src/third_party/libvpx/source/libvpx/vp9/encoder/vp9_bitstream.c

   1 /*
   2  *  Copyright (c) 2010 The WebM project authors. All Rights Reserved.
   3  *
   4  *  Use of this source code is governed by a BSD-style license
   5  *  that can be found in the LICENSE file in the root of the source
   6  *  tree. An additional intellectual property rights grant can be found
   7  *  in the file PATENTS.  All contributing project authors may
   8  *  be found in the AUTHORS file in the root of the source tree.
   9  */
  10
  11 #include <assert.h>
  12 #include <stdio.h>
  13 #include <limits.h>
  14
  15 #include "vpx/vpx_encoder.h"
  16 #include "vpx_mem/vpx_mem.h"
  17 #include "vpx_ports/mem_ops.h"
  18
  19 #include "vp9/common/vp9_entropy.h"
  20 #include "vp9/common/vp9_entropymode.h"
  21 #include "vp9/common/vp9_entropymv.h"
  22 #include "vp9/common/vp9_mvref_common.h"
  23 #include "vp9/common/vp9_pred_common.h"
  24 #include "vp9/common/vp9_seg_common.h"
  25 #include "vp9/common/vp9_systemdependent.h"
  26 #include "vp9/common/vp9_tile_common.h"
  27
  28 #include "vp9/encoder/vp9_cost.h"
  29 #include "vp9/encoder/vp9_bitstream.h"
  30 #include "vp9/encoder/vp9_encodemv.h"
  31 #include "vp9/encoder/vp9_mcomp.h"
  32 #include "vp9/encoder/vp9_segmentation.h"
  33 #include "vp9/encoder/vp9_subexp.h"
  34 #include "vp9/encoder/vp9_tokenize.h"
  35 #include "vp9/encoder/vp9_write_bit_buffer.h"
  36
  37 static struct vp9_token intra_mode_encodings[INTRA_MODES];
  38 static struct vp9_token switchable_interp_encodings[SWITCHABLE_FILTERS];
  39 static struct vp9_token partition_encodings[PARTITION_TYPES];
  40 static struct vp9_token inter_mode_encodings[INTER_MODES];
  41
  42 void vp9_entropy_mode_init() {
  43   vp9_tokens_from_tree(intra_mode_encodings, vp9_intra_mode_tree);
  44   vp9_tokens_from_tree(switchable_interp_encodings, vp9_switchable_interp_tree);
  45   vp9_tokens_from_tree(partition_encodings, vp9_partition_tree);
  46   vp9_tokens_from_tree(inter_mode_encodings, vp9_inter_mode_tree);
  47 }
  48
  49 static void write_intra_mode(vp9_writer *w, PREDICTION_MODE mode,
  50                              const vp9_prob *probs) {
  51   vp9_write_token(w, vp9_intra_mode_tree, probs, &intra_mode_encodings[mode]);
  52 }
  53
  54 static void write_inter_mode(vp9_writer *w, PREDICTION_MODE mode,
  55                              const vp9_prob *probs) {
  56   assert(is_inter_mode(mode));
  57   vp9_write_token(w, vp9_inter_mode_tree, probs,
  58                   &inter_mode_encodings[INTER_OFFSET(mode)]);
  59 }
  60
  61 static void encode_unsigned_max(struct vp9_write_bit_buffer *wb,
  62                                 int data, int max) {
  63   vp9_wb_write_literal(wb, data, get_unsigned_bits(max));
  64 }
  65
  66 static void prob_diff_update(const vp9_tree_index *tree,
  67                              vp9_prob probs[/*n - 1*/],
  68                              const unsigned int counts[/*n - 1*/],
  69                              int n, vp9_writer *w) {
  70   int i;
  71   unsigned int branch_ct[32][2];
  72
  73   // Assuming max number of probabilities <= 32
  74   assert(n <= 32);
  75
  76   vp9_tree_probs_from_distribution(tree, branch_ct, counts);
  77   for (i = 0; i < n - 1; ++i)
  78     vp9_cond_prob_diff_update(w, &probs[i], branch_ct[i]);
  79 }
  80
  81 static void write_selected_tx_size(const VP9_COMP *cpi,
  82                                    TX_SIZE tx_size, BLOCK_SIZE bsize,
  83                                    vp9_writer *w) {
  84   const TX_SIZE max_tx_size = max_txsize_lookup[bsize];
  85   const MACROBLOCKD *const xd = &cpi->mb.e_mbd;
  86   const vp9_prob *const tx_probs = get_tx_probs2(max_tx_size, xd,
  87                                                  &cpi->common.fc.tx_probs);
  88   vp9_write(w, tx_size != TX_4X4, tx_probs[0]);
  89   if (tx_size != TX_4X4 && max_tx_size >= TX_16X16) {
  90     vp9_write(w, tx_size != TX_8X8, tx_probs[1]);
  91     if (tx_size != TX_8X8 && max_tx_size >= TX_32X32)
  92       vp9_write(w, tx_size != TX_16X16, tx_probs[2]);
  93   }
  94 }
  95
  96 static int write_skip(const VP9_COMP *cpi, int segment_id, const MODE_INFO *mi,
  97                       vp9_writer *w) {
  98   const MACROBLOCKD *const xd = &cpi->mb.e_mbd;
  99   if (vp9_segfeature_active(&cpi->common.seg, segment_id, SEG_LVL_SKIP)) {
 100     return 1;
 101   } else {
 102     const int skip = mi->mbmi.skip;
 103     vp9_write(w, skip, vp9_get_skip_prob(&cpi->common, xd));
 104     return skip;
 105   }
 106 }
 107
 108 static void update_skip_probs(VP9_COMMON *cm, vp9_writer *w) {
 109   int k;
 110
 111   for (k = 0; k < SKIP_CONTEXTS; ++k)
 112     vp9_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc.skip_probs[k], cm->counts.skip[k]);
 113 }
 114
 115 static void update_switchable_interp_probs(VP9_COMMON *cm, vp9_writer *w) {
 116   int j;
 117   for (j = 0; j < SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS; ++j)
 118     prob_diff_update(vp9_switchable_interp_tree,
 119                      cm->fc.switchable_interp_prob[j],
 120                      cm->counts.switchable_interp[j], SWITCHABLE_FILTERS, w);
 121 }
 122
 123 static void pack_mb_tokens(vp9_writer *w,
 124                            TOKENEXTRA **tp, const TOKENEXTRA *stop) {
 125   TOKENEXTRA *p = *tp;
 126
 127   while (p < stop && p->token != EOSB_TOKEN) {
 128     const int t = p->token;
 129     const struct vp9_token *const a = &vp9_coef_encodings[t];
 130     const vp9_extra_bit *const b = &vp9_extra_bits[t];
 131     int i = 0;
 132     int v = a->value;
 133     int n = a->len;
 134
 135     /* skip one or two nodes */
 136     if (p->skip_eob_node) {
 137       n -= p->skip_eob_node;
 138       i = 2 * p->skip_eob_node;
 139     }
 140
 141     // TODO(jbb): expanding this can lead to big gains.  It allows
 142     // much better branch prediction and would enable us to avoid numerous
 143     // lookups and compares.
 144
 145     // If we have a token that's in the constrained set, the coefficient tree
 146     // is split into two treed writes.  The first treed write takes care of the
 147     // unconstrained nodes.  The second treed write takes care of the
 148     // constrained nodes.
 149     if (t >= TWO_TOKEN && t < EOB_TOKEN) {
 150       int len = UNCONSTRAINED_NODES - p->skip_eob_node;
 151       int bits = v >> (n - len);
 152       vp9_write_tree(w, vp9_coef_tree, p->context_tree, bits, len, i);
 153       vp9_write_tree(w, vp9_coef_con_tree,
 154                      vp9_pareto8_full[p->context_tree[PIVOT_NODE] - 1],
 155                      v, n - len, 0);
 156     } else {
 157       vp9_write_tree(w, vp9_coef_tree, p->context_tree, v, n, i);
 158     }
 159
 160     if (b->base_val) {
 161       const int e = p->extra, l = b->len;
 162
 163       if (l) {
 164         const unsigned char *pb = b->prob;
 165         int v = e >> 1;
 166         int n = l;              /* number of bits in v, assumed nonzero */
 167         int i = 0;
 168
 169         do {
 170           const int bb = (v >> --n) & 1;
 171           vp9_write(w, bb, pb[i >> 1]);
 172           i = b->tree[i + bb];
 173         } while (n);
 174       }
 175
 176       vp9_write_bit(w, e & 1);
 177     }
 178     ++p;
 179   }
 180
 181   *tp = p + (p->token == EOSB_TOKEN);
 182 }
 183
 184 static void write_segment_id(vp9_writer *w, const struct segmentation *seg,
 185                              int segment_id) {
 186   if (seg->enabled && seg->update_map)
 187     vp9_write_tree(w, vp9_segment_tree, seg->tree_probs, segment_id, 3, 0);
 188 }
 189
 190 // This function encodes the reference frame
 191 static void write_ref_frames(const VP9_COMP *cpi, vp9_writer *w) {
 192   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 193   const MACROBLOCKD *const xd = &cpi->mb.e_mbd;
 194   const MB_MODE_INFO *const mbmi = &xd->mi[0]->mbmi;
 195   const int is_compound = has_second_ref(mbmi);
 196   const int segment_id = mbmi->segment_id;
 197
 198   // If segment level coding of this signal is disabled...
 199   // or the segment allows multiple reference frame options
 200   if (vp9_segfeature_active(&cm->seg, segment_id, SEG_LVL_REF_FRAME)) {
 201     assert(!is_compound);
 202     assert(mbmi->ref_frame[0] ==
 203                vp9_get_segdata(&cm->seg, segment_id, SEG_LVL_REF_FRAME));
 204   } else {
 205     // does the feature use compound prediction or not
 206     // (if not specified at the frame/segment level)
 207     if (cm->reference_mode == REFERENCE_MODE_SELECT) {
 208       vp9_write(w, is_compound, vp9_get_reference_mode_prob(cm, xd));
 209     } else {
 210       assert(!is_compound == (cm->reference_mode == SINGLE_REFERENCE));
 211     }
 212
 213     if (is_compound) {
 214       vp9_write(w, mbmi->ref_frame[0] == GOLDEN_FRAME,
 215                 vp9_get_pred_prob_comp_ref_p(cm, xd));
 216     } else {
 217       const int bit0 = mbmi->ref_frame[0] != LAST_FRAME;
 218       vp9_write(w, bit0, vp9_get_pred_prob_single_ref_p1(cm, xd));
 219       if (bit0) {
 220         const int bit1 = mbmi->ref_frame[0] != GOLDEN_FRAME;
 221         vp9_write(w, bit1, vp9_get_pred_prob_single_ref_p2(cm, xd));
 222       }
 223     }
 224   }
 225 }
 226
 227 static void pack_inter_mode_mvs(VP9_COMP *cpi, const MODE_INFO *mi,
 228                                 vp9_writer *w) {
 229   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 230   const nmv_context *nmvc = &cm->fc.nmvc;
 231   const MACROBLOCK *const x = &cpi->mb;
 232   const MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
 233   const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
 234   const MB_MODE_INFO *const mbmi = &mi->mbmi;
 235   const PREDICTION_MODE mode = mbmi->mode;
 236   const int segment_id = mbmi->segment_id;
 237   const BLOCK_SIZE bsize = mbmi->sb_type;
 238   const int allow_hp = cm->allow_high_precision_mv;
 239   const int is_inter = is_inter_block(mbmi);
 240   const int is_compound = has_second_ref(mbmi);
 241   int skip, ref;
 242
 243   if (seg->update_map) {
 244     if (seg->temporal_update) {
 245       const int pred_flag = mbmi->seg_id_predicted;
 246       vp9_prob pred_prob = vp9_get_pred_prob_seg_id(seg, xd);
 247       vp9_write(w, pred_flag, pred_prob);
 248       if (!pred_flag)
 249         write_segment_id(w, seg, segment_id);
 250     } else {
 251       write_segment_id(w, seg, segment_id);
 252     }
 253   }
 254
 255   skip = write_skip(cpi, segment_id, mi, w);
 256
 257   if (!vp9_segfeature_active(seg, segment_id, SEG_LVL_REF_FRAME))
 258     vp9_write(w, is_inter, vp9_get_intra_inter_prob(cm, xd));
 259
 260   if (bsize >= BLOCK_8X8 && cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT &&
 261       !(is_inter &&
 262         (skip || vp9_segfeature_active(seg, segment_id, SEG_LVL_SKIP)))) {
 263     write_selected_tx_size(cpi, mbmi->tx_size, bsize, w);
 264   }
 265
 266   if (!is_inter) {
 267     if (bsize >= BLOCK_8X8) {
 268       write_intra_mode(w, mode, cm->fc.y_mode_prob[size_group_lookup[bsize]]);
 269     } else {
 270       int idx, idy;
 271       const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
 272       const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
 273       for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h) {
 274         for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w) {
 275           const PREDICTION_MODE b_mode = mi->bmi[idy * 2 + idx].as_mode;
 276           write_intra_mode(w, b_mode, cm->fc.y_mode_prob[0]);
 277         }
 278       }
 279     }
 280     write_intra_mode(w, mbmi->uv_mode, cm->fc.uv_mode_prob[mode]);
 281   } else {
 282     const int mode_ctx = mbmi->mode_context[mbmi->ref_frame[0]];
 283     const vp9_prob *const inter_probs = cm->fc.inter_mode_probs[mode_ctx];
 284     write_ref_frames(cpi, w);
 285
 286     // If segment skip is not enabled code the mode.
 287     if (!vp9_segfeature_active(seg, segment_id, SEG_LVL_SKIP)) {
 288       if (bsize >= BLOCK_8X8) {
 289         write_inter_mode(w, mode, inter_probs);
 290         ++cm->counts.inter_mode[mode_ctx][INTER_OFFSET(mode)];
 291       }
 292     }
 293
 294     if (cm->interp_filter == SWITCHABLE) {
 295       const int ctx = vp9_get_pred_context_switchable_interp(xd);
 296       vp9_write_token(w, vp9_switchable_interp_tree,
 297                       cm->fc.switchable_interp_prob[ctx],
 298                       &switchable_interp_encodings[mbmi->interp_filter]);
 299     } else {
 300       assert(mbmi->interp_filter == cm->interp_filter);
 301     }
 302
 303     if (bsize < BLOCK_8X8) {
 304       const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
 305       const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
 306       int idx, idy;
 307       for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h) {
 308         for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w) {
 309           const int j = idy * 2 + idx;
 310           const PREDICTION_MODE b_mode = mi->bmi[j].as_mode;
 311           write_inter_mode(w, b_mode, inter_probs);
 312           ++cm->counts.inter_mode[mode_ctx][INTER_OFFSET(b_mode)];
 313           if (b_mode == NEWMV) {
 314             for (ref = 0; ref < 1 + is_compound; ++ref)
 315               vp9_encode_mv(cpi, w, &mi->bmi[j].as_mv[ref].as_mv,
 316                             &mbmi->ref_mvs[mbmi->ref_frame[ref]][0].as_mv,
 317                             nmvc, allow_hp);
 318           }
 319         }
 320       }
 321     } else {
 322       if (mode == NEWMV) {
 323         for (ref = 0; ref < 1 + is_compound; ++ref)
 324           vp9_encode_mv(cpi, w, &mbmi->mv[ref].as_mv,
 325                         &mbmi->ref_mvs[mbmi->ref_frame[ref]][0].as_mv, nmvc,
 326                         allow_hp);
 327       }
 328     }
 329   }
 330 }
 331
 332 static void write_mb_modes_kf(const VP9_COMP *cpi, MODE_INFO **mi_8x8,
 333                               vp9_writer *w) {
 334   const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 335   const MACROBLOCKD *const xd = &cpi->mb.e_mbd;
 336   const struct segmentation *const seg = &cm->seg;
 337   const MODE_INFO *const mi = mi_8x8[0];
 338   const MODE_INFO *const above_mi = mi_8x8[-xd->mi_stride];
 339   const MODE_INFO *const left_mi = xd->left_available ? mi_8x8[-1] : NULL;
 340   const MB_MODE_INFO *const mbmi = &mi->mbmi;
 341   const BLOCK_SIZE bsize = mbmi->sb_type;
 342
 343   if (seg->update_map)
 344     write_segment_id(w, seg, mbmi->segment_id);
 345
 346   write_skip(cpi, mbmi->segment_id, mi, w);
 347
 348   if (bsize >= BLOCK_8X8 && cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT)
 349     write_selected_tx_size(cpi, mbmi->tx_size, bsize, w);
 350
 351   if (bsize >= BLOCK_8X8) {
 352     write_intra_mode(w, mbmi->mode, get_y_mode_probs(mi, above_mi, left_mi, 0));
 353   } else {
 354     const int num_4x4_w = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize];
 355     const int num_4x4_h = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize];
 356     int idx, idy;
 357
 358     for (idy = 0; idy < 2; idy += num_4x4_h) {
 359       for (idx = 0; idx < 2; idx += num_4x4_w) {
 360         const int block = idy * 2 + idx;
 361         write_intra_mode(w, mi->bmi[block].as_mode,
 362                          get_y_mode_probs(mi, above_mi, left_mi, block));
 363       }
 364     }
 365   }
 366
 367   write_intra_mode(w, mbmi->uv_mode, vp9_kf_uv_mode_prob[mbmi->mode]);
 368 }
 369
 370 static void write_modes_b(VP9_COMP *cpi, const TileInfo *const tile,
 371                           vp9_writer *w, TOKENEXTRA **tok, TOKENEXTRA *tok_end,
 372                           int mi_row, int mi_col) {
 373   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 374   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->mb.e_mbd;
 375   MODE_INFO *m;
 376
 377   xd->mi = cm->mi_grid_visible + (mi_row * cm->mi_stride + mi_col);
 378   m = xd->mi[0];
 379
 380   set_mi_row_col(xd, tile,
 381                  mi_row, num_8x8_blocks_high_lookup[m->mbmi.sb_type],
 382                  mi_col, num_8x8_blocks_wide_lookup[m->mbmi.sb_type],
 383                  cm->mi_rows, cm->mi_cols);
 384   if (frame_is_intra_only(cm)) {
 385     write_mb_modes_kf(cpi, xd->mi, w);
 386   } else {
 387     pack_inter_mode_mvs(cpi, m, w);
 388   }
 389
 390   assert(*tok < tok_end);
 391   pack_mb_tokens(w, tok, tok_end);
 392 }
 393
 394 static void write_partition(VP9_COMMON *cm, MACROBLOCKD *xd,
 395                             int hbs, int mi_row, int mi_col,
 396                             PARTITION_TYPE p, BLOCK_SIZE bsize, vp9_writer *w) {
 397   const int ctx = partition_plane_context(xd, mi_row, mi_col, bsize);
 398   const vp9_prob *const probs = get_partition_probs(cm, ctx);
 399   const int has_rows = (mi_row + hbs) < cm->mi_rows;
 400   const int has_cols = (mi_col + hbs) < cm->mi_cols;
 401
 402   if (has_rows && has_cols) {
 403     vp9_write_token(w, vp9_partition_tree, probs, &partition_encodings[p]);
 404   } else if (!has_rows && has_cols) {
 405     assert(p == PARTITION_SPLIT || p == PARTITION_HORZ);
 406     vp9_write(w, p == PARTITION_SPLIT, probs[1]);
 407   } else if (has_rows && !has_cols) {
 408     assert(p == PARTITION_SPLIT || p == PARTITION_VERT);
 409     vp9_write(w, p == PARTITION_SPLIT, probs[2]);
 410   } else {
 411     assert(p == PARTITION_SPLIT);
 412   }
 413 }
 414
 415 static void write_modes_sb(VP9_COMP *cpi,
 416                            const TileInfo *const tile,
 417                            vp9_writer *w, TOKENEXTRA **tok, TOKENEXTRA *tok_end,
 418                            int mi_row, int mi_col, BLOCK_SIZE bsize) {
 419   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 420   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->mb.e_mbd;
 421
 422   const int bsl = b_width_log2(bsize);
 423   const int bs = (1 << bsl) / 4;
 424   PARTITION_TYPE partition;
 425   BLOCK_SIZE subsize;
 426   MODE_INFO *m = cm->mi_grid_visible[mi_row * cm->mi_stride + mi_col];
 427
 428   if (mi_row >= cm->mi_rows || mi_col >= cm->mi_cols)
 429     return;
 430
 431   partition = partition_lookup[bsl][m->mbmi.sb_type];
 432   write_partition(cm, xd, bs, mi_row, mi_col, partition, bsize, w);
 433   subsize = get_subsize(bsize, partition);
 434   if (subsize < BLOCK_8X8) {
 435     write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 436   } else {
 437     switch (partition) {
 438       case PARTITION_NONE:
 439         write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 440         break;
 441       case PARTITION_HORZ:
 442         write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 443         if (mi_row + bs < cm->mi_rows)
 444           write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row + bs, mi_col);
 445         break;
 446       case PARTITION_VERT:
 447         write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col);
 448         if (mi_col + bs < cm->mi_cols)
 449           write_modes_b(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col + bs);
 450         break;
 451       case PARTITION_SPLIT:
 452         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col, subsize);
 453         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col + bs,
 454                        subsize);
 455         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row + bs, mi_col,
 456                        subsize);
 457         write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row + bs, mi_col + bs,
 458                        subsize);
 459         break;
 460       default:
 461         assert(0);
 462     }
 463   }
 464
 465   // update partition context
 466   if (bsize >= BLOCK_8X8 &&
 467       (bsize == BLOCK_8X8 || partition != PARTITION_SPLIT))
 468     update_partition_context(xd, mi_row, mi_col, subsize, bsize);
 469 }
 470
 471 static void write_modes(VP9_COMP *cpi,
 472                         const TileInfo *const tile,
 473                         vp9_writer *w, TOKENEXTRA **tok, TOKENEXTRA *tok_end) {
 474   int mi_row, mi_col;
 475
 476   for (mi_row = tile->mi_row_start; mi_row < tile->mi_row_end;
 477        mi_row += MI_BLOCK_SIZE) {
 478     vp9_zero(cpi->mb.e_mbd.left_seg_context);
 479     for (mi_col = tile->mi_col_start; mi_col < tile->mi_col_end;
 480          mi_col += MI_BLOCK_SIZE)
 481       write_modes_sb(cpi, tile, w, tok, tok_end, mi_row, mi_col,
 482                      BLOCK_64X64);
 483   }
 484 }
 485
 486 static void build_tree_distribution(VP9_COMP *cpi, TX_SIZE tx_size,
 487                                     vp9_coeff_stats *coef_branch_ct,
 488                                     vp9_coeff_probs_model *coef_probs) {
 489   vp9_coeff_count *coef_counts = cpi->coef_counts[tx_size];
 490   unsigned int (*eob_branch_ct)[REF_TYPES][COEF_BANDS][COEFF_CONTEXTS] =
 491       cpi->common.counts.eob_branch[tx_size];
 492   int i, j, k, l, m;
 493
 494   for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 495     for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 496       for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 497         for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 498           vp9_tree_probs_from_distribution(vp9_coef_tree,
 499                                            coef_branch_ct[i][j][k][l],
 500                                            coef_counts[i][j][k][l]);
 501           coef_branch_ct[i][j][k][l][0][1] = eob_branch_ct[i][j][k][l] -
 502                                              coef_branch_ct[i][j][k][l][0][0];
 503           for (m = 0; m < UNCONSTRAINED_NODES; ++m)
 504             coef_probs[i][j][k][l][m] = get_binary_prob(
 505                                             coef_branch_ct[i][j][k][l][m][0],
 506                                             coef_branch_ct[i][j][k][l][m][1]);
 507         }
 508       }
 509     }
 510   }
 511 }
 512
 513 static void update_coef_probs_common(vp9_writer* const bc, VP9_COMP *cpi,
 514                                      TX_SIZE tx_size,
 515                                      vp9_coeff_stats *frame_branch_ct,
 516                                      vp9_coeff_probs_model *new_coef_probs) {
 517   vp9_coeff_probs_model *old_coef_probs = cpi->common.fc.coef_probs[tx_size];
 518   const vp9_prob upd = DIFF_UPDATE_PROB;
 519   const int entropy_nodes_update = UNCONSTRAINED_NODES;
 520   int i, j, k, l, t;
 521   switch (cpi->sf.use_fast_coef_updates) {
 522     case TWO_LOOP: {
 523       /* dry run to see if there is any update at all needed */
 524       int savings = 0;
 525       int update[2] = {0, 0};
 526       for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 527         for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 528           for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 529             for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 530               for (t = 0; t < entropy_nodes_update; ++t) {
 531                 vp9_prob newp = new_coef_probs[i][j][k][l][t];
 532                 const vp9_prob oldp = old_coef_probs[i][j][k][l][t];
 533                 int s;
 534                 int u = 0;
 535                 if (t == PIVOT_NODE)
 536                   s = vp9_prob_diff_update_savings_search_model(
 537                       frame_branch_ct[i][j][k][l][0],
 538                       old_coef_probs[i][j][k][l], &newp, upd);
 539                 else
 540                   s = vp9_prob_diff_update_savings_search(
 541                       frame_branch_ct[i][j][k][l][t], oldp, &newp, upd);
 542                 if (s > 0 && newp != oldp)
 543                   u = 1;
 544                 if (u)
 545                   savings += s - (int)(vp9_cost_zero(upd));
 546                 else
 547                   savings -= (int)(vp9_cost_zero(upd));
 548                 update[u]++;
 549               }
 550             }
 551           }
 552         }
 553       }
 554
 555       // printf("Update %d %d, savings %d\n", update[0], update[1], savings);
 556       /* Is coef updated at all */
 557       if (update[1] == 0 || savings < 0) {
 558         vp9_write_bit(bc, 0);
 559         return;
 560       }
 561       vp9_write_bit(bc, 1);
 562       for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 563         for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 564           for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 565             for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 566               // calc probs and branch cts for this frame only
 567               for (t = 0; t < entropy_nodes_update; ++t) {
 568                 vp9_prob newp = new_coef_probs[i][j][k][l][t];
 569                 vp9_prob *oldp = old_coef_probs[i][j][k][l] + t;
 570                 const vp9_prob upd = DIFF_UPDATE_PROB;
 571                 int s;
 572                 int u = 0;
 573                 if (t == PIVOT_NODE)
 574                   s = vp9_prob_diff_update_savings_search_model(
 575                       frame_branch_ct[i][j][k][l][0],
 576                       old_coef_probs[i][j][k][l], &newp, upd);
 577                 else
 578                   s = vp9_prob_diff_update_savings_search(
 579                       frame_branch_ct[i][j][k][l][t],
 580                       *oldp, &newp, upd);
 581                 if (s > 0 && newp != *oldp)
 582                   u = 1;
 583                 vp9_write(bc, u, upd);
 584                 if (u) {
 585                   /* send/use new probability */
 586                   vp9_write_prob_diff_update(bc, newp, *oldp);
 587                   *oldp = newp;
 588                 }
 589               }
 590             }
 591           }
 592         }
 593       }
 594       return;
 595     }
 596
 597     case ONE_LOOP:
 598     case ONE_LOOP_REDUCED: {
 599       const int prev_coef_contexts_to_update =
 600           cpi->sf.use_fast_coef_updates == ONE_LOOP_REDUCED ?
 601               COEFF_CONTEXTS >> 1 : COEFF_CONTEXTS;
 602       const int coef_band_to_update =
 603           cpi->sf.use_fast_coef_updates == ONE_LOOP_REDUCED ?
 604               COEF_BANDS >> 1 : COEF_BANDS;
 605       int updates = 0;
 606       int noupdates_before_first = 0;
 607       for (i = 0; i < PLANE_TYPES; ++i) {
 608         for (j = 0; j < REF_TYPES; ++j) {
 609           for (k = 0; k < COEF_BANDS; ++k) {
 610             for (l = 0; l < BAND_COEFF_CONTEXTS(k); ++l) {
 611               // calc probs and branch cts for this frame only
 612               for (t = 0; t < entropy_nodes_update; ++t) {
 613                 vp9_prob newp = new_coef_probs[i][j][k][l][t];
 614                 vp9_prob *oldp = old_coef_probs[i][j][k][l] + t;
 615                 int s;
 616                 int u = 0;
 617                 if (l >= prev_coef_contexts_to_update ||
 618                     k >= coef_band_to_update) {
 619                   u = 0;
 620                 } else {
 621                   if (t == PIVOT_NODE)
 622                     s = vp9_prob_diff_update_savings_search_model(
 623                         frame_branch_ct[i][j][k][l][0],
 624                         old_coef_probs[i][j][k][l], &newp, upd);
 625                   else
 626                     s = vp9_prob_diff_update_savings_search(
 627                         frame_branch_ct[i][j][k][l][t],
 628                         *oldp, &newp, upd);
 629                   if (s > 0 && newp != *oldp)
 630                     u = 1;
 631                 }
 632                 updates += u;
 633                 if (u == 0 && updates == 0) {
 634                   noupdates_before_first++;
 635                   continue;
 636                 }
 637                 if (u == 1 && updates == 1) {
 638                   int v;
 639                   // first update
 640                   vp9_write_bit(bc, 1);
 641                   for (v = 0; v < noupdates_before_first; ++v)
 642                     vp9_write(bc, 0, upd);
 643                 }
 644                 vp9_write(bc, u, upd);
 645                 if (u) {
 646                   /* send/use new probability */
 647                   vp9_write_prob_diff_update(bc, newp, *oldp);
 648                   *oldp = newp;
 649                 }
 650               }
 651             }
 652           }
 653         }
 654       }
 655       if (updates == 0) {
 656         vp9_write_bit(bc, 0);  // no updates
 657       }
 658       return;
 659     }
 660
 661     default:
 662       assert(0);
 663   }
 664 }
 665
 666 static void update_coef_probs(VP9_COMP *cpi, vp9_writer* w) {
 667   const TX_MODE tx_mode = cpi->common.tx_mode;
 668   const TX_SIZE max_tx_size = tx_mode_to_biggest_tx_size[tx_mode];
 669   TX_SIZE tx_size;
 670   vp9_coeff_stats frame_branch_ct[TX_SIZES][PLANE_TYPES];
 671   vp9_coeff_probs_model frame_coef_probs[TX_SIZES][PLANE_TYPES];
 672
 673   vp9_clear_system_state();
 674
 675   for (tx_size = TX_4X4; tx_size <= TX_32X32; ++tx_size)
 676     build_tree_distribution(cpi, tx_size, frame_branch_ct[tx_size],
 677                             frame_coef_probs[tx_size]);
 678
 679   for (tx_size = TX_4X4; tx_size <= max_tx_size; ++tx_size)
 680     update_coef_probs_common(w, cpi, tx_size, frame_branch_ct[tx_size],
 681                              frame_coef_probs[tx_size]);
 682 }
 683
 684 static void encode_loopfilter(struct loopfilter *lf,
 685                               struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
 686   int i;
 687
 688   // Encode the loop filter level and type
 689   vp9_wb_write_literal(wb, lf->filter_level, 6);
 690   vp9_wb_write_literal(wb, lf->sharpness_level, 3);
 691
 692   // Write out loop filter deltas applied at the MB level based on mode or
 693   // ref frame (if they are enabled).
 694   vp9_wb_write_bit(wb, lf->mode_ref_delta_enabled);
 695
 696   if (lf->mode_ref_delta_enabled) {
 697     vp9_wb_write_bit(wb, lf->mode_ref_delta_update);
 698     if (lf->mode_ref_delta_update) {
 699       for (i = 0; i < MAX_REF_LF_DELTAS; i++) {
 700         const int delta = lf->ref_deltas[i];
 701         const int changed = delta != lf->last_ref_deltas[i];
 702         vp9_wb_write_bit(wb, changed);
 703         if (changed) {
 704           lf->last_ref_deltas[i] = delta;
 705           vp9_wb_write_literal(wb, abs(delta) & 0x3F, 6);
 706           vp9_wb_write_bit(wb, delta < 0);
 707         }
 708       }
 709
 710       for (i = 0; i < MAX_MODE_LF_DELTAS; i++) {
 711         const int delta = lf->mode_deltas[i];
 712         const int changed = delta != lf->last_mode_deltas[i];
 713         vp9_wb_write_bit(wb, changed);
 714         if (changed) {
 715           lf->last_mode_deltas[i] = delta;
 716           vp9_wb_write_literal(wb, abs(delta) & 0x3F, 6);
 717           vp9_wb_write_bit(wb, delta < 0);
 718         }
 719       }
 720     }
 721   }
 722 }
 723
 724 static void write_delta_q(struct vp9_write_bit_buffer *wb, int delta_q) {
 725   if (delta_q != 0) {
 726     vp9_wb_write_bit(wb, 1);
 727     vp9_wb_write_literal(wb, abs(delta_q), 4);
 728     vp9_wb_write_bit(wb, delta_q < 0);
 729   } else {
 730     vp9_wb_write_bit(wb, 0);
 731   }
 732 }
 733
 734 static void encode_quantization(VP9_COMMON *cm,
 735                                 struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
 736   vp9_wb_write_literal(wb, cm->base_qindex, QINDEX_BITS);
 737   write_delta_q(wb, cm->y_dc_delta_q);
 738   write_delta_q(wb, cm->uv_dc_delta_q);
 739   write_delta_q(wb, cm->uv_ac_delta_q);
 740 }
 741
 742 static void encode_segmentation(VP9_COMP *cpi,
 743                                 struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
 744   int i, j;
 745
 746   struct segmentation *seg = &cpi->common.seg;
 747
 748   vp9_wb_write_bit(wb, seg->enabled);
 749   if (!seg->enabled)
 750     return;
 751
 752   // Segmentation map
 753   vp9_wb_write_bit(wb, seg->update_map);
 754   if (seg->update_map) {
 755     // Select the coding strategy (temporal or spatial)
 756     vp9_choose_segmap_coding_method(cpi);
 757     // Write out probabilities used to decode unpredicted  macro-block segments
 758     for (i = 0; i < SEG_TREE_PROBS; i++) {
 759       const int prob = seg->tree_probs[i];
 760       const int update = prob != MAX_PROB;
 761       vp9_wb_write_bit(wb, update);
 762       if (update)
 763         vp9_wb_write_literal(wb, prob, 8);
 764     }
 765
 766     // Write out the chosen coding method.
 767     vp9_wb_write_bit(wb, seg->temporal_update);
 768     if (seg->temporal_update) {
 769       for (i = 0; i < PREDICTION_PROBS; i++) {
 770         const int prob = seg->pred_probs[i];
 771         const int update = prob != MAX_PROB;
 772         vp9_wb_write_bit(wb, update);
 773         if (update)
 774           vp9_wb_write_literal(wb, prob, 8);
 775       }
 776     }
 777   }
 778
 779   // Segmentation data
 780   vp9_wb_write_bit(wb, seg->update_data);
 781   if (seg->update_data) {
 782     vp9_wb_write_bit(wb, seg->abs_delta);
 783
 784     for (i = 0; i < MAX_SEGMENTS; i++) {
 785       for (j = 0; j < SEG_LVL_MAX; j++) {
 786         const int active = vp9_segfeature_active(seg, i, j);
 787         vp9_wb_write_bit(wb, active);
 788         if (active) {
 789           const int data = vp9_get_segdata(seg, i, j);
 790           const int data_max = vp9_seg_feature_data_max(j);
 791
 792           if (vp9_is_segfeature_signed(j)) {
 793             encode_unsigned_max(wb, abs(data), data_max);
 794             vp9_wb_write_bit(wb, data < 0);
 795           } else {
 796             encode_unsigned_max(wb, data, data_max);
 797           }
 798         }
 799       }
 800     }
 801   }
 802 }
 803
 804 static void encode_txfm_probs(VP9_COMMON *cm, vp9_writer *w) {
 805   // Mode
 806   vp9_write_literal(w, MIN(cm->tx_mode, ALLOW_32X32), 2);
 807   if (cm->tx_mode >= ALLOW_32X32)
 808     vp9_write_bit(w, cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT);
 809
 810   // Probabilities
 811   if (cm->tx_mode == TX_MODE_SELECT) {
 812     int i, j;
 813     unsigned int ct_8x8p[TX_SIZES - 3][2];
 814     unsigned int ct_16x16p[TX_SIZES - 2][2];
 815     unsigned int ct_32x32p[TX_SIZES - 1][2];
 816
 817
 818     for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; i++) {
 819       tx_counts_to_branch_counts_8x8(cm->counts.tx.p8x8[i], ct_8x8p);
 820       for (j = 0; j < TX_SIZES - 3; j++)
 821         vp9_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc.tx_probs.p8x8[i][j], ct_8x8p[j]);
 822     }
 823
 824     for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; i++) {
 825       tx_counts_to_branch_counts_16x16(cm->counts.tx.p16x16[i], ct_16x16p);
 826       for (j = 0; j < TX_SIZES - 2; j++)
 827         vp9_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc.tx_probs.p16x16[i][j],
 828                                   ct_16x16p[j]);
 829     }
 830
 831     for (i = 0; i < TX_SIZE_CONTEXTS; i++) {
 832       tx_counts_to_branch_counts_32x32(cm->counts.tx.p32x32[i], ct_32x32p);
 833       for (j = 0; j < TX_SIZES - 1; j++)
 834         vp9_cond_prob_diff_update(w, &cm->fc.tx_probs.p32x32[i][j],
 835                                   ct_32x32p[j]);
 836     }
 837   }
 838 }
 839
 840 static void write_interp_filter(INTERP_FILTER filter,
 841                                 struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
 842   const int filter_to_literal[] = { 1, 0, 2, 3 };
 843
 844   vp9_wb_write_bit(wb, filter == SWITCHABLE);
 845   if (filter != SWITCHABLE)
 846     vp9_wb_write_literal(wb, filter_to_literal[filter], 2);
 847 }
 848
 849 static void fix_interp_filter(VP9_COMMON *cm) {
 850   if (cm->interp_filter == SWITCHABLE) {
 851     // Check to see if only one of the filters is actually used
 852     int count[SWITCHABLE_FILTERS];
 853     int i, j, c = 0;
 854     for (i = 0; i < SWITCHABLE_FILTERS; ++i) {
 855       count[i] = 0;
 856       for (j = 0; j < SWITCHABLE_FILTER_CONTEXTS; ++j)
 857         count[i] += cm->counts.switchable_interp[j][i];
 858       c += (count[i] > 0);
 859     }
 860     if (c == 1) {
 861       // Only one filter is used. So set the filter at frame level
 862       for (i = 0; i < SWITCHABLE_FILTERS; ++i) {
 863         if (count[i]) {
 864           cm->interp_filter = i;
 865           break;
 866         }
 867       }
 868     }
 869   }
 870 }
 871
 872 static void write_tile_info(VP9_COMMON *cm, struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
 873   int min_log2_tile_cols, max_log2_tile_cols, ones;
 874   vp9_get_tile_n_bits(cm->mi_cols, &min_log2_tile_cols, &max_log2_tile_cols);
 875
 876   // columns
 877   ones = cm->log2_tile_cols - min_log2_tile_cols;
 878   while (ones--)
 879     vp9_wb_write_bit(wb, 1);
 880
 881   if (cm->log2_tile_cols < max_log2_tile_cols)
 882     vp9_wb_write_bit(wb, 0);
 883
 884   // rows
 885   vp9_wb_write_bit(wb, cm->log2_tile_rows != 0);
 886   if (cm->log2_tile_rows != 0)
 887     vp9_wb_write_bit(wb, cm->log2_tile_rows != 1);
 888 }
 889
 890 static int get_refresh_mask(VP9_COMP *cpi) {
 891   if (!cpi->multi_arf_allowed && cpi->refresh_golden_frame &&
 892       cpi->rc.is_src_frame_alt_ref && !cpi->use_svc) {
 893     // Preserve the previously existing golden frame and update the frame in
 894     // the alt ref slot instead. This is highly specific to the use of
 895     // alt-ref as a forward reference, and this needs to be generalized as
 896     // other uses are implemented (like RTC/temporal scaling)
 897     //
 898     // gld_fb_idx and alt_fb_idx need to be swapped for future frames, but
 899     // that happens in vp9_encoder.c:update_reference_frames() so that it can
 900     // be done outside of the recode loop.
 901     return (cpi->refresh_last_frame << cpi->lst_fb_idx) |
 902            (cpi->refresh_golden_frame << cpi->alt_fb_idx);
 903   } else {
 904     int arf_idx = cpi->alt_fb_idx;
 905     if ((cpi->pass == 2) && cpi->multi_arf_allowed) {
 906       const GF_GROUP *const gf_group = &cpi->twopass.gf_group;
 907       arf_idx = gf_group->arf_update_idx[gf_group->index];
 908     }
 909     return (cpi->refresh_last_frame << cpi->lst_fb_idx) |
 910            (cpi->refresh_golden_frame << cpi->gld_fb_idx) |
 911            (cpi->refresh_alt_ref_frame << arf_idx);
 912   }
 913 }
 914
 915 static size_t encode_tiles(VP9_COMP *cpi, uint8_t *data_ptr) {
 916   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 917   vp9_writer residual_bc;
 918
 919   int tile_row, tile_col;
 920   TOKENEXTRA *tok[4][1 << 6], *tok_end;
 921   size_t total_size = 0;
 922   const int tile_cols = 1 << cm->log2_tile_cols;
 923   const int tile_rows = 1 << cm->log2_tile_rows;
 924
 925   vpx_memset(cm->above_seg_context, 0, sizeof(*cm->above_seg_context) *
 926              mi_cols_aligned_to_sb(cm->mi_cols));
 927
 928   tok[0][0] = cpi->tok;
 929   for (tile_row = 0; tile_row < tile_rows; tile_row++) {
 930     if (tile_row)
 931       tok[tile_row][0] = tok[tile_row - 1][tile_cols - 1] +
 932                          cpi->tok_count[tile_row - 1][tile_cols - 1];
 933
 934     for (tile_col = 1; tile_col < tile_cols; tile_col++)
 935       tok[tile_row][tile_col] = tok[tile_row][tile_col - 1] +
 936                                 cpi->tok_count[tile_row][tile_col - 1];
 937   }
 938
 939   for (tile_row = 0; tile_row < tile_rows; tile_row++) {
 940     for (tile_col = 0; tile_col < tile_cols; tile_col++) {
 941       TileInfo tile;
 942
 943       vp9_tile_init(&tile, cm, tile_row, tile_col);
 944       tok_end = tok[tile_row][tile_col] + cpi->tok_count[tile_row][tile_col];
 945
 946       if (tile_col < tile_cols - 1 || tile_row < tile_rows - 1)
 947         vp9_start_encode(&residual_bc, data_ptr + total_size + 4);
 948       else
 949         vp9_start_encode(&residual_bc, data_ptr + total_size);
 950
 951       write_modes(cpi, &tile, &residual_bc, &tok[tile_row][tile_col], tok_end);
 952       assert(tok[tile_row][tile_col] == tok_end);
 953       vp9_stop_encode(&residual_bc);
 954       if (tile_col < tile_cols - 1 || tile_row < tile_rows - 1) {
 955         // size of this tile
 956         mem_put_be32(data_ptr + total_size, residual_bc.pos);
 957         total_size += 4;
 958       }
 959
 960       total_size += residual_bc.pos;
 961     }
 962   }
 963
 964   return total_size;
 965 }
 966
 967 static void write_display_size(const VP9_COMMON *cm,
 968                                struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
 969   const int scaling_active = cm->width != cm->display_width ||
 970                              cm->height != cm->display_height;
 971   vp9_wb_write_bit(wb, scaling_active);
 972   if (scaling_active) {
 973     vp9_wb_write_literal(wb, cm->display_width - 1, 16);
 974     vp9_wb_write_literal(wb, cm->display_height - 1, 16);
 975   }
 976 }
 977
 978 static void write_frame_size(const VP9_COMMON *cm,
 979                              struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
 980   vp9_wb_write_literal(wb, cm->width - 1, 16);
 981   vp9_wb_write_literal(wb, cm->height - 1, 16);
 982
 983   write_display_size(cm, wb);
 984 }
 985
 986 static void write_frame_size_with_refs(VP9_COMP *cpi,
 987                                        struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
 988   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
 989   int found = 0;
 990
 991   MV_REFERENCE_FRAME ref_frame;
 992   for (ref_frame = LAST_FRAME; ref_frame <= ALTREF_FRAME; ++ref_frame) {
 993     YV12_BUFFER_CONFIG *cfg = get_ref_frame_buffer(cpi, ref_frame);
 994     found = cm->width == cfg->y_crop_width &&
 995             cm->height == cfg->y_crop_height;
 996
 997     // Set "found" to 0 for temporal svc and for spatial svc key frame
 998     if (cpi->use_svc &&
 999         (cpi->svc.number_spatial_layers == 1 ||
1000          cpi->svc.layer_context[cpi->svc.spatial_layer_id].is_key_frame)) {
1001       found = 0;
1002     }
1003     vp9_wb_write_bit(wb, found);
1004     if (found) {
1005       break;
1006     }
1007   }
1008
1009   if (!found) {
1010     vp9_wb_write_literal(wb, cm->width - 1, 16);
1011     vp9_wb_write_literal(wb, cm->height - 1, 16);
1012   }
1013
1014   write_display_size(cm, wb);
1015 }
1016
1017 static void write_sync_code(struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
1018   vp9_wb_write_literal(wb, VP9_SYNC_CODE_0, 8);
1019   vp9_wb_write_literal(wb, VP9_SYNC_CODE_1, 8);
1020   vp9_wb_write_literal(wb, VP9_SYNC_CODE_2, 8);
1021 }
1022
1023 static void write_profile(BITSTREAM_PROFILE profile,
1024                           struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
1025   switch (profile) {
1026     case PROFILE_0:
1027       vp9_wb_write_literal(wb, 0, 2);
1028       break;
1029     case PROFILE_1:
1030       vp9_wb_write_literal(wb, 2, 2);
1031       break;
1032     case PROFILE_2:
1033       vp9_wb_write_literal(wb, 1, 2);
1034       break;
1035     case PROFILE_3:
1036       vp9_wb_write_literal(wb, 6, 3);
1037       break;
1038     default:
1039       assert(0);
1040   }
1041 }
1042
1043 static void write_uncompressed_header(VP9_COMP *cpi,
1044                                       struct vp9_write_bit_buffer *wb) {
1045   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
1046
1047   vp9_wb_write_literal(wb, VP9_FRAME_MARKER, 2);
1048
1049   write_profile(cm->profile, wb);
1050
1051   vp9_wb_write_bit(wb, 0);  // show_existing_frame
1052   vp9_wb_write_bit(wb, cm->frame_type);
1053   vp9_wb_write_bit(wb, cm->show_frame);
1054   vp9_wb_write_bit(wb, cm->error_resilient_mode);
1055
1056   if (cm->frame_type == KEY_FRAME) {
1057     const COLOR_SPACE cs = UNKNOWN;
1058     write_sync_code(wb);
1059     if (cm->profile > PROFILE_1) {
1060       assert(cm->bit_depth > BITS_8);
1061       vp9_wb_write_bit(wb, cm->bit_depth - BITS_10);
1062     }
1063     vp9_wb_write_literal(wb, cs, 3);
1064     if (cs != SRGB) {
1065       vp9_wb_write_bit(wb, 0);  // 0: [16, 235] (i.e. xvYCC), 1: [0, 255]
1066       if (cm->profile == PROFILE_1 || cm->profile == PROFILE_3) {
1067         vp9_wb_write_bit(wb, cm->subsampling_x);
1068         vp9_wb_write_bit(wb, cm->subsampling_y);
1069         vp9_wb_write_bit(wb, 0);  // unused
1070       }
1071     } else {
1072       assert(cm->profile == PROFILE_1 || cm->profile == PROFILE_3);
1073       vp9_wb_write_bit(wb, 0);  // unused
1074     }
1075
1076     write_frame_size(cm, wb);
1077   } else {
1078     if (!cm->show_frame)
1079       vp9_wb_write_bit(wb, cm->intra_only);
1080
1081     if (!cm->error_resilient_mode)
1082       vp9_wb_write_literal(wb, cm->reset_frame_context, 2);
1083
1084     if (cm->intra_only) {
1085       write_sync_code(wb);
1086
1087       vp9_wb_write_literal(wb, get_refresh_mask(cpi), REF_FRAMES);
1088       write_frame_size(cm, wb);
1089     } else {
1090       MV_REFERENCE_FRAME ref_frame;
1091       vp9_wb_write_literal(wb, get_refresh_mask(cpi), REF_FRAMES);
1092       for (ref_frame = LAST_FRAME; ref_frame <= ALTREF_FRAME; ++ref_frame) {
1093         vp9_wb_write_literal(wb, get_ref_frame_idx(cpi, ref_frame),
1094                              REF_FRAMES_LOG2);
1095         vp9_wb_write_bit(wb, cm->ref_frame_sign_bias[ref_frame]);
1096       }
1097
1098       write_frame_size_with_refs(cpi, wb);
1099
1100       vp9_wb_write_bit(wb, cm->allow_high_precision_mv);
1101
1102       fix_interp_filter(cm);
1103       write_interp_filter(cm->interp_filter, wb);
1104     }
1105   }
1106
1107   if (!cm->error_resilient_mode) {
1108     vp9_wb_write_bit(wb, cm->refresh_frame_context);
1109     vp9_wb_write_bit(wb, cm->frame_parallel_decoding_mode);
1110   }
1111
1112   vp9_wb_write_literal(wb, cm->frame_context_idx, FRAME_CONTEXTS_LOG2);
1113
1114   encode_loopfilter(&cm->lf, wb);
1115   encode_quantization(cm, wb);
1116   encode_segmentation(cpi, wb);
1117
1118   write_tile_info(cm, wb);
1119 }
1120
1121 static size_t write_compressed_header(VP9_COMP *cpi, uint8_t *data) {
1122   VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
1123   MACROBLOCKD *const xd = &cpi->mb.e_mbd;
1124   FRAME_CONTEXT *const fc = &cm->fc;
1125   vp9_writer header_bc;
1126
1127   vp9_start_encode(&header_bc, data);
1128
1129   if (xd->lossless)
1130     cm->tx_mode = ONLY_4X4;
1131   else
1132     encode_txfm_probs(cm, &header_bc);
1133
1134   update_coef_probs(cpi, &header_bc);
1135   update_skip_probs(cm, &header_bc);
1136
1137   if (!frame_is_intra_only(cm)) {
1138     int i;
1139
1140     for (i = 0; i < INTER_MODE_CONTEXTS; ++i)
1141       prob_diff_update(vp9_inter_mode_tree, cm->fc.inter_mode_probs[i],
1142                        cm->counts.inter_mode[i], INTER_MODES, &header_bc);
1143
1144     vp9_zero(cm->counts.inter_mode);
1145
1146     if (cm->interp_filter == SWITCHABLE)
1147       update_switchable_interp_probs(cm, &header_bc);
1148
1149     for (i = 0; i < INTRA_INTER_CONTEXTS; i++)
1150       vp9_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->intra_inter_prob[i],
1151                                 cm->counts.intra_inter[i]);
1152
1153     if (cm->allow_comp_inter_inter) {
1154       const int use_compound_pred = cm->reference_mode != SINGLE_REFERENCE;
1155       const int use_hybrid_pred = cm->reference_mode == REFERENCE_MODE_SELECT;
1156
1157       vp9_write_bit(&header_bc, use_compound_pred);
1158       if (use_compound_pred) {
1159         vp9_write_bit(&header_bc, use_hybrid_pred);
1160         if (use_hybrid_pred)
1161           for (i = 0; i < COMP_INTER_CONTEXTS; i++)
1162             vp9_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->comp_inter_prob[i],
1163                                       cm->counts.comp_inter[i]);
1164       }
1165     }
1166
1167     if (cm->reference_mode != COMPOUND_REFERENCE) {
1168       for (i = 0; i < REF_CONTEXTS; i++) {
1169         vp9_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->single_ref_prob[i][0],
1170                                   cm->counts.single_ref[i][0]);
1171         vp9_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->single_ref_prob[i][1],
1172                                   cm->counts.single_ref[i][1]);
1173       }
1174     }
1175
1176     if (cm->reference_mode != SINGLE_REFERENCE)
1177       for (i = 0; i < REF_CONTEXTS; i++)
1178         vp9_cond_prob_diff_update(&header_bc, &fc->comp_ref_prob[i],
1179                                   cm->counts.comp_ref[i]);
1180
1181     for (i = 0; i < BLOCK_SIZE_GROUPS; ++i)
1182       prob_diff_update(vp9_intra_mode_tree, cm->fc.y_mode_prob[i],
1183                        cm->counts.y_mode[i], INTRA_MODES, &header_bc);
1184
1185     for (i = 0; i < PARTITION_CONTEXTS; ++i)
1186       prob_diff_update(vp9_partition_tree, fc->partition_prob[i],
1187                        cm->counts.partition[i], PARTITION_TYPES, &header_bc);
1188
1189     vp9_write_nmv_probs(cm, cm->allow_high_precision_mv, &header_bc);
1190   }
1191
1192   vp9_stop_encode(&header_bc);
1193   assert(header_bc.pos <= 0xffff);
1194
1195   return header_bc.pos;
1196 }
1197
1198 void vp9_pack_bitstream(VP9_COMP *cpi, uint8_t *dest, size_t *size) {
1199   uint8_t *data = dest;
1200   size_t first_part_size, uncompressed_hdr_size;
1201   struct vp9_write_bit_buffer wb = {data, 0};
1202   struct vp9_write_bit_buffer saved_wb;
1203
1204   write_uncompressed_header(cpi, &wb);
1205   saved_wb = wb;
1206   vp9_wb_write_literal(&wb, 0, 16);  // don't know in advance first part. size
1207
1208   uncompressed_hdr_size = vp9_rb_bytes_written(&wb);
1209   data += uncompressed_hdr_size;
1210
1211   vp9_compute_update_table();
1212
1213   vp9_clear_system_state();
1214
1215   first_part_size = write_compressed_header(cpi, data);
1216   data += first_part_size;
1217   // TODO(jbb): Figure out what to do if first_part_size > 16 bits.
1218   vp9_wb_write_literal(&saved_wb, (int)first_part_size, 16);
1219
1220   data += encode_tiles(cpi, data);
1221
1222   *size = data - dest;
1223 }