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Diff of /branches/dev-api-4/xvidcore/examples/xvid_stat.c

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revision 482, Thu Sep 12 21:18:49 2002 UTC revision 483, Sat Sep 14 23:54:17 2002 UTC
# Line 5  Line 5 
5   *   *
6   *  Copyright(C) 2002 Christoph Lampert   *  Copyright(C) 2002 Christoph Lampert
7   *   *
  *  This program is an implementation of a part of one or more MPEG-4  
  *  Video tools as specified in ISO/IEC 14496-2 standard.  Those intending  
  *  to use this software module in hardware or software products are  
  *  advised that its use may infringe existing patents or copyrights, and  
  *  any such use would be at such party's own risk.  The original  
  *  developer of this software module and his/her company, and subsequent  
  *  editors and their companies, will have no liability for use of this  
  *  software or modifications or derivatives thereof.  
  *  
8   *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify   *  This program is free software; you can redistribute it and/or modify
9   *  it under the terms of the GNU General Public License as published by   *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
10   *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or   *  the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
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19   *  along with this program; if not, write to the Free Software   *  along with this program; if not, write to the Free Software
20   *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA   *  Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
21   *   *
22   * $Id: xvid_stat.c,v 1.5 2002-09-12 19:18:12 chl Exp $   * $Id: xvid_stat.c,v 1.6 2002-09-14 23:54:17 edgomez Exp $
23   *   *
24   ****************************************************************************/   ****************************************************************************/
25    
26  /************************************************************************  /*****************************************************************************
27   *   *  Application notes :
  *  PSNR and Speed test routine for XviD using the XviD-API  
  *  (C) Christoph Lampert, 2002/04/13  
28   *   *
29   *  A sequence of YUV pics in PGM file format is encoded and decoded   *  A sequence of YUV pics in PGM file format is encoded and decoded
30   *  The speed is measured and PSNR of decoded picture is calculated.   *  The speed is measured and PSNR of decoded picture is calculated.
31   *   *
32   *  The program is plain C and needs no libraries except for libxvidcore,   *  The program is plain C and needs no libraries except for libxvidcore,
33   *  and maths-lib ,so with UN*X you simply compile by   *  and maths-lib.
  *  
  *   gcc xvid_stat.c -lxvidcore -lm -o xvid_stat  
  *  
  *  Run without or with illegal parameters, then PGM input input is read  
  *  from stdin.  
  *  
  *  Parameters are: xvid_stat XDIM YDIM QUALITY BITRATE/QUANTIZER FRAMERATE  
34   *   *
35   *  if XDIM or YDIM are illegal (e.g. 0), they are ignored and input is   * Usage : xvid_stat [OPTIONS]
36   *  considered to be PGM. Otherwise (X and Y both greater than 0) raw YUV   * Options :
37   *  is expected, as e.g. the standard MPEG test-files, like "foreman"   *  -w integer     : frame width ([1.2048])
38     *  -h integer     : frame height ([1.2048])
39     *  -b integer     : target bitrate (>0 | default=900kbit)
40     *  -f float       : target framerate (>0)
41     *  -i string      : input filename (default=stdin)
42     *  -t integer     : input data type (yuv=0, pgm=1)
43     *  -n integer     : number of frames to encode
44     *  -q integer     : quality ([0..5])
45     *  -d boolean     : save decoder output (0 False*, !=0 True)
46     *  -m boolean     : save mpeg4 raw stream (0 False*, !=0 True)
47     *  -h, -help      : prints this help message
48     *  -quant integer : fixed quantizer (disables -b setting)
49     *  (* means default)
50     *
51     *  An input file named "stdin" is treated as standard input stream.
52     *
53     *
54     *  PGM input must be in a very specific format, basically it pgm file must
55     *  contain Y plane first just like usual P5 pgm files, and then U and V
56     *  planes are stored just after Y plane so y dimension is y*3/2 in reality
57   *   *
58   *  0 <= QUALITY <= 6  (default 5)   *  See read_pgmheader for more details.
59   *   *
60   *  BITRATE is in kbps (default 900),   *  Such a PGM file can be generated from MPEG2 by # mpeg2dec -o pgmpipe
  *      if BITRATE<32, then value is taken is fixed QUANTIZER  
61   *   *
62   *  FRAMERATE is a float (with or without decimal dot), default is 25.00   ****************************************************************************/
  *  
  *  input/output and m4v-output is saved, if corresponding flags are set  
  *  
  *  PGM input must in a very specific format, see read_pgmheader  
  *  it can be generated e.g. from MPEG2 by    mpeg2dec -o pgmpipe  
  *  
  ************************************************************************/  
   
 /************************************************************************  
  *  
  *  For EXAMPLES how to use this, see the seperate file xvid_stat.examples  
  *  
  ************************************************************************/  
63    
64  #include <stdio.h>  #include <stdio.h>
65  #include <stdlib.h>  #include <stdlib.h>
66  #include <math.h>               // needed for log10  #include <string.h>
67  #include <sys/time.h>           // only needed for gettimeofday  #include <math.h>
68    #include <time.h>
69    
70    #include "../src/xvid.h"
71    
72    /****************************************************************************
73     *                               Prototypes
74     ***************************************************************************/
75    
76    /* Prints program usage message */
77    static void usage();
78    
79    /* Statistical functions */
80    static double msecond();
81    static double absdistq(int x, int y,
82                                               unsigned char* buf1, int stride1,
83                                               unsigned char* buf2, int stride2);
84    static double PSNR(int x, int y,
85                                       unsigned char* buf1, int stride1,
86                                       unsigned char* buf2, int stride2);
87    
88    /* PGM related functions */
89    static int read_pgmheader(FILE* handle);
90    static int read_pgmdata(FILE* handle, unsigned char *image);
91    static int read_yuvdata(FILE* handle, unsigned char *image);
92    static int write_pgm(char *filename, unsigned char *image);
93    
94    /* Encoder related functions */
95    static int enc_init(int use_assembler);
96    static int enc_stop();
97    static int enc_main(unsigned char* image, unsigned char* bitstream,
98                                            int *streamlength, int* frametype);
99    
100    /* Decoder related functions */
101    static int dec_stop();
102    static int dec_main(unsigned char *m4v_buffer, unsigned char *out_buffer,
103                                            int m4v_size);
104    static int dec_init(int use_assembler);
105    
106  #include "../src/xvid.h"                /* comes with XviD */  /*****************************************************************************
107     *                            Quality presets
108     ****************************************************************************/
109    
110  int motion_presets[7] = {  static int const motion_presets[7] = {
111          0,                                                              // Q 0          0,                                                              // Q 0
112          PMV_EARLYSTOP16,                                                // Q 1          PMV_EARLYSTOP16,                                                // Q 1
113          PMV_EARLYSTOP16,                                                // Q 2          PMV_EARLYSTOP16,                                                // Q 2
114          PMV_EARLYSTOP16 | PMV_HALFPELREFINE16,                          // Q 3          PMV_EARLYSTOP16 | PMV_HALFPELREFINE16,                          // Q 3
115          PMV_EARLYSTOP16 | PMV_HALFPELREFINE16,                          // Q 4          PMV_EARLYSTOP16 | PMV_HALFPELREFINE16,                          // Q 4
116          PMV_EARLYSTOP16 | PMV_HALFPELREFINE16 | PMV_EARLYSTOP8          // Q 5          PMV_EARLYSTOP16 | PMV_HALFPELREFINE16 | PMV_EARLYSTOP8 |  // Q 5
117                          | PMV_HALFPELREFINE8,          PMV_HALFPELREFINE8,
118          PMV_EARLYSTOP16 | PMV_HALFPELREFINE16 | PMV_EXTSEARCH16         // Q 6          PMV_EARLYSTOP16 | PMV_HALFPELREFINE16 | PMV_EXTSEARCH16 | // Q 6
119                          | PMV_USESQUARES16 | PMV_EARLYSTOP8 | PMV_HALFPELREFINE8          PMV_USESQUARES16 | PMV_EARLYSTOP8 | PMV_HALFPELREFINE8
120          };          };
121    
122  int general_presets[7] = {  static int const general_presets[7] = {
123          XVID_H263QUANT, /* or use XVID_MPEGQUANT */             // Q 0          XVID_H263QUANT,                               // Q 0
124          XVID_MPEGQUANT,                                         // Q 1          XVID_MPEGQUANT,                                         // Q 1
125          XVID_H263QUANT,                                // Q 2          XVID_H263QUANT,                                // Q 2
126          XVID_H263QUANT | XVID_HALFPEL,                          // Q 3          XVID_H263QUANT | XVID_HALFPEL,                          // Q 3
127          XVID_H263QUANT | XVID_HALFPEL | XVID_INTER4V,           // Q 4          XVID_H263QUANT | XVID_HALFPEL | XVID_INTER4V,           // Q 4
128          XVID_H263QUANT | XVID_HALFPEL | XVID_INTER4V,           // Q 5          XVID_H263QUANT | XVID_HALFPEL | XVID_INTER4V,           // Q 5
129          XVID_H263QUANT | XVID_HALFPEL | XVID_INTER4V };         // Q 6          XVID_H263QUANT | XVID_HALFPEL | XVID_INTER4V  // Q 6
130    };
131    
132    
133  /* my default values for encoding */  /*****************************************************************************
134     *                     Command line global variables
135     ****************************************************************************/
136    
137  #define ABS_MAXFRAMENR 9999               // max number of frames  /* Maximum number of frames to encode */
138    #define ABS_MAXFRAMENR 9999
139    
140  int ARG_BITRATE=900;  static int   ARG_BITRATE = 900;
141  int ARG_QUANTI=0;  static int   ARG_QUANTI = 0;
142    static int   ARG_QUALITY = 6;
143    static int   ARG_MINQUANT = 1;
144    static int   ARG_MAXQUANT = 31;
145    static float ARG_FRAMERATE = 25.00f;
146    static int   ARG_MAXFRAMENR = ABS_MAXFRAMENR;
147    static char *ARG_INPUTFILE = NULL;
148    static int   ARG_INPUTTYPE = 0;
149    static int   ARG_SAVEDECOUTPUT = 0;
150    static int   ARG_SAVEMPEGSTREAM = 0;
151    static int   XDIM = 0;
152    static int   YDIM = 0;
153    
154  int ARG_QUALITY =6;  #define MAX(A,B) ( ((A)>(B)) ? (A) : (B) )
155  int ARG_MINQUANT=1;  #define SMALL_EPS 1e-10
 int ARG_MAXQUANT=31;  
 float ARG_FRAMERATE=25.00;  
156    
157  int ARG_MAXFRAMENR=ABS_MAXFRAMENR;  /****************************************************************************
158     *                     Nasty global vars ;-)
159     ***************************************************************************/
160    
161    static int i,filenr = 0;
162    static int save_ref_flag = 0;
163    
164    /* the path where to save output */
165    static char filepath[256] = "./";
166    
167    /* Internal structures (handles) for encoding and decoding */
168    static void *enc_handle = NULL;
169    static void *dec_handle = NULL;
170    
171    /*****************************************************************************
172     *                               Main program
173     ****************************************************************************/
174    
175  #define MAX(A,B) ( ((A)>(B)) ? (A) : (B) )  int main(int argc, char *argv[])
176  #define SMALL_EPS 1e-10  {
177    
178            unsigned char *divx_buffer = NULL;
179            unsigned char *in_buffer = NULL;
180            unsigned char *out_buffer = NULL;
181    
182            double enctime,dectime;
183            double totalenctime=0.;
184            double totaldectime=0.;
185    
186            long totalsize=0;
187            int status;
188    
189            int m4v_size;
190            int frame_type[ABS_MAXFRAMENR];
191            int Iframes=0, Pframes=0, use_assembler=0;
192            double framepsnr[ABS_MAXFRAMENR];
193    
194            double Ipsnr=0.,Imaxpsnr=0.,Iminpsnr=999.,Ivarpsnr=0.;
195            double Ppsnr=0.,Pmaxpsnr=0.,Pminpsnr=999.,Pvarpsnr=0.;
196            double Bpsnr=0.,Bmaxpsnr=0.,Bminpsnr=999.,Bvarpsnr=0.;
197    
198            char filename[256];
199    
200            FILE *filehandle;
201            FILE *in_file = stdin;
202    
203            printf("xvid_stat - XviD core library test program ");
204            printf("written by Christoph Lampert 2002\n\n");
205    
206    /*****************************************************************************
207     *                            Command line parsing
208     ****************************************************************************/
209    
210            for (i=1; i< argc; i++) {
211    
212                    if (strcmp("-asm", argv[i]) == 0 ) {
213                            use_assembler = 1;
214                    }
215                    else if (strcmp("-w", argv[i]) == 0 && i < argc - 1 ) {
216                            i++;
217                            XDIM = atoi(argv[i]);
218                    }
219                    else if (strcmp("-h", argv[i]) == 0 && i < argc - 1 ) {
220                            i++;
221                            YDIM = atoi(argv[i]);
222                    }
223                    else if (strcmp("-b", argv[i]) == 0 && i < argc - 1 ) {
224                            i++;
225                            ARG_BITRATE = atoi(argv[i]);
226                    }
227                    else if (strcmp("-q", argv[i]) == 0 && i < argc - 1 ) {
228                            i++;
229                            ARG_QUALITY = atoi(argv[i]);
230                    }
231                    else if (strcmp("-f", argv[i]) == 0 && i < argc - 1 ) {
232                            i++;
233                            ARG_FRAMERATE = (float)atof(argv[i]);
234                    }
235                    else if (strcmp("-i", argv[i]) == 0 && i < argc - 1 ) {
236                            i++;
237                            ARG_INPUTFILE = argv[i];
238                    }
239                    else if (strcmp("-t", argv[i]) == 0 && i < argc - 1 ) {
240                            i++;
241                            ARG_INPUTTYPE = atoi(argv[i]);
242                    }
243                    else if(strcmp("-n", argv[i]) == 0 && i < argc - 1 ) {
244                            i++;
245                            ARG_MAXFRAMENR  = atoi(argv[i]);
246                    }
247                    else if (strcmp("-quant", argv[i]) == 0 && i < argc - 1 ) {
248                            i++;
249                            ARG_QUANTI = atoi(argv[i]);
250                    }
251                    else if (strcmp("-d", argv[i]) == 0 && i < argc - 1 ) {
252                            i++;
253                            ARG_SAVEDECOUTPUT = atoi(argv[i]);
254                    }
255                    else if (strcmp("-m", argv[i]) == 0 && i < argc - 1 ) {
256                            i++;
257                            ARG_SAVEMPEGSTREAM = atoi(argv[i]);
258                    }
259                    else if (strcmp("-h", argv[i]) == 0 || strcmp("-help", argv[i])) {
260                            usage();
261                            return(0);
262                    }
263                    else {
264                            usage();
265                            exit(-1);
266                    }
267    
268            }
269    
270    /*****************************************************************************
271     *                            Arguments checking
272     ****************************************************************************/
273    
274            if ( ARG_INPUTTYPE == 0 &&
275                     ((XDIM <= 0) || (XDIM >= 2048) || (YDIM <=0) || (YDIM >= 2048)) ) {
276                    fprintf(stderr,
277                                    "Wrong frame sizes width=%d height=%d, trying PGM header infos\n",
278                                    XDIM,
279                                    YDIM);
280                    ARG_INPUTTYPE = 1; /* pgm */
281            }
282            else {
283                    YDIM = YDIM*3/2; /* YUV */
284            }
285    
286            if ( ARG_QUALITY < 0 || ARG_QUALITY > 6) {
287                    fprintf(stderr,"Wrong Quality\n");
288                    return -1;
289            }
290    
291            if ( ARG_BITRATE <= 0 && ARG_QUANTI == 0) {
292                    fprintf(stderr,"Wrong Bitrate\n");
293                    return -1;
294            }
295    
296            if ( ARG_FRAMERATE <= 0) {
297                    fprintf(stderr,"Wrong Fraterate %s \n",argv[5]);
298                    return -1;
299            }
300    
301            if ( ARG_MAXFRAMENR <= 0) {
302                    fprintf(stderr,"Wrong number of frames\n");
303                    return -1;
304            }
305    
306            if ( ARG_INPUTFILE == NULL || strcmp(ARG_INPUTFILE, "stdin") == 0) {
307                    in_file = stdin;
308            }
309            else {
310    
311                    in_file = fopen(ARG_INPUTFILE, "rb");
312                    if (in_file == NULL) {
313                            fprintf(stderr, "Error opening input file %s\n", ARG_INPUTFILE);
314                            return -1;
315                    }
316            }
317    
318            if (ARG_INPUTTYPE) {
319                    if (read_pgmheader(in_file)) {
320                            fprintf(stderr, "Wrong input format, I want YUV encapsulated in PGM\n");
321                            return -11;
322                    }
323            }
324    
325            /* now we know the sizes, so allocate memory */
326    
327            in_buffer = (unsigned char *) malloc(XDIM*YDIM);
328            if (!in_buffer)
329                    goto free_all_memory;
330    
331            /* this should really be enough memory ! */
332            divx_buffer = (unsigned char *) malloc(XDIM*YDIM*2);
333            if (!divx_buffer)
334                    goto free_all_memory;
335    
336            /* PGM is YUV 4:2:0 format, so real image height is *2/3 of PGM picture */
337            YDIM = YDIM*2/3;
338    
339            out_buffer = (unsigned char *) malloc(XDIM*YDIM*4);
340            if (!out_buffer)
341                    goto free_all_memory;
342    
343    
344    /*****************************************************************************
345     *                            XviD PART  Start
346     ****************************************************************************/
347    
348    
349            status = enc_init(use_assembler);
350            if (status)
351            {
352                    fprintf(stderr, "Encore INIT problem, return value %d\n", status);
353                    goto release_all;
354            }
355    
356            status = dec_init(use_assembler);
357            if (status)
358            {
359                    fprintf(stderr, "Decore INIT problem, return value %d\n", status);
360                    goto release_all;
361            }
362    
363    
364    /*****************************************************************************
365     *                            Main loop
366     ****************************************************************************/
367    
368            do {
369    
370                    if (ARG_INPUTTYPE)
371                            status = read_pgmdata(in_file, in_buffer);      // read PGM data (YUV-format)
372                    else
373                            status = read_yuvdata(in_file, in_buffer);      // read raw data (YUV-format)
374    
375                    if (status)
376                    {
377                            /* Couldn't read image, most likely end-of-file */
378                            continue;
379                    }
380    
381    
382                    if (save_ref_flag)
383                    {
384                            sprintf(filename, "%s%05d.pgm", filepath, filenr);
385                            write_pgm(filename,in_buffer);
386                    }
387    
388    
389    /*****************************************************************************
390     *                       Analyse this frame before encoding
391     ****************************************************************************/
392    
393    /*
394     *      nothing is done here at the moment, but you could e.g. create
395     *      histograms or measure entropy or apply preprocessing filters...
396     */
397    
398    /*****************************************************************************
399     *                       Encode and decode this frame
400     ****************************************************************************/
401    
402                    enctime = msecond();
403                    status = enc_main(in_buffer, divx_buffer, &m4v_size, &frame_type[filenr]);
404                    enctime = msecond() - enctime;
405    
406                    totalenctime += enctime;
407                    totalsize += m4v_size;
408    
409                    printf("Frame %5d: intra %1d, enctime=%6.1f ms, size=%6d bytes ",
410                               (int)filenr, (int)frame_type[filenr], (float)enctime, (int)m4v_size);
411    
412                    if (ARG_SAVEMPEGSTREAM)
413                    {
414                            sprintf(filename, "%sframe%05d.m4v", filepath, filenr);
415                            filehandle = fopen(filename, "wb");
416                            fwrite(divx_buffer, m4v_size, 1, filehandle);
417                            fclose(filehandle);
418                    }
419    
420                    dectime = msecond();
421                    status = dec_main(divx_buffer, out_buffer, m4v_size);
422                    dectime = msecond() - dectime;
423    
424                    totaldectime += dectime;
425    
426    
427    /*****************************************************************************
428     *             Analyse the decoded frame and compare to original
429     ****************************************************************************/
430    
431                    framepsnr[filenr] = PSNR(XDIM,YDIM, in_buffer, XDIM, out_buffer, XDIM );
432    
433                    printf("dectime =%6.1f ms PSNR %5.2f\n",dectime, framepsnr[filenr]);
434    
435                    if (ARG_SAVEDECOUTPUT)
436                    {
437                            sprintf(filename, "%sdec%05d.pgm", filepath, filenr);
438                            write_pgm(filename, out_buffer);
439                    }
440    
441                    /* Read the header if it's pgm stream */
442                    if (ARG_INPUTTYPE)
443                            status = read_pgmheader(in_file);
444    
445                    filenr++;
446    
447            } while ( (!status) && (filenr<ARG_MAXFRAMENR) );
448    
449    
450    
451    /*****************************************************************************
452     *         Calculate totals and averages for output, print results
453     ****************************************************************************/
454    
455            totalsize    /= filenr;
456            totalenctime /= filenr;
457            totaldectime /= filenr;
458    
459            for (i=0;i<filenr;i++)
460            {
461                    switch (frame_type[i])
462                    {
463                    case 0:
464                            Pframes++;
465                            Ppsnr += framepsnr[i];
466                            break;
467                    case 1:
468                            Iframes++;
469                            Ipsnr += framepsnr[i];
470                            break;
471                    default:
472                            break;
473                    }
474            }
475    
476            if (Pframes)
477                    Ppsnr /= Pframes;
478            if (Iframes)
479                    Ipsnr /= Iframes;
480    
481            /* calculate statistics for every frametype: P,I */
482            for (i=0;i<filenr;i++)
483            {
484                    switch (frame_type[i])
485                    {
486                    case 0:
487                            if (framepsnr[i] > Pmaxpsnr)
488                                    Pmaxpsnr = framepsnr[i];
489                            if (framepsnr[i] < Pminpsnr)
490                                    Pminpsnr = framepsnr[i];
491                            Pvarpsnr += (framepsnr[i] - Ppsnr)*(framepsnr[i] - Ppsnr) /Pframes;
492                            break;
493                    case 1:
494                            if (framepsnr[i] > Imaxpsnr)
495                                    Imaxpsnr = framepsnr[i];
496                            if (framepsnr[i] < Pminpsnr)
497                                    Iminpsnr = framepsnr[i];
498                            Ivarpsnr += (framepsnr[i] - Ipsnr)*(framepsnr[i] - Ipsnr) /Iframes;
499                    default:
500                            break;
501                    }
502            }
503    
504            /* Print all statistics */
505            printf("Avg. Q%1d %2s ",ARG_QUALITY, (ARG_QUANTI ? " q" : "br"));
506            printf("%04d ",MAX(ARG_QUANTI,ARG_BITRATE));
507            printf("( %.2f bpp) ", (double)ARG_BITRATE*1000/XDIM/YDIM/ARG_FRAMERATE);
508            printf("size %6d ",totalsize);
509            printf("( %4d kbps ",(int)(totalsize*8*ARG_FRAMERATE/1000));
510            printf("/ %.2f bpp) ",(double)totalsize*8/XDIM/YDIM);
511            printf("enc: %6.1f fps, dec: %6.1f fps \n",1/totalenctime, 1/totaldectime);
512            printf("PSNR P(%d): %5.2f ( %5.2f , %5.2f ; %5.4f ) ",Pframes,Ppsnr,Pminpsnr,Pmaxpsnr,sqrt(Pvarpsnr/filenr));
513            printf("I(%d): %5.2f ( %5.2f , %5.2f ; %5.4f ) ",Iframes,Ipsnr,Iminpsnr,Imaxpsnr,sqrt(Ivarpsnr/filenr));
514            printf("\n");
515    
516    /*****************************************************************************
517     *                            XviD PART  Stop
518     ****************************************************************************/
519    
520     release_all:
521    
522            if (enc_handle)
523            {
524                    status = enc_stop();
525                    if (status)
526                            fprintf(stderr, "Encore RELEASE problem return value %d\n", status);
527            }
528    
529            if (dec_handle)
530            {
531                    status = dec_stop();
532                    if (status)
533                            fprintf(stderr, "Decore RELEASE problem return value %d\n", status);
534            }
535    
536            fclose(in_file);
537    
538     free_all_memory:
539            free(out_buffer);
540            free(divx_buffer);
541            free(in_buffer);
542    
543  /* these are global variables. Not very elegant, but easy, and this is an easy program */          return 0;
544    
545    }
546    
547  int XDIM=0;  /*****************************************************************************
548  int YDIM=0;     // will be set when reading first image   *                        "statistical" functions
549  int i,filenr = 0;   *
550     *  these are not needed for encoding or decoding, but for measuring
551     *  time and quality, there in nothing specific to XviD in these
552     *
553     *****************************************************************************/
554    
 int save_m4v_flag = 0;          // save MPEG4-bytestream?  
 int save_dec_flag = 1;          // save decompressed bytestream?  
 int save_ref_flag = 0;          //  
555    
 int pgmflag = 0;                // a flag, if input is in PGM format, overwritten in init-phase  
 char filepath[256] = "./";      // the path where to save output  
556    
557  void *enc_handle = NULL;                // internal structures (handles) for encoding  /* Return time elapsed time in miliseconds since the program started */
558  void *dec_handle = NULL;                // and decoding  static double msecond()
559    {
560            clock_t clk;
561    
562            clk = clock();
563    
564  /*********************************************************************/          return clk * 1000 / CLOCKS_PER_SEC;
 /*                     "statistical" functions                       */  
 /*                                                                   */  
 /*  these are not needed for encoding or decoding, but for measuring */  
 /*  time and quality, there in nothing specific to XviD in these     */  
 /*                                                                   */  
 /*********************************************************************/  
565    
 double msecond()  
 /* return the current time in seconds(!)  */  
 {  
         struct timeval  tv;  
         gettimeofday(&tv, 0);  
         return tv.tv_sec + tv.tv_usec * 1.0e-6;  
566  }  }
567    
568    
569  double absdistq(int x,int y, unsigned char* buf1, int stride1, unsigned char* buf2, int stride2)  /*
570  /* returns the sum of squared distances (SSD) between two images of dimensions x times y */   * Returns the sum of squared distances (SSD) between two images of dimensions
571     * x times y
572     */
573    static double absdistq(int x, int y,
574                                               unsigned char* buf1, int stride1,
575                                               unsigned char* buf2, int stride2)
576  {  {
577          double dist=0.;          double dist=0.;
578          int i,j,val;          int i,j,val;
# Line 175  Line 591 
591  }  }
592    
593    
594  double PSNR(int x,int y, unsigned char* buf1, int stride1, unsigned char* buf2, int stride2 )  /*
595  /* return the PSNR between to images                                               */   * Returns the PSNR between to images.
596  /* this is a logarithmic measure for "quality" from the world of signal processing */   *
597  /* if you don't know what it is, simply accept that higher values are better       */   * This is a common logarithmic measure for "quality" from the world of signal
598     * processing if you don't know what it is, simply accept that higher values
599     * are better.
600     *
601     * PSNR represents the ratio of useful signal over noise signal. In our case,
602     * useful signal is refernce image, noise signal is the difference between
603     * reference and decoded frame from encoded bitstream.
604     *
605     * The problem is this type of value is dependant of image source and so, is
606     * not reliable as a common "quality" indicator.
607     * So PSNR computes the ratio of maximum/noise. Maximum being set to 2^bpp/channel
608     * This way, PSNR is not dependant anymore of image data type.
609     *
610     */
611    static double PSNR(int x, int y,
612                                       unsigned char* buf1, int stride1,
613                                       unsigned char* buf2, int stride2)
614  {  {
615     return 10*(log10(255*255)-log10( absdistq(x, y, buf1, stride1, buf2, stride2) ));     return 10*(log10(255*255)-log10( absdistq(x, y, buf1, stride1, buf2, stride2) ));
616  }  }
617    
618    /*****************************************************************************
619     *                             Usage message
620     *****************************************************************************/
621    
622    static void usage()
623    {
624    
625            fprintf(stderr, "Usage : xvid_stat [OPTIONS]\n");
626            fprintf(stderr, "Options :\n");
627            fprintf(stderr, " -w integer     : frame width ([1.2048])\n");
628            fprintf(stderr, " -h integer     : frame height ([1.2048])\n");
629            fprintf(stderr, " -b integer     : target bitrate (>0 | default=900kbit)\n");
630            fprintf(stderr, " -f float       : target framerate (>0)\n");
631            fprintf(stderr, " -i string      : input filename (default=stdin)\n");
632            fprintf(stderr, " -t integer     : input data type (yuv=0, pgm=1)\n");
633            fprintf(stderr, " -n integer     : number of frames to encode\n");
634            fprintf(stderr, " -q integer     : quality ([0..5])\n");
635            fprintf(stderr, " -d boolean     : save decoder output (0 False*, !=0 True)\n");
636            fprintf(stderr, " -m boolean     : save mpeg4 raw stream (0 False*, !=0 True)\n");
637            fprintf(stderr, " -h, -help      : prints this help message\n");
638            fprintf(stderr, " -quant integer : fixed quantizer (disables -b setting)\n");
639            fprintf(stderr, " (* means default)\n");
640    
641    }
642    
643  /*********************************************************************/  /*****************************************************************************
644  /*                    input and output functions                     */   *                       Input and output functions
645  /*                                                                   */   *
646  /* the are small and simple routines to read and write PGM and YUV   */   *      the are small and simple routines to read and write PGM and YUV
647  /* image. It's just for convenience, again nothing specific to XviD  */   *      image. It's just for convenience, again nothing specific to XviD
648  /*                                                                   */   *
649  /*********************************************************************/   *****************************************************************************/
650    
651  int read_pgmheader(FILE* handle)  static int read_pgmheader(FILE* handle)
652  {  {
653          int bytes,xsize,ysize,depth;          int bytes,xsize,ysize,depth;
654          char dummy[2];          char dummy[2];
# Line 208  Line 664 
664                  return 2;                  return 2;
665          }          }
666          if ( (XDIM==0) || (YDIM==0) )          if ( (XDIM==0) || (YDIM==0) )
667          {       XDIM=xsize;          {
668                    XDIM=xsize;
669                  YDIM=ysize;                  YDIM=ysize;
670          }          }
671    
672          return 0;          return 0;
673  }  }
674    
675  int read_pgmdata(FILE* handle, unsigned char *image)  static int read_pgmdata(FILE* handle, unsigned char *image)
676  {  {
677          int i,status;          int i;
678          char dummy;          char dummy;
679    
680          unsigned char* buff1_ptr2 = image + XDIM*YDIM;          unsigned char* buff1_ptr2 = image + XDIM*YDIM;
681          unsigned char* buff1_ptr3 = image + XDIM*YDIM + XDIM/2*YDIM/2;          unsigned char* buff1_ptr3 = image + XDIM*YDIM + XDIM/2*YDIM/2;
682    
683          fread(image,XDIM*YDIM,1,stdin); // read Y component of picture          fread(image,XDIM*YDIM,1, handle);       // read Y component of picture
684    
685          for (i=0;i<YDIM/2;i++)          for (i=0;i<YDIM/2;i++)
686          {          {
687                  fread(buff1_ptr2,XDIM/2,1,stdin);        // read U                  fread(buff1_ptr2,XDIM/2,1,handle);        // read U
688                  buff1_ptr2 += XDIM/2;                  buff1_ptr2 += XDIM/2;
689                  fread(buff1_ptr3,XDIM/2,1,stdin);        // read V                  fread(buff1_ptr3,XDIM/2,1,handle);               // read V
690                  buff1_ptr3 += XDIM/2;                  buff1_ptr3 += XDIM/2;
691          }          }
692          fread(&dummy,1,1,handle);       //  I don't know why, but this seems needed          fread(&dummy,1,1,handle);       //  I don't know why, but this seems needed
693          return 0;          return 0;
694  }  }
695    
696  int read_yuvdata(FILE* handle, unsigned char *image)  static int read_yuvdata(FILE* handle, unsigned char *image)
697  {       int i;  {
         char dummy;  
698    
699          unsigned char* buff1_ptr2 = image + XDIM*YDIM;          unsigned char* buff1_ptr2 = image + XDIM*YDIM;
700          unsigned char* buff1_ptr3 = image + XDIM*YDIM + XDIM/2*YDIM/2;          unsigned char* buff1_ptr3 = image + XDIM*YDIM + XDIM/2*YDIM/2;
701    
702          if (fread(image,XDIM,YDIM*3/2,stdin) != YDIM*3/2)          if (fread(image,XDIM,YDIM*3/2,handle) != (unsigned int)YDIM*3/2)
703                  return 1;                  return 1;
704          else          else
705                  return 0;                  return 0;
706  }  }
707    
708  int write_pgm(char *filename, unsigned char *image)  static int write_pgm(char *filename, unsigned char *image)
709  {  {
710          FILE *filehandle;          FILE *filehandle;
711          filehandle=fopen(filename,"wb");          filehandle=fopen(filename,"wb");
# Line 257  Line 713 
713          {          {
714                  fprintf(filehandle,"P5\n\n");           //                  fprintf(filehandle,"P5\n\n");           //
715                  fprintf(filehandle,"%d %d 255\n",XDIM,YDIM*3/2);                  fprintf(filehandle,"%d %d 255\n",XDIM,YDIM*3/2);
716                  fwrite(image,XDIM,YDIM*3/2,filehandle);                  fwrite(image, XDIM*YDIM*3/2, 1 ,filehandle);
717                  fclose(filehandle);                  fclose(filehandle);
718                  return 0;                  return 0;
719          }          }
# Line 265  Line 721 
721                  return 1;                  return 1;
722  }  }
723    
724    /*****************************************************************************
725     *     Routines for encoding: init encoder, frame step, release encoder
726  /*********************************************************************/   ****************************************************************************/
 /* Routines for encoding: init encoder, frame step, release encoder  */  
 /*********************************************************************/  
727    
728  #define FRAMERATE_INCR 1001  #define FRAMERATE_INCR 1001
729    
730    /* Initialize encoder for first use, pass all needed parameters to the codec */
731  int enc_init(int use_assembler)  static int enc_init(int use_assembler)
732  {       /* initialize encoder for first use, pass all needed parameters to the codec */  {
733          int xerr;          int xerr;
734    
735          XVID_INIT_PARAM xinit;          XVID_INIT_PARAM xinit;
736          XVID_ENC_PARAM xparam;          XVID_ENC_PARAM xparam;
737    
738          if(use_assembler)          if(use_assembler) {
739    
740  #ifdef ARCH_IA64  #ifdef ARCH_IA64
741                  xinit.cpu_flags = XVID_CPU_FORCE | XVID_CPU_IA64;                  xinit.cpu_flags = XVID_CPU_FORCE | XVID_CPU_IA64;
742  #else  #else
743                  xinit.cpu_flags = 0;                  xinit.cpu_flags = 0;
744  #endif  #endif
745            }
746          else          else {
747                  xinit.cpu_flags = XVID_CPU_FORCE;                  xinit.cpu_flags = XVID_CPU_FORCE;
748            }
749    
750          xvid_init(NULL, 0, &xinit, NULL);          xvid_init(NULL, 0, &xinit, NULL);
751    
# Line 322  Line 777 
777          return xerr;          return xerr;
778  }  }
779    
780  int  enc_stop()  static int enc_stop()
781  {       int xerr;  {
782            int xerr;
783    
784          xerr = xvid_encore(enc_handle, XVID_ENC_DESTROY, NULL, NULL);          xerr = xvid_encore(enc_handle, XVID_ENC_DESTROY, NULL, NULL);
785          return xerr;          return xerr;
786    
787  }  }
788    
789  int  enc_main(unsigned char* image, unsigned char* bitstream, int *streamlength, int* frametype)  static int enc_main(unsigned char* image, unsigned char* bitstream,
790  {       int xerr;                                          int *streamlength, int* frametype)
791    {
792            int xerr;
793    
794          XVID_ENC_FRAME xframe;          XVID_ENC_FRAME xframe;
795          XVID_ENC_STATS xstats;          XVID_ENC_STATS xstats;
# Line 351  Line 810 
810    
811          xerr = xvid_encore(enc_handle, XVID_ENC_ENCODE, &xframe, &xstats);          xerr = xvid_encore(enc_handle, XVID_ENC_ENCODE, &xframe, &xstats);
812    
813  /*              enc_result->is_key_frame = xframe.intra;          /*
814                  enc_result->quantizer = xframe.quant;           * This is statictical data, e.g. for 2-pass. If you are not
815                  enc_result->total_bits = xframe.length * 8;           * interested in any of this, you can use NULL instead of &xstats
                 enc_result->motion_bits = xstats.hlength * 8;  
                 enc_result->texture_bits = enc_result->total_bits - enc_result->motion_bits;  
 */  
   
 /*  This is statictical data, e.g. for 2-pass.  
     If you are not interested in any of this, you can use NULL instead of &xstats  
816  */  */
817          *frametype = xframe.intra;          *frametype = xframe.intra;
818          *streamlength = xframe.length;          *streamlength = xframe.length;
# Line 367  Line 820 
820          return xerr;          return xerr;
821  }  }
822    
823    /*****************************************************************************
824     * Routines for decoding: init encoder, frame step, release encoder
825     ****************************************************************************/
826    
827  /*********************************************************************/  /* init decoder before first run */
828  /* Routines for decoding: init encoder, frame step, release encoder  */  static int dec_init(int use_assembler)
 /*********************************************************************/  
   
 int dec_init(int use_assembler) /* init decoder before first run */  
829  {  {
830          int xerr;          int xerr;
831    
# Line 400  Line 853 
853          return xerr;          return xerr;
854  }  }
855    
856  int dec_main(unsigned char *m4v_buffer, unsigned char *out_buffer, int m4v_size)  /* decode one frame  */
857  {       /* decode one frame  */  static int dec_main(unsigned char *m4v_buffer, unsigned char *out_buffer,
858                                            int m4v_size)
859    {
860          int xerr;          int xerr;
861          XVID_DEC_FRAME xframe;          XVID_DEC_FRAME xframe;
862    
# Line 417  Line 871 
871          return xerr;          return xerr;
872  }  }
873    
874  int dec_stop()  /* close decoder to release resources */  /* close decoder to release resources */
875    static int dec_stop()
876  {  {
877          int xerr;          int xerr;
878          xerr = xvid_decore(dec_handle, XVID_DEC_DESTROY, NULL, NULL);          xerr = xvid_decore(dec_handle, XVID_DEC_DESTROY, NULL, NULL);
# Line 425  Line 880 
880          return xerr;          return xerr;
881  }  }
882    
883    /* EOF */
 /*********************************************************************/  
 /*                          Main program                             */  
 /*********************************************************************/  
   
 int main(int argc, char *argv[])  
 {  
   unsigned char *divx_buffer = NULL;  
   unsigned char *in_buffer = NULL;  
   unsigned char *out_buffer = NULL;  
   
   double enctime,dectime;  
   double totalenctime=0.;  
   double totaldectime=0.;  
   
   long totalsize=0;  
   int status;  
   
   int m4v_size;  
   int frame_type[ABS_MAXFRAMENR];  
   int Iframes=0, Pframes=0, use_assembler=0;  
   double framepsnr[ABS_MAXFRAMENR];  
   
   double Ipsnr=0.,Imaxpsnr=0.,Iminpsnr=999.,Ivarpsnr=0.;  
   double Ppsnr=0.,Pmaxpsnr=0.,Pminpsnr=999.,Pvarpsnr=0.;  
   double Bpsnr=0.,Bmaxpsnr=0.,Bminpsnr=999.,Bvarpsnr=0.;  
   
   char filename[256];  
   
   FILE *filehandle;  
   
 /* read YUV in pgm format from stdin */  
   if (!pgmflag)  
   {  
         pgmflag = 1;  
   
         if (argc==2 && !strcmp(argv[1],"-asm"))  
           use_assembler = 1;  
         if (argc>=3)  
         {       XDIM = atoi(argv[1]);  
                 YDIM = atoi(argv[2]);  
                 if ( (XDIM <= 0) || (XDIM >= 2048) || (YDIM <=0) || (YDIM >= 2048) )  
                 {       fprintf(stderr,"Wrong frames size %d %d, trying PGM \n",XDIM, YDIM);  
                 }  
                 else  
                 {  
                         YDIM = YDIM*3/2; /* for YUV */  
                         pgmflag = 0;  
                 }  
         }  
   }  
   
   if (pgmflag)  
   {     if (read_pgmheader(stdin))  
             {  
               printf("Wrong input format, I want YUV encapsulated in PGM\n");  
               return 1;  
             }  
   }  
   if (argc>=4)  
   {     ARG_QUALITY = atoi(argv[3]);  
         if ( (ARG_QUALITY < 0) || (ARG_QUALITY > 6) )  
                 { fprintf(stderr,"Wrong Quality\n"); return -1; }  
         else  
                   printf("Quality %d\n",ARG_QUALITY);  
   }  
   if (argc>=5)  
   {     ARG_BITRATE = atoi(argv[4]);  
         if ( (ARG_BITRATE <= 0) )  
                 { fprintf(stderr,"Wrong Bitrate\n"); return -1; }  
         if ( (ARG_BITRATE <= 32) )  
                 { ARG_QUANTI = ARG_BITRATE;  
                   ARG_BITRATE=0;  
                   printf("Quantizer %d\n",ARG_QUANTI);  
                 }  
         else  
                   printf("Bitrate %d kbps\n",ARG_BITRATE);  
   }  
   if (argc>=6)  
   {     ARG_FRAMERATE = (float)atof(argv[5]);  
         if ( (ARG_FRAMERATE <= 0) )  
                 { fprintf(stderr,"Wrong Fraterate %s \n",argv[5]); return -1; }  
         printf("Framerate %6.3f fps\n",ARG_FRAMERATE);  
   }  
   
   if (argc>=7)  
   {     ARG_MAXFRAMENR = atoi(argv[6]);  
         if ( (ARG_MAXFRAMENR <= 0) )  
          { fprintf(stderr,"Wrong number of frames\n"); return -1; }  
         printf("max. Framenr. %d\n",ARG_MAXFRAMENR);  
   }  
   
 /* now we know the sizes, so allocate memory */  
   
   in_buffer = (unsigned char *) malloc(XDIM*YDIM);  
   if (!in_buffer)  
     goto free_all_memory;       // goto is one of the most underestimated instructions in C !!!  
   
   divx_buffer = (unsigned char *) malloc(XDIM*YDIM*2);  // this should really be enough memory!  
   if (!divx_buffer)  
     goto free_all_memory;  
   
   YDIM = YDIM*2/3; // PGM is YUV 4:2:0 format, so real image height is *2/3 of PGM picture  
   
   out_buffer = (unsigned char *) malloc(XDIM*YDIM*4);  
   if (!out_buffer)  
     goto free_all_memory;  
   
   
 /*********************************************************************/  
 /*                         XviD PART  Start                          */  
 /*********************************************************************/  
   
   
   status = enc_init(use_assembler);  
         if (status)  
         {  
                 printf("Encore INIT problem, return value %d\n", status);  
                 goto release_all;  
         }  
   
         status = dec_init(use_assembler);  
         if (status)  
         {  
                 printf("Decore INIT problem, return value %d\n", status);  
                 goto release_all;  
         }  
   
   
 /*********************************************************************/  
 /*                               Main loop                           */  
 /*********************************************************************/  
   
   do  
     {  
         if (pgmflag)  
               status = read_pgmdata(stdin, in_buffer);  // read PGM data (YUV-format)  
         else  
               status = read_yuvdata(stdin, in_buffer);  // read raw data (YUV-format)  
   
       if (status)  
         {  
           // Couldn't read image, most likely end-of-file  
           continue;  
         }  
   
   
       if (save_ref_flag)  
         {  
                 sprintf(filename, "%s%05d.pgm", filepath, filenr);  
                 write_pgm(filename,in_buffer);  
         }  
   
   
 /*********************************************************************/  
 /*               analyse this frame before encoding                  */  
 /*********************************************************************/  
   
 //      nothing is done here at the moment, but you could e.g. create  
 //      histograms or measure entropy or apply preprocessing filters...  
   
 /*********************************************************************/  
 /*               encode and decode this frame                        */  
 /*********************************************************************/  
   
         enctime = -msecond();  
         status = enc_main(in_buffer, divx_buffer, &m4v_size, &frame_type[filenr]);  
         enctime += msecond();  
   
         totalenctime += enctime;  
         totalsize += m4v_size;  
   
         printf("Frame %5d: intra %d, enctime =%6.1f ms length=%7d bytes ",  
                  filenr, frame_type[filenr], enctime*1000, m4v_size);  
   
         if (save_m4v_flag)  
         {  
                 sprintf(filename, "%sframe%05d.m4v", filepath, filenr);  
                 filehandle = fopen(filename, "wb");  
                 fwrite(divx_buffer, m4v_size, 1, filehandle);  
                 fclose(filehandle);  
         }  
   
         dectime = -msecond();  
         status = dec_main(divx_buffer, out_buffer, m4v_size);  
         dectime += msecond();  
   
         totaldectime += dectime;  
   
   
 /*********************************************************************/  
 /*        analyse the decoded frame and compare to original          */  
 /*********************************************************************/  
   
         framepsnr[filenr] = PSNR(XDIM,YDIM, in_buffer, XDIM, out_buffer, XDIM );  
   
         printf("dectime =%6.1f ms PSNR %5.2f\n",dectime*1000, framepsnr[filenr]);  
   
         if (save_dec_flag)  
         {  
                 sprintf(filename, "%sdec%05d.pgm", filepath, filenr);  
                 write_pgm(filename,out_buffer);  
         }  
   
         if (pgmflag)  
                 status = read_pgmheader(stdin);         // because if this was the last PGM, stop now  
   
         filenr++;  
   
    } while ( (!status) && (filenr<ARG_MAXFRAMENR) );  
   
   
   
 /*********************************************************************/  
 /*     calculate totals and averages for output, print results       */  
 /*********************************************************************/  
   
         totalsize    /= filenr;  
         totalenctime /= filenr;  
         totaldectime /= filenr;  
   
         for (i=0;i<filenr;i++)  
         {  
                 switch (frame_type[i])  
                 {  
                 case 0:  
                         Pframes++;  
                         Ppsnr += framepsnr[i];  
                         break;  
                 case 1:  
                         Iframes++;  
                         Ipsnr += framepsnr[i];  
                         break;  
                 default:  
                         break;  
                 }  
         }  
   
         if (Pframes)  
                 Ppsnr /= Pframes;  
         if (Iframes)  
                 Ipsnr /= Iframes;  
   
         for (i=0;i<filenr;i++)  // calculate statistics for every frametype: P,I (and B)  
         {  
                 switch (frame_type[i])  
                 {  
                 case 0:  
                         if (framepsnr[i] > Pmaxpsnr)  
                                 Pmaxpsnr = framepsnr[i];  
                         if (framepsnr[i] < Pminpsnr)  
                                 Pminpsnr = framepsnr[i];  
                         Pvarpsnr += (framepsnr[i] - Ppsnr)*(framepsnr[i] - Ppsnr) /Pframes;  
                         break;  
                 case 1:  
                         if (framepsnr[i] > Imaxpsnr)  
                                 Imaxpsnr = framepsnr[i];  
                         if (framepsnr[i] < Pminpsnr)  
                                 Iminpsnr = framepsnr[i];  
                         Ivarpsnr += (framepsnr[i] - Ipsnr)*(framepsnr[i] - Ipsnr) /Iframes;  
                 default:  
                         break;  
                 }  
         }  
   
         printf("Avg. Q%1d %2s ",ARG_QUALITY, (ARG_QUANTI ? " q" : "br"));  
         printf("%04d ",MAX(ARG_QUANTI,ARG_BITRATE));  
         printf("( %.2f bpp) ", (double)ARG_BITRATE*1000/XDIM/YDIM/ARG_FRAMERATE);  
         printf("size %6d ",totalsize);  
         printf("( %4d kbps ",(int)(totalsize*8*ARG_FRAMERATE/1000));  
         printf("/ %.2f bpp) ",(double)totalsize*8/XDIM/YDIM);  
         printf("enc: %6.1f fps, dec: %6.1f fps \n",1/totalenctime, 1/totaldectime);  
         printf("PSNR P(%d): %5.2f ( %5.2f , %5.2f ; %5.4f ) ",Pframes,Ppsnr,Pminpsnr,Pmaxpsnr,sqrt(Pvarpsnr/filenr));  
         printf("I(%d): %5.2f ( %5.2f , %5.2f ; %5.4f ) ",Iframes,Ipsnr,Iminpsnr,Imaxpsnr,sqrt(Ivarpsnr/filenr));  
         printf("\n");  
   
 /*********************************************************************/  
 /*                         XviD PART  Stop                           */  
 /*********************************************************************/  
   
 release_all:  
   
         if (enc_handle)  
         {  
                 status = enc_stop();  
                 if (status)  
                         printf("Encore RELEASE problem return value %d\n", status);  
         }  
   
         if (dec_handle)  
         {  
                 status = dec_stop();  
                 if (status)  
                         printf("Decore RELEASE problem return value %d\n", status);  
         }  
   
   
 free_all_memory:  
         free(out_buffer);  
         free(divx_buffer);  
         free(in_buffer);  
   
   return 0;  
 }  

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