openh264 帧间预测编码原理：WelsMdP16x16函数

openh264 帧间预测编码

帧间预测编码是视频压缩技术中的关键方法之一，它主要用于减少视频序列中时间维度上的冗余。这种编码方式依赖于视频帧之间的空间相关性，通过预测和补偿来减少数据量，从而实现高效的视频压缩。帧间预测编码广泛应用于各种视频编码标准，包括H.264/AVC、H.265/HEVC、VP9和AV1等。通过减少时间冗余，帧间预测编码显著提高了视频数据的压缩率，同时保持了视频质量。
关于 openh264 帧间预测编码整体过程可以参考：openh264 帧间预测编码过程源码分析。

WelsMdP16x16函数介绍

功能：实现了对16x16宏块的运动估计（Motion Estimation, ME）和运动补偿（Motion Compensation, MC），并得到 P16x16 块的代价 cost；
参数：

pFunc: SWelsFuncPtrList* 类型的指针，指向一个函数指针列表，包含编码过程中使用的各种函数。
pCurLayer: SDqLayer* 类型的指针，指向当前处理的解码队列层（Decoding Queue Layer），包含当前宏块的编码和解码信息。
pWelsMd: SWelsMD* 类型的指针，指向运动检测（Motion Detection）相关的上下文信息，包括运动估计和补偿的数据结构。
pSlice: SSlice* 类型的指针，指向当前处理的切片（Slice）信息，切片是视频帧中的一个逻辑分段，包含一系列的宏块。
pCurMb: SMB* 类型的指针，指向当前正在处理的宏块。

返回值：SWelsME* pMe16x16中代价uiSatdCost；
函数关系图：

WelsMdP16x16函数原理

通过 pMbCache = &pSlice->sMbCacheInfo; 获取当前切片的宏块缓存信息；
pMe16x16 指向用于16x16块运动估计的结构体，它被初始化为 pWelsMd->sMe.sMe16x16；
uiNeighborAvail 存储了当前宏块邻居（左侧、顶部）的存在性信息；
kiMbWidth 和 kiMbHeight 分别获取编码图像的宏块宽度和高度；
InitMe 函数用于初始化运动估计过程，包括编码宏块、参考宏块、屏幕块特征存储等信息；
pMe16x16->uSadPredISatd.uiSadPred 设置为 pWelsMd->iSadPredMb，这是预测的SAD值；
MV候选列表初始化：
pSlice->uiMvcNum 重置为0，表示MV候选列表的开始；
pMe16x16->sMvBase 作为基础MV添加到候选列表；

空间MV预测：
如果当前宏块的左侧或上方有邻居宏块，它们各自的16x16 MV被添加到候选列表。

时间MV预测：
如果参考帧是P切片，并且当前宏块在图像的右侧或下方有宏块，这些宏块的MV也被添加到候选列表，并根据 pSlice->sScaleShift 进行缩放。

MV预测：
PredMv 函数用于根据MV候选列表预测当前宏块的MV。

执行运动搜索：
pFunc->pfMotionSearch[0] 调用指定的运动搜索算法来找到最佳MV，指向WelsMotionEstimateSearch函数完成运动估计搜索过程；

更新宏块MV：
pCurMb->sP16x16Mv 和解码图像的MV列表 pCurLayer->pDecPic->sMvList 被更新为找到的最佳MV。

返回SATD成本：
函数返回 pMe16x16->uiSatdCost，这是与最佳MV相关的SATD（Sum of Absolute Transformed Differences）成本。

WelsMdP16x16函数源码

int32_t WelsMdP16x16 (SWelsFuncPtrList* pFunc, SDqLayer* pCurLayer, SWelsMD* pWelsMd, SSlice* pSlice, SMB* pCurMb) {
  SMbCache* pMbCache = &pSlice->sMbCacheInfo;
  SWelsME* pMe16x16 = &pWelsMd->sMe.sMe16x16;
  uint32_t uiNeighborAvail = pCurMb->uiNeighborAvail;
  const int32_t kiMbWidth  = pCurLayer->iMbWidth;  // for assign once
  const int32_t kiMbHeight = pCurLayer->iMbHeight;
  InitMe (*pWelsMd, BLOCK_16x16, pMbCache->SPicData.pEncMb[0], pMbCache->SPicData.pRefMb[0],
          pCurLayer->pRefPic->pScreenBlockFeatureStorage,
          *pMe16x16);
  //not putting the line below into InitMe to avoid judging mode in InitMe
  pMe16x16->uSadPredISatd.uiSadPred = pWelsMd->iSadPredMb;

  pSlice->uiMvcNum = 0;
  pSlice->sMvc[pSlice->uiMvcNum++] = pMe16x16->sMvBase;
  //spatial motion vector predictors
  if (uiNeighborAvail & LEFT_MB_POS) { //left available
    pSlice->sMvc[pSlice->uiMvcNum++] = (pCurMb - 1)->sP16x16Mv;
  }
  if (uiNeighborAvail & TOP_MB_POS) { //top available
    pSlice->sMvc[pSlice->uiMvcNum++] = (pCurMb - kiMbWidth)->sP16x16Mv;
  }
  //temporal motion vector predictors
  if (pCurLayer->pRefPic->iPictureType == P_SLICE) {
    if (pCurMb->iMbX < kiMbWidth - 1) {
      SMVUnitXY sTempMv = pCurLayer->pRefPic->sMvList[pCurMb->iMbXY + 1];
      pSlice->sMvc[pSlice->uiMvcNum].iMvX = sTempMv.iMvX >> pSlice->sScaleShift;
      pSlice->sMvc[pSlice->uiMvcNum].iMvY = sTempMv.iMvY >> pSlice->sScaleShift;
      ++ pSlice->uiMvcNum;
    }
    if (pCurMb->iMbY < kiMbHeight - 1) {
      SMVUnitXY sTempMv = pCurLayer->pRefPic->sMvList[pCurMb->iMbXY + kiMbWidth];
      pSlice->sMvc[pSlice->uiMvcNum].iMvX = sTempMv.iMvX >> pSlice->sScaleShift;
      pSlice->sMvc[pSlice->uiMvcNum].iMvY = sTempMv.iMvY >> pSlice->sScaleShift;
      ++ pSlice->uiMvcNum;
    }
  }

  PredMv (&pMbCache->sMvComponents, 0, 4, 0, & (pMe16x16->sMvp));
  pFunc->pfMotionSearch[0] (pFunc, pCurLayer, pMe16x16, pSlice);

  pCurMb->sP16x16Mv = pMe16x16->sMv;
  pCurLayer->pDecPic->sMvList[pCurMb->iMbXY] = pMe16x16->sMv;

  return pMe16x16->uiSatdCost;
}