Anforderungen  |   Konzepte  |   Entwurf  |   Entwicklung  |   Qualitätssicherung  |   Lebenszyklus  |   Steuerung
 
 
 
 


Quelle  svc_encoder_rtc.cc

  Sprache: C
 

/*
 * Copyright (c) 2019, Alliance for Open Media. All rights reserved.
 *
 * This source code is subject to the terms of the BSD 2 Clause License and
 * the Alliance for Open Media Patent License 1.0. If the BSD 2 Clause License
 * was not distributed with this source code in the LICENSE file, you can
 * obtain it at www.aomedia.org/license/software. If the Alliance for Open
 * Media Patent License 1.0 was not distributed with this source code in the
 * PATENTS file, you can obtain it at www.aomedia.org/license/patent.
 */


//  This is an example demonstrating how to implement a multi-layer AOM
//  encoding scheme for RTC video applications.

#include <assert.h>
#include <inttypes.h>
#include <limits.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#include <memory>

#include "config/aom_config.h"

#if CONFIG_AV1_DECODER
#include "aom/aom_decoder.h"
#endif
#include "aom/aom_encoder.h"
#include "aom/aom_image.h"
#include "aom/aom_integer.h"
#include "aom/aomcx.h"
#include "aom_dsp/bitwriter_buffer.h"
#include "aom_ports/aom_timer.h"
#include "av1/ratectrl_rtc.h"
#include "common/args.h"
#include "common/tools_common.h"
#include "common/video_writer.h"
#include "examples/encoder_util.h"
#include "examples/multilayer_metadata.h"

#define OPTION_BUFFER_SIZE 1024
#define MAX_NUM_SPATIAL_LAYERS 4

typedef struct {
  const char *output_filename;
  char options[OPTION_BUFFER_SIZE];
  struct AvxInputContext input_ctx[MAX_NUM_SPATIAL_LAYERS];
  int speed;
  int aq_mode;
  int layering_mode;
  int output_obu;
  int decode;
  int tune_content;
  int show_psnr;
  bool use_external_rc;
  bool scale_factors_explicitly_set;
  const char *multilayer_metadata_file;
} AppInput;

typedef enum {
  QUANTIZER = 0,
  BITRATE,
  SCALE_FACTOR,
  AUTO_ALT_REF,
  ALL_OPTION_TYPES
} LAYER_OPTION_TYPE;

static const arg_def_t outputfile =
    ARG_DEF("o""output", 1, "Output filename");
static const arg_def_t frames_arg =
    ARG_DEF("f""frames", 1, "Number of frames to encode");
static const arg_def_t threads_arg =
    ARG_DEF("th""threads", 1, "Number of threads to use");
static const arg_def_t width_arg = ARG_DEF("w""width", 1, "Source width");
static const arg_def_t height_arg = ARG_DEF("h""height", 1, "Source height");
static const arg_def_t timebase_arg =
    ARG_DEF("t""timebase", 1, "Timebase (num/den)");
static const arg_def_t bitrate_arg = ARG_DEF(
    "b""target-bitrate", 1, "Encoding bitrate, in kilobits per second");
static const arg_def_t spatial_layers_arg =
    ARG_DEF("sl""spatial-layers", 1, "Number of spatial SVC layers");
static const arg_def_t temporal_layers_arg =
    ARG_DEF("tl""temporal-layers", 1, "Number of temporal SVC layers");
static const arg_def_t layering_mode_arg =
    ARG_DEF("lm""layering-mode", 1, "Temporal layering scheme.");
static const arg_def_t kf_dist_arg =
    ARG_DEF("k""kf-dist", 1, "Number of frames between keyframes");
static const arg_def_t scale_factors_arg =
    ARG_DEF("r""scale-factors", 1, "Scale factors (lowest to highest layer)");
static const arg_def_t min_q_arg =
    ARG_DEF(NULL, "min-q", 1, "Minimum quantizer");
static const arg_def_t max_q_arg =
    ARG_DEF(NULL, "max-q", 1, "Maximum quantizer");
static const arg_def_t speed_arg =
    ARG_DEF("sp""speed", 1, "Speed configuration");
static const arg_def_t aqmode_arg =
    ARG_DEF("aq""aqmode", 1, "AQ mode off/on");
static const arg_def_t bitrates_arg =
    ARG_DEF("bl""bitrates", 1,
            "Bitrates[spatial_layer * num_temporal_layer + temporal_layer]");
static const arg_def_t dropframe_thresh_arg =
    ARG_DEF(NULL, "drop-frame", 1, "Temporal resampling threshold (buf %)");
static const arg_def_t error_resilient_arg =
    ARG_DEF(NULL, "error-resilient", 1, "Error resilient flag");
static const arg_def_t output_obu_arg =
    ARG_DEF(NULL, "output-obu", 1,
            "Write OBUs when set to 1. Otherwise write IVF files.");
static const arg_def_t test_decode_arg =
    ARG_DEF(NULL, "test-decode", 1,
            "Attempt to test decoding the output when set to 1. Default is 1.");
static const arg_def_t psnr_arg =
    ARG_DEF(NULL, "psnr", -1, "Show PSNR in status line.");
static const arg_def_t ext_rc_arg =
    ARG_DEF(NULL, "use-ext-rc", 0, "Use external rate control.");
static const struct arg_enum_list tune_content_enum[] = {
  { "default", AOM_CONTENT_DEFAULT },
  { "screen", AOM_CONTENT_SCREEN },
  { "film", AOM_CONTENT_FILM },
  { NULL, 0 }
};
static const arg_def_t tune_content_arg = ARG_DEF_ENUM(
    NULL, "tune-content", 1, "Tune content type", tune_content_enum);
#if CONFIG_CWG_E050
static const arg_def_t multilayer_metadata_file_arg =
    ARG_DEF("ml""multilayer_metadata_file", 1,
            "Experimental: path to multilayer metadata file");
#endif

#if CONFIG_AV1_HIGHBITDEPTH
static const struct arg_enum_list bitdepth_enum[] = { { "8", AOM_BITS_8 },
                                                      { "10", AOM_BITS_10 },
                                                      { NULL, 0 } };

static const arg_def_t bitdepth_arg = ARG_DEF_ENUM(
    "d""bit-depth", 1, "Bit depth for codec 8 or 10. ", bitdepth_enum);
#endif  // CONFIG_AV1_HIGHBITDEPTH

static const arg_def_t *svc_args[] = {
  &frames_arg,
  &outputfile,
  &width_arg,
  &height_arg,
  &timebase_arg,
  &bitrate_arg,
  &spatial_layers_arg,
  &kf_dist_arg,
  &scale_factors_arg,
  &min_q_arg,
  &max_q_arg,
  &temporal_layers_arg,
  &layering_mode_arg,
  &threads_arg,
  &aqmode_arg,
#if CONFIG_AV1_HIGHBITDEPTH
  &bitdepth_arg,
#endif
  &speed_arg,
  &bitrates_arg,
  &dropframe_thresh_arg,
  &error_resilient_arg,
  &output_obu_arg,
  &test_decode_arg,
  &tune_content_arg,
  &psnr_arg,
#if CONFIG_CWG_E050
  &multilayer_metadata_file_arg,
#endif
  NULL,
};

#define zero(Dest) memset(&(Dest), 0, sizeof(Dest))

static const char *exec_name;

void usage_exit(void) {
  fprintf(stderr,
          "Usage: %s <options> input_filename [input_filename ...] -o "
          "output_filename\n",
          exec_name);
  fprintf(stderr, "Options:\n");
  arg_show_usage(stderr, svc_args);
  fprintf(
      stderr,
      "Input files must be y4m or yuv.\n"
      "If multiple input files are specified, they correspond to spatial "
      "layers, and there should be as many as there are spatial layers.\n"
      "All input files must have the same width, height, frame rate and number "
      "of frames.\n"
      "If only one file is specified, it is used for all spatial layers.\n");
  exit(EXIT_FAILURE);
}

static int file_is_y4m(const char detect[4]) {
  return memcmp(detect, "YUV4", 4) == 0;
}

static int fourcc_is_ivf(const char detect[4]) {
  if (memcmp(detect, "DKIF", 4) == 0) {
    return 1;
  }
  return 0;
}

static const int option_max_values[ALL_OPTION_TYPES] = { 63, INT_MAX, INT_MAX,
                                                         1 };

static const int option_min_values[ALL_OPTION_TYPES] = { 0, 0, 1, 0 };

static void open_input_file(struct AvxInputContext *input,
                            aom_chroma_sample_position_t csp) {
  /* Parse certain options from the input file, if possible */
  input->file = strcmp(input->filename, "-") ? fopen(input->filename, "rb")
                                             : set_binary_mode(stdin);

  if (!input->file) fatal("Failed to open input file");

  if (!fseeko(input->file, 0, SEEK_END)) {
    /* Input file is seekable. Figure out how long it is, so we can get
     * progress info.
     */

    input->length = ftello(input->file);
    rewind(input->file);
  }

  /* Default to 1:1 pixel aspect ratio. */
  input->pixel_aspect_ratio.numerator = 1;
  input->pixel_aspect_ratio.denominator = 1;

  /* For RAW input sources, these bytes will applied on the first frame
   *  in read_frame().
   */

  input->detect.buf_read = fread(input->detect.buf, 1, 4, input->file);
  input->detect.position = 0;

  if (input->detect.buf_read == 4 && file_is_y4m(input->detect.buf)) {
    if (y4m_input_open(&input->y4m, input->file, input->detect.buf, 4, csp,
                       input->only_i420) >= 0) {
      input->file_type = FILE_TYPE_Y4M;
      input->width = input->y4m.pic_w;
      input->height = input->y4m.pic_h;
      input->pixel_aspect_ratio.numerator = input->y4m.par_n;
      input->pixel_aspect_ratio.denominator = input->y4m.par_d;
      input->framerate.numerator = input->y4m.fps_n;
      input->framerate.denominator = input->y4m.fps_d;
      input->fmt = input->y4m.aom_fmt;
      input->bit_depth = static_cast<aom_bit_depth_t>(input->y4m.bit_depth);
    } else {
      fatal("Unsupported Y4M stream.");
    }
  } else if (input->detect.buf_read == 4 && fourcc_is_ivf(input->detect.buf)) {
    fatal("IVF is not supported as input.");
  } else {
    input->file_type = FILE_TYPE_RAW;
  }
}

static aom_codec_err_t extract_option(LAYER_OPTION_TYPE type, char *input,
                                      int *value0, int *value1) {
  if (type == SCALE_FACTOR) {
    *value0 = (int)strtol(input, &input, 10);
    if (*input++ != '/'return AOM_CODEC_INVALID_PARAM;
    *value1 = (int)strtol(input, &input, 10);

    if (*value0 < option_min_values[SCALE_FACTOR] ||
        *value1 < option_min_values[SCALE_FACTOR] ||
        *value0 > option_max_values[SCALE_FACTOR] ||
        *value1 > option_max_values[SCALE_FACTOR] ||
        *value0 > *value1)  // num shouldn't be greater than den
      return AOM_CODEC_INVALID_PARAM;
  } else {
    *value0 = atoi(input);
    if (*value0 < option_min_values[type] || *value0 > option_max_values[type])
      return AOM_CODEC_INVALID_PARAM;
  }
  return AOM_CODEC_OK;
}

static aom_codec_err_t parse_layer_options_from_string(
    aom_svc_params_t *svc_params, LAYER_OPTION_TYPE type, const char *input,
    int *option0, int *option1) {
  aom_codec_err_t res = AOM_CODEC_OK;
  char *input_string;
  char *token;
  const char *delim = ",";
  int num_layers = svc_params->number_spatial_layers;
  int i = 0;

  if (type == BITRATE)
    num_layers =
        svc_params->number_spatial_layers * svc_params->number_temporal_layers;

  if (input == NULL || option0 == NULL ||
      (option1 == NULL && type == SCALE_FACTOR))
    return AOM_CODEC_INVALID_PARAM;

  const size_t input_length = strlen(input);
  input_string = reinterpret_cast<char *>(malloc(input_length + 1));
  if (input_string == NULL) return AOM_CODEC_MEM_ERROR;
  memcpy(input_string, input, input_length + 1);
  token = strtok(input_string, delim);  // NOLINT
  for (i = 0; i < num_layers; ++i) {
    if (token != NULL) {
      res = extract_option(type, token, option0 + i, option1 + i);
      if (res != AOM_CODEC_OK) break;
      token = strtok(NULL, delim);  // NOLINT
    } else {
      res = AOM_CODEC_INVALID_PARAM;
      break;
    }
  }
  free(input_string);
  return res;
}

static void parse_command_line(int argc, const char **argv_,
                               AppInput *app_input,
                               aom_svc_params_t *svc_params,
                               aom_codec_enc_cfg_t *enc_cfg) {
  struct arg arg;
  char **argv = NULL;
  char **argi = NULL;
  char **argj = NULL;
  char string_options[1024] = { 0 };

  // Default settings
  svc_params->number_spatial_layers = 1;
  svc_params->number_temporal_layers = 1;
  app_input->layering_mode = 0;
  app_input->output_obu = 0;
  app_input->decode = 1;
  enc_cfg->g_threads = 1;
  enc_cfg->rc_end_usage = AOM_CBR;

  // process command line options
  argv = argv_dup(argc - 1, argv_ + 1);
  if (!argv) {
    fprintf(stderr, "Error allocating argument list\n");
    exit(EXIT_FAILURE);
  }
  for (argi = argj = argv; (*argj = *argi); argi += arg.argv_step) {
    arg.argv_step = 1;

    if (arg_match(&arg, &outputfile, argi)) {
      app_input->output_filename = arg.val;
    } else if (arg_match(&arg, &width_arg, argi)) {
      enc_cfg->g_w = arg_parse_uint(&arg);
    } else if (arg_match(&arg, &height_arg, argi)) {
      enc_cfg->g_h = arg_parse_uint(&arg);
    } else if (arg_match(&arg, &timebase_arg, argi)) {
      enc_cfg->g_timebase = arg_parse_rational(&arg);
    } else if (arg_match(&arg, &bitrate_arg, argi)) {
      enc_cfg->rc_target_bitrate = arg_parse_uint(&arg);
    } else if (arg_match(&arg, &spatial_layers_arg, argi)) {
      svc_params->number_spatial_layers = arg_parse_uint(&arg);
    } else if (arg_match(&arg, &temporal_layers_arg, argi)) {
      svc_params->number_temporal_layers = arg_parse_uint(&arg);
    } else if (arg_match(&arg, &speed_arg, argi)) {
      app_input->speed = arg_parse_uint(&arg);
      if (app_input->speed > 11) {
        aom_tools_warn("Mapping speed %d to speed 11.\n", app_input->speed);
      }
    } else if (arg_match(&arg, &aqmode_arg, argi)) {
      app_input->aq_mode = arg_parse_uint(&arg);
    } else if (arg_match(&arg, &threads_arg, argi)) {
      enc_cfg->g_threads = arg_parse_uint(&arg);
    } else if (arg_match(&arg, &layering_mode_arg, argi)) {
      app_input->layering_mode = arg_parse_int(&arg);
    } else if (arg_match(&arg, &kf_dist_arg, argi)) {
      enc_cfg->kf_min_dist = arg_parse_uint(&arg);
      enc_cfg->kf_max_dist = enc_cfg->kf_min_dist;
    } else if (arg_match(&arg, &scale_factors_arg, argi)) {
      aom_codec_err_t res = parse_layer_options_from_string(
          svc_params, SCALE_FACTOR, arg.val, svc_params->scaling_factor_num,
          svc_params->scaling_factor_den);
      app_input->scale_factors_explicitly_set = true;
      if (res != AOM_CODEC_OK) {
        die("Failed to parse scale factors: %s\n",
            aom_codec_err_to_string(res));
      }
    } else if (arg_match(&arg, &min_q_arg, argi)) {
      enc_cfg->rc_min_quantizer = arg_parse_uint(&arg);
    } else if (arg_match(&arg, &max_q_arg, argi)) {
      enc_cfg->rc_max_quantizer = arg_parse_uint(&arg);
#if CONFIG_AV1_HIGHBITDEPTH
    } else if (arg_match(&arg, &bitdepth_arg, argi)) {
      enc_cfg->g_bit_depth =
          static_cast<aom_bit_depth_t>(arg_parse_enum_or_int(&arg));
      switch (enc_cfg->g_bit_depth) {
        case AOM_BITS_8:
          enc_cfg->g_input_bit_depth = 8;
          enc_cfg->g_profile = 0;
          break;
        case AOM_BITS_10:
          enc_cfg->g_input_bit_depth = 10;
          enc_cfg->g_profile = 0;
          break;
        default:
          die("Error: Invalid bit depth selected (%d)\n", enc_cfg->g_bit_depth);
      }
#endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
    } else if (arg_match(&arg, &dropframe_thresh_arg, argi)) {
      enc_cfg->rc_dropframe_thresh = arg_parse_uint(&arg);
    } else if (arg_match(&arg, &error_resilient_arg, argi)) {
      enc_cfg->g_error_resilient = arg_parse_uint(&arg);
      if (enc_cfg->g_error_resilient != 0 && enc_cfg->g_error_resilient != 1)
        die("Invalid value for error resilient (0, 1): %d.",
            enc_cfg->g_error_resilient);
    } else if (arg_match(&arg, &output_obu_arg, argi)) {
      app_input->output_obu = arg_parse_uint(&arg);
      if (app_input->output_obu != 0 && app_input->output_obu != 1)
        die("Invalid value for obu output flag (0, 1): %d.",
            app_input->output_obu);
    } else if (arg_match(&arg, &test_decode_arg, argi)) {
      app_input->decode = arg_parse_uint(&arg);
      if (app_input->decode != 0 && app_input->decode != 1)
        die("Invalid value for test decode flag (0, 1): %d.",
            app_input->decode);
    } else if (arg_match(&arg, &tune_content_arg, argi)) {
      app_input->tune_content = arg_parse_enum_or_int(&arg);
      printf("tune content %d\n", app_input->tune_content);
    } else if (arg_match(&arg, &psnr_arg, argi)) {
      app_input->show_psnr = 1;
    } else if (arg_match(&arg, &ext_rc_arg, argi)) {
      app_input->use_external_rc = true;
#if CONFIG_CWG_E050
    } else if (arg_match(&arg, &multilayer_metadata_file_arg, argi)) {
      app_input->multilayer_metadata_file = arg.val;
#endif
    } else {
      ++argj;
    }
  }

  // Total bitrate needs to be parsed after the number of layers.
  for (argi = argj = argv; (*argj = *argi); argi += arg.argv_step) {
    arg.argv_step = 1;
    if (arg_match(&arg, &bitrates_arg, argi)) {
      aom_codec_err_t res = parse_layer_options_from_string(
          svc_params, BITRATE, arg.val, svc_params->layer_target_bitrate, NULL);
      if (res != AOM_CODEC_OK) {
        die("Failed to parse bitrates: %s\n", aom_codec_err_to_string(res));
      }
    } else {
      ++argj;
    }
  }

  // There will be a space in front of the string options
  if (strlen(string_options) > 0)
    strncpy(app_input->options, string_options, OPTION_BUFFER_SIZE);

  // Check for unrecognized options
  for (argi = argv; *argi; ++argi)
    if (argi[0][0] == '-' && strlen(argi[0]) > 1)
      die("Error: Unrecognized option %s\n", *argi);

  if (argv[0] == NULL) {
    usage_exit();
  }

  int input_count = 0;
  while (argv[input_count] != NULL && input_count < MAX_NUM_SPATIAL_LAYERS) {
    app_input->input_ctx[input_count].filename = argv[input_count];
    ++input_count;
  }
  if (input_count > 1 && input_count != svc_params->number_spatial_layers) {
    die("Error: Number of input files does not match number of spatial layers");
  }
  if (argv[input_count] != NULL) {
    die("Error: Too many input files specified, there should be at most %d",
        MAX_NUM_SPATIAL_LAYERS);
  }

  free(argv);

  for (int i = 0; i < input_count; ++i) {
    open_input_file(&app_input->input_ctx[i], AOM_CSP_UNKNOWN);
    if (app_input->input_ctx[i].file_type == FILE_TYPE_Y4M) {
      if (enc_cfg->g_w == 0 || enc_cfg->g_h == 0) {
        // Override these settings with the info from Y4M file.
        enc_cfg->g_w = app_input->input_ctx[i].width;
        enc_cfg->g_h = app_input->input_ctx[i].height;
        // g_timebase is the reciprocal of frame rate.
        enc_cfg->g_timebase.num = app_input->input_ctx[i].framerate.denominator;
        enc_cfg->g_timebase.den = app_input->input_ctx[i].framerate.numerator;
      } else if (enc_cfg->g_w != app_input->input_ctx[i].width ||
                 enc_cfg->g_h != app_input->input_ctx[i].height ||
                 enc_cfg->g_timebase.num !=
                     app_input->input_ctx[i].framerate.denominator ||
                 enc_cfg->g_timebase.den !=
                     app_input->input_ctx[i].framerate.numerator) {
        die("Error: Input file dimensions and/or frame rate mismatch");
      }
    }
  }
  if (enc_cfg->g_w == 0 || enc_cfg->g_h == 0) {
    die("Error: Input file dimensions not set, use -w and -h");
  }

  if (enc_cfg->g_w < 16 || enc_cfg->g_w % 2 || enc_cfg->g_h < 16 ||
      enc_cfg->g_h % 2)
    die("Invalid resolution: %d x %d\n", enc_cfg->g_w, enc_cfg->g_h);

  printf(
      "Codec %s\n"
      "layers: %d\n"
      "width %u, height: %u\n"
      "num: %d, den: %d, bitrate: %u\n"
      "gop size: %u\n",
      aom_codec_iface_name(aom_codec_av1_cx()),
      svc_params->number_spatial_layers, enc_cfg->g_w, enc_cfg->g_h,
      enc_cfg->g_timebase.num, enc_cfg->g_timebase.den,
      enc_cfg->rc_target_bitrate, enc_cfg->kf_max_dist);
}

static const int mode_to_num_temporal_layers[12] = {
  1, 2, 3, 3, 2, 1, 1, 3, 3, 3, 3, 3,
};
static const int mode_to_num_spatial_layers[12] = {
  1, 1, 1, 1, 1, 2, 3, 2, 3, 3, 3, 3,
};

// For rate control encoding stats.
struct RateControlMetrics {
  // Number of input frames per layer.
  int layer_input_frames[AOM_MAX_TS_LAYERS];
  // Number of encoded non-key frames per layer.
  int layer_enc_frames[AOM_MAX_TS_LAYERS];
  // Framerate per layer layer (cumulative).
  double layer_framerate[AOM_MAX_TS_LAYERS];
  // Target average frame size per layer (per-frame-bandwidth per layer).
  double layer_pfb[AOM_MAX_LAYERS];
  // Actual average frame size per layer.
  double layer_avg_frame_size[AOM_MAX_LAYERS];
  // Average rate mismatch per layer (|target - actual| / target).
  double layer_avg_rate_mismatch[AOM_MAX_LAYERS];
  // Actual encoding bitrate per layer (cumulative across temporal layers).
  double layer_encoding_bitrate[AOM_MAX_LAYERS];
  // Average of the short-time encoder actual bitrate.
  // TODO(marpan): Should we add these short-time stats for each layer?
  double avg_st_encoding_bitrate;
  // Variance of the short-time encoder actual bitrate.
  double variance_st_encoding_bitrate;
  // Window (number of frames) for computing short-timee encoding bitrate.
  int window_size;
  // Number of window measurements.
  int window_count;
  int layer_target_bitrate[AOM_MAX_LAYERS];
};

static const int REF_FRAMES = 8;

static const int INTER_REFS_PER_FRAME = 7;

// Reference frames used in this example encoder.
enum {
  SVC_LAST_FRAME = 0,
  SVC_LAST2_FRAME,
  SVC_LAST3_FRAME,
  SVC_GOLDEN_FRAME,
  SVC_BWDREF_FRAME,
  SVC_ALTREF2_FRAME,
  SVC_ALTREF_FRAME
};

static int read_frame(struct AvxInputContext *input_ctx, aom_image_t *img) {
  FILE *f = input_ctx->file;
  y4m_input *y4m = &input_ctx->y4m;
  int shortread = 0;

  if (input_ctx->file_type == FILE_TYPE_Y4M) {
    if (y4m_input_fetch_frame(y4m, f, img) < 1) return 0;
  } else {
    shortread = read_yuv_frame(input_ctx, img);
  }

  return !shortread;
}

static void close_input_file(struct AvxInputContext *input) {
  fclose(input->file);
  if (input->file_type == FILE_TYPE_Y4M) y4m_input_close(&input->y4m);
}

// Note: these rate control metrics assume only 1 key frame in the
// sequence (i.e., first frame only). So for temporal pattern# 7
// (which has key frame for every frame on base layer), the metrics
// computation will be off/wrong.
// TODO(marpan): Update these metrics to account for multiple key frames
// in the stream.
static void set_rate_control_metrics(struct RateControlMetrics *rc,
                                     double framerate, int ss_number_layers,
                                     int ts_number_layers) {
  int ts_rate_decimator[AOM_MAX_TS_LAYERS] = { 1 };
  ts_rate_decimator[0] = 1;
  if (ts_number_layers == 2) {
    ts_rate_decimator[0] = 2;
    ts_rate_decimator[1] = 1;
  }
  if (ts_number_layers == 3) {
    ts_rate_decimator[0] = 4;
    ts_rate_decimator[1] = 2;
    ts_rate_decimator[2] = 1;
  }
  // Set the layer (cumulative) framerate and the target layer (non-cumulative)
  // per-frame-bandwidth, for the rate control encoding stats below.
  for (int sl = 0; sl < ss_number_layers; ++sl) {
    int i = sl * ts_number_layers;
    rc->layer_framerate[0] = framerate / ts_rate_decimator[0];
    rc->layer_pfb[i] =
        1000.0 * rc->layer_target_bitrate[i] / rc->layer_framerate[0];
    for (int tl = 0; tl < ts_number_layers; ++tl) {
      i = sl * ts_number_layers + tl;
      if (tl > 0) {
        rc->layer_framerate[tl] = framerate / ts_rate_decimator[tl];
        rc->layer_pfb[i] =
            1000.0 *
            (rc->layer_target_bitrate[i] - rc->layer_target_bitrate[i - 1]) /
            (rc->layer_framerate[tl] - rc->layer_framerate[tl - 1]);
      }
      rc->layer_input_frames[tl] = 0;
      rc->layer_enc_frames[tl] = 0;
      rc->layer_encoding_bitrate[i] = 0.0;
      rc->layer_avg_frame_size[i] = 0.0;
      rc->layer_avg_rate_mismatch[i] = 0.0;
    }
  }
  rc->window_count = 0;
  rc->window_size = 15;
  rc->avg_st_encoding_bitrate = 0.0;
  rc->variance_st_encoding_bitrate = 0.0;
}

static void printout_rate_control_summary(struct RateControlMetrics *rc,
                                          int frame_cnt, int ss_number_layers,
                                          int ts_number_layers) {
  int tot_num_frames = 0;
  double perc_fluctuation = 0.0;
  printf("Total number of processed frames: %d\n\n", frame_cnt - 1);
  printf("Rate control layer stats for %d layer(s):\n\n", ts_number_layers);
  for (int sl = 0; sl < ss_number_layers; ++sl) {
    tot_num_frames = 0;
    for (int tl = 0; tl < ts_number_layers; ++tl) {
      int i = sl * ts_number_layers + tl;
      const int num_dropped =
          tl > 0 ? rc->layer_input_frames[tl] - rc->layer_enc_frames[tl]
                 : rc->layer_input_frames[tl] - rc->layer_enc_frames[tl] - 1;
      tot_num_frames += rc->layer_input_frames[tl];
      rc->layer_encoding_bitrate[i] = 0.001 * rc->layer_framerate[tl] *
                                      rc->layer_encoding_bitrate[i] /
                                      tot_num_frames;
      rc->layer_avg_frame_size[i] =
          rc->layer_avg_frame_size[i] / rc->layer_enc_frames[tl];
      rc->layer_avg_rate_mismatch[i] =
          100.0 * rc->layer_avg_rate_mismatch[i] / rc->layer_enc_frames[tl];
      printf("For layer#: %d %d \n", sl, tl);
      printf("Bitrate (target vs actual): %d %f\n", rc->layer_target_bitrate[i],
             rc->layer_encoding_bitrate[i]);
      printf("Average frame size (target vs actual): %f %f\n", rc->layer_pfb[i],
             rc->layer_avg_frame_size[i]);
      printf("Average rate_mismatch: %f\n", rc->layer_avg_rate_mismatch[i]);
      printf(
          "Number of input frames, encoded (non-key) frames, "
          "and perc dropped frames: %d %d %f\n",
          rc->layer_input_frames[tl], rc->layer_enc_frames[tl],
          100.0 * num_dropped / rc->layer_input_frames[tl]);
      printf("\n");
    }
  }
  rc->avg_st_encoding_bitrate = rc->avg_st_encoding_bitrate / rc->window_count;
  rc->variance_st_encoding_bitrate =
      rc->variance_st_encoding_bitrate / rc->window_count -
      (rc->avg_st_encoding_bitrate * rc->avg_st_encoding_bitrate);
  perc_fluctuation = 100.0 * sqrt(rc->variance_st_encoding_bitrate) /
                     rc->avg_st_encoding_bitrate;
  printf("Short-time stats, for window of %d frames:\n", rc->window_size);
  printf("Average, rms-variance, and percent-fluct: %f %f %f\n",
         rc->avg_st_encoding_bitrate, sqrt(rc->variance_st_encoding_bitrate),
         perc_fluctuation);
  if (frame_cnt - 1 != tot_num_frames)
    die("Error: Number of input frames not equal to output!\n");
}

// Layer pattern configuration.
static void set_layer_pattern(
    int layering_mode, int superframe_cnt, aom_svc_layer_id_t *layer_id,
    aom_svc_ref_frame_config_t *ref_frame_config,
    aom_svc_ref_frame_comp_pred_t *ref_frame_comp_pred, int *use_svc_control,
    int spatial_layer_id, int is_key_frame, int ksvc_mode, int speed) {
  // Setting this flag to 1 enables simplex example of
  // RPS (Reference Picture Selection) for 1 layer.
  int use_rps_example = 0;
  int i;
  int enable_longterm_temporal_ref = 1;
  int shift = (layering_mode == 8) ? 2 : 0;
  int simulcast_mode = (layering_mode == 11);
  *use_svc_control = 1;
  layer_id->spatial_layer_id = spatial_layer_id;
  int lag_index = 0;
  int base_count = superframe_cnt >> 2;
  ref_frame_comp_pred->use_comp_pred[0] = 0;  // GOLDEN_LAST
  ref_frame_comp_pred->use_comp_pred[1] = 0;  // LAST2_LAST
  ref_frame_comp_pred->use_comp_pred[2] = 0;  // ALTREF_LAST
  // Set the reference map buffer idx for the 7 references:
  // LAST_FRAME (0), LAST2_FRAME(1), LAST3_FRAME(2), GOLDEN_FRAME(3),
  // BWDREF_FRAME(4), ALTREF2_FRAME(5), ALTREF_FRAME(6).
  for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++) ref_frame_config->ref_idx[i] = i;
  for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++) ref_frame_config->reference[i] = 0;
  for (i = 0; i < REF_FRAMES; i++) ref_frame_config->refresh[i] = 0;

  if (ksvc_mode) {
    // Same pattern as case 9, but the reference strucutre will be constrained
    // below.
    layering_mode = 9;
  }
  switch (layering_mode) {
    case 0:
      if (use_rps_example == 0) {
        // 1-layer: update LAST on every frame, reference LAST.
        layer_id->temporal_layer_id = 0;
        layer_id->spatial_layer_id = 0;
        ref_frame_config->refresh[0] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      } else {
        // Pattern of 2 references (ALTREF and GOLDEN) trailing
        // LAST by 4 and 8 frames, with some switching logic to
        // sometimes only predict from the longer-term reference
        //(golden here). This is simple example to test RPS
        // (reference picture selection).
        int last_idx = 0;
        int last_idx_refresh = 0;
        int gld_idx = 0;
        int alt_ref_idx = 0;
        int lag_alt = 4;
        int lag_gld = 8;
        layer_id->temporal_layer_id = 0;
        layer_id->spatial_layer_id = 0;
        int sh = 8;  // slots 0 - 7.
        // Moving index slot for last: 0 - (sh - 1)
        if (superframe_cnt > 1) last_idx = (superframe_cnt - 1) % sh;
        // Moving index for refresh of last: one ahead for next frame.
        last_idx_refresh = superframe_cnt % sh;
        // Moving index for gld_ref, lag behind current by lag_gld
        if (superframe_cnt > lag_gld) gld_idx = (superframe_cnt - lag_gld) % sh;
        // Moving index for alt_ref, lag behind LAST by lag_alt frames.
        if (superframe_cnt > lag_alt)
          alt_ref_idx = (superframe_cnt - lag_alt) % sh;
        // Set the ref_idx.
        // Default all references to slot for last.
        for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
          ref_frame_config->ref_idx[i] = last_idx;
        // Set the ref_idx for the relevant references.
        ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = last_idx;
        ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST2_FRAME] = last_idx_refresh;
        ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = gld_idx;
        ref_frame_config->ref_idx[SVC_ALTREF_FRAME] = alt_ref_idx;
        // Refresh this slot, which will become LAST on next frame.
        ref_frame_config->refresh[last_idx_refresh] = 1;
        // Reference LAST, ALTREF, and GOLDEN
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_ALTREF_FRAME] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_GOLDEN_FRAME] = 1;
        // Switch to only GOLDEN every 300 frames.
        if (superframe_cnt % 200 == 0 && superframe_cnt > 0) {
          ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 0;
          ref_frame_config->reference[SVC_ALTREF_FRAME] = 0;
          ref_frame_config->reference[SVC_GOLDEN_FRAME] = 1;
          // Test if the long-term is LAST instead, this is just a renaming
          // but its tests if encoder behaves the same, whether its
          // LAST or GOLDEN.
          if (superframe_cnt % 400 == 0 && superframe_cnt > 0) {
            ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = gld_idx;
            ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
            ref_frame_config->reference[SVC_ALTREF_FRAME] = 0;
            ref_frame_config->reference[SVC_GOLDEN_FRAME] = 0;
          }
        }
      }
      break;
    case 1:
      // 2-temporal layer.
      //    1    3    5
      //  0    2    4
      // Keep golden fixed at slot 3.
      base_count = superframe_cnt >> 1;
      ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = 3;
      // Cyclically refresh slots 5, 6, 7, for lag alt ref.
      lag_index = 5;
      if (base_count > 0) {
        lag_index = 5 + (base_count % 3);
        if (superframe_cnt % 2 != 0) lag_index = 5 + ((base_count + 1) % 3);
      }
      // Set the altref slot to lag_index.
      ref_frame_config->ref_idx[SVC_ALTREF_FRAME] = lag_index;
      if (superframe_cnt % 2 == 0) {
        layer_id->temporal_layer_id = 0;
        // Update LAST on layer 0, reference LAST.
        ref_frame_config->refresh[0] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
        // Refresh lag_index slot, needed for lagging golen.
        ref_frame_config->refresh[lag_index] = 1;
        // Refresh GOLDEN every x base layer frames.
        if (base_count % 32 == 0) ref_frame_config->refresh[3] = 1;
      } else {
        layer_id->temporal_layer_id = 1;
        // No updates on layer 1, reference LAST (TL0).
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      }
      // Always reference golden and altref on TL0.
      if (layer_id->temporal_layer_id == 0) {
        ref_frame_config->reference[SVC_GOLDEN_FRAME] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_ALTREF_FRAME] = 1;
      }
      break;
    case 2:
      // 3-temporal layer:
      //   1    3   5    7
      //     2        6
      // 0        4        8
      if (superframe_cnt % 4 == 0) {
        // Base layer.
        layer_id->temporal_layer_id = 0;
        // Update LAST on layer 0, reference LAST.
        ref_frame_config->refresh[0] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      } else if ((superframe_cnt - 1) % 4 == 0) {
        layer_id->temporal_layer_id = 2;
        // First top layer: no updates, only reference LAST (TL0).
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      } else if ((superframe_cnt - 2) % 4 == 0) {
        layer_id->temporal_layer_id = 1;
        // Middle layer (TL1): update LAST2, only reference LAST (TL0).
        ref_frame_config->refresh[1] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      } else if ((superframe_cnt - 3) % 4 == 0) {
        layer_id->temporal_layer_id = 2;
        // Second top layer: no updates, only reference LAST.
        // Set buffer idx for LAST to slot 1, since that was the slot
        // updated in previous frame. So LAST is TL1 frame.
        ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 1;
        ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST2_FRAME] = 0;
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      }
      break;
    case 3:
      // 3 TL, same as above, except allow for predicting
      // off 2 more references (GOLDEN and ALTREF), with
      // GOLDEN updated periodically, and ALTREF lagging from
      // LAST from ~4 frames. Both GOLDEN and ALTREF
      // can only be updated on base temporal layer.

      // Keep golden fixed at slot 3.
      ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = 3;
      // Cyclically refresh slots 5, 6, 7, for lag altref.
      lag_index = 5;
      if (base_count > 0) {
        lag_index = 5 + (base_count % 3);
        if (superframe_cnt % 4 != 0) lag_index = 5 + ((base_count + 1) % 3);
      }
      // Set the altref slot to lag_index.
      ref_frame_config->ref_idx[SVC_ALTREF_FRAME] = lag_index;
      if (superframe_cnt % 4 == 0) {
        // Base layer.
        layer_id->temporal_layer_id = 0;
        // Update LAST on layer 0, reference LAST.
        ref_frame_config->refresh[0] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
        // Refresh GOLDEN every x ~10 base layer frames.
        if (base_count % 10 == 0) ref_frame_config->refresh[3] = 1;
        // Refresh lag_index slot, needed for lagging altref.
        ref_frame_config->refresh[lag_index] = 1;
      } else if ((superframe_cnt - 1) % 4 == 0) {
        layer_id->temporal_layer_id = 2;
        // First top layer: no updates, only reference LAST (TL0).
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      } else if ((superframe_cnt - 2) % 4 == 0) {
        layer_id->temporal_layer_id = 1;
        // Middle layer (TL1): update LAST2, only reference LAST (TL0).
        ref_frame_config->refresh[1] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      } else if ((superframe_cnt - 3) % 4 == 0) {
        layer_id->temporal_layer_id = 2;
        // Second top layer: no updates, only reference LAST.
        // Set buffer idx for LAST to slot 1, since that was the slot
        // updated in previous frame. So LAST is TL1 frame.
        ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 1;
        ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST2_FRAME] = 0;
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      }
      // Every frame can reference GOLDEN AND ALTREF.
      ref_frame_config->reference[SVC_GOLDEN_FRAME] = 1;
      ref_frame_config->reference[SVC_ALTREF_FRAME] = 1;
      // Allow for compound prediction for LAST-ALTREF and LAST-GOLDEN.
      if (speed >= 7) {
        ref_frame_comp_pred->use_comp_pred[2] = 1;
        ref_frame_comp_pred->use_comp_pred[0] = 1;
      }
      break;
    case 4:
      // 3-temporal layer: but middle layer updates GF, so 2nd TL2 will
      // only reference GF (not LAST). Other frames only reference LAST.
      //   1    3   5    7
      //     2        6
      // 0        4        8
      if (superframe_cnt % 4 == 0) {
        // Base layer.
        layer_id->temporal_layer_id = 0;
        // Update LAST on layer 0, only reference LAST.
        ref_frame_config->refresh[0] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      } else if ((superframe_cnt - 1) % 4 == 0) {
        layer_id->temporal_layer_id = 2;
        // First top layer: no updates, only reference LAST (TL0).
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      } else if ((superframe_cnt - 2) % 4 == 0) {
        layer_id->temporal_layer_id = 1;
        // Middle layer (TL1): update GF, only reference LAST (TL0).
        ref_frame_config->refresh[3] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      } else if ((superframe_cnt - 3) % 4 == 0) {
        layer_id->temporal_layer_id = 2;
        // Second top layer: no updates, only reference GF.
        ref_frame_config->reference[SVC_GOLDEN_FRAME] = 1;
      }
      break;
    case 5:
      // 2 spatial layers, 1 temporal.
      layer_id->temporal_layer_id = 0;
      if (layer_id->spatial_layer_id == 0) {
        // Reference LAST, update LAST.
        ref_frame_config->refresh[0] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      } else if (layer_id->spatial_layer_id == 1) {
        // Reference LAST and GOLDEN. Set buffer_idx for LAST to slot 1
        // and GOLDEN to slot 0. Update slot 1 (LAST).
        ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 1;
        ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = 0;
        ref_frame_config->refresh[1] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_GOLDEN_FRAME] = 1;
      }
      break;
    case 6:
      // 3 spatial layers, 1 temporal.
      // Note for this case, we set the buffer idx for all references to be
      // either LAST or GOLDEN, which are always valid references, since decoder
      // will check if any of the 7 references is valid scale in
      // valid_ref_frame_size().
      layer_id->temporal_layer_id = 0;
      if (layer_id->spatial_layer_id == 0) {
        // Reference LAST, update LAST. Set all buffer_idx to 0.
        for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
          ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
        ref_frame_config->refresh[0] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      } else if (layer_id->spatial_layer_id == 1) {
        // Reference LAST and GOLDEN. Set buffer_idx for LAST to slot 1
        // and GOLDEN (and all other refs) to slot 0.
        // Update slot 1 (LAST).
        for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
          ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
        ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 1;
        ref_frame_config->refresh[1] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_GOLDEN_FRAME] = 1;
      } else if (layer_id->spatial_layer_id == 2) {
        // Reference LAST and GOLDEN. Set buffer_idx for LAST to slot 2
        // and GOLDEN (and all other refs) to slot 1.
        // Update slot 2 (LAST).
        for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
          ref_frame_config->ref_idx[i] = 1;
        ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 2;
        ref_frame_config->refresh[2] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
        ref_frame_config->reference[SVC_GOLDEN_FRAME] = 1;
        // For 3 spatial layer case: allow for top spatial layer to use
        // additional temporal reference. Update every 10 frames.
        if (enable_longterm_temporal_ref) {
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_ALTREF_FRAME] = REF_FRAMES - 1;
          ref_frame_config->reference[SVC_ALTREF_FRAME] = 1;
          if (base_count % 10 == 0)
            ref_frame_config->refresh[REF_FRAMES - 1] = 1;
        }
      }
      break;
    case 7:
      // 2 spatial and 3 temporal layer.
      ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      if (superframe_cnt % 4 == 0) {
        // Base temporal layer
        layer_id->temporal_layer_id = 0;
        if (layer_id->spatial_layer_id == 0) {
          // Reference LAST, update LAST
          // Set all buffer_idx to 0
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
          ref_frame_config->refresh[0] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 1) {
          // Reference LAST and GOLDEN.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          ref_frame_config->refresh[1] = 1;
        }
      } else if ((superframe_cnt - 1) % 4 == 0) {
        // First top temporal enhancement layer.
        layer_id->temporal_layer_id = 2;
        if (layer_id->spatial_layer_id == 0) {
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = 3;
          ref_frame_config->refresh[3] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 1) {
          // Reference LAST and GOLDEN. Set buffer_idx for LAST to slot 1,
          // GOLDEN (and all other refs) to slot 3.
          // No update.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 3;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 1;
        }
      } else if ((superframe_cnt - 2) % 4 == 0) {
        // Middle temporal enhancement layer.
        layer_id->temporal_layer_id = 1;
        if (layer_id->spatial_layer_id == 0) {
          // Reference LAST.
          // Set all buffer_idx to 0.
          // Set GOLDEN to slot 5 and update slot 5.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = 5 - shift;
          ref_frame_config->refresh[5 - shift] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 1) {
          // Reference LAST and GOLDEN. Set buffer_idx for LAST to slot 1,
          // GOLDEN (and all other refs) to slot 5.
          // Set LAST3 to slot 6 and update slot 6.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 5 - shift;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST3_FRAME] = 6 - shift;
          ref_frame_config->refresh[6 - shift] = 1;
        }
      } else if ((superframe_cnt - 3) % 4 == 0) {
        // Second top temporal enhancement layer.
        layer_id->temporal_layer_id = 2;
        if (layer_id->spatial_layer_id == 0) {
          // Set LAST to slot 5 and reference LAST.
          // Set GOLDEN to slot 3 and update slot 3.
          // Set all other buffer_idx to 0.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 5 - shift;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = 3;
          ref_frame_config->refresh[3] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 1) {
          // Reference LAST and GOLDEN. Set buffer_idx for LAST to slot 6,
          // GOLDEN to slot 3. No update.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 6 - shift;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = 3;
        }
      }
      break;
    case 8:
      // 3 spatial and 3 temporal layer.
      // Same as case 9 but overalap in the buffer slot updates.
      // (shift = 2). The slots 3 and 4 updated by first TL2 are
      // reused for update in TL1 superframe.
      // Note for this case, frame order hint must be disabled for
      // lower resolutios (operating points > 0) to be decoedable.
    case 9:
      // 3 spatial and 3 temporal layer.
      // No overlap in buffer updates between TL2 and TL1.
      // TL2 updates slot 3 and 4, TL1 updates 5, 6, 7.
      // Set the references via the svc_ref_frame_config control.
      // Always reference LAST.
      ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
      if (superframe_cnt % 4 == 0) {
        // Base temporal layer.
        layer_id->temporal_layer_id = 0;
        if (layer_id->spatial_layer_id == 0) {
          // Reference LAST, update LAST.
          // Set all buffer_idx to 0.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
          ref_frame_config->refresh[0] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 1) {
          // Reference LAST and GOLDEN. Set buffer_idx for LAST to slot 1,
          // GOLDEN (and all other refs) to slot 0.
          // Update slot 1 (LAST).
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          ref_frame_config->refresh[1] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 2) {
          // Reference LAST and GOLDEN. Set buffer_idx for LAST to slot 2,
          // GOLDEN (and all other refs) to slot 1.
          // Update slot 2 (LAST).
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 1;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 2;
          ref_frame_config->refresh[2] = 1;
        }
      } else if ((superframe_cnt - 1) % 4 == 0) {
        // First top temporal enhancement layer.
        layer_id->temporal_layer_id = 2;
        if (layer_id->spatial_layer_id == 0) {
          // Reference LAST (slot 0).
          // Set GOLDEN to slot 3 and update slot 3.
          // Set all other buffer_idx to slot 0.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = 3;
          ref_frame_config->refresh[3] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 1) {
          // Reference LAST and GOLDEN. Set buffer_idx for LAST to slot 1,
          // GOLDEN (and all other refs) to slot 3.
          // Set LAST2 to slot 4 and Update slot 4.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 3;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST2_FRAME] = 4;
          ref_frame_config->refresh[4] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 2) {
          // Reference LAST and GOLDEN. Set buffer_idx for LAST to slot 2,
          // GOLDEN (and all other refs) to slot 4.
          // No update.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 4;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 2;
        }
      } else if ((superframe_cnt - 2) % 4 == 0) {
        // Middle temporal enhancement layer.
        layer_id->temporal_layer_id = 1;
        if (layer_id->spatial_layer_id == 0) {
          // Reference LAST.
          // Set all buffer_idx to 0.
          // Set GOLDEN to slot 5 and update slot 5.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = 5 - shift;
          ref_frame_config->refresh[5 - shift] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 1) {
          // Reference LAST and GOLDEN. Set buffer_idx for LAST to slot 1,
          // GOLDEN (and all other refs) to slot 5.
          // Set LAST3 to slot 6 and update slot 6.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 5 - shift;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST3_FRAME] = 6 - shift;
          ref_frame_config->refresh[6 - shift] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 2) {
          // Reference LAST and GOLDEN. Set buffer_idx for LAST to slot 2,
          // GOLDEN (and all other refs) to slot 6.
          // Set LAST3 to slot 7 and update slot 7.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 6 - shift;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 2;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST3_FRAME] = 7 - shift;
          ref_frame_config->refresh[7 - shift] = 1;
        }
      } else if ((superframe_cnt - 3) % 4 == 0) {
        // Second top temporal enhancement layer.
        layer_id->temporal_layer_id = 2;
        if (layer_id->spatial_layer_id == 0) {
          // Set LAST to slot 5 and reference LAST.
          // Set GOLDEN to slot 3 and update slot 3.
          // Set all other buffer_idx to 0.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 5 - shift;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = 3;
          ref_frame_config->refresh[3] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 1) {
          // Reference LAST and GOLDEN. Set buffer_idx for LAST to slot 6,
          // GOLDEN to slot 3. Set LAST2 to slot 4 and update slot 4.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 6 - shift;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = 3;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST2_FRAME] = 4;
          ref_frame_config->refresh[4] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 2) {
          // Reference LAST and GOLDEN. Set buffer_idx for LAST to slot 7,
          // GOLDEN to slot 4. No update.
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 7 - shift;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = 4;
        }
      }
      break;
    case 11:
      // Simulcast mode for 3 spatial and 3 temporal layers.
      // No inter-layer predicton, only prediction is temporal and single
      // reference (LAST).
      // No overlap in buffer slots between spatial layers. So for example,
      // SL0 only uses slots 0 and 1.
      // SL1 only uses slots 2 and 3.
      // SL2 only uses slots 4 and 5.
      // All 7 references for each inter-frame must only access buffer slots
      // for that spatial layer.
      // On key (super)frames: SL1 and SL2 must have no references set
      // and must refresh all the slots for that layer only (so 2 and 3
      // for SL1, 4 and 5 for SL2). The base SL0 will be labelled internally
      // as a Key frame (refresh all slots). SL1/SL2 will be labelled
      // internally as Intra-only frames that allow that stream to be decoded.
      // These conditions will allow for each spatial stream to be
      // independently decodeable.

      // Initialize all references to 0 (don't use reference).
      for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
        ref_frame_config->reference[i] = 0;
      // Initialize as no refresh/update for all slots.
      for (i = 0; i < REF_FRAMES; i++) ref_frame_config->refresh[i] = 0;
      for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
        ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;

      if (is_key_frame) {
        if (layer_id->spatial_layer_id == 0) {
          // Assign LAST/GOLDEN to slot 0/1.
          // Refesh slots 0 and 1 for SL0.
          // SL0: this will get set to KEY frame internally.
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 0;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = 1;
          ref_frame_config->refresh[0] = 1;
          ref_frame_config->refresh[1] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 1) {
          // Assign LAST/GOLDEN to slot 2/3.
          // Refesh slots 2 and 3 for SL1.
          // This will get set to Intra-only frame internally.
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 2;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = 3;
          ref_frame_config->refresh[2] = 1;
          ref_frame_config->refresh[3] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 2) {
          // Assign LAST/GOLDEN to slot 4/5.
          // Refresh slots 4 and 5 for SL2.
          // This will get set to Intra-only frame internally.
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 4;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_GOLDEN_FRAME] = 5;
          ref_frame_config->refresh[4] = 1;
          ref_frame_config->refresh[5] = 1;
        }
      } else if (superframe_cnt % 4 == 0) {
        // Base temporal layer: TL0
        layer_id->temporal_layer_id = 0;
        if (layer_id->spatial_layer_id == 0) {  // SL0
          // Reference LAST. Assign all references to either slot
          // 0 or 1. Here we assign LAST to slot 0, all others to 1.
          // Update slot 0 (LAST).
          ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 1;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 0;
          ref_frame_config->refresh[0] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 1) {  // SL1
          // Reference LAST. Assign all references to either slot
          // 2 or 3. Here we assign LAST to slot 2, all others to 3.
          // Update slot 2 (LAST).
          ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 3;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 2;
          ref_frame_config->refresh[2] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 2) {  // SL2
          // Reference LAST. Assign all references to either slot
          // 4 or 5. Here we assign LAST to slot 4, all others to 5.
          // Update slot 4 (LAST).
          ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 5;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 4;
          ref_frame_config->refresh[4] = 1;
        }
      } else if ((superframe_cnt - 1) % 4 == 0) {
        // First top temporal enhancement layer: TL2
        layer_id->temporal_layer_id = 2;
        if (layer_id->spatial_layer_id == 0) {  // SL0
          // Reference LAST (slot 0). Assign other references to slot 1.
          // No update/refresh on any slots.
          ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 1;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 0;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 1) {  // SL1
          // Reference LAST (slot 2). Assign other references to slot 3.
          // No update/refresh on any slots.
          ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 3;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 2;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 2) {  // SL2
          // Reference LAST (slot 4). Assign other references to slot 4.
          // No update/refresh on any slots.
          ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 5;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 4;
        }
      } else if ((superframe_cnt - 2) % 4 == 0) {
        // Middle temporal enhancement layer: TL1
        layer_id->temporal_layer_id = 1;
        if (layer_id->spatial_layer_id == 0) {  // SL0
          // Reference LAST (slot 0).
          // Set GOLDEN to slot 1 and update slot 1.
          // This will be used as reference for next TL2.
          ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 1;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 0;
          ref_frame_config->refresh[1] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 1) {  // SL1
          // Reference LAST (slot 2).
          // Set GOLDEN to slot 3 and update slot 3.
          // This will be used as reference for next TL2.
          ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 3;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 2;
          ref_frame_config->refresh[3] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 2) {  // SL2
          // Reference LAST (slot 4).
          // Set GOLDEN to slot 5 and update slot 5.
          // This will be used as reference for next TL2.
          ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 5;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 4;
          ref_frame_config->refresh[5] = 1;
        }
      } else if ((superframe_cnt - 3) % 4 == 0) {
        // Second top temporal enhancement layer: TL2
        layer_id->temporal_layer_id = 2;
        if (layer_id->spatial_layer_id == 0) {  // SL0
          // Reference LAST (slot 1). Assign other references to slot 0.
          // No update/refresh on any slots.
          ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 0;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 1;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 1) {  // SL1
          // Reference LAST (slot 3). Assign other references to slot 2.
          // No update/refresh on any slots.
          ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 2;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 3;
        } else if (layer_id->spatial_layer_id == 2) {  // SL2
          // Reference LAST (slot 5). Assign other references to slot 4.
          // No update/refresh on any slots.
          ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 1;
          for (i = 0; i < INTER_REFS_PER_FRAME; i++)
            ref_frame_config->ref_idx[i] = 4;
          ref_frame_config->ref_idx[SVC_LAST_FRAME] = 5;
        }
      }
      if (!simulcast_mode && layer_id->spatial_layer_id > 0) {
        // Always reference GOLDEN (inter-layer prediction).
        ref_frame_config->reference[SVC_GOLDEN_FRAME] = 1;
        if (ksvc_mode) {
          // KSVC: only keep the inter-layer reference (GOLDEN) for
          // superframes whose base is key.
          if (!is_key_frame) ref_frame_config->reference[SVC_GOLDEN_FRAME] = 0;
        }
        if (is_key_frame && layer_id->spatial_layer_id > 1) {
          // On superframes whose base is key: remove LAST to avoid prediction
          // off layer two levels below.
          ref_frame_config->reference[SVC_LAST_FRAME] = 0;
        }
      }
      // For 3 spatial layer case 8 (where there is free buffer slot):
      // allow for top spatial layer to use additional temporal reference.
      // Additional reference is only updated on base temporal layer, every
      // 10 TL0 frames here.
      if (!simulcast_mode && enable_longterm_temporal_ref &&
          layer_id->spatial_layer_id == 2 && layering_mode == 8) {
        ref_frame_config->ref_idx[SVC_ALTREF_FRAME] = REF_FRAMES - 1;
        if (!is_key_frame) ref_frame_config->reference[SVC_ALTREF_FRAME] = 1;
        if (base_count % 10 == 0 && layer_id->temporal_layer_id == 0)
          ref_frame_config->refresh[REF_FRAMES - 1] = 1;
      }
      break;
    default: assert(0); die("Error: Unsupported temporal layering mode!\n");
  }
}

static void write_literal(struct aom_write_bit_buffer *wb, uint32_t data,
                          uint8_t bits, uint32_t offset = 0) {
  if (bits > 32) {
    die("Invalid bits value %d > 32\n", bits);
  }
  const uint32_t max = static_cast<uint32_t>(((uint64_t)1 << bits) - 1);
  if (data < offset || (data - offset) > max) {
    die("Invalid data, value %u out of range [%u, %" PRIu64 "]\n", data, offset,
        (uint64_t)max + offset);
  }
  aom_wb_write_unsigned_literal(wb, data - offset, bits);
}

static void write_depth_representation_element(
    struct aom_write_bit_buffer *buffer,
    const std::pair<libaom_examples::DepthRepresentationElement, bool>
        &element) {
  if (!element.second) {
    return;
  }
  write_literal(buffer, element.first.sign_flag, 1);
  write_literal(buffer, element.first.exponent, 7);
  if (element.first.mantissa_len == 0 || element.first.mantissa_len > 32) {
    die("Invalid mantissan_len %d\n", element.first.mantissa_len);
  }
  write_literal(buffer, element.first.mantissa_len - 1, 5);
  write_literal(buffer, element.first.mantissa, element.first.mantissa_len);
}

static void write_color_properties(
    struct aom_write_bit_buffer *buffer,
    const std::pair<libaom_examples::ColorProperties, bool> &color_properties) {
  write_literal(buffer, color_properties.second, 1);
  if (color_properties.second) {
    write_literal(buffer, color_properties.first.color_range, 1);
    write_literal(buffer, color_properties.first.color_primaries, 8);
    write_literal(buffer, color_properties.first.transfer_characteristics, 8);
    write_literal(buffer, color_properties.first.matrix_coefficients, 8);
  } else {
    write_literal(buffer, 0, 1);  // reserved_1bit
  }
}

static void add_multilayer_metadata(
    aom_image_t *frame, const libaom_examples::MultilayerMetadata &multilayer) {
  // Pretty large buffer to accommodate the largest multilayer metadata
  // possible, with 4 alpha segmentation layers (each can be up to about 66kB).
  std::vector<uint8_t> data(66000 * multilayer.layers.size());
  struct aom_write_bit_buffer buffer = { data.data(), 0 };

  write_literal(&buffer, multilayer.use_case, 6);
  if (multilayer.layers.empty()) {
    die("Invalid multilayer metadata, no layers found\n");
  } else if (multilayer.layers.size() > MAX_NUM_SPATIAL_LAYERS) {
    die("Invalid multilayer metadata, too many layers (max is %d)\n",
        MAX_NUM_SPATIAL_LAYERS);
  }
  write_literal(&buffer, (int)multilayer.layers.size() - 1, 2);
  assert(buffer.bit_offset % 8 == 0);
  for (size_t i = 0; i < multilayer.layers.size(); ++i) {
    const libaom_examples::LayerMetadata &layer = multilayer.layers[i];
    // Alpha info with segmentation with labels can be up to about 66k bytes,
    // which requires 3 bytes to encode in leb128.
    const int bytes_reserved_for_size = 3;
    // Placeholder for layer_metadata_size which will be written later.
    write_literal(&buffer, 0, bytes_reserved_for_size * 8);
    const uint32_t metadata_start = buffer.bit_offset;
    write_literal(&buffer, (int)i, 2);  // ml_spatial_id
    write_literal(&buffer, layer.layer_type, 5);
    write_literal(&buffer, layer.luma_plane_only_flag, 1);
    write_literal(&buffer, layer.layer_view_type, 3);
    write_literal(&buffer, layer.group_id, 2);
    write_literal(&buffer, layer.layer_dependency_idc, 3);
    write_literal(&buffer, layer.layer_metadata_scope, 2);
    write_literal(&buffer, 0, 4);  // ml_reserved_4bits

    if (i > 0) {
      write_color_properties(&buffer, layer.layer_color_description);
    } else {
      write_literal(&buffer, 0, 2);  // ml_reserved_2bits
    }
    assert(buffer.bit_offset % 8 == 0);

    if (layer.layer_type == libaom_examples::MULTILAYER_LAYER_TYPE_ALPHA &&
        layer.layer_metadata_scope >= libaom_examples::SCOPE_GLOBAL) {
      const libaom_examples::AlphaInformation &alpha_info =
          layer.global_alpha_info;
      write_literal(&buffer, alpha_info.alpha_use_idc, 3);
      write_literal(&buffer, alpha_info.alpha_bit_depth, 3, /*offset=*/8);
      write_literal(&buffer, alpha_info.alpha_clip_idc, 2);
      write_literal(&buffer, alpha_info.alpha_incr_flag, 1);
      write_literal(&buffer, alpha_info.alpha_transparent_value,
                    alpha_info.alpha_bit_depth + 1);
      write_literal(&buffer, alpha_info.alpha_opaque_value,
                    alpha_info.alpha_bit_depth + 1);
      if (buffer.bit_offset % 8 != 0) {
        // ai_byte_alignment_bits
        write_literal(&buffer, 0, 8 - (buffer.bit_offset % 8));
      }
      assert(buffer.bit_offset % 8 == 0);

      if (alpha_info.alpha_use_idc == libaom_examples::ALPHA_STRAIGHT) {
        write_literal(&buffer, 0, 6);  // ai_reserved_6bits
        write_color_properties(&buffer, alpha_info.alpha_color_description);
      } else if (alpha_info.alpha_use_idc ==
                 libaom_examples::ALPHA_SEGMENTATION) {
        write_literal(&buffer, 0, 7);  // ai_reserved_7bits
        write_literal(&buffer, !alpha_info.label_type_id.empty(), 1);
        if (!alpha_info.label_type_id.empty()) {
          const size_t num_values =
              std::abs(alpha_info.alpha_transparent_value -
                       alpha_info.alpha_opaque_value) +
              1;
          if (!alpha_info.label_type_id.empty() &&
              alpha_info.label_type_id.size() != num_values) {
            die("Invalid multilayer metadata, label_type_id size must be "
                "equal to the range of alpha values between "
                "alpha_transparent_value and alpha_opaque_value (expected "
                "%d values, found %d values)\n",
                (int)num_values, (int)alpha_info.label_type_id.size());
          }
          for (size_t j = 0; j < num_values; ++j) {
            write_literal(&buffer, alpha_info.label_type_id[j], 16);
          }
        }
      }
      assert(buffer.bit_offset % 8 == 0);
    } else if (layer.layer_type ==
                   libaom_examples::MULTILAYER_LAYER_TYPE_DEPTH &&
               layer.layer_metadata_scope >= libaom_examples::SCOPE_GLOBAL) {
      const libaom_examples::DepthInformation &depth_info =
          layer.global_depth_info;
      write_literal(&buffer, depth_info.z_near.second, 1);
      write_literal(&buffer, depth_info.z_far.second, 1);
      write_literal(&buffer, depth_info.d_min.second, 1);
      write_literal(&buffer, depth_info.d_max.second, 1);
      write_literal(&buffer, depth_info.depth_representation_type, 4);
      if (depth_info.d_min.second || depth_info.d_max.second) {
        write_literal(&buffer, depth_info.disparity_ref_view_id, 2);
      }
      write_depth_representation_element(&buffer, depth_info.z_near);
      write_depth_representation_element(&buffer, depth_info.z_far);
      write_depth_representation_element(&buffer, depth_info.d_min);
      write_depth_representation_element(&buffer, depth_info.d_max);
      if (depth_info.depth_representation_type == 3) {
        write_literal(&buffer, depth_info.depth_nonlinear_precision, 4,
                      /*offset=*/8);
        if (depth_info.depth_nonlinear_representation_model.empty() ||
            depth_info.depth_nonlinear_representation_model.size() > (1 << 6)) {
          die("Invalid multilayer metadata, if depth_nonlinear_precision "
              "== 3, depth_nonlinear_representation_model must have 1 to "
              "%d elements, found %d elements\n",
              1 << 6,
              (int)depth_info.depth_nonlinear_representation_model.size());
        }
        write_literal(
            &buffer,
            (int)depth_info.depth_nonlinear_representation_model.size() - 1, 6);
        const int bit_depth = depth_info.depth_nonlinear_precision;
        for (const uint32_t v :
             depth_info.depth_nonlinear_representation_model) {
          write_literal(&buffer, v, bit_depth);
        }
      }
      if (buffer.bit_offset % 8 != 0) {
        write_literal(&buffer, 0, 8 - (buffer.bit_offset % 8));
      }
      assert(buffer.bit_offset % 8 == 0);
    }

    assert(buffer.bit_offset % 8 == 0);

    const int metadata_size_bytes = (buffer.bit_offset - metadata_start) / 8;
    const uint8_t size_pos = metadata_start / 8 - bytes_reserved_for_size;
    size_t coded_size;
    if (aom_uleb_encode_fixed_size(metadata_size_bytes, bytes_reserved_for_size,
                                   bytes_reserved_for_size,
                                   &buffer.bit_buffer[size_pos], &coded_size)) {
      // Need to increase bytes_reserved_for_size in the code above.
      die("Error: Failed to write metadata size\n");
    }
  }
  assert(buffer.bit_offset % 8 == 0);
  if (aom_img_add_metadata(frame, 33 /*METADATA_TYPE_MULTILAYER*/,
                           buffer.bit_buffer, buffer.bit_offset / 8,
                           AOM_MIF_KEY_FRAME)) {
    die("Error: Failed to add metadata\n");
  }
}

#if CONFIG_AV1_DECODER
// Returns whether there is a mismatch between the encoder's new frame and the
// decoder's new frame.
static int test_decode(aom_codec_ctx_t *encoder, aom_codec_ctx_t *decoder,
                       const int frames_out) {
  aom_image_t enc_img, dec_img;
  int mismatch = 0;

  /* Get the internal new frame */
  AOM_CODEC_CONTROL_TYPECHECKED(encoder, AV1_GET_NEW_FRAME_IMAGE, &enc_img);
  AOM_CODEC_CONTROL_TYPECHECKED(decoder, AV1_GET_NEW_FRAME_IMAGE, &dec_img);

#if CONFIG_AV1_HIGHBITDEPTH
  if ((enc_img.fmt & AOM_IMG_FMT_HIGHBITDEPTH) !=
      (dec_img.fmt & AOM_IMG_FMT_HIGHBITDEPTH)) {
    if (enc_img.fmt & AOM_IMG_FMT_HIGHBITDEPTH) {
      aom_image_t enc_hbd_img;
      aom_img_alloc(
          &enc_hbd_img,
          static_cast<aom_img_fmt_t>(enc_img.fmt - AOM_IMG_FMT_HIGHBITDEPTH),
          enc_img.d_w, enc_img.d_h, 16);
      aom_img_truncate_16_to_8(&enc_hbd_img, &enc_img);
      enc_img = enc_hbd_img;
    }
    if (dec_img.fmt & AOM_IMG_FMT_HIGHBITDEPTH) {
      aom_image_t dec_hbd_img;
      aom_img_alloc(
          &dec_hbd_img,
          static_cast<aom_img_fmt_t>(dec_img.fmt - AOM_IMG_FMT_HIGHBITDEPTH),
          dec_img.d_w, dec_img.d_h, 16);
      aom_img_truncate_16_to_8(&dec_hbd_img, &dec_img);
      dec_img = dec_hbd_img;
    }
  }
#endif

  if (!aom_compare_img(&enc_img, &dec_img)) {
    int y[4], u[4], v[4];
#if CONFIG_AV1_HIGHBITDEPTH
    if (enc_img.fmt & AOM_IMG_FMT_HIGHBITDEPTH) {
      aom_find_mismatch_high(&enc_img, &dec_img, y, u, v);
    } else {
      aom_find_mismatch(&enc_img, &dec_img, y, u, v);
    }
#else
    aom_find_mismatch(&enc_img, &dec_img, y, u, v);
#endif
    fprintf(stderr,
            "Encode/decode mismatch on frame %d at"
            " Y[%d, %d] {%d/%d},"
            " U[%d, %d] {%d/%d},"
            " V[%d, %d] {%d/%d}\n",
            frames_out, y[0], y[1], y[2], y[3], u[0], u[1], u[2], u[3], v[0],
            v[1], v[2], v[3]);
    mismatch = 1;
  }

  aom_img_free(&enc_img);
  aom_img_free(&dec_img);
  return mismatch;
}
#endif  // CONFIG_AV1_DECODER

struct psnr_stats {
  // The second element of these arrays is reserved for high bitdepth.
  uint64_t psnr_sse_total[2];
  uint64_t psnr_samples_total[2];
  double psnr_totals[2][4];
  int psnr_count[2];
};

static void show_psnr(struct psnr_stats *psnr_stream, double peak) {
  double ovpsnr;

  if (!psnr_stream->psnr_count[0]) return;

  fprintf(stderr, "\nPSNR (Overall/Avg/Y/U/V)");
  ovpsnr = sse_to_psnr((double)psnr_stream->psnr_samples_total[0], peak,
                       (double)psnr_stream->psnr_sse_total[0]);
  fprintf(stderr, " %.3f", ovpsnr);

  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    fprintf(stderr, " %.3f",
            psnr_stream->psnr_totals[0][i] / psnr_stream->psnr_count[0]);
  }
  fprintf(stderr, "\n");
}

static aom::AV1RateControlRtcConfig create_rtc_rc_config(
    const aom_codec_enc_cfg_t &cfg, const AppInput &app_input) {
  aom::AV1RateControlRtcConfig rc_cfg;
  rc_cfg.width = cfg.g_w;
  rc_cfg.height = cfg.g_h;
  rc_cfg.max_quantizer = cfg.rc_max_quantizer;
  rc_cfg.min_quantizer = cfg.rc_min_quantizer;
  rc_cfg.target_bandwidth = cfg.rc_target_bitrate;
  rc_cfg.buf_initial_sz = cfg.rc_buf_initial_sz;
  rc_cfg.buf_optimal_sz = cfg.rc_buf_optimal_sz;
  rc_cfg.buf_sz = cfg.rc_buf_sz;
  rc_cfg.overshoot_pct = cfg.rc_overshoot_pct;
  rc_cfg.undershoot_pct = cfg.rc_undershoot_pct;
  // This is hardcoded as AOME_SET_MAX_INTRA_BITRATE_PCT
  rc_cfg.max_intra_bitrate_pct = 300;
  rc_cfg.framerate = cfg.g_timebase.den;
  // TODO(jianj): Add suppor for SVC.
  rc_cfg.ss_number_layers = 1;
  rc_cfg.ts_number_layers = 1;
  rc_cfg.scaling_factor_num[0] = 1;
  rc_cfg.scaling_factor_den[0] = 1;
  rc_cfg.layer_target_bitrate[0] = static_cast<int>(rc_cfg.target_bandwidth);
  rc_cfg.max_quantizers[0] = rc_cfg.max_quantizer;
  rc_cfg.min_quantizers[0] = rc_cfg.min_quantizer;
  rc_cfg.aq_mode = app_input.aq_mode;

  return rc_cfg;
}

static int qindex_to_quantizer(int qindex) {
  // Table that converts 0-63 range Q values passed in outside to the 0-255
  // range Qindex used internally.
  static const int quantizer_to_qindex[] = {
    0,   4,   8,   12,  16,  20,  24,  28,  32,  36,  40,  44,  48,
    52,  56,  60,  64,  68,  72,  76,  80,  84,  88,  92,  96,  100,
    104, 108, 112, 116, 120, 124, 128, 132, 136, 140, 144, 148, 152,
    156, 160, 164, 168, 172, 176, 180, 184, 188, 192, 196, 200, 204,
    208, 212, 216, 220, 224, 228, 232, 236, 240, 244, 249, 255,
  };
  for (int quantizer = 0; quantizer < 64; ++quantizer)
    if (quantizer_to_qindex[quantizer] >= qindex) return quantizer;

  return 63;
}

static void set_active_map(const aom_codec_enc_cfg_t *cfg,
                           aom_codec_ctx_t *codec, int frame_cnt) {
  aom_active_map_t map = { 0, 0, 0 };

  map.rows = (cfg->g_h + 15) / 16;
  map.cols = (cfg->g_w + 15) / 16;

  map.active_map = (uint8_t *)malloc(map.rows * map.cols);
  if (!map.active_map) die("Failed to allocate active map");

  // Example map for testing.
  for (unsigned int i = 0; i < map.rows; ++i) {
    for (unsigned int j = 0; j < map.cols; ++j) {
      int index = map.cols * i + j;
      map.active_map[index] = 1;
      if (frame_cnt < 300) {
        if (i < map.rows / 2 && j < map.cols / 2) map.active_map[index] = 0;
      } else if (frame_cnt >= 300) {
        if (i < map.rows / 2 && j >= map.cols / 2) map.active_map[index] = 0;
      }
    }
  }

  if (aom_codec_control(codec, AOME_SET_ACTIVEMAP, &map))
    die_codec(codec, "Failed to set active map");

  free(map.active_map);
}

int main(int argc, const char **argv) {
  AppInput app_input;
  AvxVideoWriter *outfile[AOM_MAX_LAYERS] = { NULL };
  FILE *obu_files[AOM_MAX_LAYERS] = { NULL };
  AvxVideoWriter *total_layer_file = NULL;
  FILE *total_layer_obu_file = NULL;
  aom_codec_enc_cfg_t cfg;
  int frame_cnt = 0;
  aom_image_t raw;
  int frame_avail;
  int got_data = 0;
  int flags = 0;
  int i;
  int pts = 0;             // PTS starts at 0.
  int frame_duration = 1;  // 1 timebase tick per frame.
  aom_svc_layer_id_t layer_id;
  aom_svc_params_t svc_params;
  aom_svc_ref_frame_config_t ref_frame_config;
  aom_svc_ref_frame_comp_pred_t ref_frame_comp_pred;

#if CONFIG_INTERNAL_STATS
  FILE *stats_file = fopen("opsnr.stt""a");
  if (stats_file == NULL) {
    die("Cannot open opsnr.stt\n");
  }
#endif
#if CONFIG_AV1_DECODER
  aom_codec_ctx_t decoder;
#endif

  struct RateControlMetrics rc;
  int64_t cx_time = 0;
  int64_t cx_time_layer[AOM_MAX_LAYERS];  // max number of layers.
  int frame_cnt_layer[AOM_MAX_LAYERS];
  double sum_bitrate = 0.0;
  double sum_bitrate2 = 0.0;
  double framerate = 30.0;
  int use_svc_control = 1;
  int set_err_resil_frame = 0;
  int test_changing_bitrate = 0;
  zero(rc.layer_target_bitrate);
  memset(&layer_id, 0, sizeof(aom_svc_layer_id_t));
  memset(&app_input, 0, sizeof(AppInput));
  memset(&svc_params, 0, sizeof(svc_params));

  // Flag to test dynamic scaling of source frames for single
  // spatial stream, using the scaling_mode control.
  const int test_dynamic_scaling_single_layer = 0;

  // Flag to test setting speed per layer.
  const int test_speed_per_layer = 0;

  // Flag for testing active maps.
  const int test_active_maps = 0;

  /* Setup default input stream settings */
  for (i = 0; i < MAX_NUM_SPATIAL_LAYERS; ++i) {
    app_input.input_ctx[i].framerate.numerator = 30;
    app_input.input_ctx[i].framerate.denominator = 1;
    app_input.input_ctx[i].only_i420 = 0;
    app_input.input_ctx[i].bit_depth = AOM_BITS_8;
  }
  app_input.speed = 7;
  exec_name = argv[0];

  // start with default encoder configuration
  aom_codec_err_t res = aom_codec_enc_config_default(aom_codec_av1_cx(), &cfg,
                                                     AOM_USAGE_REALTIME);
  if (res != AOM_CODEC_OK) {
    die("Failed to get config: %s\n", aom_codec_err_to_string(res));
  }

  // Real time parameters.
  cfg.g_usage = AOM_USAGE_REALTIME;

  cfg.rc_end_usage = AOM_CBR;
  cfg.rc_min_quantizer = 2;
  cfg.rc_max_quantizer = 52;
  cfg.rc_undershoot_pct = 50;
  cfg.rc_overshoot_pct = 50;
  cfg.rc_buf_initial_sz = 600;
  cfg.rc_buf_optimal_sz = 600;
  cfg.rc_buf_sz = 1000;
  cfg.rc_resize_mode = 0;  // Set to RESIZE_DYNAMIC for dynamic resize.
  cfg.g_lag_in_frames = 0;
  cfg.kf_mode = AOM_KF_AUTO;
  cfg.g_w = 0;  // Force user to specify width and height for raw input.
  cfg.g_h = 0;

  parse_command_line(argc, argv, &app_input, &svc_params, &cfg);

  int ts_number_layers = svc_params.number_temporal_layers;
  int ss_number_layers = svc_params.number_spatial_layers;

  unsigned int width = cfg.g_w;
  unsigned int height = cfg.g_h;

  if (app_input.layering_mode >= 0) {
    if (ts_number_layers !=
            mode_to_num_temporal_layers[app_input.layering_mode] ||
        ss_number_layers !=
            mode_to_num_spatial_layers[app_input.layering_mode]) {
      die("Number of layers doesn't match layering mode.");
    }
  }

  bool has_non_y4m_input = false;
  for (i = 0; i < AOM_MAX_LAYERS; ++i) {
    if (app_input.input_ctx[i].file_type != FILE_TYPE_Y4M) {
      has_non_y4m_input = true;
      break;
    }
  }
  // Y4M reader has its own allocation.
  if (has_non_y4m_input) {
    if (!aom_img_alloc(&raw, AOM_IMG_FMT_I420, width, height, 32)) {
      die("Failed to allocate image (%dx%d)", width, height);
    }
  }

  aom_codec_iface_t *encoder = aom_codec_av1_cx();

  memcpy(&rc.layer_target_bitrate[0], &svc_params.layer_target_bitrate[0],
         sizeof(svc_params.layer_target_bitrate));

  unsigned int total_rate = 0;
  for (i = 0; i < ss_number_layers; i++) {
    total_rate +=
        svc_params
            .layer_target_bitrate[i * ts_number_layers + ts_number_layers - 1];
  }
  if (total_rate != cfg.rc_target_bitrate) {
    die("Incorrect total target bitrate, expected: %d", total_rate);
  }

  svc_params.framerate_factor[0] = 1;
  if (ts_number_layers == 2) {
    svc_params.framerate_factor[0] = 2;
    svc_params.framerate_factor[1] = 1;
  } else if (ts_number_layers == 3) {
    svc_params.framerate_factor[0] = 4;
    svc_params.framerate_factor[1] = 2;
    svc_params.framerate_factor[2] = 1;
  }

  libaom_examples::MultilayerMetadata multilayer_metadata;
  if (app_input.multilayer_metadata_file != NULL) {
    if (!libaom_examples::parse_multilayer_file(
            app_input.multilayer_metadata_file, &multilayer_metadata)) {
      die("Failed to parse multilayer metadata");
    }
    libaom_examples::print_multilayer_metadata(multilayer_metadata);
  }

  framerate = cfg.g_timebase.den / cfg.g_timebase.num;
  set_rate_control_metrics(&rc, framerate, ss_number_layers, ts_number_layers);

  AvxVideoInfo info;
  info.codec_fourcc = get_fourcc_by_aom_encoder(encoder);
  info.frame_width = cfg.g_w;
  info.frame_height = cfg.g_h;
  info.time_base.numerator = cfg.g_timebase.num;
  info.time_base.denominator = cfg.g_timebase.den;
  // Open an output file for each stream.
  for (int sl = 0; sl < ss_number_layers; ++sl) {
    for (int tl = 0; tl < ts_number_layers; ++tl) {
      i = sl * ts_number_layers + tl;
      char file_name[PATH_MAX];
      snprintf(file_name, sizeof(file_name), "%s_%d.av1",
               app_input.output_filename, i);
      if (app_input.output_obu) {
        obu_files[i] = fopen(file_name, "wb");
        if (!obu_files[i]) die("Failed to open %s for writing", file_name);
      } else {
        outfile[i] = aom_video_writer_open(file_name, kContainerIVF, &info);
        if (!outfile[i]) die("Failed to open %s for writing", file_name);
      }
    }
  }
  if (app_input.output_obu) {
    total_layer_obu_file = fopen(app_input.output_filename, "wb");
    if (!total_layer_obu_file)
      die("Failed to open %s for writing", app_input.output_filename);
  } else {
    total_layer_file =
        aom_video_writer_open(app_input.output_filename, kContainerIVF, &info);
    if (!total_layer_file)
      die("Failed to open %s for writing", app_input.output_filename);
  }

  // Initialize codec.
  aom_codec_ctx_t codec;
  aom_codec_flags_t flag = 0;
  flag |= cfg.g_input_bit_depth == AOM_BITS_8 ? 0 : AOM_CODEC_USE_HIGHBITDEPTH;
  flag |= app_input.show_psnr ? AOM_CODEC_USE_PSNR : 0;
  if (aom_codec_enc_init(&codec, encoder, &cfg, flag))
    die_codec(&codec, "Failed to initialize encoder");

#if CONFIG_AV1_DECODER
  if (app_input.decode) {
    if (aom_codec_dec_init(&decoder, get_aom_decoder_by_index(0), NULL, 0))
      die_codec(&decoder, "Failed to initialize decoder");
  }
#endif

  aom_codec_control(&codec, AOME_SET_CPUUSED, app_input.speed);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_AQ_MODE, app_input.aq_mode ? 3 : 0);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_GF_CBR_BOOST_PCT, 0);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_ENABLE_CDEF, 1);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_LOOPFILTER_CONTROL, 1);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_ENABLE_WARPED_MOTION, 0);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_ENABLE_OBMC, 0);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_ENABLE_GLOBAL_MOTION, 0);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_ENABLE_ORDER_HINT, 0);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_ENABLE_TPL_MODEL, 0);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_DELTAQ_MODE, 0);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_COEFF_COST_UPD_FREQ, 3);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_MODE_COST_UPD_FREQ, 3);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_MV_COST_UPD_FREQ, 3);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_DV_COST_UPD_FREQ, 3);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_CDF_UPDATE_MODE, 1);

  // Settings to reduce key frame encoding time.
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_ENABLE_CFL_INTRA, 0);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_ENABLE_SMOOTH_INTRA, 0);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_ENABLE_ANGLE_DELTA, 0);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_ENABLE_FILTER_INTRA, 0);
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_INTRA_DEFAULT_TX_ONLY, 1);

  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_AUTO_TILES, 1);

  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_TUNE_CONTENT, app_input.tune_content);
  if (app_input.tune_content == AOM_CONTENT_SCREEN) {
    aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_ENABLE_PALETTE, 1);
    // INTRABC is currently disabled for rt mode, as it's too slow.
    aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_ENABLE_INTRABC, 0);
  }

  if (app_input.use_external_rc) {
    aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_RTC_EXTERNAL_RC, 1);
  }

  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_MAX_CONSEC_FRAME_DROP_MS_CBR, INT_MAX);

  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_SVC_FRAME_DROP_MODE,
                    AOM_FULL_SUPERFRAME_DROP);

  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_POSTENCODE_DROP_RTC, 1);

  svc_params.number_spatial_layers = ss_number_layers;
  svc_params.number_temporal_layers = ts_number_layers;
  for (i = 0; i < ss_number_layers * ts_number_layers; ++i) {
    svc_params.max_quantizers[i] = cfg.rc_max_quantizer;
    svc_params.min_quantizers[i] = cfg.rc_min_quantizer;
  }
  if (!app_input.scale_factors_explicitly_set) {
    for (i = 0; i < ss_number_layers; ++i) {
      svc_params.scaling_factor_num[i] = 1;
      svc_params.scaling_factor_den[i] = 1;
    }
    if (ss_number_layers == 2) {
      svc_params.scaling_factor_num[0] = 1;
      svc_params.scaling_factor_den[0] = 2;
    } else if (ss_number_layers == 3) {
      svc_params.scaling_factor_num[0] = 1;
      svc_params.scaling_factor_den[0] = 4;
      svc_params.scaling_factor_num[1] = 1;
      svc_params.scaling_factor_den[1] = 2;
    }
  }
  aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_SVC_PARAMS, &svc_params);
  // TODO(aomedia:3032): Configure KSVC in fixed mode.

  // This controls the maximum target size of the key frame.
  // For generating smaller key frames, use a smaller max_intra_size_pct
  // value, like 100 or 200.
  {
    const int max_intra_size_pct = 300;
    aom_codec_control(&codec, AOME_SET_MAX_INTRA_BITRATE_PCT,
                      max_intra_size_pct);
  }

  for (int lx = 0; lx < ts_number_layers * ss_number_layers; lx++) {
    cx_time_layer[lx] = 0;
    frame_cnt_layer[lx] = 0;
  }

  std::unique_ptr<aom::AV1RateControlRTC> rc_api;
  if (app_input.use_external_rc) {
    const aom::AV1RateControlRtcConfig rc_cfg =
        create_rtc_rc_config(cfg, app_input);
    rc_api = aom::AV1RateControlRTC::Create(rc_cfg);
  }

  frame_avail = 1;
  struct psnr_stats psnr_stream;
  memset(&psnr_stream, 0, sizeof(psnr_stream));
  while (frame_avail || got_data) {
    struct aom_usec_timer timer;
    frame_avail = read_frame(&(app_input.input_ctx[0]), &raw);
    // Loop over spatial layers.
    for (int slx = 0; slx < ss_number_layers; slx++) {
      if (slx > 0 && app_input.input_ctx[slx].filename != NULL) {
        const int previous_layer_frame_avail = frame_avail;
        frame_avail = read_frame(&(app_input.input_ctx[slx]), &raw);
        if (previous_layer_frame_avail != frame_avail) {
          die("Mismatch in number of frames between spatial layer input files");
        }
      }

      aom_codec_iter_t iter = NULL;
      const aom_codec_cx_pkt_t *pkt;
      int layer = 0;
      // Flag for superframe whose base is key.
      int is_key_frame = (frame_cnt % cfg.kf_max_dist) == 0;
      // For flexible mode:
      if (app_input.layering_mode >= 0) {
        // Set the reference/update flags, layer_id, and reference_map
        // buffer index.
        set_layer_pattern(app_input.layering_mode, frame_cnt, &layer_id,
                          &ref_frame_config, &ref_frame_comp_pred,
                          &use_svc_control, slx, is_key_frame,
                          (app_input.layering_mode == 10), app_input.speed);
        aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_SVC_LAYER_ID, &layer_id);
        if (use_svc_control) {
          aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_SVC_REF_FRAME_CONFIG,
                            &ref_frame_config);
          aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_SVC_REF_FRAME_COMP_PRED,
                            &ref_frame_comp_pred);
        }
        if (app_input.multilayer_metadata_file != NULL) {
          add_multilayer_metadata(&raw, multilayer_metadata);
        }
        // Set the speed per layer.
        if (test_speed_per_layer) {
          int speed_per_layer = 10;
          if (layer_id.spatial_layer_id == 0) {
            if (layer_id.temporal_layer_id == 0) speed_per_layer = 6;
            if (layer_id.temporal_layer_id == 1) speed_per_layer = 7;
            if (layer_id.temporal_layer_id == 2) speed_per_layer = 8;
          } else if (layer_id.spatial_layer_id == 1) {
            if (layer_id.temporal_layer_id == 0) speed_per_layer = 7;
            if (layer_id.temporal_layer_id == 1) speed_per_layer = 8;
            if (layer_id.temporal_layer_id == 2) speed_per_layer = 9;
          } else if (layer_id.spatial_layer_id == 2) {
            if (layer_id.temporal_layer_id == 0) speed_per_layer = 8;
            if (layer_id.temporal_layer_id == 1) speed_per_layer = 9;
            if (layer_id.temporal_layer_id == 2) speed_per_layer = 10;
          }
          aom_codec_control(&codec, AOME_SET_CPUUSED, speed_per_layer);
        }
      } else {
        // Only up to 3 temporal layers supported in fixed mode.
        // Only need to set spatial and temporal layer_id: reference
        // prediction, refresh, and buffer_idx are set internally.
        layer_id.spatial_layer_id = slx;
        layer_id.temporal_layer_id = 0;
        if (ts_number_layers == 2) {
          layer_id.temporal_layer_id = (frame_cnt % 2) != 0;
        } else if (ts_number_layers == 3) {
          if (frame_cnt % 2 != 0)
            layer_id.temporal_layer_id = 2;
          else if ((frame_cnt > 1) && ((frame_cnt - 2) % 4 == 0))
            layer_id.temporal_layer_id = 1;
        }
        aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_SVC_LAYER_ID, &layer_id);
      }

      if (set_err_resil_frame && cfg.g_error_resilient == 0) {
        // Set error_resilient per frame: off/0 for base layer and
        // on/1 for enhancement layer frames.
        // Note that this is can only be done on the fly/per-frame/layer
        // if the config error_resilience is off/0. See the logic for updating
        // in set_encoder_config():
        // tool_cfg->error_resilient_mode =
        //     cfg->g_error_resilient | extra_cfg->error_resilient_mode;
        const int err_resil_mode =
            layer_id.spatial_layer_id > 0 || layer_id.temporal_layer_id > 0;
        aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_ERROR_RESILIENT_MODE,
                          err_resil_mode);
      }

      layer = slx * ts_number_layers + layer_id.temporal_layer_id;
      if (frame_avail && slx == 0) ++rc.layer_input_frames[layer];

      if (test_dynamic_scaling_single_layer) {
        // Example to scale source down by 2x2, then 4x4, and then back up to
        // 2x2, and then back to original.
        int frame_2x2 = 200;
        int frame_4x4 = 400;
        int frame_2x2up = 600;
        int frame_orig = 800;
        if (frame_cnt >= frame_2x2 && frame_cnt < frame_4x4) {
          // Scale source down by 2x2.
          struct aom_scaling_mode mode = { AOME_ONETWO, AOME_ONETWO };
          aom_codec_control(&codec, AOME_SET_SCALEMODE, &mode);
        } else if (frame_cnt >= frame_4x4 && frame_cnt < frame_2x2up) {
          // Scale source down by 4x4.
          struct aom_scaling_mode mode = { AOME_ONEFOUR, AOME_ONEFOUR };
          aom_codec_control(&codec, AOME_SET_SCALEMODE, &mode);
        } else if (frame_cnt >= frame_2x2up && frame_cnt < frame_orig) {
          // Source back up to 2x2.
          struct aom_scaling_mode mode = { AOME_ONETWO, AOME_ONETWO };
          aom_codec_control(&codec, AOME_SET_SCALEMODE, &mode);
        } else if (frame_cnt >= frame_orig) {
          // Source back up to original resolution (no scaling).
          struct aom_scaling_mode mode = { AOME_NORMAL, AOME_NORMAL };
          aom_codec_control(&codec, AOME_SET_SCALEMODE, &mode);
        }
        if (frame_cnt == frame_2x2 || frame_cnt == frame_4x4 ||
            frame_cnt == frame_2x2up || frame_cnt == frame_orig) {
          // For dynamic resize testing on single layer: refresh all references
          // on the resized frame: this is to avoid decode error:
          // if resize goes down by >= 4x4 then libaom decoder will throw an
          // error that some reference (even though not used) is beyond the
          // limit size (must be smaller than 4x4).
          for (i = 0; i < REF_FRAMES; i++) ref_frame_config.refresh[i] = 1;
          if (use_svc_control) {
            aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_SVC_REF_FRAME_CONFIG,
                              &ref_frame_config);
            aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_SVC_REF_FRAME_COMP_PRED,
                              &ref_frame_comp_pred);
          }
        }
      }

      // Change target_bitrate every other frame.
      if (test_changing_bitrate && frame_cnt % 2 == 0) {
        if (frame_cnt < 500)
          cfg.rc_target_bitrate += 10;
        else
          cfg.rc_target_bitrate -= 10;
        // Do big increase and decrease.
        if (frame_cnt == 100) cfg.rc_target_bitrate <<= 1;
        if (frame_cnt == 600) cfg.rc_target_bitrate >>= 1;
        if (cfg.rc_target_bitrate < 100) cfg.rc_target_bitrate = 100;
        // Call change_config, or bypass with new control.
        // res = aom_codec_enc_config_set(&codec, &cfg);
        if (aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_BITRATE_ONE_PASS_CBR,
                              cfg.rc_target_bitrate))
          die_codec(&codec, "Failed to SET_BITRATE_ONE_PASS_CBR");
      }

      if (rc_api) {
        aom::AV1FrameParamsRTC frame_params;
        // TODO(jianj): Add support for SVC.
        frame_params.spatial_layer_id = 0;
        frame_params.temporal_layer_id = 0;
        frame_params.frame_type =
            is_key_frame ? aom::kKeyFrame : aom::kInterFrame;
        rc_api->ComputeQP(frame_params);
        const int current_qp = rc_api->GetQP();
        if (aom_codec_control(&codec, AV1E_SET_QUANTIZER_ONE_PASS,
                              qindex_to_quantizer(current_qp))) {
          die_codec(&codec, "Failed to SET_QUANTIZER_ONE_PASS");
        }
      }

      if (test_active_maps) set_active_map(&cfg, &codec, frame_cnt);

      // Do the layer encode.
      aom_usec_timer_start(&timer);
      if (aom_codec_encode(&codec, frame_avail ? &raw : NULL, pts, 1, flags))
        die_codec(&codec, "Failed to encode frame");
      aom_usec_timer_mark(&timer);
      cx_time += aom_usec_timer_elapsed(&timer);
      cx_time_layer[layer] += aom_usec_timer_elapsed(&timer);
      frame_cnt_layer[layer] += 1;

      // Get the high motion content flag.
      int content_flag = 0;
      if (aom_codec_control(&codec, AV1E_GET_HIGH_MOTION_CONTENT_SCREEN_RTC,
                            &content_flag)) {
        die_codec(&codec, "Failed to GET_HIGH_MOTION_CONTENT_SCREEN_RTC");
      }

      got_data = 0;
      // For simulcast (mode 11): write out each spatial layer to the file.
      int ss_layers_write = (app_input.layering_mode == 11)
                                ? layer_id.spatial_layer_id + 1
                                : ss_number_layers;
      while ((pkt = aom_codec_get_cx_data(&codec, &iter))) {
        switch (pkt->kind) {
          case AOM_CODEC_CX_FRAME_PKT:
            for (int sl = layer_id.spatial_layer_id; sl < ss_layers_write;
                 ++sl) {
              for (int tl = layer_id.temporal_layer_id; tl < ts_number_layers;
                   ++tl) {
                int j = sl * ts_number_layers + tl;
                if (app_input.output_obu) {
                  fwrite(pkt->data.frame.buf, 1, pkt->data.frame.sz,
                         obu_files[j]);
                } else {
                  aom_video_writer_write_frame(
                      outfile[j],
                      reinterpret_cast<const uint8_t *>(pkt->data.frame.buf),
                      pkt->data.frame.sz, pts);
                }
                if (sl == layer_id.spatial_layer_id)
                  rc.layer_encoding_bitrate[j] += 8.0 * pkt->data.frame.sz;
              }
            }
            got_data = 1;
            // Write everything into the top layer.
            if (app_input.output_obu) {
              fwrite(pkt->data.frame.buf, 1, pkt->data.frame.sz,
                     total_layer_obu_file);
            } else {
              aom_video_writer_write_frame(
                  total_layer_file,
                  reinterpret_cast<const uint8_t *>(pkt->data.frame.buf),
                  pkt->data.frame.sz, pts);
            }
            // Keep count of rate control stats per layer (for non-key).
            if (!(pkt->data.frame.flags & AOM_FRAME_IS_KEY)) {
              int j = layer_id.spatial_layer_id * ts_number_layers +
                      layer_id.temporal_layer_id;
              assert(j >= 0);
              rc.layer_avg_frame_size[j] += 8.0 * pkt->data.frame.sz;
              rc.layer_avg_rate_mismatch[j] +=
                  fabs(8.0 * pkt->data.frame.sz - rc.layer_pfb[j]) /
                  rc.layer_pfb[j];
              if (slx == 0) ++rc.layer_enc_frames[layer_id.temporal_layer_id];
            }

            if (rc_api) {
              rc_api->PostEncodeUpdate(pkt->data.frame.sz);
            }
            // Update for short-time encoding bitrate states, for moving window
            // of size rc->window, shifted by rc->window / 2.
            // Ignore first window segment, due to key frame.
            // For spatial layers: only do this for top/highest SL.
            if (frame_cnt > rc.window_size && slx == ss_number_layers - 1) {
              sum_bitrate += 0.001 * 8.0 * pkt->data.frame.sz * framerate;
              rc.window_size = (rc.window_size <= 0) ? 1 : rc.window_size;
              if (frame_cnt % rc.window_size == 0) {
                rc.window_count += 1;
                rc.avg_st_encoding_bitrate += sum_bitrate / rc.window_size;
                rc.variance_st_encoding_bitrate +=
                    (sum_bitrate / rc.window_size) *
                    (sum_bitrate / rc.window_size);
                sum_bitrate = 0.0;
              }
            }
            // Second shifted window.
            if (frame_cnt > rc.window_size + rc.window_size / 2 &&
                slx == ss_number_layers - 1) {
              sum_bitrate2 += 0.001 * 8.0 * pkt->data.frame.sz * framerate;
              if (frame_cnt > 2 * rc.window_size &&
                  frame_cnt % rc.window_size == 0) {
                rc.window_count += 1;
                rc.avg_st_encoding_bitrate += sum_bitrate2 / rc.window_size;
                rc.variance_st_encoding_bitrate +=
                    (sum_bitrate2 / rc.window_size) *
                    (sum_bitrate2 / rc.window_size);
                sum_bitrate2 = 0.0;
              }
            }

#if CONFIG_AV1_DECODER
            if (app_input.decode) {
              if (aom_codec_decode(
                      &decoder,
                      reinterpret_cast<const uint8_t *>(pkt->data.frame.buf),
                      pkt->data.frame.sz, NULL))
                die_codec(&decoder, "Failed to decode frame");
            }
#endif

            break;
          case AOM_CODEC_PSNR_PKT:
            if (app_input.show_psnr) {
              psnr_stream.psnr_sse_total[0] += pkt->data.psnr.sse[0];
              psnr_stream.psnr_samples_total[0] += pkt->data.psnr.samples[0];
              for (int plane = 0; plane < 4; plane++) {
                psnr_stream.psnr_totals[0][plane] += pkt->data.psnr.psnr[plane];
              }
              psnr_stream.psnr_count[0]++;
            }
            break;
          defaultbreak;
        }
      }
#if CONFIG_AV1_DECODER
      if (got_data && app_input.decode) {
        // Don't look for mismatch on top spatial and top temporal layers as
        // they are non reference frames.
        if ((ss_number_layers > 1 || ts_number_layers > 1) &&
            !(layer_id.temporal_layer_id > 0 &&
              layer_id.temporal_layer_id == ts_number_layers - 1)) {
          if (test_decode(&codec, &decoder, frame_cnt)) {
#if CONFIG_INTERNAL_STATS
            fprintf(stats_file, "First mismatch occurred in frame %d\n",
                    frame_cnt);
            fclose(stats_file);
#endif
            fatal("Mismatch seen");
          }
        }
      }
#endif
    }  // loop over spatial layers
    ++frame_cnt;
    pts += frame_duration;
  }

  for (i = 0; i < MAX_NUM_SPATIAL_LAYERS; ++i) {
    if (app_input.input_ctx[i].filename == NULL) {
      break;
    }
    close_input_file(&(app_input.input_ctx[i]));
  }
  printout_rate_control_summary(&rc, frame_cnt, ss_number_layers,
                                ts_number_layers);

  printf("\n");
  for (int slx = 0; slx < ss_number_layers; slx++)
    for (int tlx = 0; tlx < ts_number_layers; tlx++) {
      int lx = slx * ts_number_layers + tlx;
      printf("Per layer encoding time/FPS stats for encoder: %d %d %d %f %f \n",
             slx, tlx, frame_cnt_layer[lx],
             (float)cx_time_layer[lx] / (double)(frame_cnt_layer[lx] * 1000),
             1000000 * (double)frame_cnt_layer[lx] / (double)cx_time_layer[lx]);
    }

  printf("\n");
  printf("Frame cnt and encoding time/FPS stats for encoding: %d %f %f\n",
         frame_cnt, 1000 * (float)cx_time / (double)(frame_cnt * 1000000),
         1000000 * (double)frame_cnt / (double)cx_time);

  if (app_input.show_psnr) {
    show_psnr(&psnr_stream, 255.0);
  }

  if (aom_codec_destroy(&codec)) die_codec(&codec, "Failed to destroy encoder");

#if CONFIG_AV1_DECODER
  if (app_input.decode) {
    if (aom_codec_destroy(&decoder))
      die_codec(&decoder, "Failed to destroy decoder");
  }
#endif

#if CONFIG_INTERNAL_STATS
  fprintf(stats_file, "No mismatch detected in recon buffers\n");
  fclose(stats_file);
#endif

  // Try to rewrite the output file headers with the actual frame count.
  for (i = 0; i < ss_number_layers * ts_number_layers; ++i)
    aom_video_writer_close(outfile[i]);
  aom_video_writer_close(total_layer_file);

  if (has_non_y4m_input) {
    aom_img_free(&raw);
  }
  return EXIT_SUCCESS;
}

Messung V0.5 in Prozent
C=87 H=83 G=84

¤ Dauer der Verarbeitung: 0.22 Sekunden  (vorverarbeitet am  2026-04-28) ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






Wurzel

Suchen

Beweissystem der NASA

Beweissystem Isabelle

NIST Cobol Testsuite

Cephes Mathematical Library

Wiener Entwicklungsmethode

Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.

Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung und die Messung sind noch experimentell.






                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     


Neuigkeiten

     Aktuelles
     Motto des Tages

Software

     Produkte
     Quellcodebibliothek

Aktivitäten

     Artikel über Sicherheit
     Anleitung zur Aktivierung von SSL

Muße

     Gedichte
     Musik
     Bilder

Jenseits des Üblichen ....

Besucherstatistik

Besucherstatistik

Monitoring

Montastic status badge