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