git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - 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 #include "hevc_sei.h"
  26
  27 #include "libavutil/hwcontext_cuda.h"
  28 #include "libavutil/hwcontext.h"
  29 #include "libavutil/cuda_check.h"
  30 #include "libavutil/imgutils.h"
  31 #include "libavutil/avassert.h"
  32 #include "libavutil/mem.h"
  33 #include "libavutil/pixdesc.h"
  34 #include "encode.h"
  35 #include "internal.h"
  36 #include "packet_internal.h"
  37
  38 #define CHECK_CU(x) FF_CUDA_CHECK_DL(avctx, dl_fn->cuda_dl, x)
  39
  40 #define NVENC_CAP 0x30
  41 #define IS_CBR(rc) (rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR ||             \
  42                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ || \
  43                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ)
  44
  45 #ifdef NVENC_HAVE_NEW_PRESETS
  46 #define IS_SDK10_PRESET(p) ((p) >= PRESET_P1 && (p) <= PRESET_P7)
  47 #else
  48 #define IS_SDK10_PRESET(p) 0
  49 #endif
  50
  51 const enum AVPixelFormat ff_nvenc_pix_fmts[] = {
  52     AV_PIX_FMT_YUV420P,
  53     AV_PIX_FMT_NV12,
  54     AV_PIX_FMT_P010,
  55     AV_PIX_FMT_YUV444P,
  56     AV_PIX_FMT_P016,      // Truncated to 10bits
  57     AV_PIX_FMT_YUV444P16, // Truncated to 10bits
  58     AV_PIX_FMT_0RGB32,
  59     AV_PIX_FMT_0BGR32,
  60     AV_PIX_FMT_CUDA,
  61 #if CONFIG_D3D11VA
  62     AV_PIX_FMT_D3D11,
  63 #endif
  64     AV_PIX_FMT_NONE
  65 };
  66
  67 const AVCodecHWConfigInternal *ff_nvenc_hw_configs[] = {
  68     HW_CONFIG_ENCODER_FRAMES(CUDA,  CUDA),
  69     HW_CONFIG_ENCODER_DEVICE(NONE,  CUDA),
  70 #if CONFIG_D3D11VA
  71     HW_CONFIG_ENCODER_FRAMES(D3D11, D3D11VA),
  72     HW_CONFIG_ENCODER_DEVICE(NONE,  D3D11VA),
  73 #endif
  74     NULL,
  75 };
  76
  77 #define IS_10BIT(pix_fmt)  (pix_fmt == AV_PIX_FMT_P010    || \
  78                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_P016    || \
  79                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
  80
  81 #define IS_YUV444(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P || \
  82                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
  83
  84 static const struct {
  85     NVENCSTATUS nverr;
  86     int         averr;
  87     const char *desc;
  88 } nvenc_errors[] = {
  89     { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
  90     { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
  91     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
  92     { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
  93     { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
  94     { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
  95     { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
  96     { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
  97     { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
  98     { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
  99     { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
 100     { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
 101     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
 102     { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
 103     { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR_BUFFER_TOO_SMALL, "not enough buffer"},
 104     { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
 105     { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
 106     { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
 107     { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
 108     { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
 109     { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
 110     { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
 111     { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
 112     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
 113     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
 114     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
 115 };
 116
 117 static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
 118 {
 119     int i;
 120     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
 121         if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
 122             if (desc)
 123                 *desc = nvenc_errors[i].desc;
 124             return nvenc_errors[i].averr;
 125         }
 126     }
 127     if (desc)
 128         *desc = "unknown error";
 129     return AVERROR_UNKNOWN;
 130 }
 131
 132 static int nvenc_print_error(AVCodecContext *avctx, NVENCSTATUS err,
 133                              const char *error_string)
 134 {
 135     const char *desc;
 136     const char *details = "(no details)";
 137     int ret = nvenc_map_error(err, &desc);
 138
 139 #ifdef NVENC_HAVE_GETLASTERRORSTRING
 140     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 141     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 142
 143     if (p_nvenc && ctx->nvencoder)
 144         details = p_nvenc->nvEncGetLastErrorString(ctx->nvencoder);
 145 #endif
 146
 147     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d): %s\n", error_string, desc, err, details);
 148
 149     return ret;
 150 }
 151
 152 static void nvenc_print_driver_requirement(AVCodecContext *avctx, int level)
 153 {
 154 #if NVENCAPI_CHECK_VERSION(10, 1)
 155     const char *minver = "(unknown)";
 156 #elif NVENCAPI_CHECK_VERSION(10, 0)
 157 # if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
 158     const char *minver = "450.51";
 159 # else
 160     const char *minver = "445.87";
 161 # endif
 162 #elif NVENCAPI_CHECK_VERSION(9, 1)
 163 # if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
 164     const char *minver = "436.15";
 165 # else
 166     const char *minver = "435.21";
 167 # endif
 168 #elif NVENCAPI_CHECK_VERSION(9, 0)
 169 # if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
 170     const char *minver = "418.81";
 171 # else
 172     const char *minver = "418.30";
 173 # endif
 174 #elif NVENCAPI_CHECK_VERSION(8, 2)
 175 # if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
 176     const char *minver = "397.93";
 177 # else
 178     const char *minver = "396.24";
 179 #endif
 180 #elif NVENCAPI_CHECK_VERSION(8, 1)
 181 # if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
 182     const char *minver = "390.77";
 183 # else
 184     const char *minver = "390.25";
 185 # endif
 186 #else
 187 # if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
 188     const char *minver = "378.66";
 189 # else
 190     const char *minver = "378.13";
 191 # endif
 192 #endif
 193     av_log(avctx, level, "The minimum required Nvidia driver for nvenc is %s or newer\n", minver);
 194 }
 195
 196 static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
 197 {
 198     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
 199     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 200     NVENCSTATUS err;
 201     uint32_t nvenc_max_ver;
 202     int ret;
 203
 204     ret = cuda_load_functions(&dl_fn->cuda_dl, avctx);
 205     if (ret < 0)
 206         return ret;
 207
 208     ret = nvenc_load_functions(&dl_fn->nvenc_dl, avctx);
 209     if (ret < 0) {
 210         nvenc_print_driver_requirement(avctx, AV_LOG_ERROR);
 211         return ret;
 212     }
 213
 214     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPIGetMaxSupportedVersion(&nvenc_max_ver);
 215     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 216         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to query nvenc max version");
 217
 218     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Loaded Nvenc version %d.%d\n", nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
 219
 220     if ((NVENCAPI_MAJOR_VERSION << 4 | NVENCAPI_MINOR_VERSION) > nvenc_max_ver) {
 221         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Driver does not support the required nvenc API version. "
 222                "Required: %d.%d Found: %d.%d\n",
 223                NVENCAPI_MAJOR_VERSION, NVENCAPI_MINOR_VERSION,
 224                nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
 225         nvenc_print_driver_requirement(avctx, AV_LOG_ERROR);
 226         return AVERROR(ENOSYS);
 227     }
 228
 229     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
 230
 231     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPICreateInstance(&dl_fn->nvenc_funcs);
 232     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 233         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to create nvenc instance");
 234
 235     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
 236
 237     return 0;
 238 }
 239
 240 static int nvenc_push_context(AVCodecContext *avctx)
 241 {
 242     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
 243     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 244
 245     if (ctx->d3d11_device)
 246         return 0;
 247
 248     return CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context));
 249 }
 250
 251 static int nvenc_pop_context(AVCodecContext *avctx)
 252 {
 253     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
 254     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 255     CUcontext dummy;
 256
 257     if (ctx->d3d11_device)
 258         return 0;
 259
 260     return CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy));
 261 }
 262
 263 static av_cold int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
 264 {
 265     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
 266     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 267     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 268     NVENCSTATUS ret;
 269
 270     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
 271     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
 272     if (ctx->d3d11_device) {
 273         params.device     = ctx->d3d11_device;
 274         params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_DIRECTX;
 275     } else {
 276         params.device     = ctx->cu_context;
 277         params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
 278     }
 279
 280     ret = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvencoder);
 281     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 282         ctx->nvencoder = NULL;
 283         return nvenc_print_error(avctx, ret, "OpenEncodeSessionEx failed");
 284     }
 285
 286     return 0;
 287 }
 288
 289 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
 290 {
 291     NvencContext *ctx                    = avctx->priv_data;
 292     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 293     int i, ret, count = 0;
 294     GUID *guids = NULL;
 295
 296     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvencoder, &count);
 297
 298     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
 299         return AVERROR(ENOSYS);
 300
 301     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
 302     if (!guids)
 303         return AVERROR(ENOMEM);
 304
 305     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvencoder, guids, count, &count);
 306     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 307         ret = AVERROR(ENOSYS);
 308         goto fail;
 309     }
 310
 311     ret = AVERROR(ENOSYS);
 312     for (i = 0; i < count; i++) {
 313         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->init_encode_params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
 314             ret = 0;
 315             break;
 316         }
 317     }
 318
 319 fail:
 320     av_free(guids);
 321
 322     return ret;
 323 }
 324
 325 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
 326 {
 327     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 328     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 329     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
 330     int ret, val = 0;
 331
 332     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
 333     params.capsToQuery = cap;
 334
 335     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvencoder, ctx->init_encode_params.encodeGUID, &params, &val);
 336
 337     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
 338         return val;
 339     return 0;
 340 }
 341
 342 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
 343 {
 344     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 345     int ret;
 346
 347     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
 348     if (ret < 0) {
 349         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Codec not supported\n");
 350         return ret;
 351     }
 352
 353     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
 354     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
 355         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "YUV444P not supported\n");
 356         return AVERROR(ENOSYS);
 357     }
 358
 359     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOSSLESS_ENCODE);
 360     if (ctx->preset >= PRESET_LOSSLESS_DEFAULT && ret <= 0) {
 361         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Lossless encoding not supported\n");
 362         return AVERROR(ENOSYS);
 363     }
 364
 365     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
 366     if (ret < avctx->width) {
 367         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Width %d exceeds %d\n",
 368                avctx->width, ret);
 369         return AVERROR(ENOSYS);
 370     }
 371
 372     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
 373     if (ret < avctx->height) {
 374         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Height %d exceeds %d\n",
 375                avctx->height, ret);
 376         return AVERROR(ENOSYS);
 377     }
 378
 379     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
 380     if (ret < avctx->max_b_frames) {
 381         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Max B-frames %d exceed %d\n",
 382                avctx->max_b_frames, ret);
 383
 384         return AVERROR(ENOSYS);
 385     }
 386
 387     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_FIELD_ENCODING);
 388     if (ret < 1 && avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 389         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 390                "Interlaced encoding is not supported. Supported level: %d\n",
 391                ret);
 392         return AVERROR(ENOSYS);
 393     }
 394
 395     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_10BIT_ENCODE);
 396     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
 397         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "10 bit encode not supported\n");
 398         return AVERROR(ENOSYS);
 399     }
 400
 401     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOOKAHEAD);
 402     if (ctx->rc_lookahead > 0 && ret <= 0) {
 403         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "RC lookahead not supported\n");
 404         return AVERROR(ENOSYS);
 405     }
 406
 407     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_TEMPORAL_AQ);
 408     if (ctx->temporal_aq > 0 && ret <= 0) {
 409         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Temporal AQ not supported\n");
 410         return AVERROR(ENOSYS);
 411     }
 412
 413     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_WEIGHTED_PREDICTION);
 414     if (ctx->weighted_pred > 0 && ret <= 0) {
 415         av_log (avctx, AV_LOG_WARNING, "Weighted Prediction not supported\n");
 416         return AVERROR(ENOSYS);
 417     }
 418
 419     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_CABAC);
 420     if (ctx->coder == NV_ENC_H264_ENTROPY_CODING_MODE_CABAC && ret <= 0) {
 421         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "CABAC entropy coding not supported\n");
 422         return AVERROR(ENOSYS);
 423     }
 424
 425 #ifdef NVENC_HAVE_BFRAME_REF_MODE
 426     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_BFRAME_REF_MODE);
 427     if (ctx->b_ref_mode == NV_ENC_BFRAME_REF_MODE_EACH && ret != 1 && ret != 3) {
 428         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Each B frame as reference is not supported\n");
 429         return AVERROR(ENOSYS);
 430     } else if (ctx->b_ref_mode != NV_ENC_BFRAME_REF_MODE_DISABLED && ret == 0) {
 431         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "B frames as references are not supported\n");
 432         return AVERROR(ENOSYS);
 433     }
 434 #else
 435     if (ctx->b_ref_mode != 0) {
 436         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "B frames as references need SDK 8.1 at build time\n");
 437         return AVERROR(ENOSYS);
 438     }
 439 #endif
 440
 441 #ifdef NVENC_HAVE_MULTIPLE_REF_FRAMES
 442     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_MULTIPLE_REF_FRAMES);
 443     if(avctx->refs != NV_ENC_NUM_REF_FRAMES_AUTOSELECT && ret <= 0) {
 444         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Multiple reference frames are not supported by the device\n");
 445         return AVERROR(ENOSYS);
 446     }
 447 #else
 448     if(avctx->refs != 0) {
 449         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Multiple reference frames need SDK 9.1 at build time\n");
 450         return AVERROR(ENOSYS);
 451     }
 452 #endif
 453
 454     ctx->support_dyn_bitrate = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_DYN_BITRATE_CHANGE);
 455
 456     return 0;
 457 }
 458
 459 static av_cold int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
 460 {
 461     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 462     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 463     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
 464     char name[128] = { 0};
 465     int major, minor, ret;
 466     CUdevice cu_device;
 467     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
 468
 469     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 470         loglevel = AV_LOG_INFO;
 471
 472     ret = CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGet(&cu_device, idx));
 473     if (ret < 0)
 474         return ret;
 475
 476     ret = CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetName(name, sizeof(name), cu_device));
 477     if (ret < 0)
 478         return ret;
 479
 480     ret = CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuDeviceComputeCapability(&major, &minor, cu_device));
 481     if (ret < 0)
 482         return ret;
 483
 484     av_log(avctx, loglevel, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d ]\n", idx, name, major, minor);
 485     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP) {
 486         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC\n");
 487         goto fail;
 488     }
 489
 490     if (ctx->device != idx && ctx->device != ANY_DEVICE)
 491         return -1;
 492
 493     ret = CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuCtxCreate(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device));
 494     if (ret < 0)
 495         goto fail;
 496
 497     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
 498     ctx->cu_stream = NULL;
 499
 500     if ((ret = nvenc_pop_context(avctx)) < 0)
 501         goto fail2;
 502
 503     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
 504         goto fail2;
 505
 506     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
 507         goto fail3;
 508
 509     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
 510
 511     dl_fn->nvenc_device_count++;
 512
 513     if (ctx->device == idx || ctx->device == ANY_DEVICE)
 514         return 0;
 515
 516 fail3:
 517     if ((ret = nvenc_push_context(avctx)) < 0)
 518         return ret;
 519
 520     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
 521     ctx->nvencoder = NULL;
 522
 523     if ((ret = nvenc_pop_context(avctx)) < 0)
 524         return ret;
 525
 526 fail2:
 527     CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal));
 528     ctx->cu_context_internal = NULL;
 529
 530 fail:
 531     return AVERROR(ENOSYS);
 532 }
 533
 534 static av_cold int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
 535 {
 536     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
 537     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 538
 539     switch (avctx->codec->id) {
 540     case AV_CODEC_ID_H264:
 541         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
 542         break;
 543     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 544         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
 545         break;
 546     default:
 547         return AVERROR_BUG;
 548     }
 549
 550     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11 || avctx->hw_frames_ctx || avctx->hw_device_ctx) {
 551         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
 552         AVHWDeviceContext   *hwdev_ctx;
 553         AVCUDADeviceContext *cuda_device_hwctx = NULL;
 554 #if CONFIG_D3D11VA
 555         AVD3D11VADeviceContext *d3d11_device_hwctx = NULL;
 556 #endif
 557         int ret;
 558
 559         if (avctx->hw_frames_ctx) {
 560             frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
 561             if (frames_ctx->format == AV_PIX_FMT_CUDA)
 562                 cuda_device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
 563 #if CONFIG_D3D11VA
 564             else if (frames_ctx->format == AV_PIX_FMT_D3D11)
 565                 d3d11_device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
 566 #endif
 567             else
 568                 return AVERROR(EINVAL);
 569         } else if (avctx->hw_device_ctx) {
 570             hwdev_ctx = (AVHWDeviceContext*)avctx->hw_device_ctx->data;
 571             if (hwdev_ctx->type == AV_HWDEVICE_TYPE_CUDA)
 572                 cuda_device_hwctx = hwdev_ctx->hwctx;
 573 #if CONFIG_D3D11VA
 574             else if (hwdev_ctx->type == AV_HWDEVICE_TYPE_D3D11VA)
 575                 d3d11_device_hwctx = hwdev_ctx->hwctx;
 576 #endif
 577             else
 578                 return AVERROR(EINVAL);
 579         } else {
 580             return AVERROR(EINVAL);
 581         }
 582
 583         if (cuda_device_hwctx) {
 584             ctx->cu_context = cuda_device_hwctx->cuda_ctx;
 585             ctx->cu_stream = cuda_device_hwctx->stream;
 586         }
 587 #if CONFIG_D3D11VA
 588         else if (d3d11_device_hwctx) {
 589             ctx->d3d11_device = d3d11_device_hwctx->device;
 590             ID3D11Device_AddRef(ctx->d3d11_device);
 591         }
 592 #endif
 593
 594         ret = nvenc_open_session(avctx);
 595         if (ret < 0)
 596             return ret;
 597
 598         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
 599         if (ret < 0) {
 600             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Provided device doesn't support required NVENC features\n");
 601             return ret;
 602         }
 603     } else {
 604         int i, nb_devices = 0;
 605
 606         if (CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuInit(0)) < 0)
 607             return AVERROR_UNKNOWN;
 608
 609         if (CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetCount(&nb_devices)) < 0)
 610             return AVERROR_UNKNOWN;
 611
 612         if (!nb_devices) {
 613             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
 614                 return AVERROR_EXTERNAL;
 615         }
 616
 617         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", nb_devices);
 618
 619         dl_fn->nvenc_device_count = 0;
 620         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
 621             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
 622                 return 0;
 623         }
 624
 625         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 626             return AVERROR_EXIT;
 627
 628         if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
 629             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No capable devices found\n");
 630             return AVERROR_EXTERNAL;
 631         }
 632
 633         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->device, nb_devices);
 634         return AVERROR(EINVAL);
 635     }
 636
 637     return 0;
 638 }
 639
 640 typedef struct GUIDTuple {
 641     const GUID guid;
 642     int flags;
 643 } GUIDTuple;
 644
 645 #define PRESET_ALIAS(alias, name, ...) \
 646     [PRESET_ ## alias] = { NV_ENC_PRESET_ ## name ## _GUID, __VA_ARGS__ }
 647
 648 #define PRESET(name, ...) PRESET_ALIAS(name, name, __VA_ARGS__)
 649
 650 static void nvenc_map_preset(NvencContext *ctx)
 651 {
 652     GUIDTuple presets[] = {
 653         PRESET(DEFAULT),
 654         PRESET(HP),
 655         PRESET(HQ),
 656         PRESET(BD),
 657         PRESET_ALIAS(SLOW,   HQ,    NVENC_TWO_PASSES),
 658         PRESET_ALIAS(MEDIUM, HQ,    NVENC_ONE_PASS),
 659         PRESET_ALIAS(FAST,   HP,    NVENC_ONE_PASS),
 660         PRESET(LOW_LATENCY_DEFAULT, NVENC_LOWLATENCY),
 661         PRESET(LOW_LATENCY_HP,      NVENC_LOWLATENCY),
 662         PRESET(LOW_LATENCY_HQ,      NVENC_LOWLATENCY),
 663         PRESET(LOSSLESS_DEFAULT,    NVENC_LOSSLESS),
 664         PRESET(LOSSLESS_HP,         NVENC_LOSSLESS),
 665 #ifdef NVENC_HAVE_NEW_PRESETS
 666         PRESET(P1),
 667         PRESET(P2),
 668         PRESET(P3),
 669         PRESET(P4),
 670         PRESET(P5),
 671         PRESET(P6),
 672         PRESET(P7),
 673 #endif
 674     };
 675
 676     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
 677
 678     ctx->init_encode_params.presetGUID = t->guid;
 679     ctx->flags = t->flags;
 680 }
 681
 682 #undef PRESET
 683 #undef PRESET_ALIAS
 684
 685 static av_cold void set_constqp(AVCodecContext *avctx)
 686 {
 687     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 688     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 689
 690     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 691
 692     if (ctx->init_qp_p >= 0) {
 693         rc->constQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
 694         if (ctx->init_qp_i >= 0 && ctx->init_qp_b >= 0) {
 695             rc->constQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
 696             rc->constQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
 697         } else if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 698             rc->constQP.qpIntra = av_clip(
 699                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 700             rc->constQP.qpInterB = av_clip(
 701                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 702         } else {
 703             rc->constQP.qpIntra = rc->constQP.qpInterP;
 704             rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpInterP;
 705         }
 706     } else if (ctx->cqp >= 0) {
 707         rc->constQP.qpInterP = rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpIntra = ctx->cqp;
 708         if (avctx->b_quant_factor != 0.0)
 709             rc->constQP.qpInterB = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 710         if (avctx->i_quant_factor != 0.0)
 711             rc->constQP.qpIntra = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 712     }
 713
 714     avctx->qmin = -1;
 715     avctx->qmax = -1;
 716 }
 717
 718 static av_cold void set_vbr(AVCodecContext *avctx)
 719 {
 720     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 721     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 722     int qp_inter_p;
 723
 724     if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 725         rc->enableMinQP = 1;
 726         rc->enableMaxQP = 1;
 727
 728         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 729         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 730         rc->minQP.qpIntra  = avctx->qmin;
 731
 732         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
 733         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
 734         rc->maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
 735
 736         qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
 737     } else if (avctx->qmin >= 0) {
 738         rc->enableMinQP = 1;
 739
 740         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 741         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 742         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
 743
 744         qp_inter_p = avctx->qmin;
 745     } else {
 746         qp_inter_p = 26; // default to 26
 747     }
 748
 749     rc->enableInitialRCQP = 1;
 750
 751     if (ctx->init_qp_p < 0) {
 752         rc->initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
 753     } else {
 754         rc->initialRCQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
 755     }
 756
 757     if (ctx->init_qp_i < 0) {
 758         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 759             rc->initialRCQP.qpIntra = av_clip(
 760                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 761         } else {
 762             rc->initialRCQP.qpIntra = rc->initialRCQP.qpInterP;
 763         }
 764     } else {
 765         rc->initialRCQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
 766     }
 767
 768     if (ctx->init_qp_b < 0) {
 769         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 770             rc->initialRCQP.qpInterB = av_clip(
 771                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 772         } else {
 773             rc->initialRCQP.qpInterB = rc->initialRCQP.qpInterP;
 774         }
 775     } else {
 776         rc->initialRCQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
 777     }
 778 }
 779
 780 static av_cold void set_lossless(AVCodecContext *avctx)
 781 {
 782     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 783     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 784
 785     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 786     rc->constQP.qpInterB = 0;
 787     rc->constQP.qpInterP = 0;
 788     rc->constQP.qpIntra  = 0;
 789
 790     avctx->qmin = -1;
 791     avctx->qmax = -1;
 792 }
 793
 794 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 795 {
 796     NvencContext *ctx    = avctx->priv_data;
 797     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 798
 799     switch (ctx->rc) {
 800     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
 801         set_constqp(avctx);
 802         return;
 803     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
 804         if (avctx->qmin < 0) {
 805             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 806                    "The variable bitrate rate-control requires "
 807                    "the 'qmin' option set.\n");
 808             set_vbr(avctx);
 809             return;
 810         }
 811         /* fall through */
 812     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ:
 813     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
 814         set_vbr(avctx);
 815         break;
 816     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
 817     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ:
 818     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ:
 819         break;
 820     }
 821
 822     rc->rateControlMode = ctx->rc;
 823 }
 824
 825 static av_cold int nvenc_recalc_surfaces(AVCodecContext *avctx)
 826 {
 827     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 828     // default minimum of 4 surfaces
 829     // multiply by 2 for number of NVENCs on gpu (hardcode to 2)
 830     // another multiply by 2 to avoid blocking next PBB group
 831     int nb_surfaces = FFMAX(4, ctx->encode_config.frameIntervalP * 2 * 2);
 832
 833     // lookahead enabled
 834     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
 835         // +1 is to account for lkd_bound calculation later
 836         // +4 is to allow sufficient pipelining with lookahead
 837         nb_surfaces = FFMAX(1, FFMAX(nb_surfaces, ctx->rc_lookahead + ctx->encode_config.frameIntervalP + 1 + 4));
 838         if (nb_surfaces > ctx->nb_surfaces && ctx->nb_surfaces > 0)
 839         {
 840             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 841                    "Defined rc_lookahead requires more surfaces, "
 842                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
 843         }
 844         ctx->nb_surfaces = FFMAX(nb_surfaces, ctx->nb_surfaces);
 845     } else {
 846         if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1 && ctx->nb_surfaces < nb_surfaces && ctx->nb_surfaces > 0)
 847         {
 848             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 849                    "Defined b-frame requires more surfaces, "
 850                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
 851             ctx->nb_surfaces = FFMAX(ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
 852         }
 853         else if (ctx->nb_surfaces <= 0)
 854             ctx->nb_surfaces = nb_surfaces;
 855         // otherwise use user specified value
 856     }
 857
 858     ctx->nb_surfaces = FFMAX(1, FFMIN(MAX_REGISTERED_FRAMES, ctx->nb_surfaces));
 859     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
 860
 861     return 0;
 862 }
 863
 864 static av_cold void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 865 {
 866     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 867
 868     if (avctx->global_quality > 0)
 869         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Using global_quality with nvenc is deprecated. Use qp instead.\n");
 870
 871     if (ctx->cqp < 0 && avctx->global_quality > 0)
 872         ctx->cqp = avctx->global_quality;
 873
 874     if (avctx->bit_rate > 0) {
 875         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
 876     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
 877         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
 878     }
 879
 880     if (avctx->rc_max_rate > 0)
 881         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
 882
 883 #ifdef NVENC_HAVE_MULTIPASS
 884     ctx->encode_config.rcParams.multiPass = ctx->multipass;
 885     if (ctx->encode_config.rcParams.multiPass != NV_ENC_MULTI_PASS_DISABLED)
 886         ctx->flags |= NVENC_TWO_PASSES;
 887 #endif
 888
 889     if (ctx->rc < 0) {
 890         if (ctx->flags & NVENC_ONE_PASS)
 891             ctx->twopass = 0;
 892         if (ctx->flags & NVENC_TWO_PASSES)
 893             ctx->twopass = 1;
 894
 895         if (ctx->twopass < 0)
 896             ctx->twopass = (ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY) != 0;
 897
 898         if (ctx->cbr) {
 899             if (ctx->twopass) {
 900                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ;
 901             } else {
 902                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
 903             }
 904         } else if (ctx->cqp >= 0) {
 905             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 906         } else if (ctx->twopass) {
 907             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ;
 908         } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 909             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
 910         }
 911     }
 912
 913     if (ctx->rc >= 0 && ctx->rc & RC_MODE_DEPRECATED) {
 914         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Specified rc mode is deprecated.\n");
 915         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tll_2pass_quality -> cbr_ld_hq\n");
 916         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tll_2pass_size -> cbr_hq\n");
 917         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tvbr_2pass -> vbr_hq\n");
 918         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tvbr_minqp -> (no replacement)\n");
 919
 920         ctx->rc &= ~RC_MODE_DEPRECATED;
 921     }
 922
 923 #ifdef NVENC_HAVE_LDKFS
 924     if (ctx->ldkfs)
 925          ctx->encode_config.rcParams.lowDelayKeyFrameScale = ctx->ldkfs;
 926 #endif
 927
 928     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
 929         set_lossless(avctx);
 930     } else if (ctx->rc >= 0) {
 931         nvenc_override_rate_control(avctx);
 932     } else {
 933         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
 934         set_vbr(avctx);
 935     }
 936
 937     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
 938         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
 939     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
 940         avctx->rc_buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
 941     }
 942
 943     if (ctx->aq) {
 944         ctx->encode_config.rcParams.enableAQ   = 1;
 945         ctx->encode_config.rcParams.aqStrength = ctx->aq_strength;
 946         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "AQ enabled.\n");
 947     }
 948
 949     if (ctx->temporal_aq) {
 950         ctx->encode_config.rcParams.enableTemporalAQ = 1;
 951         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ enabled.\n");
 952     }
 953
 954     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
 955         int lkd_bound = FFMIN(ctx->nb_surfaces, ctx->async_depth) -
 956                         ctx->encode_config.frameIntervalP - 4;
 957
 958         if (lkd_bound < 0) {
 959             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 960                    "Lookahead not enabled. Increase buffer delay (-delay).\n");
 961         } else {
 962             ctx->encode_config.rcParams.enableLookahead = 1;
 963             ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth  = av_clip(ctx->rc_lookahead, 0, lkd_bound);
 964             ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt   = ctx->no_scenecut;
 965             ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt   = !ctx->b_adapt;
 966             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
 967                    "Lookahead enabled: depth %d, scenecut %s, B-adapt %s.\n",
 968                    ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth,
 969                    ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt ? "disabled" : "enabled",
 970                    ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt ? "disabled" : "enabled");
 971         }
 972     }
 973
 974     if (ctx->strict_gop) {
 975         ctx->encode_config.rcParams.strictGOPTarget = 1;
 976         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Strict GOP target enabled.\n");
 977     }
 978
 979     if (ctx->nonref_p)
 980         ctx->encode_config.rcParams.enableNonRefP = 1;
 981
 982     if (ctx->zerolatency)
 983         ctx->encode_config.rcParams.zeroReorderDelay = 1;
 984
 985     if (ctx->quality) {
 986         //convert from float to fixed point 8.8
 987         int tmp_quality = (int)(ctx->quality * 256.0f);
 988         ctx->encode_config.rcParams.targetQuality = (uint8_t)(tmp_quality >> 8);
 989         ctx->encode_config.rcParams.targetQualityLSB = (uint8_t)(tmp_quality & 0xff);
 990
 991         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "CQ(%d) mode enabled.\n", tmp_quality);
 992
 993         //CQ mode shall discard avg bitrate & honor max bitrate;
 994         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate = 0;
 995         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
 996     }
 997 }
 998
 999 static av_cold int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
1000 {
1001     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
1002     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
1003     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
1004     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
1005
1006     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
1007     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
1008     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
1009     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
1010         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
1011
1012     vui->colourDescriptionPresentFlag =
1013         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
1014
1015     vui->videoSignalTypePresentFlag =
1016         (vui->colourDescriptionPresentFlag
1017         || vui->videoFormat != 5
1018         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
1019
1020     h264->sliceMode = 3;
1021     h264->sliceModeData = 1;
1022
1023     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
1024     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
1025     h264->outputAUD     = ctx->aud;
1026
1027     if (ctx->dpb_size >= 0) {
1028         /* 0 means "let the hardware decide" */
1029         h264->maxNumRefFrames = ctx->dpb_size;
1030     }
1031     if (avctx->gop_size >= 0) {
1032         h264->idrPeriod = cc->gopLength;
1033     }
1034
1035     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
1036         h264->outputBufferingPeriodSEI = 1;
1037     }
1038
1039     h264->outputPictureTimingSEI = 1;
1040
1041     if (cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ ||
1042         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ ||
1043         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ) {
1044         h264->adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
1045         h264->fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
1046     }
1047
1048     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
1049         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
1050     } else {
1051         switch(ctx->profile) {
1052         case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
1053             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
1054             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
1055             break;
1056         case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
1057             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
1058             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
1059             break;
1060         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
1061             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
1062             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
1063             break;
1064         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444P:
1065             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
1066             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
1067             break;
1068         }
1069     }
1070
1071     // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
1072     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
1073         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
1074         avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
1075     }
1076
1077     h264->chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
1078
1079     h264->level = ctx->level;
1080
1081     if (ctx->coder >= 0)
1082         h264->entropyCodingMode = ctx->coder;
1083
1084 #ifdef NVENC_HAVE_BFRAME_REF_MODE
1085     h264->useBFramesAsRef = ctx->b_ref_mode;
1086 #endif
1087
1088 #ifdef NVENC_HAVE_MULTIPLE_REF_FRAMES
1089     h264->numRefL0 = avctx->refs;
1090     h264->numRefL1 = avctx->refs;
1091 #endif
1092
1093     return 0;
1094 }
1095
1096 static av_cold int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
1097 {
1098     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
1099     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
1100     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
1101     NV_ENC_CONFIG_HEVC_VUI_PARAMETERS *vui = &hevc->hevcVUIParameters;
1102
1103     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
1104     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
1105     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
1106     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
1107         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
1108
1109     vui->colourDescriptionPresentFlag =
1110         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
1111
1112     vui->videoSignalTypePresentFlag =
1113         (vui->colourDescriptionPresentFlag
1114         || vui->videoFormat != 5
1115         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
1116
1117     hevc->sliceMode = 3;
1118     hevc->sliceModeData = 1;
1119
1120     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
1121     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
1122     hevc->outputAUD     = ctx->aud;
1123
1124     if (ctx->dpb_size >= 0) {
1125         /* 0 means "let the hardware decide" */
1126         hevc->maxNumRefFramesInDPB = ctx->dpb_size;
1127     }
1128     if (avctx->gop_size >= 0) {
1129         hevc->idrPeriod = cc->gopLength;
1130     }
1131
1132     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
1133         hevc->outputBufferingPeriodSEI = 1;
1134     }
1135
1136     hevc->outputPictureTimingSEI = 1;
1137
1138     switch (ctx->profile) {
1139     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN:
1140         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
1141         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
1142         break;
1143     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_10:
1144         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
1145         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
1146         break;
1147     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_REXT:
1148         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
1149         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
1150         break;
1151     }
1152
1153     // force setting profile as main10 if input is 10 bit
1154     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt)) {
1155         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
1156         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
1157     }
1158
1159     // force setting profile as rext if input is yuv444
1160     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt)) {
1161         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
1162         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
1163     }
1164
1165     hevc->chromaFormatIDC = IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) ? 3 : 1;
1166
1167     hevc->pixelBitDepthMinus8 = IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) ? 2 : 0;
1168
1169     hevc->level = ctx->level;
1170
1171     hevc->tier = ctx->tier;
1172
1173 #ifdef NVENC_HAVE_HEVC_BFRAME_REF_MODE
1174     hevc->useBFramesAsRef = ctx->b_ref_mode;
1175 #endif
1176
1177 #ifdef NVENC_HAVE_MULTIPLE_REF_FRAMES
1178     hevc->numRefL0 = avctx->refs;
1179     hevc->numRefL1 = avctx->refs;
1180 #endif
1181
1182     return 0;
1183 }
1184
1185 static av_cold int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
1186 {
1187     switch (avctx->codec->id) {
1188     case AV_CODEC_ID_H264:
1189         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
1190     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1191         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
1192     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
1193     }
1194
1195     return 0;
1196 }
1197
1198 static void compute_dar(AVCodecContext *avctx, int *dw, int *dh) {
1199     int sw, sh;
1200
1201     sw = avctx->width;
1202     sh = avctx->height;
1203
1204     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
1205         sw *= avctx->sample_aspect_ratio.num;
1206         sh *= avctx->sample_aspect_ratio.den;
1207     }
1208
1209     av_reduce(dw, dh, sw, sh, 1024 * 1024);
1210 }
1211
1212 static av_cold int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
1213 {
1214     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1215     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1216     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1217
1218     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
1219     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
1220     AVCPBProperties *cpb_props;
1221     int res = 0;
1222     int dw, dh;
1223
1224     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1225     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
1226
1227     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
1228     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
1229
1230     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
1231
1232     nvenc_map_preset(ctx);
1233
1234     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
1235     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1236
1237     if (IS_SDK10_PRESET(ctx->preset)) {
1238 #ifdef NVENC_HAVE_NEW_PRESETS
1239         ctx->init_encode_params.tuningInfo = ctx->tuning_info;
1240
1241         nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfigEx(ctx->nvencoder,
1242             ctx->init_encode_params.encodeGUID,
1243             ctx->init_encode_params.presetGUID,
1244             ctx->init_encode_params.tuningInfo,
1245             &preset_config);
1246 #endif
1247     } else {
1248 #ifdef NVENC_HAVE_NEW_PRESETS
1249         // Turn off tuning info parameter if older presets are on
1250         ctx->init_encode_params.tuningInfo = 0;
1251 #endif
1252
1253         nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder,
1254             ctx->init_encode_params.encodeGUID,
1255             ctx->init_encode_params.presetGUID,
1256             &preset_config);
1257     }
1258     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1259         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Cannot get the preset configuration");
1260
1261     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
1262
1263     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1264
1265     compute_dar(avctx, &dw, &dh);
1266     ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
1267     ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
1268
1269     if (avctx->framerate.num > 0 && avctx->framerate.den > 0) {
1270         ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->framerate.num;
1271         ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->framerate.den;
1272     } else {
1273         ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
1274         ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
1275     }
1276
1277     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
1278     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
1279
1280 #ifdef NVENC_HAVE_NEW_PRESETS
1281     /* If lookahead isn't set from CLI, use value from preset.
1282      * P6 & P7 presets may enable lookahead for better quality.
1283      * */
1284     if (ctx->rc_lookahead == 0 && ctx->encode_config.rcParams.enableLookahead)
1285         ctx->rc_lookahead = ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth;
1286
1287     if (ctx->init_encode_params.tuningInfo == NV_ENC_TUNING_INFO_LOSSLESS)
1288         ctx->flags |= NVENC_LOSSLESS;
1289 #endif
1290
1291     if (ctx->weighted_pred == 1)
1292         ctx->init_encode_params.enableWeightedPrediction = 1;
1293
1294     if (ctx->bluray_compat) {
1295         ctx->aud = 1;
1296         ctx->dpb_size = FFMIN(FFMAX(avctx->refs, 0), 6);
1297         avctx->max_b_frames = FFMIN(avctx->max_b_frames, 3);
1298         switch (avctx->codec->id) {
1299         case AV_CODEC_ID_H264:
1300             /* maximum level depends on used resolution */
1301             break;
1302         case AV_CODEC_ID_HEVC:
1303             ctx->level = NV_ENC_LEVEL_HEVC_51;
1304             ctx->tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
1305             break;
1306         }
1307     }
1308
1309     if (avctx->gop_size > 0) {
1310         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
1311             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B-Frame, 3 two B-frames, and so on. */
1312             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
1313         }
1314
1315         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
1316     } else if (avctx->gop_size == 0) {
1317         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
1318         ctx->encode_config.gopLength = 1;
1319     }
1320
1321     nvenc_recalc_surfaces(avctx);
1322
1323     nvenc_setup_rate_control(avctx);
1324
1325     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1326         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
1327     } else {
1328         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
1329     }
1330
1331     res = nvenc_setup_codec_config(avctx);
1332     if (res)
1333         return res;
1334
1335     res = nvenc_push_context(avctx);
1336     if (res < 0)
1337         return res;
1338
1339     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
1340     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1341         nvenc_pop_context(avctx);
1342         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "InitializeEncoder failed");
1343     }
1344
1345 #ifdef NVENC_HAVE_CUSTREAM_PTR
1346     if (ctx->cu_context) {
1347         nv_status = p_nvenc->nvEncSetIOCudaStreams(ctx->nvencoder, &ctx->cu_stream, &ctx->cu_stream);
1348         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1349             nvenc_pop_context(avctx);
1350             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "SetIOCudaStreams failed");
1351         }
1352     }
1353 #endif
1354
1355     res = nvenc_pop_context(avctx);
1356     if (res < 0)
1357         return res;
1358
1359     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1360         avctx->has_b_frames = 2;
1361
1362     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1363         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1364
1365     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
1366     if (!cpb_props)
1367         return AVERROR(ENOMEM);
1368     cpb_props->max_bitrate = ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate;
1369     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
1370     cpb_props->buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize;
1371
1372     return 0;
1373 }
1374
1375 static NV_ENC_BUFFER_FORMAT nvenc_map_buffer_format(enum AVPixelFormat pix_fmt)
1376 {
1377     switch (pix_fmt) {
1378     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1379         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1380     case AV_PIX_FMT_NV12:
1381         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1382     case AV_PIX_FMT_P010:
1383     case AV_PIX_FMT_P016:
1384         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV420_10BIT;
1385     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1386         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1387     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
1388         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_10BIT;
1389     case AV_PIX_FMT_0RGB32:
1390         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ARGB;
1391     case AV_PIX_FMT_0BGR32:
1392         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ABGR;
1393     default:
1394         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED;
1395     }
1396 }
1397
1398 static av_cold int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
1399 {
1400     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1401     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1402     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1403     NvencSurface* tmp_surface = &ctx->surfaces[idx];
1404
1405     NVENCSTATUS nv_status;
1406     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
1407     allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
1408
1409     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11) {
1410         ctx->surfaces[idx].in_ref = av_frame_alloc();
1411         if (!ctx->surfaces[idx].in_ref)
1412             return AVERROR(ENOMEM);
1413     } else {
1414         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1415
1416         ctx->surfaces[idx].format = nvenc_map_buffer_format(ctx->data_pix_fmt);
1417         if (ctx->surfaces[idx].format == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1418             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1419                    av_get_pix_fmt_name(ctx->data_pix_fmt));
1420             return AVERROR(EINVAL);
1421         }
1422
1423         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1424         allocSurf.width = avctx->width;
1425         allocSurf.height = avctx->height;
1426         allocSurf.bufferFmt = ctx->surfaces[idx].format;
1427
1428         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1429         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1430             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateInputBuffer failed");
1431         }
1432
1433         ctx->surfaces[idx].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1434         ctx->surfaces[idx].width = allocSurf.width;
1435         ctx->surfaces[idx].height = allocSurf.height;
1436     }
1437
1438     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1439     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1440         int err = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateBitstreamBuffer failed");
1441         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA && avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_D3D11)
1442             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[idx].input_surface);
1443         av_frame_free(&ctx->surfaces[idx].in_ref);
1444         return err;
1445     }
1446
1447     ctx->surfaces[idx].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1448     ctx->surfaces[idx].size = allocOut.size;
1449
1450     av_fifo_generic_write(ctx->unused_surface_queue, &tmp_surface, sizeof(tmp_surface), NULL);
1451
1452     return 0;
1453 }
1454
1455 static av_cold int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
1456 {
1457     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1458     int i, res = 0, res2;
1459
1460     ctx->surfaces = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->surfaces));
1461     if (!ctx->surfaces)
1462         return AVERROR(ENOMEM);
1463
1464     ctx->timestamp_list = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
1465     if (!ctx->timestamp_list)
1466         return AVERROR(ENOMEM);
1467
1468     ctx->unused_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1469     if (!ctx->unused_surface_queue)
1470         return AVERROR(ENOMEM);
1471
1472     ctx->output_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1473     if (!ctx->output_surface_queue)
1474         return AVERROR(ENOMEM);
1475     ctx->output_surface_ready_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1476     if (!ctx->output_surface_ready_queue)
1477         return AVERROR(ENOMEM);
1478
1479     res = nvenc_push_context(avctx);
1480     if (res < 0)
1481         return res;
1482
1483     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1484         if ((res = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
1485             goto fail;
1486     }
1487
1488 fail:
1489     res2 = nvenc_pop_context(avctx);
1490     if (res2 < 0)
1491         return res2;
1492
1493     return res;
1494 }
1495
1496 static av_cold int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
1497 {
1498     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1499     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1500     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1501
1502     NVENCSTATUS nv_status;
1503     uint32_t outSize = 0;
1504     char tmpHeader[256];
1505     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1506     payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1507
1508     payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1509     payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1510     payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1511
1512     nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1513     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1514         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetSequenceParams failed");
1515     }
1516
1517     avctx->extradata_size = outSize;
1518     avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1519
1520     if (!avctx->extradata) {
1521         return AVERROR(ENOMEM);
1522     }
1523
1524     memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1525
1526     return 0;
1527 }
1528
1529 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1530 {
1531     NvencContext *ctx               = avctx->priv_data;
1532     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1533     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1534     int i, res;
1535
1536     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
1537     if (ctx->nvencoder) {
1538         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
1539                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
1540
1541         res = nvenc_push_context(avctx);
1542         if (res < 0)
1543             return res;
1544
1545         p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &params);
1546     }
1547
1548     av_fifo_freep(&ctx->timestamp_list);
1549     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_ready_queue);
1550     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_queue);
1551     av_fifo_freep(&ctx->unused_surface_queue);
1552
1553     if (ctx->surfaces && (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11)) {
1554         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1555             if (ctx->registered_frames[i].mapped)
1556                 p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].in_map.mappedResource);
1557             if (ctx->registered_frames[i].regptr)
1558                 p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1559         }
1560         ctx->nb_registered_frames = 0;
1561     }
1562
1563     if (ctx->surfaces) {
1564         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1565             if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA && avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_D3D11)
1566                 p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1567             av_frame_free(&ctx->surfaces[i].in_ref);
1568             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1569         }
1570     }
1571     av_freep(&ctx->surfaces);
1572     ctx->nb_surfaces = 0;
1573
1574     av_frame_free(&ctx->frame);
1575
1576     if (ctx->nvencoder) {
1577         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1578
1579         res = nvenc_pop_context(avctx);
1580         if (res < 0)
1581             return res;
1582     }
1583     ctx->nvencoder = NULL;
1584
1585     if (ctx->cu_context_internal)
1586         CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal));
1587     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal = NULL;
1588
1589 #if CONFIG_D3D11VA
1590     if (ctx->d3d11_device) {
1591         ID3D11Device_Release(ctx->d3d11_device);
1592         ctx->d3d11_device = NULL;
1593     }
1594 #endif
1595
1596     nvenc_free_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
1597     cuda_free_functions(&dl_fn->cuda_dl);
1598
1599     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
1600
1601     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
1602
1603     return 0;
1604 }
1605
1606 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1607 {
1608     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1609     int ret;
1610
1611     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11) {
1612         AVHWFramesContext *frames_ctx;
1613         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
1614             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1615                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
1616             return AVERROR(EINVAL);
1617         }
1618         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1619         if (frames_ctx->format != avctx->pix_fmt) {
1620             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1621                    "hw_frames_ctx must match the GPU frame type\n");
1622             return AVERROR(EINVAL);
1623         }
1624         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
1625     } else {
1626         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
1627     }
1628
1629     ctx->frame = av_frame_alloc();
1630     if (!ctx->frame)
1631         return AVERROR(ENOMEM);
1632
1633     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
1634         return ret;
1635
1636     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
1637         return ret;
1638
1639     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
1640         return ret;
1641
1642     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
1643         return ret;
1644
1645     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1646         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
1647             return ret;
1648     }
1649
1650     return 0;
1651 }
1652
1653 static NvencSurface *get_free_frame(NvencContext *ctx)
1654 {
1655     NvencSurface *tmp_surf;
1656
1657     if (!(av_fifo_size(ctx->unused_surface_queue) > 0))
1658         // queue empty
1659         return NULL;
1660
1661     av_fifo_generic_read(ctx->unused_surface_queue, &tmp_surf, sizeof(tmp_surf), NULL);
1662     return tmp_surf;
1663 }
1664
1665 static int nvenc_copy_frame(AVCodecContext *avctx, NvencSurface *nv_surface,
1666             NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *lock_buffer_params, const AVFrame *frame)
1667 {
1668     int dst_linesize[4] = {
1669         lock_buffer_params->pitch,
1670         lock_buffer_params->pitch,
1671         lock_buffer_params->pitch,
1672         lock_buffer_params->pitch
1673     };
1674     uint8_t *dst_data[4];
1675     int ret;
1676
1677     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1678         dst_linesize[1] = dst_linesize[2] >>= 1;
1679
1680     ret = av_image_fill_pointers(dst_data, frame->format, nv_surface->height,
1681                                  lock_buffer_params->bufferDataPtr, dst_linesize);
1682     if (ret < 0)
1683         return ret;
1684
1685     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1686         FFSWAP(uint8_t*, dst_data[1], dst_data[2]);
1687
1688     av_image_copy(dst_data, dst_linesize,
1689                   (const uint8_t**)frame->data, frame->linesize, frame->format,
1690                   avctx->width, avctx->height);
1691
1692     return 0;
1693 }
1694
1695 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1696 {
1697     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1698     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1699     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1700     NVENCSTATUS nv_status;
1701
1702     int i, first_round;
1703
1704     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1705         for (first_round = 1; first_round >= 0; first_round--) {
1706             for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1707                 if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1708                     if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1709                         if (first_round)
1710                             continue;
1711                         nv_status = p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1712                         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1713                             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unregistering unused input resource");
1714                         ctx->registered_frames[i].ptr = NULL;
1715                         ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1716                     }
1717                     return i;
1718                 }
1719             }
1720         }
1721     } else {
1722         return ctx->nb_registered_frames++;
1723     }
1724
1725     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1726     return AVERROR(ENOMEM);
1727 }
1728
1729 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1730 {
1731     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1732     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1733     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1734
1735     AVHWFramesContext *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)frame->hw_frames_ctx->data;
1736     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1737     int i, idx, ret;
1738
1739     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1740         if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA && ctx->registered_frames[i].ptr == frame->data[0])
1741             return i;
1742         else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11 && ctx->registered_frames[i].ptr == frame->data[0] && ctx->registered_frames[i].ptr_index == (intptr_t)frame->data[1])
1743             return i;
1744     }
1745
1746     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1747     if (idx < 0)
1748         return idx;
1749
1750     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1751     reg.width              = frames_ctx->width;
1752     reg.height             = frames_ctx->height;
1753     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1754     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1755
1756     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1757         reg.resourceType   = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1758     }
1759     else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11) {
1760         reg.resourceType     = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_DIRECTX;
1761         reg.subResourceIndex = (intptr_t)frame->data[1];
1762     }
1763
1764     reg.bufferFormat       = nvenc_map_buffer_format(frames_ctx->sw_format);
1765     if (reg.bufferFormat == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1766         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1767                av_get_pix_fmt_name(frames_ctx->sw_format));
1768         return AVERROR(EINVAL);
1769     }
1770
1771     ret = p_nvenc->nvEncRegisterResource(ctx->nvencoder, &reg);
1772     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1773         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1774         return AVERROR_UNKNOWN;
1775     }
1776
1777     ctx->registered_frames[idx].ptr       = frame->data[0];
1778     ctx->registered_frames[idx].ptr_index = reg.subResourceIndex;
1779     ctx->registered_frames[idx].regptr    = reg.registeredResource;
1780     return idx;
1781 }
1782
1783 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1784                                       NvencSurface *nvenc_frame)
1785 {
1786     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1787     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1788     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1789
1790     int res;
1791     NVENCSTATUS nv_status;
1792
1793     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11) {
1794         int reg_idx = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1795         if (reg_idx < 0) {
1796             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input HW frame\n");
1797             return reg_idx;
1798         }
1799
1800         res = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1801         if (res < 0)
1802             return res;
1803
1804         if (!ctx->registered_frames[reg_idx].mapped) {
1805             ctx->registered_frames[reg_idx].in_map.version = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1806             ctx->registered_frames[reg_idx].in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1807             nv_status = p_nvenc->nvEncMapInputResource(ctx->nvencoder, &ctx->registered_frames[reg_idx].in_map);
1808             if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1809                 av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1810                 return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Error mapping an input resource");
1811             }
1812         }
1813
1814         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped += 1;
1815
1816         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1817         nvenc_frame->input_surface             = ctx->registered_frames[reg_idx].in_map.mappedResource;
1818         nvenc_frame->format                    = ctx->registered_frames[reg_idx].in_map.mappedBufferFmt;
1819         nvenc_frame->pitch                     = frame->linesize[0];
1820
1821         return 0;
1822     } else {
1823         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1824
1825         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1826         lockBufferParams.inputBuffer = nvenc_frame->input_surface;
1827
1828         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1829         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1830             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking nvenc input buffer");
1831         }
1832
1833         nvenc_frame->pitch = lockBufferParams.pitch;
1834         res = nvenc_copy_frame(avctx, nvenc_frame, &lockBufferParams, frame);
1835
1836         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, nvenc_frame->input_surface);
1837         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1838             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking input buffer!");
1839         }
1840
1841         return res;
1842     }
1843 }
1844
1845 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1846                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params,
1847                                             NV_ENC_SEI_PAYLOAD *sei_data,
1848                                             int sei_count)
1849 {
1850     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1851
1852     switch (avctx->codec->id) {
1853     case AV_CODEC_ID_H264:
1854         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1855             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1856         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1857             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1858         if (sei_count > 0) {
1859             params->codecPicParams.h264PicParams.seiPayloadArray = sei_data;
1860             params->codecPicParams.h264PicParams.seiPayloadArrayCnt = sei_count;
1861         }
1862
1863       break;
1864     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1865         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1866             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1867         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1868             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1869         if (sei_count > 0) {
1870             params->codecPicParams.hevcPicParams.seiPayloadArray = sei_data;
1871             params->codecPicParams.hevcPicParams.seiPayloadArrayCnt = sei_count;
1872         }
1873
1874         break;
1875     }
1876 }
1877
1878 static inline void timestamp_queue_enqueue(AVFifoBuffer* queue, int64_t timestamp)
1879 {
1880     av_fifo_generic_write(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1881 }
1882
1883 static inline int64_t timestamp_queue_dequeue(AVFifoBuffer* queue)
1884 {
1885     int64_t timestamp = AV_NOPTS_VALUE;
1886     if (av_fifo_size(queue) > 0)
1887         av_fifo_generic_read(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1888
1889     return timestamp;
1890 }
1891
1892 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1893                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1894                                AVPacket *pkt)
1895 {
1896     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1897
1898     pkt->pts = params->outputTimeStamp;
1899     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1900
1901     pkt->dts -= FFMAX(avctx->max_b_frames, 0) * FFMIN(avctx->ticks_per_frame, 1);
1902
1903     return 0;
1904 }
1905
1906 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencSurface *tmpoutsurf)
1907 {
1908     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1909     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1910     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1911
1912     uint32_t slice_mode_data;
1913     uint32_t *slice_offsets = NULL;
1914     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1915     NVENCSTATUS nv_status;
1916     int res = 0;
1917
1918     enum AVPictureType pict_type;
1919
1920     switch (avctx->codec->id) {
1921     case AV_CODEC_ID_H264:
1922       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1923       break;
1924     case AV_CODEC_ID_H265:
1925       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1926       break;
1927     default:
1928       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1929       res = AVERROR(EINVAL);
1930       goto error;
1931     }
1932     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1933
1934     if (!slice_offsets) {
1935         res = AVERROR(ENOMEM);
1936         goto error;
1937     }
1938
1939     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1940
1941     lock_params.doNotWait = 0;
1942     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1943     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1944
1945     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1946     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1947         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking bitstream buffer");
1948         goto error;
1949     }
1950
1951     res = av_new_packet(pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1952
1953     if (res < 0) {
1954         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1955         goto error;
1956     }
1957
1958     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1959
1960     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1961     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1962         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open");
1963         goto error;
1964     }
1965
1966
1967     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11) {
1968         ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped -= 1;
1969         if (ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped == 0) {
1970             nv_status = p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].in_map.mappedResource);
1971             if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1972                 res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unmapping input resource");
1973                 goto error;
1974             }
1975         } else if (ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped < 0) {
1976             res = AVERROR_BUG;
1977             goto error;
1978         }
1979
1980         av_frame_unref(tmpoutsurf->in_ref);
1981
1982         tmpoutsurf->input_surface = NULL;
1983     }
1984
1985     switch (lock_params.pictureType) {
1986     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1987         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1988     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1989         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1990         break;
1991     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1992         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1993         break;
1994     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1995         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1996         break;
1997     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1998         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1999         break;
2000     default:
2001         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
2002         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
2003         res = AVERROR_EXTERNAL;
2004         goto error;
2005     }
2006
2007 #if FF_API_CODED_FRAME
2008 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
2009     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
2010 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
2011 #endif
2012
2013     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt,
2014         (lock_params.frameAvgQP - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
2015
2016     res = nvenc_set_timestamp(avctx, &lock_params, pkt);
2017     if (res < 0)
2018         goto error2;
2019
2020     av_free(slice_offsets);
2021
2022     return 0;
2023
2024 error:
2025     timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
2026
2027 error2:
2028     av_free(slice_offsets);
2029
2030     return res;
2031 }
2032
2033 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
2034 {
2035     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
2036     int nb_ready, nb_pending;
2037
2038     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->output_surface_ready_queue)   / sizeof(NvencSurface*);
2039     nb_pending = av_fifo_size(ctx->output_surface_queue)         / sizeof(NvencSurface*);
2040     if (flush)
2041         return nb_ready > 0;
2042     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
2043 }
2044
2045 static void reconfig_encoder(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
2046 {
2047     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
2048     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
2049     NVENCSTATUS ret;
2050
2051     NV_ENC_RECONFIGURE_PARAMS params = { 0 };
2052     int needs_reconfig = 0;
2053     int needs_encode_config = 0;
2054     int reconfig_bitrate = 0, reconfig_dar = 0;
2055     int dw, dh;
2056
2057     params.version = NV_ENC_RECONFIGURE_PARAMS_VER;
2058     params.reInitEncodeParams = ctx->init_encode_params;
2059
2060     compute_dar(avctx, &dw, &dh);
2061     if (dw != ctx->init_encode_params.darWidth || dh != ctx->init_encode_params.darHeight) {
2062         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
2063                "aspect ratio change (DAR): %d:%d -> %d:%d\n",
2064                ctx->init_encode_params.darWidth,
2065                ctx->init_encode_params.darHeight, dw, dh);
2066
2067         params.reInitEncodeParams.darHeight = dh;
2068         params.reInitEncodeParams.darWidth = dw;
2069
2070         needs_reconfig = 1;
2071         reconfig_dar = 1;
2072     }
2073
2074     if (ctx->rc != NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP && ctx->support_dyn_bitrate) {
2075         if (avctx->bit_rate > 0 && params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.averageBitRate != avctx->bit_rate) {
2076             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
2077                    "avg bitrate change: %d -> %d\n",
2078                    params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.averageBitRate,
2079                    (uint32_t)avctx->bit_rate);
2080
2081             params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
2082             reconfig_bitrate = 1;
2083         }
2084
2085         if (avctx->rc_max_rate > 0 && ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate != avctx->rc_max_rate) {
2086             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
2087                    "max bitrate change: %d -> %d\n",
2088                    params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.maxBitRate,
2089                    (uint32_t)avctx->rc_max_rate);
2090
2091             params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
2092             reconfig_bitrate = 1;
2093         }
2094
2095         if (avctx->rc_buffer_size > 0 && ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize != avctx->rc_buffer_size) {
2096             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
2097                    "vbv buffer size change: %d -> %d\n",
2098                    params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.vbvBufferSize,
2099                    avctx->rc_buffer_size);
2100
2101             params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
2102             reconfig_bitrate = 1;
2103         }
2104
2105         if (reconfig_bitrate) {
2106             params.resetEncoder = 1;
2107             params.forceIDR = 1;
2108
2109             needs_encode_config = 1;
2110             needs_reconfig = 1;
2111         }
2112     }
2113
2114     if (!needs_encode_config)
2115         params.reInitEncodeParams.encodeConfig = NULL;
2116
2117     if (needs_reconfig) {
2118         ret = p_nvenc->nvEncReconfigureEncoder(ctx->nvencoder, &params);
2119         if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
2120             nvenc_print_error(avctx, ret, "failed to reconfigure nvenc");
2121         } else {
2122             if (reconfig_dar) {
2123                 ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
2124                 ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
2125             }
2126
2127             if (reconfig_bitrate) {
2128                 ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.averageBitRate;
2129                 ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.maxBitRate;
2130                 ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.vbvBufferSize;
2131             }
2132
2133         }
2134     }
2135 }
2136
2137 static int nvenc_send_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
2138 {
2139     NVENCSTATUS nv_status;
2140     NvencSurface *tmp_out_surf, *in_surf;
2141     int res, res2;
2142     NV_ENC_SEI_PAYLOAD sei_data[8];
2143     int sei_count = 0;
2144     int i;
2145
2146     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
2147     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
2148     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
2149
2150     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
2151     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
2152
2153     if ((!ctx->cu_context && !ctx->d3d11_device) || !ctx->nvencoder)
2154         return AVERROR(EINVAL);
2155
2156     if (frame && frame->buf[0]) {
2157         in_surf = get_free_frame(ctx);
2158         if (!in_surf)
2159             return AVERROR(EAGAIN);
2160
2161         res = nvenc_push_context(avctx);
2162         if (res < 0)
2163             return res;
2164
2165         reconfig_encoder(avctx, frame);
2166
2167         res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, in_surf);
2168
2169         res2 = nvenc_pop_context(avctx);
2170         if (res2 < 0)
2171             return res2;
2172
2173         if (res)
2174             return res;
2175
2176         pic_params.inputBuffer = in_surf->input_surface;
2177         pic_params.bufferFmt = in_surf->format;
2178         pic_params.inputWidth = in_surf->width;
2179         pic_params.inputHeight = in_surf->height;
2180         pic_params.inputPitch = in_surf->pitch;
2181         pic_params.outputBitstream = in_surf->output_surface;
2182
2183         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
2184             if (frame->top_field_first)
2185                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
2186             else
2187                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
2188         } else {
2189             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
2190         }
2191
2192         if (ctx->forced_idr >= 0 && frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I) {
2193             pic_params.encodePicFlags =
2194                 ctx->forced_idr ? NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEIDR : NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEINTRA;
2195         } else {
2196             pic_params.encodePicFlags = 0;
2197         }
2198
2199         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
2200
2201         if (ctx->a53_cc && av_frame_get_side_data(frame, AV_FRAME_DATA_A53_CC)) {
2202             void *a53_data = NULL;
2203             size_t a53_size = 0;
2204
2205             if (ff_alloc_a53_sei(frame, 0, (void**)&a53_data, &a53_size) < 0) {
2206                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not enough memory for closed captions, skipping\n");
2207             }
2208
2209             if (a53_data) {
2210                 sei_data[sei_count].payloadSize = (uint32_t)a53_size;
2211                 sei_data[sei_count].payloadType = 4;
2212                 sei_data[sei_count].payload = (uint8_t*)a53_data;
2213                 sei_count ++;
2214             }
2215         }
2216
2217         if (ctx->s12m_tc && av_frame_get_side_data(frame, AV_FRAME_DATA_S12M_TIMECODE)) {
2218             void *tc_data = NULL;
2219             size_t tc_size = 0;
2220
2221             if (ff_alloc_timecode_sei(frame, 0, (void**)&tc_data, &tc_size) < 0) {
2222                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not enough memory for timecode sei, skipping\n");
2223             }
2224
2225             if (tc_data) {
2226                 sei_data[sei_count].payloadSize = (uint32_t)tc_size;
2227                 sei_data[sei_count].payloadType = HEVC_SEI_TYPE_TIME_CODE;
2228                 sei_data[sei_count].payload = (uint8_t*)tc_data;
2229                 sei_count ++;
2230             }
2231         }
2232
2233         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &pic_params, sei_data, sei_count);
2234     } else {
2235         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
2236     }
2237
2238     res = nvenc_push_context(avctx);
2239     if (res < 0)
2240         return res;
2241
2242     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
2243
2244     for ( i = 0; i < sei_count; i++)
2245         av_freep(&sei_data[i].payload);
2246
2247     res = nvenc_pop_context(avctx);
2248     if (res < 0)
2249         return res;
2250
2251     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS &&
2252         nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
2253         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "EncodePicture failed!");
2254
2255     if (frame && frame->buf[0]) {
2256         av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_queue, &in_surf, sizeof(in_surf), NULL);
2257         timestamp_queue_enqueue(ctx->timestamp_list, frame->pts);
2258     }
2259
2260     /* all the pending buffers are now ready for output */
2261     if (nv_status == NV_ENC_SUCCESS) {
2262         while (av_fifo_size(ctx->output_surface_queue) > 0) {
2263             av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
2264             av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_ready_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
2265         }
2266     }
2267
2268     return 0;
2269 }
2270
2271 int ff_nvenc_receive_packet(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt)
2272 {
2273     NvencSurface *tmp_out_surf;
2274     int res, res2;
2275
2276     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
2277
2278     AVFrame *frame = ctx->frame;
2279
2280     if ((!ctx->cu_context && !ctx->d3d11_device) || !ctx->nvencoder)
2281         return AVERROR(EINVAL);
2282
2283     if (!frame->buf[0]) {
2284         res = ff_encode_get_frame(avctx, frame);
2285         if (res < 0 && res != AVERROR_EOF)
2286             return res;
2287     }
2288
2289     res = nvenc_send_frame(avctx, frame);
2290     if (res < 0) {
2291         if (res != AVERROR(EAGAIN))
2292             return res;
2293     } else
2294         av_frame_unref(frame);
2295
2296     if (output_ready(avctx, avctx->internal->draining)) {
2297         av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_ready_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
2298
2299         res = nvenc_push_context(avctx);
2300         if (res < 0)
2301             return res;
2302
2303         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmp_out_surf);
2304
2305         res2 = nvenc_pop_context(avctx);
2306         if (res2 < 0)
2307             return res2;
2308
2309         if (res)
2310             return res;
2311
2312         av_fifo_generic_write(ctx->unused_surface_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
2313     } else if (avctx->internal->draining) {
2314         return AVERROR_EOF;
2315     } else {
2316         return AVERROR(EAGAIN);
2317     }
2318
2319     return 0;
2320 }
2321
2322 av_cold void ff_nvenc_encode_flush(AVCodecContext *avctx)
2323 {
2324     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
2325
2326     nvenc_send_frame(avctx, NULL);
2327     av_fifo_reset(ctx->timestamp_list);
2328 }