical[0].mic = *xd->mi[0];
5295       pc_tree->vertical[0].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5296       pc_tree->vertical[0].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5297       pc_tree->vertical[0].skip = x->skip;
5298       encode_b_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, output_enabled,
5299                   subsize, &pc_tree->vertical[0]);
5300       if (mi_col + hbs < cm->mi_cols && bsize > BLOCK_8X8) {
5301         pc_tree->vertical[1].pred_pixel_ready = 1;
5302         nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col + hbs, dummy_cost,
5303                             subsize, &pc_tree->vertical[1]);
5304         pc_tree->vertical[1].mic = *xd->mi[0];
5305         pc_tree->vertical[1].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5306         pc_tree->vertical[1].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5307         pc_tree->vertical[1].skip = x->skip;
5308         encode_b_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col + hbs,
5309                     output_enabled, subsize, &pc_tree->vertical[1]);
5310       }
5311       break;
5312     case PARTITION_HORZ:
5313       pc_tree->horizontal[0].pred_pixel_ready = 1;
5314       nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, dummy_cost,
5315                           subsize, &pc_tree->horizontal[0]);
5316       pc_tree->horizontal[0].mic = *xd->mi[0];
5317       pc_tree->horizontal[0].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5318       pc_tree->horizontal[0].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5319       pc_tree->horizontal[0].skip = x->skip;
5320       encode_b_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, output_enabled,
5321                   subsize, &pc_tree->horizontal[0]);
5322
5323       if (mi_row + hbs < cm->mi_rows && bsize > BLOCK_8X8) {
5324         pc_tree->horizontal[1].pred_pixel_ready = 1;
5325         nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row + hbs, mi_col, dummy_cost,
5326                             subsize, &pc_tree->horizontal[1]);
5327         pc_tree->horizontal[1].mic = *xd->mi[0];
5328         pc_tree->horizontal[1].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5329         pc_tree->horizontal[1].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5330         pc_tree->horizontal[1].skip = x->skip;
5331         encode_b_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row + hbs, mi_col,
5332                     output_enabled, subsize, &pc_tree->horizontal[1]);
5333       }
5334       break;
5335     default:
5336       assert(partition == PARTITION_SPLIT);
5337       subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
5338       if (bsize == BLOCK_8X8) {
5339         nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, dummy_cost,
5340                             subsize, pc_tree->leaf_split[0]);
5341         encode_b_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, output_enabled,
5342                     subsize, pc_tree->leaf_split[0]);
5343       } else {
5344         nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col, subsize,
5345                             output_enabled, dummy_cost, pc_tree->split[0]);
5346         nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi + hbs, tp, mi_row,
5347                             mi_col + hbs, subsize, output_enabled, dummy_cost,
5348                             pc_tree->split[1]);
5349         nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi + hbs * mis, tp,
5350                             mi_row + hbs, mi_col, subsize, output_enabled,
5351                             dummy_cost, pc_tree->split[2]);
5352         nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi + hbs * mis + hbs, tp,
5353                             mi_row + hbs, mi_col + hbs, subsize, output_enabled,
5354                             dummy_cost, pc_tree->split[3]);
5355       }
5356       break;
5357   }
5358
5359   if (partition != PARTITION_SPLIT || bsize == BLOCK_8X8)
5360     update_partition_context(xd, mi_row, mi_col, subsize, bsize);
5361 }
5362
5363 // Get a prediction(stored in x->est_pred) for the whole 64x64 superblock.
5364 static void get_estimated_pred(VP9_COMP *cpi, const TileInfo *const tile,
5365                                MACROBLOCK *x, int mi_row, int mi_col) {
5366   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5367   const int is_key_frame = frame_is_intra_only(cm);
5368   MACROBLOCKD *xd = &x->e_mbd;
5369
5370   set_offsets(cpi, tile, x, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64);
5371
5372   if (!is_key_frame) {
5373     MODE_INFO *mi = xd->mi[0];
5374     YV12_BUFFER_CONFIG *yv12 = get_ref_frame_buffer(cpi, LAST_FRAME);
5375     const YV12_BUFFER_CONFIG *yv12_g = NULL;
5376     const BLOCK_SIZE bsize = BLOCK_32X32 + (mi_col + 4 < cm->mi_cols) * 2 +
5377                              (mi_row + 4 < cm->mi_rows);
5378     unsigned int y_sad_g, y_sad_thr;
5379     unsigned int y_sad = UINT_MAX;
5380
5381     assert(yv12 != NULL);
5382
5383     if (!(is_one_pass_cbr_svc(cpi) && cpi->svc.spatial_layer_id) ||
5384         cpi->svc.use_gf_temporal_ref_current_layer) {
5385       // For now, GOLDEN will not be used for non-zero spatial layers, since
5386       // it may not be a temporal reference.
5387       yv12_g = get_ref_frame_buffer(cpi, GOLDEN_FRAME);
5388     }
5389
5390     // Only compute y_sad_g (sad for golden reference) for speed < 8.
5391     if (cpi->oxcf.speed < 8 && yv12_g && yv12_g != yv12 &&
5392         (cpi->ref_frame_flags & VP9_GOLD_FLAG)) {
5393       vp9_setup_pre_planes(xd, 0, yv12_g, mi_row, mi_col,
5394                            &cm->frame_refs[GOLDEN_FRAME - 1].sf);
5395       y_sad_g = cpi->fn_ptr[bsize].sdf(
5396           x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride, xd->plane[0].pre[0].buf,
5397           xd->plane[0].pre[0].stride);
5398     } else {
5399       y_sad_g = UINT_MAX;
5400     }
5401
5402     if (cpi->oxcf.lag_in_frames > 0 && cpi->oxcf.rc_mode == VPX_VBR &&
5403         cpi->rc.is_src_frame_alt_ref) {
5404       yv12 = get_ref_frame_buffer(cpi, ALTREF_FRAME);
5405       vp9_setup_pre_planes(xd, 0, yv12, mi_row, mi_col,
5406                            &cm->frame_refs[ALTREF_FRAME - 1].sf);
5407       mi->ref_frame[0] = ALTREF_FRAME;
5408       y_sad_g = UINT_MAX;
5409     } else {
5410       vp9_setup_pre_planes(xd, 0, yv12, mi_row, mi_col,
5411                            &cm->frame_refs[LAST_FRAME - 1].sf);
5412       mi->ref_frame[0] = LAST_FRAME;
5413     }
5414     mi->ref_frame[1] = NONE;
5415     mi->sb_type = BLOCK_64X64;
5416     mi->mv[0].as_int = 0;
5417     mi->interp_filter = BILINEAR;
5418
5419     {
5420       const MV dummy_mv = { 0, 0 };
5421       y_sad = vp9_int_pro_motion_estimation(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col,
5422                                             &dummy_mv);
5423       x->sb_use_mv_part = 1;
5424       x->sb_mvcol_part = mi->mv[0].as_mv.col;
5425       x->sb_mvrow_part = mi->mv[0].as_mv.row;
5426     }
5427
5428     // Pick ref frame for partitioning, bias last frame when y_sad_g and y_sad
5429     // are close if short_circuit_low_temp_var is on.
5430     y_sad_thr = cpi->sf.short_circuit_low_temp_var ? (y_sad * 7) >> 3 : y_sad;
5431     if (y_sad_g < y_sad_thr) {
5432       vp9_setup_pre_planes(xd, 0, yv12_g, mi_row, mi_col,
5433                            &cm->frame_refs[GOLDEN_FRAME - 1].sf);
5434       mi->ref_frame[0] = GOLDEN_FRAME;
5435       mi->mv[0].as_int = 0;
5436     } else {
5437       x->pred_mv[LAST_FRAME] = mi->mv[0].as_mv;
5438     }
5439
5440     set_ref_ptrs(cm, xd, mi->ref_frame[0], mi->ref_frame[1]);
5441     xd->plane[0].dst.buf = x->est_pred;
5442     xd->plane[0].dst.stride = 64;
5443     vp9_build_inter_predictors_sb(xd, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64);
5444   } else {
5445 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
5446     switch (xd->bd) {
5447       case 8: memset(x->est_pred, 128, 64 * 64 * sizeof(x->est_pred[0])); break;
5448       case 10:
5449         memset(x->est_pred, 128 * 4, 64 * 64 * sizeof(x->est_pred[0]));
5450         break;
5451       case 12:
5452         memset(x->est_pred, 128 * 16, 64 * 64 * sizeof(x->est_pred[0]));
5453         break;
5454     }
5455 #else
5456     memset(x->est_pred, 128, 64 * 64 * sizeof(x->est_pred[0]));
5457 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
5458   }
5459 }
5460
5461 static void encode_nonrd_sb_row(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
5462                                 TileDataEnc *tile_data, int mi_row,
5463                                 TOKENEXTRA **tp) {
5464   SPEED_FEATURES *const sf = &cpi->sf;
5465   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5466   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
5467   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
5468   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
5469   const int mi_col_start = tile_info->mi_col_start;
5470   const int mi_col_end = tile_info->mi_col_end;
5471   int mi_col;
5472   const int sb_row = mi_row >> MI_BLOCK_SIZE_LOG2;
5473   const int num_sb_cols =
5474       get_num_cols(tile_data->tile_info, MI_BLOCK_SIZE_LOG2);
5475   int sb_col_in_tile;
5476
5477   // Initialize the left context for the new SB row
5478   memset(&xd->left_context, 0, sizeof(xd->left_context));
5479   memset(xd->left_seg_context, 0, sizeof(xd->left_seg_context));
5480
5481   // Code each SB in the row
5482   for (mi_col = mi_col_start, sb_col_in_tile = 0; mi_col < mi_col_end;
5483        mi_col += MI_BLOCK_SIZE, ++sb_col_in_tile) {
5484     const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
5485     RD_COST dummy_rdc;
5486     const int idx_str = cm->mi_stride * mi_row + mi_col;
5487     MODE_INFO **mi = cm->mi_grid_visible + idx_str;
5488     PARTITION_SEARCH_TYPE partition_search_type = sf->partition_search_type;
5489     BLOCK_SIZE bsize = BLOCK_64X64;
5490     int seg_skip = 0;
5491     int i;
5492
5493     (*(cpi->row_mt_sync_read_ptr))(&tile_data->row_mt_sync, sb_row,
5494                                    sb_col_in_tile);
5495
5496     if (cpi->use_skin_detection) {
5497       vp9_compute_skin_sb(cpi, BLOCK_16X16, mi_row, mi_col);
5498     }
5499
5500     x->source_variance = UINT_MAX;
5501     for (i = 0; i < MAX_REF_FRAMES; ++i) {
5502       x->pred_mv[i].row = INT16_MAX;
5503       x->pred_mv[i].col = INT16_MAX;
5504     }
5505     vp9_rd_cost_init(&dummy_rdc);
5506     x->color_sensitivity[0] = 0;
5507     x->color_sensitivity[1] = 0;
5508     x->sb_is_skin = 0;
5509     x->skip_low_source_sad = 0;
5510     x->lowvar_highsumdiff = 0;
5511     x->content_state_sb = 0;
5512     x->zero_temp_sad_source = 0;
5513     x->sb_use_mv_part = 0;
5514     x->sb_mvcol_part = 0;
5515     x->sb_mvrow_part = 0;
5516     x->sb_pickmode_part = 0;
5517     x->arf_frame_usage = 0;
5518     x->lastgolden_frame_usage = 0;
5519
5520     if (cpi->compute_source_sad_onepass && cpi->sf.use_source_sad) {
5521       int shift = cpi->Source->y_stride * (mi_row << 3) + (mi_col << 3);
5522       int sb_offset2 = ((cm->mi_cols + 7) >> 3) * (mi_row >> 3) + (mi_col >> 3);
5523       int64_t source_sad = avg_source_sad(cpi, x, shift, sb_offset2);
5524       if (sf->adapt_partition_source_sad &&
5525           (cpi->oxcf.rc_mode == VPX_VBR && !cpi->rc.is_src_frame_alt_ref &&
5526            source_sad > sf->adapt_partition_thresh &&
5527            (cpi->refresh_golden_frame || cpi->refresh_alt_ref_frame)))
5528         partition_search_type = REFERENCE_PARTITION;
5529     }
5530
5531     if (seg->enabled) {
5532       const uint8_t *const map =
5533           seg->update_map ? cpi->segmentation_map : cm->last_frame_seg_map;
5534       int segment_id = get_segment_id(cm, map, BLOCK_64X64, mi_row, mi_col);
5535       seg_skip = segfeature_active(seg, segment_id, SEG_LVL_SKIP);
5536
5537       if (cpi->roi.enabled && cpi->roi.skip[BACKGROUND_SEG_SKIP_ID] &&
5538           cpi->rc.frames_since_key > FRAMES_NO_SKIPPING_AFTER_KEY &&
5539           x->content_state_sb > kLowSadLowSumdiff) {
5540         // For ROI with skip, force segment = 0 (no skip) over whole
5541         // superblock to avoid artifacts if temporal change in source_sad is
5542         // not 0.
5543         int xi, yi;
5544         const int bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[BLOCK_64X64];
5545         const int bh = num_8x8_blocks_high_lookup[BLOCK_64X64];
5546         const int xmis = VPXMIN(cm->mi_cols - mi_col, bw);
5547         const int ymis = VPXMIN(cm->mi_rows - mi_row, bh);
5548         const int block_index = mi_row * cm->mi_cols + mi_col;
5549         set_mode_info_offsets(cm, x, xd, mi_row, mi_col);
5550         for (yi = 0; yi < ymis; yi++)
5551           for (xi = 0; xi < xmis; xi++) {
5552             int map_offset = block_index + yi * cm->mi_cols + xi;
5553             cpi->segmentation_map[map_offset] = 0;
5554           }
5555         set_segment_index(cpi, x, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64, 0);
5556         seg_skip = 0;
5557       }
5558       if (seg_skip) {
5559         partition_search_type = FIXED_PARTITION;
5560       }
5561     }
5562
5563     // Set the partition type of the 64X64 block
5564     switch (partition_search_type) {
5565       case VAR_BASED_PARTITION:
5566         // TODO(jingning, marpan): The mode decision and encoding process
5567         // support both intra and inter sub8x8 block coding for RTC mode.
5568         // Tune the thresholds accordingly to use sub8x8 block coding for
5569         // coding performance improvement.
5570         choose_partitioning(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col);
5571         nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col,
5572                             BLOCK_64X64, 1, &dummy_rdc, td->pc_root);
5573         break;
5574       case ML_BASED_PARTITION:
5575         get_estimated_pred(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col);
5576         x->max_partition_size = BLOCK_64X64;
5577         x->min_partition_size = BLOCK_8X8;
5578         x->sb_pickmode_part = 1;
5579         nonrd_pick_partition(cpi, td, tile_data, tp, mi_row, mi_col,
5580                              BLOCK_64X64, &dummy_rdc, 1, INT64_MAX,
5581                              td->pc_root);
5582         break;
5583       case SOURCE_VAR_BASED_PARTITION:
5584         set_source_var_based_partition(cpi, tile_info, x, mi, mi_row, mi_col);
5585         nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col,
5586                             BLOCK_64X64, 1, &dummy_rdc, td->pc_root);
5587         break;
5588       case FIXED_PARTITION:
5589         if (!seg_skip) bsize = sf->always_this_block_size;
5590         set_fixed_partitioning(cpi, tile_info, mi, mi_row, mi_col, bsize);
5591         nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col,
5592                             BLOCK_64X64, 1, &dummy_rdc, td->pc_root);
5593         break;
5594       default:
5595         assert(partition_search_type == REFERENCE_PARTITION);
5596         x->sb_pickmode_part = 1;
5597         set_offsets(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64);
5598         // Use nonrd_pick_partition on scene-cut for VBR mode.
5599         // nonrd_pick_partition does not support 4x4 partition, so avoid it
5600         // on key frame for now.
5601         if ((cpi->oxcf.rc_mode == VPX_VBR && cpi->rc.high_source_sad &&
5602              cpi->oxcf.speed < 6 && !frame_is_intra_only(cm) &&
5603              (cpi->refresh_golden_frame || cpi->refresh_alt_ref_frame))) {
5604           // Use lower max_partition_size for low resoultions.
5605           if (cm->width <= 352 && cm->height <= 288)
5606             x->max_partition_size = BLOCK_32X32;
5607           else
5608             x->max_partition_size = BLOCK_64X64;
5609           x->min_partition_size = BLOCK_8X8;
5610           nonrd_pick_partition(cpi, td, tile_data, tp, mi_row, mi_col,
5611                                BLOCK_64X64, &dummy_rdc, 1, INT64_MAX,
5612                                td->pc_root);
5613         } else {
5614           choose_partitioning(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col);
5615           // TODO(marpan): Seems like nonrd_select_partition does not support
5616           // 4x4 partition. Since 4x4 is used on key frame, use this switch
5617           // for now.
5618           if (frame_is_intra_only(cm))
5619             nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col,
5620                                 BLOCK_64X64, 1, &dummy_rdc, td->pc_root);
5621           else
5622             nonrd_select_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col,
5623                                    BLOCK_64X64, 1, &dummy_rdc, td->pc_root);
5624         }
5625
5626         break;
5627     }
5628
5629     // Update ref_frame usage for inter frame if this group is ARF group.
5630     if (!cpi->rc.is_src_frame_alt_ref && !cpi->refresh_golden_frame &&
5631         !cpi->refresh_alt_ref_frame && cpi->rc.alt_ref_gf_group &&
5632         cpi->sf.use_altref_onepass) {
5633       int sboffset = ((cm->mi_cols + 7) >> 3) * (mi_row >> 3) + (mi_col >> 3);
5634       if (cpi->count_arf_frame_usage != NULL)
5635         cpi->count_arf_frame_usage[sboffset] = x->arf_frame_usage;
5636       if (cpi->count_lastgolden_frame_usage != NULL)
5637         cpi->count_lastgolden_frame_usage[sboffset] = x->lastgolden_frame_usage;
5638     }
5639
5640     (*(cpi->row_mt_sync_write_ptr))(&tile_data->row_mt_sync, sb_row,
5641                                     sb_col_in_tile, num_sb_cols);
5642   }
5643 }
5644 // end RTC play code
5645
5646 static INLINE uint32_t variance(const diff *const d) {
5647   return d->sse - (uint32_t)(((int64_t)d->sum * d->sum) >> 8);
5648 }
5649
5650 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
5651 static INLINE uint32_t variance_highbd(diff *const d) {
5652   const int64_t var = (int64_t)d->sse - (((int64_t)d->sum * d->sum) >> 8);
5653   return (var >= 0) ? (uint32_t)var : 0;
5654 }
5655 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
5656
5657 static int set_var_thresh_from_histogram(VP9_COMP *cpi) {
5658   const SPEED_FEATURES *const sf = &cpi->sf;
5659   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5660
5661   const uint8_t *src = cpi->Source->y_buffer;
5662   const uint8_t *last_src = cpi->Last_Source->y_buffer;
5663   const int src_stride = cpi->Source->y_stride;
5664   const int last_stride = cpi->Last_Source->y_stride;
5665
5666   // Pick cutoff threshold
5667   const int cutoff = (VPXMIN(cm->width, cm->height) >= 720)
5668                          ? (cm->MBs * VAR_HIST_LARGE_CUT_OFF / 100)
5669                          : (cm->MBs * VAR_HIST_SMALL_CUT_OFF / 100);
5670   DECLARE_ALIGNED(16, int, hist[VAR_HIST_BINS]);
5671   diff *var16 = cpi->source_diff_var;
5672
5673   int sum = 0;
5674   int i, j;
5675
5676   memset(hist, 0, VAR_HIST_BINS * sizeof(hist[0]));
5677
5678   for (i = 0; i < cm->mb_rows; i++) {
5679     for (j = 0; j < cm->mb_cols; j++) {
5680 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
5681       if (cm->use_highbitdepth) {
5682         switch (cm->bit_depth) {
5683           case VPX_BITS_8:
5684             vpx_highbd_8_get16x16var(src, src_stride, last_src, last_stride,
5685                                      &var16->sse, &var16->sum);
5686             var16->var = variance(var16);
5687             break;
5688           case VPX_BITS_10:
5689             vpx_highbd_10_get16x16var(src, src_stride, last_src, last_stride,
5690                                       &var16->sse, &var16->sum);
5691             var16->var = variance_highbd(var16);
5692             break;
5693           default:
5694             assert(cm->bit_depth == VPX_BITS_12);
5695             vpx_highbd_12_get16x16var(src, src_stride, last_src, last_stride,
5696                                       &var16->sse, &var16->sum);
5697             var16->var = variance_highbd(var16);
5698             break;
5699         }
5700       } else {
5701         vpx_get16x16var(src, src_stride, last_src, last_stride, &var16->sse,
5702                         &var16->sum);
5703         var16->var = variance(var16);
5704       }
5705 #else
5706       vpx_get16x16var(src, src_stride, last_src, last_stride, &var16->sse,
5707                       &var16->sum);
5708       var16->var = variance(var16);
5709 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
5710
5711       if (var16->var >= VAR_HIST_MAX_BG_VAR)
5712         hist[VAR_HIST_BINS - 1]++;
5713       else
5714         hist[var16->var / VAR_HIST_FACTOR]++;
5715
5716       src += 16;
5717       last_src += 16;
5718       var16++;
5719     }
5720
5721     src = src - cm->mb_cols * 16 + 16 * src_stride;
5722     last_src = last_src - cm->mb_cols * 16 + 16 * last_stride;
5723   }
5724
5725   cpi->source_var_thresh = 0;
5726
5727   if (hist[VAR_HIST_BINS - 1] < cutoff) {
5728     for (i = 0; i < VAR_HIST_BINS - 1; i++) {
5729       sum += hist[i];
5730
5731       if (sum > cutoff) {
5732         cpi->source_var_thresh = (i + 1) * VAR_HIST_FACTOR;
5733         return 0;
5734       }
5735     }
5736   }
5737
5738   return sf->search_type_check_frequency;
5739 }
5740
5741 static void source_var_based_partition_search_method(VP9_COMP *cpi) {
5742   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5743   SPEED_FEATURES *const sf = &cpi->sf;
5744
5745   if (cm->frame_type == KEY_FRAME) {
5746     // For key frame, use SEARCH_PARTITION.
5747     sf->partition_search_type = SEARCH_PARTITION;
5748   } else if (cm->intra_only) {
5749     sf->partition_search_type = FIXED_PARTITION;
5750   } else {
5751     if (cm->last_width != cm->width || cm->last_height != cm->height) {
5752       if (cpi->source_diff_var) vpx_free(cpi->source_diff_var);
5753
5754       CHECK_MEM_ERROR(cm, cpi->source_diff_var,
5755                       vpx_calloc(cm->MBs, sizeof(diff)));
5756     }
5757
5758     if (!cpi->frames_till_next_var_check)
5759       cpi->frames_till_next_var_check = set_var_thresh_from_histogram(cpi);
5760
5761     if (cpi->frames_till_next_var_check > 0) {
5762       sf->partition_search_type = FIXED_PARTITION;
5763       cpi->frames_till_next_var_check--;
5764     }
5765   }
5766 }
5767
5768 static int get_skip_encode_frame(const VP9_COMMON *cm, ThreadData *const td) {
5769   unsigned int intra_count = 0, inter_count = 0;
5770   int j;
5771
5772   for (j = 0; j < INTRA_INTER_CONTEXTS; ++j) {
5773     intra_count += td->counts->intra_inter[j][0];
5774     inter_count += td->counts->intra_inter[j][1];
5775   }
5776
5777   return (intra_count << 2) < inter_count && cm->frame_type != KEY_FRAME &&
5778          cm->show_frame;
5779 }
5780
5781 void vp9_init_tile_data(VP9_COMP *cpi) {
5782   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5783   const int tile_cols = 1 << cm->log2_tile_cols;
5784   const int tile_rows = 1 << cm->log2_tile_rows;
5785   int tile_col, tile_row;
5786   TOKENEXTRA *pre_tok = cpi->tile_tok[0][0];
5787   TOKENLIST *tplist = cpi->tplist[0][0];
5788   int tile_tok = 0;
5789   int tplist_count = 0;
5790
5791   if (cpi->tile_data == NULL || cpi->allocated_tiles < tile_cols * tile_rows) {
5792     if (cpi->tile_data != NULL) vpx_free(cpi->tile_data);
5793     CHECK_MEM_ERROR(
5794         cm, cpi->tile_data,
5795         vpx_malloc(tile_cols * tile_rows * sizeof(*cpi->tile_data)));
5796     cpi->allocated_tiles = tile_cols * tile_rows;
5797
5798     for (tile_row = 0; tile_row < tile_rows; ++tile_row)
5799       for (tile_col = 0; tile_col < tile_cols; ++tile_col) {
5800         TileDataEnc *tile_data =
5801             &cpi->tile_data[tile_row * tile_cols + tile_col];
5802         int i, j;
5803         for (i = 0; i < BLOCK_SIZES; ++i) {
5804           for (j = 0; j < MAX_MODES; ++j) {
5805             tile_data->thresh_freq_fact[i][j] = RD_THRESH_INIT_FACT;
5806 #if CONFIG_RATE_CTRL
5807             if (cpi->oxcf.use_simple_encode_api) {
5808               tile_data->thresh_freq_fact_prev[i][j] = RD_THRESH_INIT_FACT;
5809             }
5810 #endif  // CONFIG_RATE_CTRL
5811 #if CONFIG_CONSISTENT_RECODE
5812             tile_data->thresh_freq_fact_prev[i][j] = RD_THRESH_INIT_FACT;
5813 #endif  // CONFIG_CONSISTENT_RECODE
5814             tile_data->mode_map[i][j] = j;
5815           }
5816         }
5817 #if CONFIG_MULTITHREAD
5818         tile_data->row_base_thresh_freq_fact = NULL;
5819 #endif
5820       }
5821   }
5822
5823   for (tile_row = 0; tile_row < tile_rows; ++tile_row) {
5824     for (tile_col = 0; tile_col < tile_cols; ++tile_col) {
5825       TileDataEnc *this_tile = &cpi->tile_data[tile_row * tile_cols + tile_col];
5826       TileInfo *tile_info = &this_tile->tile_info;
5827       if (cpi->sf.adaptive_rd_thresh_row_mt &&
5828           this_tile->row_base_thresh_freq_fact == NULL)
5829         vp9_row_mt_alloc_rd_thresh(cpi, this_tile);
5830       vp9_tile_init(tile_info, cm, tile_row, tile_col);
5831
5832       cpi->tile_tok[tile_row][tile_col] = pre_tok + tile_tok;
5833       pre_tok = cpi->tile_tok[tile_row][tile_col];
5834       tile_tok = allocated_tokens(*tile_info);
5835
5836       cpi->tplist[tile_row][tile_col] = tplist + tplist_count;
5837       tplist = cpi->tplist[tile_row][tile_col];
5838       tplist_count = get_num_vert_units(*tile_info, MI_BLOCK_SIZE_LOG2);
5839     }
5840   }
5841 }
5842
5843 void vp9_encode_sb_row(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td, int tile_row,
5844                        int tile_col, int mi_row) {
5845   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5846   const int tile_cols = 1 << cm->log2_tile_cols;
5847   TileDataEnc *this_tile = &cpi->tile_data[tile_row * tile_cols + tile_col];
5848   const TileInfo *const tile_info = &this_tile->tile_info;
5849   TOKENEXTRA *tok = NULL;
5850   int tile_sb_row;
5851   int tile_mb_cols = (tile_info->mi_col_end - tile_info->mi_col_start + 1) >> 1;
5852
5853   tile_sb_row = mi_cols_aligned_to_sb(mi_row - tile_info->mi_row_start) >>
5854                 MI_BLOCK_SIZE_LOG2;
5855   get_start_tok(cpi, tile_row, tile_col, mi_row, &tok);
5856   cpi->tplist[tile_row][tile_col][tile_sb_row].start = tok;
5857
5858   if (cpi->sf.use_nonrd_pick_mode)
5859     encode_nonrd_sb_row(cpi, td, this_tile, mi_row, &tok);
5860 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
5861   else
5862     encode_rd_sb_row(cpi, td, this_tile, mi_row, &tok);
5863 #endif
5864
5865   cpi->tplist[tile_row][tile_col][tile_sb_row].stop = tok;
5866   cpi->tplist[tile_row][tile_col][tile_sb_row].count =
5867       (unsigned int)(cpi->tplist[tile_row][tile_col][tile_sb_row].stop -
5868                      cpi->tplist[tile_row][tile_col][tile_sb_row].start);
5869   assert(tok - cpi->tplist[tile_row][tile_col][tile_sb_row].start <=
5870          get_token_alloc(MI_BLOCK_SIZE >> 1, tile_mb_cols));
5871
5872   (void)tile_mb_cols;
5873 }
5874
5875 void vp9_encode_tile(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td, int tile_row,
5876                      int tile_col) {
5877   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5878   const int tile_cols = 1 << cm->log2_tile_cols;
5879   TileDataEnc *this_tile = &cpi->tile_data[tile_row * tile_cols + tile_col];
5880   const TileInfo *const tile_info = &this_tile->tile_info;
5881   const int mi_row_start = tile_info->mi_row_start;
5882   const int mi_row_end = tile_info->mi_row_end;
5883   int mi_row;
5884
5885   for (mi_row = mi_row_start; mi_row < mi_row_end; mi_row += MI_BLOCK_SIZE)
5886     vp9_encode_sb_row(cpi, td, tile_row, tile_col, mi_row);
5887 }
5888
5889 static void encode_tiles(VP9_COMP *cpi) {
5890   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5891   const int tile_cols = 1 << cm->log2_tile_cols;
5892   const int tile_rows = 1 << cm->log2_tile_rows;
5893   int tile_col, tile_row;
5894
5895   vp9_init_tile_data(cpi);
5896
5897   for (tile_row = 0; tile_row < tile_rows; ++tile_row)
5898     for (tile_col = 0; tile_col < tile_cols; ++tile_col)
5899       vp9_encode_tile(cpi, &cpi->td, tile_row, tile_col);
5900 }
5901
5902 static int compare_kmeans_data(const void *a, const void *b) {
5903   if (((const KMEANS_DATA *)a)->value > ((const KMEANS_DATA *)b)->value) {
5904     return 1;
5905   } else if (((const KMEANS_DATA *)a)->value <
5906              ((const KMEANS_DATA *)b)->value) {
5907     return -1;
5908   } else {
5909     return 0;
5910   }
5911 }
5912
5913 static void compute_boundary_ls(const double *ctr_ls, int k,
5914                                 double *boundary_ls) {
5915   // boundary_ls[j] is the upper bound of data centered at ctr_ls[j]
5916   int j;
5917   for (j = 0; j < k - 1; ++j) {
5918     boundary_ls[j] = (ctr_ls[j] + ctr_ls[j + 1]) / 2.;
5919   }
5920   boundary_ls[k - 1] = DBL_MAX;
5921 }
5922
5923 int vp9_get_group_idx(double value, double *boundary_ls, int k) {
5924   int group_idx = 0;
5925   while (value >= boundary_ls[group_idx]) {
5926     ++group_idx;
5927     if (group_idx == k - 1) {
5928       break;
5929     }
5930   }
5931   return group_idx;
5932 }
5933
5934 void vp9_kmeans(double *ctr_ls, double *boundary_ls, int *count_ls, int k,
5935                 KMEANS_DATA *arr, int size) {
5936   int i, j;
5937   int itr;
5938   int group_idx;
5939   double sum[MAX_KMEANS_GROUPS];
5940   int count[MAX_KMEANS_GROUPS];
5941
5942   vpx_clear_system_state();
5943
5944   assert(k >= 2 && k <= MAX_KMEANS_GROUPS);
5945
5946   qsort(arr, size, sizeof(*arr), compare_kmeans_data);
5947
5948   // initialize the center points
5949   for (j = 0; j < k; ++j) {
5950     ctr_ls[j] = arr[(size * (2 * j + 1)) / (2 * k)].value;
5951   }
5952
5953   for (itr = 0; itr < 10; ++itr) {
5954     compute_boundary_ls(ctr_ls, k, boundary_ls);
5955     for (i = 0; i < MAX_KMEANS_GROUPS; ++i) {
5956       sum[i] = 0;
5957       count[i] = 0;
5958     }
5959
5960     // Both the data and centers are sorted in ascending order.
5961     // As each data point is processed in order, its corresponding group index
5962     // can only increase. So we only need to reset the group index to zero here.
5963     group_idx = 0;
5964     for (i = 0; i < size; ++i) {
5965       while (arr[i].value >= boundary_ls[group_idx]) {
5966         // place samples into clusters
5967         ++group_idx;
5968         if (group_idx == k - 1) {
5969           break;
5970         }
5971       }
5972       sum[group_idx] += arr[i].value;
5973       ++count[group_idx];
5974     }
5975
5976     for (group_idx = 0; group_idx < k; ++group_idx) {
5977       if (count[group_idx] > 0)
5978         ctr_ls[group_idx] = sum[group_idx] / count[group_idx];
5979
5980       sum[group_idx] = 0;
5981       count[group_idx] = 0;
5982     }
5983   }
5984
5985   // compute group_idx, boundary_ls and count_ls
5986   for (j = 0; j < k; ++j) {
5987     count_ls[j] = 0;
5988   }
5989   compute_boundary_ls(ctr_ls, k, boundary_ls);
5990   group_idx = 0;
5991   for (i = 0; i < size; ++i) {
5992     while (arr[i].value >= boundary_ls[group_idx]) {
5993       ++group_idx;
5994       if (group_idx == k - 1) {
5995         break;
5996       }
5997     }
5998     arr[i].group_idx = group_idx;
5999     ++count_ls[group_idx];
6000   }
6001 }
6002
6003 static void encode_frame_internal(VP9_COMP *cpi) {
6004   SPEED_FEATURES *const sf = &cpi->sf;
6005   ThreadData *const td = &cpi->td;
6006   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
6007   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
6008   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
6009   const int gf_group_index = cpi->twopass.gf_group.index;
6010
6011   xd->mi = cm->mi_grid_visible;
6012   xd->mi[0] = cm->mi;
6013   vp9_zero(*td->counts);
6014   vp9_zero(cpi->td.rd_counts);
6015
6016   xd->lossless = cm->base_qindex == 0 && cm->y_dc_delta_q == 0 &&
6017                  cm->uv_dc_delta_q == 0 && cm->uv_ac_delta_q == 0;
6018
6019 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
6020   if (cm->use_highbitdepth)
6021     x->fwd_txfm4x4 = xd->lossless ? vp9_highbd_fwht4x4 : vpx_highbd_fdct4x4;
6022   else
6023     x->fwd_txfm4x4 = xd->lossless ? vp9_fwht4x4 : vpx_fdct4x4;
6024   x->highbd_inv_txfm_add =
6025       xd->lossless ? vp9_highbd_iwht4x4_add : vp9_highbd_idct4x4_add;
6026 #else
6027   x->fwd_txfm4x4 = xd->lossless ? vp9_fwht4x4 : vpx_fdct4x4;
6028 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
6029   x->inv_txfm_add = xd->lossless ? vp9_iwht4x4_add : vp9_idct4x4_add;
6030 #if CONFIG_CONSISTENT_RECODE
6031   x->optimize = sf->optimize_coefficients == 1 && cpi->oxcf.pass != 1;
6032 #endif
6033   if (xd->lossless) x->optimize = 0;
6034   x->sharpness = cpi->oxcf.sharpness;
6035   x->adjust_rdmult_by_segment = (cpi->oxcf.aq_mode == VARIANCE_AQ);
6036
6037   cm->tx_mode = select_tx_mode(cpi, xd);
6038
6039   vp9_frame_init_quantizer(cpi);
6040
6041   vp9_initialize_rd_consts(cpi);
6042   vp9_initialize_me_consts(cpi, x, cm->base_qindex);
6043   init_encode_frame_mb_context(cpi);
6044   cm->use_prev_frame_mvs =
6045       !cm->error_resilient_mode && cm->width == cm->last_width &&
6046       cm->height == cm->last_height && !cm->intra_only && cm->last_show_frame;
6047   // Special case: set prev_mi to NULL when the previous mode info
6048   // context cannot be used.
6049   cm->prev_mi =
6050       cm->use_prev_frame_mvs ? cm->prev_mip + cm->mi_stride + 1 : NULL;
6051
6052   x->quant_fp = cpi->sf.use_quant_fp;
6053   vp9_zero(x->skip_txfm);
6054   if (sf->use_nonrd_pick_mode) {
6055     // Initialize internal buffer pointers for rtc coding, where non-RD
6056     // mode decision is used and hence no buffer pointer swap needed.
6057     int i;
6058     struct macroblock_plane *const p = x->plane;
6059     struct macroblockd_plane *const pd = xd->plane;
6060     PICK_MODE_CONTEXT *ctx = &cpi->td.pc_root->none;
6061
6062     for (i = 0; i < MAX_MB_PLANE; ++i) {
6063       p[i].coeff = ctx->coeff_pbuf[i][0];
6064       p[i].qcoeff = ctx->qcoeff_pbuf[i][0];
6065       pd[i].dqcoeff = ctx->dqcoeff_pbuf[i][0];
6066       p[i].eobs = ctx->eobs_pbuf[i][0];
6067     }
6068     vp9_zero(x->zcoeff_blk);
6069
6070     if (cm->frame_type != KEY_FRAME && cpi->rc.frames_since_golden == 0 &&
6071         !(cpi->oxcf.lag_in_frames > 0 && cpi->oxcf.rc_mode == VPX_VBR) &&
6072         !cpi->use_svc)
6073       cpi->ref_frame_flags &= (~VP9_GOLD_FLAG);
6074
6075     if (sf->partition_search_type == SOURCE_VAR_BASED_PARTITION)
6076       source_var_based_partition_search_method(cpi);
6077   } else if (gf_group_index && gf_group_index < MAX_ARF_GOP_SIZE &&
6078              cpi->sf.enable_tpl_model) {
6079     TplDepFrame *tpl_frame = &cpi->tpl_stats[cpi->twopass.gf_group.index];
6080     TplDepStats *tpl_stats = tpl_frame->tpl_stats_ptr;
6081
6082     int tpl_stride = tpl_frame->stride;
6083     int64_t intra_cost_base = 0;
6084     int64_t mc_dep_cost_base = 0;
6085     int row, col;
6086
6087     for (row = 0; row < cm->mi_rows && tpl_frame->is_valid; ++row) {
6088       for (col = 0; col < cm->mi_cols; ++col) {
6089         TplDepStats *this_stats = &tpl_stats[row * tpl_stride + col];
6090         intra_cost_base += this_stats->intra_cost;
6091         mc_dep_cost_base += this_stats->mc_dep_cost;
6092       }
6093     }
6094
6095     vpx_clear_system_state();
6096
6097     if (tpl_frame->is_valid)
6098       cpi->rd.r0 = (double)intra_cost_base / mc_dep_cost_base;
6099   }
6100
6101   // Frame segmentation
6102   if (cpi->oxcf.aq_mode == PERCEPTUAL_AQ) build_kmeans_segmentation(cpi);
6103
6104   {
6105     struct vpx_usec_timer emr_timer;
6106     vpx_usec_timer_start(&emr_timer);
6107
6108     if (!cpi->row_mt) {
6109       cpi->row_mt_sync_read_ptr = vp9_row_mt_sync_read_dummy;
6110       cpi->row_mt_sync_write_ptr = vp9_row_mt_sync_write_dummy;
6111       // If allowed, encoding tiles in parallel with one thread handling one
6112       // tile when row based multi-threading is disabled.
6113       if (VPXMIN(cpi->oxcf.max_threads, 1 << cm->log2_tile_cols) > 1)
6114         vp9_encode_tiles_mt(cpi);
6115       else
6116         encode_tiles(cpi);
6117     } else {
6118       cpi->row_mt_sync_read_ptr = vp9_row_mt_sync_read;
6119       cpi->row_mt_sync_write_ptr = vp9_row_mt_sync_write;
6120       vp9_encode_tiles_row_mt(cpi);
6121     }
6122
6123     vpx_usec_timer_mark(&emr_timer);
6124     cpi->time_encode_sb_row += vpx_usec_timer_elapsed(&emr_timer);
6125   }
6126
6127   sf->skip_encode_frame =
6128       sf->skip_encode_sb ? get_skip_encode_frame(cm, td) : 0;
6129
6130 #if 0
6131   // Keep record of the total distortion this time around for future use
6132   cpi->last_frame_distortion = cpi->frame_distortion;
6133 #endif
6134 }
6135
6136 static INTERP_FILTER get_interp_filter(
6137     const int64_t threshes[SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS], int is_alt_ref) {
6138   if (!is_alt_ref && threshes[EIGHTTAP_SMOOTH] > threshes[EIGHTTAP] &&
6139       threshes[EIGHTTAP_SMOOTH] > threshes[EIGHTTAP_SHARP] &&
6140       threshes[EIGHTTAP_SMOOTH] > threshes[SWITCHABLE - 1]) {
6141     return EIGHTTAP_SMOOTH;
6142   } else if (threshes[EIGHTTAP_SHARP] > threshes[EIGHTTAP] &&
6143              threshes[EIGHTTAP_SHARP] > threshes[SWITCHABLE - 1]) {
6144     return EIGHTTAP_SHARP;
6145   } else if (threshes[EIGHTTAP] > threshes[SWITCHABLE - 1]) {
6146     return EIGHTTAP;
6147   } else {
6148     return SWITCHABLE;
6149   }
6150 }
6151
6152 static int compute_frame_aq_offset(struct VP9_COMP *cpi) {
6153   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
6154   MODE_INFO **mi_8x8_ptr = cm->mi_grid_visible;
6155   struct segmentation *const seg = &cm->seg;
6156
6157   int mi_row, mi_col;
6158   int sum_delta = 0;
6159   int map_index = 0;
6160   int qdelta_index;
6161   int segment_id;
6162
6163   for (mi_row = 0; mi_row < cm->mi_rows; mi_row++) {
6164     MODE_INFO **mi_8x8 = mi_8x8_ptr;
6165     for (mi_col = 0; mi_col < cm->mi_cols; mi_col++, mi_8x8++) {
6166       segment_id = mi_8x8[0]->segment_id;
6167       qdelta_index = get_segdata(seg, segment_id, SEG_LVL_ALT_Q);
6168       sum_delta += qdelta_index;
6169       map_index++;
6170     }
6171     mi_8x8_ptr += cm->mi_stride;
6172   }
6173
6174   return sum_delta / (cm->mi_rows * cm->mi_cols);
6175 }
6176
6177 #if CONFIG_CONSISTENT_RECODE || CONFIG_RATE_CTRL
6178 static void restore_encode_params(VP9_COMP *cpi) {
6179   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
6180   const int tile_cols = 1 << cm->log2_tile_cols;
6181   const int tile_rows = 1 << cm->log2_tile_rows;
6182   int tile_col, tile_row;
6183   int i, j;
6184   RD_OPT *rd_opt = &cpi->rd;
6185   for (i = 0; i < MAX_REF_FRAMES; i++) {
6186     for (j = 0; j < REFERENCE_MODES; j++)
6187       rd_opt->prediction_type_threshes[i][j] =
6188           rd_opt->prediction_type_threshes_prev[i][j];
6189
6190     for (j = 0; j < SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS; j++)
6191       rd_opt->filter_threshes[i][j] = rd_opt->filter_threshes_prev[i][j];
6192   }
6193
6194   if (cpi->tile_data != NULL) {
6195     for (tile_row = 0; tile_row < tile_rows; ++tile_row)
6196       for (tile_col = 0; tile_col < tile_cols; ++tile_col) {
6197         TileDataEnc *tile_data =
6198             &cpi->tile_data[tile_row * tile_cols + tile_col];
6199         for (i = 0; i < BLOCK_SIZES; ++i) {
6200           for (j = 0; j < MAX_MODES; ++j) {
6201             tile_data->thresh_freq_fact[i][j] =
6202                 tile_data->thresh_freq_fact_prev[i][j];
6203           }
6204         }
6205       }
6206   }
6207
6208   cm->interp_filter = cpi->sf.default_interp_filter;
6209 }
6210 #endif  // CONFIG_CONSISTENT_RECODE || CONFIG_RATE_CTRL
6211
6212 void vp9_encode_frame(VP9_COMP *cpi) {
6213   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
6214
6215 #if CONFIG_RATE_CTRL
6216   if (cpi->oxcf.use_simple_encode_api) {
6217     restore_encode_params(cpi);
6218   }
6219 #endif  // CONFIG_RATE_CTRL
6220 #if CONFIG_CONSISTENT_RECODE
6221   restore_encode_params(cpi);
6222 #endif
6223
6224 #if CONFIG_MISMATCH_DEBUG
6225   mismatch_reset_frame(MAX_MB_PLANE);
6226 #endif
6227
6228   // In the longer term the encoder should be generalized to match the
6229   // decoder such that we allow compound where one of the 3 buffers has a
6230   // different sign bias and that buffer is then the fixed ref. However, this
6231   // requires further work in the rd loop. For now the only supported encoder
6232   // side behavior is where the ALT ref buffer has opposite sign bias to
6233   // the other two.
6234   if (!frame_is_intra_only(cm)) {
6235     if (vp9_compound_reference_allowed(cm)) {
6236       cpi->allow_comp_inter_inter = 1;
6237       vp9_setup_compound_reference_mode(cm);
6238     } else {
6239       cpi->allow_comp_inter_inter = 0;
6240     }
6241   }
6242
6243   if (cpi->sf.frame_parameter_update) {
6244     int i;
6245     RD_OPT *const rd_opt = &cpi->rd;
6246     FRAME_COUNTS *counts = cpi->td.counts;
6247     RD_COUNTS *const rdc = &cpi->td.rd_counts;
6248
6249     // This code does a single RD pass over the whole frame assuming
6250     // either compound, single or hybrid prediction as per whatever has
6251     // worked best for that type of frame in the past.
6252     // It also predicts whether another coding mode would have worked
6253     // better than this coding mode. If that is the case, it remembers
6254     // that for subsequent frames.
6255     // It also does the same analysis for transform size selection.
6256     const MV_REFERENCE_FRAME frame_type = get_frame_type(cpi);
6257     int64_t *const mode_thrs = rd_opt->prediction_type_threshes[frame_type];
6258     int64_t *const filter_thrs = rd_opt->filter_threshes[frame_type];
6259     const int is_alt_ref = frame_type == ALTREF_FRAME;
6260
6261     /* prediction (compound, single or hybrid) mode selection */
6262     if (is_alt_ref || !cpi->allow_comp_inter_inter)
6263       cm->reference_mode = SINGLE_REFERENCE;
6264     else if (mode_thrs[COMPOUND_REFERENCE] > mode_thrs[SINGLE_REFERENCE] &&
6265              mode_thrs[COMPOUND_REFERENCE] > mode_thrs[REFERENCE_MODE_SELECT] &&
6266              check_dual_ref_flags(cpi) && cpi->static_mb_pct == 100)
6267       cm->reference_mode = COMPOUND_REFERENCE;
6268     else if (mode_thrs[SINGLE_REFERENCE] > mode_thrs[REFERENCE_MODE_SELECT])
6269       cm->reference_mode = SINGLE_REFERENCE;
6270     else
6271       cm->reference_mode = REFERENCE_MODE_SELECT;
6272
6273     if (cm->interp_filter == SWITCHABLE)
6274       cm->interp_filter = get_interp_filter(filter_thrs, is_alt_ref);
6275
6276     encode_frame_internal(cpi);
6277
6278     for (i = 0; i < REFERENCE_MODES; ++i)
6279       mode_thrs[i] = (mode_thrs[i] + rdc->comp_pred_diff[i] / cm->MBs) / 2;
6280
6281     for (i = 0; i < SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS; ++i)
6282       filter_thrs[i] = (filter_thrs[i] + rdc->filter_diff[i] / cm->MBs) / 2;
6283
6284     if (cm->reference_mode == REFERENCE_MODE_SELECT) {
6285       int single_count_zero = 0;
6286       int comp_count_zero = 0;
6287
6288       for (i = 0; i < COMP_INTER_CONTEXTS; i++) {
6289         single_count_zero += counts->comp_inter[i][0];
6290         comp_count_zero += counts->comp_inter[i][1];
6291       }
6292
6293       if (comp_count_zero == 0) {
6294         cm->reference_mode = SINGLE_REFERENCE;
6295         vp9_zero(counts->comp_inter);
6296       } else if (single_count_zero == 0) {
6297         cm->reference_mode = COMPOUND_REFERENCE;
6298         vp9_zero(counts->comp_inter);
6299       }
6300     }
6301
6302     if (cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT) {
6303       int count4x4 = 0;
6304       int count8x8_lp = 0, count8x8_8x8p = 0;
6305       int count16x16_16x16p = 0, count16x16_lp = 0;
6306       int count32x32 = 0;
6307
6308       for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; ++i) {
6309         count4x4 += counts->tx.p32x32[i][TX_4X4];
6310         count4x4 += counts->tx.p16x16[i][TX_4X4];
6311         count4x4 += counts->tx.p8x8[i][TX_4X4];
6312
6313         count8x8_lp += counts->tx.p32x32[i][TX_8X8];
6314         count8x8_lp += counts->tx.p16x16[i][TX_8X8];
6315         count8x8_8x8p += counts->tx.p8x8[i][TX_8X8];
6316
6317         count16x16_16x16p += counts->tx.p16x16[i][TX_16X16];
6318         count16x16_lp += counts->tx.p32x32[i][TX_16X16];
6319         count32x32 += counts->tx.p32x32[i][TX_32X32];
6320       }
6321       if (count4x4 == 0 && count16x16_lp == 0 && count16x16_16x16p == 0 &&
6322           count32x32 == 0) {
6323         cm->tx_mode = ALLOW_8X8;
6324         reset_skip_tx_size(cm, TX_8X8);
6325       } else if (count8x8_8x8p == 0 && count16x16_16x16p == 0 &&
6326                  count8x8_lp == 0 && count16x16_lp == 0 && count32x32 == 0) {
6327         cm->tx_mode = ONLY_4X4;
6328         reset_skip_tx_size(cm, TX_4X4);
6329       } else if (count8x8_lp == 0 && count16x16_lp == 0 && count4x4 == 0) {
6330         cm->tx_mode = ALLOW_32X32;
6331       } else if (count32x32 == 0 && count8x8_lp == 0 && count4x4 == 0) {
6332         cm->tx_mode = ALLOW_16X16;
6333         reset_skip_tx_size(cm, TX_16X16);
6334       }
6335     }
6336   } else {
6337     FRAME_COUNTS *counts = cpi->td.counts;
6338     cm->reference_mode = SINGLE_REFERENCE;
6339     if (cpi->allow_comp_inter_inter && cpi->sf.use_compound_nonrd_pickmode &&
6340         cpi->rc.alt_ref_gf_group && !cpi->rc.is_src_frame_alt_ref &&
6341         cm->frame_type != KEY_FRAME)
6342       cm->reference_mode = REFERENCE_MODE_SELECT;
6343
6344     encode_frame_internal(cpi);
6345
6346     if (cm->reference_mode == REFERENCE_MODE_SELECT) {
6347       int single_count_zero = 0;
6348       int comp_count_zero = 0;
6349       int i;
6350       for (i = 0; i < COMP_INTER_CONTEXTS; i++) {
6351         single_count_zero += counts->comp_inter[i][0];
6352         comp_count_zero += counts->comp_inter[i][1];
6353       }
6354       if (comp_count_zero == 0) {
6355         cm->reference_mode = SINGLE_REFERENCE;
6356         vp9_zero(counts->comp_inter);
6357       } else if (single_count_zero == 0) {
6358         cm->reference_mode = COMPOUND_REFERENCE;
6359         vp9_zero(counts->comp_inter);
6360       }
6361     }
6362   }
6363
6364   // If segmented AQ is enabled compute the average AQ weighting.
6365   if (cm->seg.enabled && (cpi->oxcf.aq_mode != NO_AQ) &&
6366       (cm->seg.update_map || cm->seg.update_data)) {
6367     cm->seg.aq_av_offset = compute_frame_aq_offset(cpi);
6368   }
6369 }
6370
6371 static void sum_intra_stats(FRAME_COUNTS *counts, const MODE_INFO *mi) {
6372   const PREDICTION_MODE y_mode = mi->mode;
6373   const PREDICTION_MODE uv_mode = mi->uv_mode;
6374   const BLOCK_SIZE bsize = mi->sb_type;
6375
6376   if (bsize < BLOCK_8X8) {
6377     int idx, idy;
6378     const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
6379     const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
6380     for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h)
6381       for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w)
6382         ++counts->y_mode[0][mi->bmi[idy * 2 + idx].as_mode];
6383   } else {
6384     ++counts->y_mode[size_group_lookup[bsize]][y_mode];
6385   }
6386
6387   ++counts->uv_mode[y_mode][uv_mode];
6388 }
6389
6390 static void update_zeromv_cnt(VP9_COMP *const cpi, const MODE_INFO *const mi,
6391                               int mi_row, int mi_col, BLOCK_SIZE bsize) {
6392   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
6393   MV mv = mi->mv[0].as_mv;
6394   const int bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
6395   const int bh = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
6396   const int xmis = VPXMIN(cm->mi_cols - mi_col, bw);
6397   const int ymis = VPXMIN(cm->mi_rows - mi_row, bh);
6398   const int block_index = mi_row * cm->mi_cols + mi_col;
6399   int x, y;
6400   for (y = 0; y < ymis; y++)
6401     for (x = 0; x < xmis; x++) {
6402       int map_offset = block_index + y * cm->mi_cols + x;
6403       if (mi->ref_frame[0] == LAST_FRAME && is_inter_block(mi) &&
6404           mi->segment_id <= CR_SEGMENT_ID_BOOST2) {
6405         if (abs(mv.row) < 8 && abs(mv.col) < 8) {
6406           if (cpi->consec_zero_mv[map_offset] < 255)
6407             cpi->consec_zero_mv[map_offset]++;
6408         } else {
6409           cpi->consec_zero_mv[map_offset] = 0;
6410         }
6411       }
6412     }
6413 }
6414
6415 static void encode_superblock(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td, TOKENEXTRA **t,
6416                               int output_enabled, int mi_row, int mi_col,
6417                               BLOCK_SIZE bsize, PICK_MODE_CONTEXT *ctx) {
6418   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
6419   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
6420   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
6421   MODE_INFO *mi = xd->mi[0];
6422   const int seg_skip =
6423       segfeature_active(&cm->seg, mi->segment_id, SEG_LVL_SKIP);
6424   x->skip_recode = !x->select_tx_size && mi->sb_type >= BLOCK_8X8 &&
6425                    cpi->oxcf.aq_mode != COMPLEXITY_AQ &&
6426                    cpi->oxcf.aq_mode != CYCLIC_REFRESH_AQ &&
6427                    cpi->sf.allow_skip_recode;
6428
6429   if (!x->skip_recode && !cpi->sf.use_nonrd_pick_mode)
6430     memset(x->skip_txfm, 0, sizeof(x->skip_txfm));
6431
6432   x->skip_optimize = ctx->is_coded;
6433   ctx->is_coded = 1;
6434   x->use_lp32x32fdct = cpi->sf.use_lp32x32fdct;
6435   x->skip_encode = (!output_enabled && cpi->sf.skip_encode_frame &&
6436                     x->q_index < QIDX_SKIP_THRESH);
6437
6438   if (x->skip_encode) return;
6439
6440   if (!is_inter_block(mi)) {
6441     int plane;
6442 #if CONFIG_BETTER_HW_COMPATIBILITY && CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
6443     if ((xd->cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH) &&
6444         (xd->above_mi == NULL || xd->left_mi == NULL) &&
6445         need_top_left[mi->uv_mode])
6446       assert(0);
6447 #endif  // CONFIG_BETTER_HW_COMPATIBILITY && CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
6448     mi->skip = 1;
6449     for (plane = 0; plane < MAX_MB_PLANE; ++plane)
6450       vp9_encode_intra_block_plane(x, VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8), plane, 1);
6451     if (output_enabled) sum_intra_stats(td->counts, mi);
6452     vp9_tokenize_sb(cpi, td, t, !output_enabled, seg_skip,
6453                     VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8));
6454   } else {
6455     int ref;
6456     const int is_compound = has_second_ref(mi);
6457     set_ref_ptrs(cm, xd, mi->ref_frame[0], mi->ref_frame[1]);
6458     for (ref = 0; ref < 1 + is_compound; ++ref) {
6459       YV12_BUFFER_CONFIG *cfg = get_ref_frame_buffer(cpi, mi->ref_frame[ref]);
6460       assert(cfg != NULL);
6461       vp9_setup_pre_planes(xd, ref, cfg, mi_row, mi_col,
6462                            &xd->block_refs[ref]->sf);
6463     }
6464     if (!(cpi->sf.reuse_inter_pred_sby && ctx->pred_pixel_ready) || seg_skip)
6465       vp9_build_inter_predictors_sby(xd, mi_row, mi_col,
6466                                      VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8));
6467
6468     vp9_build_inter_predictors_sbuv(xd, mi_row, mi_col,
6469                                     VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8));
6470
6471 #if CONFIG_MISMATCH_DEBUG
6472     if (output_enabled) {
6473       int plane;
6474       for (plane = 0; plane < MAX_MB_PLANE; ++plane) {
6475         const struct macroblockd_plane *pd = &xd->plane[plane];
6476         int pixel_c, pixel_r;
6477         const BLOCK_SIZE plane_bsize =
6478             get_plane_block_size(VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8), &xd->plane[plane]);
6479         const int bw = get_block_width(plane_bsize);
6480         const int bh = get_block_height(plane_bsize);
6481         mi_to_pixel_loc(&pixel_c, &pixel_r, mi_col, mi_row, 0, 0,
6482                         pd->subsampling_x, pd->subsampling_y);
6483
6484         mismatch_record_block_pre(pd->dst.buf, pd->dst.stride, plane, pixel_c,
6485                                   pixel_r, bw, bh,
6486                                   xd->cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH);
6487       }
6488     }
6489 #endif
6490
6491     vp9_encode_sb(x, VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8), mi_row, mi_col, output_enabled);
6492     vp9_tokenize_sb(cpi, td, t, !output_enabled, seg_skip,
6493                     VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8));
6494   }
6495
6496   if (seg_skip) {
6497     assert(mi->skip);
6498   }
6499
6500   if (output_enabled) {
6501     if (cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT && mi->sb_type >= BLOCK_8X8 &&
6502         !(is_inter_block(mi) && mi->skip)) {
6503       ++get_tx_counts(max_txsize_lookup[bsize], get_tx_size_context(xd),
6504                       &td->counts->tx)[mi->tx_size];
6505     } else {
6506       // The new intra coding scheme requires no change of transform size
6507       if (is_inter_block(mi)) {
6508         mi->tx_size = VPXMIN(tx_mode_to_biggest_tx_size[cm->tx_mode],
6509                              max_txsize_lookup[bsize]);
6510       } else {
6511         mi->tx_size = (bsize >= BLOCK_8X8) ? mi->tx_size : TX_4X4;
6512       }
6513     }
6514
6515     ++td->counts->tx.tx_totals[mi->tx_size];
6516     ++td->counts->tx.tx_totals[get_uv_tx_size(mi, &xd->plane[1])];
6517     if (cm->seg.enabled && cpi->oxcf.aq_mode == CYCLIC_REFRESH_AQ &&
6518         cpi->cyclic_refresh->content_mode)
6519       vp9_cyclic_refresh_update_sb_postencode(cpi, mi, mi_row, mi_col, bsize);
6520     if (cpi->oxcf.pass == 0 && cpi->svc.temporal_layer_id == 0 &&
6521         (!cpi->use_svc ||
6522          (cpi->use_svc &&
6523           !cpi->svc.layer_context[cpi->svc.temporal_layer_id].is_key_frame &&
6524           cpi->svc.spatial_layer_id == cpi->svc.number_spatial_layers - 1)))
6525       update_zeromv_cnt(cpi, mi, mi_row, mi_col, bsize);
6526   }
6527 }