git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/nvenc.c

   1 /*
   2  * NVIDIA NVENC Support
   3  * Copyright (C) 2015 Luca Barbato
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; 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 <cuda.h>
  25 #include <nvEncodeAPI.h>
  26 #include <string.h>
  27
  28 #define CUDA_LIBNAME "libcuda.so"
  29
  30 #if HAVE_DLFCN_H
  31 #include <dlfcn.h>
  32
  33 #define NVENC_LIBNAME "libnvidia-encode.so"
  34
  35 #elif HAVE_WINDOWS_H
  36 #include <windows.h>
  37
  38 #if ARCH_X86_64
  39 #define NVENC_LIBNAME "nvEncodeAPI64.dll"
  40 #else
  41 #define NVENC_LIBNAME "nvEncodeAPI.dll"
  42 #endif
  43
  44 #define dlopen(filename, flags) LoadLibrary((filename))
  45 #define dlsym(handle, symbol)   GetProcAddress(handle, symbol)
  46 #define dlclose(handle)         FreeLibrary(handle)
  47 #endif
  48
  49 #include "libavutil/common.h"
  50 #include "libavutil/hwcontext.h"
  51 #include "libavutil/hwcontext_cuda.h"
  52 #include "libavutil/imgutils.h"
  53 #include "libavutil/mem.h"
  54 #include "avcodec.h"
  55 #include "internal.h"
  56 #include "nvenc.h"
  57
  58 #define NVENC_CAP 0x30
  59 #define BITSTREAM_BUFFER_SIZE 1024 * 1024
  60 #define IS_CBR(rc) (rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR ||               \
  61                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY ||    \
  62                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP)
  63
  64 #define LOAD_LIBRARY(l, path)                   \
  65     do {                                        \
  66         if (!((l) = dlopen(path, RTLD_LAZY))) { \
  67             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,         \
  68                    "Cannot load %s\n",          \
  69                    path);                       \
  70             return AVERROR_UNKNOWN;             \
  71         }                                       \
  72     } while (0)
  73
  74 #define LOAD_SYMBOL(fun, lib, symbol)        \
  75     do {                                     \
  76         if (!((fun) = dlsym(lib, symbol))) { \
  77             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,      \
  78                    "Cannot load %s\n",       \
  79                    symbol);                  \
  80             return AVERROR_UNKNOWN;          \
  81         }                                    \
  82     } while (0)
  83
  84 const enum AVPixelFormat ff_nvenc_pix_fmts[] = {
  85     AV_PIX_FMT_NV12,
  86     AV_PIX_FMT_YUV420P,
  87     AV_PIX_FMT_YUV444P,
  88     AV_PIX_FMT_CUDA,
  89     AV_PIX_FMT_NONE
  90 };
  91
  92 static const struct {
  93     NVENCSTATUS nverr;
  94     int         averr;
  95     const char *desc;
  96 } nvenc_errors[] = {
  97     { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
  98     { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
  99     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
 100     { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
 101     { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
 102     { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
 103     { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
 104     { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
 105     { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
 106     { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
 107     { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
 108     { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
 109     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
 110     { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
 111     { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR(ENOBUFS), "not enough buffer"        },
 112     { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
 113     { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
 114     { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
 115     { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
 116     { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
 117     { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
 118     { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
 119     { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
 120     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
 121     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
 122     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
 123 };
 124
 125 static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
 126 {
 127     int i;
 128     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
 129         if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
 130             if (desc)
 131                 *desc = nvenc_errors[i].desc;
 132             return nvenc_errors[i].averr;
 133         }
 134     }
 135     if (desc)
 136         *desc = "unknown error";
 137     return AVERROR_UNKNOWN;
 138 }
 139
 140 static int nvenc_print_error(void *log_ctx, NVENCSTATUS err,
 141                              const char *error_string)
 142 {
 143     const char *desc;
 144     int ret;
 145     ret = nvenc_map_error(err, &desc);
 146     av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d)\n", error_string, desc, err);
 147     return ret;
 148 }
 149
 150 static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
 151 {
 152     NVENCContext *ctx         = avctx->priv_data;
 153     NVENCLibraryContext *nvel = &ctx->nvel;
 154     PNVENCODEAPICREATEINSTANCE nvenc_create_instance;
 155     NVENCSTATUS err;
 156
 157 #if CONFIG_CUDA
 158     nvel->cu_init                      = cuInit;
 159     nvel->cu_device_get_count          = cuDeviceGetCount;
 160     nvel->cu_device_get                = cuDeviceGet;
 161     nvel->cu_device_get_name           = cuDeviceGetName;
 162     nvel->cu_device_compute_capability = cuDeviceComputeCapability;
 163     nvel->cu_ctx_create                = cuCtxCreate_v2;
 164     nvel->cu_ctx_pop_current           = cuCtxPopCurrent_v2;
 165     nvel->cu_ctx_destroy               = cuCtxDestroy_v2;
 166 #else
 167     LOAD_LIBRARY(nvel->cuda, CUDA_LIBNAME);
 168
 169     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_init, nvel->cuda, "cuInit");
 170     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_device_get_count, nvel->cuda, "cuDeviceGetCount");
 171     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_device_get, nvel->cuda, "cuDeviceGet");
 172     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_device_get_name, nvel->cuda, "cuDeviceGetName");
 173     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_device_compute_capability, nvel->cuda,
 174                 "cuDeviceComputeCapability");
 175     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_ctx_create, nvel->cuda, "cuCtxCreate_v2");
 176     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_ctx_pop_current, nvel->cuda, "cuCtxPopCurrent_v2");
 177     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_ctx_destroy, nvel->cuda, "cuCtxDestroy_v2");
 178 #endif
 179
 180     LOAD_LIBRARY(nvel->nvenc, NVENC_LIBNAME);
 181
 182     LOAD_SYMBOL(nvenc_create_instance, nvel->nvenc,
 183                 "NvEncodeAPICreateInstance");
 184
 185     nvel->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
 186
 187     err = nvenc_create_instance(&nvel->nvenc_funcs);
 188     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 189         return nvenc_print_error(avctx, err, "Cannot create the NVENC instance");
 190
 191     return 0;
 192 }
 193
 194 static int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
 195 {
 196     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
 197     NVENCContext *ctx                           = avctx->priv_data;
 198     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv             = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
 199     int ret;
 200
 201     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
 202     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
 203     params.device     = ctx->cu_context;
 204     params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
 205
 206     ret = nv->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvenc_ctx);
 207     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 208         ctx->nvenc_ctx = NULL;
 209         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot open the NVENC Session");
 210     }
 211
 212     return 0;
 213 }
 214
 215 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
 216 {
 217     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
 218     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
 219     int i, ret, count = 0;
 220     GUID *guids = NULL;
 221
 222     ret = nv->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvenc_ctx, &count);
 223
 224     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
 225         return AVERROR(ENOSYS);
 226
 227     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
 228     if (!guids)
 229         return AVERROR(ENOMEM);
 230
 231     ret = nv->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvenc_ctx, guids, count, &count);
 232     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 233         ret = AVERROR(ENOSYS);
 234         goto fail;
 235     }
 236
 237     ret = AVERROR(ENOSYS);
 238     for (i = 0; i < count; i++) {
 239         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
 240             ret = 0;
 241             break;
 242         }
 243     }
 244
 245 fail:
 246     av_free(guids);
 247
 248     return ret;
 249 }
 250
 251 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
 252 {
 253     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
 254     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
 255     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
 256     int ret, val = 0;
 257
 258     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
 259     params.capsToQuery = cap;
 260
 261     ret = nv->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvenc_ctx, ctx->params.encodeGUID, &params, &val);
 262
 263     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
 264         return val;
 265     return 0;
 266 }
 267
 268 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
 269 {
 270     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
 271     int ret;
 272
 273     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
 274     if (ret < 0) {
 275         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Codec not supported\n");
 276         return ret;
 277     }
 278
 279     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
 280     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P && ret <= 0) {
 281         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "YUV444P not supported\n");
 282         return AVERROR(ENOSYS);
 283     }
 284
 285     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
 286     if (ret < avctx->width) {
 287         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Width %d exceeds %d\n",
 288                avctx->width, ret);
 289         return AVERROR(ENOSYS);
 290     }
 291
 292     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
 293     if (ret < avctx->height) {
 294         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Height %d exceeds %d\n",
 295                avctx->height, ret);
 296         return AVERROR(ENOSYS);
 297     }
 298
 299     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
 300     if (ret < avctx->max_b_frames) {
 301         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Max B-frames %d exceed %d\n",
 302                avctx->max_b_frames, ret);
 303
 304         return AVERROR(ENOSYS);
 305     }
 306
 307     return 0;
 308 }
 309
 310 static int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
 311 {
 312     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
 313     NVENCLibraryContext *nvel       = &ctx->nvel;
 314     char name[128]                  = { 0 };
 315     int major, minor, ret;
 316     CUdevice cu_device;
 317     CUcontext dummy;
 318     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
 319
 320     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 321         loglevel = AV_LOG_INFO;
 322
 323     ret = nvel->cu_device_get(&cu_device, idx);
 324     if (ret != CUDA_SUCCESS) {
 325         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 326                "Cannot access the CUDA device %d\n",
 327                idx);
 328         return -1;
 329     }
 330
 331     ret = nvel->cu_device_get_name(name, sizeof(name), cu_device);
 332     if (ret != CUDA_SUCCESS)
 333         return -1;
 334
 335     ret = nvel->cu_device_compute_capability(&major, &minor, cu_device);
 336     if (ret != CUDA_SUCCESS)
 337         return -1;
 338
 339     av_log(avctx, loglevel, "Device %d [%s] ", cu_device, name);
 340
 341     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP)
 342         goto fail;
 343
 344     ret = nvel->cu_ctx_create(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device);
 345     if (ret != CUDA_SUCCESS)
 346         goto fail;
 347
 348     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
 349
 350     ret = nvel->cu_ctx_pop_current(&dummy);
 351     if (ret != CUDA_SUCCESS)
 352         goto fail2;
 353
 354     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
 355         goto fail2;
 356
 357     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
 358         goto fail3;
 359
 360     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
 361
 362     if (ctx->device == cu_device || ctx->device == ANY_DEVICE)
 363         return 0;
 364
 365 fail3:
 366     nvel->nvenc_funcs.nvEncDestroyEncoder(ctx->nvenc_ctx);
 367     ctx->nvenc_ctx = NULL;
 368
 369 fail2:
 370     nvel->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context_internal);
 371     ctx->cu_context_internal = NULL;
 372
 373 fail:
 374     if (ret != 0)
 375         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC (major %d minor %d)\n",
 376                major, minor);
 377
 378     return AVERROR(ENOSYS);
 379 }
 380
 381 static int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
 382 {
 383     NVENCContext *ctx         = avctx->priv_data;
 384     NVENCLibraryContext *nvel = &ctx->nvel;
 385
 386     switch (avctx->codec->id) {
 387     case AV_CODEC_ID_H264:
 388         ctx->params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
 389         break;
 390     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 391         ctx->params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
 392         break;
 393     default:
 394         return AVERROR_BUG;
 395     }
 396
 397     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
 398         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
 399         AVCUDADeviceContext *device_hwctx;
 400         int ret;
 401
 402         if (!avctx->hw_frames_ctx)
 403             return AVERROR(EINVAL);
 404
 405         frames_ctx   = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
 406         device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
 407
 408         ctx->cu_context = device_hwctx->cuda_ctx;
 409
 410         ret = nvenc_open_session(avctx);
 411         if (ret < 0)
 412             return ret;
 413
 414         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
 415         if (ret < 0)
 416             return ret;
 417     } else {
 418         int i, nb_devices = 0;
 419
 420         if ((nvel->cu_init(0)) != CUDA_SUCCESS) {
 421             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 422                    "Cannot init CUDA\n");
 423             return AVERROR_UNKNOWN;
 424         }
 425
 426         if ((nvel->cu_device_get_count(&nb_devices)) != CUDA_SUCCESS) {
 427             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 428                    "Cannot enumerate the CUDA devices\n");
 429             return AVERROR_UNKNOWN;
 430         }
 431
 432
 433         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
 434             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
 435                 return 0;
 436         }
 437
 438         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 439             return AVERROR_EXIT;
 440
 441         return AVERROR(ENOSYS);
 442     }
 443
 444     return 0;
 445 }
 446
 447 typedef struct GUIDTuple {
 448     const GUID guid;
 449     int flags;
 450 } GUIDTuple;
 451
 452 static int nvec_map_preset(NVENCContext *ctx)
 453 {
 454     GUIDTuple presets[] = {
 455         { NV_ENC_PRESET_DEFAULT_GUID },
 456         { NV_ENC_PRESET_HP_GUID },
 457         { NV_ENC_PRESET_HQ_GUID },
 458         { NV_ENC_PRESET_BD_GUID },
 459         { NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_DEFAULT_GUID, NVENC_LOWLATENCY },
 460         { NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HP_GUID,      NVENC_LOWLATENCY },
 461         { NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HQ_GUID,      NVENC_LOWLATENCY },
 462         { NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_DEFAULT_GUID,    NVENC_LOSSLESS },
 463         { NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_HP_GUID,         NVENC_LOSSLESS },
 464         { { 0 } }
 465     };
 466
 467     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
 468
 469     ctx->params.presetGUID = t->guid;
 470     ctx->flags             = t->flags;
 471
 472     return AVERROR(EINVAL);
 473 }
 474
 475 static void set_constqp(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_RC_PARAMS *rc)
 476 {
 477     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 478     rc->constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
 479     rc->constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
 480     rc->constQP.qpIntra  = avctx->global_quality;
 481 }
 482
 483 static void set_vbr(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_RC_PARAMS *rc)
 484 {
 485     if (avctx->qmin >= 0) {
 486         rc->enableMinQP    = 1;
 487         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 488         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 489         rc->minQP.qpIntra  = avctx->qmin;
 490     }
 491
 492     if (avctx->qmax >= 0) {
 493         rc->enableMaxQP = 1;
 494         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
 495         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
 496         rc->maxQP.qpIntra  = avctx->qmax;
 497     }
 498 }
 499
 500 static void set_lossless(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_RC_PARAMS *rc)
 501 {
 502     rc->rateControlMode  = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 503     rc->constQP.qpInterB = 0;
 504     rc->constQP.qpInterP = 0;
 505     rc->constQP.qpIntra  = 0;
 506 }
 507
 508 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx,
 509                                         NV_ENC_RC_PARAMS *rc)
 510 {
 511     NVENCContext *ctx    = avctx->priv_data;
 512
 513     switch (ctx->rc) {
 514     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
 515         if (avctx->global_quality < 0) {
 516             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 517                    "The constant quality rate-control requires "
 518                    "the 'global_quality' option set.\n");
 519             return;
 520         }
 521         set_constqp(avctx, rc);
 522         return;
 523     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR:
 524     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
 525         if (avctx->qmin < 0 && avctx->qmax < 0) {
 526             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 527                    "The variable bitrate rate-control requires "
 528                    "the 'qmin' and/or 'qmax' option set.\n");
 529             return;
 530         }
 531     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
 532         if (avctx->qmin < 0) {
 533             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 534                    "The variable bitrate rate-control requires "
 535                    "the 'qmin' option set.\n");
 536             return;
 537         }
 538         set_vbr(avctx, rc);
 539         break;
 540     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
 541         break;
 542     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY:
 543     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP:
 544         if (!(ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY)) {
 545             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 546                    "The multipass rate-control requires "
 547                    "a low-latency preset.\n");
 548             return;
 549         }
 550     }
 551
 552     rc->rateControlMode = ctx->rc;
 553 }
 554
 555 static void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 556 {
 557     NVENCContext *ctx    = avctx->priv_data;
 558     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->config.rcParams;
 559
 560     if (avctx->bit_rate > 0)
 561         rc->averageBitRate = avctx->bit_rate;
 562
 563     if (avctx->rc_max_rate > 0)
 564         rc->maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
 565
 566     if (ctx->rc > 0) {
 567         nvenc_override_rate_control(avctx, rc);
 568     } else if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
 569         set_lossless(avctx, rc);
 570     } else if (avctx->global_quality > 0) {
 571         set_constqp(avctx, rc);
 572     } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 573         rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
 574         set_vbr(avctx, rc);
 575     }
 576
 577     if (avctx->rc_buffer_size > 0)
 578         rc->vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
 579
 580     if (rc->averageBitRate > 0)
 581         avctx->bit_rate = rc->averageBitRate;
 582 }
 583
 584 static int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
 585 {
 586     NVENCContext *ctx                      = avctx->priv_data;
 587     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->config;
 588     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
 589     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
 590
 591     vui->colourDescriptionPresentFlag = 1;
 592     vui->videoSignalTypePresentFlag   = 1;
 593
 594     vui->colourMatrix            = avctx->colorspace;
 595     vui->colourPrimaries         = avctx->color_primaries;
 596     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
 597
 598     vui->videoFullRangeFlag = avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG;
 599
 600     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 601     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 602     h264->outputAUD     = 1;
 603
 604     h264->maxNumRefFrames = avctx->refs;
 605     h264->idrPeriod       = cc->gopLength;
 606
 607     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS)
 608         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
 609
 610     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
 611         h264->outputBufferingPeriodSEI = 1;
 612         h264->outputPictureTimingSEI   = 1;
 613     }
 614
 615     if (ctx->profile)
 616         avctx->profile = ctx->profile;
 617
 618     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P)
 619         h264->chromaFormatIDC = 3;
 620     else
 621         h264->chromaFormatIDC = 1;
 622
 623     switch (ctx->profile) {
 624     case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
 625         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
 626         break;
 627     case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
 628         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
 629         break;
 630     case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
 631         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
 632         break;
 633     case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444:
 634         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 635         break;
 636     case NV_ENC_H264_PROFILE_CONSTRAINED_HIGH:
 637         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_CONSTRAINED_HIGH_GUID;
 638         break;
 639     }
 640
 641     h264->level = ctx->level;
 642
 643     return 0;
 644 }
 645
 646 static int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
 647 {
 648     NVENCContext *ctx                      = avctx->priv_data;
 649     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->config;
 650     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
 651
 652     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 653     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 654     hevc->outputAUD     = 1;
 655
 656     hevc->maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
 657     hevc->idrPeriod            = cc->gopLength;
 658
 659     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
 660         hevc->outputBufferingPeriodSEI = 1;
 661         hevc->outputPictureTimingSEI   = 1;
 662     }
 663
 664     /* No other profile is supported in the current SDK version 5 */
 665     cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
 666     avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
 667
 668     if (ctx->level) {
 669         hevc->level = ctx->level;
 670     } else {
 671         hevc->level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
 672     }
 673
 674     if (ctx->tier) {
 675         hevc->tier = ctx->tier;
 676     }
 677
 678     return 0;
 679 }
 680 static int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
 681 {
 682     switch (avctx->codec->id) {
 683     case AV_CODEC_ID_H264:
 684         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
 685     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 686         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
 687     }
 688     return 0;
 689 }
 690
 691 static int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
 692 {
 693     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
 694     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
 695     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_cfg = { 0 };
 696     AVCPBProperties *cpb_props;
 697     int ret;
 698
 699     ctx->params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
 700
 701     ctx->params.encodeHeight = avctx->height;
 702     ctx->params.encodeWidth  = avctx->width;
 703
 704     if (avctx->sample_aspect_ratio.num &&
 705         avctx->sample_aspect_ratio.den &&
 706         (avctx->sample_aspect_ratio.num != 1 ||
 707          avctx->sample_aspect_ratio.den != 1)) {
 708         av_reduce(&ctx->params.darWidth,
 709                   &ctx->params.darHeight,
 710                   avctx->width * avctx->sample_aspect_ratio.num,
 711                   avctx->height * avctx->sample_aspect_ratio.den,
 712                   INT_MAX / 8);
 713     } else {
 714         ctx->params.darHeight = avctx->height;
 715         ctx->params.darWidth  = avctx->width;
 716     }
 717
 718     ctx->params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
 719     ctx->params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
 720
 721     ctx->params.enableEncodeAsync = 0;
 722     ctx->params.enablePTD         = 1;
 723
 724     ctx->params.encodeConfig = &ctx->config;
 725
 726     nvec_map_preset(ctx);
 727
 728     preset_cfg.version           = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
 729     preset_cfg.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 730
 731     ret = nv->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvenc_ctx,
 732                                          ctx->params.encodeGUID,
 733                                          ctx->params.presetGUID,
 734                                          &preset_cfg);
 735     if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
 736         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot get the preset configuration");
 737
 738     memcpy(&ctx->config, &preset_cfg.presetCfg, sizeof(ctx->config));
 739
 740     ctx->config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 741
 742     if (avctx->gop_size > 0) {
 743         if (avctx->max_b_frames > 0) {
 744             /* 0 is intra-only,
 745              * 1 is I/P only,
 746              * 2 is one B-Frame,
 747              * 3 two B-frames, and so on. */
 748             ctx->config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
 749         } else if (avctx->max_b_frames == 0) {
 750             ctx->config.frameIntervalP = 1;
 751         }
 752         ctx->config.gopLength = avctx->gop_size;
 753     } else if (avctx->gop_size == 0) {
 754         ctx->config.frameIntervalP = 0;
 755         ctx->config.gopLength      = 1;
 756     }
 757
 758     if (ctx->config.frameIntervalP > 1)
 759         avctx->max_b_frames = ctx->config.frameIntervalP - 1;
 760
 761     ctx->initial_pts[0] = AV_NOPTS_VALUE;
 762     ctx->initial_pts[1] = AV_NOPTS_VALUE;
 763
 764     nvenc_setup_rate_control(avctx);
 765
 766     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 767         ctx->config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
 768     } else {
 769         ctx->config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
 770     }
 771
 772     if ((ret = nvenc_setup_codec_config(avctx)) < 0)
 773         return ret;
 774
 775     ret = nv->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvenc_ctx, &ctx->params);
 776     if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
 777         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot initialize the decoder");
 778
 779     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
 780     if (!cpb_props)
 781         return AVERROR(ENOMEM);
 782     cpb_props->max_bitrate = avctx->rc_max_rate;
 783     cpb_props->min_bitrate = avctx->rc_min_rate;
 784     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
 785     cpb_props->buffer_size = avctx->rc_buffer_size;
 786
 787     return 0;
 788 }
 789
 790 static int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
 791 {
 792     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
 793     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
 794     int ret;
 795     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER out_buffer = { 0 };
 796
 797     switch (ctx->data_pix_fmt) {
 798     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 799         ctx->frames[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
 800         break;
 801     case AV_PIX_FMT_NV12:
 802         ctx->frames[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
 803         break;
 804     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 805         ctx->frames[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
 806         break;
 807     default:
 808         return AVERROR_BUG;
 809     }
 810
 811     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
 812         ctx->frames[idx].in_ref = av_frame_alloc();
 813         if (!ctx->frames[idx].in_ref)
 814             return AVERROR(ENOMEM);
 815     } else {
 816         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER in_buffer      = { 0 };
 817
 818         in_buffer.version  = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
 819
 820         in_buffer.width  = avctx->width;
 821         in_buffer.height = avctx->height;
 822
 823         in_buffer.bufferFmt  = ctx->frames[idx].format;
 824         in_buffer.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_UNCACHED;
 825
 826         ret = nv->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, &in_buffer);
 827         if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
 828             return nvenc_print_error(avctx, ret, "CreateInputBuffer failed");
 829
 830         ctx->frames[idx].in     = in_buffer.inputBuffer;
 831     }
 832
 833     out_buffer.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
 834     /* 1MB is large enough to hold most output frames.
 835      * NVENC increases this automatically if it is not enough. */
 836     out_buffer.size = BITSTREAM_BUFFER_SIZE;
 837
 838     out_buffer.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_UNCACHED;
 839
 840     ret = nv->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvenc_ctx, &out_buffer);
 841     if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
 842         return nvenc_print_error(avctx, ret, "CreateBitstreamBuffer failed");
 843
 844     ctx->frames[idx].out  = out_buffer.bitstreamBuffer;
 845
 846     return 0;
 847 }
 848
 849 static int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
 850 {
 851     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
 852     int i, ret;
 853
 854     ctx->nb_surfaces = FFMAX(4 + avctx->max_b_frames,
 855                              ctx->nb_surfaces);
 856     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
 857
 858
 859     ctx->frames = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->frames));
 860     if (!ctx->frames)
 861         return AVERROR(ENOMEM);
 862
 863     ctx->timestamps = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
 864     if (!ctx->timestamps)
 865         return AVERROR(ENOMEM);
 866     ctx->pending = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(*ctx->frames));
 867     if (!ctx->pending)
 868         return AVERROR(ENOMEM);
 869     ctx->ready = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(*ctx->frames));
 870     if (!ctx->ready)
 871         return AVERROR(ENOMEM);
 872
 873     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
 874         if ((ret = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
 875             return ret;
 876     }
 877
 878     return 0;
 879 }
 880
 881 #define EXTRADATA_SIZE 512
 882
 883 static int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
 884 {
 885     NVENCContext *ctx                     = avctx->priv_data;
 886     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv       = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
 887     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
 888     int ret;
 889
 890     avctx->extradata = av_mallocz(EXTRADATA_SIZE + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 891     if (!avctx->extradata)
 892         return AVERROR(ENOMEM);
 893
 894     payload.version              = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
 895     payload.spsppsBuffer         = avctx->extradata;
 896     payload.inBufferSize         = EXTRADATA_SIZE;
 897     payload.outSPSPPSPayloadSize = &avctx->extradata_size;
 898
 899     ret = nv->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvenc_ctx, &payload);
 900     if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
 901         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot get the extradata");
 902
 903     return 0;
 904 }
 905
 906 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
 907 {
 908     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
 909     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
 910     int i;
 911
 912     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
 913     if (ctx->nvenc_ctx) {
 914         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
 915                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
 916
 917         nv->nvEncEncodePicture(ctx->nvenc_ctx, &params);
 918     }
 919
 920     av_fifo_free(ctx->timestamps);
 921     av_fifo_free(ctx->pending);
 922     av_fifo_free(ctx->ready);
 923
 924     if (ctx->frames) {
 925         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
 926             if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA) {
 927                 nv->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, ctx->frames[i].in);
 928             } else if (ctx->frames[i].in) {
 929                 nv->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvenc_ctx, ctx->frames[i].in_map.mappedResource);
 930             }
 931
 932             av_frame_free(&ctx->frames[i].in_ref);
 933             nv->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvenc_ctx, ctx->frames[i].out);
 934         }
 935     }
 936     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
 937         if (ctx->registered_frames[i].regptr)
 938             nv->nvEncUnregisterResource(ctx->nvenc_ctx, ctx->registered_frames[i].regptr);
 939     }
 940     ctx->nb_registered_frames = 0;
 941
 942     av_freep(&ctx->frames);
 943
 944     if (ctx->nvenc_ctx)
 945         nv->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvenc_ctx);
 946
 947     if (ctx->cu_context_internal)
 948         ctx->nvel.cu_ctx_destroy(ctx->cu_context_internal);
 949
 950     if (ctx->nvel.nvenc)
 951         dlclose(ctx->nvel.nvenc);
 952
 953 #if !CONFIG_CUDA
 954     if (ctx->nvel.cuda)
 955         dlclose(ctx->nvel.cuda);
 956 #endif
 957
 958     return 0;
 959 }
 960
 961 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 962 {
 963     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
 964     int ret;
 965
 966     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
 967         AVHWFramesContext *frames_ctx;
 968         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
 969             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 970                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
 971             return AVERROR(EINVAL);
 972         }
 973         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
 974         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
 975     } else {
 976         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
 977     }
 978
 979     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
 980         return ret;
 981
 982     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
 983         return ret;
 984
 985     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
 986         return ret;
 987
 988     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
 989         return ret;
 990
 991     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
 992         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
 993             return ret;
 994     }
 995
 996     return 0;
 997 }
 998
 999 static NVENCFrame *get_free_frame(NVENCContext *ctx)
1000 {
1001     int i;
1002
1003     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1004         if (!ctx->frames[i].locked) {
1005             ctx->frames[i].locked = 1;
1006             return &ctx->frames[i];
1007         }
1008     }
1009
1010     return NULL;
1011 }
1012
1013 static int nvenc_copy_frame(NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *in, const AVFrame *frame)
1014 {
1015     uint8_t *buf = in->bufferDataPtr;
1016     int off      = frame->height * in->pitch;
1017
1018     switch (frame->format) {
1019     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1020         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1021                             frame->data[0], frame->linesize[0],
1022                             frame->width, frame->height);
1023         buf += off;
1024
1025         av_image_copy_plane(buf, in->pitch >> 1,
1026                             frame->data[2], frame->linesize[2],
1027                             frame->width >> 1, frame->height >> 1);
1028
1029         buf += off >> 2;
1030
1031         av_image_copy_plane(buf, in->pitch >> 1,
1032                             frame->data[1], frame->linesize[1],
1033                             frame->width >> 1, frame->height >> 1);
1034         break;
1035     case AV_PIX_FMT_NV12:
1036         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1037                             frame->data[0], frame->linesize[0],
1038                             frame->width, frame->height);
1039         buf += off;
1040
1041         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1042                             frame->data[1], frame->linesize[1],
1043                             frame->width, frame->height >> 1);
1044         break;
1045     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1046         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1047                             frame->data[0], frame->linesize[0],
1048                             frame->width, frame->height);
1049         buf += off;
1050
1051         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1052                             frame->data[1], frame->linesize[1],
1053                             frame->width, frame->height);
1054         buf += off;
1055
1056         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1057                             frame->data[2], frame->linesize[2],
1058                             frame->width, frame->height);
1059         break;
1060     default:
1061         return AVERROR_BUG;
1062     }
1063
1064     return 0;
1065 }
1066
1067 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1068 {
1069     NVENCContext               *ctx = avctx->priv_data;
1070     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
1071     int i;
1072
1073     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1074         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1075             if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1076                 if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1077                     nv->nvEncUnregisterResource(ctx->nvenc_ctx,
1078                                                 ctx->registered_frames[i].regptr);
1079                     ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1080                 }
1081                 return i;
1082             }
1083         }
1084     } else {
1085         return ctx->nb_registered_frames++;
1086     }
1087
1088     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1089     return AVERROR(ENOMEM);
1090 }
1091
1092 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1093 {
1094     NVENCContext               *ctx = avctx->priv_data;
1095     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
1096     AVHWFramesContext   *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1097     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1098     int i, idx, ret;
1099
1100     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1101         if (ctx->registered_frames[i].ptr == (CUdeviceptr)frame->data[0])
1102             return i;
1103     }
1104
1105     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1106     if (idx < 0)
1107         return idx;
1108
1109     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1110     reg.resourceType       = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1111     reg.width              = frames_ctx->width;
1112     reg.height             = frames_ctx->height;
1113     reg.bufferFormat       = ctx->frames[0].format;
1114     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1115     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1116
1117     ret = nv->nvEncRegisterResource(ctx->nvenc_ctx, &reg);
1118     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1119         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1120         return AVERROR_UNKNOWN;
1121     }
1122
1123     ctx->registered_frames[idx].ptr    = (CUdeviceptr)frame->data[0];
1124     ctx->registered_frames[idx].regptr = reg.registeredResource;
1125     return idx;
1126 }
1127
1128 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1129                               NVENCFrame *nvenc_frame)
1130 {
1131     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
1132     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
1133     int ret;
1134
1135     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1136         int reg_idx;
1137
1138         ret = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1139         if (ret < 0) {
1140             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input CUDA frame\n");
1141             return ret;
1142         }
1143         reg_idx = ret;
1144
1145         ret = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1146         if (ret < 0)
1147             return ret;
1148
1149         nvenc_frame->in_map.version            = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1150         nvenc_frame->in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1151
1152         ret = nv->nvEncMapInputResource(ctx->nvenc_ctx, &nvenc_frame->in_map);
1153         if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1154             av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1155             return nvenc_print_error(avctx, ret, "Error mapping an input resource");
1156         }
1157
1158         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped = 1;
1159         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1160         nvenc_frame->in                        = nvenc_frame->in_map.mappedResource;
1161     } else {
1162         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER params = { 0 };
1163
1164         params.version     = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1165         params.inputBuffer = nvenc_frame->in;
1166
1167         ret = nv->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, &params);
1168         if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
1169             return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot lock the buffer");
1170
1171         ret = nvenc_copy_frame(&params, frame);
1172         if (ret < 0) {
1173             nv->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, nvenc_frame->in);
1174             return ret;
1175         }
1176
1177         ret = nv->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, nvenc_frame->in);
1178         if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
1179             return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot unlock the buffer");
1180     }
1181
1182     return 0;
1183 }
1184
1185 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1186                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1187 {
1188     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
1189
1190     switch (avctx->codec->id) {
1191     case AV_CODEC_ID_H264:
1192         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1193             ctx->config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1194         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1195             ctx->config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1196         break;
1197     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1198         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1199             ctx->config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1200         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1201             ctx->config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1202         break;
1203     }
1204 }
1205
1206 static inline int nvenc_enqueue_timestamp(AVFifoBuffer *f, int64_t pts)
1207 {
1208     return av_fifo_generic_write(f, &pts, sizeof(pts), NULL);
1209 }
1210
1211 static inline int nvenc_dequeue_timestamp(AVFifoBuffer *f, int64_t *pts)
1212 {
1213     return av_fifo_generic_read(f, pts, sizeof(*pts), NULL);
1214 }
1215
1216 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1217                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1218                                AVPacket *pkt)
1219 {
1220     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
1221
1222     pkt->pts      = params->outputTimeStamp;
1223     pkt->duration = params->outputDuration;
1224
1225     /* generate the first dts by linearly extrapolating the
1226      * first two pts values to the past */
1227     if (avctx->max_b_frames > 0 && !ctx->first_packet_output &&
1228         ctx->initial_pts[1] != AV_NOPTS_VALUE) {
1229         int64_t ts0 = ctx->initial_pts[0], ts1 = ctx->initial_pts[1];
1230         int64_t delta;
1231
1232         if ((ts0 < 0 && ts1 > INT64_MAX + ts0) ||
1233             (ts0 > 0 && ts1 < INT64_MIN + ts0))
1234             return AVERROR(ERANGE);
1235         delta = ts1 - ts0;
1236
1237         if ((delta < 0 && ts0 > INT64_MAX + delta) ||
1238             (delta > 0 && ts0 < INT64_MIN + delta))
1239             return AVERROR(ERANGE);
1240         pkt->dts = ts0 - delta;
1241
1242         ctx->first_packet_output = 1;
1243         return 0;
1244     }
1245     return nvenc_dequeue_timestamp(ctx->timestamps, &pkt->dts);
1246 }
1247
1248 static int nvenc_get_output(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt)
1249 {
1250     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
1251     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
1252     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM params    = { 0 };
1253     NVENCFrame *frame;
1254     int ret;
1255
1256     ret = av_fifo_generic_read(ctx->ready, &frame, sizeof(frame), NULL);
1257     if (ret)
1258         return ret;
1259
1260     params.version         = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1261     params.outputBitstream = frame->out;
1262
1263     ret = nv->nvEncLockBitstream(ctx->nvenc_ctx, &params);
1264     if (ret < 0)
1265         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot lock the bitstream");
1266
1267     ret = ff_alloc_packet(pkt, params.bitstreamSizeInBytes);
1268     if (ret < 0)
1269         return ret;
1270
1271     memcpy(pkt->data, params.bitstreamBufferPtr, pkt->size);
1272
1273     ret = nv->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvenc_ctx, frame->out);
1274     if (ret < 0)
1275         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot unlock the bitstream");
1276
1277     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1278         nv->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvenc_ctx, frame->in_map.mappedResource);
1279         av_frame_unref(frame->in_ref);
1280         ctx->registered_frames[frame->reg_idx].mapped = 0;
1281
1282         frame->in = NULL;
1283     }
1284
1285     frame->locked = 0;
1286
1287     ret = nvenc_set_timestamp(avctx, &params, pkt);
1288     if (ret < 0)
1289         return ret;
1290
1291     switch (params.pictureType) {
1292     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1293         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1294 #if FF_API_CODED_FRAME
1295 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1296     case NV_ENC_PIC_TYPE_INTRA_REFRESH:
1297     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1298         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1299         break;
1300     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1301         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1302         break;
1303     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1304         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1305         break;
1306     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1307         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1308         break;
1309 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1310 #endif
1311     }
1312
1313     return 0;
1314 }
1315
1316 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
1317 {
1318     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
1319     int nb_ready, nb_pending;
1320
1321     /* when B-frames are enabled, we wait for two initial timestamps to
1322      * calculate the first dts */
1323     if (!flush && avctx->max_b_frames > 0 &&
1324         (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE || ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE))
1325         return 0;
1326
1327     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->ready)   / sizeof(NVENCFrame*);
1328     nb_pending = av_fifo_size(ctx->pending) / sizeof(NVENCFrame*);
1329     if (flush)
1330         return nb_ready > 0;
1331     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
1332 }
1333
1334 int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1335                           const AVFrame *frame, int *got_packet)
1336 {
1337     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
1338     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
1339     NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { 0 };
1340     NVENCFrame         *nvenc_frame = NULL;
1341     int enc_ret, ret;
1342
1343     params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1344
1345     if (frame) {
1346         nvenc_frame = get_free_frame(ctx);
1347         if (!nvenc_frame) {
1348             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No free surfaces\n");
1349             return AVERROR_BUG;
1350         }
1351
1352         ret = nvenc_upload_frame(avctx, frame, nvenc_frame);
1353         if (ret < 0)
1354             return ret;
1355
1356         params.inputBuffer     = nvenc_frame->in;
1357         params.bufferFmt       = nvenc_frame->format;
1358         params.inputWidth      = frame->width;
1359         params.inputHeight     = frame->height;
1360         params.outputBitstream = nvenc_frame->out;
1361         params.inputTimeStamp  = frame->pts;
1362
1363         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1364             if (frame->top_field_first)
1365                 params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1366             else
1367                 params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1368         } else {
1369             params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1370         }
1371
1372         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &params);
1373
1374         ret = nvenc_enqueue_timestamp(ctx->timestamps, frame->pts);
1375         if (ret < 0)
1376             return ret;
1377
1378         if (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE)
1379             ctx->initial_pts[0] = frame->pts;
1380         else if (ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE)
1381             ctx->initial_pts[1] = frame->pts;
1382     } else {
1383         params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1384     }
1385
1386     enc_ret = nv->nvEncEncodePicture(ctx->nvenc_ctx, &params);
1387     if (enc_ret != NV_ENC_SUCCESS &&
1388         enc_ret != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
1389         return nvenc_print_error(avctx, enc_ret, "Error encoding the frame");
1390
1391     if (nvenc_frame) {
1392         ret = av_fifo_generic_write(ctx->pending, &nvenc_frame, sizeof(nvenc_frame), NULL);
1393         if (ret < 0)
1394             return ret;
1395     }
1396
1397     /* all the pending buffers are now ready for output */
1398     if (enc_ret == NV_ENC_SUCCESS) {
1399         while (av_fifo_size(ctx->pending) > 0) {
1400             av_fifo_generic_read(ctx->pending, &nvenc_frame, sizeof(nvenc_frame), NULL);
1401             av_fifo_generic_write(ctx->ready,  &nvenc_frame, sizeof(nvenc_frame), NULL);
1402         }
1403     }
1404
1405     if (output_ready(avctx, !frame)) {
1406         ret = nvenc_get_output(avctx, pkt);
1407         if (ret < 0)
1408             return ret;
1409         *got_packet = 1;
1410     } else {
1411         *got_packet = 0;
1412     }
1413
1414     return 0;
1415 }