Quelle  vp9_firstpass.c   Sprache: C

/*
 *  Copyright (c) 2010 The WebM project authors. All Rights Reserved.
 *
 *  Use of this source code is governed by a BSD-style license
 *  that can be found in the LICENSE file in the root of the source
 *  tree. An additional intellectual property rights grant can be found
 *  in the file PATENTS.  All contributing project authors may
 *  be found in the AUTHORS file in the root of the source tree.
 */

#include <limits.h>
#include <math.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

#include "./vpx_dsp_rtcd.h"
#include "./vpx_scale_rtcd.h"

#include "vpx_dsp/vpx_dsp_common.h"
#include "vpx_mem/vpx_mem.h"
#include "vpx_ports/mem.h"
#include "vpx_ports/system_state.h"
#include "vpx_scale/vpx_scale.h"
#include "vpx_scale/yv12config.h"

#include "vp9/common/vp9_entropymv.h"
#include "vp9/common/vp9_quant_common.h"
#include "vp9/common/vp9_reconinter.h"  // vp9_setup_dst_planes()
#include "vp9/encoder/vp9_aq_variance.h"
#include "vp9/encoder/vp9_block.h"
#include "vp9/encoder/vp9_encodeframe.h"
#include "vp9/encoder/vp9_encodemb.h"
#include "vp9/encoder/vp9_encodemv.h"
#include "vp9/encoder/vp9_encoder.h"
#include "vp9/encoder/vp9_ethread.h"
#include "vp9/encoder/vp9_extend.h"
#include "vp9/encoder/vp9_ext_ratectrl.h"
#include "vp9/encoder/vp9_firstpass.h"
#include "vp9/encoder/vp9_mcomp.h"
#include "vp9/encoder/vp9_quantize.h"
#include "vp9/encoder/vp9_ratectrl.h"
#include "vp9/encoder/vp9_rd.h"
#include "vpx/internal/vpx_codec_internal.h"
#include "vpx/vpx_codec.h"
#include "vpx/vpx_ext_ratectrl.h"
#include "vpx_dsp/variance.h"

#define OUTPUT_FPF 0
#define ARF_STATS_OUTPUT 0
#define COMPLEXITY_STATS_OUTPUT 0

#define FIRST_PASS_Q 10.0
#define NORMAL_BOOST 100
#define MIN_ARF_GF_BOOST 250
#define MIN_DECAY_FACTOR 0.01
#define NEW_MV_MODE_PENALTY 32
#define DARK_THRESH 64
#define LOW_I_THRESH 24000

#define NCOUNT_INTRA_THRESH 8192
#define NCOUNT_INTRA_FACTOR 3

#define INTRA_PART 0.005
#define DEFAULT_DECAY_LIMIT 0.75
#define LOW_SR_DIFF_TRHESH 0.1
#define LOW_CODED_ERR_PER_MB 10.0
#define NCOUNT_FRAME_II_THRESH 6.0
#define BASELINE_ERR_PER_MB 12500.0
#define GF_MAX_FRAME_BOOST 96.0

#ifdef AGGRESSIVE_VBR
#define KF_MIN_FRAME_BOOST 40.0
#define KF_MAX_FRAME_BOOST 80.0
#define MAX_KF_TOT_BOOST 4800
#else
#define KF_MIN_FRAME_BOOST 40.0
#define KF_MAX_FRAME_BOOST 96.0
#define MAX_KF_TOT_BOOST 5400
#endif

#define DEFAULT_ZM_FACTOR 0.5
#define MINQ_ADJ_LIMIT 48
#define MINQ_ADJ_LIMIT_CQ 20
#define HIGH_UNDERSHOOT_RATIO 2
#define AV_WQ_FACTOR 4.0

#define DOUBLE_DIVIDE_CHECK(x) ((x) < 0 ? (x)-0.000001 : (x) + 0.000001)

#if ARF_STATS_OUTPUT
unsigned int arf_count = 0;
#endif

// Resets the first pass file to the given position using a relative seek from
// the current position.
static void reset_fpf_position(TWO_PASS *p, const FIRSTPASS_STATS *position) {
  p->stats_in = position;
}

// Read frame stats at an offset from the current position.
static const FIRSTPASS_STATS *read_frame_stats(const TWO_PASS *p, int offset) {
  if ((offset >= 0 && p->stats_in + offset >= p->stats_in_end) ||
      (offset < 0 && p->stats_in + offset < p->stats_in_start)) {
    return NULL;
  }

  return &p->stats_in[offset];
}

static int input_stats(TWO_PASS *p, FIRSTPASS_STATS *fps) {
  if (p->stats_in >= p->stats_in_end) return EOF;

  *fps = *p->stats_in;
  ++p->stats_in;
  return 1;
}

static void output_stats(FIRSTPASS_STATS *stats) {
  (void)stats;
// TEMP debug code
#if OUTPUT_FPF
  {
    FILE *fpfile;
    fpfile = fopen("firstpass.stt", "a");

    fprintf(fpfile,
            "%12.0lf %12.4lf %12.2lf %12.2lf %12.2lf %12.0lf %12.4lf %12.4lf"
            "%12.4lf %12.4lf %12.4lf %12.4lf %12.4lf %12.4lf %12.4lf %12.4lf"
            "%12.4lf %12.4lf %12.4lf %12.4lf %12.4lf %12.0lf %12.4lf %12.0lf"
            "%12.4lf"
            "\n",
            stats->frame, stats->weight, stats->intra_error, stats->coded_error,
            stats->sr_coded_error, stats->frame_noise_energy, stats->pcnt_inter,
            stats->pcnt_motion, stats->pcnt_second_ref, stats->pcnt_neutral,
            stats->pcnt_intra_low, stats->pcnt_intra_high,
            stats->intra_skip_pct, stats->intra_smooth_pct,
            stats->inactive_zone_rows, stats->inactive_zone_cols, stats->MVr,
            stats->mvr_abs, stats->MVc, stats->mvc_abs, stats->MVrv,
            stats->MVcv, stats->mv_in_out_count, stats->count, stats->duration);
    fclose(fpfile);
  }
#endif
}

static void zero_stats(FIRSTPASS_STATS *section) {
  section->frame = 0.0;
  section->weight = 0.0;
  section->intra_error = 0.0;
  section->coded_error = 0.0;
  section->sr_coded_error = 0.0;
  section->frame_noise_energy = 0.0;
  section->pcnt_inter = 0.0;
  section->pcnt_motion = 0.0;
  section->pcnt_second_ref = 0.0;
  section->pcnt_neutral = 0.0;
  section->intra_skip_pct = 0.0;
  section->intra_smooth_pct = 0.0;
  section->pcnt_intra_low = 0.0;
  section->pcnt_intra_high = 0.0;
  section->inactive_zone_rows = 0.0;
  section->inactive_zone_cols = 0.0;
  section->new_mv_count = 0.0;
  section->MVr = 0.0;
  section->mvr_abs = 0.0;
  section->MVc = 0.0;
  section->mvc_abs = 0.0;
  section->MVrv = 0.0;
  section->MVcv = 0.0;
  section->mv_in_out_count = 0.0;
  section->count = 0.0;
  section->duration = 1.0;
  section->spatial_layer_id = 0;
}

static void accumulate_stats(FIRSTPASS_STATS *section,
                             const FIRSTPASS_STATS *frame) {
  section->frame += frame->frame;
  section->weight += frame->weight;
  section->spatial_layer_id = frame->spatial_layer_id;
  section->intra_error += frame->intra_error;
  section->coded_error += frame->coded_error;
  section->sr_coded_error += frame->sr_coded_error;
  section->frame_noise_energy += frame->frame_noise_energy;
  section->pcnt_inter += frame->pcnt_inter;
  section->pcnt_motion += frame->pcnt_motion;
  section->pcnt_second_ref += frame->pcnt_second_ref;
  section->pcnt_neutral += frame->pcnt_neutral;
  section->intra_skip_pct += frame->intra_skip_pct;
  section->intra_smooth_pct += frame->intra_smooth_pct;
  section->pcnt_intra_low += frame->pcnt_intra_low;
  section->pcnt_intra_high += frame->pcnt_intra_high;
  section->inactive_zone_rows += frame->inactive_zone_rows;
  section->inactive_zone_cols += frame->inactive_zone_cols;
  section->new_mv_count += frame->new_mv_count;
  section->MVr += frame->MVr;
  section->mvr_abs += frame->mvr_abs;
  section->MVc += frame->MVc;
  section->mvc_abs += frame->mvc_abs;
  section->MVrv += frame->MVrv;
  section->MVcv += frame->MVcv;
  section->mv_in_out_count += frame->mv_in_out_count;
  section->count += frame->count;
  section->duration += frame->duration;
}

static void subtract_stats(FIRSTPASS_STATS *section,
                           const FIRSTPASS_STATS *frame) {
  section->frame -= frame->frame;
  section->weight -= frame->weight;
  section->intra_error -= frame->intra_error;
  section->coded_error -= frame->coded_error;
  section->sr_coded_error -= frame->sr_coded_error;
  section->frame_noise_energy -= frame->frame_noise_energy;
  section->pcnt_inter -= frame->pcnt_inter;
  section->pcnt_motion -= frame->pcnt_motion;
  section->pcnt_second_ref -= frame->pcnt_second_ref;
  section->pcnt_neutral -= frame->pcnt_neutral;
  section->intra_skip_pct -= frame->intra_skip_pct;
  section->intra_smooth_pct -= frame->intra_smooth_pct;
  section->pcnt_intra_low -= frame->pcnt_intra_low;
  section->pcnt_intra_high -= frame->pcnt_intra_high;
  section->inactive_zone_rows -= frame->inactive_zone_rows;
  section->inactive_zone_cols -= frame->inactive_zone_cols;
  section->new_mv_count -= frame->new_mv_count;
  section->MVr -= frame->MVr;
  section->mvr_abs -= frame->mvr_abs;
  section->MVc -= frame->MVc;
  section->mvc_abs -= frame->mvc_abs;
  section->MVrv -= frame->MVrv;
  section->MVcv -= frame->MVcv;
  section->mv_in_out_count -= frame->mv_in_out_count;
  section->count -= frame->count;
  section->duration -= frame->duration;
}

// Calculate an active area of the image that discounts formatting
// bars and partially discounts other 0 energy areas.
#define MIN_ACTIVE_AREA 0.5
#define MAX_ACTIVE_AREA 1.0
static double calculate_active_area(const FRAME_INFO *frame_info,
                                    const FIRSTPASS_STATS *this_frame) {
  double active_pct;

  active_pct =
      1.0 -
      ((this_frame->intra_skip_pct / 2) +
       ((this_frame->inactive_zone_rows * 2) / (double)frame_info->mb_rows));
  return fclamp(active_pct, MIN_ACTIVE_AREA, MAX_ACTIVE_AREA);
}

// Get the average weighted error for the clip (or corpus)
static double get_distribution_av_err(VP9_COMP *cpi, TWO_PASS *const twopass) {
  const double av_weight =
      twopass->total_stats.weight / twopass->total_stats.count;

  if (cpi->oxcf.vbr_corpus_complexity)
    return av_weight * twopass->mean_mod_score;
  else
    return (twopass->total_stats.coded_error * av_weight) /
           twopass->total_stats.count;
}

#define ACT_AREA_CORRECTION 0.5
// Calculate a modified Error used in distributing bits between easier and
// harder frames.
static double calculate_mod_frame_score(const VP9_COMP *cpi,
                                        const VP9EncoderConfig *oxcf,
                                        const FIRSTPASS_STATS *this_frame,
                                        const double av_err) {
  double modified_score =
      av_err * pow(this_frame->coded_error * this_frame->weight /
                       DOUBLE_DIVIDE_CHECK(av_err),
                   oxcf->two_pass_vbrbias / 100.0);

  // Correction for active area. Frames with a reduced active area
  // (eg due to formatting bars) have a higher error per mb for the
  // remaining active MBs. The correction here assumes that coding
  // 0.5N blocks of complexity 2X is a little easier than coding N
  // blocks of complexity X.
  modified_score *= pow(calculate_active_area(&cpi->frame_info, this_frame),
                        ACT_AREA_CORRECTION);

  return modified_score;
}

static double calc_norm_frame_score(const VP9EncoderConfig *oxcf,
                                    const FRAME_INFO *frame_info,
                                    const FIRSTPASS_STATS *this_frame,
                                    double mean_mod_score, double av_err) {
  double modified_score =
      av_err * pow(this_frame->coded_error * this_frame->weight /
                       DOUBLE_DIVIDE_CHECK(av_err),
                   oxcf->two_pass_vbrbias / 100.0);

  const double min_score = (double)(oxcf->two_pass_vbrmin_section) / 100.0;
  const double max_score = (double)(oxcf->two_pass_vbrmax_section) / 100.0;

  // Correction for active area. Frames with a reduced active area
  // (eg due to formatting bars) have a higher error per mb for the
  // remaining active MBs. The correction here assumes that coding
  // 0.5N blocks of complexity 2X is a little easier than coding N
  // blocks of complexity X.
  modified_score *=
      pow(calculate_active_area(frame_info, this_frame), ACT_AREA_CORRECTION);

  // Normalize to a midpoint score.
  modified_score /= DOUBLE_DIVIDE_CHECK(mean_mod_score);
  return fclamp(modified_score, min_score, max_score);
}

static double calculate_norm_frame_score(const VP9_COMP *cpi,
                                         const TWO_PASS *twopass,
                                         const VP9EncoderConfig *oxcf,
                                         const FIRSTPASS_STATS *this_frame,
                                         const double av_err) {
  return calc_norm_frame_score(oxcf, &cpi->frame_info, this_frame,
                               twopass->mean_mod_score, av_err);
}

// This function returns the maximum target rate per frame.
static int frame_max_bits(const RATE_CONTROL *rc,
                          const VP9EncoderConfig *oxcf) {
  int64_t max_bits = ((int64_t)rc->avg_frame_bandwidth *
                      (int64_t)oxcf->two_pass_vbrmax_section) /
                     100;
  if (max_bits < 0)
    max_bits = 0;
  else if (max_bits > rc->max_frame_bandwidth)
    max_bits = rc->max_frame_bandwidth;

  return (int)max_bits;
}

void vp9_init_first_pass(VP9_COMP *cpi) {
  zero_stats(&cpi->twopass.total_stats);
}

void vp9_end_first_pass(VP9_COMP *cpi) {
  output_stats(&cpi->twopass.total_stats);
  cpi->twopass.first_pass_done = 1;
  vpx_free(cpi->twopass.fp_mb_float_stats);
  cpi->twopass.fp_mb_float_stats = NULL;
}

static vpx_variance_fn_t get_block_variance_fn(BLOCK_SIZE bsize) {
  switch (bsize) {
    case BLOCK_8X8: return vpx_mse8x8;
    case BLOCK_16X8: return vpx_mse16x8;
    case BLOCK_8X16: return vpx_mse8x16;
    default: return vpx_mse16x16;
  }
}

static unsigned int get_prediction_error(BLOCK_SIZE bsize,
                                         const struct buf_2d *src,
                                         const struct buf_2d *ref) {
  unsigned int sse;
  const vpx_variance_fn_t fn = get_block_variance_fn(bsize);
  fn(src->buf, src->stride, ref->buf, ref->stride, &sse);
  return sse;
}

#if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
static vpx_variance_fn_t highbd_get_block_variance_fn(BLOCK_SIZE bsize,
                                                      int bd) {
  switch (bd) {
    default:
      switch (bsize) {
        case BLOCK_8X8: return vpx_highbd_8_mse8x8;
        case BLOCK_16X8: return vpx_highbd_8_mse16x8;
        case BLOCK_8X16: return vpx_highbd_8_mse8x16;
        default: return vpx_highbd_8_mse16x16;
      }
    case 10:
      switch (bsize) {
        case BLOCK_8X8: return vpx_highbd_10_mse8x8;
        case BLOCK_16X8: return vpx_highbd_10_mse16x8;
        case BLOCK_8X16: return vpx_highbd_10_mse8x16;
        default: return vpx_highbd_10_mse16x16;
      }
    case 12:
      switch (bsize) {
        case BLOCK_8X8: return vpx_highbd_12_mse8x8;
        case BLOCK_16X8: return vpx_highbd_12_mse16x8;
        case BLOCK_8X16: return vpx_highbd_12_mse8x16;
        default: return vpx_highbd_12_mse16x16;
      }
  }
}

static unsigned int highbd_get_prediction_error(BLOCK_SIZE bsize,
                                                const struct buf_2d *src,
                                                const struct buf_2d *ref,
                                                int bd) {
  unsigned int sse;
  const vpx_variance_fn_t fn = highbd_get_block_variance_fn(bsize, bd);
  fn(src->buf, src->stride, ref->buf, ref->stride, &sse);
  return sse;
}
#endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH

// Refine the motion search range according to the frame dimension
// for first pass test.
static int get_search_range(const VP9_COMP *cpi) {
  int sr = 0;
  const int dim = VPXMIN(cpi->initial_width, cpi->initial_height);

  while ((dim << sr) < MAX_FULL_PEL_VAL) ++sr;
  return sr;
}

// Reduce limits to keep the motion search within MV_MAX of ref_mv. Not doing
// this can be problematic for big videos (8K) and may cause assert failure
// (or memory violation) in mv_cost. Limits are only modified if they would
// be non-empty. Returns 1 if limits are non-empty.
static int intersect_limits_with_mv_max(MvLimits *mv_limits, const MV *ref_mv) {
  const int row_min =
      VPXMAX(mv_limits->row_min, (ref_mv->row + 7 - MV_MAX) >> 3);
  const int row_max =
      VPXMIN(mv_limits->row_max, (ref_mv->row - 1 + MV_MAX) >> 3);
  const int col_min =
      VPXMAX(mv_limits->col_min, (ref_mv->col + 7 - MV_MAX) >> 3);
  const int col_max =
      VPXMIN(mv_limits->col_max, (ref_mv->col - 1 + MV_MAX) >> 3);
  if (row_min > row_max || col_min > col_max) {
    return 0;
  }
  mv_limits->row_min = row_min;
  mv_limits->row_max = row_max;
  mv_limits->col_min = col_min;
  mv_limits->col_max = col_max;
  return 1;
}

static void first_pass_motion_search(VP9_COMP *cpi, MACROBLOCK *x,
                                     const MV *ref_mv, MV *best_mv,
                                     int *best_motion_err) {
  MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
  MV tmp_mv = { 0, 0 };
  MV ref_mv_full = { ref_mv->row >> 3, ref_mv->col >> 3 };
  int num00, tmp_err, n;
  const BLOCK_SIZE bsize = xd->mi[0]->sb_type;
  vp9_variance_fn_ptr_t v_fn_ptr = cpi->fn_ptr[bsize];
  const int new_mv_mode_penalty = NEW_MV_MODE_PENALTY;
  MV center_mv_full = ref_mv_full;
  unsigned int start_mv_sad;
  vp9_sad_fn_ptr_t sad_fn_ptr;

  int step_param = 3;
  int further_steps = (MAX_MVSEARCH_STEPS - 1) - step_param;
  const int sr = get_search_range(cpi);
  const MvLimits tmp_mv_limits = x->mv_limits;
  step_param += sr;
  further_steps -= sr;

  if (!intersect_limits_with_mv_max(&x->mv_limits, ref_mv)) {
    return;
  }

  // Override the default variance function to use MSE.
  v_fn_ptr.vf = get_block_variance_fn(bsize);
#if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
  if (xd->cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH) {
    v_fn_ptr.vf = highbd_get_block_variance_fn(bsize, xd->bd);
  }
#endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH

  // Calculate SAD of the start mv
  clamp_mv(&ref_mv_full, x->mv_limits.col_min, x->mv_limits.col_max,
           x->mv_limits.row_min, x->mv_limits.row_max);
  start_mv_sad = get_start_mv_sad(x, &ref_mv_full, ¢er_mv_full,
                                  cpi->fn_ptr[bsize].sdf, x->sadperbit16);
  sad_fn_ptr.sdf = cpi->fn_ptr[bsize].sdf;
  sad_fn_ptr.sdx4df = cpi->fn_ptr[bsize].sdx4df;

  // Center the initial step/diamond search on best mv.
  tmp_err = cpi->diamond_search_sad(x, &cpi->ss_cfg, &ref_mv_full, start_mv_sad,
                                    &tmp_mv, step_param, x->sadperbit16, &num00,
                                    &sad_fn_ptr, ref_mv);
  if (tmp_err < INT_MAX)
    tmp_err = vp9_get_mvpred_var(x, &tmp_mv, ref_mv, &v_fn_ptr, 1);
  if (tmp_err < INT_MAX - new_mv_mode_penalty) tmp_err += new_mv_mode_penalty;

  if (tmp_err < *best_motion_err) {
    *best_motion_err = tmp_err;
    *best_mv = tmp_mv;
  }

  // Carry out further step/diamond searches as necessary.
  n = num00;
  num00 = 0;

  while (n < further_steps) {
    ++n;

    if (num00) {
      --num00;
    } else {
      tmp_err = cpi->diamond_search_sad(
          x, &cpi->ss_cfg, &ref_mv_full, start_mv_sad, &tmp_mv, step_param + n,
          x->sadperbit16, &num00, &sad_fn_ptr, ref_mv);
      if (tmp_err < INT_MAX)
        tmp_err = vp9_get_mvpred_var(x, &tmp_mv, ref_mv, &v_fn_ptr, 1);
      if (tmp_err < INT_MAX - new_mv_mode_penalty)
        tmp_err += new_mv_mode_penalty;

      if (tmp_err < *best_motion_err) {
        *best_motion_err = tmp_err;
        *best_mv = tmp_mv;
      }
    }
  }
  x->mv_limits = tmp_mv_limits;
}

static BLOCK_SIZE get_bsize(const VP9_COMMON *cm, int mb_row, int mb_col) {
  if (2 * mb_col + 1 < cm->mi_cols) {
    return 2 * mb_row + 1 < cm->mi_rows ? BLOCK_16X16 : BLOCK_16X8;
  } else {
    return 2 * mb_row + 1 < cm->mi_rows ? BLOCK_8X16 : BLOCK_8X8;
  }
}

static int find_fp_qindex(vpx_bit_depth_t bit_depth) {
  int i;

  for (i = 0; i < QINDEX_RANGE; ++i)
    if (vp9_convert_qindex_to_q(i, bit_depth) >= FIRST_PASS_Q) break;

  if (i == QINDEX_RANGE) i--;

  return i;
}

static void set_first_pass_params(VP9_COMP *cpi) {
  VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
  if (!cpi->refresh_alt_ref_frame &&
      (cm->current_video_frame == 0 || (cpi->frame_flags & FRAMEFLAGS_KEY))) {
    cm->frame_type = KEY_FRAME;
  } else {
    cm->frame_type = INTER_FRAME;
  }
  // Do not use periodic key frames.
  cpi->rc.frames_to_key = INT_MAX;
}

// Scale an sse threshold to account for 8/10/12 bit.
static int scale_sse_threshold(VP9_COMMON *cm, int thresh) {
  int ret_val = thresh;
#if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
  if (cm->use_highbitdepth) {
    switch (cm->bit_depth) {
      case VPX_BITS_8: ret_val = thresh; break;
      case VPX_BITS_10: ret_val = thresh << 4; break;
      default:
        assert(cm->bit_depth == VPX_BITS_12);
        ret_val = thresh << 8;
        break;
    }
  }
#else
  (void)cm;
#endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
  return ret_val;
}

// This threshold is used to track blocks where to all intents and purposes
// the intra prediction error 0. Though the metric we test against
// is technically a sse we are mainly interested in blocks where all the pixels
// in the 8 bit domain have an error of <= 1 (where error = sse) so a
// linear scaling for 10 and 12 bit gives similar results.
#define UL_INTRA_THRESH 50
static int get_ul_intra_threshold(VP9_COMMON *cm) {
  int ret_val = UL_INTRA_THRESH;
#if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
  if (cm->use_highbitdepth) {
    switch (cm->bit_depth) {
      case VPX_BITS_8: ret_val = UL_INTRA_THRESH; break;
      case VPX_BITS_10: ret_val = UL_INTRA_THRESH << 2; break;
      default:
        assert(cm->bit_depth == VPX_BITS_12);
        ret_val = UL_INTRA_THRESH << 4;
        break;
    }
  }
#else
  (void)cm;
#endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
  return ret_val;
}

#define SMOOTH_INTRA_THRESH 4000
static int get_smooth_intra_threshold(VP9_COMMON *cm) {
  int ret_val = SMOOTH_INTRA_THRESH;
#if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
  if (cm->use_highbitdepth) {
    switch (cm->bit_depth) {
      case VPX_BITS_8: ret_val = SMOOTH_INTRA_THRESH; break;
      case VPX_BITS_10: ret_val = SMOOTH_INTRA_THRESH << 4; break;
      default:
        assert(cm->bit_depth == VPX_BITS_12);
        ret_val = SMOOTH_INTRA_THRESH << 8;
        break;
    }
  }
#else
  (void)cm;
#endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
  return ret_val;
}

#define FP_DN_THRESH 8
#define FP_MAX_DN_THRESH 24
#define KERNEL_SIZE 3

// Baseline Kernel weights for first pass noise metric
static uint8_t fp_dn_kernel_3[KERNEL_SIZE * KERNEL_SIZE] = { 1, 2, 1, 2, 4,
                                                             2, 1, 2, 1 };

// Estimate noise at a single point based on the impact of a spatial kernel
// on the point value
static int fp_estimate_point_noise(uint8_t *src_ptr, const int stride) {
  int sum_weight = 0;
  int sum_val = 0;
  int i, j;
  int max_diff = 0;
  int diff;
  int dn_diff;
  uint8_t *tmp_ptr;
  uint8_t *kernel_ptr;
  uint8_t dn_val;
  uint8_t centre_val = *src_ptr;

  kernel_ptr = fp_dn_kernel_3;

  // Apply the kernel
  tmp_ptr = src_ptr - stride - 1;
  for (i = 0; i < KERNEL_SIZE; ++i) {
    for (j = 0; j < KERNEL_SIZE; ++j) {
      diff = abs((int)centre_val - (int)tmp_ptr[j]);
      max_diff = VPXMAX(max_diff, diff);
      if (diff <= FP_DN_THRESH) {
        sum_weight += *kernel_ptr;
        sum_val += (int)tmp_ptr[j] * (int)*kernel_ptr;
      }
      ++kernel_ptr;
    }
    tmp_ptr += stride;
  }

  if (max_diff < FP_MAX_DN_THRESH)
    // Update the source value with the new filtered value
    dn_val = (sum_val + (sum_weight >> 1)) / sum_weight;
  else
    dn_val = *src_ptr;

  // return the noise energy as the square of the difference between the
  // denoised and raw value.
  dn_diff = (int)*src_ptr - (int)dn_val;
  return dn_diff * dn_diff;
}
#if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
static int fp_highbd_estimate_point_noise(uint8_t *src_ptr, const int stride) {
  int sum_weight = 0;
  int sum_val = 0;
  int i, j;
  int max_diff = 0;
  int diff;
  int dn_diff;
  uint8_t *tmp_ptr;
  uint16_t *tmp_ptr16;
  uint8_t *kernel_ptr;
  uint16_t dn_val;
  uint16_t centre_val = *CONVERT_TO_SHORTPTR(src_ptr);

  kernel_ptr = fp_dn_kernel_3;

  // Apply the kernel
  tmp_ptr = src_ptr - stride - 1;
  for (i = 0; i < KERNEL_SIZE; ++i) {
    tmp_ptr16 = CONVERT_TO_SHORTPTR(tmp_ptr);
    for (j = 0; j < KERNEL_SIZE; ++j) {
      diff = abs((int)centre_val - (int)tmp_ptr16[j]);
      max_diff = VPXMAX(max_diff, diff);
      if (diff <= FP_DN_THRESH) {
        sum_weight += *kernel_ptr;
        sum_val += (int)tmp_ptr16[j] * (int)*kernel_ptr;
      }
      ++kernel_ptr;
    }
    tmp_ptr += stride;
  }

  if (max_diff < FP_MAX_DN_THRESH)
    // Update the source value with the new filtered value
    dn_val = (sum_val + (sum_weight >> 1)) / sum_weight;
  else
    dn_val = *CONVERT_TO_SHORTPTR(src_ptr);

  // return the noise energy as the square of the difference between the
  // denoised and raw value.
  dn_diff = (int)(*CONVERT_TO_SHORTPTR(src_ptr)) - (int)dn_val;
  return dn_diff * dn_diff;
}
#endif

// Estimate noise for a block.
static int fp_estimate_block_noise(MACROBLOCK *x, BLOCK_SIZE bsize) {
#if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
  MACROBLOCKD *xd = &x->e_mbd;
#endif
  uint8_t *src_ptr = &x->plane[0].src.buf[0];
  const int width = num_4x4_blocks_wide_lookup[bsize] * 4;
  const int height = num_4x4_blocks_high_lookup[bsize] * 4;
  int w, h;
  int stride = x->plane[0].src.stride;
  int block_noise = 0;

  // Sampled points to reduce cost overhead.
  for (h = 0; h < height; h += 2) {
    for (w = 0; w < width; w += 2) {
#if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
      if (xd->cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH)
        block_noise += fp_highbd_estimate_point_noise(src_ptr, stride);
      else
        block_noise += fp_estimate_point_noise(src_ptr, stride);
#else
      block_noise += fp_estimate_point_noise(src_ptr, stride);
#endif
      ++src_ptr;
    }
    src_ptr += (stride - width);
  }
  return block_noise << 2;  // Scale << 2 to account for sampling.
}

// This function is called to test the functionality of row based
// multi-threading in unit tests for bit-exactness
static void accumulate_floating_point_stats(VP9_COMP *cpi,
                                            TileDataEnc *first_tile_col) {
  VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
  int mb_row, mb_col;
  first_tile_col->fp_data.intra_factor = 0;
  first_tile_col->fp_data.brightness_factor = 0;
  first_tile_col->fp_data.neutral_count = 0;
  for (mb_row = 0; mb_row < cm->mb_rows; ++mb_row) {
    for (mb_col = 0; mb_col < cm->mb_cols; ++mb_col) {
      const int mb_index = mb_row * cm->mb_cols + mb_col;
      first_tile_col->fp_data.intra_factor +=
          cpi->twopass.fp_mb_float_stats[mb_index].frame_mb_intra_factor;
      first_tile_col->fp_data.brightness_factor +=
          cpi->twopass.fp_mb_float_stats[mb_index].frame_mb_brightness_factor;
      first_tile_col->fp_data.neutral_count +=
          cpi->twopass.fp_mb_float_stats[mb_index].frame_mb_neutral_count;
    }
  }
}

static void first_pass_stat_calc(VP9_COMP *cpi, FIRSTPASS_STATS *fps,
                                 FIRSTPASS_DATA *fp_acc_data) {
  VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
  // The minimum error here insures some bit allocation to frames even
  // in static regions. The allocation per MB declines for larger formats
  // where the typical "real" energy per MB also falls.
  // Initial estimate here uses sqrt(mbs) to define the min_err, where the
  // number of mbs is proportional to the image area.
  const int num_mbs = (cpi->oxcf.resize_mode != RESIZE_NONE) ? cpi->initial_mbs
                                                             : cpi->common.MBs;
  const double min_err = 200 * sqrt(num_mbs);

  // Clamp the image start to rows/2. This number of rows is discarded top
  // and bottom as dead data so rows / 2 means the frame is blank.
  if ((fp_acc_data->image_data_start_row > cm->mb_rows / 2) ||
      (fp_acc_data->image_data_start_row == INVALID_ROW)) {
    fp_acc_data->image_data_start_row = cm->mb_rows / 2;
  }
  // Exclude any image dead zone
  if (fp_acc_data->image_data_start_row > 0) {
    fp_acc_data->intra_skip_count =
        VPXMAX(0, fp_acc_data->intra_skip_count -
                      (fp_acc_data->image_data_start_row * cm->mb_cols * 2));
  }

  fp_acc_data->intra_factor = fp_acc_data->intra_factor / (double)num_mbs;
  fp_acc_data->brightness_factor =
      fp_acc_data->brightness_factor / (double)num_mbs;
  fps->weight = fp_acc_data->intra_factor * fp_acc_data->brightness_factor;

  fps->frame = cm->current_video_frame;
  fps->spatial_layer_id = cpi->svc.spatial_layer_id;

  fps->coded_error =
      ((double)(fp_acc_data->coded_error >> 8) + min_err) / num_mbs;
  fps->sr_coded_error =
      ((double)(fp_acc_data->sr_coded_error >> 8) + min_err) / num_mbs;
  fps->intra_error =
      ((double)(fp_acc_data->intra_error >> 8) + min_err) / num_mbs;

  fps->frame_noise_energy =
      (double)(fp_acc_data->frame_noise_energy) / (double)num_mbs;
  fps->count = 1.0;
  fps->pcnt_inter = (double)(fp_acc_data->intercount) / num_mbs;
  fps->pcnt_second_ref = (double)(fp_acc_data->second_ref_count) / num_mbs;
  fps->pcnt_neutral = (double)(fp_acc_data->neutral_count) / num_mbs;
  fps->pcnt_intra_low = (double)(fp_acc_data->intra_count_low) / num_mbs;
  fps->pcnt_intra_high = (double)(fp_acc_data->intra_count_high) / num_mbs;
  fps->intra_skip_pct = (double)(fp_acc_data->intra_skip_count) / num_mbs;
  fps->intra_smooth_pct = (double)(fp_acc_data->intra_smooth_count) / num_mbs;
  fps->inactive_zone_rows = (double)(fp_acc_data->image_data_start_row);
  // Currently set to 0 as most issues relate to letter boxing.
  fps->inactive_zone_cols = (double)0;

  if (fp_acc_data->mvcount > 0) {
    fps->new_mv_count = (double)(fp_acc_data->new_mv_count) / num_mbs;
    fps->MVr = (double)(fp_acc_data->sum_mvr) / fp_acc_data->mvcount;
    fps->mvr_abs = (double)(fp_acc_data->sum_mvr_abs) / fp_acc_data->mvcount;
    fps->MVc = (double)(fp_acc_data->sum_mvc) / fp_acc_data->mvcount;
    fps->mvc_abs = (double)(fp_acc_data->sum_mvc_abs) / fp_acc_data->mvcount;
    fps->MVrv = ((double)(fp_acc_data->sum_mvrs) -
                 ((double)(fp_acc_data->sum_mvr) * (fp_acc_data->sum_mvr) /
                  fp_acc_data->mvcount)) /
                fp_acc_data->mvcount;
    fps->MVcv = ((double)(fp_acc_data->sum_mvcs) -
                 ((double)(fp_acc_data->sum_mvc) * (fp_acc_data->sum_mvc) /
                  fp_acc_data->mvcount)) /
                fp_acc_data->mvcount;
    fps->mv_in_out_count =
        (double)(fp_acc_data->sum_in_vectors) / (fp_acc_data->mvcount * 2);
    fps->pcnt_motion = (double)(fp_acc_data->mvcount) / num_mbs;
  } else {
    fps->new_mv_count = 0.0;
    fps->MVr = 0.0;
    fps->mvr_abs = 0.0;
    fps->MVc = 0.0;
    fps->mvc_abs = 0.0;
    fps->MVrv = 0.0;
    fps->MVcv = 0.0;
    fps->mv_in_out_count = 0.0;
    fps->pcnt_motion = 0.0;
  }
}

static void accumulate_fp_mb_row_stat(TileDataEnc *this_tile,
                                      FIRSTPASS_DATA *fp_acc_data) {
  this_tile->fp_data.intra_factor += fp_acc_data->intra_factor;
  this_tile->fp_data.brightness_factor += fp_acc_data->brightness_factor;
  this_tile->fp_data.coded_error += fp_acc_data->coded_error;
  this_tile->fp_data.sr_coded_error += fp_acc_data->sr_coded_error;
  this_tile->fp_data.frame_noise_energy += fp_acc_data->frame_noise_energy;
  this_tile->fp_data.intra_error += fp_acc_data->intra_error;
  this_tile->fp_data.intercount += fp_acc_data->intercount;
  this_tile->fp_data.second_ref_count += fp_acc_data->second_ref_count;
  this_tile->fp_data.neutral_count += fp_acc_data->neutral_count;
  this_tile->fp_data.intra_count_low += fp_acc_data->intra_count_low;
  this_tile->fp_data.intra_count_high += fp_acc_data->intra_count_high;
  this_tile->fp_data.intra_skip_count += fp_acc_data->intra_skip_count;
  this_tile->fp_data.new_mv_count += fp_acc_data->new_mv_count;
  this_tile->fp_data.mvcount += fp_acc_data->mvcount;
  this_tile->fp_data.sum_mvr += fp_acc_data->sum_mvr;
  this_tile->fp_data.sum_mvr_abs += fp_acc_data->sum_mvr_abs;
  this_tile->fp_data.sum_mvc += fp_acc_data->sum_mvc;
  this_tile->fp_data.sum_mvc_abs += fp_acc_data->sum_mvc_abs;
  this_tile->fp_data.sum_mvrs += fp_acc_data->sum_mvrs;
  this_tile->fp_data.sum_mvcs += fp_acc_data->sum_mvcs;
  this_tile->fp_data.sum_in_vectors += fp_acc_data->sum_in_vectors;
  this_tile->fp_data.intra_smooth_count += fp_acc_data->intra_smooth_count;
  this_tile->fp_data.image_data_start_row =
      VPXMIN(this_tile->fp_data.image_data_start_row,
             fp_acc_data->image_data_start_row) == INVALID_ROW
          ? VPXMAX(this_tile->fp_data.image_data_start_row,
                   fp_acc_data->image_data_start_row)
          : VPXMIN(this_tile->fp_data.image_data_start_row,
                   fp_acc_data->image_data_start_row);
}

#if CONFIG_RATE_CTRL
static void store_fp_motion_vector(VP9_COMP *cpi, const MV *mv,
                                   const int mb_row, const int mb_col,
                                   MV_REFERENCE_FRAME frame_type,
                                   const int mv_idx) {
  VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
  const int mb_index = mb_row * cm->mb_cols + mb_col;
  MOTION_VECTOR_INFO *this_motion_vector_info =
      &cpi->fp_motion_vector_info[mb_index];
  this_motion_vector_info->ref_frame[mv_idx] = frame_type;
  if (frame_type != INTRA_FRAME) {
    this_motion_vector_info->mv[mv_idx].as_mv = *mv;
  }
}
#endif  // CONFIG_RATE_CTRL

#define NZ_MOTION_PENALTY 128
#define INTRA_MODE_PENALTY 1024
void vp9_first_pass_encode_tile_mb_row(VP9_COMP *cpi, ThreadData *td,
                                       FIRSTPASS_DATA *fp_acc_data,
                                       TileDataEnc *tile_data, MV *best_ref_mv,
                                       int mb_row) {
  int mb_col;
  MACROBLOCK *const x = &td->mb;
  VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
  MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
  TileInfo tile = tile_data->tile_info;
  const int mb_col_start = ROUND_POWER_OF_TWO(tile.mi_col_start, 1);
  const int mb_col_end = ROUND_POWER_OF_TWO(tile.mi_col_end, 1);
  struct macroblock_plane *const p = x->plane;
  struct macroblockd_plane *const pd = xd->plane;
  const PICK_MODE_CONTEXT *ctx = &td->pc_root->none;
  int i, c;
  int num_mb_cols = get_num_cols(tile_data->tile_info, 1);

  int recon_yoffset, recon_uvoffset;
  const int intrapenalty = INTRA_MODE_PENALTY;
  const MV zero_mv = { 0, 0 };
  int recon_y_stride, recon_uv_stride, uv_mb_height;

  YV12_BUFFER_CONFIG *const lst_yv12 = get_ref_frame_buffer(cpi, LAST_FRAME);
  YV12_BUFFER_CONFIG *gld_yv12 = get_ref_frame_buffer(cpi, GOLDEN_FRAME);
  YV12_BUFFER_CONFIG *const new_yv12 = get_frame_new_buffer(cm);
  const YV12_BUFFER_CONFIG *first_ref_buf = lst_yv12;

  MODE_INFO mi_above, mi_left;

  double mb_intra_factor;
  double mb_brightness_factor;
  double mb_neutral_count;
  int scaled_low_intra_thresh = scale_sse_threshold(cm, LOW_I_THRESH);

  MV *first_top_mv = &tile_data->firstpass_top_mv;
  MV last_nonzero_mv = { 0, 0 };

  // First pass code requires valid last and new frame buffers.
  assert(new_yv12 != NULL);
  assert(frame_is_intra_only(cm) || (lst_yv12 != NULL));

  xd->mi = cm->mi_grid_visible + xd->mi_stride * (mb_row << 1) + mb_col_start;
  xd->mi[0] = cm->mi + xd->mi_stride * (mb_row << 1) + mb_col_start;

  for (i = 0; i < MAX_MB_PLANE; ++i) {
    p[i].coeff = ctx->coeff_pbuf[i][1];
    p[i].qcoeff = ctx->qcoeff_pbuf[i][1];
    pd[i].dqcoeff = ctx->dqcoeff_pbuf[i][1];
    p[i].eobs = ctx->eobs_pbuf[i][1];
  }

  recon_y_stride = new_yv12->y_stride;
  recon_uv_stride = new_yv12->uv_stride;
  uv_mb_height = 16 >> (new_yv12->y_height > new_yv12->uv_height);

  // Reset above block coeffs.
  recon_yoffset = (mb_row * recon_y_stride * 16) + mb_col_start * 16;
  recon_uvoffset =
      (mb_row * recon_uv_stride * uv_mb_height) + mb_col_start * uv_mb_height;

  // Set up limit values for motion vectors to prevent them extending
  // outside the UMV borders.
  x->mv_limits.row_min = -((mb_row * 16) + BORDER_MV_PIXELS_B16);
  x->mv_limits.row_max =
      ((cm->mb_rows - 1 - mb_row) * 16) + BORDER_MV_PIXELS_B16;

  for (mb_col = mb_col_start, c = 0; mb_col < mb_col_end; ++mb_col, c++) {
    int this_error;
    int this_intra_error;
    const int use_dc_pred = (mb_col || mb_row) && (!mb_col || !mb_row);
    const BLOCK_SIZE bsize = get_bsize(cm, mb_row, mb_col);
    double log_intra;
    int level_sample;
    const int mb_index = mb_row * cm->mb_cols + mb_col;

    (*(cpi->row_mt_sync_read_ptr))(&tile_data->row_mt_sync, mb_row, c);

    if (mb_col == mb_col_start) {
      last_nonzero_mv = *first_top_mv;
    }

    // Adjust to the next column of MBs.
    x->plane[0].src.buf = cpi->Source->y_buffer +
                          mb_row * 16 * x->plane[0].src.stride + mb_col * 16;
    x->plane[1].src.buf = cpi->Source->u_buffer +
                          mb_row * uv_mb_height * x->plane[1].src.stride +
                          mb_col * uv_mb_height;
    x->plane[2].src.buf = cpi->Source->v_buffer +
                          mb_row * uv_mb_height * x->plane[1].src.stride +
                          mb_col * uv_mb_height;

    vpx_clear_system_state();

    xd->plane[0].dst.buf = new_yv12->y_buffer + recon_yoffset;
    xd->plane[1].dst.buf = new_yv12->u_buffer + recon_uvoffset;
    xd->plane[2].dst.buf = new_yv12->v_buffer + recon_uvoffset;
    xd->mi[0]->sb_type = bsize;
    xd->mi[0]->ref_frame[0] = INTRA_FRAME;
    set_mi_row_col(xd, &tile, mb_row << 1, num_8x8_blocks_high_lookup[bsize],
                   mb_col << 1, num_8x8_blocks_wide_lookup[bsize], cm->mi_rows,
                   cm->mi_cols);
    // Are edges available for intra prediction?
    // Since the firstpass does not populate the mi_grid_visible,
    // above_mi/left_mi must be overwritten with a nonzero value when edges
    // are available.  Required by vp9_predict_intra_block().
    xd->above_mi = (mb_row != 0) ? &mi_above : NULL;
    xd->left_mi = ((mb_col << 1) > tile.mi_col_start) ? &mi_left : NULL;

    // Do intra 16x16 prediction.
    x->skip_encode = 0;
    x->fp_src_pred = 0;
    // Do intra prediction based on source pixels for tile boundaries
    if (mb_col == mb_col_start && mb_col != 0) {
      xd->left_mi = &mi_left;
      x->fp_src_pred = 1;
    }
    xd->mi[0]->mode = DC_PRED;
    xd->mi[0]->tx_size =
        use_dc_pred ? (bsize >= BLOCK_16X16 ? TX_16X16 : TX_8X8) : TX_4X4;
    // Fix - zero the 16x16 block first. This ensures correct this_error for
    // block sizes smaller than 16x16.
    vp9_zero_array(x->plane[0].src_diff, 256);
    vp9_encode_intra_block_plane(x, bsize, 0, 0);
    this_error = vpx_get_mb_ss(x->plane[0].src_diff);
    this_intra_error = this_error;

    // Keep a record of blocks that have very low intra error residual
    // (i.e. are in effect completely flat and untextured in the intra
    // domain). In natural videos this is uncommon, but it is much more
    // common in animations, graphics and screen content, so may be used
    // as a signal to detect these types of content.
    if (this_error < get_ul_intra_threshold(cm)) {
      ++(fp_acc_data->intra_skip_count);
    } else if ((mb_col > 0) &&
               (fp_acc_data->image_data_start_row == INVALID_ROW)) {
      fp_acc_data->image_data_start_row = mb_row;
    }

    // Blocks that are mainly smooth in the intra domain.
    // Some special accounting for CQ but also these are better for testing
    // noise levels.
    if (this_error < get_smooth_intra_threshold(cm)) {
      ++(fp_acc_data->intra_smooth_count);
    }

    // Special case noise measurement for first frame.
    if (cm->current_video_frame == 0) {
      if (this_intra_error < scale_sse_threshold(cm, LOW_I_THRESH)) {
        fp_acc_data->frame_noise_energy += fp_estimate_block_noise(x, bsize);
      } else {
        fp_acc_data->frame_noise_energy += (int64_t)SECTION_NOISE_DEF;
      }
    }

#if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
    if (cm->use_highbitdepth) {
      switch (cm->bit_depth) {
        case VPX_BITS_8: break;
        case VPX_BITS_10: this_error >>= 4; break;
        default:
          assert(cm->bit_depth == VPX_BITS_12);
          this_error >>= 8;
          break;
      }
    }
#endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH

    vpx_clear_system_state();
    log_intra = log(this_error + 1.0);
    if (log_intra < 10.0) {
      mb_intra_factor = 1.0 + ((10.0 - log_intra) * 0.05);
      fp_acc_data->intra_factor += mb_intra_factor;
      if (cpi->row_mt_bit_exact)
        cpi->twopass.fp_mb_float_stats[mb_index].frame_mb_intra_factor =
            mb_intra_factor;
    } else {
      fp_acc_data->intra_factor += 1.0;
      if (cpi->row_mt_bit_exact)
        cpi->twopass.fp_mb_float_stats[mb_index].frame_mb_intra_factor = 1.0;
    }

#if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
    if (cm->use_highbitdepth)
      level_sample = CONVERT_TO_SHORTPTR(x->plane[0].src.buf)[0];
    else
      level_sample = x->plane[0].src.buf[0];
#else
    level_sample = x->plane[0].src.buf[0];
#endif
    if ((level_sample < DARK_THRESH) && (log_intra < 9.0)) {
      mb_brightness_factor = 1.0 + (0.01 * (DARK_THRESH - level_sample));
      fp_acc_data->brightness_factor += mb_brightness_factor;
      if (cpi->row_mt_bit_exact)
        cpi->twopass.fp_mb_float_stats[mb_index].frame_mb_brightness_factor =
            mb_brightness_factor;
    } else {
      fp_acc_data->brightness_factor += 1.0;
      if (cpi->row_mt_bit_exact)
        cpi->twopass.fp_mb_float_stats[mb_index].frame_mb_brightness_factor =
            1.0;
    }

    // Intrapenalty below deals with situations where the intra and inter
    // error scores are very low (e.g. a plain black frame).
    // We do not have special cases in first pass for 0,0 and nearest etc so
    // all inter modes carry an overhead cost estimate for the mv.
    // When the error score is very low this causes us to pick all or lots of
    // INTRA modes and throw lots of key frames.
    // This penalty adds a cost matching that of a 0,0 mv to the intra case.
    this_error += intrapenalty;

    // Accumulate the intra error.
    fp_acc_data->intra_error += (int64_t)this_error;

    // Set up limit values for motion vectors to prevent them extending
    // outside the UMV borders.
    x->mv_limits.col_min = -((mb_col * 16) + BORDER_MV_PIXELS_B16);
    x->mv_limits.col_max =
        ((cm->mb_cols - 1 - mb_col) * 16) + BORDER_MV_PIXELS_B16;

    // Other than for intra-only frame do a motion search.
    if (!frame_is_intra_only(cm)) {
      int tmp_err, motion_error, this_motion_error, raw_motion_error;
      // Assume 0,0 motion with no mv overhead.
      MV mv = { 0, 0 }, tmp_mv = { 0, 0 };
      struct buf_2d unscaled_last_source_buf_2d;
      vp9_variance_fn_ptr_t v_fn_ptr = cpi->fn_ptr[bsize];

#if CONFIG_RATE_CTRL
      if (cpi->oxcf.use_simple_encode_api) {
        // Store zero mv as default
        store_fp_motion_vector(cpi, &mv, mb_row, mb_col, LAST_FRAME, 0);
      }
#endif  // CONFIG_RAGE_CTRL

      xd->plane[0].pre[0].buf = first_ref_buf->y_buffer + recon_yoffset;
#if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
      if (xd->cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH) {
        motion_error = highbd_get_prediction_error(
            bsize, &x->plane[0].src, &xd->plane[0].pre[0], xd->bd);
        this_motion_error = highbd_get_prediction_error(
            bsize, &x->plane[0].src, &xd->plane[0].pre[0], 8);
      } else {
        motion_error =
            get_prediction_error(bsize, &x->plane[0].src, &xd->plane[0].pre[0]);
        this_motion_error = motion_error;
      }
#else
      motion_error =
          get_prediction_error(bsize, &x->plane[0].src, &xd->plane[0].pre[0]);
      this_motion_error = motion_error;
#endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH

      // Compute the motion error of the 0,0 motion using the last source
      // frame as the reference. Skip the further motion search on
      // reconstructed frame if this error is very small.
      unscaled_last_source_buf_2d.buf =
          cpi->unscaled_last_source->y_buffer + recon_yoffset;
      unscaled_last_source_buf_2d.stride = cpi->unscaled_last_source->y_stride;
#if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
      if (xd->cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH) {
        raw_motion_error = highbd_get_prediction_error(
            bsize, &x->plane[0].src, &unscaled_last_source_buf_2d, xd->bd);
      } else {
        raw_motion_error = get_prediction_error(bsize, &x->plane[0].src,
                                                &unscaled_last_source_buf_2d);
      }
#else
      raw_motion_error = get_prediction_error(bsize, &x->plane[0].src,
                                              &unscaled_last_source_buf_2d);
#endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH

      if (raw_motion_error > NZ_MOTION_PENALTY) {
        // Test last reference frame using the previous best mv as the
        // starting point (best reference) for the search.
        first_pass_motion_search(cpi, x, best_ref_mv, &mv, &motion_error);

        v_fn_ptr.vf = get_block_variance_fn(bsize);
#if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
        if (xd->cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH) {
          v_fn_ptr.vf = highbd_get_block_variance_fn(bsize, xd->bd);
        }
#endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
        this_motion_error =
            vp9_get_mvpred_var(x, &mv, best_ref_mv, &v_fn_ptr, 0);

        // If the current best reference mv is not centered on 0,0 then do a
        // 0,0 based search as well.
        if (!is_zero_mv(best_ref_mv)) {
          tmp_err = INT_MAX;
          first_pass_motion_search(cpi, x, &zero_mv, &tmp_mv, &tmp_err);

          if (tmp_err < motion_error) {
            motion_error = tmp_err;
            mv = tmp_mv;
            this_motion_error =
                vp9_get_mvpred_var(x, &tmp_mv, &zero_mv, &v_fn_ptr, 0);
          }
        }
#if CONFIG_RATE_CTRL
        if (cpi->oxcf.use_simple_encode_api) {
          store_fp_motion_vector(cpi, &mv, mb_row, mb_col, LAST_FRAME, 0);
        }
#endif  // CONFIG_RAGE_CTRL

        // Search in an older reference frame.
        if ((cm->current_video_frame > 1) && gld_yv12 != NULL) {
          // Assume 0,0 motion with no mv overhead.
          int gf_motion_error;

          xd->plane[0].pre[0].buf = gld_yv12->y_buffer + recon_yoffset;
#if CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH
          if (xd->cur_buf->flags & YV12_FLAG_HIGHBITDEPTH) {
            gf_motion_error = highbd_get_prediction_error(
                bsize, &x->plane[0].src, &xd->plane[0].pre[0], xd->bd);
          } else {
            gf_motion_error = get_prediction_error(bsize, &x->plane[0].src,
                                                   &xd->plane[0].pre[0]);
          }
#else
          gf_motion_error = get_prediction_error(bsize, &x->plane[0].src,
                                                 &xd->plane[0].pre[0]);
#endif  // CONFIG_VP9_HIGHBITDEPTH

          first_pass_motion_search(cpi, x, &zero_mv, &tmp_mv, &gf_motion_error);
#if CONFIG_RATE_CTRL
          if (cpi->oxcf.use_simple_encode_api) {
            store_fp_motion_vector(cpi, &tmp_mv, mb_row, mb_col, GOLDEN_FRAME,
                                   1);
          }
#endif  // CONFIG_RAGE_CTRL

          if (gf_motion_error < motion_error && gf_motion_error < this_error)
            ++(fp_acc_data->second_ref_count);

          // Reset to last frame as reference buffer.
          xd->plane[0].pre[0].buf = first_ref_buf->y_buffer + recon_yoffset;
          xd->plane[1].pre[0].buf = first_ref_buf->u_buffer + recon_uvoffset;
          xd->plane[2].pre[0].buf = first_ref_buf->v_buffer + recon_uvoffset;

          // In accumulating a score for the older reference frame take the
          // best of the motion predicted score and the intra coded error
          // (just as will be done for) accumulation of "coded_error" for
          // the last frame.
          if (gf_motion_error < this_error)
            fp_acc_data->sr_coded_error += gf_motion_error;
          else
            fp_acc_data->sr_coded_error += this_error;
        } else {
          fp_acc_data->sr_coded_error += motion_error;
        }
      } else {
        fp_acc_data->sr_coded_error += motion_error;
      }

      // Start by assuming that intra mode is best.
      best_ref_mv->row = 0;
      best_ref_mv->col = 0;

      if (motion_error <= this_error) {
        vpx_clear_system_state();

        // Keep a count of cases where the inter and intra were very close
        // and very low. This helps with scene cut detection for example in
        // cropped clips with black bars at the sides or top and bottom.
        if (((this_error - intrapenalty) * 9 <= motion_error * 10) &&
            (this_error < (2 * intrapenalty))) {
          fp_acc_data->neutral_count += 1.0;
          if (cpi->row_mt_bit_exact)
            cpi->twopass.fp_mb_float_stats[mb_index].frame_mb_neutral_count =
                1.0;
          // Also track cases where the intra is not much worse than the inter
          // and use this in limiting the GF/arf group length.
        } else if ((this_error > NCOUNT_INTRA_THRESH) &&
                   (this_error < (NCOUNT_INTRA_FACTOR * motion_error))) {
          mb_neutral_count =
              (double)motion_error / DOUBLE_DIVIDE_CHECK((double)this_error);
          fp_acc_data->neutral_count += mb_neutral_count;
          if (cpi->row_mt_bit_exact)
            cpi->twopass.fp_mb_float_stats[mb_index].frame_mb_neutral_count =
                mb_neutral_count;
        }

        mv.row *= 8;
        mv.col *= 8;
        this_error = motion_error;
        xd->mi[0]->mode = NEWMV;
        xd->mi[0]->mv[0].as_mv = mv;
        xd->mi[0]->tx_size = TX_4X4;
        xd->mi[0]->ref_frame[0] = LAST_FRAME;
        xd->mi[0]->ref_frame[1] = NO_REF_FRAME;
        vp9_build_inter_predictors_sby(xd, mb_row << 1, mb_col << 1, bsize);
        vp9_encode_sby_pass1(x, bsize);
        fp_acc_data->sum_mvr += mv.row;
        fp_acc_data->sum_mvr_abs += abs(mv.row);
        fp_acc_data->sum_mvc += mv.col;
        fp_acc_data->sum_mvc_abs += abs(mv.col);
        fp_acc_data->sum_mvrs += mv.row * mv.row;
        fp_acc_data->sum_mvcs += mv.col * mv.col;
        ++(fp_acc_data->intercount);

        *best_ref_mv = mv;

        if (!is_zero_mv(&mv)) {
          ++(fp_acc_data->mvcount);
          if (!is_equal_mv(&mv, &last_nonzero_mv)) {
            ++(fp_acc_data->new_mv_count);
          }
          last_nonzero_mv = mv;

          // Does the row vector point inwards or outwards?
          if (mb_row < cm->mb_rows / 2) {
            if (mv.row > 0)
              --(fp_acc_data->sum_in_vectors);
            else if (mv.row < 0)
              ++(fp_acc_data->sum_in_vectors);
          } else if (mb_row > cm->mb_rows / 2) {
            if (mv.row > 0)
              ++(fp_acc_data->sum_in_vectors);
            else if (mv.row < 0)
              --(fp_acc_data->sum_in_vectors);
          }

          // Does the col vector point inwards or outwards?
          if (mb_col < cm->mb_cols / 2) {
            if (mv.col > 0)
              --(fp_acc_data->sum_in_vectors);
            else if (mv.col < 0)
              ++(fp_acc_data->sum_in_vectors);
          } else if (mb_col > cm->mb_cols / 2) {
            if (mv.col > 0)
              ++(fp_acc_data->sum_in_vectors);
            else if (mv.col < 0)
              --(fp_acc_data->sum_in_vectors);
          }
        }
        if (this_intra_error < scaled_low_intra_thresh) {
          fp_acc_data->frame_noise_energy += fp_estimate_block_noise(x, bsize);
        } else {
          fp_acc_data->frame_noise_energy += (int64_t)SECTION_NOISE_DEF;
        }
      } else {  // Intra < inter error
        if (this_intra_error < scaled_low_intra_thresh) {
          fp_acc_data->frame_noise_energy += fp_estimate_block_noise(x, bsize);
          if (this_motion_error < scaled_low_intra_thresh) {
            fp_acc_data->intra_count_low += 1.0;
          } else {
            fp_acc_data->intra_count_high += 1.0;
          }
        } else {
          fp_acc_data->frame_noise_energy += (int64_t)SECTION_NOISE_DEF;
          fp_acc_data->intra_count_high += 1.0;
        }
      }
    } else {
      fp_acc_data->sr_coded_error += (int64_t)this_error;
#if CONFIG_RATE_CTRL
      if (cpi->oxcf.use_simple_encode_api) {
        store_fp_motion_vector(cpi, NULL, mb_row, mb_col, INTRA_FRAME, 0);
      }
#endif  // CONFIG_RAGE_CTRL
    }
    fp_acc_data->coded_error += (int64_t)this_error;

    if (mb_col == mb_col_start) {
      *first_top_mv = last_nonzero_mv;
    }
    recon_yoffset += 16;
    recon_uvoffset += uv_mb_height;

    // Accumulate row level stats to the corresponding tile stats
    if (cpi->row_mt && mb_col == mb_col_end - 1)
      accumulate_fp_mb_row_stat(tile_data, fp_acc_data);

    (*(cpi->row_mt_sync_write_ptr))(&tile_data->row_mt_sync, mb_row, c,
                                    num_mb_cols);
  }
  vpx_clear_system_state();
}

static void first_pass_encode(VP9_COMP *cpi, FIRSTPASS_DATA *fp_acc_data) {
  VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
  int mb_row;
  TileDataEnc tile_data;
  TileInfo *tile = &tile_data.tile_info;
  MV zero_mv = { 0, 0 };
  MV best_ref_mv;
  // Tiling is ignored in the first pass.
  vp9_tile_init(tile, cm, 0, 0);
  tile_data.firstpass_top_mv = zero_mv;
#if CONFIG_RATE_CTRL
  if (cpi->oxcf.use_simple_encode_api) {
    fp_motion_vector_info_reset(cpi->frame_info.frame_width,
                                cpi->frame_info.frame_height,
                                cpi->fp_motion_vector_info);
  }
#endif

  for (mb_row = 0; mb_row < cm->mb_rows; ++mb_row) {
    best_ref_mv = zero_mv;
    vp9_first_pass_encode_tile_mb_row(cpi, &cpi->td, fp_acc_data, &tile_data,
                                      &best_ref_mv, mb_row);
  }
}

void vp9_first_pass(VP9_COMP *cpi, const struct lookahead_entry *source) {
  MACROBLOCK *const x = &cpi->td.mb;
  VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
  MACROBLOCKD *const xd = &x->e_mbd;
  TWO_PASS *twopass = &cpi->twopass;

  YV12_BUFFER_CONFIG *const lst_yv12 = get_ref_frame_buffer(cpi, LAST_FRAME);
  YV12_BUFFER_CONFIG *gld_yv12 = get_ref_frame_buffer(cpi, GOLDEN_FRAME);
  YV12_BUFFER_CONFIG *const new_yv12 = get_frame_new_buffer(cm);
  const YV12_BUFFER_CONFIG *first_ref_buf = lst_yv12;

  BufferPool *const pool = cm->buffer_pool;

  FIRSTPASS_DATA fp_temp_data;
  FIRSTPASS_DATA *fp_acc_data = &fp_temp_data;

  vpx_clear_system_state();
  vp9_zero(fp_temp_data);
  fp_acc_data->image_data_start_row = INVALID_ROW;

  // First pass code requires valid last and new frame buffers.
  assert(new_yv12 != NULL);
  assert(frame_is_intra_only(cm) || (lst_yv12 != NULL));

  set_first_pass_params(cpi);
  vp9_set_quantizer(cpi, find_fp_qindex(cm->bit_depth), 0);

  vp9_setup_block_planes(&x->e_mbd, cm->subsampling_x, cm->subsampling_y);

  vp9_setup_src_planes(x, cpi->Source, 0, 0);
  vp9_setup_dst_planes(xd->plane, new_yv12, 0, 0);

  if (!frame_is_intra_only(cm)) {
    vp9_setup_pre_planes(xd, 0, first_ref_buf, 0, 0, NULL);
  }

  xd->mi = cm->mi_grid_visible;
  xd->mi[0] = cm->mi;

  vp9_frame_init_quantizer(cpi);

  x->skip_recode = 0;

  vp9_init_mv_probs(cm);
  vp9_initialize_rd_consts(cpi);

  cm->log2_tile_rows = 0;

  if (cpi->row_mt_bit_exact && cpi->twopass.fp_mb_float_stats == NULL)
    CHECK_MEM_ERROR(
        &cm->error, cpi->twopass.fp_mb_float_stats,
        vpx_calloc(cm->MBs * sizeof(*cpi->twopass.fp_mb_float_stats), 1));

  {
    FIRSTPASS_STATS fps;
    TileDataEnc *first_tile_col;
    if (!cpi->row_mt) {
      cm->log2_tile_cols = 0;
      cpi->row_mt_sync_read_ptr = vp9_row_mt_sync_read_dummy;
      cpi->row_mt_sync_write_ptr = vp9_row_mt_sync_write_dummy;
      first_pass_encode(cpi, fp_acc_data);
      first_pass_stat_calc(cpi, &fps, fp_acc_data);
    } else {
      cpi->row_mt_sync_read_ptr = vp9_row_mt_sync_read;
      cpi->row_mt_sync_write_ptr = vp9_row_mt_sync_write;
      if (cpi->row_mt_bit_exact) {
        cm->log2_tile_cols = 0;
        vp9_zero_array(cpi->twopass.fp_mb_float_stats, cm->MBs);
      }
      vp9_encode_fp_row_mt(cpi);
      first_tile_col = &cpi->tile_data[0];
      if (cpi->row_mt_bit_exact)
        accumulate_floating_point_stats(cpi, first_tile_col);
      first_pass_stat_calc(cpi, &fps, &(first_tile_col->fp_data));
    }

    // Don't allow a value of 0 for duration.
    // (Section duration is also defaulted to minimum of 1.0).
    fps.duration = VPXMAX(1.0, (double)(source->ts_end - source->ts_start));

    // Don't want to do output stats with a stack variable!
    twopass->this_frame_stats = fps;
    output_stats(&twopass->this_frame_stats);
    accumulate_stats(&twopass->total_stats, &fps);
  }

  // Copy the previous Last Frame back into gf and arf buffers if
  // the prediction is good enough... but also don't allow it to lag too far.
  if ((twopass->sr_update_lag > 3) ||
      ((cm->current_video_frame > 0) &&
       (twopass->this_frame_stats.pcnt_inter > 0.20) &&
       ((twopass->this_frame_stats.intra_error /
         DOUBLE_DIVIDE_CHECK(twopass->this_frame_stats.coded_error)) > 2.0))) {
    if (gld_yv12 != NULL) {
      ref_cnt_fb(pool->frame_bufs, &cm->ref_frame_map[cpi->gld_fb_idx],
                 cm->ref_frame_map[cpi->lst_fb_idx]);
    }
    twopass->sr_update_lag = 1;
  } else {
    ++twopass->sr_update_lag;
  }

  vpx_extend_frame_borders(new_yv12);

  // The frame we just compressed now becomes the last frame.
  ref_cnt_fb(pool->frame_bufs, &cm->ref_frame_map[cpi->lst_fb_idx],
             cm->new_fb_idx);

  // Special case for the first frame. Copy into the GF buffer as a second
  // reference.
  if (cm->current_video_frame == 0 && cpi->gld_fb_idx != INVALID_IDX) {
    ref_cnt_fb(pool->frame_bufs, &cm->ref_frame_map[cpi->gld_fb_idx],
               cm->ref_frame_map[cpi->lst_fb_idx]);
  }

  // In the first pass, every frame is considered as a show frame.
  update_frame_indexes(cm, /*show_frame=*/1);
  if (cpi->use_svc) vp9_inc_frame_in_layer(cpi);
}

static const double q_pow_term[(QINDEX_RANGE >> 5) + 1] = { 0.65, 0.70, 0.75,
                                                            0.85, 0.90, 0.90,
                                                            0.90, 1.00, 1.25 };

static double calc_correction_factor(double err_per_mb, double err_divisor,
                                     int q) {
  const double error_term = err_per_mb / DOUBLE_DIVIDE_CHECK(err_divisor);
  const int index = q >> 5;
  double power_term;

  assert((index >= 0) && (index < (QINDEX_RANGE >> 5)));

  // Adjustment based on quantizer to the power term.
  power_term =
      q_pow_term[index] +
      (((q_pow_term[index + 1] - q_pow_term[index]) * (q % 32)) / 32.0);

  // Calculate correction factor.
  if (power_term < 1.0) assert(error_term >= 0.0);

  return fclamp(pow(error_term, power_term), 0.05, 5.0);
}

static double wq_err_divisor(VP9_COMP *cpi) {
  const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
  unsigned int screen_area = (cm->width * cm->height);

  // Use a different error per mb factor for calculating boost for
  //  different formats.
  if (screen_area <= 640 * 360) {
    return 115.0;
  } else if (screen_area < 1280 * 720) {
    return 125.0;
  } else if (screen_area <= 1920 * 1080) {
    return 130.0;
  } else if (screen_area < 3840 * 2160) {
    return 150.0;
  }

  // Fall through to here only for 4K and above.
  return 200.0;
}

#define NOISE_FACTOR_MIN 0.9
#define NOISE_FACTOR_MAX 1.1
static int get_twopass_worst_quality(VP9_COMP *cpi, const double section_err,
                                     double inactive_zone, double section_noise,
                                     int section_target_bandwidth) {
  const RATE_CONTROL *const rc = &cpi->rc;
  const VP9EncoderConfig *const oxcf = &cpi->oxcf;
  TWO_PASS *const twopass = &cpi->twopass;
  double last_group_rate_err;

  // Clamp the target rate to VBR min / max limts.
  const int target_rate =
      vp9_rc_clamp_pframe_target_size(cpi, section_target_bandwidth);
  double noise_factor = pow((section_noise / SECTION_NOISE_DEF), 0.5);
  noise_factor = fclamp(noise_factor, NOISE_FACTOR_MIN, NOISE_FACTOR_MAX);
  inactive_zone = fclamp(inactive_zone, 0.0, 1.0);

// TODO(jimbankoski): remove #if here or below when this has been
// well tested.
#if CONFIG_ALWAYS_ADJUST_BPM
  // based on recent history adjust expectations of bits per macroblock.
  last_group_rate_err =
      (double)twopass->rolling_arf_group_actual_bits /
      DOUBLE_DIVIDE_CHECK((double)twopass->rolling_arf_group_target_bits);
  last_group_rate_err = VPXMAX(0.25, VPXMIN(4.0, last_group_rate_err));
  twopass->bpm_factor *= (3.0 + last_group_rate_err) / 4.0;
  twopass->bpm_factor = VPXMAX(0.25, VPXMIN(4.0, twopass->bpm_factor));
#endif

  if (target_rate <= 0) {
    return rc->worst_quality;  // Highest value allowed
  } else {
    const int num_mbs = (cpi->oxcf.resize_mode != RESIZE_NONE)
                            ? cpi->initial_mbs
                            : cpi->common.MBs;
    const double active_pct = VPXMAX(0.01, 1.0 - inactive_zone);
    const int active_mbs = (int)VPXMAX(1, (double)num_mbs * active_pct);
    const double av_err_per_mb = section_err / active_pct;
    const double speed_term = 1.0 + 0.04 * oxcf->speed;
    const uint64_t target_norm_bits_per_mb =
        ((uint64_t)target_rate << BPER_MB_NORMBITS) / active_mbs;
    int q;

// TODO(jimbankoski): remove #if here or above when this has been
// well tested.
#if !CONFIG_ALWAYS_ADJUST_BPM
    // based on recent history adjust expectations of bits per macroblock.
    last_group_rate_err =
        (double)twopass->rolling_arf_group_actual_bits /
        DOUBLE_DIVIDE_CHECK((double)twopass->rolling_arf_group_target_bits);
    last_group_rate_err = VPXMAX(0.25, VPXMIN(4.0, last_group_rate_err));
    twopass->bpm_factor *= (3.0 + last_group_rate_err) / 4.0;
    twopass->bpm_factor = VPXMAX(0.25, VPXMIN(4.0, twopass->bpm_factor));
#endif

    // Try and pick a max Q that will be high enough to encode the
    // content at the given rate.
    for (q = rc->best_quality; q < rc->worst_quality; ++q) {
      const double factor =
          calc_correction_factor(av_err_per_mb, wq_err_divisor(cpi), q);
      const int bits_per_mb = vp9_rc_bits_per_mb(
          INTER_FRAME, q,
          factor * speed_term * cpi->twopass.bpm_factor * noise_factor,
          cpi->common.bit_depth);
      if ((uint64_t)bits_per_mb <= target_norm_bits_per_mb) break;
    }

    // Restriction on active max q for constrained quality mode.
    if (cpi->oxcf.rc_mode == VPX_CQ) q = VPXMAX(q, oxcf->cq_level);
    return q;
  }
}

static void setup_rf_level_maxq(VP9_COMP *cpi) {
  int i;
  RATE_CONTROL *const rc = &cpi->rc;
  for (i = INTER_NORMAL; i < RATE_FACTOR_LEVELS; ++i) {
    int qdelta = vp9_frame_type_qdelta(cpi, i, rc->worst_quality);
    rc->rf_level_maxq[i] = VPXMAX(rc->worst_quality + qdelta, rc->best_quality);
  }
}

static void init_subsampling(VP9_COMP *cpi) {
  const VP9_COMMON *const cm = &cpi->common;
  RATE_CONTROL *const rc = &cpi->rc;
  const int w = cm->width;
  const int h = cm->height;
  int i;

  for (i = 0; i < FRAME_SCALE_STEPS; ++i) {
    // Note: Frames with odd-sized dimensions may result from this scaling.
    rc->frame_width[i] = (w * 16) / frame_scale_factor[i];
    rc->frame_height[i] = (h * 16) / frame_scale_factor[i];
  }

  setup_rf_level_maxq(cpi);
}

void calculate_coded_size(VP9_COMP *cpi, int *scaled_frame_width,
                          int *scaled_frame_height) {
  RATE_CONTROL *const rc = &cpi->rc;
  *scaled_frame_width = rc->frame_width[rc->frame_size_selector];
  *scaled_frame_height = rc->frame_height[rc->frame_size_selector];
}

void vp9_init_second_pass(VP9_COMP *cpi) {
  VP9EncoderConfig *const oxcf = &cpi->oxcf;
  RATE_CONTROL *const rc = &cpi->rc;
  TWO_PASS *const twopass = &cpi->twopass;
  double frame_rate;
  FIRSTPASS_STATS *stats;

  zero_stats(&twopass->total_stats);
  zero_stats(&twopass->total_left_stats);

  if (!twopass->stats_in_end) return;

  stats = &twopass->total_stats;

  *stats = *twopass->stats_in_end;
  twopass->total_left_stats = *stats;

  // Scan the first pass file and calculate a modified score for each
  // frame that is used to distribute bits. The modified score is assumed
  // to provide a linear basis for bit allocation. I.e., a frame A with a score
  // that is double that of frame B will be allocated 2x as many bits.
  {
    double modified_score_total = 0.0;
    const FIRSTPASS_STATS *s = twopass->stats_in;
    double av_err;

    if (oxcf->vbr_corpus_complexity) {
      twopass->mean_mod_score = (double)oxcf->vbr_corpus_complexity / 10.0;
      av_err = get_distribution_av_err(cpi, twopass);
    } else {
      av_err = get_distribution_av_err(cpi, twopass);
      // The first scan is unclamped and gives a raw average.
      while (s < twopass->stats_in_end) {
        modified_score_total += calculate_mod_frame_score(cpi, oxcf, s, av_err);
        ++s;
      }

      // The average error from this first scan is used to define the midpoint
      // error for the rate distribution function.
      twopass->mean_mod_score =
          modified_score_total / DOUBLE_DIVIDE_CHECK(stats->count);
    }

    // Second scan using clamps based on the previous cycle average.
    // This may modify the total and average somewhat but we don't bother with
    // further iterations.
    modified_score_total = 0.0;
    s = twopass->stats_in;
    while (s < twopass->stats_in_end) {
      modified_score_total +=
          calculate_norm_frame_score(cpi, twopass, oxcf, s, av_err);
      ++s;
    }
    twopass->normalized_score_left = modified_score_total;

    // If using Corpus wide VBR mode then update the clip target bandwidth to
    // reflect how the clip compares to the rest of the corpus.
    if (oxcf->vbr_corpus_complexity) {
      oxcf->target_bandwidth =
          (int64_t)((double)oxcf->target_bandwidth *
                    (twopass->normalized_score_left / stats->count));
    }

#if COMPLEXITY_STATS_OUTPUT
    {
      FILE *compstats;
      compstats = fopen("complexity_stats.stt", "a");
      fprintf(compstats, "%10.3lf\n",
              twopass->normalized_score_left / stats->count);
      fclose(compstats);
    }
#endif
  }

  frame_rate = 10000000.0 * stats->count / stats->duration;
  // Each frame can have a different duration, as the frame rate in the source
  // isn't guaranteed to be constant. The frame rate prior to the first frame
  // encoded in the second pass is a guess. However, the sum duration is not.
  // It is calculated based on the actual durations of all frames from the
  // first pass.
  vp9_new_framerate(cpi, frame_rate);
  twopass->bits_left =
--> --------------------

--> maximum size reached

--> --------------------