src/third_party/libvpx/source/libvpx/examples/vpx_temporal_scalable_patterns.c

   1 /*
   2  *  Copyright (c) 2012 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 //  This is an example demonstrating how to implement a multi-layer VP9
  12 //  encoding scheme based on temporal scalability for video applications
  13 //  that benefit from a scalable bitstream.
  14
  15 #include <math.h>
  16 #include <stdio.h>
  17 #include <stdlib.h>
  18 #include <string.h>
  19
  20 #define VPX_CODEC_DISABLE_COMPAT 1
  21 #include "./vpx_config.h"
  22 #include "vpx_ports/vpx_timer.h"
  23 #include "vpx/vp8cx.h"
  24 #include "vpx/vpx_encoder.h"
  25
  26 #include "./tools_common.h"
  27 #include "./video_writer.h"
  28
  29 static const char *exec_name;
  30
  31 void usage_exit() {
  32   exit(EXIT_FAILURE);
  33 }
  34
  35 static int mode_to_num_layers[12] = {1, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 5, 2, 3, 3, 3};
  36
  37 // For rate control encoding stats.
  38 struct RateControlMetrics {
  39   // Number of input frames per layer.
  40   int layer_input_frames[VPX_TS_MAX_LAYERS];
  41   // Total (cumulative) number of encoded frames per layer.
  42   int layer_tot_enc_frames[VPX_TS_MAX_LAYERS];
  43   // Number of encoded non-key frames per layer.
  44   int layer_enc_frames[VPX_TS_MAX_LAYERS];
  45   // Framerate per layer layer (cumulative).
  46   double layer_framerate[VPX_TS_MAX_LAYERS];
  47   // Target average frame size per layer (per-frame-bandwidth per layer).
  48   double layer_pfb[VPX_TS_MAX_LAYERS];
  49   // Actual average frame size per layer.
  50   double layer_avg_frame_size[VPX_TS_MAX_LAYERS];
  51   // Average rate mismatch per layer (|target - actual| / target).
  52   double layer_avg_rate_mismatch[VPX_TS_MAX_LAYERS];
  53   // Actual encoding bitrate per layer (cumulative).
  54   double layer_encoding_bitrate[VPX_TS_MAX_LAYERS];
  55 };
  56
  57 // Note: these rate control metrics assume only 1 key frame in the
  58 // sequence (i.e., first frame only). So for temporal pattern# 7
  59 // (which has key frame for every frame on base layer), the metrics
  60 // computation will be off/wrong.
  61 // TODO(marpan): Update these metrics to account for multiple key frames
  62 // in the stream.
  63 static void set_rate_control_metrics(struct RateControlMetrics *rc,
  64                                      vpx_codec_enc_cfg_t *cfg) {
  65   unsigned int i = 0;
  66   // Set the layer (cumulative) framerate and the target layer (non-cumulative)
  67   // per-frame-bandwidth, for the rate control encoding stats below.
  68   const double framerate = cfg->g_timebase.den / cfg->g_timebase.num;
  69   rc->layer_framerate[0] = framerate / cfg->ts_rate_decimator[0];
  70   rc->layer_pfb[0] = 1000.0 * cfg->ts_target_bitrate[0] /
  71       rc->layer_framerate[0];
  72   for (i = 0; i < cfg->ts_number_layers; ++i) {
  73     if (i > 0) {
  74       rc->layer_framerate[i] = framerate / cfg->ts_rate_decimator[i];
  75       rc->layer_pfb[i] = 1000.0 *
  76           (cfg->ts_target_bitrate[i] - cfg->ts_target_bitrate[i - 1]) /
  77           (rc->layer_framerate[i] - rc->layer_framerate[i - 1]);
  78     }
  79     rc->layer_input_frames[i] = 0;
  80     rc->layer_enc_frames[i] = 0;
  81     rc->layer_tot_enc_frames[i] = 0;
  82     rc->layer_encoding_bitrate[i] = 0.0;
  83     rc->layer_avg_frame_size[i] = 0.0;
  84     rc->layer_avg_rate_mismatch[i] = 0.0;
  85   }
  86 }
  87
  88 static void printout_rate_control_summary(struct RateControlMetrics *rc,
  89                                           vpx_codec_enc_cfg_t *cfg,
  90                                           int frame_cnt) {
  91   unsigned int i = 0;
  92   int tot_num_frames = 0;
  93   printf("Total number of processed frames: %d\n\n", frame_cnt -1);
  94   printf("Rate control layer stats for %d layer(s):\n\n",
  95       cfg->ts_number_layers);
  96   for (i = 0; i < cfg->ts_number_layers; ++i) {
  97     const int num_dropped = (i > 0) ?
  98         (rc->layer_input_frames[i] - rc->layer_enc_frames[i]) :
  99         (rc->layer_input_frames[i] - rc->layer_enc_frames[i] - 1);
 100     tot_num_frames += rc->layer_input_frames[i];
 101     rc->layer_encoding_bitrate[i] = 0.001 * rc->layer_framerate[i] *
 102         rc->layer_encoding_bitrate[i] / tot_num_frames;
 103     rc->layer_avg_frame_size[i] = rc->layer_avg_frame_size[i] /
 104         rc->layer_enc_frames[i];
 105     rc->layer_avg_rate_mismatch[i] = 100.0 * rc->layer_avg_rate_mismatch[i] /
 106         rc->layer_enc_frames[i];
 107     printf("For layer#: %d \n", i);
 108     printf("Bitrate (target vs actual): %d %f \n", cfg->ts_target_bitrate[i],
 109            rc->layer_encoding_bitrate[i]);
 110     printf("Average frame size (target vs actual): %f %f \n", rc->layer_pfb[i],
 111            rc->layer_avg_frame_size[i]);
 112     printf("Average rate_mismatch: %f \n", rc->layer_avg_rate_mismatch[i]);
 113     printf("Number of input frames, encoded (non-key) frames, "
 114         "and perc dropped frames: %d %d %f \n", rc->layer_input_frames[i],
 115         rc->layer_enc_frames[i],
 116         100.0 * num_dropped / rc->layer_input_frames[i]);
 117     printf("\n");
 118   }
 119   if ((frame_cnt - 1) != tot_num_frames)
 120     die("Error: Number of input frames not equal to output! \n");
 121 }
 122
 123 // Temporal scaling parameters:
 124 // NOTE: The 3 prediction frames cannot be used interchangeably due to
 125 // differences in the way they are handled throughout the code. The
 126 // frames should be allocated to layers in the order LAST, GF, ARF.
 127 // Other combinations work, but may produce slightly inferior results.
 128 static void set_temporal_layer_pattern(int layering_mode,
 129                                        vpx_codec_enc_cfg_t *cfg,
 130                                        int *layer_flags,
 131                                        int *flag_periodicity) {
 132   switch (layering_mode) {
 133     case 0: {
 134       // 1-layer.
 135       int ids[1] = {0};
 136       cfg->ts_periodicity = 1;
 137       *flag_periodicity = 1;
 138       cfg->ts_number_layers = 1;
 139       cfg->ts_rate_decimator[0] = 1;
 140       memcpy(cfg->ts_layer_id, ids, sizeof(ids));
 141       // Update L only.
 142       layer_flags[0] = VPX_EFLAG_FORCE_KF  | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF |
 143           VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 144       break;
 145     }
 146     case 1: {
 147       // 2-layers, 2-frame period.
 148       int ids[2] = {0, 1};
 149       cfg->ts_periodicity = 2;
 150       *flag_periodicity = 2;
 151       cfg->ts_number_layers = 2;
 152       cfg->ts_rate_decimator[0] = 2;
 153       cfg->ts_rate_decimator[1] = 1;
 154       memcpy(cfg->ts_layer_id, ids, sizeof(ids));
 155 #if 1
 156       // 0=L, 1=GF, Intra-layer prediction enabled.
 157       layer_flags[0] = VPX_EFLAG_FORCE_KF  | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF |
 158           VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF | VP8_EFLAG_NO_REF_GF | VP8_EFLAG_NO_REF_ARF;
 159       layer_flags[1] = VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST |
 160           VP8_EFLAG_NO_REF_ARF;
 161 #else
 162        // 0=L, 1=GF, Intra-layer prediction disabled.
 163       layer_flags[0] = VPX_EFLAG_FORCE_KF  | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF |
 164           VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF | VP8_EFLAG_NO_REF_GF | VP8_EFLAG_NO_REF_ARF;
 165       layer_flags[1] = VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST |
 166           VP8_EFLAG_NO_REF_ARF | VP8_EFLAG_NO_REF_LAST;
 167 #endif
 168       break;
 169     }
 170     case 2: {
 171       // 2-layers, 3-frame period.
 172       int ids[3] = {0, 1, 1};
 173       cfg->ts_periodicity = 3;
 174       *flag_periodicity = 3;
 175       cfg->ts_number_layers = 2;
 176       cfg->ts_rate_decimator[0] = 3;
 177       cfg->ts_rate_decimator[1] = 1;
 178       memcpy(cfg->ts_layer_id, ids, sizeof(ids));
 179       // 0=L, 1=GF, Intra-layer prediction enabled.
 180       layer_flags[0] = VPX_EFLAG_FORCE_KF  | VP8_EFLAG_NO_REF_GF |
 181           VP8_EFLAG_NO_REF_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 182       layer_flags[1] =
 183       layer_flags[2] = VP8_EFLAG_NO_REF_GF  | VP8_EFLAG_NO_REF_ARF |
 184           VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST;
 185       break;
 186     }
 187     case 3: {
 188       // 3-layers, 6-frame period.
 189       int ids[6] = {0, 2, 2, 1, 2, 2};
 190       cfg->ts_periodicity = 6;
 191       *flag_periodicity = 6;
 192       cfg->ts_number_layers = 3;
 193       cfg->ts_rate_decimator[0] = 6;
 194       cfg->ts_rate_decimator[1] = 3;
 195       cfg->ts_rate_decimator[2] = 1;
 196       memcpy(cfg->ts_layer_id, ids, sizeof(ids));
 197       // 0=L, 1=GF, 2=ARF, Intra-layer prediction enabled.
 198       layer_flags[0] = VPX_EFLAG_FORCE_KF  | VP8_EFLAG_NO_REF_GF |
 199           VP8_EFLAG_NO_REF_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 200       layer_flags[3] = VP8_EFLAG_NO_REF_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF |
 201           VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST;
 202       layer_flags[1] =
 203       layer_flags[2] =
 204       layer_flags[4] =
 205       layer_flags[5] = VP8_EFLAG_NO_UPD_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST;
 206       break;
 207     }
 208     case 4: {
 209       // 3-layers, 4-frame period.
 210       int ids[4] = {0, 2, 1, 2};
 211       cfg->ts_periodicity = 4;
 212       *flag_periodicity = 4;
 213       cfg->ts_number_layers = 3;
 214       cfg->ts_rate_decimator[0] = 4;
 215       cfg->ts_rate_decimator[1] = 2;
 216       cfg->ts_rate_decimator[2] = 1;
 217       memcpy(cfg->ts_layer_id, ids, sizeof(ids));
 218       // 0=L, 1=GF, 2=ARF, Intra-layer prediction disabled.
 219       layer_flags[0] = VPX_EFLAG_FORCE_KF  | VP8_EFLAG_NO_REF_GF |
 220           VP8_EFLAG_NO_REF_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 221       layer_flags[2] = VP8_EFLAG_NO_REF_GF | VP8_EFLAG_NO_REF_ARF |
 222           VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST;
 223       layer_flags[1] =
 224       layer_flags[3] = VP8_EFLAG_NO_REF_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST |
 225           VP8_EFLAG_NO_UPD_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 226       break;
 227     }
 228     case 5: {
 229       // 3-layers, 4-frame period.
 230       int ids[4] = {0, 2, 1, 2};
 231       cfg->ts_periodicity = 4;
 232       *flag_periodicity = 4;
 233       cfg->ts_number_layers     = 3;
 234       cfg->ts_rate_decimator[0] = 4;
 235       cfg->ts_rate_decimator[1] = 2;
 236       cfg->ts_rate_decimator[2] = 1;
 237       memcpy(cfg->ts_layer_id, ids, sizeof(ids));
 238       // 0=L, 1=GF, 2=ARF, Intra-layer prediction enabled in layer 1, disabled
 239       // in layer 2.
 240       layer_flags[0] = VPX_EFLAG_FORCE_KF  | VP8_EFLAG_NO_REF_GF |
 241           VP8_EFLAG_NO_REF_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 242       layer_flags[2] = VP8_EFLAG_NO_REF_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST |
 243           VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 244       layer_flags[1] =
 245       layer_flags[3] = VP8_EFLAG_NO_REF_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST |
 246           VP8_EFLAG_NO_UPD_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 247       break;
 248     }
 249     case 6: {
 250       // 3-layers, 4-frame period.
 251       int ids[4] = {0, 2, 1, 2};
 252       cfg->ts_periodicity = 4;
 253       *flag_periodicity = 4;
 254       cfg->ts_number_layers = 3;
 255       cfg->ts_rate_decimator[0] = 4;
 256       cfg->ts_rate_decimator[1] = 2;
 257       cfg->ts_rate_decimator[2] = 1;
 258       memcpy(cfg->ts_layer_id, ids, sizeof(ids));
 259       // 0=L, 1=GF, 2=ARF, Intra-layer prediction enabled.
 260       layer_flags[0] = VPX_EFLAG_FORCE_KF  | VP8_EFLAG_NO_REF_GF |
 261           VP8_EFLAG_NO_REF_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 262       layer_flags[2] = VP8_EFLAG_NO_REF_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST |
 263           VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 264       layer_flags[1] =
 265       layer_flags[3] = VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF;
 266       break;
 267     }
 268     case 7: {
 269       // NOTE: Probably of academic interest only.
 270       // 5-layers, 16-frame period.
 271       int ids[16] = {0, 4, 3, 4, 2, 4, 3, 4, 1, 4, 3, 4, 2, 4, 3, 4};
 272       cfg->ts_periodicity = 16;
 273       *flag_periodicity = 16;
 274       cfg->ts_number_layers = 5;
 275       cfg->ts_rate_decimator[0] = 16;
 276       cfg->ts_rate_decimator[1] = 8;
 277       cfg->ts_rate_decimator[2] = 4;
 278       cfg->ts_rate_decimator[3] = 2;
 279       cfg->ts_rate_decimator[4] = 1;
 280       memcpy(cfg->ts_layer_id, ids, sizeof(ids));
 281       layer_flags[0]  = VPX_EFLAG_FORCE_KF;
 282       layer_flags[1]  =
 283       layer_flags[3]  =
 284       layer_flags[5]  =
 285       layer_flags[7]  =
 286       layer_flags[9]  =
 287       layer_flags[11] =
 288       layer_flags[13] =
 289       layer_flags[15] = VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF |
 290           VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 291       layer_flags[2]  =
 292       layer_flags[6]  =
 293       layer_flags[10] =
 294       layer_flags[14] = VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF;
 295       layer_flags[4] =
 296       layer_flags[12] = VP8_EFLAG_NO_REF_LAST | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 297       layer_flags[8]  = VP8_EFLAG_NO_REF_LAST | VP8_EFLAG_NO_REF_GF;
 298       break;
 299     }
 300     case 8: {
 301       // 2-layers, with sync point at first frame of layer 1.
 302       int ids[2] = {0, 1};
 303       cfg->ts_periodicity = 2;
 304       *flag_periodicity = 8;
 305       cfg->ts_number_layers = 2;
 306       cfg->ts_rate_decimator[0] = 2;
 307       cfg->ts_rate_decimator[1] = 1;
 308       memcpy(cfg->ts_layer_id, ids, sizeof(ids));
 309       // 0=L, 1=GF.
 310       // ARF is used as predictor for all frames, and is only updated on
 311       // key frame. Sync point every 8 frames.
 312
 313       // Layer 0: predict from L and ARF, update L and G.
 314       layer_flags[0] = VPX_EFLAG_FORCE_KF  | VP8_EFLAG_NO_REF_GF |
 315           VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 316       // Layer 1: sync point: predict from L and ARF, and update G.
 317       layer_flags[1] = VP8_EFLAG_NO_REF_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST |
 318           VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 319       // Layer 0, predict from L and ARF, update L.
 320       layer_flags[2] = VP8_EFLAG_NO_REF_GF  | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF |
 321           VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 322       // Layer 1: predict from L, G and ARF, and update G.
 323       layer_flags[3] = VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST |
 324           VP8_EFLAG_NO_UPD_ENTROPY;
 325       // Layer 0.
 326       layer_flags[4] = layer_flags[2];
 327       // Layer 1.
 328       layer_flags[5] = layer_flags[3];
 329       // Layer 0.
 330       layer_flags[6] = layer_flags[4];
 331       // Layer 1.
 332       layer_flags[7] = layer_flags[5];
 333      break;
 334     }
 335     case 9: {
 336       // 3-layers: Sync points for layer 1 and 2 every 8 frames.
 337       int ids[4] = {0, 2, 1, 2};
 338       cfg->ts_periodicity = 4;
 339       *flag_periodicity = 8;
 340       cfg->ts_number_layers = 3;
 341       cfg->ts_rate_decimator[0] = 4;
 342       cfg->ts_rate_decimator[1] = 2;
 343       cfg->ts_rate_decimator[2] = 1;
 344       memcpy(cfg->ts_layer_id, ids, sizeof(ids));
 345       // 0=L, 1=GF, 2=ARF.
 346       layer_flags[0] = VPX_EFLAG_FORCE_KF  | VP8_EFLAG_NO_REF_GF |
 347           VP8_EFLAG_NO_REF_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 348       layer_flags[1] = VP8_EFLAG_NO_REF_GF | VP8_EFLAG_NO_REF_ARF |
 349           VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF;
 350       layer_flags[2] = VP8_EFLAG_NO_REF_GF   | VP8_EFLAG_NO_REF_ARF |
 351           VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 352       layer_flags[3] =
 353       layer_flags[5] = VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF;
 354       layer_flags[4] = VP8_EFLAG_NO_REF_GF | VP8_EFLAG_NO_REF_ARF |
 355           VP8_EFLAG_NO_UPD_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 356       layer_flags[6] = VP8_EFLAG_NO_REF_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST |
 357           VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF;
 358       layer_flags[7] = VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF |
 359           VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ENTROPY;
 360       break;
 361     }
 362     case 10: {
 363       // 3-layers structure where ARF is used as predictor for all frames,
 364       // and is only updated on key frame.
 365       // Sync points for layer 1 and 2 every 8 frames.
 366
 367       int ids[4] = {0, 2, 1, 2};
 368       cfg->ts_periodicity = 4;
 369       *flag_periodicity = 8;
 370       cfg->ts_number_layers = 3;
 371       cfg->ts_rate_decimator[0] = 4;
 372       cfg->ts_rate_decimator[1] = 2;
 373       cfg->ts_rate_decimator[2] = 1;
 374       memcpy(cfg->ts_layer_id, ids, sizeof(ids));
 375       // 0=L, 1=GF, 2=ARF.
 376       // Layer 0: predict from L and ARF; update L and G.
 377       layer_flags[0] = VPX_EFLAG_FORCE_KF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF |
 378           VP8_EFLAG_NO_REF_GF;
 379       // Layer 2: sync point: predict from L and ARF; update none.
 380       layer_flags[1] = VP8_EFLAG_NO_REF_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_GF |
 381           VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST |
 382           VP8_EFLAG_NO_UPD_ENTROPY;
 383       // Layer 1: sync point: predict from L and ARF; update G.
 384       layer_flags[2] = VP8_EFLAG_NO_REF_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF |
 385           VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST;
 386       // Layer 2: predict from L, G, ARF; update none.
 387       layer_flags[3] = VP8_EFLAG_NO_UPD_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF |
 388           VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST | VP8_EFLAG_NO_UPD_ENTROPY;
 389       // Layer 0: predict from L and ARF; update L.
 390       layer_flags[4] = VP8_EFLAG_NO_UPD_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF |
 391           VP8_EFLAG_NO_REF_GF;
 392       // Layer 2: predict from L, G, ARF; update none.
 393       layer_flags[5] = layer_flags[3];
 394       // Layer 1: predict from L, G, ARF; update G.
 395       layer_flags[6] = VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST;
 396       // Layer 2: predict from L, G, ARF; update none.
 397       layer_flags[7] = layer_flags[3];
 398       break;
 399     }
 400     case 11:
 401     default: {
 402       // 3-layers structure as in case 10, but no sync/refresh points for
 403       // layer 1 and 2.
 404       int ids[4] = {0, 2, 1, 2};
 405       cfg->ts_periodicity = 4;
 406       *flag_periodicity = 8;
 407       cfg->ts_number_layers = 3;
 408       cfg->ts_rate_decimator[0] = 4;
 409       cfg->ts_rate_decimator[1] = 2;
 410       cfg->ts_rate_decimator[2] = 1;
 411       memcpy(cfg->ts_layer_id, ids, sizeof(ids));
 412       // 0=L, 1=GF, 2=ARF.
 413       // Layer 0: predict from L and ARF; update L.
 414       layer_flags[0] = VP8_EFLAG_NO_UPD_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF |
 415           VP8_EFLAG_NO_REF_GF;
 416       layer_flags[4] = layer_flags[0];
 417       // Layer 1: predict from L, G, ARF; update G.
 418       layer_flags[2] = VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF | VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST;
 419       layer_flags[6] = layer_flags[2];
 420       // Layer 2: predict from L, G, ARF; update none.
 421       layer_flags[1] = VP8_EFLAG_NO_UPD_GF | VP8_EFLAG_NO_UPD_ARF |
 422           VP8_EFLAG_NO_UPD_LAST | VP8_EFLAG_NO_UPD_ENTROPY;
 423       layer_flags[3] = layer_flags[1];
 424       layer_flags[5] = layer_flags[1];
 425       layer_flags[7] = layer_flags[1];
 426       break;
 427     }
 428   }
 429 }
 430
 431 int main(int argc, char **argv) {
 432   VpxVideoWriter *outfile[VPX_TS_MAX_LAYERS];
 433   vpx_codec_ctx_t codec;
 434   vpx_codec_enc_cfg_t cfg;
 435   int frame_cnt = 0;
 436   vpx_image_t raw;
 437   vpx_codec_err_t res;
 438   unsigned int width;
 439   unsigned int height;
 440   int speed;
 441   int frame_avail;
 442   int got_data;
 443   int flags = 0;
 444   unsigned int i;
 445   int pts = 0;  // PTS starts at 0.
 446   int frame_duration = 1;  // 1 timebase tick per frame.
 447   int layering_mode = 0;
 448   int layer_flags[VPX_TS_MAX_PERIODICITY] = {0};
 449   int flag_periodicity = 1;
 450   int max_intra_size_pct;
 451   vpx_svc_layer_id_t layer_id = {0, 0};
 452   const VpxInterface *encoder = NULL;
 453   FILE *infile = NULL;
 454   struct RateControlMetrics rc;
 455   int64_t cx_time = 0;
 456
 457   exec_name = argv[0];
 458   // Check usage and arguments.
 459   if (argc < 11) {
 460     die("Usage: %s <infile> <outfile> <codec_type(vp8/vp9)> <width> <height> "
 461         "<rate_num> <rate_den> <speed> <frame_drop_threshold> <mode> "
 462         "<Rate_0> ... <Rate_nlayers-1> \n", argv[0]);
 463   }
 464
 465   encoder = get_vpx_encoder_by_name(argv[3]);
 466   if (!encoder)
 467     die("Unsupported codec.");
 468
 469   printf("Using %s\n", vpx_codec_iface_name(encoder->interface()));
 470
 471   width = strtol(argv[4], NULL, 0);
 472   height = strtol(argv[5], NULL, 0);
 473   if (width < 16 || width % 2 || height < 16 || height % 2) {
 474     die("Invalid resolution: %d x %d", width, height);
 475   }
 476
 477   layering_mode = strtol(argv[10], NULL, 0);
 478   if (layering_mode < 0 || layering_mode > 12) {
 479     die("Invalid layering mode (0..12) %s", argv[10]);
 480   }
 481
 482   if (argc != 11 + mode_to_num_layers[layering_mode]) {
 483     die("Invalid number of arguments");
 484   }
 485
 486   if (!vpx_img_alloc(&raw, VPX_IMG_FMT_I420, width, height, 32)) {
 487     die("Failed to allocate image", width, height);
 488   }
 489
 490   // Populate encoder configuration.
 491   res = vpx_codec_enc_config_default(encoder->interface(), &cfg, 0);
 492   if (res) {
 493     printf("Failed to get config: %s\n", vpx_codec_err_to_string(res));
 494     return EXIT_FAILURE;
 495   }
 496
 497   // Update the default configuration with our settings.
 498   cfg.g_w = width;
 499   cfg.g_h = height;
 500
 501   // Timebase format e.g. 30fps: numerator=1, demoninator = 30.
 502   cfg.g_timebase.num = strtol(argv[6], NULL, 0);
 503   cfg.g_timebase.den = strtol(argv[7], NULL, 0);
 504
 505   speed = strtol(argv[8], NULL, 0);
 506   if (speed < 0) {
 507     die("Invalid speed setting: must be positive");
 508   }
 509
 510   for (i = 11; (int)i < 11 + mode_to_num_layers[layering_mode]; ++i) {
 511     cfg.ts_target_bitrate[i - 11] = strtol(argv[i], NULL, 0);
 512   }
 513
 514   // Real time parameters.
 515   cfg.rc_dropframe_thresh = strtol(argv[9], NULL, 0);
 516   cfg.rc_end_usage = VPX_CBR;
 517   cfg.rc_resize_allowed = 0;
 518   cfg.rc_min_quantizer = 2;
 519   cfg.rc_max_quantizer = 56;
 520   cfg.rc_undershoot_pct = 50;
 521   cfg.rc_overshoot_pct = 50;
 522   cfg.rc_buf_initial_sz = 500;
 523   cfg.rc_buf_optimal_sz = 600;
 524   cfg.rc_buf_sz = 1000;
 525
 526   // Enable error resilient mode.
 527   cfg.g_error_resilient = 1;
 528   cfg.g_lag_in_frames   = 0;
 529   cfg.kf_mode = VPX_KF_AUTO;
 530
 531   // Disable automatic keyframe placement.
 532   cfg.kf_min_dist = cfg.kf_max_dist = 3000;
 533
 534   set_temporal_layer_pattern(layering_mode,
 535                              &cfg,
 536                              layer_flags,
 537                              &flag_periodicity);
 538
 539   set_rate_control_metrics(&rc, &cfg);
 540
 541   // Target bandwidth for the whole stream.
 542   // Set to ts_target_bitrate for highest layer (total bitrate).
 543   cfg.rc_target_bitrate = cfg.ts_target_bitrate[cfg.ts_number_layers - 1];
 544
 545   // Open input file.
 546   if (!(infile = fopen(argv[1], "rb"))) {
 547     die("Failed to open %s for reading", argv[1]);
 548   }
 549
 550   // Open an output file for each stream.
 551   for (i = 0; i < cfg.ts_number_layers; ++i) {
 552     char file_name[PATH_MAX];
 553     VpxVideoInfo info;
 554     info.codec_fourcc = encoder->fourcc;
 555     info.frame_width = cfg.g_w;
 556     info.frame_height = cfg.g_h;
 557     info.time_base.numerator = cfg.g_timebase.num;
 558     info.time_base.denominator = cfg.g_timebase.den;
 559
 560     snprintf(file_name, sizeof(file_name), "%s_%d.ivf", argv[2], i);
 561     outfile[i] = vpx_video_writer_open(file_name, kContainerIVF, &info);
 562     if (!outfile[i])
 563       die("Failed to open %s for writing", file_name);
 564   }
 565   // No spatial layers in this encoder.
 566   cfg.ss_number_layers = 1;
 567
 568   // Initialize codec.
 569   if (vpx_codec_enc_init(&codec, encoder->interface(), &cfg, 0))
 570     die_codec(&codec, "Failed to initialize encoder");
 571
 572   if (strncmp(encoder->name, "vp8", 3) == 0) {
 573     vpx_codec_control(&codec, VP8E_SET_CPUUSED, -speed);
 574     vpx_codec_control(&codec, VP8E_SET_NOISE_SENSITIVITY, 1);
 575   } else if (strncmp(encoder->name, "vp9", 3) == 0) {
 576       vpx_codec_control(&codec, VP8E_SET_CPUUSED, speed);
 577       vpx_codec_control(&codec, VP9E_SET_AQ_MODE, 3);
 578       vpx_codec_control(&codec, VP9E_SET_FRAME_PERIODIC_BOOST, 0);
 579       vpx_codec_control(&codec, VP8E_SET_NOISE_SENSITIVITY, 0);
 580       if (vpx_codec_control(&codec, VP9E_SET_SVC, 1)) {
 581         die_codec(&codec, "Failed to set SVC");
 582     }
 583   }
 584   vpx_codec_control(&codec, VP8E_SET_STATIC_THRESHOLD, 1);
 585   vpx_codec_control(&codec, VP8E_SET_TOKEN_PARTITIONS, 1);
 586   // This controls the maximum target size of the key frame.
 587   // For generating smaller key frames, use a smaller max_intra_size_pct
 588   // value, like 100 or 200.
 589   max_intra_size_pct = (int) (((double)cfg.rc_buf_optimal_sz * 0.5)
 590       * ((double) cfg.g_timebase.den / cfg.g_timebase.num) / 10.0);
 591   // For low-quality key frame.
 592   max_intra_size_pct = 200;
 593   vpx_codec_control(&codec, VP8E_SET_MAX_INTRA_BITRATE_PCT, max_intra_size_pct);
 594
 595   frame_avail = 1;
 596   while (frame_avail || got_data) {
 597     struct vpx_usec_timer timer;
 598     vpx_codec_iter_t iter = NULL;
 599     const vpx_codec_cx_pkt_t *pkt;
 600     // Update the temporal layer_id. No spatial layers in this test.
 601     layer_id.spatial_layer_id = 0;
 602     layer_id.temporal_layer_id =
 603         cfg.ts_layer_id[frame_cnt % cfg.ts_periodicity];
 604     if (strncmp(encoder->name, "vp9", 3) == 0) {
 605       vpx_codec_control(&codec, VP9E_SET_SVC_LAYER_ID, &layer_id);
 606     }
 607     flags = layer_flags[frame_cnt % flag_periodicity];
 608     frame_avail = vpx_img_read(&raw, infile);
 609     if (frame_avail)
 610       ++rc.layer_input_frames[layer_id.temporal_layer_id];
 611     vpx_usec_timer_start(&timer);
 612     if (vpx_codec_encode(&codec, frame_avail? &raw : NULL, pts, 1, flags,
 613         VPX_DL_REALTIME)) {
 614       die_codec(&codec, "Failed to encode frame");
 615     }
 616     vpx_usec_timer_mark(&timer);
 617     cx_time += vpx_usec_timer_elapsed(&timer);
 618     // Reset KF flag.
 619     if (layering_mode != 7) {
 620       layer_flags[0] &= ~VPX_EFLAG_FORCE_KF;
 621     }
 622     got_data = 0;
 623     while ( (pkt = vpx_codec_get_cx_data(&codec, &iter)) ) {
 624       got_data = 1;
 625       switch (pkt->kind) {
 626         case VPX_CODEC_CX_FRAME_PKT:
 627           for (i = cfg.ts_layer_id[frame_cnt % cfg.ts_periodicity];
 628               i < cfg.ts_number_layers; ++i) {
 629             vpx_video_writer_write_frame(outfile[i], pkt->data.frame.buf,
 630                                          pkt->data.frame.sz, pts);
 631             ++rc.layer_tot_enc_frames[i];
 632             rc.layer_encoding_bitrate[i] += 8.0 * pkt->data.frame.sz;
 633             // Keep count of rate control stats per layer (for non-key frames).
 634             if (i == cfg.ts_layer_id[frame_cnt % cfg.ts_periodicity] &&
 635                 !(pkt->data.frame.flags & VPX_FRAME_IS_KEY)) {
 636               rc.layer_avg_frame_size[i] += 8.0 * pkt->data.frame.sz;
 637               rc.layer_avg_rate_mismatch[i] +=
 638                   fabs(8.0 * pkt->data.frame.sz - rc.layer_pfb[i]) /
 639                   rc.layer_pfb[i];
 640               ++rc.layer_enc_frames[i];
 641             }
 642           }
 643           break;
 644           default:
 645             break;
 646       }
 647     }
 648     ++frame_cnt;
 649     pts += frame_duration;
 650   }
 651   fclose(infile);
 652   printout_rate_control_summary(&rc, &cfg, frame_cnt);
 653   printf("\n");
 654   printf("Frame cnt and encoding time/FPS stats for encoding: %d %f %f \n",
 655           frame_cnt,
 656           1000 * (float)cx_time / (double)(frame_cnt * 1000000),
 657           1000000 * (double)frame_cnt / (double)cx_time);
 658
 659   if (vpx_codec_destroy(&codec))
 660     die_codec(&codec, "Failed to destroy codec");
 661
 662   // Try to rewrite the output file headers with the actual frame count.
 663   for (i = 0; i < cfg.ts_number_layers; ++i)
 664     vpx_video_writer_close(outfile[i]);
 665
 666   return EXIT_SUCCESS;
 667 }