libavcodec/nvenc.c

   1 /*
   2  * H.264/HEVC hardware encoding using nvidia nvenc
   3  * Copyright (c) 2016 Timo Rothenpieler <timo@rothenpieler.org>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "config.h"
  23
  24 #include "nvenc.h"
  25
  26 #include "libavutil/hwcontext_cuda.h"
  27 #include "libavutil/hwcontext.h"
  28 #include "libavutil/imgutils.h"
  29 #include "libavutil/avassert.h"
  30 #include "libavutil/mem.h"
  31 #include "libavutil/pixdesc.h"
  32 #include "internal.h"
  33
  34 #define NVENC_CAP 0x30
  35 #define IS_CBR(rc) (rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR ||               \
  36                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY ||    \
  37                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP)
  38
  39 const enum AVPixelFormat ff_nvenc_pix_fmts[] = {
  40     AV_PIX_FMT_YUV420P,
  41     AV_PIX_FMT_NV12,
  42     AV_PIX_FMT_P010,
  43     AV_PIX_FMT_YUV444P,
  44     AV_PIX_FMT_YUV444P16,
  45     AV_PIX_FMT_0RGB32,
  46     AV_PIX_FMT_0BGR32,
  47     AV_PIX_FMT_CUDA,
  48     AV_PIX_FMT_NONE
  49 };
  50
  51 #define IS_10BIT(pix_fmt)  (pix_fmt == AV_PIX_FMT_P010    || \
  52                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
  53
  54 #define IS_YUV444(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P || \
  55                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
  56
  57 static const struct {
  58     NVENCSTATUS nverr;
  59     int         averr;
  60     const char *desc;
  61 } nvenc_errors[] = {
  62     { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
  63     { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
  64     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
  65     { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
  66     { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
  67     { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
  68     { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
  69     { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
  70     { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
  71     { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
  72     { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
  73     { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
  74     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
  75     { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
  76     { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR_BUFFER_TOO_SMALL, "not enough buffer"},
  77     { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
  78     { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
  79     { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
  80     { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
  81     { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
  82     { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
  83     { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
  84     { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
  85     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
  86     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
  87     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
  88 };
  89
  90 static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
  91 {
  92     int i;
  93     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
  94         if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
  95             if (desc)
  96                 *desc = nvenc_errors[i].desc;
  97             return nvenc_errors[i].averr;
  98         }
  99     }
 100     if (desc)
 101         *desc = "unknown error";
 102     return AVERROR_UNKNOWN;
 103 }
 104
 105 static int nvenc_print_error(void *log_ctx, NVENCSTATUS err,
 106                              const char *error_string)
 107 {
 108     const char *desc;
 109     int ret;
 110     ret = nvenc_map_error(err, &desc);
 111     av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d)\n", error_string, desc, err);
 112     return ret;
 113 }
 114
 115 static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
 116 {
 117     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
 118     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 119     NVENCSTATUS err;
 120     uint32_t nvenc_max_ver;
 121     int ret;
 122
 123     ret = cuda_load_functions(&dl_fn->cuda_dl);
 124     if (ret < 0)
 125         return ret;
 126
 127     ret = nvenc_load_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
 128     if (ret < 0)
 129         return ret;
 130
 131     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPIGetMaxSupportedVersion(&nvenc_max_ver);
 132     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 133         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to query nvenc max version");
 134
 135     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Loaded Nvenc version %d.%d\n", nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
 136
 137     if ((NVENCAPI_MAJOR_VERSION << 4 | NVENCAPI_MINOR_VERSION) > nvenc_max_ver) {
 138         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Driver does not support the required nvenc API version. "
 139                "Required: %d.%d Found: %d.%d\n",
 140                NVENCAPI_MAJOR_VERSION, NVENCAPI_MINOR_VERSION,
 141                nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
 142         return AVERROR(ENOSYS);
 143     }
 144
 145     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
 146
 147     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPICreateInstance(&dl_fn->nvenc_funcs);
 148     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 149         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to create nvenc instance");
 150
 151     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
 152
 153     return 0;
 154 }
 155
 156 static av_cold int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
 157 {
 158     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
 159     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 160     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 161     NVENCSTATUS ret;
 162
 163     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
 164     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
 165     params.device     = ctx->cu_context;
 166     params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
 167
 168     ret = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvencoder);
 169     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 170         ctx->nvencoder = NULL;
 171         return nvenc_print_error(avctx, ret, "OpenEncodeSessionEx failed");
 172     }
 173
 174     return 0;
 175 }
 176
 177 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
 178 {
 179     NvencContext *ctx                    = avctx->priv_data;
 180     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 181     int i, ret, count = 0;
 182     GUID *guids = NULL;
 183
 184     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvencoder, &count);
 185
 186     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
 187         return AVERROR(ENOSYS);
 188
 189     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
 190     if (!guids)
 191         return AVERROR(ENOMEM);
 192
 193     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvencoder, guids, count, &count);
 194     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 195         ret = AVERROR(ENOSYS);
 196         goto fail;
 197     }
 198
 199     ret = AVERROR(ENOSYS);
 200     for (i = 0; i < count; i++) {
 201         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->init_encode_params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
 202             ret = 0;
 203             break;
 204         }
 205     }
 206
 207 fail:
 208     av_free(guids);
 209
 210     return ret;
 211 }
 212
 213 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
 214 {
 215     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 216     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 217     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
 218     int ret, val = 0;
 219
 220     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
 221     params.capsToQuery = cap;
 222
 223     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvencoder, ctx->init_encode_params.encodeGUID, &params, &val);
 224
 225     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
 226         return val;
 227     return 0;
 228 }
 229
 230 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
 231 {
 232     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 233     int ret;
 234
 235     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
 236     if (ret < 0) {
 237         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Codec not supported\n");
 238         return ret;
 239     }
 240
 241     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
 242     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
 243         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "YUV444P not supported\n");
 244         return AVERROR(ENOSYS);
 245     }
 246
 247     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOSSLESS_ENCODE);
 248     if (ctx->preset >= PRESET_LOSSLESS_DEFAULT && ret <= 0) {
 249         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Lossless encoding not supported\n");
 250         return AVERROR(ENOSYS);
 251     }
 252
 253     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
 254     if (ret < avctx->width) {
 255         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Width %d exceeds %d\n",
 256                avctx->width, ret);
 257         return AVERROR(ENOSYS);
 258     }
 259
 260     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
 261     if (ret < avctx->height) {
 262         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Height %d exceeds %d\n",
 263                avctx->height, ret);
 264         return AVERROR(ENOSYS);
 265     }
 266
 267     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
 268     if (ret < avctx->max_b_frames) {
 269         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Max B-frames %d exceed %d\n",
 270                avctx->max_b_frames, ret);
 271
 272         return AVERROR(ENOSYS);
 273     }
 274
 275     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_FIELD_ENCODING);
 276     if (ret < 1 && avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 277         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
 278                "Interlaced encoding is not supported. Supported level: %d\n",
 279                ret);
 280         return AVERROR(ENOSYS);
 281     }
 282
 283     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_10BIT_ENCODE);
 284     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
 285         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "10 bit encode not supported\n");
 286         return AVERROR(ENOSYS);
 287     }
 288
 289     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOOKAHEAD);
 290     if (ctx->rc_lookahead > 0 && ret <= 0) {
 291         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "RC lookahead not supported\n");
 292         return AVERROR(ENOSYS);
 293     }
 294
 295     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_TEMPORAL_AQ);
 296     if (ctx->temporal_aq > 0 && ret <= 0) {
 297         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ not supported\n");
 298         return AVERROR(ENOSYS);
 299     }
 300
 301     return 0;
 302 }
 303
 304 static av_cold int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
 305 {
 306     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 307     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 308     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
 309     char name[128] = { 0};
 310     int major, minor, ret;
 311     CUresult cu_res;
 312     CUdevice cu_device;
 313     CUcontext dummy;
 314     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
 315
 316     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 317         loglevel = AV_LOG_INFO;
 318
 319     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGet(&cu_device, idx);
 320     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 321         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 322                "Cannot access the CUDA device %d\n",
 323                idx);
 324         return -1;
 325     }
 326
 327     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetName(name, sizeof(name), cu_device);
 328     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 329         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceGetName failed on device %d\n", idx);
 330         return -1;
 331     }
 332
 333     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceComputeCapability(&major, &minor, cu_device);
 334     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 335         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceComputeCapability failed on device %d\n", idx);
 336         return -1;
 337     }
 338
 339     av_log(avctx, loglevel, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d ]\n", idx, name, major, minor);
 340     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP) {
 341         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC\n");
 342         goto fail;
 343     }
 344
 345     if (ctx->device != idx && ctx->device != ANY_DEVICE)
 346         return -1;
 347
 348     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxCreate(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device);
 349     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 350         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
 351         goto fail;
 352     }
 353
 354     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
 355
 356     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
 357     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 358         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed popping CUDA context: 0x%x\n", (int)cu_res);
 359         goto fail2;
 360     }
 361
 362     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
 363         goto fail2;
 364
 365     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
 366         goto fail3;
 367
 368     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
 369
 370     dl_fn->nvenc_device_count++;
 371
 372     if (ctx->device == idx || ctx->device == ANY_DEVICE)
 373         return 0;
 374
 375 fail3:
 376     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
 377     ctx->nvencoder = NULL;
 378
 379 fail2:
 380     dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
 381     ctx->cu_context_internal = NULL;
 382
 383 fail:
 384     return AVERROR(ENOSYS);
 385 }
 386
 387 static av_cold int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
 388 {
 389     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
 390     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 391
 392     switch (avctx->codec->id) {
 393     case AV_CODEC_ID_H264:
 394         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
 395         break;
 396     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 397         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
 398         break;
 399     default:
 400         return AVERROR_BUG;
 401     }
 402
 403     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
 404         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
 405         AVCUDADeviceContext *device_hwctx;
 406         int ret;
 407
 408         if (!avctx->hw_frames_ctx)
 409             return AVERROR(EINVAL);
 410
 411         frames_ctx   = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
 412         device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
 413
 414         ctx->cu_context = device_hwctx->cuda_ctx;
 415
 416         ret = nvenc_open_session(avctx);
 417         if (ret < 0)
 418             return ret;
 419
 420         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
 421         if (ret < 0) {
 422             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Provided device doesn't support required NVENC features\n");
 423             return ret;
 424         }
 425     } else {
 426         int i, nb_devices = 0;
 427
 428         if ((dl_fn->cuda_dl->cuInit(0)) != CUDA_SUCCESS) {
 429             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 430                    "Cannot init CUDA\n");
 431             return AVERROR_UNKNOWN;
 432         }
 433
 434         if ((dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetCount(&nb_devices)) != CUDA_SUCCESS) {
 435             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 436                    "Cannot enumerate the CUDA devices\n");
 437             return AVERROR_UNKNOWN;
 438         }
 439
 440         if (!nb_devices) {
 441             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
 442                 return AVERROR_EXTERNAL;
 443         }
 444
 445         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", nb_devices);
 446
 447         dl_fn->nvenc_device_count = 0;
 448         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
 449             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
 450                 return 0;
 451         }
 452
 453         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 454             return AVERROR_EXIT;
 455
 456         if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
 457             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
 458             return AVERROR_EXTERNAL;
 459         }
 460
 461         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->device, nb_devices);
 462         return AVERROR(EINVAL);
 463     }
 464
 465     return 0;
 466 }
 467
 468 typedef struct GUIDTuple {
 469     const GUID guid;
 470     int flags;
 471 } GUIDTuple;
 472
 473 #define PRESET_ALIAS(alias, name, ...) \
 474     [PRESET_ ## alias] = { NV_ENC_PRESET_ ## name ## _GUID, __VA_ARGS__ }
 475
 476 #define PRESET(name, ...) PRESET_ALIAS(name, name, __VA_ARGS__)
 477
 478 static void nvenc_map_preset(NvencContext *ctx)
 479 {
 480     GUIDTuple presets[] = {
 481         PRESET(DEFAULT),
 482         PRESET(HP),
 483         PRESET(HQ),
 484         PRESET(BD),
 485         PRESET_ALIAS(SLOW,   HQ,    NVENC_TWO_PASSES),
 486         PRESET_ALIAS(MEDIUM, HQ,    NVENC_ONE_PASS),
 487         PRESET_ALIAS(FAST,   HP,    NVENC_ONE_PASS),
 488         PRESET(LOW_LATENCY_DEFAULT, NVENC_LOWLATENCY),
 489         PRESET(LOW_LATENCY_HP,      NVENC_LOWLATENCY),
 490         PRESET(LOW_LATENCY_HQ,      NVENC_LOWLATENCY),
 491         PRESET(LOSSLESS_DEFAULT,    NVENC_LOSSLESS),
 492         PRESET(LOSSLESS_HP,         NVENC_LOSSLESS),
 493     };
 494
 495     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
 496
 497     ctx->init_encode_params.presetGUID = t->guid;
 498     ctx->flags = t->flags;
 499 }
 500
 501 #undef PRESET
 502 #undef PRESET_ALIAS
 503
 504 static av_cold void set_constqp(AVCodecContext *avctx)
 505 {
 506     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 507     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 508
 509     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 510
 511     if (ctx->init_qp_p >= 0) {
 512         rc->constQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
 513         if (ctx->init_qp_i >= 0 && ctx->init_qp_b >= 0) {
 514             rc->constQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
 515             rc->constQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
 516         } else if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 517             rc->constQP.qpIntra = av_clip(
 518                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 519             rc->constQP.qpInterB = av_clip(
 520                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 521         } else {
 522             rc->constQP.qpIntra = rc->constQP.qpInterP;
 523             rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpInterP;
 524         }
 525     } else if (ctx->cqp >= 0) {
 526         rc->constQP.qpInterP = rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpIntra = ctx->cqp;
 527         if (avctx->b_quant_factor != 0.0)
 528             rc->constQP.qpInterB = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 529         if (avctx->i_quant_factor != 0.0)
 530             rc->constQP.qpIntra = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 531     }
 532
 533     avctx->qmin = -1;
 534     avctx->qmax = -1;
 535 }
 536
 537 static av_cold void set_vbr(AVCodecContext *avctx)
 538 {
 539     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 540     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 541     int qp_inter_p;
 542
 543     if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 544         rc->enableMinQP = 1;
 545         rc->enableMaxQP = 1;
 546
 547         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 548         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 549         rc->minQP.qpIntra  = avctx->qmin;
 550
 551         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
 552         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
 553         rc->maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
 554
 555         qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
 556     } else if (avctx->qmin >= 0) {
 557         rc->enableMinQP = 1;
 558
 559         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 560         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 561         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
 562
 563         qp_inter_p = avctx->qmin;
 564     } else {
 565         qp_inter_p = 26; // default to 26
 566     }
 567
 568     rc->enableInitialRCQP = 1;
 569
 570     if (ctx->init_qp_p < 0) {
 571         rc->initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
 572     } else {
 573         rc->initialRCQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
 574     }
 575
 576     if (ctx->init_qp_i < 0) {
 577         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 578             rc->initialRCQP.qpIntra = av_clip(
 579                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 580         } else {
 581             rc->initialRCQP.qpIntra = rc->initialRCQP.qpInterP;
 582         }
 583     } else {
 584         rc->initialRCQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
 585     }
 586
 587     if (ctx->init_qp_b < 0) {
 588         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 589             rc->initialRCQP.qpInterB = av_clip(
 590                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 591         } else {
 592             rc->initialRCQP.qpInterB = rc->initialRCQP.qpInterP;
 593         }
 594     } else {
 595         rc->initialRCQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
 596     }
 597 }
 598
 599 static av_cold void set_lossless(AVCodecContext *avctx)
 600 {
 601     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 602     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 603
 604     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 605     rc->constQP.qpInterB = 0;
 606     rc->constQP.qpInterP = 0;
 607     rc->constQP.qpIntra  = 0;
 608
 609     avctx->qmin = -1;
 610     avctx->qmax = -1;
 611 }
 612
 613 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 614 {
 615     NvencContext *ctx    = avctx->priv_data;
 616     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 617
 618     switch (ctx->rc) {
 619     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
 620         set_constqp(avctx);
 621         return;
 622     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
 623         if (avctx->qmin < 0) {
 624             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 625                    "The variable bitrate rate-control requires "
 626                    "the 'qmin' option set.\n");
 627             set_vbr(avctx);
 628             return;
 629         }
 630         /* fall through */
 631     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR:
 632     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
 633         set_vbr(avctx);
 634         break;
 635     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
 636     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY:
 637     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP:
 638         break;
 639     }
 640
 641     rc->rateControlMode = ctx->rc;
 642 }
 643
 644 static av_cold int nvenc_recalc_surfaces(AVCodecContext *avctx)
 645 {
 646     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 647     // default minimum of 4 surfaces
 648     // multiply by 2 for number of NVENCs on gpu (hardcode to 2)
 649     // another multiply by 2 to avoid blocking next PBB group
 650     int nb_surfaces = FFMAX(4, ctx->encode_config.frameIntervalP * 2 * 2);
 651
 652     // lookahead enabled
 653     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
 654         // +1 is to account for lkd_bound calculation later
 655         // +4 is to allow sufficient pipelining with lookahead
 656         nb_surfaces = FFMAX(1, FFMAX(nb_surfaces, ctx->rc_lookahead + ctx->encode_config.frameIntervalP + 1 + 4));
 657         if (nb_surfaces > ctx->nb_surfaces && ctx->nb_surfaces > 0)
 658         {
 659             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 660                    "Defined rc_lookahead requires more surfaces, "
 661                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
 662         }
 663         ctx->nb_surfaces = FFMAX(nb_surfaces, ctx->nb_surfaces);
 664     } else {
 665         if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1 && ctx->nb_surfaces < nb_surfaces && ctx->nb_surfaces > 0)
 666         {
 667             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 668                    "Defined b-frame requires more surfaces, "
 669                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
 670             ctx->nb_surfaces = FFMAX(ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
 671         }
 672         else if (ctx->nb_surfaces <= 0)
 673             ctx->nb_surfaces = nb_surfaces;
 674         // otherwise use user specified value
 675     }
 676
 677     ctx->nb_surfaces = FFMAX(1, FFMIN(MAX_REGISTERED_FRAMES, ctx->nb_surfaces));
 678     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
 679
 680     return 0;
 681 }
 682
 683 static av_cold void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 684 {
 685     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 686
 687     if (avctx->global_quality > 0)
 688         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Using global_quality with nvenc is deprecated. Use qp instead.\n");
 689
 690     if (ctx->cqp < 0 && avctx->global_quality > 0)
 691         ctx->cqp = avctx->global_quality;
 692
 693     if (avctx->bit_rate > 0) {
 694         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
 695     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
 696         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
 697     }
 698
 699     if (avctx->rc_max_rate > 0)
 700         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
 701
 702     if (ctx->rc < 0) {
 703         if (ctx->flags & NVENC_ONE_PASS)
 704             ctx->twopass = 0;
 705         if (ctx->flags & NVENC_TWO_PASSES)
 706             ctx->twopass = 1;
 707
 708         if (ctx->twopass < 0)
 709             ctx->twopass = (ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY) != 0;
 710
 711         if (ctx->cbr) {
 712             if (ctx->twopass) {
 713                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY;
 714             } else {
 715                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
 716             }
 717         } else if (ctx->cqp >= 0) {
 718             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 719         } else if (ctx->twopass) {
 720             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
 721         } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 722             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
 723         }
 724     }
 725
 726     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
 727         set_lossless(avctx);
 728     } else if (ctx->rc >= 0) {
 729         nvenc_override_rate_control(avctx);
 730     } else {
 731         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
 732         set_vbr(avctx);
 733     }
 734
 735     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
 736         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
 737     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
 738         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
 739     }
 740
 741     if (ctx->aq) {
 742         ctx->encode_config.rcParams.enableAQ   = 1;
 743         ctx->encode_config.rcParams.aqStrength = ctx->aq_strength;
 744         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "AQ enabled.\n");
 745     }
 746
 747     if (ctx->temporal_aq) {
 748         ctx->encode_config.rcParams.enableTemporalAQ = 1;
 749         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ enabled.\n");
 750     }
 751
 752     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
 753         int lkd_bound = FFMIN(ctx->nb_surfaces, ctx->async_depth) -
 754                         ctx->encode_config.frameIntervalP - 4;
 755
 756         if (lkd_bound < 0) {
 757             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 758                    "Lookahead not enabled. Increase buffer delay (-delay).\n");
 759         } else {
 760             ctx->encode_config.rcParams.enableLookahead = 1;
 761             ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth  = av_clip(ctx->rc_lookahead, 0, lkd_bound);
 762             ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt   = ctx->no_scenecut;
 763             ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt   = !ctx->b_adapt;
 764             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
 765                    "Lookahead enabled: depth %d, scenecut %s, B-adapt %s.\n",
 766                    ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth,
 767                    ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt ? "disabled" : "enabled",
 768                    ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt ? "disabled" : "enabled");
 769         }
 770     }
 771
 772     if (ctx->strict_gop) {
 773         ctx->encode_config.rcParams.strictGOPTarget = 1;
 774         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Strict GOP target enabled.\n");
 775     }
 776
 777     if (ctx->nonref_p)
 778         ctx->encode_config.rcParams.enableNonRefP = 1;
 779
 780     if (ctx->zerolatency)
 781         ctx->encode_config.rcParams.zeroReorderDelay = 1;
 782
 783     if (ctx->quality)
 784         ctx->encode_config.rcParams.targetQuality = ctx->quality;
 785 }
 786
 787 static av_cold int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
 788 {
 789     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
 790     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
 791     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
 792     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
 793
 794     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
 795     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
 796     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
 797     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
 798         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
 799
 800     vui->colourDescriptionPresentFlag =
 801         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
 802
 803     vui->videoSignalTypePresentFlag =
 804         (vui->colourDescriptionPresentFlag
 805         || vui->videoFormat != 5
 806         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
 807
 808     h264->sliceMode = 3;
 809     h264->sliceModeData = 1;
 810
 811     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 812     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 813     h264->outputAUD     = ctx->aud;
 814
 815     if (avctx->refs >= 0) {
 816         /* 0 means "let the hardware decide" */
 817         h264->maxNumRefFrames = avctx->refs;
 818     }
 819     if (avctx->gop_size >= 0) {
 820         h264->idrPeriod = cc->gopLength;
 821     }
 822
 823     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
 824         h264->outputBufferingPeriodSEI = 1;
 825         h264->outputPictureTimingSEI   = 1;
 826     }
 827
 828     if (cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY ||
 829         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP ||
 830         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR) {
 831         h264->adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
 832         h264->fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
 833     }
 834
 835     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
 836         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
 837     } else {
 838         switch(ctx->profile) {
 839         case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
 840             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
 841             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
 842             break;
 843         case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
 844             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
 845             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
 846             break;
 847         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
 848             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
 849             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
 850             break;
 851         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444P:
 852             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 853             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
 854             break;
 855         }
 856     }
 857
 858     // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
 859     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
 860         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 861         avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
 862     }
 863
 864     h264->chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
 865
 866     h264->level = ctx->level;
 867
 868     return 0;
 869 }
 870
 871 static av_cold int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
 872 {
 873     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
 874     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
 875     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
 876     NV_ENC_CONFIG_HEVC_VUI_PARAMETERS *vui = &hevc->hevcVUIParameters;
 877
 878     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
 879     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
 880     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
 881     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
 882         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
 883
 884     vui->colourDescriptionPresentFlag =
 885         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
 886
 887     vui->videoSignalTypePresentFlag =
 888         (vui->colourDescriptionPresentFlag
 889         || vui->videoFormat != 5
 890         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
 891
 892     hevc->sliceMode = 3;
 893     hevc->sliceModeData = 1;
 894
 895     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 896     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 897     hevc->outputAUD     = ctx->aud;
 898
 899     if (avctx->refs >= 0) {
 900         /* 0 means "let the hardware decide" */
 901         hevc->maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
 902     }
 903     if (avctx->gop_size >= 0) {
 904         hevc->idrPeriod = cc->gopLength;
 905     }
 906
 907     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
 908         hevc->outputBufferingPeriodSEI = 1;
 909         hevc->outputPictureTimingSEI   = 1;
 910     }
 911
 912     switch (ctx->profile) {
 913     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN:
 914         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
 915         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
 916         break;
 917     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_10:
 918         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
 919         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
 920         break;
 921     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_REXT:
 922         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
 923         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
 924         break;
 925     }
 926
 927     // force setting profile as main10 if input is 10 bit
 928     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt)) {
 929         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
 930         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
 931     }
 932
 933     // force setting profile as rext if input is yuv444
 934     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt)) {
 935         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
 936         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
 937     }
 938
 939     hevc->chromaFormatIDC = IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) ? 3 : 1;
 940
 941     hevc->pixelBitDepthMinus8 = IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) ? 2 : 0;
 942
 943     hevc->level = ctx->level;
 944
 945     hevc->tier = ctx->tier;
 946
 947     return 0;
 948 }
 949
 950 static av_cold int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
 951 {
 952     switch (avctx->codec->id) {
 953     case AV_CODEC_ID_H264:
 954         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
 955     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 956         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
 957     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
 958     }
 959
 960     return 0;
 961 }
 962
 963 static av_cold int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
 964 {
 965     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 966     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 967     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
 968
 969     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
 970     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
 971     AVCPBProperties *cpb_props;
 972     int res = 0;
 973     int dw, dh;
 974
 975     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 976     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
 977
 978     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
 979     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
 980
 981     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
 982
 983     nvenc_map_preset(ctx);
 984
 985     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
 986     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 987
 988     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder,
 989                                                     ctx->init_encode_params.encodeGUID,
 990                                                     ctx->init_encode_params.presetGUID,
 991                                                     &preset_config);
 992     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
 993         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Cannot get the preset configuration");
 994
 995     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
 996
 997     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 998
 999     dw = avctx->width;
1000     dh = avctx->height;
1001     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
1002         dw*= avctx->sample_aspect_ratio.num;
1003         dh*= avctx->sample_aspect_ratio.den;
1004     }
1005     av_reduce(&dw, &dh, dw, dh, 1024 * 1024);
1006     ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
1007     ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
1008
1009     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
1010     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
1011
1012     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
1013     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
1014
1015     if (ctx->bluray_compat) {
1016         ctx->aud = 1;
1017         avctx->refs = FFMIN(FFMAX(avctx->refs, 0), 6);
1018         avctx->max_b_frames = FFMIN(avctx->max_b_frames, 3);
1019         switch (avctx->codec->id) {
1020         case AV_CODEC_ID_H264:
1021             /* maximum level depends on used resolution */
1022             break;
1023         case AV_CODEC_ID_HEVC:
1024             ctx->level = NV_ENC_LEVEL_HEVC_51;
1025             ctx->tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
1026             break;
1027         }
1028     }
1029
1030     if (avctx->gop_size > 0) {
1031         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
1032             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B-Frame, 3 two B-frames, and so on. */
1033             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
1034         }
1035
1036         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
1037     } else if (avctx->gop_size == 0) {
1038         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
1039         ctx->encode_config.gopLength = 1;
1040     }
1041
1042     ctx->initial_pts[0] = AV_NOPTS_VALUE;
1043     ctx->initial_pts[1] = AV_NOPTS_VALUE;
1044
1045     nvenc_recalc_surfaces(avctx);
1046
1047     nvenc_setup_rate_control(avctx);
1048
1049     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1050         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
1051     } else {
1052         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
1053     }
1054
1055     res = nvenc_setup_codec_config(avctx);
1056     if (res)
1057         return res;
1058
1059     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
1060     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1061         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "InitializeEncoder failed");
1062     }
1063
1064     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1065         avctx->has_b_frames = 2;
1066
1067     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1068         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1069
1070     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
1071     if (!cpb_props)
1072         return AVERROR(ENOMEM);
1073     cpb_props->max_bitrate = ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate;
1074     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
1075     cpb_props->buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize;
1076
1077     return 0;
1078 }
1079
1080 static NV_ENC_BUFFER_FORMAT nvenc_map_buffer_format(enum AVPixelFormat pix_fmt)
1081 {
1082     switch (pix_fmt) {
1083     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1084         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1085     case AV_PIX_FMT_NV12:
1086         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1087     case AV_PIX_FMT_P010:
1088         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV420_10BIT;
1089     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1090         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1091     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
1092         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_10BIT;
1093     case AV_PIX_FMT_0RGB32:
1094         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ARGB;
1095     case AV_PIX_FMT_0BGR32:
1096         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ABGR;
1097     default:
1098         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED;
1099     }
1100 }
1101
1102 static av_cold int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
1103 {
1104     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1105     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1106     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1107     NvencSurface* tmp_surface = &ctx->surfaces[idx];
1108
1109     NVENCSTATUS nv_status;
1110     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
1111     allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
1112
1113     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1114         ctx->surfaces[idx].in_ref = av_frame_alloc();
1115         if (!ctx->surfaces[idx].in_ref)
1116             return AVERROR(ENOMEM);
1117     } else {
1118         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1119
1120         ctx->surfaces[idx].format = nvenc_map_buffer_format(ctx->data_pix_fmt);
1121         if (ctx->surfaces[idx].format == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1122             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1123                    av_get_pix_fmt_name(ctx->data_pix_fmt));
1124             return AVERROR(EINVAL);
1125         }
1126
1127         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1128         allocSurf.width = (avctx->width + 31) & ~31;
1129         allocSurf.height = (avctx->height + 31) & ~31;
1130         allocSurf.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1131         allocSurf.bufferFmt = ctx->surfaces[idx].format;
1132
1133         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1134         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1135             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateInputBuffer failed");
1136         }
1137
1138         ctx->surfaces[idx].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1139         ctx->surfaces[idx].width = allocSurf.width;
1140         ctx->surfaces[idx].height = allocSurf.height;
1141     }
1142
1143     /* 1MB is large enough to hold most output frames.
1144      * NVENC increases this automaticaly if it is not enough. */
1145     allocOut.size = 1024 * 1024;
1146
1147     allocOut.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1148
1149     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1150     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1151         int err = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateBitstreamBuffer failed");
1152         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1153             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[idx].input_surface);
1154         av_frame_free(&ctx->surfaces[idx].in_ref);
1155         return err;
1156     }
1157
1158     ctx->surfaces[idx].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1159     ctx->surfaces[idx].size = allocOut.size;
1160
1161     av_fifo_generic_write(ctx->unused_surface_queue, &tmp_surface, sizeof(tmp_surface), NULL);
1162
1163     return 0;
1164 }
1165
1166 static av_cold int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
1167 {
1168     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1169     int i, res;
1170
1171     ctx->surfaces = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->surfaces));
1172     if (!ctx->surfaces)
1173         return AVERROR(ENOMEM);
1174
1175     ctx->timestamp_list = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
1176     if (!ctx->timestamp_list)
1177         return AVERROR(ENOMEM);
1178
1179     ctx->unused_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1180     if (!ctx->unused_surface_queue)
1181         return AVERROR(ENOMEM);
1182
1183     ctx->output_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1184     if (!ctx->output_surface_queue)
1185         return AVERROR(ENOMEM);
1186     ctx->output_surface_ready_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1187     if (!ctx->output_surface_ready_queue)
1188         return AVERROR(ENOMEM);
1189
1190     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1191         if ((res = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
1192             return res;
1193     }
1194
1195     return 0;
1196 }
1197
1198 static av_cold int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
1199 {
1200     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1201     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1202     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1203
1204     NVENCSTATUS nv_status;
1205     uint32_t outSize = 0;
1206     char tmpHeader[256];
1207     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1208     payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1209
1210     payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1211     payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1212     payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1213
1214     nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1215     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1216         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetSequenceParams failed");
1217     }
1218
1219     avctx->extradata_size = outSize;
1220     avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1221
1222     if (!avctx->extradata) {
1223         return AVERROR(ENOMEM);
1224     }
1225
1226     memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1227
1228     return 0;
1229 }
1230
1231 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1232 {
1233     NvencContext *ctx               = avctx->priv_data;
1234     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1235     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1236     int i;
1237
1238     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
1239     if (ctx->nvencoder) {
1240         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
1241                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
1242
1243         p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &params);
1244     }
1245
1246     av_fifo_freep(&ctx->timestamp_list);
1247     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_ready_queue);
1248     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_queue);
1249     av_fifo_freep(&ctx->unused_surface_queue);
1250
1251     if (ctx->surfaces && avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1252         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1253             if (ctx->surfaces[i].input_surface) {
1254                  p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].in_map.mappedResource);
1255             }
1256         }
1257         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1258             if (ctx->registered_frames[i].regptr)
1259                 p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1260         }
1261         ctx->nb_registered_frames = 0;
1262     }
1263
1264     if (ctx->surfaces) {
1265         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1266             if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1267                 p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1268             av_frame_free(&ctx->surfaces[i].in_ref);
1269             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1270         }
1271     }
1272     av_freep(&ctx->surfaces);
1273     ctx->nb_surfaces = 0;
1274
1275     if (ctx->nvencoder)
1276         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1277     ctx->nvencoder = NULL;
1278
1279     if (ctx->cu_context_internal)
1280         dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
1281     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal = NULL;
1282
1283     nvenc_free_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
1284     cuda_free_functions(&dl_fn->cuda_dl);
1285
1286     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
1287
1288     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
1289
1290     return 0;
1291 }
1292
1293 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1294 {
1295     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1296     int ret;
1297
1298     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1299         AVHWFramesContext *frames_ctx;
1300         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
1301             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1302                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
1303             return AVERROR(EINVAL);
1304         }
1305         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1306         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
1307     } else {
1308         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
1309     }
1310
1311     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
1312         return ret;
1313
1314     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
1315         return ret;
1316
1317     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
1318         return ret;
1319
1320     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
1321         return ret;
1322
1323     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1324         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
1325             return ret;
1326     }
1327
1328     return 0;
1329 }
1330
1331 static NvencSurface *get_free_frame(NvencContext *ctx)
1332 {
1333     NvencSurface *tmp_surf;
1334
1335     if (!(av_fifo_size(ctx->unused_surface_queue) > 0))
1336         // queue empty
1337         return NULL;
1338
1339     av_fifo_generic_read(ctx->unused_surface_queue, &tmp_surf, sizeof(tmp_surf), NULL);
1340     return tmp_surf;
1341 }
1342
1343 static int nvenc_copy_frame(AVCodecContext *avctx, NvencSurface *nv_surface,
1344             NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *lock_buffer_params, const AVFrame *frame)
1345 {
1346     int dst_linesize[4] = {
1347         lock_buffer_params->pitch,
1348         lock_buffer_params->pitch,
1349         lock_buffer_params->pitch,
1350         lock_buffer_params->pitch
1351     };
1352     uint8_t *dst_data[4];
1353     int ret;
1354
1355     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1356         dst_linesize[1] = dst_linesize[2] >>= 1;
1357
1358     ret = av_image_fill_pointers(dst_data, frame->format, nv_surface->height,
1359                                  lock_buffer_params->bufferDataPtr, dst_linesize);
1360     if (ret < 0)
1361         return ret;
1362
1363     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1364         FFSWAP(uint8_t*, dst_data[1], dst_data[2]);
1365
1366     av_image_copy(dst_data, dst_linesize,
1367                   (const uint8_t**)frame->data, frame->linesize, frame->format,
1368                   avctx->width, avctx->height);
1369
1370     return 0;
1371 }
1372
1373 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1374 {
1375     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1376     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1377     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1378
1379     int i;
1380
1381     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1382         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1383             if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1384                 if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1385                     p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder,
1386                                                 ctx->registered_frames[i].regptr);
1387                     ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1388                 }
1389                 return i;
1390             }
1391         }
1392     } else {
1393         return ctx->nb_registered_frames++;
1394     }
1395
1396     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1397     return AVERROR(ENOMEM);
1398 }
1399
1400 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1401 {
1402     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1403     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1404     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1405
1406     AVHWFramesContext *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1407     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1408     int i, idx, ret;
1409
1410     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1411         if (ctx->registered_frames[i].ptr == (CUdeviceptr)frame->data[0])
1412             return i;
1413     }
1414
1415     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1416     if (idx < 0)
1417         return idx;
1418
1419     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1420     reg.resourceType       = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1421     reg.width              = frames_ctx->width;
1422     reg.height             = frames_ctx->height;
1423     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1424     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1425
1426     reg.bufferFormat       = nvenc_map_buffer_format(frames_ctx->sw_format);
1427     if (reg.bufferFormat == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1428         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1429                av_get_pix_fmt_name(frames_ctx->sw_format));
1430         return AVERROR(EINVAL);
1431     }
1432
1433     ret = p_nvenc->nvEncRegisterResource(ctx->nvencoder, &reg);
1434     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1435         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1436         return AVERROR_UNKNOWN;
1437     }
1438
1439     ctx->registered_frames[idx].ptr    = (CUdeviceptr)frame->data[0];
1440     ctx->registered_frames[idx].regptr = reg.registeredResource;
1441     return idx;
1442 }
1443
1444 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1445                                       NvencSurface *nvenc_frame)
1446 {
1447     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1448     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1449     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1450
1451     int res;
1452     NVENCSTATUS nv_status;
1453
1454     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1455         int reg_idx = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1456         if (reg_idx < 0) {
1457             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input CUDA frame\n");
1458             return reg_idx;
1459         }
1460
1461         res = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1462         if (res < 0)
1463             return res;
1464
1465         nvenc_frame->in_map.version = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1466         nvenc_frame->in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1467         nv_status = p_nvenc->nvEncMapInputResource(ctx->nvencoder, &nvenc_frame->in_map);
1468         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1469             av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1470             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Error mapping an input resource");
1471         }
1472
1473         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped = 1;
1474         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1475         nvenc_frame->input_surface             = nvenc_frame->in_map.mappedResource;
1476         nvenc_frame->format                    = nvenc_frame->in_map.mappedBufferFmt;
1477         nvenc_frame->pitch                     = frame->linesize[0];
1478         return 0;
1479     } else {
1480         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1481
1482         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1483         lockBufferParams.inputBuffer = nvenc_frame->input_surface;
1484
1485         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1486         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1487             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking nvenc input buffer");
1488         }
1489
1490         nvenc_frame->pitch = lockBufferParams.pitch;
1491         res = nvenc_copy_frame(avctx, nvenc_frame, &lockBufferParams, frame);
1492
1493         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, nvenc_frame->input_surface);
1494         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1495             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking input buffer!");
1496         }
1497
1498         return res;
1499     }
1500 }
1501
1502 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1503                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1504 {
1505     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1506
1507     switch (avctx->codec->id) {
1508     case AV_CODEC_ID_H264:
1509         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1510             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1511         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1512             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1513       break;
1514     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1515         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1516             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1517         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1518             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1519         break;
1520     }
1521 }
1522
1523 static inline void timestamp_queue_enqueue(AVFifoBuffer* queue, int64_t timestamp)
1524 {
1525     av_fifo_generic_write(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1526 }
1527
1528 static inline int64_t timestamp_queue_dequeue(AVFifoBuffer* queue)
1529 {
1530     int64_t timestamp = AV_NOPTS_VALUE;
1531     if (av_fifo_size(queue) > 0)
1532         av_fifo_generic_read(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1533
1534     return timestamp;
1535 }
1536
1537 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1538                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1539                                AVPacket *pkt)
1540 {
1541     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1542
1543     pkt->pts = params->outputTimeStamp;
1544
1545     /* generate the first dts by linearly extrapolating the
1546      * first two pts values to the past */
1547     if (avctx->max_b_frames > 0 && !ctx->first_packet_output &&
1548         ctx->initial_pts[1] != AV_NOPTS_VALUE) {
1549         int64_t ts0 = ctx->initial_pts[0], ts1 = ctx->initial_pts[1];
1550         int64_t delta;
1551
1552         if ((ts0 < 0 && ts1 > INT64_MAX + ts0) ||
1553             (ts0 > 0 && ts1 < INT64_MIN + ts0))
1554             return AVERROR(ERANGE);
1555         delta = ts1 - ts0;
1556
1557         if ((delta < 0 && ts0 > INT64_MAX + delta) ||
1558             (delta > 0 && ts0 < INT64_MIN + delta))
1559             return AVERROR(ERANGE);
1560         pkt->dts = ts0 - delta;
1561
1562         ctx->first_packet_output = 1;
1563         return 0;
1564     }
1565
1566     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1567
1568     return 0;
1569 }
1570
1571 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencSurface *tmpoutsurf)
1572 {
1573     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1574     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1575     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1576
1577     uint32_t slice_mode_data;
1578     uint32_t *slice_offsets = NULL;
1579     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1580     NVENCSTATUS nv_status;
1581     int res = 0;
1582
1583     enum AVPictureType pict_type;
1584
1585     switch (avctx->codec->id) {
1586     case AV_CODEC_ID_H264:
1587       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1588       break;
1589     case AV_CODEC_ID_H265:
1590       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1591       break;
1592     default:
1593       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1594       res = AVERROR(EINVAL);
1595       goto error;
1596     }
1597     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1598
1599     if (!slice_offsets)
1600         goto error;
1601
1602     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1603
1604     lock_params.doNotWait = 0;
1605     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1606     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1607
1608     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1609     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1610         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking bitstream buffer");
1611         goto error;
1612     }
1613
1614     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1615         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1616         goto error;
1617     }
1618
1619     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1620
1621     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1622     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1623         nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open");
1624
1625
1626     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1627         p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->in_map.mappedResource);
1628         av_frame_unref(tmpoutsurf->in_ref);
1629         ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped = 0;
1630
1631         tmpoutsurf->input_surface = NULL;
1632     }
1633
1634     switch (lock_params.pictureType) {
1635     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1636         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1637     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1638         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1639         break;
1640     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1641         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1642         break;
1643     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1644         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1645         break;
1646     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1647         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1648         break;
1649     default:
1650         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1651         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1652         res = AVERROR_EXTERNAL;
1653         goto error;
1654     }
1655
1656 #if FF_API_CODED_FRAME
1657 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1658     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
1659 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1660 #endif
1661
1662     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt,
1663         (lock_params.frameAvgQP - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
1664
1665     res = nvenc_set_timestamp(avctx, &lock_params, pkt);
1666     if (res < 0)
1667         goto error2;
1668
1669     av_free(slice_offsets);
1670
1671     return 0;
1672
1673 error:
1674     timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1675
1676 error2:
1677     av_free(slice_offsets);
1678
1679     return res;
1680 }
1681
1682 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
1683 {
1684     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1685     int nb_ready, nb_pending;
1686
1687     /* when B-frames are enabled, we wait for two initial timestamps to
1688      * calculate the first dts */
1689     if (!flush && avctx->max_b_frames > 0 &&
1690         (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE || ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE))
1691         return 0;
1692
1693     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->output_surface_ready_queue)   / sizeof(NvencSurface*);
1694     nb_pending = av_fifo_size(ctx->output_surface_queue)         / sizeof(NvencSurface*);
1695     if (flush)
1696         return nb_ready > 0;
1697     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
1698 }
1699
1700 int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1701                           const AVFrame *frame, int *got_packet)
1702 {
1703     NVENCSTATUS nv_status;
1704     CUresult cu_res;
1705     CUcontext dummy;
1706     NvencSurface *tmpoutsurf, *inSurf;
1707     int res;
1708
1709     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1710     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1711     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1712
1713     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1714     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1715
1716     if (frame) {
1717         inSurf = get_free_frame(ctx);
1718         if (!inSurf) {
1719             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No free surfaces\n");
1720             return AVERROR_BUG;
1721         }
1722
1723         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1724         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1725             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1726             return AVERROR_EXTERNAL;
1727         }
1728
1729         res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, inSurf);
1730
1731         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1732         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1733             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1734             return AVERROR_EXTERNAL;
1735         }
1736
1737         if (res) {
1738             return res;
1739         }
1740
1741         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1742         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1743         pic_params.inputWidth = avctx->width;
1744         pic_params.inputHeight = avctx->height;
1745         pic_params.inputPitch = inSurf->pitch;
1746         pic_params.outputBitstream = inSurf->output_surface;
1747
1748         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1749             if (frame->top_field_first)
1750                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1751             else
1752                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1753         } else {
1754             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1755         }
1756
1757         if (ctx->forced_idr >= 0 && frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I) {
1758             pic_params.encodePicFlags =
1759                 ctx->forced_idr ? NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEIDR : NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEINTRA;
1760         } else {
1761             pic_params.encodePicFlags = 0;
1762         }
1763
1764         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1765
1766         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &pic_params);
1767     } else {
1768         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1769     }
1770
1771     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1772     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1773         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1774         return AVERROR_EXTERNAL;
1775     }
1776
1777     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1778
1779     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1780     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1781         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1782         return AVERROR_EXTERNAL;
1783     }
1784
1785     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS &&
1786         nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
1787         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "EncodePicture failed!");
1788
1789     if (frame) {
1790         av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_queue, &inSurf, sizeof(inSurf), NULL);
1791         timestamp_queue_enqueue(ctx->timestamp_list, frame->pts);
1792
1793         if (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE)
1794             ctx->initial_pts[0] = frame->pts;
1795         else if (ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE)
1796             ctx->initial_pts[1] = frame->pts;
1797     }
1798
1799     /* all the pending buffers are now ready for output */
1800     if (nv_status == NV_ENC_SUCCESS) {
1801         while (av_fifo_size(ctx->output_surface_queue) > 0) {
1802             av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1803             av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1804         }
1805     }
1806
1807     if (output_ready(avctx, !frame)) {
1808         av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1809
1810         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmpoutsurf);
1811
1812         if (res)
1813             return res;
1814
1815         av_fifo_generic_write(ctx->unused_surface_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1816
1817         *got_packet = 1;
1818     } else {
1819         *got_packet = 0;
1820     }
1821
1822     return 0;
1823 }