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                                    RD_COST *rd_cost, BLOCK_SIZE bsize) {
1909   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
1910   MODE_INFO *const mi = xd->mi[0];
1911   INTERP_FILTER filter_ref;
1912
1913   filter_ref = get_pred_context_switchable_interp(xd);
1914   if (filter_ref == SWITCHABLE_FILTERS) filter_ref = EIGHTTAP;
1915
1916   mi->sb_type = bsize;
1917   mi->mode = ZEROMV;
1918   mi->tx_size =
1919       VPXMIN(max_txsize_lookup[bsize], tx_mode_to_biggest_tx_size[tx_mode]);
1920   mi->skip = 1;
1921   mi->uv_mode = DC_PRED;
1922   mi->ref_frame[0] = LAST_FRAME;
1923   mi->ref_frame[1] = NONE;
1924   mi->mv[0].as_int = 0;
1925   mi->interp_filter = filter_ref;
1926
1927   xd->mi[0]->bmi[0].as_mv[0].as_int = 0;
1928   x->skip = 1;
1929
1930   vp9_rd_cost_init(rd_cost);
1931 }
1932
1933 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
1934 static void set_segment_rdmult(VP9_COMP *const cpi, MACROBLOCK *const x,
1935                                int mi_row, int mi_col, BLOCK_SIZE bsize,
1936                                AQ_MODE aq_mode) {
1937   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
1938   const VP9EncoderConfig *const oxcf = &cpi->oxcf;
1939   const uint8_t *const map =
1940       cm->seg.update_map ? cpi->segmentation_map : cm->last_frame_seg_map;
1941
1942   vp9_init_plane_quantizers(cpi, x);
1943   vpx_clear_system_state();
1944
1945   if (aq_mode == NO_AQ || aq_mode == PSNR_AQ) {
1946     if (cpi->sf.enable_tpl_model) x->rdmult = x->cb_rdmult;
1947   } else if (aq_mode == PERCEPTUAL_AQ) {
1948     x->rdmult = x->cb_rdmult;
1949   } else if (aq_mode == CYCLIC_REFRESH_AQ) {
1950     // If segment is boosted, use rdmult for that segment.
1951     if (cyclic_refresh_segment_id_boosted(
1952             get_segment_id(cm, map, bsize, mi_row, mi_col)))
1953       x->rdmult = vp9_cyclic_refresh_get_rdmult(cpi->cyclic_refresh);
1954   } else {
1955     x->rdmult = vp9_compute_rd_mult(cpi, cm->base_qindex + cm->y_dc_delta_q);
1956   }
1957
1958   if (oxcf->tuning == VP8_TUNE_SSIM) {
1959     set_ssim_rdmult(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col, &x->rdmult);
1960   }
1961 }
1962
1963 static void rd_pick_sb_modes(VP9_COMP *cpi, TileDataEnc *tile_data,
1964                              MACROBLOCK *const x, int mi_row, int mi_col,
1965                              RD_COST *rd_cost, BLOCK_SIZE bsize,
1966                              PICK_MODE_CONTEXT *ctx, int rate_in_best_rd,
1967                              int64_t dist_in_best_rd) {
1968   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
1969   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
1970   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
1971   MODE_INFO *mi;
1972   struct macroblock_plane *const p = x->plane;
1973   struct macroblockd_plane *const pd = xd->plane;
1974   const AQ_MODE aq_mode = cpi->oxcf.aq_mode;
1975   int i, orig_rdmult;
1976   int64_t best_rd = INT64_MAX;
1977
1978   vpx_clear_system_state();
1979
1980   // Use the lower precision, but faster, 32x32 fdct for mode selection.
1981   x->use_lp32x32fdct = 1;
1982
1983   set_offsets(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col, bsize);
1984   mi = xd->mi[0];
1985   mi->sb_type = bsize;
1986
1987   for (i = 0; i < MAX_MB_PLANE; ++i) {
1988     p[i].coeff = ctx->coeff_pbuf[i][0];
1989     p[i].qcoeff = ctx->qcoeff_pbuf[i][0];
1990     pd[i].dqcoeff = ctx->dqcoeff_pbuf[i][0];
1991     p[i].eobs = ctx->eobs_pbuf[i][0];
1992   }
1993   ctx->is_coded = 0;
1994   ctx->skippable = 0;
1995   ctx->pred_pixel_ready = 0;
1996   x->skip_recode = 0;
1997
1998   // Set to zero to make sure we do not use the previous encoded frame stats
1999   mi->skip = 0;
2000
2001 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
2002   if (xd->cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH) {
2003     x->source_variance = vp9_high_get_sby_perpixel_variance(
2004         cpi, &x->plane[0].src, bsize, xd->bd);
2005   } else {
2006     x->source_variance =
2007         vp9_get_sby_perpixel_variance(cpi, &x->plane[0].src, bsize);
2008   }
2009 #else
2010   x->source_variance =
2011       vp9_get_sby_perpixel_variance(cpi, &x->plane[0].src, bsize);
2012 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
2013
2014   // Save rdmult before it might be changed, so it can be restored later.
2015   orig_rdmult = x->rdmult;
2016
2017   if ((cpi->sf.tx_domain_thresh > 0.0) || (cpi->sf.quant_opt_thresh > 0.0)) {
2018     double logvar = vp9_log_block_var(cpi, x, bsize);
2019     // Check block complexity as part of descision on using pixel or transform
2020     // domain distortion in rd tests.
2021     x->block_tx_domain = cpi->sf.allow_txfm_domain_distortion &&
2022                          (logvar >= cpi->sf.tx_domain_thresh);
2023
2024     // Check block complexity as part of descision on using quantized
2025     // coefficient optimisation inside the rd loop.
2026     x->block_qcoeff_opt =
2027         cpi->sf.allow_quant_coeff_opt && (logvar <= cpi->sf.quant_opt_thresh);
2028   } else {
2029     x->block_tx_domain = cpi->sf.allow_txfm_domain_distortion;
2030     x->block_qcoeff_opt = cpi->sf.allow_quant_coeff_opt;
2031   }
2032
2033   set_segment_index(cpi, x, mi_row, mi_col, bsize, 0);
2034   set_segment_rdmult(cpi, x, mi_row, mi_col, bsize, aq_mode);
2035   if (rate_in_best_rd < INT_MAX && dist_in_best_rd < INT64_MAX) {
2036     best_rd = vp9_calculate_rd_cost(x->rdmult, x->rddiv, rate_in_best_rd,
2037                                     dist_in_best_rd);
2038   }
2039
2040   // Find best coding mode & reconstruct the MB so it is available
2041   // as a predictor for MBs that follow in the SB
2042   if (frame_is_intra_only(cm)) {
2043     vp9_rd_pick_intra_mode_sb(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx, best_rd);
2044   } else {
2045     if (bsize >= BLOCK_8X8) {
2046       if (segfeature_active(&cm->seg, mi->segment_id, SEG_LVL_SKIP))
2047         vp9_rd_pick_inter_mode_sb_seg_skip(cpi, tile_data, x, rd_cost, bsize,
2048                                            ctx, best_rd);
2049       else
2050         vp9_rd_pick_inter_mode_sb(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, rd_cost,
2051                                   bsize, ctx, best_rd);
2052     } else {
2053       vp9_rd_pick_inter_mode_sub8x8(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, rd_cost,
2054                                     bsize, ctx, best_rd);
2055     }
2056   }
2057
2058   // Examine the resulting rate and for AQ mode 2 make a segment choice.
2059   if ((rd_cost->rate != INT_MAX) && (aq_mode == COMPLEXITY_AQ) &&
2060       (bsize >= BLOCK_16X16) &&
2061       (cm->frame_type == KEY_FRAME || cpi->refresh_alt_ref_frame ||
2062        (cpi->refresh_golden_frame && !cpi->rc.is_src_frame_alt_ref))) {
2063     vp9_caq_select_segment(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col, rd_cost->rate);
2064   }
2065
2066   // TODO(jingning) The rate-distortion optimization flow needs to be
2067   // refactored to provide proper exit/return handle.
2068   if (rd_cost->rate == INT_MAX || rd_cost->dist == INT64_MAX)
2069     rd_cost->rdcost = INT64_MAX;
2070   else
2071     rd_cost->rdcost = RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, rd_cost->rate, rd_cost->dist);
2072
2073   x->rdmult = orig_rdmult;
2074
2075   ctx->rate = rd_cost->rate;
2076   ctx->dist = rd_cost->dist;
2077 }
2078 #endif  // !CONFIG_REALTIME_ONLY
2079
2080 static void update_stats(VP9_COMMON *cm, ThreadData *td) {
2081   const MACROBLOCK *x = &td->mb;
2082   const MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
2083   const MODE_INFO *const mi = xd->mi[0];
2084   const MB_MODE_INFO_EXT *const mbmi_ext = x->mbmi_ext;
2085   const BLOCK_SIZE bsize = mi->sb_type;
2086
2087   if (!frame_is_intra_only(cm)) {
2088     FRAME_COUNTS *const counts = td->counts;
2089     const int inter_block = is_inter_block(mi);
2090     const int seg_ref_active =
2091         segfeature_active(&cm->seg, mi->segment_id, SEG_LVL_REF_FRAME);
2092     if (!seg_ref_active) {
2093       counts->intra_inter[get_intra_inter_context(xd)][inter_block]++;
2094       // If the segment reference feature is enabled we have only a single
2095       // reference frame allowed for the segment so exclude it from
2096       // the reference frame counts used to work out probabilities.
2097       if (inter_block) {
2098         const MV_REFERENCE_FRAME ref0 = mi->ref_frame[0];
2099         if (cm->reference_mode == REFERENCE_MODE_SELECT)
2100           counts->comp_inter[vp9_get_reference_mode_context(cm, xd)]
2101                             [has_second_ref(mi)]++;
2102
2103         if (has_second_ref(mi)) {
2104           const int idx = cm->ref_frame_sign_bias[cm->comp_fixed_ref];
2105           const int ctx = vp9_get_pred_context_comp_ref_p(cm, xd);
2106           const int bit = mi->ref_frame[!idx] == cm->comp_var_ref[1];
2107           counts->comp_ref[ctx][bit]++;
2108         } else {
2109           counts->single_ref[vp9_get_pred_context_single_ref_p1(xd)][0]
2110                             [ref0 != LAST_FRAME]++;
2111           if (ref0 != LAST_FRAME)
2112             counts->single_ref[vp9_get_pred_context_single_ref_p2(xd)][1]
2113                               [ref0 != GOLDEN_FRAME]++;
2114         }
2115       }
2116     }
2117     if (inter_block &&
2118         !segfeature_active(&cm->seg, mi->segment_id, SEG_LVL_SKIP)) {
2119       const int mode_ctx = mbmi_ext->mode_context[mi->ref_frame[0]];
2120       if (bsize >= BLOCK_8X8) {
2121         const PREDICTION_MODE mode = mi->mode;
2122         ++counts->inter_mode[mode_ctx][INTER_OFFSET(mode)];
2123       } else {
2124         const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
2125         const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
2126         int idx, idy;
2127         for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h) {
2128           for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w) {
2129             const int j = idy * 2 + idx;
2130             const PREDICTION_MODE b_mode = mi->bmi[j].as_mode;
2131             ++counts->inter_mode[mode_ctx][INTER_OFFSET(b_mode)];
2132           }
2133         }
2134       }
2135     }
2136   }
2137 }
2138
2139 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
2140 static void restore_context(MACROBLOCK *const x, int mi_row, int mi_col,
2141                             ENTROPY_CONTEXT a[16 * MAX_MB_PLANE],
2142                             ENTROPY_CONTEXT l[16 * MAX_MB_PLANE],
2143                             PARTITION_CONTEXT sa[8], PARTITION_CONTEXT sl[8],
2144                             BLOCK_SIZE bsize) {
2145   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
2146   int p;
2147   const int num_4x4_blocks_wide = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
2148   const int num_4x4_blocks_high = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
2149   int mi_width = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
2150   int mi_height = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
2151   for (p = 0; p < MAX_MB_PLANE; p++) {
2152     memcpy(xd->above_context[p] + ((mi_col * 2) >> xd->plane[p].subsampling_x),
2153            a + num_4x4_blocks_wide * p,
2154            (sizeof(ENTROPY_CONTEXT) * num_4x4_blocks_wide) >>
2155                xd->plane[p].subsampling_x);
2156     memcpy(xd->left_context[p] +
2157                ((mi_row & MI_MASK) * 2 >> xd->plane[p].subsampling_y),
2158            l + num_4x4_blocks_high * p,
2159            (sizeof(ENTROPY_CONTEXT) * num_4x4_blocks_high) >>
2160                xd->plane[p].subsampling_y);
2161   }
2162   memcpy(xd->above_seg_context + mi_col, sa,
2163          sizeof(*xd->above_seg_context) * mi_width);
2164   memcpy(xd->left_seg_context + (mi_row & MI_MASK), sl,
2165          sizeof(xd->left_seg_context[0]) * mi_height);
2166 }
2167
2168 static void save_context(MACROBLOCK *const x, int mi_row, int mi_col,
2169                          ENTROPY_CONTEXT a[16 * MAX_MB_PLANE],
2170                          ENTROPY_CONTEXT l[16 * MAX_MB_PLANE],
2171                          PARTITION_CONTEXT sa[8], PARTITION_CONTEXT sl[8],
2172                          BLOCK_SIZE bsize) {
2173   const MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
2174   int p;
2175   const int num_4x4_blocks_wide = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
2176   const int num_4x4_blocks_high = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
2177   int mi_width = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
2178   int mi_height = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
2179
2180   // buffer the above/left context information of the block in search.
2181   for (p = 0; p < MAX_MB_PLANE; ++p) {
2182     memcpy(a + num_4x4_blocks_wide * p,
2183            xd->above_context[p] + (mi_col * 2 >> xd->plane[p].subsampling_x),
2184            (sizeof(ENTROPY_CONTEXT) * num_4x4_blocks_wide) >>
2185                xd->plane[p].subsampling_x);
2186     memcpy(l + num_4x4_blocks_high * p,
2187            xd->left_context[p] +
2188                ((mi_row & MI_MASK) * 2 >> xd->plane[p].subsampling_y),
2189            (sizeof(ENTROPY_CONTEXT) * num_4x4_blocks_high) >>
2190                xd->plane[p].subsampling_y);
2191   }
2192   memcpy(sa, xd->above_seg_context + mi_col,
2193          sizeof(*xd->above_seg_context) * mi_width);
2194   memcpy(sl, xd->left_seg_context + (mi_row & MI_MASK),
2195          sizeof(xd->left_seg_context[0]) * mi_height);
2196 }
2197
2198 static void encode_b(VP9_COMP *cpi, const TileInfo *const tile, ThreadData *td,
2199                      TOKENEXTRA **tp, int mi_row, int mi_col,
2200                      int output_enabled, BLOCK_SIZE bsize,
2201                      PICK_MODE_CONTEXT *ctx) {
2202   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
2203   set_offsets(cpi, tile, x, mi_row, mi_col, bsize);
2204
2205   if (cpi->sf.enable_tpl_model &&
2206       (cpi->oxcf.aq_mode == NO_AQ || cpi->oxcf.aq_mode == PERCEPTUAL_AQ)) {
2207     const VP9EncoderConfig *const oxcf = &cpi->oxcf;
2208     x->rdmult = x->cb_rdmult;
2209     if (oxcf->tuning == VP8_TUNE_SSIM) {
2210       set_ssim_rdmult(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col, &x->rdmult);
2211     }
2212   }
2213
2214   update_state(cpi, td, ctx, mi_row, mi_col, bsize, output_enabled);
2215   encode_superblock(cpi, td, tp, output_enabled, mi_row, mi_col, bsize, ctx);
2216
2217   if (output_enabled) {
2218     update_stats(&cpi->common, td);
2219
2220     (*tp)->token = EOSB_TOKEN;
2221     (*tp)++;
2222   }
2223 }
2224
2225 static void encode_sb(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td, const TileInfo *const tile,
2226                       TOKENEXTRA **tp, int mi_row, int mi_col,
2227                       int output_enabled, BLOCK_SIZE bsize, PC_TREE *pc_tree) {
2228   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
2229   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
2230   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
2231
2232   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize], hbs = (1 << bsl) / 4;
2233   int ctx;
2234   PARTITION_TYPE partition;
2235   BLOCK_SIZE subsize = bsize;
2236
2237   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols) return;
2238
2239   if (bsize >= BLOCK_8X8) {
2240     ctx = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
2241     subsize = get_subsize(bsize, pc_tree->partitioning);
2242   } else {
2243     ctx = 0;
2244     subsize = BLOCK_4X4;
2245   }
2246
2247   partition = partition_lookup[bsl][subsize];
2248   if (output_enabled && bsize != BLOCK_4X4)
2249     td->counts->partition[ctx][partition]++;
2250
2251   switch (partition) {
2252     case PARTITION_NONE:
2253       encode_b(cpi, tile, td, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2254                &pc_tree->none);
2255       break;
2256     case PARTITION_VERT:
2257       encode_b(cpi, tile, td, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2258                &pc_tree->vertical[0]);
2259       if (mi_col + hbs < cm->mi_cols && bsize > BLOCK_8X8) {
2260         encode_b(cpi, tile, td, tp, mi_row, mi_col + hbs, output_enabled,
2261                  subsize, &pc_tree->vertical[1]);
2262       }
2263       break;
2264     case PARTITION_HORZ:
2265       encode_b(cpi, tile, td, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2266                &pc_tree->horizontal[0]);
2267       if (mi_row + hbs < cm->mi_rows && bsize > BLOCK_8X8) {
2268         encode_b(cpi, tile, td, tp, mi_row + hbs, mi_col, output_enabled,
2269                  subsize, &pc_tree->horizontal[1]);
2270       }
2271       break;
2272     default:
2273       assert(partition == PARTITION_SPLIT);
2274       if (bsize == BLOCK_8X8) {
2275         encode_b(cpi, tile, td, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2276                  pc_tree->leaf_split[0]);
2277       } else {
2278         encode_sb(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2279                   pc_tree->split[0]);
2280         encode_sb(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col + hbs, output_enabled,
2281                   subsize, pc_tree->split[1]);
2282         encode_sb(cpi, td, tile, tp, mi_row + hbs, mi_col, output_enabled,
2283                   subsize, pc_tree->split[2]);
2284         encode_sb(cpi, td, tile, tp, mi_row + hbs, mi_col + hbs, output_enabled,
2285                   subsize, pc_tree->split[3]);
2286       }
2287       break;
2288   }
2289
2290   if (partition != PARTITION_SPLIT || bsize == BLOCK_8X8)
2291     update_partition_context(xd, mi_row, mi_col, subsize, bsize);
2292 }
2293 #endif  // !CONFIG_REALTIME_ONLY
2294
2295 // Check to see if the given partition size is allowed for a specified number
2296 // of 8x8 block rows and columns remaining in the image.
2297 // If not then return the largest allowed partition size
2298 static BLOCK_SIZE find_partition_size(BLOCK_SIZE bsize, int rows_left,
2299                                       int cols_left, int *bh, int *bw) {
2300   if (rows_left <= 0 || cols_left <= 0) {
2301     return VPXMIN(bsize, BLOCK_8X8);
2302   } else {
2303     for (; bsize > 0; bsize -= 3) {
2304       *bh = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
2305       *bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
2306       if ((*bh <= rows_left) && (*bw <= cols_left)) {
2307         break;
2308       }
2309     }
2310   }
2311   return bsize;
2312 }
2313
2314 static void set_partial_b64x64_partition(MODE_INFO *mi, int mis, int bh_in,
2315                                          int bw_in, int row8x8_remaining,
2316                                          int col8x8_remaining, BLOCK_SIZE bsize,
2317                                          MODE_INFO **mi_8x8) {
2318   int bh = bh_in;
2319   int r, c;
2320   for (r = 0; r < MI_BLOCK_SIZE; r += bh) {
2321     int bw = bw_in;
2322     for (c = 0; c < MI_BLOCK_SIZE; c += bw) {
2323       const int index = r * mis + c;
2324       mi_8x8[index] = mi + index;
2325       mi_8x8[index]->sb_type = find_partition_size(
2326           bsize, row8x8_remaining - r, col8x8_remaining - c, &bh, &bw);
2327     }
2328   }
2329 }
2330
2331 // This function attempts to set all mode info entries in a given SB64
2332 // to the same block partition size.
2333 // However, at the bottom and right borders of the image the requested size
2334 // may not be allowed in which case this code attempts to choose the largest
2335 // allowable partition.
2336 static void set_fixed_partitioning(VP9_COMP *cpi, const TileInfo *const tile,
2337                                    MODE_INFO **mi_8x8, int mi_row, int mi_col,
2338                                    BLOCK_SIZE bsize) {
2339   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
2340   const int mis = cm->mi_stride;
2341   const int row8x8_remaining = tile->mi_row_end - mi_row;
2342   const int col8x8_remaining = tile->mi_col_end - mi_col;
2343   int block_row, block_col;
2344   MODE_INFO *mi_upper_left = cm->mi + mi_row * mis + mi_col;
2345   int bh = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
2346   int bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
2347
2348   assert((row8x8_remaining > 0) && (col8x8_remaining > 0));
2349
2350   // Apply the requested partition size to the SB64 if it is all "in image"
2351   if ((col8x8_remaining >= MI_BLOCK_SIZE) &&
2352       (row8x8_remaining >= MI_BLOCK_SIZE)) {
2353     for (block_row = 0; block_row < MI_BLOCK_SIZE; block_row += bh) {
2354       for (block_col = 0; block_col < MI_BLOCK_SIZE; block_col += bw) {
2355         int index = block_row * mis + block_col;
2356         mi_8x8[index] = mi_upper_left + index;
2357         mi_8x8[index]->sb_type = bsize;
2358       }
2359     }
2360   } else {
2361     // Else this is a partial SB64.
2362     set_partial_b64x64_partition(mi_upper_left, mis, bh, bw, row8x8_remaining,
2363                                  col8x8_remaining, bsize, mi_8x8);
2364   }
2365 }
2366
2367 static const struct {
2368   int row;
2369   int col;
2370 } coord_lookup[16] = {
2371   // 32x32 index = 0
2372   { 0, 0 },
2373   { 0, 2 },
2374   { 2, 0 },
2375   { 2, 2 },
2376   // 32x32 index = 1
2377   { 0, 4 },
2378   { 0, 6 },
2379   { 2, 4 },
2380   { 2, 6 },
2381   // 32x32 index = 2
2382   { 4, 0 },
2383   { 4, 2 },
2384   { 6, 0 },
2385   { 6, 2 },
2386   // 32x32 index = 3
2387   { 4, 4 },
2388   { 4, 6 },
2389   { 6, 4 },
2390   { 6, 6 },
2391 };
2392
2393 static void set_source_var_based_partition(VP9_COMP *cpi,
2394                                            const TileInfo *const tile,
2395                                            MACROBLOCK *const x,
2396                                            MODE_INFO **mi_8x8, int mi_row,
2397                                            int mi_col) {
2398   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
2399   const int mis = cm->mi_stride;
2400   const int row8x8_remaining = tile->mi_row_end - mi_row;
2401   const int col8x8_remaining = tile->mi_col_end - mi_col;
2402   MODE_INFO *mi_upper_left = cm->mi + mi_row * mis + mi_col;
2403
2404   vp9_setup_src_planes(x, cpi->Source, mi_row, mi_col);
2405
2406   assert((row8x8_remaining > 0) && (col8x8_remaining > 0));
2407
2408   // In-image SB64
2409   if ((col8x8_remaining >= MI_BLOCK_SIZE) &&
2410       (row8x8_remaining >= MI_BLOCK_SIZE)) {
2411     int i, j;
2412     int index;
2413     diff d32[4];
2414     const int offset = (mi_row >> 1) * cm->mb_cols + (mi_col >> 1);
2415     int is_larger_better = 0;
2416     int use32x32 = 0;
2417     unsigned int thr = cpi->source_var_thresh;
2418
2419     memset(d32, 0, 4 * sizeof(diff));
2420
2421     for (i = 0; i < 4; i++) {
2422       diff *d16[4];
2423
2424       for (j = 0; j < 4; j++) {
2425         int b_mi_row = coord_lookup[i * 4 + j].row;
2426         int b_mi_col = coord_lookup[i * 4 + j].col;
2427         int boffset = b_mi_row / 2 * cm->mb_cols + b_mi_col / 2;
2428
2429         d16[j] = cpi->source_diff_var + offset + boffset;
2430
2431         index = b_mi_row * mis + b_mi_col;
2432         mi_8x8[index] = mi_upper_left + index;
2433         mi_8x8[index]->sb_type = BLOCK_16X16;
2434
2435         // TODO(yunqingwang): If d16[j].var is very large, use 8x8 partition
2436         // size to further improve quality.
2437       }
2438
2439       is_larger_better = (d16[0]->var < thr) && (d16[1]->var < thr) &&
2440                          (d16[2]->var < thr) && (d16[3]->var < thr);
2441
2442       // Use 32x32 partition
2443       if (is_larger_better) {
2444         use32x32 += 1;
2445
2446         for (j = 0; j < 4; j++) {
2447           d32[i].sse += d16[j]->sse;
2448           d32[i].sum += d16[j]->sum;
2449         }
2450
2451         d32[i].var =
2452             (unsigned int)(d32[i].sse -
2453                            (unsigned int)(((int64_t)d32[i].sum * d32[i].sum) >>
2454                                           10));
2455
2456         index = coord_lookup[i * 4].row * mis + coord_lookup[i * 4].col;
2457         mi_8x8[index] = mi_upper_left + index;
2458         mi_8x8[index]->sb_type = BLOCK_32X32;
2459       }
2460     }
2461
2462     if (use32x32 == 4) {
2463       thr <<= 1;
2464       is_larger_better = (d32[0].var < thr) && (d32[1].var < thr) &&
2465                          (d32[2].var < thr) && (d32[3].var < thr);
2466
2467       // Use 64x64 partition
2468       if (is_larger_better) {
2469         mi_8x8[0] = mi_upper_left;
2470         mi_8x8[0]->sb_type = BLOCK_64X64;
2471       }
2472     }
2473   } else {  // partial in-image SB64
2474     int bh = num_8x8_blocks_high_lookup[BLOCK_16X16];
2475     int bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[BLOCK_16X16];
2476     set_partial_b64x64_partition(mi_upper_left, mis, bh, bw, row8x8_remaining,
2477                                  col8x8_remaining, BLOCK_16X16, mi_8x8);
2478   }
2479 }
2480
2481 static void update_state_rt(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
2482                             PICK_MODE_CONTEXT *ctx, int mi_row, int mi_col,
2483                             int bsize) {
2484   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
2485   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
2486   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
2487   MODE_INFO *const mi = xd->mi[0];
2488   struct macroblock_plane *const p = x->plane;
2489   const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
2490   const int bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[mi->sb_type];
2491   const int bh = num_8x8_blocks_high_lookup[mi->sb_type];
2492   const int x_mis = VPXMIN(bw, cm->mi_cols - mi_col);
2493   const int y_mis = VPXMIN(bh, cm->mi_rows - mi_row);
2494
2495   *(xd->mi[0]) = ctx->mic;
2496   *(x->mbmi_ext) = ctx->mbmi_ext;
2497
2498   if (seg->enabled && (cpi->oxcf.aq_mode != NO_AQ || cpi->roi.enabled)) {
2499     // Setting segmentation map for cyclic_refresh.
2500     if (cpi->oxcf.aq_mode == CYCLIC_REFRESH_AQ &&
2501         cpi->cyclic_refresh->content_mode) {
2502       vp9_cyclic_refresh_update_segment(cpi, mi, mi_row, mi_col, bsize,
2503                                         ctx->rate, ctx->dist, x->skip, p);
2504     } else {
2505       const uint8_t *const map =
2506           seg->update_map ? cpi->segmentation_map : cm->last_frame_seg_map;
2507       mi->segment_id = get_segment_id(cm, map, bsize, mi_row, mi_col);
2508     }
2509     vp9_init_plane_quantizers(cpi, x);
2510   }
2511
2512   if (is_inter_block(mi)) {
2513     vp9_update_mv_count(td);
2514     if (cm->interp_filter == SWITCHABLE) {
2515       const int pred_ctx = get_pred_context_switchable_interp(xd);
2516       ++td->counts->switchable_interp[pred_ctx][mi->interp_filter];
2517     }
2518
2519     if (mi->sb_type < BLOCK_8X8) {
2520       mi->mv[0].as_int = mi->bmi[3].as_mv[0].as_int;
2521       mi->mv[1].as_int = mi->bmi[3].as_mv[1].as_int;
2522     }
2523   }
2524
2525   if (cm->use_prev_frame_mvs || !cm->error_resilient_mode ||
2526       (cpi->svc.use_base_mv && cpi->svc.number_spatial_layers > 1 &&
2527        cpi->svc.spatial_layer_id != cpi->svc.number_spatial_layers - 1)) {
2528     MV_REF *const frame_mvs =
2529         cm->cur_frame->mvs + mi_row * cm->mi_cols + mi_col;
2530     int w, h;
2531
2532     for (h = 0; h < y_mis; ++h) {
2533       MV_REF *const frame_mv = frame_mvs + h * cm->mi_cols;
2534       for (w = 0; w < x_mis; ++w) {
2535         MV_REF *const mv = frame_mv + w;
2536         mv->ref_frame[0] = mi->ref_frame[0];
2537         mv->ref_frame[1] = mi->ref_frame[1];
2538         mv->mv[0].as_int = mi->mv[0].as_int;
2539         mv->mv[1].as_int = mi->mv[1].as_int;
2540       }
2541     }
2542   }
2543
2544   x->skip = ctx->skip;
2545   x->skip_txfm[0] = (mi->segment_id || xd->lossless) ? 0 : ctx->skip_txfm[0];
2546 }
2547
2548 static void encode_b_rt(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
2549                         const TileInfo *const tile, TOKENEXTRA **tp, int mi_row,
2550                         int mi_col, int output_enabled, BLOCK_SIZE bsize,
2551                         PICK_MODE_CONTEXT *ctx) {
2552   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
2553   set_offsets(cpi, tile, x, mi_row, mi_col, bsize);
2554   update_state_rt(cpi, td, ctx, mi_row, mi_col, bsize);
2555
2556   encode_superblock(cpi, td, tp, output_enabled, mi_row, mi_col, bsize, ctx);
2557   update_stats(&cpi->common, td);
2558
2559   (*tp)->token = EOSB_TOKEN;
2560   (*tp)++;
2561 }
2562
2563 static void encode_sb_rt(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
2564                          const TileInfo *const tile, TOKENEXTRA **tp,
2565                          int mi_row, int mi_col, int output_enabled,
2566                          BLOCK_SIZE bsize, PC_TREE *pc_tree) {
2567   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
2568   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
2569   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
2570
2571   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize], hbs = (1 << bsl) / 4;
2572   int ctx;
2573   PARTITION_TYPE partition;
2574   BLOCK_SIZE subsize;
2575
2576   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols) return;
2577
2578   if (bsize >= BLOCK_8X8) {
2579     const int idx_str = xd->mi_stride * mi_row + mi_col;
2580     MODE_INFO **mi_8x8 = cm->mi_grid_visible + idx_str;
2581     ctx = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
2582     subsize = mi_8x8[0]->sb_type;
2583   } else {
2584     ctx = 0;
2585     subsize = BLOCK_4X4;
2586   }
2587
2588   partition = partition_lookup[bsl][subsize];
2589   if (output_enabled && bsize != BLOCK_4X4)
2590     td->counts->partition[ctx][partition]++;
2591
2592   switch (partition) {
2593     case PARTITION_NONE:
2594       encode_b_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2595                   &pc_tree->none);
2596       break;
2597     case PARTITION_VERT:
2598       encode_b_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2599                   &pc_tree->vertical[0]);
2600       if (mi_col + hbs < cm->mi_cols && bsize > BLOCK_8X8) {
2601         encode_b_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col + hbs, output_enabled,
2602                     subsize, &pc_tree->vertical[1]);
2603       }
2604       break;
2605     case PARTITION_HORZ:
2606       encode_b_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2607                   &pc_tree->horizontal[0]);
2608       if (mi_row + hbs < cm->mi_rows && bsize > BLOCK_8X8) {
2609         encode_b_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row + hbs, mi_col, output_enabled,
2610                     subsize, &pc_tree->horizontal[1]);
2611       }
2612       break;
2613     default:
2614       assert(partition == PARTITION_SPLIT);
2615       subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
2616       encode_sb_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, subsize,
2617                    pc_tree->split[0]);
2618       encode_sb_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row, mi_col + hbs, output_enabled,
2619                    subsize, pc_tree->split[1]);
2620       encode_sb_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row + hbs, mi_col, output_enabled,
2621                    subsize, pc_tree->split[2]);
2622       encode_sb_rt(cpi, td, tile, tp, mi_row + hbs, mi_col + hbs,
2623                    output_enabled, subsize, pc_tree->split[3]);
2624       break;
2625   }
2626
2627   if (partition != PARTITION_SPLIT || bsize == BLOCK_8X8)
2628     update_partition_context(xd, mi_row, mi_col, subsize, bsize);
2629 }
2630
2631 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
2632 static void rd_use_partition(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
2633                              TileDataEnc *tile_data, MODE_INFO **mi_8x8,
2634                              TOKENEXTRA **tp, int mi_row, int mi_col,
2635                              BLOCK_SIZE bsize, int *rate, int64_t *dist,
2636                              int do_recon, PC_TREE *pc_tree) {
2637   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
2638   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
2639   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
2640   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
2641   const int mis = cm->mi_stride;
2642   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize];
2643   const int mi_step = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize] / 2;
2644   const int bss = (1 << bsl) / 4;
2645   int i, pl;
2646   PARTITION_TYPE partition = PARTITION_NONE;
2647   BLOCK_SIZE subsize;
2648   ENTROPY_CONTEXT l[16 * MAX_MB_PLANE], a[16 * MAX_MB_PLANE];
2649   PARTITION_CONTEXT sl[8], sa[8];
2650   RD_COST last_part_rdc, none_rdc, chosen_rdc;
2651   BLOCK_SIZE sub_subsize = BLOCK_4X4;
2652   int splits_below = 0;
2653   BLOCK_SIZE bs_type = mi_8x8[0]->sb_type;
2654   int do_partition_search = 1;
2655   PICK_MODE_CONTEXT *ctx = &pc_tree->none;
2656
2657   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols) return;
2658
2659   assert(num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize] ==
2660          num_4x4_blocks_high_lookup[bsize]);
2661
2662   vp9_rd_cost_reset(&last_part_rdc);
2663   vp9_rd_cost_reset(&none_rdc);
2664   vp9_rd_cost_reset(&chosen_rdc);
2665
2666   partition = partition_lookup[bsl][bs_type];
2667   subsize = get_subsize(bsize, partition);
2668
2669   pc_tree->partitioning = partition;
2670   save_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
2671
2672   if (bsize == BLOCK_16X16 && cpi->oxcf.aq_mode != NO_AQ) {
2673     set_offsets(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col, bsize);
2674     x->mb_energy = vp9_block_energy(cpi, x, bsize);
2675   }
2676
2677   if (do_partition_search &&
2678       cpi->sf.partition_search_type == SEARCH_PARTITION &&
2679       cpi->sf.adjust_partitioning_from_last_frame) {
2680     // Check if any of the sub blocks are further split.
2681     if (partition == PARTITION_SPLIT && subsize > BLOCK_8X8) {
2682       sub_subsize = get_subsize(subsize, PARTITION_SPLIT);
2683       splits_below = 1;
2684       for (i = 0; i < 4; i++) {
2685         int jj = i >> 1, ii = i & 0x01;
2686         MODE_INFO *this_mi = mi_8x8[jj * bss * mis + ii * bss];
2687         if (this_mi && this_mi->sb_type >= sub_subsize) {
2688           splits_below = 0;
2689         }
2690       }
2691     }
2692
2693     // If partition is not none try none unless each of the 4 splits are split
2694     // even further..
2695     if (partition != PARTITION_NONE && !splits_below &&
2696         mi_row + (mi_step >> 1) < cm->mi_rows &&
2697         mi_col + (mi_step >> 1) < cm->mi_cols) {
2698       pc_tree->partitioning = PARTITION_NONE;
2699       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &none_rdc, bsize, ctx,
2700                        INT_MAX, INT64_MAX);
2701
2702       pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
2703
2704       if (none_rdc.rate < INT_MAX) {
2705         none_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_NONE];
2706         none_rdc.rdcost =
2707             RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, none_rdc.rate, none_rdc.dist);
2708       }
2709
2710       restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
2711       mi_8x8[0]->sb_type = bs_type;
2712       pc_tree->partitioning = partition;
2713     }
2714   }
2715
2716   switch (partition) {
2717     case PARTITION_NONE:
2718       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &last_part_rdc, bsize,
2719                        ctx, INT_MAX, INT64_MAX);
2720       break;
2721     case PARTITION_HORZ:
2722       pc_tree->horizontal[0].skip_ref_frame_mask = 0;
2723       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &last_part_rdc,
2724                        subsize, &pc_tree->horizontal[0], INT_MAX, INT64_MAX);
2725       if (last_part_rdc.rate != INT_MAX && bsize >= BLOCK_8X8 &&
2726           mi_row + (mi_step >> 1) < cm->mi_rows) {
2727         RD_COST tmp_rdc;
2728         PICK_MODE_CONTEXT *ctx = &pc_tree->horizontal[0];
2729         vp9_rd_cost_init(&tmp_rdc);
2730         update_state(cpi, td, ctx, mi_row, mi_col, subsize, 0);
2731         encode_superblock(cpi, td, tp, 0, mi_row, mi_col, subsize, ctx);
2732         pc_tree->horizontal[1].skip_ref_frame_mask = 0;
2733         rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row + (mi_step >> 1), mi_col,
2734                          &tmp_rdc, subsize, &pc_tree->horizontal[1], INT_MAX,
2735                          INT64_MAX);
2736         if (tmp_rdc.rate == INT_MAX || tmp_rdc.dist == INT64_MAX) {
2737           vp9_rd_cost_reset(&last_part_rdc);
2738           break;
2739         }
2740         last_part_rdc.rate += tmp_rdc.rate;
2741         last_part_rdc.dist += tmp_rdc.dist;
2742         last_part_rdc.rdcost += tmp_rdc.rdcost;
2743       }
2744       break;
2745     case PARTITION_VERT:
2746       pc_tree->vertical[0].skip_ref_frame_mask = 0;
2747       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &last_part_rdc,
2748                        subsize, &pc_tree->vertical[0], INT_MAX, INT64_MAX);
2749       if (last_part_rdc.rate != INT_MAX && bsize >= BLOCK_8X8 &&
2750           mi_col + (mi_step >> 1) < cm->mi_cols) {
2751         RD_COST tmp_rdc;
2752         PICK_MODE_CONTEXT *ctx = &pc_tree->vertical[0];
2753         vp9_rd_cost_init(&tmp_rdc);
2754         update_state(cpi, td, ctx, mi_row, mi_col, subsize, 0);
2755         encode_superblock(cpi, td, tp, 0, mi_row, mi_col, subsize, ctx);
2756         pc_tree->vertical[bsize > BLOCK_8X8].skip_ref_frame_mask = 0;
2757         rd_pick_sb_modes(
2758             cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col + (mi_step >> 1), &tmp_rdc,
2759             subsize, &pc_tree->vertical[bsize > BLOCK_8X8], INT_MAX, INT64_MAX);
2760         if (tmp_rdc.rate == INT_MAX || tmp_rdc.dist == INT64_MAX) {
2761           vp9_rd_cost_reset(&last_part_rdc);
2762           break;
2763         }
2764         last_part_rdc.rate += tmp_rdc.rate;
2765         last_part_rdc.dist += tmp_rdc.dist;
2766         last_part_rdc.rdcost += tmp_rdc.rdcost;
2767       }
2768       break;
2769     default:
2770       assert(partition == PARTITION_SPLIT);
2771       if (bsize == BLOCK_8X8) {
2772         rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &last_part_rdc,
2773                          subsize, pc_tree->leaf_split[0], INT_MAX, INT64_MAX);
2774         break;
2775       }
2776       last_part_rdc.rate = 0;
2777       last_part_rdc.dist = 0;
2778       last_part_rdc.rdcost = 0;
2779       for (i = 0; i < 4; i++) {
2780         int x_idx = (i & 1) * (mi_step >> 1);
2781         int y_idx = (i >> 1) * (mi_step >> 1);
2782         int jj = i >> 1, ii = i & 0x01;
2783         RD_COST tmp_rdc;
2784         if ((mi_row + y_idx >= cm->mi_rows) || (mi_col + x_idx >= cm->mi_cols))
2785           continue;
2786
2787         vp9_rd_cost_init(&tmp_rdc);
2788         rd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi_8x8 + jj * bss * mis + ii * bss,
2789                          tp, mi_row + y_idx, mi_col + x_idx, subsize,
2790                          &tmp_rdc.rate, &tmp_rdc.dist, i != 3,
2791                          pc_tree->split[i]);
2792         if (tmp_rdc.rate == INT_MAX || tmp_rdc.dist == INT64_MAX) {
2793           vp9_rd_cost_reset(&last_part_rdc);
2794           break;
2795         }
2796         last_part_rdc.rate += tmp_rdc.rate;
2797         last_part_rdc.dist += tmp_rdc.dist;
2798       }
2799       break;
2800   }
2801
2802   pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
2803   if (last_part_rdc.rate < INT_MAX) {
2804     last_part_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][partition];
2805     last_part_rdc.rdcost =
2806         RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, last_part_rdc.rate, last_part_rdc.dist);
2807   }
2808
2809   if (do_partition_search && cpi->sf.adjust_partitioning_from_last_frame &&
2810       cpi->sf.partition_search_type == SEARCH_PARTITION &&
2811       partition != PARTITION_SPLIT && bsize > BLOCK_8X8 &&
2812       (mi_row + mi_step < cm->mi_rows ||
2813        mi_row + (mi_step >> 1) == cm->mi_rows) &&
2814       (mi_col + mi_step < cm->mi_cols ||
2815        mi_col + (mi_step >> 1) == cm->mi_cols)) {
2816     BLOCK_SIZE split_subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
2817     chosen_rdc.rate = 0;
2818     chosen_rdc.dist = 0;
2819     restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
2820     pc_tree->partitioning = PARTITION_SPLIT;
2821
2822     // Split partition.
2823     for (i = 0; i < 4; i++) {
2824       int x_idx = (i & 1) * (mi_step >> 1);
2825       int y_idx = (i >> 1) * (mi_step >> 1);
2826       RD_COST tmp_rdc;
2827       ENTROPY_CONTEXT l[16 * MAX_MB_PLANE], a[16 * MAX_MB_PLANE];
2828       PARTITION_CONTEXT sl[8], sa[8];
2829
2830       if ((mi_row + y_idx >= cm->mi_rows) || (mi_col + x_idx >= cm->mi_cols))
2831         continue;
2832
2833       save_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
2834       pc_tree->split[i]->partitioning = PARTITION_NONE;
2835       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row + y_idx, mi_col + x_idx,
2836                        &tmp_rdc, split_subsize, &pc_tree->split[i]->none,
2837                        INT_MAX, INT64_MAX);
2838
2839       restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
2840
2841       if (tmp_rdc.rate == INT_MAX || tmp_rdc.dist == INT64_MAX) {
2842         vp9_rd_cost_reset(&chosen_rdc);
2843         break;
2844       }
2845
2846       chosen_rdc.rate += tmp_rdc.rate;
2847       chosen_rdc.dist += tmp_rdc.dist;
2848
2849       if (i != 3)
2850         encode_sb(cpi, td, tile_info, tp, mi_row + y_idx, mi_col + x_idx, 0,
2851                   split_subsize, pc_tree->split[i]);
2852
2853       pl = partition_plane_context(xd, mi_row + y_idx, mi_col + x_idx,
2854                                    split_subsize);
2855       chosen_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_NONE];
2856     }
2857     pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
2858     if (chosen_rdc.rate < INT_MAX) {
2859       chosen_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_SPLIT];
2860       chosen_rdc.rdcost =
2861           RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, chosen_rdc.rate, chosen_rdc.dist);
2862     }
2863   }
2864
2865   // If last_part is better set the partitioning to that.
2866   if (last_part_rdc.rdcost < chosen_rdc.rdcost) {
2867     mi_8x8[0]->sb_type = bsize;
2868     if (bsize >= BLOCK_8X8) pc_tree->partitioning = partition;
2869     chosen_rdc = last_part_rdc;
2870   }
2871   // If none was better set the partitioning to that.
2872   if (none_rdc.rdcost < chosen_rdc.rdcost) {
2873     if (bsize >= BLOCK_8X8) pc_tree->partitioning = PARTITION_NONE;
2874     chosen_rdc = none_rdc;
2875   }
2876
2877   restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
2878
2879   // We must have chosen a partitioning and encoding or we'll fail later on.
2880   // No other opportunities for success.
2881   if (bsize == BLOCK_64X64)
2882     assert(chosen_rdc.rate < INT_MAX && chosen_rdc.dist < INT64_MAX);
2883
2884   if (do_recon) {
2885     int output_enabled = (bsize == BLOCK_64X64);
2886     encode_sb(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, bsize,
2887               pc_tree);
2888   }
2889
2890   *rate = chosen_rdc.rate;
2891   *dist = chosen_rdc.dist;
2892 }
2893
2894 static const BLOCK_SIZE min_partition_size[BLOCK_SIZES] = {
2895   BLOCK_4X4,   BLOCK_4X4,   BLOCK_4X4,  BLOCK_4X4, BLOCK_4X4,
2896   BLOCK_4X4,   BLOCK_8X8,   BLOCK_8X8,  BLOCK_8X8, BLOCK_16X16,
2897   BLOCK_16X16, BLOCK_16X16, BLOCK_16X16
2898 };
2899
2900 static const BLOCK_SIZE max_partition_size[BLOCK_SIZES] = {
2901   BLOCK_8X8,   BLOCK_16X16, BLOCK_16X16, BLOCK_16X16, BLOCK_32X32,
2902   BLOCK_32X32, BLOCK_32X32, BLOCK_64X64, BLOCK_64X64, BLOCK_64X64,
2903   BLOCK_64X64, BLOCK_64X64, BLOCK_64X64
2904 };
2905
2906 // Look at all the mode_info entries for blocks that are part of this
2907 // partition and find the min and max values for sb_type.
2908 // At the moment this is designed to work on a 64x64 SB but could be
2909 // adjusted to use a size parameter.
2910 //
2911 // The min and max are assumed to have been initialized prior to calling this
2912 // function so repeat calls can accumulate a min and max of more than one sb64.
2913 static void get_sb_partition_size_range(MACROBLOCKD *xd, MODE_INFO **mi_8x8,
2914                                         BLOCK_SIZE *min_block_size,
2915                                         BLOCK_SIZE *max_block_size,
2916                                         int bs_hist[BLOCK_SIZES]) {
2917   int sb_width_in_blocks = MI_BLOCK_SIZE;
2918   int sb_height_in_blocks = MI_BLOCK_SIZE;
2919   int i, j;
2920   int index = 0;
2921
2922   // Check the sb_type for each block that belongs to this region.
2923   for (i = 0; i < sb_height_in_blocks; ++i) {
2924     for (j = 0; j < sb_width_in_blocks; ++j) {
2925       MODE_INFO *mi = mi_8x8[index + j];
2926       BLOCK_SIZE sb_type = mi ? mi->sb_type : 0;
2927       bs_hist[sb_type]++;
2928       *min_block_size = VPXMIN(*min_block_size, sb_type);
2929       *max_block_size = VPXMAX(*max_block_size, sb_type);
2930     }
2931     index += xd->mi_stride;
2932   }
2933 }
2934
2935 // Next square block size less or equal than current block size.
2936 static const BLOCK_SIZE next_square_size[BLOCK_SIZES] = {
2937   BLOCK_4X4,   BLOCK_4X4,   BLOCK_4X4,   BLOCK_8X8,   BLOCK_8X8,
2938   BLOCK_8X8,   BLOCK_16X16, BLOCK_16X16, BLOCK_16X16, BLOCK_32X32,
2939   BLOCK_32X32, BLOCK_32X32, BLOCK_64X64
2940 };
2941
2942 // Look at neighboring blocks and set a min and max partition size based on
2943 // what they chose.
2944 static void rd_auto_partition_range(VP9_COMP *cpi, const TileInfo *const tile,
2945                                     MACROBLOCKD *const xd, int mi_row,
2946                                     int mi_col, BLOCK_SIZE *min_block_size,
2947                                     BLOCK_SIZE *max_block_size) {
2948   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
2949   MODE_INFO **mi = xd->mi;
2950   const int left_in_image = !!xd->left_mi;
2951   const int above_in_image = !!xd->above_mi;
2952   const int row8x8_remaining = tile->mi_row_end - mi_row;
2953   const int col8x8_remaining = tile->mi_col_end - mi_col;
2954   int bh, bw;
2955   BLOCK_SIZE min_size = BLOCK_4X4;
2956   BLOCK_SIZE max_size = BLOCK_64X64;
2957   int bs_hist[BLOCK_SIZES] = { 0 };
2958
2959   // Trap case where we do not have a prediction.
2960   if (left_in_image || above_in_image || cm->frame_type != KEY_FRAME) {
2961     // Default "min to max" and "max to min"
2962     min_size = BLOCK_64X64;
2963     max_size = BLOCK_4X4;
2964
2965     // NOTE: each call to get_sb_partition_size_range() uses the previous
2966     // passed in values for min and max as a starting point.
2967     // Find the min and max partition used in previous frame at this location
2968     if (cm->frame_type != KEY_FRAME) {
2969       MODE_INFO **prev_mi =
2970           &cm->prev_mi_grid_visible[mi_row * xd->mi_stride + mi_col];
2971       get_sb_partition_size_range(xd, prev_mi, &min_size, &max_size, bs_hist);
2972     }
2973     // Find the min and max partition sizes used in the left SB64
2974     if (left_in_image) {
2975       MODE_INFO **left_sb64_mi = &mi[-MI_BLOCK_SIZE];
2976       get_sb_partition_size_range(xd, left_sb64_mi, &min_size, &max_size,
2977                                   bs_hist);
2978     }
2979     // Find the min and max partition sizes used in the above SB64.
2980     if (above_in_image) {
2981       MODE_INFO **above_sb64_mi = &mi[-xd->mi_stride * MI_BLOCK_SIZE];
2982       get_sb_partition_size_range(xd, above_sb64_mi, &min_size, &max_size,
2983                                   bs_hist);
2984     }
2985
2986     // Adjust observed min and max for "relaxed" auto partition case.
2987     if (cpi->sf.auto_min_max_partition_size == RELAXED_NEIGHBORING_MIN_MAX) {
2988       min_size = min_partition_size[min_size];
2989       max_size = max_partition_size[max_size];
2990     }
2991   }
2992
2993   // Check border cases where max and min from neighbors may not be legal.
2994   max_size = find_partition_size(max_size, row8x8_remaining, col8x8_remaining,
2995                                  &bh, &bw);
2996   // Test for blocks at the edge of the active image.
2997   // This may be the actual edge of the image or where there are formatting
2998   // bars.
2999   if (vp9_active_edge_sb(cpi, mi_row, mi_col)) {
3000     min_size = BLOCK_4X4;
3001   } else {
3002     min_size =
3003         VPXMIN(cpi->sf.rd_auto_partition_min_limit, VPXMIN(min_size, max_size));
3004   }
3005
3006   // When use_square_partition_only is true, make sure at least one square
3007   // partition is allowed by selecting the next smaller square size as
3008   // *min_block_size.
3009   if (cpi->sf.use_square_partition_only &&
3010       next_square_size[max_size] < min_size) {
3011     min_size = next_square_size[max_size];
3012   }
3013
3014   *min_block_size = min_size;
3015   *max_block_size = max_size;
3016 }
3017
3018 // TODO(jingning) refactor functions setting partition search range
3019 static void set_partition_range(VP9_COMMON *cm, MACROBLOCKD *xd, int mi_row,
3020                                 int mi_col, BLOCK_SIZE bsize,
3021                                 BLOCK_SIZE *min_bs, BLOCK_SIZE *max_bs) {
3022   int mi_width = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
3023   int mi_height = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
3024   int idx, idy;
3025
3026   MODE_INFO *mi;
3027   const int idx_str = cm->mi_stride * mi_row + mi_col;
3028   MODE_INFO **prev_mi = &cm->prev_mi_grid_visible[idx_str];
3029   BLOCK_SIZE bs, min_size, max_size;
3030
3031   min_size = BLOCK_64X64;
3032   max_size = BLOCK_4X4;
3033
3034   if (prev_mi) {
3035     for (idy = 0; idy < mi_height; ++idy) {
3036       for (idx = 0; idx < mi_width; ++idx) {
3037         mi = prev_mi[idy * cm->mi_stride + idx];
3038         bs = mi ? mi->sb_type : bsize;
3039         min_size = VPXMIN(min_size, bs);
3040         max_size = VPXMAX(max_size, bs);
3041       }
3042     }
3043   }
3044
3045   if (xd->left_mi) {
3046     for (idy = 0; idy < mi_height; ++idy) {
3047       mi = xd->mi[idy * cm->mi_stride - 1];
3048       bs = mi ? mi->sb_type : bsize;
3049       min_size = VPXMIN(min_size, bs);
3050       max_size = VPXMAX(max_size, bs);
3051     }
3052   }
3053
3054   if (xd->above_mi) {
3055     for (idx = 0; idx < mi_width; ++idx) {
3056       mi = xd->mi[idx - cm->mi_stride];
3057       bs = mi ? mi->sb_type : bsize;
3058       min_size = VPXMIN(min_size, bs);
3059       max_size = VPXMAX(max_size, bs);
3060     }
3061   }
3062
3063   if (min_size == max_size) {
3064     min_size = min_partition_size[min_size];
3065     max_size = max_partition_size[max_size];
3066   }
3067
3068   *min_bs = min_size;
3069   *max_bs = max_size;
3070 }
3071 #endif  // !CONFIG_REALTIME_ONLY
3072
3073 static INLINE void store_pred_mv(MACROBLOCK *x, PICK_MODE_CONTEXT *ctx) {
3074   memcpy(ctx->pred_mv, x->pred_mv, sizeof(x->pred_mv));
3075 }
3076
3077 static INLINE void load_pred_mv(MACROBLOCK *x, PICK_MODE_CONTEXT *ctx) {
3078   memcpy(x->pred_mv, ctx->pred_mv, sizeof(x->pred_mv));
3079 }
3080
3081 // Calculate prediction based on the given input features and neural net config.
3082 // Assume there are no more than NN_MAX_NODES_PER_LAYER nodes in each hidden
3083 // layer.
3084 static void nn_predict(const float *features, const NN_CONFIG *nn_config,
3085                        float *output) {
3086   int num_input_nodes = nn_config->num_inputs;
3087   int buf_index = 0;
3088   float buf[2][NN_MAX_NODES_PER_LAYER];
3089   const float *input_nodes = features;
3090
3091   // Propagate hidden layers.
3092   const int num_layers = nn_config->num_hidden_layers;
3093   int layer, node, i;
3094   assert(num_layers <= NN_MAX_HIDDEN_LAYERS);
3095   for (layer = 0; layer < num_layers; ++layer) {
3096     const float *weights = nn_config->weights[layer];
3097     const float *bias = nn_config->bias[layer];
3098     float *output_nodes = buf[buf_index];
3099     const int num_output_nodes = nn_config->num_hidden_nodes[layer];
3100     assert(num_output_nodes < NN_MAX_NODES_PER_LAYER);
3101     for (node = 0; node < num_output_nodes; ++node) {
3102       float val = 0.0f;
3103       for (i = 0; i < num_input_nodes; ++i) val += weights[i] * input_nodes[i];
3104       val += bias[node];
3105       // ReLU as activation function.
3106       val = VPXMAX(val, 0.0f);
3107       output_nodes[node] = val;
3108       weights += num_input_nodes;
3109     }
3110     num_input_nodes = num_output_nodes;
3111     input_nodes = output_nodes;
3112     buf_index = 1 - buf_index;
3113   }
3114
3115   // Final output layer.
3116   {
3117     const float *weights = nn_config->weights[num_layers];
3118     for (node = 0; node < nn_config->num_outputs; ++node) {
3119       const float *bias = nn_config->bias[num_layers];
3120       float val = 0.0f;
3121       for (i = 0; i < num_input_nodes; ++i) val += weights[i] * input_nodes[i];
3122       output[node] = val + bias[node];
3123       weights += num_input_nodes;
3124     }
3125   }
3126 }
3127
3128 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
3129 #define FEATURES 7
3130 // Machine-learning based partition search early termination.
3131 // Return 1 to skip split and rect partitions.
3132 static int ml_pruning_partition(VP9_COMMON *const cm, MACROBLOCKD *const xd,
3133                                 PICK_MODE_CONTEXT *ctx, int mi_row, int mi_col,
3134                                 BLOCK_SIZE bsize) {
3135   const int mag_mv =
3136       abs(ctx->mic.mv[0].as_mv.col) + abs(ctx->mic.mv[0].as_mv.row);
3137   const int left_in_image = !!xd->left_mi;
3138   const int above_in_image = !!xd->above_mi;
3139   MODE_INFO **prev_mi =
3140       &cm->prev_mi_grid_visible[mi_col + cm->mi_stride * mi_row];
3141   int above_par = 0;  // above_partitioning
3142   int left_par = 0;   // left_partitioning
3143   int last_par = 0;   // last_partitioning
3144   int offset = 0;
3145   int i;
3146   BLOCK_SIZE context_size;
3147   const NN_CONFIG *nn_config = NULL;
3148   const float *mean, *sd, *linear_weights;
3149   float nn_score, linear_score;
3150   float features[FEATURES];
3151
3152   assert(b_width_log2_lookup[bsize] == b_height_log2_lookup[bsize]);
3153   vpx_clear_system_state();
3154
3155   switch (bsize) {
3156     case BLOCK_64X64:
3157       offset = 0;
3158       nn_config = &vp9_partition_nnconfig_64x64;
3159       break;
3160     case BLOCK_32X32:
3161       offset = 8;
3162       nn_config = &vp9_partition_nnconfig_32x32;
3163       break;
3164     case BLOCK_16X16:
3165       offset = 16;
3166       nn_config = &vp9_partition_nnconfig_16x16;
3167       break;
3168     default: assert(0 && "Unexpected block size."); return 0;
3169   }
3170
3171   if (above_in_image) {
3172     context_size = xd->above_mi->sb_type;
3173     if (context_size < bsize)
3174       above_par = 2;
3175     else if (context_size == bsize)
3176       above_par = 1;
3177   }
3178
3179   if (left_in_image) {
3180     context_size = xd->left_mi->sb_type;
3181     if (context_size < bsize)
3182       left_par = 2;
3183     else if (context_size == bsize)
3184       left_par = 1;
3185   }
3186
3187   if (prev_mi) {
3188     context_size = prev_mi[0]->sb_type;
3189     if (context_size < bsize)
3190       last_par = 2;
3191     else if (context_size == bsize)
3192       last_par = 1;
3193   }
3194
3195   mean = &vp9_partition_feature_mean[offset];
3196   sd = &vp9_partition_feature_std[offset];
3197   features[0] = ((float)ctx->rate - mean[0]) / sd[0];
3198   features[1] = ((float)ctx->dist - mean[1]) / sd[1];
3199   features[2] = ((float)mag_mv / 2 - mean[2]) * sd[2];
3200   features[3] = ((float)(left_par + above_par) / 2 - mean[3]) * sd[3];
3201   features[4] = ((float)ctx->sum_y_eobs - mean[4]) / sd[4];
3202   features[5] = ((float)cm->base_qindex - mean[5]) * sd[5];
3203   features[6] = ((float)last_par - mean[6]) * sd[6];
3204
3205   // Predict using linear model.
3206   linear_weights = &vp9_partition_linear_weights[offset];
3207   linear_score = linear_weights[FEATURES];
3208   for (i = 0; i < FEATURES; ++i)
3209     linear_score += linear_weights[i] * features[i];
3210   if (linear_score > 0.1f) return 0;
3211
3212   // Predict using neural net model.
3213   nn_predict(features, nn_config, &nn_score);
3214
3215   if (linear_score < -0.0f && nn_score < 0.1f) return 1;
3216   if (nn_score < -0.0f && linear_score < 0.1f) return 1;
3217   return 0;
3218 }
3219 #undef FEATURES
3220
3221 #define FEATURES 4
3222 // ML-based partition search breakout.
3223 static int ml_predict_breakout(VP9_COMP *const cpi, BLOCK_SIZE bsize,
3224                                const MACROBLOCK *const x,
3225                                const RD_COST *const rd_cost) {
3226   DECLARE_ALIGNED(16, static const uint8_t, vp9_64_zeros[64]) = { 0 };
3227   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
3228   float features[FEATURES];
3229   const float *linear_weights = NULL;  // Linear model weights.
3230   float linear_score = 0.0f;
3231   const int qindex = cm->base_qindex;
3232   const int q_ctx = qindex >= 200 ? 0 : (qindex >= 150 ? 1 : 2);
3233   const int is_720p_or_larger = VPXMIN(cm->width, cm->height) >= 720;
3234   const int resolution_ctx = is_720p_or_larger ? 1 : 0;
3235
3236   switch (bsize) {
3237     case BLOCK_64X64:
3238       linear_weights = vp9_partition_breakout_weights_64[resolution_ctx][q_ctx];
3239       break;
3240     case BLOCK_32X32:
3241       linear_weights = vp9_partition_breakout_weights_32[resolution_ctx][q_ctx];
3242       break;
3243     case BLOCK_16X16:
3244       linear_weights = vp9_partition_breakout_weights_16[resolution_ctx][q_ctx];
3245       break;
3246     case BLOCK_8X8:
3247       linear_weights = vp9_partition_breakout_weights_8[resolution_ctx][q_ctx];
3248       break;
3249     default: assert(0 && "Unexpected block size."); return 0;
3250   }
3251   if (!linear_weights) return 0;
3252
3253   {  // Generate feature values.
3254 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3255     const int ac_q =
3256         vp9_ac_quant(cm->base_qindex, 0, cm->bit_depth) >> (x->e_mbd.bd - 8);
3257 #else
3258     const int ac_q = vp9_ac_quant(qindex, 0, cm->bit_depth);
3259 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3260     const int num_pels_log2 = num_pels_log2_lookup[bsize];
3261     int feature_index = 0;
3262     unsigned int var, sse;
3263     float rate_f, dist_f;
3264
3265 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3266     if (x->e_mbd.cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH) {
3267       var =
3268           vp9_high_get_sby_variance(cpi, &x->plane[0].src, bsize, x->e_mbd.bd);
3269     } else {
3270       var = cpi->fn_ptr[bsize].vf(x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride,
3271                                   vp9_64_zeros, 0, &sse);
3272     }
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 #endif
3277     var = var >> num_pels_log2;
3278
3279     vpx_clear_system_state();
3280
3281     rate_f = (float)VPXMIN(rd_cost->rate, INT_MAX);
3282     dist_f = (float)(VPXMIN(rd_cost->dist, INT_MAX) >> num_pels_log2);
3283     rate_f =
3284         ((float)x->rdmult / 128.0f / 512.0f / (float)(1 << num_pels_log2)) *
3285         rate_f;
3286
3287     features[feature_index++] = rate_f;
3288     features[feature_index++] = dist_f;
3289     features[feature_index++] = (float)var;
3290     features[feature_index++] = (float)ac_q;
3291     assert(feature_index == FEATURES);
3292   }
3293
3294   {  // Calculate the output score.
3295     int i;
3296     linear_score = linear_weights[FEATURES];
3297     for (i = 0; i < FEATURES; ++i)
3298       linear_score += linear_weights[i] * features[i];
3299   }
3300
3301   return linear_score >= cpi->sf.rd_ml_partition.search_breakout_thresh[q_ctx];
3302 }
3303 #undef FEATURES
3304
3305 #define FEATURES 8
3306 #define LABELS 4
3307 static void ml_prune_rect_partition(VP9_COMP *const cpi, MACROBLOCK *const x,
3308                                     BLOCK_SIZE bsize,
3309                                     const PC_TREE *const pc_tree,
3310                                     int *allow_horz, int *allow_vert,
3311                                     int64_t ref_rd) {
3312   const NN_CONFIG *nn_config = NULL;
3313   float score[LABELS] = {
3314     0.0f,
3315   };
3316   int thresh = -1;
3317   int i;
3318   (void)x;
3319
3320   if (ref_rd <= 0 || ref_rd > 1000000000) return;
3321
3322   switch (bsize) {
3323     case BLOCK_8X8: break;
3324     case BLOCK_16X16:
3325       nn_config = &vp9_rect_part_nnconfig_16;
3326       thresh = cpi->sf.rd_ml_partition.prune_rect_thresh[1];
3327       break;
3328     case BLOCK_32X32:
3329       nn_config = &vp9_rect_part_nnconfig_32;
3330       thresh = cpi->sf.rd_ml_partition.prune_rect_thresh[2];
3331       break;
3332     case BLOCK_64X64:
3333       nn_config = &vp9_rect_part_nnconfig_64;
3334       thresh = cpi->sf.rd_ml_partition.prune_rect_thresh[3];
3335       break;
3336     default: assert(0 && "Unexpected block size."); return;
3337   }
3338   if (!nn_config || thresh < 0) return;
3339
3340   // Feature extraction and model score calculation.
3341   {
3342     const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
3343 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3344     const int dc_q =
3345         vp9_dc_quant(cm->base_qindex, 0, cm->bit_depth) >> (x->e_mbd.bd - 8);
3346 #else
3347     const int dc_q = vp9_dc_quant(cm->base_qindex, 0, cm->bit_depth);
3348 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3349     const int bs = 4 * num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
3350     int feature_index = 0;
3351     float features[FEATURES];
3352
3353     features[feature_index++] = logf((float)dc_q + 1.0f);
3354     features[feature_index++] =
3355         (float)(pc_tree->partitioning == PARTITION_NONE);
3356     features[feature_index++] = logf((float)ref_rd / bs / bs + 1.0f);
3357
3358     {
3359       const float norm_factor = 1.0f / ((float)ref_rd + 1.0f);
3360       const int64_t none_rdcost = pc_tree->none.rdcost;
3361       float rd_ratio = 2.0f;
3362       if (none_rdcost > 0 && none_rdcost < 1000000000)
3363         rd_ratio = (float)none_rdcost * norm_factor;
3364       features[feature_index++] = VPXMIN(rd_ratio, 2.0f);
3365
3366       for (i = 0; i < 4; ++i) {
3367         const int64_t this_rd = pc_tree->split[i]->none.rdcost;
3368         const int rd_valid = this_rd > 0 && this_rd < 1000000000;
3369         // Ratio between sub-block RD and whole block RD.
3370         features[feature_index++] =
3371             rd_valid ? (float)this_rd * norm_factor : 1.0f;
3372       }
3373     }
3374
3375     assert(feature_index == FEATURES);
3376     nn_predict(features, nn_config, score);
3377   }
3378
3379   // Make decisions based on the model score.
3380   {
3381     int max_score = -1000;
3382     int horz = 0, vert = 0;
3383     int int_score[LABELS];
3384     for (i = 0; i < LABELS; ++i) {
3385       int_score[i] = (int)(100 * score[i]);
3386       max_score = VPXMAX(int_score[i], max_score);
3387     }
3388     thresh = max_score - thresh;
3389     for (i = 0; i < LABELS; ++i) {
3390       if (int_score[i] >= thresh) {
3391         if ((i >> 0) & 1) horz = 1;
3392         if ((i >> 1) & 1) vert = 1;
3393       }
3394     }
3395     *allow_horz = *allow_horz && horz;
3396     *allow_vert = *allow_vert && vert;
3397   }
3398 }
3399 #undef FEATURES
3400 #undef LABELS
3401
3402 // Perform fast and coarse motion search for the given block. This is a
3403 // pre-processing step for the ML based partition search speedup.
3404 static void simple_motion_search(const VP9_COMP *const cpi, MACROBLOCK *const x,
3405                                  BLOCK_SIZE bsize, int mi_row, int mi_col,
3406                                  MV ref_mv, MV_REFERENCE_FRAME ref,
3407                                  uint8_t *const pred_buf) {
3408   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
3409   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
3410   MODE_INFO *const mi = xd->mi[0];
3411   const YV12_BUFFER_CONFIG *const yv12 = get_ref_frame_buffer(cpi, ref);
3412   const int step_param = 1;
3413   const MvLimits tmp_mv_limits = x->mv_limits;
3414   const SEARCH_METHODS search_method = NSTEP;
3415   const int sadpb = x->sadperbit16;
3416   MV ref_mv_full = { ref_mv.row >> 3, ref_mv.col >> 3 };
3417   MV best_mv = { 0, 0 };
3418   int cost_list[5];
3419
3420   assert(yv12 != NULL);
3421   if (!yv12) return;
3422   vp9_setup_pre_planes(xd, 0, yv12, mi_row, mi_col,
3423                        &cm->frame_refs[ref - 1].sf);
3424   mi->ref_frame[0] = ref;
3425   mi->ref_frame[1] = NONE;
3426   mi->sb_type = bsize;
3427   vp9_set_mv_search_range(&x->mv_limits, &ref_mv);
3428   vp9_full_pixel_search(cpi, x, bsize, &ref_mv_full, step_param, search_method,
3429                         sadpb, cond_cost_list(cpi, cost_list), &ref_mv,
3430                         &best_mv, 0, 0);
3431   best_mv.row *= 8;
3432   best_mv.col *= 8;
3433   x->mv_limits = tmp_mv_limits;
3434   mi->mv[0].as_mv = best_mv;
3435
3436   set_ref_ptrs(cm, xd, mi->ref_frame[0], mi->ref_frame[1]);
3437   xd->plane[0].dst.buf = pred_buf;
3438   xd->plane[0].dst.stride = 64;
3439   vp9_build_inter_predictors_sby(xd, mi_row, mi_col, bsize);
3440 }
3441
3442 // Use a neural net model to prune partition-none and partition-split search.
3443 // Features used: QP; spatial block size contexts; variance of prediction
3444 // residue after simple_motion_search.
3445 #define FEATURES 12
3446 static void ml_predict_var_rd_paritioning(const VP9_COMP *const cpi,
3447                                           MACROBLOCK *const x,
3448                                           PC_TREE *const pc_tree,
3449                                           BLOCK_SIZE bsize, int mi_row,
3450                                           int mi_col, int *none, int *split) {
3451   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
3452   const NN_CONFIG *nn_config = NULL;
3453 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3454   MACROBLOCKD *xd = &x->e_mbd;
3455   DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, pred_buffer[64 * 64 * 2]);
3456   uint8_t *const pred_buf = (xd->cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH)
3457                                 ? (CONVERT_TO_BYTEPTR(pred_buffer))
3458                                 : pred_buffer;
3459 #else
3460   DECLARE_ALIGNED(16, uint8_t, pred_buffer[64 * 64]);
3461   uint8_t *const pred_buf = pred_buffer;
3462 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3463   const int speed = cpi->oxcf.speed;
3464   float thresh = 0.0f;
3465
3466   switch (bsize) {
3467     case BLOCK_64X64:
3468       nn_config = &vp9_part_split_nnconfig_64;
3469       thresh = speed > 0 ? 2.8f : 3.0f;
3470       break;
3471     case BLOCK_32X32:
3472       nn_config = &vp9_part_split_nnconfig_32;
3473       thresh = speed > 0 ? 3.5f : 3.0f;
3474       break;
3475     case BLOCK_16X16:
3476       nn_config = &vp9_part_split_nnconfig_16;
3477       thresh = speed > 0 ? 3.8f : 4.0f;
3478       break;
3479     case BLOCK_8X8:
3480       nn_config = &vp9_part_split_nnconfig_8;
3481       if (cm->width >= 720 && cm->height >= 720)
3482         thresh = speed > 0 ? 2.5f : 2.0f;
3483       else
3484         thresh = speed > 0 ? 3.8f : 2.0f;
3485       break;
3486     default: assert(0 && "Unexpected block size."); return;
3487   }
3488
3489   if (!nn_config) return;
3490
3491   // Do a simple single motion search to find a prediction for current block.
3492   // The variance of the residue will be used as input features.
3493   {
3494     MV ref_mv;
3495     const MV_REFERENCE_FRAME ref =
3496         cpi->rc.is_src_frame_alt_ref ? ALTREF_FRAME : LAST_FRAME;
3497     // If bsize is 64x64, use zero MV as reference; otherwise, use MV result
3498     // of previous(larger) block as reference.
3499     if (bsize == BLOCK_64X64)
3500       ref_mv.row = ref_mv.col = 0;
3501     else
3502       ref_mv = pc_tree->mv;
3503     vp9_setup_src_planes(x, cpi->Source, mi_row, mi_col);
3504     simple_motion_search(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col, ref_mv, ref, pred_buf);
3505     pc_tree->mv = x->e_mbd.mi[0]->mv[0].as_mv;
3506   }
3507
3508   vpx_clear_system_state();
3509
3510   {
3511     float features[FEATURES] = { 0.0f };
3512 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3513     const int dc_q =
3514         vp9_dc_quant(cm->base_qindex, 0, cm->bit_depth) >> (xd->bd - 8);
3515 #else
3516     const int dc_q = vp9_dc_quant(cm->base_qindex, 0, cm->bit_depth);
3517 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
3518     int feature_idx = 0;
3519     float score;
3520
3521     // Generate model input features.
3522     features[feature_idx++] = logf((float)dc_q + 1.0f);
3523
3524     // Get the variance of the residue as input features.
3525     {
3526       const int bs = 4 * num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
3527       const BLOCK_SIZE subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
3528       const uint8_t *pred = pred_buf;
3529       const uint8_t *src = x->plane[0].src.buf;
3530       const int src_stride = x->plane[0].src.stride;
3531       const int pred_stride = 64;
3532       unsigned int sse;
3533       // Variance of whole block.
3534       const unsigned int var =
3535           cpi->fn_ptr[bsize].vf(src, src_stride, pred, pred_stride, &sse);
3536       const float factor = (var == 0) ? 1.0f : (1.0f / (float)var);
3537       const MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
3538       const int has_above = !!xd->above_mi;
3539       const int has_left = !!xd->left_mi;
3540       const BLOCK_SIZE above_bsize = has_above ? xd->above_mi->sb_type : bsize;
3541       const BLOCK_SIZE left_bsize = has_left ? xd->left_mi->sb_type : bsize;
3542       int i;
3543
3544       features[feature_idx++] = (float)has_above;
3545       features[feature_idx++] = (float)b_width_log2_lookup[above_bsize];
3546       features[feature_idx++] = (float)b_height_log2_lookup[above_bsize];
3547       features[feature_idx++] = (float)has_left;
3548       features[feature_idx++] = (float)b_width_log2_lookup[left_bsize];
3549       features[feature_idx++] = (float)b_height_log2_lookup[left_bsize];
3550       features[feature_idx++] = logf((float)var + 1.0f);
3551       for (i = 0; i < 4; ++i) {
3552         const int x_idx = (i & 1) * bs / 2;
3553         const int y_idx = (i >> 1) * bs / 2;
3554         const int src_offset = y_idx * src_stride + x_idx;
3555         const int pred_offset = y_idx * pred_stride + x_idx;
3556         // Variance of quarter block.
3557         const unsigned int sub_var =
3558             cpi->fn_ptr[subsize].vf(src + src_offset, src_stride,
3559                                     pred + pred_offset, pred_stride, &sse);
3560         const float var_ratio = (var == 0) ? 1.0f : factor * (float)sub_var;
3561         features[feature_idx++] = var_ratio;
3562       }
3563     }
3564     assert(feature_idx == FEATURES);
3565
3566     // Feed the features into the model to get the confidence score.
3567     nn_predict(features, nn_config, &score);
3568
3569     // Higher score means that the model has higher confidence that the split
3570     // partition is better than the non-split partition. So if the score is
3571     // high enough, we skip the none-split partition search; if the score is
3572     // low enough, we skip the split partition search.
3573     if (score > thresh) *none = 0;
3574     if (score < -thresh) *split = 0;
3575   }
3576 }
3577 #undef FEATURES
3578 #endif  // !CONFIG_REALTIME_ONLY
3579
3580 static double log_wiener_var(int64_t wiener_variance) {
3581   return log(1.0 + wiener_variance) / log(2.0);
3582 }
3583
3584 static void build_kmeans_segmentation(VP9_COMP *cpi) {
3585   VP9_COMMON *cm = &cpi->common;
3586   BLOCK_SIZE bsize = BLOCK_64X64;
3587   KMEANS_DATA *kmeans_data;
3588
3589   vp9_disable_segmentation(&cm->seg);
3590   if (cm->show_frame) {
3591     int mi_row, mi_col;
3592     cpi->kmeans_data_size = 0;
3593     cpi->kmeans_ctr_num = 8;
3594
3595     for (mi_row = 0; mi_row < cm->mi_rows; mi_row += MI_BLOCK_SIZE) {
3596       for (mi_col = 0; mi_col < cm->mi_cols; mi_col += MI_BLOCK_SIZE) {
3597         int mb_row_start = mi_row >> 1;
3598         int mb_col_start = mi_col >> 1;
3599         int mb_row_end = VPXMIN(
3600             (mi_row + num_8x8_blocks_high_lookup[bsize]) >> 1, cm->mb_rows);
3601         int mb_col_end = VPXMIN(
3602             (mi_col + num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize]) >> 1, cm->mb_cols);
3603         int row, col;
3604         int64_t wiener_variance = 0;
3605
3606         for (row = mb_row_start; row < mb_row_end; ++row)
3607           for (col = mb_col_start; col < mb_col_end; ++col)
3608             wiener_variance += cpi->mb_wiener_variance[row * cm->mb_cols + col];
3609
3610         wiener_variance /=
3611             (mb_row_end - mb_row_start) * (mb_col_end - mb_col_start);
3612
3613 #if CONFIG_MULTITHREAD
3614         pthread_mutex_lock(&cpi->kmeans_mutex);
3615 #endif  // CONFIG_MULTITHREAD
3616
3617         kmeans_data = &cpi->kmeans_data_arr[cpi->kmeans_data_size++];
3618         kmeans_data->value = log_wiener_var(wiener_variance);
3619         kmeans_data->pos = mi_row * cpi->kmeans_data_stride + mi_col;
3620 #if CONFIG_MULTITHREAD
3621         pthread_mutex_unlock(&cpi->kmeans_mutex);
3622 #endif  // CONFIG_MULTITHREAD
3623       }
3624     }
3625
3626     vp9_kmeans(cpi->kmeans_ctr_ls, cpi->kmeans_boundary_ls,
3627                cpi->kmeans_count_ls, cpi->kmeans_ctr_num, cpi->kmeans_data_arr,
3628                cpi->kmeans_data_size);
3629
3630     vp9_perceptual_aq_mode_setup(cpi, &cm->seg);
3631   }
3632 }
3633
3634 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
3635 static int wiener_var_segment(VP9_COMP *cpi, BLOCK_SIZE bsize, int mi_row,
3636                               int mi_col) {
3637   VP9_COMMON *cm = &cpi->common;
3638   int mb_row_start = mi_row >> 1;
3639   int mb_col_start = mi_col >> 1;
3640   int mb_row_end =
3641       VPXMIN((mi_row + num_8x8_blocks_high_lookup[bsize]) >> 1, cm->mb_rows);
3642   int mb_col_end =
3643       VPXMIN((mi_col + num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize]) >> 1, cm->mb_cols);
3644   int row, col, idx;
3645   int64_t wiener_variance = 0;
3646   int segment_id;
3647   int8_t seg_hist[MAX_SEGMENTS] = { 0 };
3648   int8_t max_count = 0, max_index = -1;
3649
3650   vpx_clear_system_state();
3651
3652   assert(cpi->norm_wiener_variance > 0);
3653
3654   for (row = mb_row_start; row < mb_row_end; ++row) {
3655     for (col = mb_col_start; col < mb_col_end; ++col) {
3656       wiener_variance = cpi->mb_wiener_variance[row * cm->mb_cols + col];
3657       segment_id =
3658           vp9_get_group_idx(log_wiener_var(wiener_variance),
3659                             cpi->kmeans_boundary_ls, cpi->kmeans_ctr_num);
3660       ++seg_hist[segment_id];
3661     }
3662   }
3663
3664   for (idx = 0; idx < cpi->kmeans_ctr_num; ++idx) {
3665     if (seg_hist[idx] > max_count) {
3666       max_count = seg_hist[idx];
3667       max_index = idx;
3668     }
3669   }
3670
3671   assert(max_index >= 0);
3672   segment_id = max_index;
3673
3674   return segment_id;
3675 }
3676
3677 static int get_rdmult_delta(VP9_COMP *cpi, BLOCK_SIZE bsize, int mi_row,
3678                             int mi_col, int orig_rdmult) {
3679   const int gf_group_index = cpi->twopass.gf_group.index;
3680   int64_t intra_cost = 0;
3681   int64_t mc_dep_cost = 0;
3682   int mi_wide = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
3683   int mi_high = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
3684   int row, col;
3685
3686   int dr = 0;
3687   int count = 0;
3688   double r0, rk, beta;
3689
3690   TplDepFrame *tpl_frame;
3691   TplDepStats *tpl_stats;
3692   int tpl_stride;
3693
3694   if (gf_group_index >= MAX_ARF_GOP_SIZE) return orig_rdmult;
3695   tpl_frame = &cpi->tpl_stats[gf_group_index];
3696
3697   if (tpl_frame->is_valid == 0) return orig_rdmult;
3698   tpl_stats = tpl_frame->tpl_stats_ptr;
3699   tpl_stride = tpl_frame->stride;
3700
3701   if (cpi->twopass.gf_group.layer_depth[gf_group_index] > 1) return orig_rdmult;
3702
3703   for (row = mi_row; row < mi_row + mi_high; ++row) {
3704     for (col = mi_col; col < mi_col + mi_wide; ++col) {
3705       TplDepStats *this_stats = &tpl_stats[row * tpl_stride + col];
3706
3707       if (row >= cpi->common.mi_rows || col >= cpi->common.mi_cols) continue;
3708
3709       intra_cost += this_stats->intra_cost;
3710       mc_dep_cost += this_stats->mc_dep_cost;
3711
3712       ++count;
3713     }
3714   }
3715
3716   vpx_clear_system_state();
3717
3718   r0 = cpi->rd.r0;
3719   rk = (double)intra_cost / mc_dep_cost;
3720   beta = r0 / rk;
3721   dr = vp9_get_adaptive_rdmult(cpi, beta);
3722
3723   dr = VPXMIN(dr, orig_rdmult * 3 / 2);
3724   dr = VPXMAX(dr, orig_rdmult * 1 / 2);
3725
3726   dr = VPXMAX(1, dr);
3727
3728   return dr;
3729 }
3730 #endif  // !CONFIG_REALTIME_ONLY
3731
3732 #if CONFIG_RATE_CTRL
3733 static void assign_partition_info(
3734     const int row_start_4x4, const int col_start_4x4, const int block_width_4x4,
3735     const int block_height_4x4, const int num_unit_rows,
3736     const int num_unit_cols, PARTITION_INFO *partition_info) {
3737   int i, j;
3738   for (i = 0; i < block_height_4x4; ++i) {
3739     for (j = 0; j < block_width_4x4; ++j) {
3740       const int row_4x4 = row_start_4x4 + i;
3741       const int col_4x4 = col_start_4x4 + j;
3742       const int unit_index = row_4x4 * num_unit_cols + col_4x4;
3743       if (row_4x4 >= num_unit_rows || col_4x4 >= num_unit_cols) continue;
3744       partition_info[unit_index].row = row_4x4 << 2;
3745       partition_info[unit_index].column = col_4x4 << 2;
3746       partition_info[unit_index].row_start = row_start_4x4 << 2;
3747       partition_info[unit_index].column_start = col_start_4x4 << 2;
3748       partition_info[unit_index].width = block_width_4x4 << 2;
3749       partition_info[unit_index].height = block_height_4x4 << 2;
3750     }
3751   }
3752 }
3753
3754 static void assign_motion_vector_info(const int block_width_4x4,
3755                                       const int block_height_4x4,
3756                                       const int row_start_4x4,
3757                                       const int col_start_4x4,
3758                                       const int num_unit_rows,
3759                                       const int num_unit_cols, MV *source_mv[2],
3760                                       MV_REFERENCE_FRAME source_ref_frame[2],
3761                                       MOTION_VECTOR_INFO *motion_vector_info) {
3762   int i, j;
3763   for (i = 0; i < block_height_4x4; ++i) {
3764     for (j = 0; j < block_width_4x4; ++j) {
3765       const int row_4x4 = row_start_4x4 + i;
3766       const int col_4x4 = col_start_4x4 + j;
3767       const int unit_index = row_4x4 * num_unit_cols + col_4x4;
3768       if (row_4x4 >= num_unit_rows || col_4x4 >= num_unit_cols) continue;
3769       if (source_ref_frame[1] == NONE) {
3770         assert(source_mv[1]->row == 0 && source_mv[1]->col == 0);
3771       }
3772       motion_vector_info[unit_index].ref_frame[0] = source_ref_frame[0];
3773       motion_vector_info[unit_index].ref_frame[1] = source_ref_frame[1];
3774       motion_vector_info[unit_index].mv[0].as_mv.row = source_mv[0]->row;
3775       motion_vector_info[unit_index].mv[0].as_mv.col = source_mv[0]->col;
3776       motion_vector_info[unit_index].mv[1].as_mv.row = source_mv[1]->row;
3777       motion_vector_info[unit_index].mv[1].as_mv.col = source_mv[1]->col;
3778     }
3779   }
3780 }
3781
3782 static void store_superblock_info(
3783     const PC_TREE *const pc_tree, MODE_INFO **mi_grid_visible,
3784     const int mi_stride, const int square_size_4x4, const int num_unit_rows,
3785     const int num_unit_cols, const int row_start_4x4, const int col_start_4x4,
3786     PARTITION_INFO *partition_info, MOTION_VECTOR_INFO *motion_vector_info) {
3787   const int subblock_square_size_4x4 = square_size_4x4 >> 1;
3788   if (row_start_4x4 >= num_unit_rows || col_start_4x4 >= num_unit_cols) return;
3789   assert(pc_tree->partitioning != PARTITION_INVALID);
3790   // End node, no split.
3791   if (pc_tree->partitioning == PARTITION_NONE ||
3792       pc_tree->partitioning == PARTITION_HORZ ||
3793       pc_tree->partitioning == PARTITION_VERT || square_size_4x4 == 1) {
3794     const int mi_row = row_start_4x4 >> 1;
3795     const int mi_col = col_start_4x4 >> 1;
3796     const int mi_idx = mi_stride * mi_row + mi_col;
3797     MODE_INFO **mi = mi_grid_visible + mi_idx;
3798     MV *source_mv[2];
3799     MV_REFERENCE_FRAME source_ref_frame[2];
3800
3801     // partition info
3802     const int block_width_4x4 = (pc_tree->partitioning == PARTITION_VERT)
3803                                     ? square_size_4x4 >> 1
3804                                     : square_size_4x4;
3805     const int block_height_4x4 = (pc_tree->partitioning == PARTITION_HORZ)
3806                                      ? square_size_4x4 >> 1
3807                                      : square_size_4x4;
3808     assign_partition_info(row_start_4x4, col_start_4x4, block_width_4x4,
3809                           block_height_4x4, num_unit_rows, num_unit_cols,
3810                           partition_info);
3811     if (pc_tree->partitioning == PARTITION_VERT) {
3812       assign_partition_info(row_start_4x4, col_start_4x4 + block_width_4x4,
3813                             block_width_4x4, block_height_4x4, num_unit_rows,
3814                             num_unit_cols, partition_info);
3815     } else if (pc_tree->partitioning == PARTITION_HORZ) {
3816       assign_partition_info(row_start_4x4 + block_height_4x4, col_start_4x4,
3817                             block_width_4x4, block_height_4x4, num_unit_rows,
3818                             num_unit_cols, partition_info);
3819     }
3820
3821     // motion vector info
3822     if (pc_tree->partitioning == PARTITION_HORZ) {
3823       int is_valid_second_rectangle = 0;
3824       assert(square_size_4x4 > 1);
3825       // First rectangle.
3826       source_ref_frame[0] = mi[0]->ref_frame[0];
3827       source_ref_frame[1] = mi[0]->ref_frame[1];
3828       source_mv[0] = &mi[0]->mv[0].as_mv;
3829       source_mv[1] = &mi[0]->mv[1].as_mv;
3830       assign_motion_vector_info(block_width_4x4, block_height_4x4,
3831                                 row_start_4x4, col_start_4x4, num_unit_rows,
3832                                 num_unit_cols, source_mv, source_ref_frame,
3833                                 motion_vector_info);
3834       // Second rectangle.
3835       if (square_size_4x4 == 2) {
3836         is_valid_second_rectangle = 1;
3837         source_ref_frame[0] = mi[0]->ref_frame[0];
3838         source_ref_frame[1] = mi[0]->ref_frame[1];
3839         source_mv[0] = &mi[0]->bmi[2].as_mv[0].as_mv;
3840         source_mv[1] = &mi[0]->bmi[2].as_mv[1].as_mv;
3841       } else {
3842         const int mi_row_2 = mi_row + (block_height_4x4 >> 1);
3843         const int mi_col_2 = mi_col;
3844         if (mi_row_2 * 2 < num_unit_rows && mi_col_2 * 2 < num_unit_cols) {
3845           const int mi_idx_2 = mi_stride * mi_row_2 + mi_col_2;
3846           is_valid_second_rectangle = 1;
3847           mi = mi_grid_visible + mi_idx_2;
3848           source_ref_frame[0] = mi[0]->ref_frame[0];
3849           source_ref_frame[1] = mi[0]->ref_frame[1];
3850           source_mv[0] = &mi[0]->mv[0].as_mv;
3851           source_mv[1] = &mi[0]->mv[1].as_mv;
3852         }
3853       }
3854       if (is_valid_second_rectangle) {
3855         assign_motion_vector_info(
3856             block_width_4x4, block_height_4x4, row_start_4x4 + block_height_4x4,
3857             col_start_4x4, num_unit_rows, num_unit_cols, source_mv,
3858             source_ref_frame, motion_vector_info);
3859       }
3860     } else if (pc_tree->partitioning == PARTITION_VERT) {
3861       int is_valid_second_rectangle = 0;
3862       assert(square_size_4x4 > 1);
3863       // First rectangle.
3864       source_ref_frame[0] = mi[0]->ref_frame[0];
3865       source_ref_frame[1] = mi[0]->ref_frame[1];
3866       source_mv[0] = &mi[0]->mv[0].as_mv;
3867       source_mv[1] = &mi[0]->mv[1].as_mv;
3868       assign_motion_vector_info(block_width_4x4, block_height_4x4,
3869                                 row_start_4x4, col_start_4x4, num_unit_rows,
3870                                 num_unit_cols, source_mv, source_ref_frame,
3871                                 motion_vector_info);
3872       // Second rectangle.
3873       if (square_size_4x4 == 2) {
3874         is_valid_second_rectangle = 1;
3875         source_ref_frame[0] = mi[0]->ref_frame[0];
3876         source_ref_frame[1] = mi[0]->ref_frame[1];
3877         source_mv[0] = &mi[0]->bmi[1].as_mv[0].as_mv;
3878         source_mv[1] = &mi[0]->bmi[1].as_mv[1].as_mv;
3879       } else {
3880         const int mi_row_2 = mi_row;
3881         const int mi_col_2 = mi_col + (block_width_4x4 >> 1);
3882         if (mi_row_2 * 2 < num_unit_rows && mi_col_2 * 2 < num_unit_cols) {
3883           const int mi_idx_2 = mi_stride * mi_row_2 + mi_col_2;
3884           is_valid_second_rectangle = 1;
3885           mi = mi_grid_visible + mi_idx_2;
3886           source_ref_frame[0] = mi[0]->ref_frame[0];
3887           source_ref_frame[1] = mi[0]->ref_frame[1];
3888           source_mv[0] = &mi[0]->mv[0].as_mv;
3889           source_mv[1] = &mi[0]->mv[1].as_mv;
3890         }
3891       }
3892       if (is_valid_second_rectangle) {
3893         assign_motion_vector_info(
3894             block_width_4x4, block_height_4x4, row_start_4x4,
3895             col_start_4x4 + block_width_4x4, num_unit_rows, num_unit_cols,
3896             source_mv, source_ref_frame, motion_vector_info);
3897       }
3898     } else {
3899       assert(pc_tree->partitioning == PARTITION_NONE || square_size_4x4 == 1);
3900       source_ref_frame[0] = mi[0]->ref_frame[0];
3901       source_ref_frame[1] = mi[0]->ref_frame[1];
3902       if (square_size_4x4 == 1) {
3903         const int sub8x8_row = row_start_4x4 % 2;
3904         const int sub8x8_col = col_start_4x4 % 2;
3905         const int sub8x8_idx = sub8x8_row * 2 + sub8x8_col;
3906         source_mv[0] = &mi[0]->bmi[sub8x8_idx].as_mv[0].as_mv;
3907         source_mv[1] = &mi[0]->bmi[sub8x8_idx].as_mv[1].as_mv;
3908       } else {
3909         source_mv[0] = &mi[0]->mv[0].as_mv;
3910         source_mv[1] = &mi[0]->mv[1].as_mv;
3911       }
3912       assign_motion_vector_info(block_width_4x4, block_height_4x4,
3913                                 row_start_4x4, col_start_4x4, num_unit_rows,
3914                                 num_unit_cols, source_mv, source_ref_frame,
3915                                 motion_vector_info);
3916     }
3917
3918     return;
3919   }
3920   // recursively traverse partition tree when partition is split.
3921   assert(pc_tree->partitioning == PARTITION_SPLIT);
3922   store_superblock_info(pc_tree->split[0], mi_grid_visible, mi_stride,
3923                         subblock_square_size_4x4, num_unit_rows, num_unit_cols,
3924                         row_start_4x4, col_start_4x4, partition_info,
3925                         motion_vector_info);
3926   store_superblock_info(pc_tree->split[1], mi_grid_visible, mi_stride,
3927                         subblock_square_size_4x4, num_unit_rows, num_unit_cols,
3928                         row_start_4x4, col_start_4x4 + subblock_square_size_4x4,
3929                         partition_info, motion_vector_info);
3930   store_superblock_info(pc_tree->split[2], mi_grid_visible, mi_stride,
3931                         subblock_square_size_4x4, num_unit_rows, num_unit_cols,
3932                         row_start_4x4 + subblock_square_size_4x4, col_start_4x4,
3933                         partition_info, motion_vector_info);
3934   store_superblock_info(pc_tree->split[3], mi_grid_visible, mi_stride,
3935                         subblock_square_size_4x4, num_unit_rows, num_unit_cols,
3936                         row_start_4x4 + subblock_square_size_4x4,
3937                         col_start_4x4 + subblock_square_size_4x4,
3938                         partition_info, motion_vector_info);
3939 }
3940 #endif  // CONFIG_RATE_CTRL
3941
3942 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
3943 // TODO(jingning,jimbankoski,rbultje): properly skip partition types that are
3944 // unlikely to be selected depending on previous rate-distortion optimization
3945 // results, for encoding speed-up.
3946 static int rd_pick_partition(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
3947                              TileDataEnc *tile_data, TOKENEXTRA **tp,
3948                              int mi_row, int mi_col, BLOCK_SIZE bsize,
3949                              RD_COST *rd_cost, RD_COST best_rdc,
3950                              PC_TREE *pc_tree) {
3951   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
3952   const VP9EncoderConfig *const oxcf = &cpi->oxcf;
3953   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
3954   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
3955   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
3956   const int mi_step = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize] / 2;
3957   ENTROPY_CONTEXT l[16 * MAX_MB_PLANE], a[16 * MAX_MB_PLANE];
3958   PARTITION_CONTEXT sl[8], sa[8];
3959   TOKENEXTRA *tp_orig = *tp;
3960   PICK_MODE_CONTEXT *const ctx = &pc_tree->none;
3961   int i;
3962   const int pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
3963   BLOCK_SIZE subsize;
3964   RD_COST this_rdc, sum_rdc;
3965   int do_split = bsize >= BLOCK_8X8;
3966   int do_rect = 1;
3967   INTERP_FILTER pred_interp_filter;
3968
3969   // Override skipping rectangular partition operations for edge blocks
3970   const int force_horz_split = (mi_row + mi_step >= cm->mi_rows);
3971   const int force_vert_split = (mi_col + mi_step >= cm->mi_cols);
3972   const int xss = x->e_mbd.plane[1].subsampling_x;
3973   const int yss = x->e_mbd.plane[1].subsampling_y;
3974
3975   BLOCK_SIZE min_size = x->min_partition_size;
3976   BLOCK_SIZE max_size = x->max_partition_size;
3977
3978   int partition_none_allowed = !force_horz_split && !force_vert_split;
3979   int partition_horz_allowed =
3980       !force_vert_split && yss <= xss && bsize >= BLOCK_8X8;
3981   int partition_vert_allowed =
3982       !force_horz_split && xss <= yss && bsize >= BLOCK_8X8;
3983
3984   int64_t dist_breakout_thr = cpi->sf.partition_search_breakout_thr.dist;
3985   int rate_breakout_thr = cpi->sf.partition_search_breakout_thr.rate;
3986   int must_split = 0;
3987   int should_encode_sb = 0;
3988
3989   // Ref frames picked in the [i_th] quarter subblock during square partition
3990   // RD search. It may be used to prune ref frame selection of rect partitions.
3991   uint8_t ref_frames_used[4] = { 0, 0, 0, 0 };
3992
3993   int partition_mul = x->cb_rdmult;
3994
3995   (void)*tp_orig;
3996
3997   assert(num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize] ==
3998          num_8x8_blocks_high_lookup[bsize]);
3999
4000   dist_breakout_thr >>=
4001       8 - (b_width_log2_lookup[bsize] + b_height_log2_lookup[bsize]);
4002
4003   rate_breakout_thr *= num_pels_log2_lookup[bsize];
4004
4005   vp9_rd_cost_init(&this_rdc);
4006   vp9_rd_cost_init(&sum_rdc);
4007
4008   set_offsets(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col, bsize);
4009
4010   if (oxcf->tuning == VP8_TUNE_SSIM) {
4011     set_ssim_rdmult(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col, &partition_mul);
4012   }
4013   vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &best_rdc);
4014
4015   if (bsize == BLOCK_16X16 && cpi->oxcf.aq_mode != NO_AQ &&
4016       cpi->oxcf.aq_mode != LOOKAHEAD_AQ)
4017     x->mb_energy = vp9_block_energy(cpi, x, bsize);
4018
4019   if (cpi->sf.cb_partition_search && bsize == BLOCK_16X16) {
4020     int cb_partition_search_ctrl =
4021         ((pc_tree->index == 0 || pc_tree->index == 3) +
4022          get_chessboard_index(cm->current_video_frame)) &
4023         0x1;
4024
4025     if (cb_partition_search_ctrl && bsize > min_size && bsize < max_size)
4026       set_partition_range(cm, xd, mi_row, mi_col, bsize, &min_size, &max_size);
4027   }
4028
4029   // Get sub block energy range
4030   if (bsize >= BLOCK_16X16) {
4031     int min_energy, max_energy;
4032     vp9_get_sub_block_energy(cpi, x, mi_row, mi_col, bsize, &min_energy,
4033                              &max_energy);
4034     must_split = (min_energy < -3) && (max_energy - min_energy > 2);
4035   }
4036
4037   // Determine partition types in search according to the speed features.
4038   // The threshold set here has to be of square block size.
4039   if (cpi->sf.auto_min_max_partition_size) {
4040     partition_none_allowed &= (bsize <= max_size);
4041     partition_horz_allowed &=
4042         ((bsize <= max_size && bsize > min_size) || force_horz_split);
4043     partition_vert_allowed &=
4044         ((bsize <= max_size && bsize > min_size) || force_vert_split);
4045     do_split &= bsize > min_size;
4046   }
4047
4048   if (cpi->sf.use_square_partition_only &&
4049       (bsize > cpi->sf.use_square_only_thresh_high ||
4050        bsize < cpi->sf.use_square_only_thresh_low)) {
4051     if (cpi->use_svc) {
4052       if (!vp9_active_h_edge(cpi, mi_row, mi_step) || x->e_mbd.lossless)
4053         partition_horz_allowed &= force_horz_split;
4054       if (!vp9_active_v_edge(cpi, mi_row, mi_step) || x->e_mbd.lossless)
4055         partition_vert_allowed &= force_vert_split;
4056     } else {
4057       partition_horz_allowed &= force_horz_split;
4058       partition_vert_allowed &= force_vert_split;
4059     }
4060   }
4061
4062   save_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
4063
4064   pc_tree->partitioning = PARTITION_NONE;
4065
4066   if (cpi->sf.rd_ml_partition.var_pruning && !frame_is_intra_only(cm)) {
4067     const int do_rd_ml_partition_var_pruning =
4068         partition_none_allowed && do_split &&
4069         mi_row + num_8x8_blocks_high_lookup[bsize] <= cm->mi_rows &&
4070         mi_col + num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize] <= cm->mi_cols;
4071     if (do_rd_ml_partition_var_pruning) {
4072       ml_predict_var_rd_paritioning(cpi, x, pc_tree, bsize, mi_row, mi_col,
4073                                     &partition_none_allowed, &do_split);
4074     } else {
4075       vp9_zero(pc_tree->mv);
4076     }
4077     if (bsize > BLOCK_8X8) {  // Store MV result as reference for subblocks.
4078       for (i = 0; i < 4; ++i) pc_tree->split[i]->mv = pc_tree->mv;
4079     }
4080   }
4081
4082   // PARTITION_NONE
4083   if (partition_none_allowed) {
4084     rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &this_rdc, bsize, ctx,
4085                      best_rdc.rate, best_rdc.dist);
4086     ctx->rdcost = this_rdc.rdcost;
4087     if (this_rdc.rate != INT_MAX) {
4088       if (cpi->sf.prune_ref_frame_for_rect_partitions) {
4089         const int ref1 = ctx->mic.ref_frame[0];
4090         const int ref2 = ctx->mic.ref_frame[1];
4091         for (i = 0; i < 4; ++i) {
4092           ref_frames_used[i] |= (1 << ref1);
4093           if (ref2 > 0) ref_frames_used[i] |= (1 << ref2);
4094         }
4095       }
4096       if (bsize >= BLOCK_8X8) {
4097         this_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_NONE];
4098         vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &this_rdc);
4099       }
4100
4101       if (this_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) {
4102         MODE_INFO *mi = xd->mi[0];
4103
4104         best_rdc = this_rdc;
4105         should_encode_sb = 1;
4106         if (bsize >= BLOCK_8X8) pc_tree->partitioning = PARTITION_NONE;
4107
4108         if (cpi->sf.rd_ml_partition.search_early_termination) {
4109           // Currently, the machine-learning based partition search early
4110           // termination is only used while bsize is 16x16, 32x32 or 64x64,
4111           // VPXMIN(cm->width, cm->height) >= 480, and speed = 0.
4112           if (!x->e_mbd.lossless &&
4113               !segfeature_active(&cm->seg, mi->segment_id, SEG_LVL_SKIP) &&
4114               ctx->mic.mode >= INTRA_MODES && bsize >= BLOCK_16X16) {
4115             if (ml_pruning_partition(cm, xd, ctx, mi_row, mi_col, bsize)) {
4116               do_split = 0;
4117               do_rect = 0;
4118             }
4119           }
4120         }
4121
4122         if ((do_split || do_rect) && !x->e_mbd.lossless && ctx->skippable) {
4123           const int use_ml_based_breakout =
4124               cpi->sf.rd_ml_partition.search_breakout && cm->base_qindex >= 100;
4125           if (use_ml_based_breakout) {
4126             if (ml_predict_breakout(cpi, bsize, x, &this_rdc)) {
4127               do_split = 0;
4128               do_rect = 0;
4129             }
4130           } else {
4131             if (!cpi->sf.rd_ml_partition.search_early_termination) {
4132               if ((best_rdc.dist < (dist_breakout_thr >> 2)) ||
4133                   (best_rdc.dist < dist_breakout_thr &&
4134                    best_rdc.rate < rate_breakout_thr)) {
4135                 do_split = 0;
4136                 do_rect = 0;
4137               }
4138             }
4139           }
4140         }
4141       }
4142     }
4143     restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
4144   } else {
4145     vp9_zero(ctx->pred_mv);
4146     ctx->mic.interp_filter = EIGHTTAP;
4147   }
4148
4149   // store estimated motion vector
4150   store_pred_mv(x, ctx);
4151
4152   // If the interp_filter is marked as SWITCHABLE_FILTERS, it was for an
4153   // intra block and used for context purposes.
4154   if (ctx->mic.interp_filter == SWITCHABLE_FILTERS) {
4155     pred_interp_filter = EIGHTTAP;
4156   } else {
4157     pred_interp_filter = ctx->mic.interp_filter;
4158   }
4159
4160   // PARTITION_SPLIT
4161   // TODO(jingning): use the motion vectors given by the above search as
4162   // the starting point of motion search in the following partition type check.
4163   pc_tree->split[0]->none.rdcost = 0;
4164   pc_tree->split[1]->none.rdcost = 0;
4165   pc_tree->split[2]->none.rdcost = 0;
4166   pc_tree->split[3]->none.rdcost = 0;
4167   if (do_split || must_split) {
4168     subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
4169     load_pred_mv(x, ctx);
4170     if (bsize == BLOCK_8X8) {
4171       i = 4;
4172       if (cpi->sf.adaptive_pred_interp_filter && partition_none_allowed)
4173         pc_tree->leaf_split[0]->pred_interp_filter = pred_interp_filter;
4174       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &sum_rdc, subsize,
4175                        pc_tree->leaf_split[0], best_rdc.rate, best_rdc.dist);
4176       if (sum_rdc.rate == INT_MAX) {
4177         sum_rdc.rdcost = INT64_MAX;
4178       } else {
4179         if (cpi->sf.prune_ref_frame_for_rect_partitions) {
4180           const int ref1 = pc_tree->leaf_split[0]->mic.ref_frame[0];
4181           const int ref2 = pc_tree->leaf_split[0]->mic.ref_frame[1];
4182           for (i = 0; i < 4; ++i) {
4183             ref_frames_used[i] |= (1 << ref1);
4184             if (ref2 > 0) ref_frames_used[i] |= (1 << ref2);
4185           }
4186         }
4187       }
4188     } else {
4189       for (i = 0; (i < 4) && ((sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) || must_split);
4190            ++i) {
4191         const int x_idx = (i & 1) * mi_step;
4192         const int y_idx = (i >> 1) * mi_step;
4193         int found_best_rd = 0;
4194         RD_COST best_rdc_split;
4195         vp9_rd_cost_reset(&best_rdc_split);
4196
4197         if (best_rdc.rate < INT_MAX && best_rdc.dist < INT64_MAX) {
4198           // A must split test here increases the number of sub
4199           // partitions but hurts metrics results quite a bit,
4200           // so this extra test is commented out pending
4201           // further tests on whether it adds much in terms of
4202           // visual quality.
4203           // (must_split) ? best_rdc.rate
4204           //              : best_rdc.rate - sum_rdc.rate,
4205           // (must_split) ? best_rdc.dist
4206           //              : best_rdc.dist - sum_rdc.dist,
4207           best_rdc_split.rate = best_rdc.rate - sum_rdc.rate;
4208           best_rdc_split.dist = best_rdc.dist - sum_rdc.dist;
4209         }
4210
4211         if (mi_row + y_idx >= cm->mi_rows || mi_col + x_idx >= cm->mi_cols)
4212           continue;
4213
4214         pc_tree->split[i]->index = i;
4215         if (cpi->sf.prune_ref_frame_for_rect_partitions)
4216           pc_tree->split[i]->none.rate = INT_MAX;
4217         found_best_rd = rd_pick_partition(
4218             cpi, td, tile_data, tp, mi_row + y_idx, mi_col + x_idx, subsize,
4219             &this_rdc, best_rdc_split, pc_tree->split[i]);
4220
4221         if (found_best_rd == 0) {
4222           sum_rdc.rdcost = INT64_MAX;
4223           break;
4224         } else {
4225           if (cpi->sf.prune_ref_frame_for_rect_partitions &&
4226               pc_tree->split[i]->none.rate != INT_MAX) {
4227             const int ref1 = pc_tree->split[i]->none.mic.ref_frame[0];
4228             const int ref2 = pc_tree->split[i]->none.mic.ref_frame[1];
4229             ref_frames_used[i] |= (1 << ref1);
4230             if (ref2 > 0) ref_frames_used[i] |= (1 << ref2);
4231           }
4232           sum_rdc.rate += this_rdc.rate;
4233           sum_rdc.dist += this_rdc.dist;
4234           vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &sum_rdc);
4235         }
4236       }
4237     }
4238
4239     if (((sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) || must_split) && i == 4) {
4240       sum_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_SPLIT];
4241       vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &sum_rdc);
4242
4243       if ((sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) ||
4244           (must_split && (sum_rdc.dist < best_rdc.dist))) {
4245         best_rdc = sum_rdc;
4246         should_encode_sb = 1;
4247         pc_tree->partitioning = PARTITION_SPLIT;
4248
4249         // Rate and distortion based partition search termination clause.
4250         if (!cpi->sf.rd_ml_partition.search_early_termination &&
4251             !x->e_mbd.lossless &&
4252             ((best_rdc.dist < (dist_breakout_thr >> 2)) ||
4253              (best_rdc.dist < dist_breakout_thr &&
4254               best_rdc.rate < rate_breakout_thr))) {
4255           do_rect = 0;
4256         }
4257       }
4258     } else {
4259       // skip rectangular partition test when larger block size
4260       // gives better rd cost
4261       if (cpi->sf.less_rectangular_check &&
4262           (bsize > cpi->sf.use_square_only_thresh_high ||
4263            best_rdc.dist < dist_breakout_thr))
4264         do_rect &= !partition_none_allowed;
4265     }
4266     restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
4267   }
4268
4269   pc_tree->horizontal[0].skip_ref_frame_mask = 0;
4270   pc_tree->horizontal[1].skip_ref_frame_mask = 0;
4271   pc_tree->vertical[0].skip_ref_frame_mask = 0;
4272   pc_tree->vertical[1].skip_ref_frame_mask = 0;
4273   if (cpi->sf.prune_ref_frame_for_rect_partitions) {
4274     uint8_t used_frames;
4275     used_frames = ref_frames_used[0] | ref_frames_used[1];
4276     if (used_frames) {
4277       pc_tree->horizontal[0].skip_ref_frame_mask = ~used_frames & 0xff;
4278     }
4279     used_frames = ref_frames_used[2] | ref_frames_used[3];
4280     if (used_frames) {
4281       pc_tree->horizontal[1].skip_ref_frame_mask = ~used_frames & 0xff;
4282     }
4283     used_frames = ref_frames_used[0] | ref_frames_used[2];
4284     if (used_frames) {
4285       pc_tree->vertical[0].skip_ref_frame_mask = ~used_frames & 0xff;
4286     }
4287     used_frames = ref_frames_used[1] | ref_frames_used[3];
4288     if (used_frames) {
4289       pc_tree->vertical[1].skip_ref_frame_mask = ~used_frames & 0xff;
4290     }
4291   }
4292
4293   {
4294     const int do_ml_rect_partition_pruning =
4295         !frame_is_intra_only(cm) && !force_horz_split && !force_vert_split &&
4296         (partition_horz_allowed || partition_vert_allowed) && bsize > BLOCK_8X8;
4297     if (do_ml_rect_partition_pruning) {
4298       ml_prune_rect_partition(cpi, x, bsize, pc_tree, &partition_horz_allowed,
4299                               &partition_vert_allowed, best_rdc.rdcost);
4300     }
4301   }
4302
4303   // PARTITION_HORZ
4304   if (partition_horz_allowed &&
4305       (do_rect || vp9_active_h_edge(cpi, mi_row, mi_step))) {
4306     const int part_mode_rate = cpi->partition_cost[pl][PARTITION_HORZ];
4307     subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_HORZ);
4308     load_pred_mv(x, ctx);
4309     if (cpi->sf.adaptive_pred_interp_filter && bsize == BLOCK_8X8 &&
4310         partition_none_allowed)
4311       pc_tree->horizontal[0].pred_interp_filter = pred_interp_filter;
4312     rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &sum_rdc, subsize,
4313                      &pc_tree->horizontal[0], best_rdc.rate - part_mode_rate,
4314                      best_rdc.dist);
4315     if (sum_rdc.rdcost < INT64_MAX) {
4316       sum_rdc.rate += part_mode_rate;
4317       vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &sum_rdc);
4318     }
4319
4320     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost && mi_row + mi_step < cm->mi_rows &&
4321         bsize > BLOCK_8X8) {
4322       PICK_MODE_CONTEXT *ctx = &pc_tree->horizontal[0];
4323       update_state(cpi, td, ctx, mi_row, mi_col, subsize, 0);
4324       encode_superblock(cpi, td, tp, 0, mi_row, mi_col, subsize, ctx);
4325       if (cpi->sf.adaptive_pred_interp_filter && bsize == BLOCK_8X8 &&
4326           partition_none_allowed)
4327         pc_tree->horizontal[1].pred_interp_filter = pred_interp_filter;
4328       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row + mi_step, mi_col, &this_rdc,
4329                        subsize, &pc_tree->horizontal[1],
4330                        best_rdc.rate - sum_rdc.rate,
4331                        best_rdc.dist - sum_rdc.dist);
4332       if (this_rdc.rate == INT_MAX) {
4333         sum_rdc.rdcost = INT64_MAX;
4334       } else {
4335         sum_rdc.rate += this_rdc.rate;
4336         sum_rdc.dist += this_rdc.dist;
4337         vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &sum_rdc);
4338       }
4339     }
4340
4341     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) {
4342       best_rdc = sum_rdc;
4343       should_encode_sb = 1;
4344       pc_tree->partitioning = PARTITION_HORZ;
4345
4346       if (cpi->sf.less_rectangular_check &&
4347           bsize > cpi->sf.use_square_only_thresh_high)
4348         do_rect = 0;
4349     }
4350     restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
4351   }
4352
4353   // PARTITION_VERT
4354   if (partition_vert_allowed &&
4355       (do_rect || vp9_active_v_edge(cpi, mi_col, mi_step))) {
4356     const int part_mode_rate = cpi->partition_cost[pl][PARTITION_VERT];
4357     subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_VERT);
4358     load_pred_mv(x, ctx);
4359     if (cpi->sf.adaptive_pred_interp_filter && bsize == BLOCK_8X8 &&
4360         partition_none_allowed)
4361       pc_tree->vertical[0].pred_interp_filter = pred_interp_filter;
4362     rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &sum_rdc, subsize,
4363                      &pc_tree->vertical[0], best_rdc.rate - part_mode_rate,
4364                      best_rdc.dist);
4365     if (sum_rdc.rdcost < INT64_MAX) {
4366       sum_rdc.rate += part_mode_rate;
4367       vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &sum_rdc);
4368     }
4369
4370     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost && mi_col + mi_step < cm->mi_cols &&
4371         bsize > BLOCK_8X8) {
4372       update_state(cpi, td, &pc_tree->vertical[0], mi_row, mi_col, subsize, 0);
4373       encode_superblock(cpi, td, tp, 0, mi_row, mi_col, subsize,
4374                         &pc_tree->vertical[0]);
4375       if (cpi->sf.adaptive_pred_interp_filter && bsize == BLOCK_8X8 &&
4376           partition_none_allowed)
4377         pc_tree->vertical[1].pred_interp_filter = pred_interp_filter;
4378       rd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col + mi_step, &this_rdc,
4379                        subsize, &pc_tree->vertical[1],
4380                        best_rdc.rate - sum_rdc.rate,
4381                        best_rdc.dist - sum_rdc.dist);
4382       if (this_rdc.rate == INT_MAX) {
4383         sum_rdc.rdcost = INT64_MAX;
4384       } else {
4385         sum_rdc.rate += this_rdc.rate;
4386         sum_rdc.dist += this_rdc.dist;
4387         vp9_rd_cost_update(partition_mul, x->rddiv, &sum_rdc);
4388       }
4389     }
4390
4391     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) {
4392       best_rdc = sum_rdc;
4393       should_encode_sb = 1;
4394       pc_tree->partitioning = PARTITION_VERT;
4395     }
4396     restore_context(x, mi_row, mi_col, a, l, sa, sl, bsize);
4397   }
4398
4399   *rd_cost = best_rdc;
4400
4401   if (should_encode_sb && pc_tree->index != 3) {
4402     int output_enabled = (bsize == BLOCK_64X64);
4403     encode_sb(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, bsize,
4404               pc_tree);
4405 #if CONFIG_RATE_CTRL
4406     if (oxcf->use_simple_encode_api) {
4407       // Store partition, motion vector of the superblock.
4408       if (output_enabled) {
4409         const int num_unit_rows =
4410             get_num_unit_4x4(cpi->frame_info.frame_height);
4411         const int num_unit_cols = get_num_unit_4x4(cpi->frame_info.frame_width);
4412         store_superblock_info(pc_tree, cm->mi_grid_visible, cm->mi_stride,
4413                               num_4x4_blocks_wide_lookup[BLOCK_64X64],
4414                               num_unit_rows, num_unit_cols, mi_row << 1,
4415                               mi_col << 1, cpi->partition_info,
4416                               cpi->motion_vector_info);
4417       }
4418     }
4419 #endif  // CONFIG_RATE_CTRL
4420   }
4421
4422   if (bsize == BLOCK_64X64) {
4423     assert(tp_orig < *tp);
4424     assert(best_rdc.rate < INT_MAX);
4425     assert(best_rdc.dist < INT64_MAX);
4426   } else {
4427     assert(tp_orig == *tp);
4428   }
4429
4430   return should_encode_sb;
4431 }
4432
4433 static void encode_rd_sb_row(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
4434                              TileDataEnc *tile_data, int mi_row,
4435                              TOKENEXTRA **tp) {
4436   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
4437   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
4438   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
4439   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
4440   SPEED_FEATURES *const sf = &cpi->sf;
4441   const int mi_col_start = tile_info->mi_col_start;
4442   const int mi_col_end = tile_info->mi_col_end;
4443   int mi_col;
4444   const int sb_row = mi_row >> MI_BLOCK_SIZE_LOG2;
4445   const int num_sb_cols =
4446       get_num_cols(tile_data->tile_info, MI_BLOCK_SIZE_LOG2);
4447   int sb_col_in_tile;
4448
4449   // Initialize the left context for the new SB row
4450   memset(&xd->left_context, 0, sizeof(xd->left_context));
4451   memset(xd->left_seg_context, 0, sizeof(xd->left_seg_context));
4452
4453   // Code each SB in the row
4454   for (mi_col = mi_col_start, sb_col_in_tile = 0; mi_col < mi_col_end;
4455        mi_col += MI_BLOCK_SIZE, sb_col_in_tile++) {
4456     const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
4457     int dummy_rate;
4458     int64_t dummy_dist;
4459     RD_COST dummy_rdc;
4460     int i;
4461     int seg_skip = 0;
4462     int orig_rdmult = cpi->rd.RDMULT;
4463
4464     const int idx_str = cm->mi_stride * mi_row + mi_col;
4465     MODE_INFO **mi = cm->mi_grid_visible + idx_str;
4466
4467     vp9_rd_cost_reset(&dummy_rdc);
4468     (*(cpi->row_mt_sync_read_ptr))(&tile_data->row_mt_sync, sb_row,
4469                                    sb_col_in_tile);
4470
4471     if (sf->adaptive_pred_interp_filter) {
4472       for (i = 0; i < 64; ++i) td->leaf_tree[i].pred_interp_filter = SWITCHABLE;
4473
4474       for (i = 0; i < 64; ++i) {
4475         td->pc_tree[i].vertical[0].pred_interp_filter = SWITCHABLE;
4476         td->pc_tree[i].vertical[1].pred_interp_filter = SWITCHABLE;
4477         td->pc_tree[i].horizontal[0].pred_interp_filter = SWITCHABLE;
4478         td->pc_tree[i].horizontal[1].pred_interp_filter = SWITCHABLE;
4479       }
4480     }
4481
4482     for (i = 0; i < MAX_REF_FRAMES; ++i) {
4483       x->pred_mv[i].row = INT16_MAX;
4484       x->pred_mv[i].col = INT16_MAX;
4485     }
4486     td->pc_root->index = 0;
4487
4488     if (seg->enabled) {
4489       const uint8_t *const map =
4490           seg->update_map ? cpi->segmentation_map : cm->last_frame_seg_map;
4491       int segment_id = get_segment_id(cm, map, BLOCK_64X64, mi_row, mi_col);
4492       seg_skip = segfeature_active(seg, segment_id, SEG_LVL_SKIP);
4493     }
4494
4495     x->source_variance = UINT_MAX;
4496
4497     x->cb_rdmult = orig_rdmult;
4498
4499     if (sf->partition_search_type == FIXED_PARTITION || seg_skip) {
4500       const BLOCK_SIZE bsize =
4501           seg_skip ? BLOCK_64X64 : sf->always_this_block_size;
4502       set_offsets(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64);
4503       set_fixed_partitioning(cpi, tile_info, mi, mi_row, mi_col, bsize);
4504       rd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64,
4505                        &dummy_rate, &dummy_dist, 1, td->pc_root);
4506     } else if (sf->partition_search_type == VAR_BASED_PARTITION &&
4507                cm->frame_type != KEY_FRAME) {
4508       choose_partitioning(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col);
4509       rd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64,
4510                        &dummy_rate, &dummy_dist, 1, td->pc_root);
4511     } else {
4512       if (cpi->twopass.gf_group.index > 0 && cpi->sf.enable_tpl_model) {
4513         int dr =
4514             get_rdmult_delta(cpi, BLOCK_64X64, mi_row, mi_col, orig_rdmult);
4515         x->cb_rdmult = dr;
4516       }
4517
4518       if (cpi->oxcf.aq_mode == PERCEPTUAL_AQ && cm->show_frame) {
4519         x->segment_id = wiener_var_segment(cpi, BLOCK_64X64, mi_row, mi_col);
4520         x->cb_rdmult = vp9_compute_rd_mult(
4521             cpi, vp9_get_qindex(&cm->seg, x->segment_id, cm->base_qindex));
4522       }
4523
4524       // If required set upper and lower partition size limits
4525       if (sf->auto_min_max_partition_size) {
4526         set_offsets(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64);
4527         rd_auto_partition_range(cpi, tile_info, xd, mi_row, mi_col,
4528                                 &x->min_partition_size, &x->max_partition_size);
4529       }
4530       td->pc_root->none.rdcost = 0;
4531       rd_pick_partition(cpi, td, tile_data, tp, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64,
4532                         &dummy_rdc, dummy_rdc, td->pc_root);
4533     }
4534     (*(cpi->row_mt_sync_write_ptr))(&tile_data->row_mt_sync, sb_row,
4535                                     sb_col_in_tile, num_sb_cols);
4536   }
4537 }
4538 #endif  // !CONFIG_REALTIME_ONLY
4539
4540 static void init_encode_frame_mb_context(VP9_COMP *cpi) {
4541   MACROBLOCK *const x = &cpi->td.mb;
4542   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
4543   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
4544   const int aligned_mi_cols = mi_cols_aligned_to_sb(cm->mi_cols);
4545
4546   // Copy data over into macro block data structures.
4547   vp9_setup_src_planes(x, cpi->Source, 0, 0);
4548
4549   vp9_setup_block_planes(&x->e_mbd, cm->subsampling_x, cm->subsampling_y);
4550
4551   // Note: this memset assumes above_context[0], [1] and [2]
4552   // are allocated as part of the same buffer.
4553   memset(xd->above_context[0], 0,
4554          sizeof(*xd->above_context[0]) * 2 * aligned_mi_cols * MAX_MB_PLANE);
4555   memset(xd->above_seg_context, 0,
4556          sizeof(*xd->above_seg_context) * aligned_mi_cols);
4557 }
4558
4559 static int check_dual_ref_flags(VP9_COMP *cpi) {
4560   const int ref_flags = cpi->ref_frame_flags;
4561
4562   if (segfeature_active(&cpi->common.seg, 1, SEG_LVL_REF_FRAME)) {
4563     return 0;
4564   } else {
4565     return (!!(ref_flags & VP9_GOLD_FLAG) + !!(ref_flags & VP9_LAST_FLAG) +
4566             !!(ref_flags & VP9_ALT_FLAG)) >= 2;
4567   }
4568 }
4569
4570 static void reset_skip_tx_size(VP9_COMMON *cm, TX_SIZE max_tx_size) {
4571   int mi_row, mi_col;
4572   const int mis = cm->mi_stride;
4573   MODE_INFO **mi_ptr = cm->mi_grid_visible;
4574
4575   for (mi_row = 0; mi_row < cm->mi_rows; ++mi_row, mi_ptr += mis) {
4576     for (mi_col = 0; mi_col < cm->mi_cols; ++mi_col) {
4577       if (mi_ptr[mi_col]->tx_size > max_tx_size)
4578         mi_ptr[mi_col]->tx_size = max_tx_size;
4579     }
4580   }
4581 }
4582
4583 static MV_REFERENCE_FRAME get_frame_type(const VP9_COMP *cpi) {
4584   if (frame_is_intra_only(&cpi->common))
4585     return INTRA_FRAME;
4586   else if (cpi->rc.is_src_frame_alt_ref && cpi->refresh_golden_frame)
4587     return ALTREF_FRAME;
4588   else if (cpi->refresh_golden_frame || cpi->refresh_alt_ref_frame)
4589     return GOLDEN_FRAME;
4590   else
4591     return LAST_FRAME;
4592 }
4593
4594 static TX_MODE select_tx_mode(const VP9_COMP *cpi, MACROBLOCKD *const xd) {
4595   if (xd->lossless) return ONLY_4X4;
4596   if (cpi->common.frame_type == KEY_FRAME && cpi->sf.use_nonrd_pick_mode)
4597     return ALLOW_16X16;
4598   if (cpi->sf.tx_size_search_method == USE_LARGESTALL)
4599     return ALLOW_32X32;
4600   else if (cpi->sf.tx_size_search_method == USE_FULL_RD ||
4601            cpi->sf.tx_size_search_method == USE_TX_8X8)
4602     return TX_MODE_SELECT;
4603   else
4604     return cpi->common.tx_mode;
4605 }
4606
4607 static void hybrid_intra_mode_search(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *const x,
4608                                      RD_COST *rd_cost, BLOCK_SIZE bsize,
4609                                      PICK_MODE_CONTEXT *ctx) {
4610   if (!cpi->sf.nonrd_keyframe && bsize < BLOCK_16X16)
4611     vp9_rd_pick_intra_mode_sb(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx, INT64_MAX);
4612   else
4613     vp9_pick_intra_mode(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx);
4614 }
4615
4616 static void hybrid_search_svc_baseiskey(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *const x,
4617                                         RD_COST *rd_cost, BLOCK_SIZE bsize,
4618                                         PICK_MODE_CONTEXT *ctx,
4619                                         TileDataEnc *tile_data, int mi_row,
4620                                         int mi_col) {
4621   if (!cpi->sf.nonrd_keyframe && bsize <= BLOCK_8X8) {
4622     vp9_rd_pick_intra_mode_sb(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx, INT64_MAX);
4623   } else {
4624     if (cpi->svc.disable_inter_layer_pred == INTER_LAYER_PRED_OFF)
4625       vp9_pick_intra_mode(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx);
4626     else if (bsize >= BLOCK_8X8)
4627       vp9_pick_inter_mode(cpi, x, tile_data, mi_row, mi_col, rd_cost, bsize,
4628                           ctx);
4629     else
4630       vp9_pick_inter_mode_sub8x8(cpi, x, mi_row, mi_col, rd_cost, bsize, ctx);
4631   }
4632 }
4633
4634 static void hybrid_search_scene_change(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *const x,
4635                                        RD_COST *rd_cost, BLOCK_SIZE bsize,
4636                                        PICK_MODE_CONTEXT *ctx,
4637                                        TileDataEnc *tile_data, int mi_row,
4638                                        int mi_col) {
4639   if (!cpi->sf.nonrd_keyframe && bsize <= BLOCK_8X8) {
4640     vp9_rd_pick_intra_mode_sb(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx, INT64_MAX);
4641   } else {
4642     vp9_pick_inter_mode(cpi, x, tile_data, mi_row, mi_col, rd_cost, bsize, ctx);
4643   }
4644 }
4645
4646 static void nonrd_pick_sb_modes(VP9_COMP *cpi, TileDataEnc *tile_data,
4647                                 MACROBLOCK *const x, int mi_row, int mi_col,
4648                                 RD_COST *rd_cost, BLOCK_SIZE bsize,
4649                                 PICK_MODE_CONTEXT *ctx) {
4650   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
4651   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
4652   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
4653   MODE_INFO *mi;
4654   ENTROPY_CONTEXT l[16 * MAX_MB_PLANE], a[16 * MAX_MB_PLANE];
4655   BLOCK_SIZE bs = VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8);  // processing unit block size
4656   const int num_4x4_blocks_wide = num_4x4_blocks_wide_lookup[bs];
4657   const int num_4x4_blocks_high = num_4x4_blocks_high_lookup[bs];
4658   int plane;
4659
4660   set_offsets(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col, bsize);
4661
4662   set_segment_index(cpi, x, mi_row, mi_col, bsize, 0);
4663
4664   mi = xd->mi[0];
4665   mi->sb_type = bsize;
4666
4667   for (plane = 0; plane < MAX_MB_PLANE; ++plane) {
4668     struct macroblockd_plane *pd = &xd->plane[plane];
4669     memcpy(a + num_4x4_blocks_wide * plane, pd->above_context,
4670            (sizeof(a[0]) * num_4x4_blocks_wide) >> pd->subsampling_x);
4671     memcpy(l + num_4x4_blocks_high * plane, pd->left_context,
4672            (sizeof(l[0]) * num_4x4_blocks_high) >> pd->subsampling_y);
4673   }
4674
4675   if (cpi->oxcf.aq_mode == CYCLIC_REFRESH_AQ && cm->seg.enabled)
4676     if (cyclic_refresh_segment_id_boosted(mi->segment_id))
4677       x->rdmult = vp9_cyclic_refresh_get_rdmult(cpi->cyclic_refresh);
4678
4679   if (frame_is_intra_only(cm))
4680     hybrid_intra_mode_search(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx);
4681   else if (cpi->svc.layer_context[cpi->svc.temporal_layer_id].is_key_frame)
4682     hybrid_search_svc_baseiskey(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx, tile_data, mi_row,
4683                                 mi_col);
4684   else if (segfeature_active(&cm->seg, mi->segment_id, SEG_LVL_SKIP))
4685     set_mode_info_seg_skip(x, cm->tx_mode, rd_cost, bsize);
4686   else if (bsize >= BLOCK_8X8) {
4687     if (cpi->rc.hybrid_intra_scene_change)
4688       hybrid_search_scene_change(cpi, x, rd_cost, bsize, ctx, tile_data, mi_row,
4689                                  mi_col);
4690     else
4691       vp9_pick_inter_mode(cpi, x, tile_data, mi_row, mi_col, rd_cost, bsize,
4692                           ctx);
4693   } else {
4694     vp9_pick_inter_mode_sub8x8(cpi, x, mi_row, mi_col, rd_cost, bsize, ctx);
4695   }
4696
4697   duplicate_mode_info_in_sb(cm, xd, mi_row, mi_col, bsize);
4698
4699   for (plane = 0; plane < MAX_MB_PLANE; ++plane) {
4700     struct macroblockd_plane *pd = &xd->plane[plane];
4701     memcpy(pd->above_context, a + num_4x4_blocks_wide * plane,
4702            (sizeof(a[0]) * num_4x4_blocks_wide) >> pd->subsampling_x);
4703     memcpy(pd->left_context, l + num_4x4_blocks_high * plane,
4704            (sizeof(l[0]) * num_4x4_blocks_high) >> pd->subsampling_y);
4705   }
4706
4707   if (rd_cost->rate == INT_MAX) vp9_rd_cost_reset(rd_cost);
4708
4709   ctx->rate = rd_cost->rate;
4710   ctx->dist = rd_cost->dist;
4711 }
4712
4713 static void fill_mode_info_sb(VP9_COMMON *cm, MACROBLOCK *x, int mi_row,
4714                               int mi_col, BLOCK_SIZE bsize, PC_TREE *pc_tree) {
4715   MACROBLOCKD *xd = &x->e_mbd;
4716   int bsl = b_width_log2_lookup[bsize], hbs = (1 << bsl) / 4;
4717   PARTITION_TYPE partition = pc_tree->partitioning;
4718   BLOCK_SIZE subsize = get_subsize(bsize, partition);
4719
4720   assert(bsize >= BLOCK_8X8);
4721
4722   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols) return;
4723
4724   switch (partition) {
4725     case PARTITION_NONE:
4726       set_mode_info_offsets(cm, x, xd, mi_row, mi_col);
4727       *(xd->mi[0]) = pc_tree->none.mic;
4728       *(x->mbmi_ext) = pc_tree->none.mbmi_ext;
4729       duplicate_mode_info_in_sb(cm, xd, mi_row, mi_col, bsize);
4730       break;
4731     case PARTITION_VERT:
4732       set_mode_info_offsets(cm, x, xd, mi_row, mi_col);
4733       *(xd->mi[0]) = pc_tree->vertical[0].mic;
4734       *(x->mbmi_ext) = pc_tree->vertical[0].mbmi_ext;
4735       duplicate_mode_info_in_sb(cm, xd, mi_row, mi_col, subsize);
4736
4737       if (mi_col + hbs < cm->mi_cols) {
4738         set_mode_info_offsets(cm, x, xd, mi_row, mi_col + hbs);
4739         *(xd->mi[0]) = pc_tree->vertical[1].mic;
4740         *(x->mbmi_ext) = pc_tree->vertical[1].mbmi_ext;
4741         duplicate_mode_info_in_sb(cm, xd, mi_row, mi_col + hbs, subsize);
4742       }
4743       break;
4744     case PARTITION_HORZ:
4745       set_mode_info_offsets(cm, x, xd, mi_row, mi_col);
4746       *(xd->mi[0]) = pc_tree->horizontal[0].mic;
4747       *(x->mbmi_ext) = pc_tree->horizontal[0].mbmi_ext;
4748       duplicate_mode_info_in_sb(cm, xd, mi_row, mi_col, subsize);
4749       if (mi_row + hbs < cm->mi_rows) {
4750         set_mode_info_offsets(cm, x, xd, mi_row + hbs, mi_col);
4751         *(xd->mi[0]) = pc_tree->horizontal[1].mic;
4752         *(x->mbmi_ext) = pc_tree->horizontal[1].mbmi_ext;
4753         duplicate_mode_info_in_sb(cm, xd, mi_row + hbs, mi_col, subsize);
4754       }
4755       break;
4756     case PARTITION_SPLIT: {
4757       fill_mode_info_sb(cm, x, mi_row, mi_col, subsize, pc_tree->split[0]);
4758       fill_mode_info_sb(cm, x, mi_row, mi_col + hbs, subsize,
4759                         pc_tree->split[1]);
4760       fill_mode_info_sb(cm, x, mi_row + hbs, mi_col, subsize,
4761                         pc_tree->split[2]);
4762       fill_mode_info_sb(cm, x, mi_row + hbs, mi_col + hbs, subsize,
4763                         pc_tree->split[3]);
4764       break;
4765     }
4766     default: break;
4767   }
4768 }
4769
4770 // Reset the prediction pixel ready flag recursively.
4771 static void pred_pixel_ready_reset(PC_TREE *pc_tree, BLOCK_SIZE bsize) {
4772   pc_tree->none.pred_pixel_ready = 0;
4773   pc_tree->horizontal[0].pred_pixel_ready = 0;
4774   pc_tree->horizontal[1].pred_pixel_ready = 0;
4775   pc_tree->vertical[0].pred_pixel_ready = 0;
4776   pc_tree->vertical[1].pred_pixel_ready = 0;
4777
4778   if (bsize > BLOCK_8X8) {
4779     BLOCK_SIZE subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
4780     int i;
4781     for (i = 0; i < 4; ++i) pred_pixel_ready_reset(pc_tree->split[i], subsize);
4782   }
4783 }
4784
4785 #define FEATURES 6
4786 #define LABELS 2
4787 static int ml_predict_var_paritioning(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *x,
4788                                       BLOCK_SIZE bsize, int mi_row,
4789                                       int mi_col) {
4790   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
4791   const NN_CONFIG *nn_config = NULL;
4792
4793   switch (bsize) {
4794     case BLOCK_64X64: nn_config = &vp9_var_part_nnconfig_64; break;
4795     case BLOCK_32X32: nn_config = &vp9_var_part_nnconfig_32; break;
4796     case BLOCK_16X16: nn_config = &vp9_var_part_nnconfig_16; break;
4797     case BLOCK_8X8: break;
4798     default: assert(0 && "Unexpected block size."); return -1;
4799   }
4800
4801   if (!nn_config) return -1;
4802
4803   vpx_clear_system_state();
4804
4805   {
4806     const float thresh = cpi->oxcf.speed <= 5 ? 1.25f : 0.0f;
4807     float features[FEATURES] = { 0.0f };
4808     const int dc_q = vp9_dc_quant(cm->base_qindex, 0, cm->bit_depth);
4809     int feature_idx = 0;
4810     float score[LABELS];
4811
4812     features[feature_idx++] = logf((float)(dc_q * dc_q) / 256.0f + 1.0f);
4813     vp9_setup_src_planes(x, cpi->Source, mi_row, mi_col);
4814     {
4815       const int bs = 4 * num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
4816       const BLOCK_SIZE subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
4817       const int sb_offset_row = 8 * (mi_row & 7);
4818       const int sb_offset_col = 8 * (mi_col & 7);
4819       const uint8_t *pred = x->est_pred + sb_offset_row * 64 + sb_offset_col;
4820       const uint8_t *src = x->plane[0].src.buf;
4821       const int src_stride = x->plane[0].src.stride;
4822       const int pred_stride = 64;
4823       unsigned int sse;
4824       int i;
4825       // Variance of whole block.
4826       const unsigned int var =
4827           cpi->fn_ptr[bsize].vf(src, src_stride, pred, pred_stride, &sse);
4828       const float factor = (var == 0) ? 1.0f : (1.0f / (float)var);
4829
4830       features[feature_idx++] = logf((float)var + 1.0f);
4831       for (i = 0; i < 4; ++i) {
4832         const int x_idx = (i & 1) * bs / 2;
4833         const int y_idx = (i >> 1) * bs / 2;
4834         const int src_offset = y_idx * src_stride + x_idx;
4835         const int pred_offset = y_idx * pred_stride + x_idx;
4836         // Variance of quarter block.
4837         const unsigned int sub_var =
4838             cpi->fn_ptr[subsize].vf(src + src_offset, src_stride,
4839                                     pred + pred_offset, pred_stride, &sse);
4840         const float var_ratio = (var == 0) ? 1.0f : factor * (float)sub_var;
4841         features[feature_idx++] = var_ratio;
4842       }
4843     }
4844
4845     assert(feature_idx == FEATURES);
4846     nn_predict(features, nn_config, score);
4847     if (score[0] > thresh) return PARTITION_SPLIT;
4848     if (score[0] < -thresh) return PARTITION_NONE;
4849     return -1;
4850   }
4851 }
4852 #undef FEATURES
4853 #undef LABELS
4854
4855 static void nonrd_pick_partition(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
4856                                  TileDataEnc *tile_data, TOKENEXTRA **tp,
4857                                  int mi_row, int mi_col, BLOCK_SIZE bsize,
4858                                  RD_COST *rd_cost, int do_recon,
4859                                  int64_t best_rd, PC_TREE *pc_tree) {
4860   const SPEED_FEATURES *const sf = &cpi->sf;
4861   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
4862   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
4863   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
4864   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
4865   const int ms = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize] / 2;
4866   TOKENEXTRA *tp_orig = *tp;
4867   PICK_MODE_CONTEXT *ctx = &pc_tree->none;
4868   int i;
4869   BLOCK_SIZE subsize = bsize;
4870   RD_COST this_rdc, sum_rdc, best_rdc;
4871   int do_split = bsize >= BLOCK_8X8;
4872   int do_rect = 1;
4873   // Override skipping rectangular partition operations for edge blocks
4874   const int force_horz_split = (mi_row + ms >= cm->mi_rows);
4875   const int force_vert_split = (mi_col + ms >= cm->mi_cols);
4876   const int xss = x->e_mbd.plane[1].subsampling_x;
4877   const int yss = x->e_mbd.plane[1].subsampling_y;
4878
4879   int partition_none_allowed = !force_horz_split && !force_vert_split;
4880   int partition_horz_allowed =
4881       !force_vert_split && yss <= xss && bsize >= BLOCK_8X8;
4882   int partition_vert_allowed =
4883       !force_horz_split && xss <= yss && bsize >= BLOCK_8X8;
4884   const int use_ml_based_partitioning =
4885       sf->partition_search_type == ML_BASED_PARTITION;
4886
4887   (void)*tp_orig;
4888
4889   // Avoid checking for rectangular partitions for speed >= 5.
4890   if (cpi->oxcf.speed >= 5) do_rect = 0;
4891
4892   assert(num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize] ==
4893          num_8x8_blocks_high_lookup[bsize]);
4894
4895   vp9_rd_cost_init(&sum_rdc);
4896   vp9_rd_cost_reset(&best_rdc);
4897   best_rdc.rdcost = best_rd;
4898
4899   // Determine partition types in search according to the speed features.
4900   // The threshold set here has to be of square block size.
4901   if (sf->auto_min_max_partition_size) {
4902     partition_none_allowed &=
4903         (bsize <= x->max_partition_size && bsize >= x->min_partition_size);
4904     partition_horz_allowed &=
4905         ((bsize <= x->max_partition_size && bsize > x->min_partition_size) ||
4906          force_horz_split);
4907     partition_vert_allowed &=
4908         ((bsize <= x->max_partition_size && bsize > x->min_partition_size) ||
4909          force_vert_split);
4910     do_split &= bsize > x->min_partition_size;
4911   }
4912   if (sf->use_square_partition_only) {
4913     partition_horz_allowed &= force_horz_split;
4914     partition_vert_allowed &= force_vert_split;
4915   }
4916
4917   if (use_ml_based_partitioning) {
4918     if (partition_none_allowed || do_split) do_rect = 0;
4919     if (partition_none_allowed && do_split) {
4920       const int ml_predicted_partition =
4921           ml_predict_var_paritioning(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col);
4922       if (ml_predicted_partition == PARTITION_NONE) do_split = 0;
4923       if (ml_predicted_partition == PARTITION_SPLIT) partition_none_allowed = 0;
4924     }
4925   }
4926
4927   if (!partition_none_allowed && !do_split) do_rect = 1;
4928
4929   ctx->pred_pixel_ready =
4930       !(partition_vert_allowed || partition_horz_allowed || do_split);
4931
4932   // PARTITION_NONE
4933   if (partition_none_allowed) {
4934     nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &this_rdc, bsize,
4935                         ctx);
4936     ctx->mic = *xd->mi[0];
4937     ctx->mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
4938     ctx->skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
4939     ctx->skip = x->skip;
4940
4941     if (this_rdc.rate != INT_MAX) {
4942       const int pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
4943       this_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_NONE];
4944       this_rdc.rdcost =
4945           RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, this_rdc.rate, this_rdc.dist);
4946       if (this_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) {
4947         best_rdc = this_rdc;
4948         if (bsize >= BLOCK_8X8) pc_tree->partitioning = PARTITION_NONE;
4949
4950         if (!use_ml_based_partitioning) {
4951           int64_t dist_breakout_thr = sf->partition_search_breakout_thr.dist;
4952           int64_t rate_breakout_thr = sf->partition_search_breakout_thr.rate;
4953           dist_breakout_thr >>=
4954               8 - (b_width_log2_lookup[bsize] + b_height_log2_lookup[bsize]);
4955           rate_breakout_thr *= num_pels_log2_lookup[bsize];
4956           if (!x->e_mbd.lossless && this_rdc.rate < rate_breakout_thr &&
4957               this_rdc.dist < dist_breakout_thr) {
4958             do_split = 0;
4959             do_rect = 0;
4960           }
4961         }
4962       }
4963     }
4964   }
4965
4966   // store estimated motion vector
4967   store_pred_mv(x, ctx);
4968
4969   // PARTITION_SPLIT
4970   if (do_split) {
4971     int pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
4972     sum_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_SPLIT];
4973     sum_rdc.rdcost = RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, sum_rdc.rate, sum_rdc.dist);
4974     subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
4975     for (i = 0; i < 4 && sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost; ++i) {
4976       const int x_idx = (i & 1) * ms;
4977       const int y_idx = (i >> 1) * ms;
4978
4979       if (mi_row + y_idx >= cm->mi_rows || mi_col + x_idx >= cm->mi_cols)
4980         continue;
4981       load_pred_mv(x, ctx);
4982       nonrd_pick_partition(cpi, td, tile_data, tp, mi_row + y_idx,
4983                            mi_col + x_idx, subsize, &this_rdc, 0,
4984                            best_rdc.rdcost - sum_rdc.rdcost, pc_tree->split[i]);
4985
4986       if (this_rdc.rate == INT_MAX) {
4987         vp9_rd_cost_reset(&sum_rdc);
4988       } else {
4989         sum_rdc.rate += this_rdc.rate;
4990         sum_rdc.dist += this_rdc.dist;
4991         sum_rdc.rdcost += this_rdc.rdcost;
4992       }
4993     }
4994
4995     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) {
4996       best_rdc = sum_rdc;
4997       pc_tree->partitioning = PARTITION_SPLIT;
4998     } else {
4999       // skip rectangular partition test when larger block size
5000       // gives better rd cost
5001       if (sf->less_rectangular_check) do_rect &= !partition_none_allowed;
5002     }
5003   }
5004
5005   // PARTITION_HORZ
5006   if (partition_horz_allowed && do_rect) {
5007     subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_HORZ);
5008     load_pred_mv(x, ctx);
5009     pc_tree->horizontal[0].pred_pixel_ready = 1;
5010     nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &sum_rdc, subsize,
5011                         &pc_tree->horizontal[0]);
5012
5013     pc_tree->horizontal[0].mic = *xd->mi[0];
5014     pc_tree->horizontal[0].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5015     pc_tree->horizontal[0].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5016     pc_tree->horizontal[0].skip = x->skip;
5017
5018     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost && mi_row + ms < cm->mi_rows) {
5019       load_pred_mv(x, ctx);
5020       pc_tree->horizontal[1].pred_pixel_ready = 1;
5021       nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row + ms, mi_col, &this_rdc,
5022                           subsize, &pc_tree->horizontal[1]);
5023
5024       pc_tree->horizontal[1].mic = *xd->mi[0];
5025       pc_tree->horizontal[1].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5026       pc_tree->horizontal[1].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5027       pc_tree->horizontal[1].skip = x->skip;
5028
5029       if (this_rdc.rate == INT_MAX) {
5030         vp9_rd_cost_reset(&sum_rdc);
5031       } else {
5032         int pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
5033         this_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_HORZ];
5034         sum_rdc.rate += this_rdc.rate;
5035         sum_rdc.dist += this_rdc.dist;
5036         sum_rdc.rdcost =
5037             RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, sum_rdc.rate, sum_rdc.dist);
5038       }
5039     }
5040
5041     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) {
5042       best_rdc = sum_rdc;
5043       pc_tree->partitioning = PARTITION_HORZ;
5044     } else {
5045       pred_pixel_ready_reset(pc_tree, bsize);
5046     }
5047   }
5048
5049   // PARTITION_VERT
5050   if (partition_vert_allowed && do_rect) {
5051     subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_VERT);
5052     load_pred_mv(x, ctx);
5053     pc_tree->vertical[0].pred_pixel_ready = 1;
5054     nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, &sum_rdc, subsize,
5055                         &pc_tree->vertical[0]);
5056     pc_tree->vertical[0].mic = *xd->mi[0];
5057     pc_tree->vertical[0].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5058     pc_tree->vertical[0].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5059     pc_tree->vertical[0].skip = x->skip;
5060
5061     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost && mi_col + ms < cm->mi_cols) {
5062       load_pred_mv(x, ctx);
5063       pc_tree->vertical[1].pred_pixel_ready = 1;
5064       nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col + ms, &this_rdc,
5065                           subsize, &pc_tree->vertical[1]);
5066       pc_tree->vertical[1].mic = *xd->mi[0];
5067       pc_tree->vertical[1].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5068       pc_tree->vertical[1].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5069       pc_tree->vertical[1].skip = x->skip;
5070
5071       if (this_rdc.rate == INT_MAX) {
5072         vp9_rd_cost_reset(&sum_rdc);
5073       } else {
5074         int pl = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
5075         sum_rdc.rate += cpi->partition_cost[pl][PARTITION_VERT];
5076         sum_rdc.rate += this_rdc.rate;
5077         sum_rdc.dist += this_rdc.dist;
5078         sum_rdc.rdcost =
5079             RDCOST(x->rdmult, x->rddiv, sum_rdc.rate, sum_rdc.dist);
5080       }
5081     }
5082
5083     if (sum_rdc.rdcost < best_rdc.rdcost) {
5084       best_rdc = sum_rdc;
5085       pc_tree->partitioning = PARTITION_VERT;
5086     } else {
5087       pred_pixel_ready_reset(pc_tree, bsize);
5088     }
5089   }
5090
5091   *rd_cost = best_rdc;
5092
5093   if (best_rdc.rate == INT_MAX) {
5094     vp9_rd_cost_reset(rd_cost);
5095     return;
5096   }
5097
5098   // update mode info array
5099   fill_mode_info_sb(cm, x, mi_row, mi_col, bsize, pc_tree);
5100
5101   if (best_rdc.rate < INT_MAX && best_rdc.dist < INT64_MAX && do_recon) {
5102     int output_enabled = (bsize == BLOCK_64X64);
5103     encode_sb_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, output_enabled, bsize,
5104                  pc_tree);
5105   }
5106
5107   if (bsize == BLOCK_64X64 && do_recon) {
5108     assert(tp_orig < *tp);
5109     assert(best_rdc.rate < INT_MAX);
5110     assert(best_rdc.dist < INT64_MAX);
5111   } else {
5112     assert(tp_orig == *tp);
5113   }
5114 }
5115
5116 static void nonrd_select_partition(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
5117                                    TileDataEnc *tile_data, MODE_INFO **mi,
5118                                    TOKENEXTRA **tp, int mi_row, int mi_col,
5119                                    BLOCK_SIZE bsize, int output_enabled,
5120                                    RD_COST *rd_cost, PC_TREE *pc_tree) {
5121   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5122   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
5123   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
5124   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
5125   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize], hbs = (1 << bsl) / 4;
5126   const int mis = cm->mi_stride;
5127   PARTITION_TYPE partition;
5128   BLOCK_SIZE subsize;
5129   RD_COST this_rdc;
5130   BLOCK_SIZE subsize_ref =
5131       (cpi->sf.adapt_partition_source_sad) ? BLOCK_8X8 : BLOCK_16X16;
5132
5133   vp9_rd_cost_reset(&this_rdc);
5134   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols) return;
5135
5136   subsize = (bsize >= BLOCK_8X8) ? mi[0]->sb_type : BLOCK_4X4;
5137   partition = partition_lookup[bsl][subsize];
5138
5139   if (bsize == BLOCK_32X32 && subsize == BLOCK_32X32) {
5140     x->max_partition_size = BLOCK_32X32;
5141     x->min_partition_size = BLOCK_16X16;
5142     nonrd_pick_partition(cpi, td, tile_data, tp, mi_row, mi_col, bsize, rd_cost,
5143                          0, INT64_MAX, pc_tree);
5144   } else if (bsize == BLOCK_32X32 && partition != PARTITION_NONE &&
5145              subsize >= subsize_ref) {
5146     x->max_partition_size = BLOCK_32X32;
5147     x->min_partition_size = BLOCK_8X8;
5148     nonrd_pick_partition(cpi, td, tile_data, tp, mi_row, mi_col, bsize, rd_cost,
5149                          0, INT64_MAX, pc_tree);
5150   } else if (bsize == BLOCK_16X16 && partition != PARTITION_NONE) {
5151     x->max_partition_size = BLOCK_16X16;
5152     x->min_partition_size = BLOCK_8X8;
5153     nonrd_pick_partition(cpi, td, tile_data, tp, mi_row, mi_col, bsize, rd_cost,
5154                          0, INT64_MAX, pc_tree);
5155   } else {
5156     switch (partition) {
5157       case PARTITION_NONE:
5158         pc_tree->none.pred_pixel_ready = 1;
5159         nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, rd_cost, subsize,
5160                             &pc_tree->none);
5161         pc_tree->none.mic = *xd->mi[0];
5162         pc_tree->none.mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5163         pc_tree->none.skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5164         pc_tree->none.skip = x->skip;
5165         break;
5166       case PARTITION_VERT:
5167         pc_tree->vertical[0].pred_pixel_ready = 1;
5168         nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, rd_cost, subsize,
5169                             &pc_tree->vertical[0]);
5170         pc_tree->vertical[0].mic = *xd->mi[0];
5171         pc_tree->vertical[0].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5172         pc_tree->vertical[0].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5173         pc_tree->vertical[0].skip = x->skip;
5174         if (mi_col + hbs < cm->mi_cols) {
5175           pc_tree->vertical[1].pred_pixel_ready = 1;
5176           nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col + hbs,
5177                               &this_rdc, subsize, &pc_tree->vertical[1]);
5178           pc_tree->vertical[1].mic = *xd->mi[0];
5179           pc_tree->vertical[1].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5180           pc_tree->vertical[1].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5181           pc_tree->vertical[1].skip = x->skip;
5182           if (this_rdc.rate != INT_MAX && this_rdc.dist != INT64_MAX &&
5183               rd_cost->rate != INT_MAX && rd_cost->dist != INT64_MAX) {
5184             rd_cost->rate += this_rdc.rate;
5185             rd_cost->dist += this_rdc.dist;
5186           }
5187         }
5188         break;
5189       case PARTITION_HORZ:
5190         pc_tree->horizontal[0].pred_pixel_ready = 1;
5191         nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, rd_cost, subsize,
5192                             &pc_tree->horizontal[0]);
5193         pc_tree->horizontal[0].mic = *xd->mi[0];
5194         pc_tree->horizontal[0].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5195         pc_tree->horizontal[0].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5196         pc_tree->horizontal[0].skip = x->skip;
5197         if (mi_row + hbs < cm->mi_rows) {
5198           pc_tree->horizontal[1].pred_pixel_ready = 1;
5199           nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row + hbs, mi_col,
5200                               &this_rdc, subsize, &pc_tree->horizontal[1]);
5201           pc_tree->horizontal[1].mic = *xd->mi[0];
5202           pc_tree->horizontal[1].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5203           pc_tree->horizontal[1].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5204           pc_tree->horizontal[1].skip = x->skip;
5205           if (this_rdc.rate != INT_MAX && this_rdc.dist != INT64_MAX &&
5206               rd_cost->rate != INT_MAX && rd_cost->dist != INT64_MAX) {
5207             rd_cost->rate += this_rdc.rate;
5208             rd_cost->dist += this_rdc.dist;
5209           }
5210         }
5211         break;
5212       default:
5213         assert(partition == PARTITION_SPLIT);
5214         subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
5215         nonrd_select_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col,
5216                                subsize, output_enabled, rd_cost,
5217                                pc_tree->split[0]);
5218         nonrd_select_partition(cpi, td, tile_data, mi + hbs, tp, mi_row,
5219                                mi_col + hbs, subsize, output_enabled, &this_rdc,
5220                                pc_tree->split[1]);
5221         if (this_rdc.rate != INT_MAX && this_rdc.dist != INT64_MAX &&
5222             rd_cost->rate != INT_MAX && rd_cost->dist != INT64_MAX) {
5223           rd_cost->rate += this_rdc.rate;
5224           rd_cost->dist += this_rdc.dist;
5225         }
5226         nonrd_select_partition(cpi, td, tile_data, mi + hbs * mis, tp,
5227                                mi_row + hbs, mi_col, subsize, output_enabled,
5228                                &this_rdc, pc_tree->split[2]);
5229         if (this_rdc.rate != INT_MAX && this_rdc.dist != INT64_MAX &&
5230             rd_cost->rate != INT_MAX && rd_cost->dist != INT64_MAX) {
5231           rd_cost->rate += this_rdc.rate;
5232           rd_cost->dist += this_rdc.dist;
5233         }
5234         nonrd_select_partition(cpi, td, tile_data, mi + hbs * mis + hbs, tp,
5235                                mi_row + hbs, mi_col + hbs, subsize,
5236                                output_enabled, &this_rdc, pc_tree->split[3]);
5237         if (this_rdc.rate != INT_MAX && this_rdc.dist != INT64_MAX &&
5238             rd_cost->rate != INT_MAX && rd_cost->dist != INT64_MAX) {
5239           rd_cost->rate += this_rdc.rate;
5240           rd_cost->dist += this_rdc.dist;
5241         }
5242         break;
5243     }
5244   }
5245
5246   if (bsize == BLOCK_64X64 && output_enabled)
5247     encode_sb_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, 1, bsize, pc_tree);
5248 }
5249
5250 static void nonrd_use_partition(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
5251                                 TileDataEnc *tile_data, MODE_INFO **mi,
5252                                 TOKENEXTRA **tp, int mi_row, int mi_col,
5253                                 BLOCK_SIZE bsize, int output_enabled,
5254                                 RD_COST *dummy_cost, PC_TREE *pc_tree) {
5255   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5256   TileInfo *tile_info = &tile_data->tile_info;
5257   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
5258   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
5259   const int bsl = b_width_log2_lookup[bsize], hbs = (1 << bsl) / 4;
5260   const int mis = cm->mi_stride;
5261   PARTITION_TYPE partition;
5262   BLOCK_SIZE subsize;
5263
5264   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols) return;
5265
5266   subsize = (bsize >= BLOCK_8X8) ? mi[0]->sb_type : BLOCK_4X4;
5267   partition = partition_lookup[bsl][subsize];
5268
5269   if (output_enabled && bsize != BLOCK_4X4) {
5270     int ctx = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
5271     td->counts->partition[ctx][partition]++;
5272   }
5273
5274   switch (partition) {
5275     case PARTITION_NONE:
5276       pc_tree->none.pred_pixel_ready = 1;
5277       nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, dummy_cost,
5278                           subsize, &pc_tree->none);
5279       pc_tree->none.mic = *xd->mi[0];
5280       pc_tree->none.mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5281       pc_tree->none.skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5282       pc_tree->none.skip = x->skip;
5283       encode_b_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, output_enabled,
5284                   subsize, &pc_tree->none);
5285       break;
5286     case PARTITION_VERT:
5287       pc_tree->vertical[0].pred_pixel_ready = 1;
5288       nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, dummy_cost,
5289                           subsize, &pc_tree->vertical[0]);
5290       pc_tree->vertical[0].mic = *xd->mi[0];
5291       pc_tree->vertical[0].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5292       pc_tree->vertical[0].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5293       pc_tree->vertical[0].skip = x->skip;
5294       encode_b_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, output_enabled,
5295                   subsize, &pc_tree->vertical[0]);
5296       if (mi_col + hbs < cm->mi_cols && bsize > BLOCK_8X8) {
5297         pc_tree->vertical[1].pred_pixel_ready = 1;
5298         nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col + hbs, dummy_cost,
5299                             subsize, &pc_tree->vertical[1]);
5300         pc_tree->vertical[1].mic = *xd->mi[0];
5301         pc_tree->vertical[1].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5302         pc_tree->vertical[1].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5303         pc_tree->vertical[1].skip = x->skip;
5304         encode_b_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col + hbs,
5305                     output_enabled, subsize, &pc_tree->vertical[1]);
5306       }
5307       break;
5308     case PARTITION_HORZ:
5309       pc_tree->horizontal[0].pred_pixel_ready = 1;
5310       nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, dummy_cost,
5311                           subsize, &pc_tree->horizontal[0]);
5312       pc_tree->horizontal[0].mic = *xd->mi[0];
5313       pc_tree->horizontal[0].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5314       pc_tree->horizontal[0].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5315       pc_tree->horizontal[0].skip = x->skip;
5316       encode_b_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, output_enabled,
5317                   subsize, &pc_tree->horizontal[0]);
5318
5319       if (mi_row + hbs < cm->mi_rows && bsize > BLOCK_8X8) {
5320         pc_tree->horizontal[1].pred_pixel_ready = 1;
5321         nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row + hbs, mi_col, dummy_cost,
5322                             subsize, &pc_tree->horizontal[1]);
5323         pc_tree->horizontal[1].mic = *xd->mi[0];
5324         pc_tree->horizontal[1].mbmi_ext = *x->mbmi_ext;
5325         pc_tree->horizontal[1].skip_txfm[0] = x->skip_txfm[0];
5326         pc_tree->horizontal[1].skip = x->skip;
5327         encode_b_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row + hbs, mi_col,
5328                     output_enabled, subsize, &pc_tree->horizontal[1]);
5329       }
5330       break;
5331     default:
5332       assert(partition == PARTITION_SPLIT);
5333       subsize = get_subsize(bsize, PARTITION_SPLIT);
5334       if (bsize == BLOCK_8X8) {
5335         nonrd_pick_sb_modes(cpi, tile_data, x, mi_row, mi_col, dummy_cost,
5336                             subsize, pc_tree->leaf_split[0]);
5337         encode_b_rt(cpi, td, tile_info, tp, mi_row, mi_col, output_enabled,
5338                     subsize, pc_tree->leaf_split[0]);
5339       } else {
5340         nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col, subsize,
5341                             output_enabled, dummy_cost, pc_tree->split[0]);
5342         nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi + hbs, tp, mi_row,
5343                             mi_col + hbs, subsize, output_enabled, dummy_cost,
5344                             pc_tree->split[1]);
5345         nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi + hbs * mis, tp,
5346                             mi_row + hbs, mi_col, subsize, output_enabled,
5347                             dummy_cost, pc_tree->split[2]);
5348         nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi + hbs * mis + hbs, tp,
5349                             mi_row + hbs, mi_col + hbs, subsize, output_enabled,
5350                             dummy_cost, pc_tree->split[3]);
5351       }
5352       break;
5353   }
5354
5355   if (partition != PARTITION_SPLIT || bsize == BLOCK_8X8)
5356     update_partition_context(xd, mi_row, mi_col, subsize, bsize);
5357 }
5358
5359 // Get a prediction(stored in x->est_pred) for the whole 64x64 superblock.
5360 static void get_estimated_pred(VP9_COMP *cpi, const TileInfo *const tile,
5361                                MACROBLOCK *x, int mi_row, int mi_col) {
5362   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5363   const int is_key_frame = frame_is_intra_only(cm);
5364   MACROBLOCKD *xd = &x->e_mbd;
5365
5366   set_offsets(cpi, tile, x, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64);
5367
5368   if (!is_key_frame) {
5369     MODE_INFO *mi = xd->mi[0];
5370     YV12_BUFFER_CONFIG *yv12 = get_ref_frame_buffer(cpi, LAST_FRAME);
5371     const YV12_BUFFER_CONFIG *yv12_g = NULL;
5372     const BLOCK_SIZE bsize = BLOCK_32X32 + (mi_col + 4 < cm->mi_cols) * 2 +
5373                              (mi_row + 4 < cm->mi_rows);
5374     unsigned int y_sad_g, y_sad_thr;
5375     unsigned int y_sad = UINT_MAX;
5376
5377     assert(yv12 != NULL);
5378
5379     if (!(is_one_pass_cbr_svc(cpi) && cpi->svc.spatial_layer_id) ||
5380         cpi->svc.use_gf_temporal_ref_current_layer) {
5381       // For now, GOLDEN will not be used for non-zero spatial layers, since
5382       // it may not be a temporal reference.
5383       yv12_g = get_ref_frame_buffer(cpi, GOLDEN_FRAME);
5384     }
5385
5386     // Only compute y_sad_g (sad for golden reference) for speed < 8.
5387     if (cpi->oxcf.speed < 8 && yv12_g && yv12_g != yv12 &&
5388         (cpi->ref_frame_flags & VP9_GOLD_FLAG)) {
5389       vp9_setup_pre_planes(xd, 0, yv12_g, mi_row, mi_col,
5390                            &cm->frame_refs[GOLDEN_FRAME - 1].sf);
5391       y_sad_g = cpi->fn_ptr[bsize].sdf(
5392           x->plane[0].src.buf, x->plane[0].src.stride, xd->plane[0].pre[0].buf,
5393           xd->plane[0].pre[0].stride);
5394     } else {
5395       y_sad_g = UINT_MAX;
5396     }
5397
5398     if (cpi->oxcf.lag_in_frames > 0 && cpi->oxcf.rc_mode == VPX_VBR &&
5399         cpi->rc.is_src_frame_alt_ref) {
5400       yv12 = get_ref_frame_buffer(cpi, ALTREF_FRAME);
5401       vp9_setup_pre_planes(xd, 0, yv12, mi_row, mi_col,
5402                            &cm->frame_refs[ALTREF_FRAME - 1].sf);
5403       mi->ref_frame[0] = ALTREF_FRAME;
5404       y_sad_g = UINT_MAX;
5405     } else {
5406       vp9_setup_pre_planes(xd, 0, yv12, mi_row, mi_col,
5407                            &cm->frame_refs[LAST_FRAME - 1].sf);
5408       mi->ref_frame[0] = LAST_FRAME;
5409     }
5410     mi->ref_frame[1] = NONE;
5411     mi->sb_type = BLOCK_64X64;
5412     mi->mv[0].as_int = 0;
5413     mi->interp_filter = BILINEAR;
5414
5415     {
5416       const MV dummy_mv = { 0, 0 };
5417       y_sad = vp9_int_pro_motion_estimation(cpi, x, bsize, mi_row, mi_col,
5418                                             &dummy_mv);
5419       x->sb_use_mv_part = 1;
5420       x->sb_mvcol_part = mi->mv[0].as_mv.col;
5421       x->sb_mvrow_part = mi->mv[0].as_mv.row;
5422     }
5423
5424     // Pick ref frame for partitioning, bias last frame when y_sad_g and y_sad
5425     // are close if short_circuit_low_temp_var is on.
5426     y_sad_thr = cpi->sf.short_circuit_low_temp_var ? (y_sad * 7) >> 3 : y_sad;
5427     if (y_sad_g < y_sad_thr) {
5428       vp9_setup_pre_planes(xd, 0, yv12_g, mi_row, mi_col,
5429                            &cm->frame_refs[GOLDEN_FRAME - 1].sf);
5430       mi->ref_frame[0] = GOLDEN_FRAME;
5431       mi->mv[0].as_int = 0;
5432     } else {
5433       x->pred_mv[LAST_FRAME] = mi->mv[0].as_mv;
5434     }
5435
5436     set_ref_ptrs(cm, xd, mi->ref_frame[0], mi->ref_frame[1]);
5437     xd->plane[0].dst.buf = x->est_pred;
5438     xd->plane[0].dst.stride = 64;
5439     vp9_build_inter_predictors_sb(xd, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64);
5440   } else {
5441 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
5442     switch (xd->bd) {
5443       case 8: memset(x->est_pred, 128, 64 * 64 * sizeof(x->est_pred[0])); break;
5444       case 10:
5445         memset(x->est_pred, 128 * 4, 64 * 64 * sizeof(x->est_pred[0]));
5446         break;
5447       case 12:
5448         memset(x->est_pred, 128 * 16, 64 * 64 * sizeof(x->est_pred[0]));
5449         break;
5450     }
5451 #else
5452     memset(x->est_pred, 128, 64 * 64 * sizeof(x->est_pred[0]));
5453 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
5454   }
5455 }
5456
5457 static void encode_nonrd_sb_row(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
5458                                 TileDataEnc *tile_data, int mi_row,
5459                                 TOKENEXTRA **tp) {
5460   SPEED_FEATURES *const sf = &cpi->sf;
5461   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5462   TileInfo *const tile_info = &tile_data->tile_info;
5463   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
5464   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
5465   const int mi_col_start = tile_info->mi_col_start;
5466   const int mi_col_end = tile_info->mi_col_end;
5467   int mi_col;
5468   const int sb_row = mi_row >> MI_BLOCK_SIZE_LOG2;
5469   const int num_sb_cols =
5470       get_num_cols(tile_data->tile_info, MI_BLOCK_SIZE_LOG2);
5471   int sb_col_in_tile;
5472
5473   // Initialize the left context for the new SB row
5474   memset(&xd->left_context, 0, sizeof(xd->left_context));
5475   memset(xd->left_seg_context, 0, sizeof(xd->left_seg_context));
5476
5477   // Code each SB in the row
5478   for (mi_col = mi_col_start, sb_col_in_tile = 0; mi_col < mi_col_end;
5479        mi_col += MI_BLOCK_SIZE, ++sb_col_in_tile) {
5480     const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
5481     RD_COST dummy_rdc;
5482     const int idx_str = cm->mi_stride * mi_row + mi_col;
5483     MODE_INFO **mi = cm->mi_grid_visible + idx_str;
5484     PARTITION_SEARCH_TYPE partition_search_type = sf->partition_search_type;
5485     BLOCK_SIZE bsize = BLOCK_64X64;
5486     int seg_skip = 0;
5487     int i;
5488
5489     (*(cpi->row_mt_sync_read_ptr))(&tile_data->row_mt_sync, sb_row,
5490                                    sb_col_in_tile);
5491
5492     if (cpi->use_skin_detection) {
5493       vp9_compute_skin_sb(cpi, BLOCK_16X16, mi_row, mi_col);
5494     }
5495
5496     x->source_variance = UINT_MAX;
5497     for (i = 0; i < MAX_REF_FRAMES; ++i) {
5498       x->pred_mv[i].row = INT16_MAX;
5499       x->pred_mv[i].col = INT16_MAX;
5500     }
5501     vp9_rd_cost_init(&dummy_rdc);
5502     x->color_sensitivity[0] = 0;
5503     x->color_sensitivity[1] = 0;
5504     x->sb_is_skin = 0;
5505     x->skip_low_source_sad = 0;
5506     x->lowvar_highsumdiff = 0;
5507     x->content_state_sb = 0;
5508     x->zero_temp_sad_source = 0;
5509     x->sb_use_mv_part = 0;
5510     x->sb_mvcol_part = 0;
5511     x->sb_mvrow_part = 0;
5512     x->sb_pickmode_part = 0;
5513     x->arf_frame_usage = 0;
5514     x->lastgolden_frame_usage = 0;
5515
5516     if (cpi->compute_source_sad_onepass && cpi->sf.use_source_sad) {
5517       int shift = cpi->Source->y_stride * (mi_row << 3) + (mi_col << 3);
5518       int sb_offset2 = ((cm->mi_cols + 7) >> 3) * (mi_row >> 3) + (mi_col >> 3);
5519       int64_t source_sad = avg_source_sad(cpi, x, shift, sb_offset2);
5520       if (sf->adapt_partition_source_sad &&
5521           (cpi->oxcf.rc_mode == VPX_VBR && !cpi->rc.is_src_frame_alt_ref &&
5522            source_sad > sf->adapt_partition_thresh &&
5523            (cpi->refresh_golden_frame || cpi->refresh_alt_ref_frame)))
5524         partition_search_type = REFERENCE_PARTITION;
5525     }
5526
5527     if (seg->enabled) {
5528       const uint8_t *const map =
5529           seg->update_map ? cpi->segmentation_map : cm->last_frame_seg_map;
5530       int segment_id = get_segment_id(cm, map, BLOCK_64X64, mi_row, mi_col);
5531       seg_skip = segfeature_active(seg, segment_id, SEG_LVL_SKIP);
5532
5533       if (cpi->roi.enabled && cpi->roi.skip[BACKGROUND_SEG_SKIP_ID] &&
5534           cpi->rc.frames_since_key > FRAMES_NO_SKIPPING_AFTER_KEY &&
5535           x->content_state_sb > kLowSadLowSumdiff) {
5536         // For ROI with skip, force segment = 0 (no skip) over whole
5537         // superblock to avoid artifacts if temporal change in source_sad is
5538         // not 0.
5539         int xi, yi;
5540         const int bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[BLOCK_64X64];
5541         const int bh = num_8x8_blocks_high_lookup[BLOCK_64X64];
5542         const int xmis = VPXMIN(cm->mi_cols - mi_col, bw);
5543         const int ymis = VPXMIN(cm->mi_rows - mi_row, bh);
5544         const int block_index = mi_row * cm->mi_cols + mi_col;
5545         set_mode_info_offsets(cm, x, xd, mi_row, mi_col);
5546         for (yi = 0; yi < ymis; yi++)
5547           for (xi = 0; xi < xmis; xi++) {
5548             int map_offset = block_index + yi * cm->mi_cols + xi;
5549             cpi->segmentation_map[map_offset] = 0;
5550           }
5551         set_segment_index(cpi, x, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64, 0);
5552         seg_skip = 0;
5553       }
5554       if (seg_skip) {
5555         partition_search_type = FIXED_PARTITION;
5556       }
5557     }
5558
5559     // Set the partition type of the 64X64 block
5560     switch (partition_search_type) {
5561       case VAR_BASED_PARTITION:
5562         // TODO(jingning, marpan): The mode decision and encoding process
5563         // support both intra and inter sub8x8 block coding for RTC mode.
5564         // Tune the thresholds accordingly to use sub8x8 block coding for
5565         // coding performance improvement.
5566         choose_partitioning(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col);
5567         nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col,
5568                             BLOCK_64X64, 1, &dummy_rdc, td->pc_root);
5569         break;
5570       case ML_BASED_PARTITION:
5571         get_estimated_pred(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col);
5572         x->max_partition_size = BLOCK_64X64;
5573         x->min_partition_size = BLOCK_8X8;
5574         x->sb_pickmode_part = 1;
5575         nonrd_pick_partition(cpi, td, tile_data, tp, mi_row, mi_col,
5576                              BLOCK_64X64, &dummy_rdc, 1, INT64_MAX,
5577                              td->pc_root);
5578         break;
5579       case SOURCE_VAR_BASED_PARTITION:
5580         set_source_var_based_partition(cpi, tile_info, x, mi, mi_row, mi_col);
5581         nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col,
5582                             BLOCK_64X64, 1, &dummy_rdc, td->pc_root);
5583         break;
5584       case FIXED_PARTITION:
5585         if (!seg_skip) bsize = sf->always_this_block_size;
5586         set_fixed_partitioning(cpi, tile_info, mi, mi_row, mi_col, bsize);
5587         nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col,
5588                             BLOCK_64X64, 1, &dummy_rdc, td->pc_root);
5589         break;
5590       default:
5591         assert(partition_search_type == REFERENCE_PARTITION);
5592         x->sb_pickmode_part = 1;
5593         set_offsets(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col, BLOCK_64X64);
5594         // Use nonrd_pick_partition on scene-cut for VBR mode.
5595         // nonrd_pick_partition does not support 4x4 partition, so avoid it
5596         // on key frame for now.
5597         if ((cpi->oxcf.rc_mode == VPX_VBR && cpi->rc.high_source_sad &&
5598              cpi->oxcf.speed < 6 && !frame_is_intra_only(cm) &&
5599              (cpi->refresh_golden_frame || cpi->refresh_alt_ref_frame))) {
5600           // Use lower max_partition_size for low resoultions.
5601           if (cm->width <= 352 && cm->height <= 288)
5602             x->max_partition_size = BLOCK_32X32;
5603           else
5604             x->max_partition_size = BLOCK_64X64;
5605           x->min_partition_size = BLOCK_8X8;
5606           nonrd_pick_partition(cpi, td, tile_data, tp, mi_row, mi_col,
5607                                BLOCK_64X64, &dummy_rdc, 1, INT64_MAX,
5608                                td->pc_root);
5609         } else {
5610           choose_partitioning(cpi, tile_info, x, mi_row, mi_col);
5611           // TODO(marpan): Seems like nonrd_select_partition does not support
5612           // 4x4 partition. Since 4x4 is used on key frame, use this switch
5613           // for now.
5614           if (frame_is_intra_only(cm))
5615             nonrd_use_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col,
5616                                 BLOCK_64X64, 1, &dummy_rdc, td->pc_root);
5617           else
5618             nonrd_select_partition(cpi, td, tile_data, mi, tp, mi_row, mi_col,
5619                                    BLOCK_64X64, 1, &dummy_rdc, td->pc_root);
5620         }
5621
5622         break;
5623     }
5624
5625     // Update ref_frame usage for inter frame if this group is ARF group.
5626     if (!cpi->rc.is_src_frame_alt_ref && !cpi->refresh_golden_frame &&
5627         !cpi->refresh_alt_ref_frame && cpi->rc.alt_ref_gf_group &&
5628         cpi->sf.use_altref_onepass) {
5629       int sboffset = ((cm->mi_cols + 7) >> 3) * (mi_row >> 3) + (mi_col >> 3);
5630       if (cpi->count_arf_frame_usage != NULL)
5631         cpi->count_arf_frame_usage[sboffset] = x->arf_frame_usage;
5632       if (cpi->count_lastgolden_frame_usage != NULL)
5633         cpi->count_lastgolden_frame_usage[sboffset] = x->lastgolden_frame_usage;
5634     }
5635
5636     (*(cpi->row_mt_sync_write_ptr))(&tile_data->row_mt_sync, sb_row,
5637                                     sb_col_in_tile, num_sb_cols);
5638   }
5639 }
5640 // end RTC play code
5641
5642 static INLINE uint32_t variance(const diff *const d) {
5643   return d->sse - (uint32_t)(((int64_t)d->sum * d->sum) >> 8);
5644 }
5645
5646 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
5647 static INLINE uint32_t variance_highbd(diff *const d) {
5648   const int64_t var = (int64_t)d->sse - (((int64_t)d->sum * d->sum) >> 8);
5649   return (var >= 0) ? (uint32_t)var : 0;
5650 }
5651 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
5652
5653 static int set_var_thresh_from_histogram(VP9_COMP *cpi) {
5654   const SPEED_FEATURES *const sf = &cpi->sf;
5655   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5656
5657   const uint8_t *src = cpi->Source->y_buffer;
5658   const uint8_t *last_src = cpi->Last_Source->y_buffer;
5659   const int src_stride = cpi->Source->y_stride;
5660   const int last_stride = cpi->Last_Source->y_stride;
5661
5662   // Pick cutoff threshold
5663   const int cutoff = (VPXMIN(cm->width, cm->height) >= 720)
5664                          ? (cm->MBs * VAR_HIST_LARGE_CUT_OFF / 100)
5665                          : (cm->MBs * VAR_HIST_SMALL_CUT_OFF / 100);
5666   DECLARE_ALIGNED(16, int, hist[VAR_HIST_BINS]);
5667   diff *var16 = cpi->source_diff_var;
5668
5669   int sum = 0;
5670   int i, j;
5671
5672   memset(hist, 0, VAR_HIST_BINS * sizeof(hist[0]));
5673
5674   for (i = 0; i < cm->mb_rows; i++) {
5675     for (j = 0; j < cm->mb_cols; j++) {
5676 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
5677       if (cm->use_highbitdepth) {
5678         switch (cm->bit_depth) {
5679           case VPX_BITS_8:
5680             vpx_highbd_8_get16x16var(src, src_stride, last_src, last_stride,
5681                                      &var16->sse, &var16->sum);
5682             var16->var = variance(var16);
5683             break;
5684           case VPX_BITS_10:
5685             vpx_highbd_10_get16x16var(src, src_stride, last_src, last_stride,
5686                                       &var16->sse, &var16->sum);
5687             var16->var = variance_highbd(var16);
5688             break;
5689           default:
5690             assert(cm->bit_depth == VPX_BITS_12);
5691             vpx_highbd_12_get16x16var(src, src_stride, last_src, last_stride,
5692                                       &var16->sse, &var16->sum);
5693             var16->var = variance_highbd(var16);
5694             break;
5695         }
5696       } else {
5697         vpx_get16x16var(src, src_stride, last_src, last_stride, &var16->sse,
5698                         &var16->sum);
5699         var16->var = variance(var16);
5700       }
5701 #else
5702       vpx_get16x16var(src, src_stride, last_src, last_stride, &var16->sse,
5703                       &var16->sum);
5704       var16->var = variance(var16);
5705 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
5706
5707       if (var16->var >= VAR_HIST_MAX_BG_VAR)
5708         hist[VAR_HIST_BINS - 1]++;
5709       else
5710         hist[var16->var / VAR_HIST_FACTOR]++;
5711
5712       src += 16;
5713       last_src += 16;
5714       var16++;
5715     }
5716
5717     src = src - cm->mb_cols * 16 + 16 * src_stride;
5718     last_src = last_src - cm->mb_cols * 16 + 16 * last_stride;
5719   }
5720
5721   cpi->source_var_thresh = 0;
5722
5723   if (hist[VAR_HIST_BINS - 1] < cutoff) {
5724     for (i = 0; i < VAR_HIST_BINS - 1; i++) {
5725       sum += hist[i];
5726
5727       if (sum > cutoff) {
5728         cpi->source_var_thresh = (i + 1) * VAR_HIST_FACTOR;
5729         return 0;
5730       }
5731     }
5732   }
5733
5734   return sf->search_type_check_frequency;
5735 }
5736
5737 static void source_var_based_partition_search_method(VP9_COMP *cpi) {
5738   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5739   SPEED_FEATURES *const sf = &cpi->sf;
5740
5741   if (cm->frame_type == KEY_FRAME) {
5742     // For key frame, use SEARCH_PARTITION.
5743     sf->partition_search_type = SEARCH_PARTITION;
5744   } else if (cm->intra_only) {
5745     sf->partition_search_type = FIXED_PARTITION;
5746   } else {
5747     if (cm->last_width != cm->width || cm->last_height != cm->height) {
5748       if (cpi->source_diff_var) vpx_free(cpi->source_diff_var);
5749
5750       CHECK_MEM_ERROR(cm, cpi->source_diff_var,
5751                       vpx_calloc(cm->MBs, sizeof(diff)));
5752     }
5753
5754     if (!cpi->frames_till_next_var_check)
5755       cpi->frames_till_next_var_check = set_var_thresh_from_histogram(cpi);
5756
5757     if (cpi->frames_till_next_var_check > 0) {
5758       sf->partition_search_type = FIXED_PARTITION;
5759       cpi->frames_till_next_var_check--;
5760     }
5761   }
5762 }
5763
5764 static int get_skip_encode_frame(const VP9_COMMON *cm, ThreadData *const td) {
5765   unsigned int intra_count = 0, inter_count = 0;
5766   int j;
5767
5768   for (j = 0; j < INTRA_INTER_CONTEXTS; ++j) {
5769     intra_count += td->counts->intra_inter[j][0];
5770     inter_count += td->counts->intra_inter[j][1];
5771   }
5772
5773   return (intra_count << 2) < inter_count && cm->frame_type != KEY_FRAME &&
5774          cm->show_frame;
5775 }
5776
5777 void vp9_init_tile_data(VP9_COMP *cpi) {
5778   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5779   const int tile_cols = 1 << cm->log2_tile_cols;
5780   const int tile_rows = 1 << cm->log2_tile_rows;
5781   int tile_col, tile_row;
5782   TOKENEXTRA *pre_tok = cpi->tile_tok[0][0];
5783   TOKENLIST *tplist = cpi->tplist[0][0];
5784   int tile_tok = 0;
5785   int tplist_count = 0;
5786
5787   if (cpi->tile_data == NULL || cpi->allocated_tiles < tile_cols * tile_rows) {
5788     if (cpi->tile_data != NULL) vpx_free(cpi->tile_data);
5789     CHECK_MEM_ERROR(
5790         cm, cpi->tile_data,
5791         vpx_malloc(tile_cols * tile_rows * sizeof(*cpi->tile_data)));
5792     cpi->allocated_tiles = tile_cols * tile_rows;
5793
5794     for (tile_row = 0; tile_row < tile_rows; ++tile_row)
5795       for (tile_col = 0; tile_col < tile_cols; ++tile_col) {
5796         TileDataEnc *tile_data =
5797             &cpi->tile_data[tile_row * tile_cols + tile_col];
5798         int i, j;
5799         for (i = 0; i < BLOCK_SIZES; ++i) {
5800           for (j = 0; j < MAX_MODES; ++j) {
5801             tile_data->thresh_freq_fact[i][j] = RD_THRESH_INIT_FACT;
5802 #if CONFIG_RATE_CTRL
5803             if (cpi->oxcf.use_simple_encode_api) {
5804               tile_data->thresh_freq_fact_prev[i][j] = RD_THRESH_INIT_FACT;
5805             }
5806 #endif  // CONFIG_RATE_CTRL
5807 #if CONFIG_CONSISTENT_RECODE
5808             tile_data->thresh_freq_fact_prev[i][j] = RD_THRESH_INIT_FACT;
5809 #endif  // CONFIG_CONSISTENT_RECODE
5810             tile_data->mode_map[i][j] = j;
5811           }
5812         }
5813 #if CONFIG_MULTITHREAD
5814         tile_data->row_base_thresh_freq_fact = NULL;
5815 #endif
5816       }
5817   }
5818
5819   for (tile_row = 0; tile_row < tile_rows; ++tile_row) {
5820     for (tile_col = 0; tile_col < tile_cols; ++tile_col) {
5821       TileDataEnc *this_tile = &cpi->tile_data[tile_row * tile_cols + tile_col];
5822       TileInfo *tile_info = &this_tile->tile_info;
5823       if (cpi->sf.adaptive_rd_thresh_row_mt &&
5824           this_tile->row_base_thresh_freq_fact == NULL)
5825         vp9_row_mt_alloc_rd_thresh(cpi, this_tile);
5826       vp9_tile_init(tile_info, cm, tile_row, tile_col);
5827
5828       cpi->tile_tok[tile_row][tile_col] = pre_tok + tile_tok;
5829       pre_tok = cpi->tile_tok[tile_row][tile_col];
5830       tile_tok = allocated_tokens(*tile_info);
5831
5832       cpi->tplist[tile_row][tile_col] = tplist + tplist_count;
5833       tplist = cpi->tplist[tile_row][tile_col];
5834       tplist_count = get_num_vert_units(*tile_info, MI_BLOCK_SIZE_LOG2);
5835     }
5836   }
5837 }
5838
5839 void vp9_encode_sb_row(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td, int tile_row,
5840                        int tile_col, int mi_row) {
5841   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5842   const int tile_cols = 1 << cm->log2_tile_cols;
5843   TileDataEnc *this_tile = &cpi->tile_data[tile_row * tile_cols + tile_col];
5844   const TileInfo *const tile_info = &this_tile->tile_info;
5845   TOKENEXTRA *tok = NULL;
5846   int tile_sb_row;
5847   int tile_mb_cols = (tile_info->mi_col_end - tile_info->mi_col_start + 1) >> 1;
5848
5849   tile_sb_row = mi_cols_aligned_to_sb(mi_row - tile_info->mi_row_start) >>
5850                 MI_BLOCK_SIZE_LOG2;
5851   get_start_tok(cpi, tile_row, tile_col, mi_row, &tok);
5852   cpi->tplist[tile_row][tile_col][tile_sb_row].start = tok;
5853
5854   if (cpi->sf.use_nonrd_pick_mode)
5855     encode_nonrd_sb_row(cpi, td, this_tile, mi_row, &tok);
5856 #if !CONFIG_REALTIME_ONLY
5857   else
5858     encode_rd_sb_row(cpi, td, this_tile, mi_row, &tok);
5859 #endif
5860
5861   cpi->tplist[tile_row][tile_col][tile_sb_row].stop = tok;
5862   cpi->tplist[tile_row][tile_col][tile_sb_row].count =
5863       (unsigned int)(cpi->tplist[tile_row][tile_col][tile_sb_row].stop -
5864                      cpi->tplist[tile_row][tile_col][tile_sb_row].start);
5865   assert(tok - cpi->tplist[tile_row][tile_col][tile_sb_row].start <=
5866          get_token_alloc(MI_BLOCK_SIZE >> 1, tile_mb_cols));
5867
5868   (void)tile_mb_cols;
5869 }
5870
5871 void vp9_encode_tile(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td, int tile_row,
5872                      int tile_col) {
5873   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5874   const int tile_cols = 1 << cm->log2_tile_cols;
5875   TileDataEnc *this_tile = &cpi->tile_data[tile_row * tile_cols + tile_col];
5876   const TileInfo *const tile_info = &this_tile->tile_info;
5877   const int mi_row_start = tile_info->mi_row_start;
5878   const int mi_row_end = tile_info->mi_row_end;
5879   int mi_row;
5880
5881   for (mi_row = mi_row_start; mi_row < mi_row_end; mi_row += MI_BLOCK_SIZE)
5882     vp9_encode_sb_row(cpi, td, tile_row, tile_col, mi_row);
5883 }
5884
5885 static void encode_tiles(VP9_COMP *cpi) {
5886   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
5887   const int tile_cols = 1 << cm->log2_tile_cols;
5888   const int tile_rows = 1 << cm->log2_tile_rows;
5889   int tile_col, tile_row;
5890
5891   vp9_init_tile_data(cpi);
5892
5893   for (tile_row = 0; tile_row < tile_rows; ++tile_row)
5894     for (tile_col = 0; tile_col < tile_cols; ++tile_col)
5895       vp9_encode_tile(cpi, &cpi->td, tile_row, tile_col);
5896 }
5897
5898 static int compare_kmeans_data(const void *a, const void *b) {
5899   if (((const KMEANS_DATA *)a)->value > ((const KMEANS_DATA *)b)->value) {
5900     return 1;
5901   } else if (((const KMEANS_DATA *)a)->value <
5902              ((const KMEANS_DATA *)b)->value) {
5903     return -1;
5904   } else {
5905     return 0;
5906   }
5907 }
5908
5909 static void compute_boundary_ls(const double *ctr_ls, int k,
5910                                 double *boundary_ls) {
5911   // boundary_ls[j] is the upper bound of data centered at ctr_ls[j]
5912   int j;
5913   for (j = 0; j < k - 1; ++j) {
5914     boundary_ls[j] = (ctr_ls[j] + ctr_ls[j + 1]) / 2.;
5915   }
5916   boundary_ls[k - 1] = DBL_MAX;
5917 }
5918
5919 int vp9_get_group_idx(double value, double *boundary_ls, int k) {
5920   int group_idx = 0;
5921   while (value >= boundary_ls[group_idx]) {
5922     ++group_idx;
5923     if (group_idx == k - 1) {
5924       break;
5925     }
5926   }
5927   return group_idx;
5928 }
5929
5930 void vp9_kmeans(double *ctr_ls, double *boundary_ls, int *count_ls, int k,
5931                 KMEANS_DATA *arr, int size) {
5932   int i, j;
5933   int itr;
5934   int group_idx;
5935   double sum[MAX_KMEANS_GROUPS];
5936   int count[MAX_KMEANS_GROUPS];
5937
5938   vpx_clear_system_state();
5939
5940   assert(k >= 2 && k <= MAX_KMEANS_GROUPS);
5941
5942   qsort(arr, size, sizeof(*arr), compare_kmeans_data);
5943
5944   // initialize the center points
5945   for (j = 0; j < k; ++j) {
5946     ctr_ls[j] = arr[(size * (2 * j + 1)) / (2 * k)].value;
5947   }
5948
5949   for (itr = 0; itr < 10; ++itr) {
5950     compute_boundary_ls(ctr_ls, k, boundary_ls);
5951     for (i = 0; i < MAX_KMEANS_GROUPS; ++i) {
5952       sum[i] = 0;
5953       count[i] = 0;
5954     }
5955
5956     // Both the data and centers are sorted in ascending order.
5957     // As each data point is processed in order, its corresponding group index
5958     // can only increase. So we only need to reset the group index to zero here.
5959     group_idx = 0;
5960     for (i = 0; i < size; ++i) {
5961       while (arr[i].value >= boundary_ls[group_idx]) {
5962         // place samples into clusters
5963         ++group_idx;
5964         if (group_idx == k - 1) {
5965           break;
5966         }
5967       }
5968       sum[group_idx] += arr[i].value;
5969       ++count[group_idx];
5970     }
5971
5972     for (group_idx = 0; group_idx < k; ++group_idx) {
5973       if (count[group_idx] > 0)
5974         ctr_ls[group_idx] = sum[group_idx] / count[group_idx];
5975
5976       sum[group_idx] = 0;
5977       count[group_idx] = 0;
5978     }
5979   }
5980
5981   // compute group_idx, boundary_ls and count_ls
5982   for (j = 0; j < k; ++j) {
5983     count_ls[j] = 0;
5984   }
5985   compute_boundary_ls(ctr_ls, k, boundary_ls);
5986   group_idx = 0;
5987   for (i = 0; i < size; ++i) {
5988     while (arr[i].value >= boundary_ls[group_idx]) {
5989       ++group_idx;
5990       if (group_idx == k - 1) {
5991         break;
5992       }
5993     }
5994     arr[i].group_idx = group_idx;
5995     ++count_ls[group_idx];
5996   }
5997 }
5998
5999 static void encode_frame_internal(VP9_COMP *cpi) {
6000   SPEED_FEATURES *const sf = &cpi->sf;
6001   ThreadData *const td = &cpi->td;
6002   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
6003   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
6004   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
6005   const int gf_group_index = cpi->twopass.gf_group.index;
6006
6007   xd->mi = cm->mi_grid_visible;
6008   xd->mi[0] = cm->mi;
6009   vp9_zero(*td->counts);
6010   vp9_zero(cpi->td.rd_counts);
6011
6012   xd->lossless = cm->base_qindex == 0 && cm->y_dc_delta_q == 0 &&
6013                  cm->uv_dc_delta_q == 0 && cm->uv_ac_delta_q == 0;
6014
6015 #if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
6016   if (cm->use_highbitdepth)
6017     x->fwd_txfm4x4 = xd->lossless ? vp9_highbd_fwht4x4 : vpx_highbd_fdct4x4;
6018   else
6019     x->fwd_txfm4x4 = xd->lossless ? vp9_fwht4x4 : vpx_fdct4x4;
6020   x->highbd_inv_txfm_add =
6021       xd->lossless ? vp9_highbd_iwht4x4_add : vp9_highbd_idct4x4_add;
6022 #else
6023   x->fwd_txfm4x4 = xd->lossless ? vp9_fwht4x4 : vpx_fdct4x4;
6024 #endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
6025   x->inv_txfm_add = xd->lossless ? vp9_iwht4x4_add : vp9_idct4x4_add;
6026 #if CONFIG_CONSISTENT_RECODE
6027   x->optimize = sf->optimize_coefficients == 1 && cpi->oxcf.pass != 1;
6028 #endif
6029   if (xd->lossless) x->optimize = 0;
6030   x->sharpness = cpi->oxcf.sharpness;
6031   x->adjust_rdmult_by_segment = (cpi->oxcf.aq_mode == VARIANCE_AQ);
6032
6033   cm->tx_mode = select_tx_mode(cpi, xd);
6034
6035   vp9_frame_init_quantizer(cpi);
6036
6037   vp9_initialize_rd_consts(cpi);
6038   vp9_initialize_me_consts(cpi, x, cm->base_qindex);
6039   init_encode_frame_mb_context(cpi);
6040   cm->use_prev_frame_mvs =
6041       !cm->error_resilient_mode && cm->width == cm->last_width &&
6042       cm->height == cm->last_height && !cm->intra_only && cm->last_show_frame;
6043   // Special case: set prev_mi to NULL when the previous mode info
6044   // context cannot be used.
6045   cm->prev_mi =
6046       cm->use_prev_frame_mvs ? cm->prev_mip + cm->mi_stride + 1 : NULL;
6047
6048   x->quant_fp = cpi->sf.use_quant_fp;
6049   vp9_zero(x->skip_txfm);
6050   if (sf->use_nonrd_pick_mode) {
6051     // Initialize internal buffer pointers for rtc coding, where non-RD
6052     // mode decision is used and hence no buffer pointer swap needed.
6053     int i;
6054     struct macroblock_plane *const p = x->plane;
6055     struct macroblockd_plane *const pd = xd->plane;
6056     PICK_MODE_CONTEXT *ctx = &cpi->td.pc_root->none;
6057
6058     for (i = 0; i < MAX_MB_PLANE; ++i) {
6059       p[i].coeff = ctx->coeff_pbuf[i][0];
6060       p[i].qcoeff = ctx->qcoeff_pbuf[i][0];
6061       pd[i].dqcoeff = ctx->dqcoeff_pbuf[i][0];
6062       p[i].eobs = ctx->eobs_pbuf[i][0];
6063     }
6064     vp9_zero(x->zcoeff_blk);
6065
6066     if (cm->frame_type != KEY_FRAME && cpi->rc.frames_since_golden == 0 &&
6067         !(cpi->oxcf.lag_in_frames > 0 && cpi->oxcf.rc_mode == VPX_VBR) &&
6068         !cpi->use_svc)
6069       cpi->ref_frame_flags &= (~VP9_GOLD_FLAG);
6070
6071     if (sf->partition_search_type == SOURCE_VAR_BASED_PARTITION)
6072       source_var_based_partition_search_method(cpi);
6073   } else if (gf_group_index && gf_group_index < MAX_ARF_GOP_SIZE &&
6074              cpi->sf.enable_tpl_model) {
6075     TplDepFrame *tpl_frame = &cpi->tpl_stats[cpi->twopass.gf_group.index];
6076     TplDepStats *tpl_stats = tpl_frame->tpl_stats_ptr;
6077
6078     int tpl_stride = tpl_frame->stride;
6079     int64_t intra_cost_base = 0;
6080     int64_t mc_dep_cost_base = 0;
6081     int row, col;
6082
6083     for (row = 0; row < cm->mi_rows && tpl_frame->is_valid; ++row) {
6084       for (col = 0; col < cm->mi_cols; ++col) {
6085         TplDepStats *this_stats = &tpl_stats[row * tpl_stride + col];
6086         intra_cost_base += this_stats->intra_cost;
6087         mc_dep_cost_base += this_stats->mc_dep_cost;
6088       }
6089     }
6090
6091     vpx_clear_system_state();
6092
6093     if (tpl_frame->is_valid)
6094       cpi->rd.r0 = (double)intra_cost_base / mc_dep_cost_base;
6095   }
6096
6097   // Frame segmentation
6098   if (cpi->oxcf.aq_mode == PERCEPTUAL_AQ) build_kmeans_segmentation(cpi);
6099
6100   {
6101     struct vpx_usec_timer emr_timer;
6102     vpx_usec_timer_start(&emr_timer);
6103
6104     if (!cpi->row_mt) {
6105       cpi->row_mt_sync_read_ptr = vp9_row_mt_sync_read_dummy;
6106       cpi->row_mt_sync_write_ptr = vp9_row_mt_sync_write_dummy;
6107       // If allowed, encoding tiles in parallel with one thread handling one
6108       // tile when row based multi-threading is disabled.
6109       if (VPXMIN(cpi->oxcf.max_threads, 1 << cm->log2_tile_cols) > 1)
6110         vp9_encode_tiles_mt(cpi);
6111       else
6112         encode_tiles(cpi);
6113     } else {
6114       cpi->row_mt_sync_read_ptr = vp9_row_mt_sync_read;
6115       cpi->row_mt_sync_write_ptr = vp9_row_mt_sync_write;
6116       vp9_encode_tiles_row_mt(cpi);
6117     }
6118
6119     vpx_usec_timer_mark(&emr_timer);
6120     cpi->time_encode_sb_row += vpx_usec_timer_elapsed(&emr_timer);
6121   }
6122
6123   sf->skip_encode_frame =
6124       sf->skip_encode_sb ? get_skip_encode_frame(cm, td) : 0;
6125
6126 #if 0
6127   // Keep record of the total distortion this time around for future use
6128   cpi->last_frame_distortion = cpi->frame_distortion;
6129 #endif
6130 }
6131
6132 static INTERP_FILTER get_interp_filter(
6133     const int64_t threshes[SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS], int is_alt_ref) {
6134   if (!is_alt_ref && threshes[EIGHTTAP_SMOOTH] > threshes[EIGHTTAP] &&
6135       threshes[EIGHTTAP_SMOOTH] > threshes[EIGHTTAP_SHARP] &&
6136       threshes[EIGHTTAP_SMOOTH] > threshes[SWITCHABLE - 1]) {
6137     return EIGHTTAP_SMOOTH;
6138   } else if (threshes[EIGHTTAP_SHARP] > threshes[EIGHTTAP] &&
6139              threshes[EIGHTTAP_SHARP] > threshes[SWITCHABLE - 1]) {
6140     return EIGHTTAP_SHARP;
6141   } else if (threshes[EIGHTTAP] > threshes[SWITCHABLE - 1]) {
6142     return EIGHTTAP;
6143   } else {
6144     return SWITCHABLE;
6145   }
6146 }
6147
6148 static int compute_frame_aq_offset(struct VP9_COMP *cpi) {
6149   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
6150   MODE_INFO **mi_8x8_ptr = cm->mi_grid_visible;
6151   struct segmentation *const seg = &cm->seg;
6152
6153   int mi_row, mi_col;
6154   int sum_delta = 0;
6155   int map_index = 0;
6156   int qdelta_index;
6157   int segment_id;
6158
6159   for (mi_row = 0; mi_row < cm->mi_rows; mi_row++) {
6160     MODE_INFO **mi_8x8 = mi_8x8_ptr;
6161     for (mi_col = 0; mi_col < cm->mi_cols; mi_col++, mi_8x8++) {
6162       segment_id = mi_8x8[0]->segment_id;
6163       qdelta_index = get_segdata(seg, segment_id, SEG_LVL_ALT_Q);
6164       sum_delta += qdelta_index;
6165       map_index++;
6166     }
6167     mi_8x8_ptr += cm->mi_stride;
6168   }
6169
6170   return sum_delta / (cm->mi_rows * cm->mi_cols);
6171 }
6172
6173 #if CONFIG_CONSISTENT_RECODE || CONFIG_RATE_CTRL
6174 static void restore_encode_params(VP9_COMP *cpi) {
6175   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
6176   const int tile_cols = 1 << cm->log2_tile_cols;
6177   const int tile_rows = 1 << cm->log2_tile_rows;
6178   int tile_col, tile_row;
6179   int i, j;
6180   RD_OPT *rd_opt = &cpi->rd;
6181   for (i = 0; i < MAX_REF_FRAMES; i++) {
6182     for (j = 0; j < REFERENCE_MODES; j++)
6183       rd_opt->prediction_type_threshes[i][j] =
6184           rd_opt->prediction_type_threshes_prev[i][j];
6185
6186     for (j = 0; j < SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS; j++)
6187       rd_opt->filter_threshes[i][j] = rd_opt->filter_threshes_prev[i][j];
6188   }
6189
6190   if (cpi->tile_data != NULL) {
6191     for (tile_row = 0; tile_row < tile_rows; ++tile_row)
6192       for (tile_col = 0; tile_col < tile_cols; ++tile_col) {
6193         TileDataEnc *tile_data =
6194             &cpi->tile_data[tile_row * tile_cols + tile_col];
6195         for (i = 0; i < BLOCK_SIZES; ++i) {
6196           for (j = 0; j < MAX_MODES; ++j) {
6197             tile_data->thresh_freq_fact[i][j] =
6198                 tile_data->thresh_freq_fact_prev[i][j];
6199           }
6200         }
6201       }
6202   }
6203
6204   cm->interp_filter = cpi->sf.default_interp_filter;
6205 }
6206 #endif  // CONFIG_CONSISTENT_RECODE || CONFIG_RATE_CTRL
6207
6208 void vp9_encode_frame(VP9_COMP *cpi) {
6209   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
6210
6211 #if CONFIG_RATE_CTRL
6212   if (cpi->oxcf.use_simple_encode_api) {
6213     restore_encode_params(cpi);
6214   }
6215 #endif  // CONFIG_RATE_CTRL
6216 #if CONFIG_CONSISTENT_RECODE
6217   restore_encode_params(cpi);
6218 #endif
6219
6220 #if CONFIG_MISMATCH_DEBUG
6221   mismatch_reset_frame(MAX_MB_PLANE);
6222 #endif
6223
6224   // In the longer term the encoder should be generalized to match the
6225   // decoder such that we allow compound where one of the 3 buffers has a
6226   // different sign bias and that buffer is then the fixed ref. However, this
6227   // requires further work in the rd loop. For now the only supported encoder
6228   // side behavior is where the ALT ref buffer has opposite sign bias to
6229   // the other two.
6230   if (!frame_is_intra_only(cm)) {
6231     if (vp9_compound_reference_allowed(cm)) {
6232       cpi->allow_comp_inter_inter = 1;
6233       vp9_setup_compound_reference_mode(cm);
6234     } else {
6235       cpi->allow_comp_inter_inter = 0;
6236     }
6237   }
6238
6239   if (cpi->sf.frame_parameter_update) {
6240     int i;
6241     RD_OPT *const rd_opt = &cpi->rd;
6242     FRAME_COUNTS *counts = cpi->td.counts;
6243     RD_COUNTS *const rdc = &cpi->td.rd_counts;
6244
6245     // This code does a single RD pass over the whole frame assuming
6246     // either compound, single or hybrid prediction as per whatever has
6247     // worked best for that type of frame in the past.
6248     // It also predicts whether another coding mode would have worked
6249     // better than this coding mode. If that is the case, it remembers
6250     // that for subsequent frames.
6251     // It also does the same analysis for transform size selection.
6252     const MV_REFERENCE_FRAME frame_type = get_frame_type(cpi);
6253     int64_t *const mode_thrs = rd_opt->prediction_type_threshes[frame_type];
6254     int64_t *const filter_thrs = rd_opt->filter_threshes[frame_type];
6255     const int is_alt_ref = frame_type == ALTREF_FRAME;
6256
6257     /* prediction (compound, single or hybrid) mode selection */
6258     if (is_alt_ref || !cpi->allow_comp_inter_inter)
6259       cm->reference_mode = SINGLE_REFERENCE;
6260     else if (mode_thrs[COMPOUND_REFERENCE] > mode_thrs[SINGLE_REFERENCE] &&
6261              mode_thrs[COMPOUND_REFERENCE] > mode_thrs[REFERENCE_MODE_SELECT] &&
6262              check_dual_ref_flags(cpi) && cpi->static_mb_pct == 100)
6263       cm->reference_mode = COMPOUND_REFERENCE;
6264     else if (mode_thrs[SINGLE_REFERENCE] > mode_thrs[REFERENCE_MODE_SELECT])
6265       cm->reference_mode = SINGLE_REFERENCE;
6266     else
6267       cm->reference_mode = REFERENCE_MODE_SELECT;
6268
6269     if (cm->interp_filter == SWITCHABLE)
6270       cm->interp_filter = get_interp_filter(filter_thrs, is_alt_ref);
6271
6272     encode_frame_internal(cpi);
6273
6274     for (i = 0; i < REFERENCE_MODES; ++i)
6275       mode_thrs[i] = (mode_thrs[i] + rdc->comp_pred_diff[i] / cm->MBs) / 2;
6276
6277     for (i = 0; i < SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS; ++i)
6278       filter_thrs[i] = (filter_thrs[i] + rdc->filter_diff[i] / cm->MBs) / 2;
6279
6280     if (cm->reference_mode == REFERENCE_MODE_SELECT) {
6281       int single_count_zero = 0;
6282       int comp_count_zero = 0;
6283
6284       for (i = 0; i < COMP_INTER_CONTEXTS; i++) {
6285         single_count_zero += counts->comp_inter[i][0];
6286         comp_count_zero += counts->comp_inter[i][1];
6287       }
6288
6289       if (comp_count_zero == 0) {
6290         cm->reference_mode = SINGLE_REFERENCE;
6291         vp9_zero(counts->comp_inter);
6292       } else if (single_count_zero == 0) {
6293         cm->reference_mode = COMPOUND_REFERENCE;
6294         vp9_zero(counts->comp_inter);
6295       }
6296     }
6297
6298     if (cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT) {
6299       int count4x4 = 0;
6300       int count8x8_lp = 0, count8x8_8x8p = 0;
6301       int count16x16_16x16p = 0, count16x16_lp = 0;
6302       int count32x32 = 0;
6303
6304       for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; ++i) {
6305         count4x4 += counts->tx.p32x32[i][TX_4X4];
6306         count4x4 += counts->tx.p16x16[i][TX_4X4];
6307         count4x4 += counts->tx.p8x8[i][TX_4X4];
6308
6309         count8x8_lp += counts->tx.p32x32[i][TX_8X8];
6310         count8x8_lp += counts->tx.p16x16[i][TX_8X8];
6311         count8x8_8x8p += counts->tx.p8x8[i][TX_8X8];
6312
6313         count16x16_16x16p += counts->tx.p16x16[i][TX_16X16];
6314         count16x16_lp += counts->tx.p32x32[i][TX_16X16];
6315         count32x32 += counts->tx.p32x32[i][TX_32X32];
6316       }
6317       if (count4x4 == 0 && count16x16_lp == 0 && count16x16_16x16p == 0 &&
6318           count32x32 == 0) {
6319         cm->tx_mode = ALLOW_8X8;
6320         reset_skip_tx_size(cm, TX_8X8);
6321       } else if (count8x8_8x8p == 0 && count16x16_16x16p == 0 &&
6322                  count8x8_lp == 0 && count16x16_lp == 0 && count32x32 == 0) {
6323         cm->tx_mode = ONLY_4X4;
6324         reset_skip_tx_size(cm, TX_4X4);
6325       } else if (count8x8_lp == 0 && count16x16_lp == 0 && count4x4 == 0) {
6326         cm->tx_mode = ALLOW_32X32;
6327       } else if (count32x32 == 0 && count8x8_lp == 0 && count4x4 == 0) {
6328         cm->tx_mode = ALLOW_16X16;
6329         reset_skip_tx_size(cm, TX_16X16);
6330       }
6331     }
6332   } else {
6333     FRAME_COUNTS *counts = cpi->td.counts;
6334     cm->reference_mode = SINGLE_REFERENCE;
6335     if (cpi->allow_comp_inter_inter && cpi->sf.use_compound_nonrd_pickmode &&
6336         cpi->rc.alt_ref_gf_group && !cpi->rc.is_src_frame_alt_ref &&
6337         cm->frame_type != KEY_FRAME)
6338       cm->reference_mode = REFERENCE_MODE_SELECT;
6339
6340     encode_frame_internal(cpi);
6341
6342     if (cm->reference_mode == REFERENCE_MODE_SELECT) {
6343       int single_count_zero = 0;
6344       int comp_count_zero = 0;
6345       int i;
6346       for (i = 0; i < COMP_INTER_CONTEXTS; i++) {
6347         single_count_zero += counts->comp_inter[i][0];
6348         comp_count_zero += counts->comp_inter[i][1];
6349       }
6350       if (comp_count_zero == 0) {
6351         cm->reference_mode = SINGLE_REFERENCE;
6352         vp9_zero(counts->comp_inter);
6353       } else if (single_count_zero == 0) {
6354         cm->reference_mode = COMPOUND_REFERENCE;
6355         vp9_zero(counts->comp_inter);
6356       }
6357     }
6358   }
6359
6360   // If segmented AQ is enabled compute the average AQ weighting.
6361   if (cm->seg.enabled && (cpi->oxcf.aq_mode != NO_AQ) &&
6362       (cm->seg.update_map || cm->seg.update_data)) {
6363     cm->seg.aq_av_offset = compute_frame_aq_offset(cpi);
6364   }
6365 }
6366
6367 static void sum_intra_stats(FRAME_COUNTS *counts, const MODE_INFO *mi) {
6368   const PREDICTION_MODE y_mode = mi->mode;
6369   const PREDICTION_MODE uv_mode = mi->uv_mode;
6370   const BLOCK_SIZE bsize = mi->sb_type;
6371
6372   if (bsize < BLOCK_8X8) {
6373     int idx, idy;
6374     const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
6375     const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
6376     for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h)
6377       for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w)
6378         ++counts->y_mode[0][mi->bmi[idy * 2 + idx].as_mode];
6379   } else {
6380     ++counts->y_mode[size_group_lookup[bsize]][y_mode];
6381   }
6382
6383   ++counts->uv_mode[y_mode][uv_mode];
6384 }
6385
6386 static void update_zeromv_cnt(VP9_COMP *const cpi, const MODE_INFO *const mi,
6387                               int mi_row, int mi_col, BLOCK_SIZE bsize) {
6388   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
6389   MV mv = mi->mv[0].as_mv;
6390   const int bw = num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize];
6391   const int bh = num_8x8_blocks_high_lookup[bsize];
6392   const int xmis = VPXMIN(cm->mi_cols - mi_col, bw);
6393   const int ymis = VPXMIN(cm->mi_rows - mi_row, bh);
6394   const int block_index = mi_row * cm->mi_cols + mi_col;
6395   int x, y;
6396   for (y = 0; y < ymis; y++)
6397     for (x = 0; x < xmis; x++) {
6398       int map_offset = block_index + y * cm->mi_cols + x;
6399       if (mi->ref_frame[0] == LAST_FRAME && is_inter_block(mi) &&
6400           mi->segment_id <= CR_SEGMENT_ID_BOOST2) {
6401         if (abs(mv.row) < 8 && abs(mv.col) < 8) {
6402           if (cpi->consec_zero_mv[map_offset] < 255)
6403             cpi->consec_zero_mv[map_offset]++;
6404         } else {
6405           cpi->consec_zero_mv[map_offset] = 0;
6406         }
6407       }
6408     }
6409 }
6410
6411 static void encode_superblock(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td, TOKENEXTRA **t,
6412                               int output_enabled, int mi_row, int mi_col,
6413                               BLOCK_SIZE bsize, PICK_MODE_CONTEXT *ctx) {
6414   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
6415   MACROBLOCK *const x = &td->mb;
6416   MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
6417   MODE_INFO *mi = xd->mi[0];
6418   const int seg_skip =
6419       segfeature_active(&cm->seg, mi->segment_id, SEG_LVL_SKIP);
6420   x->skip_recode = !x->select_tx_size && mi->sb_type >= BLOCK_8X8 &&
6421                    cpi->oxcf.aq_mode != COMPLEXITY_AQ &&
6422                    cpi->oxcf.aq_mode != CYCLIC_REFRESH_AQ &&
6423                    cpi->sf.allow_skip_recode;
6424
6425   if (!x->skip_recode && !cpi->sf.use_nonrd_pick_mode)
6426     memset(x->skip_txfm, 0, sizeof(x->skip_txfm));
6427
6428   x->skip_optimize = ctx->is_coded;
6429   ctx->is_coded = 1;
6430   x->use_lp32x32fdct = cpi->sf.use_lp32x32fdct;
6431   x->skip_encode = (!output_enabled && cpi->sf.skip_encode_frame &&
6432                     x->q_index < QIDX_SKIP_THRESH);
6433
6434   if (x->skip_encode) return;
6435
6436   if (!is_inter_block(mi)) {
6437     int plane;
6438 #if CONFIG_BETTER_HW_COMPATIBILITY && CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
6439     if ((xd->cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH) &&
6440         (xd->above_mi == NULL || xd->left_mi == NULL) &&
6441         need_top_left[mi->uv_mode])
6442       assert(0);
6443 #endif  // CONFIG_BETTER_HW_COMPATIBILITY && CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
6444     mi->skip = 1;
6445     for (plane = 0; plane < MAX_MB_PLANE; ++plane)
6446       vp9_encode_intra_block_plane(x, VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8), plane, 1);
6447     if (output_enabled) sum_intra_stats(td->counts, mi);
6448     vp9_tokenize_sb(cpi, td, t, !output_enabled, seg_skip,
6449                     VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8));
6450   } else {
6451     int ref;
6452     const int is_compound = has_second_ref(mi);
6453     set_ref_ptrs(cm, xd, mi->ref_frame[0], mi->ref_frame[1]);
6454     for (ref = 0; ref < 1 + is_compound; ++ref) {
6455       YV12_BUFFER_CONFIG *cfg = get_ref_frame_buffer(cpi, mi->ref_frame[ref]);
6456       assert(cfg != NULL);
6457       vp9_setup_pre_planes(xd, ref, cfg, mi_row, mi_col,
6458                            &xd->block_refs[ref]->sf);
6459     }
6460     if (!(cpi->sf.reuse_inter_pred_sby && ctx->pred_pixel_ready) || seg_skip)
6461       vp9_build_inter_predictors_sby(xd, mi_row, mi_col,
6462                                      VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8));
6463
6464     vp9_build_inter_predictors_sbuv(xd, mi_row, mi_col,
6465                                     VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8));
6466
6467 #if CONFIG_MISMATCH_DEBUG
6468     if (output_enabled) {
6469       int plane;
6470       for (plane = 0; plane < MAX_MB_PLANE; ++plane) {
6471         const struct macroblockd_plane *pd = &xd->plane[plane];
6472         int pixel_c, pixel_r;
6473         const BLOCK_SIZE plane_bsize =
6474             get_plane_block_size(VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8), &xd->plane[plane]);
6475         const int bw = get_block_width(plane_bsize);
6476         const int bh = get_block_height(plane_bsize);
6477         mi_to_pixel_loc(&pixel_c, &pixel_r, mi_col, mi_row, 0, 0,
6478                         pd->subsampling_x, pd->subsampling_y);
6479
6480         mismatch_record_block_pre(pd->dst.buf, pd->dst.stride, plane, pixel_c,
6481                                   pixel_r, bw, bh,
6482                                   xd->cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH);
6483       }
6484     }
6485 #endif
6486
6487     vp9_encode_sb(x, VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8), mi_row, mi_col, output_enabled);
6488     vp9_tokenize_sb(cpi, td, t, !output_enabled, seg_skip,
6489                     VPXMAX(bsize, BLOCK_8X8));
6490   }
6491
6492   if (seg_skip) {
6493     assert(mi->skip);
6494   }
6495
6496   if (output_enabled) {
6497     if (cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT && mi->sb_type >= BLOCK_8X8 &&
6498         !(is_inter_block(mi) && mi->skip)) {
6499       ++get_tx_counts(max_txsize_lookup[bsize], get_tx_size_context(xd),
6500                       &td->counts->tx)[mi->tx_size];
6501     } else {
6502       // The new intra coding scheme requires no change of transform size
6503       if (is_inter_block(mi)) {
6504         mi->tx_size = VPXMIN(tx_mode_to_biggest_tx_size[cm->tx_mode],
6505                              max_txsize_lookup[bsize]);
6506       } else {
6507         mi->tx_size = (bsize >= BLOCK_8X8) ? mi->tx_size : TX_4X4;
6508       }
6509     }
6510
6511     ++td->counts->tx.tx_totals[mi->tx_size];
6512     ++td->counts->tx.tx_totals[get_uv_tx_size(mi, &xd->plane[1])];
6513     if (cm->seg.enabled && cpi->oxcf.aq_mode == CYCLIC_REFRESH_AQ &&
6514         cpi->cyclic_refresh->content_mode)
6515       vp9_cyclic_refresh_update_sb_postencode(cpi, mi, mi_row, mi_col, bsize);
6516     if (cpi->oxcf.pass == 0 && cpi->svc.temporal_layer_id == 0 &&
6517         (!cpi->use_svc ||
6518          (cpi->use_svc &&
6519           !cpi->svc.layer_context[cpi->svc.temporal_layer_id].is_key_frame &&
6520           cpi->svc.spatial_layer_id == cpi->svc.number_spatial_layers - 1)))
6521       update_zeromv_cnt(cpi, mi, mi_row, mi_col, bsize);
6522   }
6523 }