vp6enc: split out future common parts to share them with VP7 encoder
authorKostya Shishkov <kostya.shishkov@gmail.com>
Wed, 2 Mar 2022 17:31:00 +0000 (18:31 +0100)
committerKostya Shishkov <kostya.shishkov@gmail.com>
Wed, 2 Mar 2022 17:31:00 +0000 (18:31 +0100)
nihav-duck/src/codecs/mod.rs
nihav-duck/src/codecs/vp6enc/coder.rs
nihav-duck/src/codecs/vp6enc/dsp.rs
nihav-duck/src/codecs/vp6enc/models.rs
nihav-duck/src/codecs/vpenc/coder.rs [new file with mode: 0644]
nihav-duck/src/codecs/vpenc/mod.rs [new file with mode: 0644]
nihav-duck/src/codecs/vpenc/models.rs [new file with mode: 0644]
nihav-duck/src/codecs/vpenc/motion_est.rs [new file with mode: 0644]

index 6086150..e2ba63e 100644 (file)
@@ -125,6 +125,9 @@ pub fn duck_register_all_decoders(rd: &mut RegisteredDecoders) {
 }
 
 #[cfg(feature="encoder_vp6")]
+#[macro_use]
+mod vpenc;
+#[cfg(feature="encoder_vp6")]
 #[allow(clippy::needless_range_loop)]
 mod vp6enc;
 
index 74b490b..cb0904f 100644 (file)
@@ -1,38 +1,12 @@
-use nihav_core::io::byteio::*;
 use nihav_core::codecs::{EncoderResult, EncoderError};
 use nihav_codec_support::codecs::MV;
+use crate::codecs::vpenc::coder::*;
+use crate::codecs::vpenc::models::*;
 use super::super::vpcommon::*;
 use super::super::vp6data::*;
 use super::models::*;
 
-struct EncSeq {
-    bit:    bool,
-    idx:    u8,
-}
-
-pub struct TokenSeq<T: PartialEq> {
-    val:    T,
-    seq:    &'static [EncSeq],
-}
-
-macro_rules! bit_entry {
-    (T; $idx:expr) => {EncSeq {bit: true,  idx: $idx }};
-    (F; $idx:expr) => {EncSeq {bit: false, idx: $idx }};
-}
-
-macro_rules! bit_seq {
-    ($val: expr; $( $bit:tt),* ; $( $idx:expr),* ) => {
-        TokenSeq {
-            val: $val,
-            seq:
-                &[
-                $(
-                    bit_entry!($bit; $idx),
-                )*
-                ]
-        }
-    };
-}
+pub use crate::codecs::vpenc::coder::{BoolEncoder, Estimator};
 
 pub const MODE_TREE: &[TokenSeq<VPMBType>] = &[
     bit_seq!(VPMBType::Intra;         T, F, F; 0, 2, 5),
@@ -138,126 +112,15 @@ const ZERO_RUN_TREE: &[TokenSeq<u8>] = &[
     bit_seq!(9; T, T; 0, 4),
 ];
 
-pub struct BoolEncoder<'a, 'b> {
-    bw:     &'a mut ByteWriter<'b>,
-    val:    u32,
-    range:  u32,
-    bits:   u8,
-    saved:  u8,
-    run:    usize,
+pub trait EncoderTrait {
+    fn write_cat(&mut self, cat: i8, tree: &[TokenSeq<i8>], tok_probs: &[u8], val_probs: &[u8; 11]) -> EncoderResult<()>;
+    fn write_large_coef(&mut self, val: i16, cat: usize) -> EncoderResult<()>;
+    fn write_dc(&mut self, val: i16, tok_probs: &[u8; 5], val_probs: &[u8; 11]) -> EncoderResult<()>;
+    fn write_ac(&mut self, val: i16, tree: &[TokenSeq<i8>], probs: &[u8; 11]) -> EncoderResult<()>;
+    fn write_zero_run(&mut self, val: usize, probs: &[u8; 14]) -> EncoderResult<()>;
 }
 
-impl<'a, 'b> BoolEncoder<'a, 'b> {
-    pub fn new(bw: &'a mut ByteWriter<'b>) -> Self {
-        Self {
-            bw,
-            val:    0,
-            range:  255,
-            bits:   0,
-            saved:  0,
-            run:    0,
-        }
-    }
-    pub fn put_bool(&mut self, bit: bool, prob: u8) -> EncoderResult<()> {
-        let split = 1 + (((self.range - 1) * u32::from(prob)) >> 8);
-        if bit {
-            self.range -= split;
-            self.val   += split;
-        } else {
-            self.range = split;
-        }
-
-        if self.range < 128 {
-            self.renorm()?;
-        }
-        Ok(())
-    }
-    fn flush_run(&mut self, overflow: bool) -> EncoderResult<()> {
-        if self.run > 0 {
-            self.bw.write_byte(self.saved + (overflow as u8))?;
-            if !overflow {
-                for _ in 1..self.run {
-                    self.bw.write_byte(0xFF)?;
-                }
-            } else {
-                for _ in 1..self.run {
-                    self.bw.write_byte(0)?;
-                }
-            }
-            self.run = 0;
-        }
-        Ok(())
-    }
-    fn renorm(&mut self) -> EncoderResult<()> {
-        let bits = (self.range.leading_zeros() & 7) as u8;
-        self.range <<= bits;
-        if self.bits + bits < 23 {
-            self.bits += bits;
-            self.val <<= bits;
-        } else {
-            for _ in 0..bits {
-                if (self.bits == 23) && ((self.val >> 31) != 0) {
-                    self.flush_run(true)?;
-                }
-                self.val <<= 1;
-                self.bits += 1;
-                if self.bits == 24 {
-                    let tbyte = (self.val >> 24) as u8;
-                    let nbyte = (self.val >> 16) as u8;
-                    if tbyte < 0xFF {
-                        self.flush_run(false)?;
-                        if nbyte < 0xFE {
-                            self.bw.write_byte(tbyte)?;
-                        } else {
-                            self.saved = tbyte;
-                            self.run = 1;
-                        }
-                    } else {
-                        self.run += 1;
-                    }
-                    self.val &= 0xFFFFFF;
-                    self.bits -= 8;
-                }
-            }
-        }
-        Ok(())
-    }
-    pub fn flush(mut self) -> EncoderResult<()> {
-        self.flush_run(false)?;
-        self.val <<= 24 - self.bits;
-        self.bw.write_u32be(self.val)?;
-        Ok(())
-    }
-
-    pub fn put_bits(&mut self, val: u32, len: u8) -> EncoderResult<()> {
-        let mut mask = 1 << (len - 1);
-        while mask != 0 {
-            self.put_bool((val & mask) != 0, 128)?;
-            mask >>= 1;
-        }
-        Ok(())
-    }
-    fn put_probability(&mut self, prob: u8) -> EncoderResult<()> {
-        self.put_bits(u32::from(prob >> 1), 7)
-    }
-    fn encode_probability(&mut self, new: u8, old: u8, prob: u8) -> EncoderResult<()> {
-        self.put_bool(new != old, prob)?;
-        if new != old {
-            self.put_probability(new)?;
-        }
-        Ok(())
-    }
-    pub fn write_el<T: PartialEq>(&mut self, el: T, tree: &[TokenSeq<T>], probs: &[u8]) -> EncoderResult<()> {
-        for entry in tree.iter() {
-            if entry.val == el {
-                for seq in entry.seq.iter() {
-                    self.put_bool(seq.bit, probs[seq.idx as usize])?;
-                }
-                return Ok(());
-            }
-        }
-        Err(EncoderError::Bug)
-    }
+impl<'a, 'b> EncoderTrait for BoolEncoder<'a, 'b> {
     fn write_cat(&mut self, cat: i8, tree: &[TokenSeq<i8>], tok_probs: &[u8], val_probs: &[u8; 11]) -> EncoderResult<()> {
         for entry in tree.iter() {
             if entry.val == cat {
@@ -679,20 +542,14 @@ pub fn encode_mv(bc: &mut BoolEncoder, mv: MV, model: &VP56Models) -> EncoderRes
     Ok(())
 }
 
-struct Estimator {}
+pub trait VP6EstimatorTrait {
+    fn write_cat(&self, cat: i8, tree: &[TokenSeq<i8>], probs: &mut [ProbCounter; 11]);
+    fn write_dc(&self, val: i16, probs: &mut [ProbCounter; 11]);
+    fn write_ac(&self, val: i16, tree: &[TokenSeq<i8>], probs: &mut [ProbCounter; 11]);
+    fn write_zero_run(&self, val: usize, probs: &mut [ProbCounter; 14]);
+}
 
-impl Estimator {
-    fn new() -> Self { Self{} }
-    fn write_el<T: PartialEq>(&self, el: T, tree: &[TokenSeq<T>], probs: &mut [ProbCounter]) {
-        for entry in tree.iter() {
-            if entry.val == el {
-                for seq in entry.seq.iter() {
-                    probs[seq.idx as usize].add(seq.bit);
-                }
-                return;
-            }
-        }
-    }
+impl VP6EstimatorTrait for Estimator {
     fn write_cat(&self, cat: i8, tree: &[TokenSeq<i8>], probs: &mut [ProbCounter; 11]) {
         for entry in tree.iter() {
             if entry.val == cat {
@@ -718,14 +575,6 @@ impl Estimator {
             }
         }
     }
-    fn est_nits(bit: bool, prob: u8) -> u32 {
-        if !bit {
-            u32::from(PROB_BITS[prob as usize])
-        } else {
-            u32::from(PROB_BITS[256 - (prob as usize)])
-        }
-    }
-    fn nits_to_bits(nits: u32) -> u32 { (nits + 7) >> 3 }
 }
 
 pub fn estimate_block(blk: &[i16; 64], _dc_mode: usize, model: &mut VP56CoeffModelStat, vp6model: &mut VP6ModelsStat, scan: &[usize; 64]) {
index 41b72cf..b83cd11 100644 (file)
@@ -4,45 +4,8 @@ use super::super::vpcommon::*;
 use super::super::vp6dsp::*;
 use super::super::vp6data::*;
 use super::ResidueMB;
-
-use std::str::FromStr;
-
-#[derive(Debug,Clone,Copy,PartialEq)]
-pub enum MVSearchMode {
-    Full,
-    Diamond,
-    Hexagon,
-}
-
-impl Default for MVSearchMode {
-    fn default() -> Self { MVSearchMode::Hexagon }
-}
-
-pub struct ParseError{}
-
-impl FromStr for MVSearchMode {
-    type Err = ParseError;
-
-    #[allow(clippy::single_match)]
-    fn from_str(s: &str) -> Result<Self, Self::Err> {
-        match s {
-            "full"  => Ok(MVSearchMode::Full),
-            "dia"   => Ok(MVSearchMode::Diamond),
-            "hex"   => Ok(MVSearchMode::Hexagon),
-            _ => Err(ParseError{}),
-        }
-    }
-}
-
-impl std::fmt::Display for MVSearchMode {
-    fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter) -> std::fmt::Result {
-        match *self {
-            MVSearchMode::Full      => write!(f, "full"),
-            MVSearchMode::Diamond   => write!(f, "dia"),
-            MVSearchMode::Hexagon   => write!(f, "hex"),
-        }
-    }
-}
+use crate::codecs::vpenc::motion_est::*;
+pub use crate::codecs::vpenc::motion_est::MVSearchMode;
 
 
 const C1S7: i32 = 64277;
@@ -177,137 +140,6 @@ impl MVSearch for FullMVSearch {
     }
 }
 
-const DIA_PATTERN: [MV; 9] = [
-    ZERO_MV,
-    MV {x: -2, y:  0},
-    MV {x: -1, y:  1},
-    MV {x:  0, y:  2},
-    MV {x:  1, y:  1},
-    MV {x:  2, y:  0},
-    MV {x:  1, y: -1},
-    MV {x:  0, y: -2},
-    MV {x: -1, y: -1}
-];
-
-const HEX_PATTERN: [MV; 7] = [
-    ZERO_MV,
-    MV {x: -2, y:  0},
-    MV {x: -1, y:  2},
-    MV {x:  1, y:  2},
-    MV {x:  2, y:  0},
-    MV {x:  1, y: -2},
-    MV {x: -1, y: -2}
-];
-
-const REFINEMENT: [MV; 4] = [
-    MV {x: -1, y:  0},
-    MV {x:  0, y:  1},
-    MV {x:  1, y:  0},
-    MV {x:  0, y: -1}
-];
-
-macro_rules! search_template {
-    ($self: expr, $mv_est: expr, $cur_blk: expr, $mb_x: expr, $mb_y: expr, $sad_func: ident) => ({
-        let mut best_dist = MAX_DIST;
-        let mut best_mv;
-
-        let mut min_dist;
-        let mut min_idx;
-
-        $self.reset();
-        loop {
-            let mut cur_best_dist = best_dist;
-            for (dist, &point) in $self.dist.iter_mut().zip($self.point.iter()) {
-                if *dist == MAX_DIST {
-                    *dist = $mv_est.$sad_func($cur_blk, $mb_x, $mb_y, point.from_pixels(), cur_best_dist);
-                    cur_best_dist = cur_best_dist.min(*dist);
-                    if *dist <= DIST_THRESH {
-                        break;
-                    }
-                }
-            }
-            min_dist = $self.dist[0];
-            min_idx = 0;
-            for (i, &dist) in $self.dist.iter().enumerate().skip(1) {
-                if dist < min_dist {
-                    min_dist = dist;
-                    min_idx = i;
-                    if dist <= DIST_THRESH {
-                        break;
-                    }
-                }
-            }
-            if min_dist <= DIST_THRESH || min_idx == 0 || best_dist == min_dist || $self.point[min_idx].x.abs() >= $mv_est.mv_range || $self.point[min_idx].y.abs() >= $mv_est.mv_range {
-                break;
-            }
-            best_dist = min_dist;
-            $self.update($self.steps[min_idx]);
-        }
-        best_dist = min_dist;
-        best_mv   = $self.point[min_idx];
-        if best_dist <= DIST_THRESH {
-            return (best_mv.from_pixels(), best_dist);
-        }
-        for &step in REFINEMENT.iter() {
-            let mv = best_mv + step;
-            let dist = $mv_est.$sad_func($cur_blk, $mb_x, $mb_y, mv.from_pixels(), MAX_DIST);
-            if best_dist > dist {
-                best_dist = dist;
-                best_mv = mv;
-            }
-        }
-        best_mv = best_mv.from_pixels();
-        if best_dist <= DIST_THRESH {
-            return (best_mv, best_dist);
-        }
-
-        // subpel refinement
-        $self.set_new_point(best_mv, best_dist);
-        loop {
-            let mut cur_best_dist = best_dist;
-            for (dist, &point) in $self.dist.iter_mut().zip($self.point.iter()) {
-                if *dist == MAX_DIST {
-                    *dist = $mv_est.$sad_func($cur_blk, $mb_x, $mb_y, point, cur_best_dist);
-                    cur_best_dist = cur_best_dist.min(*dist);
-                    if *dist <= DIST_THRESH {
-                        break;
-                    }
-                }
-            }
-            min_dist = $self.dist[0];
-            min_idx = 0;
-            for (i, &dist) in $self.dist.iter().enumerate().skip(1) {
-                if dist < min_dist {
-                    min_dist = dist;
-                    min_idx = i;
-                    if dist <= DIST_THRESH {
-                        break;
-                    }
-                }
-            }
-            if min_dist <= DIST_THRESH || min_idx == 0 || best_dist == min_dist || $self.point[min_idx].x.abs() >= $mv_est.mv_range * 4 || $self.point[min_idx].y.abs() >= $mv_est.mv_range * 4 {
-                break;
-            }
-            best_dist = min_dist;
-            $self.update($self.steps[min_idx]);
-        }
-        best_dist = min_dist;
-        best_mv   = $self.point[min_idx];
-        if best_dist <= DIST_THRESH {
-            return (best_mv, best_dist);
-        }
-        for &step in REFINEMENT.iter() {
-            let mv = best_mv + step;
-            let dist = $mv_est.$sad_func($cur_blk, $mb_x, $mb_y, mv, MAX_DIST);
-            if best_dist > dist {
-                best_dist = dist;
-                best_mv = mv;
-            }
-        }
-        (best_mv, best_dist)
-    })
-}
-
 macro_rules! pattern_search {
     ($struct_name: ident, $patterns: expr) => {
         pub struct $struct_name {
index c6344a3..7a0da4a 100644 (file)
@@ -1,5 +1,7 @@
 use nihav_codec_support::codecs::ZIGZAG;
 use super::super::vp6data::*;
+use crate::codecs::vpenc::models::*;
+pub use crate::codecs::vpenc::models::PROB_BITS;
 
 #[derive(Clone,Copy,Default)]
 pub struct VP56MVModel {
@@ -234,82 +236,6 @@ pub fn reset_scan(model: &mut VP6Models, interlaced: bool) {
 }
 
 #[derive(Clone,Copy,Default)]
-pub struct ProbCounter {
-    zeroes: u32,
-    total:  u32,
-}
-
-// bits to code zero probability multiplied by eight
-pub const PROB_BITS: [u8; 256] = [
-     0, 64, 56, 51, 48, 45, 43, 42,
-    40, 39, 37, 36, 35, 34, 34, 33,
-    32, 31, 31, 30, 29, 29, 28, 28,
-    27, 27, 26, 26, 26, 25, 25, 24,
-    24, 24, 23, 23, 23, 22, 22, 22,
-    21, 21, 21, 21, 20, 20, 20, 20,
-    19, 19, 19, 19, 18, 18, 18, 18,
-    18, 17, 17, 17, 17, 17, 16, 16,
-    16, 16, 16, 15, 15, 15, 15, 15,
-    15, 14, 14, 14, 14, 14, 14, 14,
-    13, 13, 13, 13, 13, 13, 13, 12,
-    12, 12, 12, 12, 12, 12, 12, 11,
-    11, 11, 11, 11, 11, 11, 11, 11,
-    10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10,
-    10,  9,  9,  9,  9,  9,  9,  9,
-     9,  9,  9,  8,  8,  8,  8,  8,
-     8,  8,  8,  8,  8,  8,  7,  7,
-     7,  7,  7,  7,  7,  7,  7,  7,
-     7,  7,  6,  6,  6,  6,  6,  6,
-     6,  6,  6,  6,  6,  6,  6,  5,
-     5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,
-     5,  5,  5,  5,  5,  5,  4,  4,
-     4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,
-     4,  4,  4,  4,  4,  4,  3,  3,
-     3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,
-     3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  2,
-     2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
-     2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
-     2,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,
-     1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,
-     1,  1,  1,  1,  1,  1,  0,  0,
-     0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0
-];
-
-impl ProbCounter {
-    pub fn add(&mut self, b: bool) {
-        if !b {
-            self.zeroes += 1;
-        }
-        self.total += 1;
-    }
-    pub fn to_prob(self) -> u8 {
-        if self.total > 0 {
-            (((self.zeroes << 8) / self.total).min(254) & !1).max(1) as u8
-        } else {
-            128
-        }
-    }
-    pub fn to_prob_worthy(&self, old_prob: u8) -> u8 {
-        if self.total > 0 {
-            let new_prob = self.to_prob();
-            let new_bits = Self::est_bits(new_prob, self.zeroes, self.total);
-            let old_bits = Self::est_bits(old_prob, self.zeroes, self.total);
-
-            if new_bits + 7 < old_bits {
-                new_prob
-            } else {
-                old_prob
-            }
-        } else {
-            old_prob
-        }
-    }
-    fn est_bits(prob: u8, zeroes: u32, total: u32) -> u32 {
-        (u32::from(PROB_BITS[prob as usize]) * zeroes + u32::from(PROB_BITS[256 - (prob as usize)]) * (total - zeroes) + 7) >> 3
-    }
-}
-
-#[derive(Clone,Copy,Default)]
 pub struct VP56MVModelStat {
     pub nz_prob:        ProbCounter,
     pub sign_prob:      ProbCounter,
diff --git a/nihav-duck/src/codecs/vpenc/coder.rs b/nihav-duck/src/codecs/vpenc/coder.rs
new file mode 100644 (file)
index 0000000..60b1fd3
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,181 @@
+use nihav_core::io::byteio::*;
+use nihav_core::codecs::{EncoderResult, EncoderError};
+use super::models::*;
+
+pub struct EncSeq {
+    pub bit:    bool,
+    pub idx:    u8,
+}
+
+pub struct TokenSeq<T: PartialEq> {
+    pub val:    T,
+    pub seq:    &'static [EncSeq],
+}
+
+#[macro_export]
+macro_rules! bit_entry {
+    (T; $idx:expr) => {EncSeq {bit: true,  idx: $idx }};
+    (F; $idx:expr) => {EncSeq {bit: false, idx: $idx }};
+}
+
+#[macro_export]
+macro_rules! bit_seq {
+    ($val: expr; $( $bit:tt),* ; $( $idx:expr),* ) => {
+        TokenSeq {
+            val: $val,
+            seq:
+                &[
+                $(
+                    bit_entry!($bit; $idx),
+                )*
+                ]
+        }
+    };
+}
+
+pub struct BoolEncoder<'a, 'b> {
+    bw:     &'a mut ByteWriter<'b>,
+    val:    u32,
+    range:  u32,
+    bits:   u8,
+    saved:  u8,
+    run:    usize,
+}
+
+impl<'a, 'b> BoolEncoder<'a, 'b> {
+    pub fn new(bw: &'a mut ByteWriter<'b>) -> Self {
+        Self {
+            bw,
+            val:    0,
+            range:  255,
+            bits:   0,
+            saved:  0,
+            run:    0,
+        }
+    }
+    pub fn put_bool(&mut self, bit: bool, prob: u8) -> EncoderResult<()> {
+        let split = 1 + (((self.range - 1) * u32::from(prob)) >> 8);
+        if bit {
+            self.range -= split;
+            self.val   += split;
+        } else {
+            self.range = split;
+        }
+
+        if self.range < 128 {
+            self.renorm()?;
+        }
+        Ok(())
+    }
+    fn flush_run(&mut self, overflow: bool) -> EncoderResult<()> {
+        if self.run > 0 {
+            self.bw.write_byte(self.saved + (overflow as u8))?;
+            if !overflow {
+                for _ in 1..self.run {
+                    self.bw.write_byte(0xFF)?;
+                }
+            } else {
+                for _ in 1..self.run {
+                    self.bw.write_byte(0)?;
+                }
+            }
+            self.run = 0;
+        }
+        Ok(())
+    }
+    fn renorm(&mut self) -> EncoderResult<()> {
+        let bits = (self.range.leading_zeros() & 7) as u8;
+        self.range <<= bits;
+        if self.bits + bits < 23 {
+            self.bits += bits;
+            self.val <<= bits;
+        } else {
+            for _ in 0..bits {
+                if (self.bits == 23) && ((self.val >> 31) != 0) {
+                    self.flush_run(true)?;
+                }
+                self.val <<= 1;
+                self.bits += 1;
+                if self.bits == 24 {
+                    let tbyte = (self.val >> 24) as u8;
+                    let nbyte = (self.val >> 16) as u8;
+                    if tbyte < 0xFF {
+                        self.flush_run(false)?;
+                        if nbyte < 0xFE {
+                            self.bw.write_byte(tbyte)?;
+                        } else {
+                            self.saved = tbyte;
+                            self.run = 1;
+                        }
+                    } else {
+                        self.run += 1;
+                    }
+                    self.val &= 0xFFFFFF;
+                    self.bits -= 8;
+                }
+            }
+        }
+        Ok(())
+    }
+    pub fn flush(mut self) -> EncoderResult<()> {
+        self.flush_run(false)?;
+        self.val <<= 24 - self.bits;
+        self.bw.write_u32be(self.val)?;
+        Ok(())
+    }
+
+    pub fn put_bits(&mut self, val: u32, len: u8) -> EncoderResult<()> {
+        let mut mask = 1 << (len - 1);
+        while mask != 0 {
+            self.put_bool((val & mask) != 0, 128)?;
+            mask >>= 1;
+        }
+        Ok(())
+    }
+    pub fn put_probability(&mut self, prob: u8) -> EncoderResult<()> {
+        self.put_bits(u32::from(prob >> 1), 7)
+    }
+    pub fn encode_probability(&mut self, new: u8, old: u8, prob: u8) -> EncoderResult<()> {
+        self.put_bool(new != old, prob)?;
+        if new != old {
+            self.put_probability(new)?;
+        }
+        Ok(())
+    }
+    pub fn write_el<T: PartialEq>(&mut self, el: T, tree: &[TokenSeq<T>], probs: &[u8]) -> EncoderResult<()> {
+        for entry in tree.iter() {
+            if entry.val == el {
+                for seq in entry.seq.iter() {
+                    self.put_bool(seq.bit, probs[seq.idx as usize])?;
+                }
+                return Ok(());
+            }
+        }
+        Err(EncoderError::Bug)
+    }
+}
+
+pub struct Estimator {}
+
+#[allow(dead_code)]
+impl Estimator {
+    pub fn new() -> Self { Self{} }
+    pub fn write_el<T: PartialEq>(&self, el: T, tree: &[TokenSeq<T>], probs: &mut [ProbCounter]) {
+        for entry in tree.iter() {
+            if entry.val == el {
+                for seq in entry.seq.iter() {
+                    probs[seq.idx as usize].add(seq.bit);
+                }
+                return;
+            }
+        }
+    }
+    pub fn est_nits(bit: bool, prob: u8) -> u32 {
+        if !bit {
+            u32::from(PROB_BITS[prob as usize])
+        } else {
+            u32::from(PROB_BITS[256 - (prob as usize)])
+        }
+    }
+    pub fn nits_to_bits(nits: u32) -> u32 { (nits + 7) >> 3 }
+}
diff --git a/nihav-duck/src/codecs/vpenc/mod.rs b/nihav-duck/src/codecs/vpenc/mod.rs
new file mode 100644 (file)
index 0000000..410d6e4
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,5 @@
+#[macro_use]
+pub mod coder;
+pub mod models;
+#[macro_use]
+pub mod motion_est;
diff --git a/nihav-duck/src/codecs/vpenc/models.rs b/nihav-duck/src/codecs/vpenc/models.rs
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0495c89
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,75 @@
+#[derive(Clone,Copy,Default)]
+pub struct ProbCounter {
+    zeroes: u32,
+    total:  u32,
+}
+
+// bits to code zero probability multiplied by eight
+pub const PROB_BITS: [u8; 256] = [
+     0, 64, 56, 51, 48, 45, 43, 42,
+    40, 39, 37, 36, 35, 34, 34, 33,
+    32, 31, 31, 30, 29, 29, 28, 28,
+    27, 27, 26, 26, 26, 25, 25, 24,
+    24, 24, 23, 23, 23, 22, 22, 22,
+    21, 21, 21, 21, 20, 20, 20, 20,
+    19, 19, 19, 19, 18, 18, 18, 18,
+    18, 17, 17, 17, 17, 17, 16, 16,
+    16, 16, 16, 15, 15, 15, 15, 15,
+    15, 14, 14, 14, 14, 14, 14, 14,
+    13, 13, 13, 13, 13, 13, 13, 12,
+    12, 12, 12, 12, 12, 12, 12, 11,
+    11, 11, 11, 11, 11, 11, 11, 11,
+    10, 10, 10, 10, 10, 10, 10, 10,
+    10,  9,  9,  9,  9,  9,  9,  9,
+     9,  9,  9,  8,  8,  8,  8,  8,
+     8,  8,  8,  8,  8,  8,  7,  7,
+     7,  7,  7,  7,  7,  7,  7,  7,
+     7,  7,  6,  6,  6,  6,  6,  6,
+     6,  6,  6,  6,  6,  6,  6,  5,
+     5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,  5,
+     5,  5,  5,  5,  5,  5,  4,  4,
+     4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,  4,
+     4,  4,  4,  4,  4,  4,  3,  3,
+     3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,
+     3,  3,  3,  3,  3,  3,  3,  2,
+     2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
+     2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,  2,
+     2,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,
+     1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,
+     1,  1,  1,  1,  1,  1,  0,  0,
+     0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0
+];
+
+impl ProbCounter {
+    pub fn add(&mut self, b: bool) {
+        if !b {
+            self.zeroes += 1;
+        }
+        self.total += 1;
+    }
+    pub fn to_prob(self) -> u8 {
+        if self.total > 0 {
+            (((self.zeroes << 8) / self.total).min(254) & !1).max(1) as u8
+        } else {
+            128
+        }
+    }
+    pub fn to_prob_worthy(&self, old_prob: u8) -> u8 {
+        if self.total > 0 {
+            let new_prob = self.to_prob();
+            let new_bits = Self::est_bits(new_prob, self.zeroes, self.total);
+            let old_bits = Self::est_bits(old_prob, self.zeroes, self.total);
+
+            if new_bits + 7 < old_bits {
+                new_prob
+            } else {
+                old_prob
+            }
+        } else {
+            old_prob
+        }
+    }
+    fn est_bits(prob: u8, zeroes: u32, total: u32) -> u32 {
+        (u32::from(PROB_BITS[prob as usize]) * zeroes + u32::from(PROB_BITS[256 - (prob as usize)]) * (total - zeroes) + 7) >> 3
+    }
+}
diff --git a/nihav-duck/src/codecs/vpenc/motion_est.rs b/nihav-duck/src/codecs/vpenc/motion_est.rs
new file mode 100644 (file)
index 0000000..128633f
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,182 @@
+use nihav_codec_support::codecs::{MV, ZERO_MV};
+
+use std::str::FromStr;
+
+#[derive(Debug,Clone,Copy,PartialEq)]
+pub enum MVSearchMode {
+    Full,
+    Diamond,
+    Hexagon,
+}
+
+impl Default for MVSearchMode {
+    fn default() -> Self { MVSearchMode::Hexagon }
+}
+
+pub struct ParseError{}
+
+impl FromStr for MVSearchMode {
+    type Err = ParseError;
+
+    #[allow(clippy::single_match)]
+    fn from_str(s: &str) -> Result<Self, Self::Err> {
+        match s {
+            "full"  => Ok(MVSearchMode::Full),
+            "dia"   => Ok(MVSearchMode::Diamond),
+            "hex"   => Ok(MVSearchMode::Hexagon),
+            _ => Err(ParseError{}),
+        }
+    }
+}
+
+impl std::fmt::Display for MVSearchMode {
+    fn fmt(&self, f: &mut std::fmt::Formatter) -> std::fmt::Result {
+        match *self {
+            MVSearchMode::Full      => write!(f, "full"),
+            MVSearchMode::Diamond   => write!(f, "dia"),
+            MVSearchMode::Hexagon   => write!(f, "hex"),
+        }
+    }
+}
+
+trait FromPixels {
+    fn from_pixels(self) -> Self;
+}
+
+impl FromPixels for MV {
+    fn from_pixels(self) -> MV {
+        MV { x: self.x * 4, y: self.y * 4 }
+    }
+}
+
+pub const DIA_PATTERN: [MV; 9] = [
+    ZERO_MV,
+    MV {x: -2, y:  0},
+    MV {x: -1, y:  1},
+    MV {x:  0, y:  2},
+    MV {x:  1, y:  1},
+    MV {x:  2, y:  0},
+    MV {x:  1, y: -1},
+    MV {x:  0, y: -2},
+    MV {x: -1, y: -1}
+];
+
+pub const HEX_PATTERN: [MV; 7] = [
+    ZERO_MV,
+    MV {x: -2, y:  0},
+    MV {x: -1, y:  2},
+    MV {x:  1, y:  2},
+    MV {x:  2, y:  0},
+    MV {x:  1, y: -2},
+    MV {x: -1, y: -2}
+];
+
+pub const REFINEMENT: [MV; 4] = [
+    MV {x: -1, y:  0},
+    MV {x:  0, y:  1},
+    MV {x:  1, y:  0},
+    MV {x:  0, y: -1}
+];
+
+#[macro_export]
+macro_rules! search_template {
+    ($self: expr, $mv_est: expr, $cur_blk: expr, $mb_x: expr, $mb_y: expr, $sad_func: ident) => ({
+        let mut best_dist = MAX_DIST;
+        let mut best_mv;
+
+        let mut min_dist;
+        let mut min_idx;
+
+        $self.reset();
+        loop {
+            let mut cur_best_dist = best_dist;
+            for (dist, &point) in $self.dist.iter_mut().zip($self.point.iter()) {
+                if *dist == MAX_DIST {
+                    *dist = $mv_est.$sad_func($cur_blk, $mb_x, $mb_y, point.from_pixels(), cur_best_dist);
+                    cur_best_dist = cur_best_dist.min(*dist);
+                    if *dist <= DIST_THRESH {
+                        break;
+                    }
+                }
+            }
+            min_dist = $self.dist[0];
+            min_idx = 0;
+            for (i, &dist) in $self.dist.iter().enumerate().skip(1) {
+                if dist < min_dist {
+                    min_dist = dist;
+                    min_idx = i;
+                    if dist <= DIST_THRESH {
+                        break;
+                    }
+                }
+            }
+            if min_dist <= DIST_THRESH || min_idx == 0 || best_dist == min_dist || $self.point[min_idx].x.abs() >= $mv_est.mv_range || $self.point[min_idx].y.abs() >= $mv_est.mv_range {
+                break;
+            }
+            best_dist = min_dist;
+            $self.update($self.steps[min_idx]);
+        }
+        best_dist = min_dist;
+        best_mv   = $self.point[min_idx];
+        if best_dist <= DIST_THRESH {
+            return (best_mv.from_pixels(), best_dist);
+        }
+        for &step in REFINEMENT.iter() {
+            let mv = best_mv + step;
+            let dist = $mv_est.$sad_func($cur_blk, $mb_x, $mb_y, mv.from_pixels(), MAX_DIST);
+            if best_dist > dist {
+                best_dist = dist;
+                best_mv = mv;
+            }
+        }
+        best_mv = best_mv.from_pixels();
+        if best_dist <= DIST_THRESH {
+            return (best_mv, best_dist);
+        }
+
+        // subpel refinement
+        $self.set_new_point(best_mv, best_dist);
+        loop {
+            let mut cur_best_dist = best_dist;
+            for (dist, &point) in $self.dist.iter_mut().zip($self.point.iter()) {
+                if *dist == MAX_DIST {
+                    *dist = $mv_est.$sad_func($cur_blk, $mb_x, $mb_y, point, cur_best_dist);
+                    cur_best_dist = cur_best_dist.min(*dist);
+                    if *dist <= DIST_THRESH {
+                        break;
+                    }
+                }
+            }
+            min_dist = $self.dist[0];
+            min_idx = 0;
+            for (i, &dist) in $self.dist.iter().enumerate().skip(1) {
+                if dist < min_dist {
+                    min_dist = dist;
+                    min_idx = i;
+                    if dist <= DIST_THRESH {
+                        break;
+                    }
+                }
+            }
+            if min_dist <= DIST_THRESH || min_idx == 0 || best_dist == min_dist || $self.point[min_idx].x.abs() >= $mv_est.mv_range * 4 || $self.point[min_idx].y.abs() >= $mv_est.mv_range * 4 {
+                break;
+            }
+            best_dist = min_dist;
+            $self.update($self.steps[min_idx]);
+        }
+        best_dist = min_dist;
+        best_mv   = $self.point[min_idx];
+        if best_dist <= DIST_THRESH {
+            return (best_mv, best_dist);
+        }
+        for &step in REFINEMENT.iter() {
+            let mv = best_mv + step;
+            let dist = $mv_est.$sad_func($cur_blk, $mb_x, $mb_y, mv, MAX_DIST);
+            if best_dist > dist {
+                best_dist = dist;
+                best_mv = mv;
+            }
+        }
+        (best_mv, best_dist)
+    })
+}