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 "atsc_a53.h"
  35 #include "encode.h"
  36 #include "internal.h"
  37 #include "packet_internal.h"
  38
  39 #define CHECK_CU(x) FF_CUDA_CHECK_DL(avctx, dl_fn->cuda_dl, x)
  40
  41 #define NVENC_CAP 0x30
  42 #define IS_CBR(rc) (rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR ||             \
  43                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ || \
  44                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ)
  45
  46 const enum AVPixelFormat ff_nvenc_pix_fmts[] = {
  47     AV_PIX_FMT_YUV420P,
  48     AV_PIX_FMT_NV12,
  49     AV_PIX_FMT_P010,
  50     AV_PIX_FMT_YUV444P,
  51     AV_PIX_FMT_P016,      // Truncated to 10bits
  52     AV_PIX_FMT_YUV444P16, // Truncated to 10bits
  53     AV_PIX_FMT_0RGB32,
  54     AV_PIX_FMT_0BGR32,
  55     AV_PIX_FMT_GBRP,
  56     AV_PIX_FMT_GBRP16,    // Truncated to 10bits
  57     AV_PIX_FMT_CUDA,
  58 #if CONFIG_D3D11VA
  59     AV_PIX_FMT_D3D11,
  60 #endif
  61     AV_PIX_FMT_NONE
  62 };
  63
  64 const AVCodecHWConfigInternal *const ff_nvenc_hw_configs[] = {
  65     HW_CONFIG_ENCODER_FRAMES(CUDA,  CUDA),
  66     HW_CONFIG_ENCODER_DEVICE(NONE,  CUDA),
  67 #if CONFIG_D3D11VA
  68     HW_CONFIG_ENCODER_FRAMES(D3D11, D3D11VA),
  69     HW_CONFIG_ENCODER_DEVICE(NONE,  D3D11VA),
  70 #endif
  71     NULL,
  72 };
  73
  74 #define IS_10BIT(pix_fmt)  (pix_fmt == AV_PIX_FMT_P010      || \
  75                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_P016      || \
  76                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16 || \
  77                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_GBRP16)
  78
  79 #define IS_YUV444(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P   || \
  80                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16 || \
  81                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_GBRP      || \
  82                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_GBRP16)
  83
  84 #define IS_GBRP(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_GBRP || \
  85                           pix_fmt == AV_PIX_FMT_GBRP16)
  86
  87 static const struct {
  88     NVENCSTATUS nverr;
  89     int         averr;
  90     const char *desc;
  91 } nvenc_errors[] = {
  92     { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
  93     { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
  94     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
  95     { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
  96     { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
  97     { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
  98     { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
  99     { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
 100     { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
 101     { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
 102     { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
 103     { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
 104     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
 105     { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
 106     { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR_BUFFER_TOO_SMALL, "not enough buffer"},
 107     { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
 108     { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
 109     { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
 110     { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
 111     { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
 112     { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
 113     { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
 114     { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
 115     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
 116     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
 117     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
 118 };
 119
 120 static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
 121 {
 122     int i;
 123     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
 124         if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
 125             if (desc)
 126                 *desc = nvenc_errors[i].desc;
 127             return nvenc_errors[i].averr;
 128         }
 129     }
 130     if (desc)
 131         *desc = "unknown error";
 132     return AVERROR_UNKNOWN;
 133 }
 134
 135 static int nvenc_print_error(AVCodecContext *avctx, NVENCSTATUS err,
 136                              const char *error_string)
 137 {
 138     const char *desc;
 139     const char *details = "(no details)";
 140     int ret = nvenc_map_error(err, &desc);
 141
 142 #ifdef NVENC_HAVE_GETLASTERRORSTRING
 143     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 144     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 145
 146     if (p_nvenc && ctx->nvencoder)
 147         details = p_nvenc->nvEncGetLastErrorString(ctx->nvencoder);
 148 #endif
 149
 150     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d): %s\n", error_string, desc, err, details);
 151
 152     return ret;
 153 }
 154
 155 typedef struct GUIDTuple {
 156     const GUID guid;
 157     int flags;
 158 } GUIDTuple;
 159
 160 #define PRESET_ALIAS(alias, name, ...) \
 161     [PRESET_ ## alias] = { NV_ENC_PRESET_ ## name ## _GUID, __VA_ARGS__ }
 162
 163 #define PRESET(name, ...) PRESET_ALIAS(name, name, __VA_ARGS__)
 164
 165 static void nvenc_map_preset(NvencContext *ctx)
 166 {
 167     GUIDTuple presets[] = {
 168 #ifdef NVENC_HAVE_NEW_PRESETS
 169         PRESET(P1),
 170         PRESET(P2),
 171         PRESET(P3),
 172         PRESET(P4),
 173         PRESET(P5),
 174         PRESET(P6),
 175         PRESET(P7),
 176         PRESET_ALIAS(SLOW,   P7, NVENC_TWO_PASSES),
 177         PRESET_ALIAS(MEDIUM, P4, NVENC_ONE_PASS),
 178         PRESET_ALIAS(FAST,   P1, NVENC_ONE_PASS),
 179         // Compat aliases
 180         PRESET_ALIAS(DEFAULT,             P4, NVENC_DEPRECATED_PRESET),
 181         PRESET_ALIAS(HP,                  P1, NVENC_DEPRECATED_PRESET),
 182         PRESET_ALIAS(HQ,                  P7, NVENC_DEPRECATED_PRESET),
 183         PRESET_ALIAS(BD,                  P5, NVENC_DEPRECATED_PRESET),
 184         PRESET_ALIAS(LOW_LATENCY_DEFAULT, P4, NVENC_DEPRECATED_PRESET | NVENC_LOWLATENCY),
 185         PRESET_ALIAS(LOW_LATENCY_HP,      P1, NVENC_DEPRECATED_PRESET | NVENC_LOWLATENCY),
 186         PRESET_ALIAS(LOW_LATENCY_HQ,      P7, NVENC_DEPRECATED_PRESET | NVENC_LOWLATENCY),
 187         PRESET_ALIAS(LOSSLESS_DEFAULT,    P4, NVENC_DEPRECATED_PRESET | NVENC_LOSSLESS),
 188         PRESET_ALIAS(LOSSLESS_HP,         P1, NVENC_DEPRECATED_PRESET | NVENC_LOSSLESS),
 189 #else
 190         PRESET(DEFAULT),
 191         PRESET(HP),
 192         PRESET(HQ),
 193         PRESET(BD),
 194         PRESET_ALIAS(SLOW,   HQ,    NVENC_TWO_PASSES),
 195         PRESET_ALIAS(MEDIUM, HQ,    NVENC_ONE_PASS),
 196         PRESET_ALIAS(FAST,   HP,    NVENC_ONE_PASS),
 197         PRESET(LOW_LATENCY_DEFAULT, NVENC_LOWLATENCY),
 198         PRESET(LOW_LATENCY_HP,      NVENC_LOWLATENCY),
 199         PRESET(LOW_LATENCY_HQ,      NVENC_LOWLATENCY),
 200         PRESET(LOSSLESS_DEFAULT,    NVENC_LOSSLESS),
 201         PRESET(LOSSLESS_HP,         NVENC_LOSSLESS),
 202 #endif
 203     };
 204
 205     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
 206
 207     ctx->init_encode_params.presetGUID = t->guid;
 208     ctx->flags = t->flags;
 209
 210 #ifdef NVENC_HAVE_NEW_PRESETS
 211     if (ctx->tuning_info == NV_ENC_TUNING_INFO_LOSSLESS)
 212         ctx->flags |= NVENC_LOSSLESS;
 213 #endif
 214 }
 215
 216 #undef PRESET
 217 #undef PRESET_ALIAS
 218
 219 static void nvenc_print_driver_requirement(AVCodecContext *avctx, int level)
 220 {
 221 #if NVENCAPI_CHECK_VERSION(11, 1)
 222     const char *minver = "(unknown)";
 223 #elif NVENCAPI_CHECK_VERSION(11, 0)
 224 # if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
 225     const char *minver = "456.71";
 226 # else
 227     const char *minver = "455.28";
 228 # endif
 229 #elif NVENCAPI_CHECK_VERSION(10, 0)
 230 # if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
 231     const char *minver = "450.51";
 232 # else
 233     const char *minver = "445.87";
 234 # endif
 235 #elif NVENCAPI_CHECK_VERSION(9, 1)
 236 # if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
 237     const char *minver = "436.15";
 238 # else
 239     const char *minver = "435.21";
 240 # endif
 241 #elif NVENCAPI_CHECK_VERSION(9, 0)
 242 # if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
 243     const char *minver = "418.81";
 244 # else
 245     const char *minver = "418.30";
 246 # endif
 247 #elif NVENCAPI_CHECK_VERSION(8, 2)
 248 # if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
 249     const char *minver = "397.93";
 250 # else
 251     const char *minver = "396.24";
 252 #endif
 253 #elif NVENCAPI_CHECK_VERSION(8, 1)
 254 # if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
 255     const char *minver = "390.77";
 256 # else
 257     const char *minver = "390.25";
 258 # endif
 259 #else
 260 # if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
 261     const char *minver = "378.66";
 262 # else
 263     const char *minver = "378.13";
 264 # endif
 265 #endif
 266     av_log(avctx, level, "The minimum required Nvidia driver for nvenc is %s or newer\n", minver);
 267 }
 268
 269 static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
 270 {
 271     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
 272     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 273     NVENCSTATUS err;
 274     uint32_t nvenc_max_ver;
 275     int ret;
 276
 277     ret = cuda_load_functions(&dl_fn->cuda_dl, avctx);
 278     if (ret < 0)
 279         return ret;
 280
 281     ret = nvenc_load_functions(&dl_fn->nvenc_dl, avctx);
 282     if (ret < 0) {
 283         nvenc_print_driver_requirement(avctx, AV_LOG_ERROR);
 284         return ret;
 285     }
 286
 287     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPIGetMaxSupportedVersion(&nvenc_max_ver);
 288     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 289         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to query nvenc max version");
 290
 291     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Loaded Nvenc version %d.%d\n", nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
 292
 293     if ((NVENCAPI_MAJOR_VERSION << 4 | NVENCAPI_MINOR_VERSION) > nvenc_max_ver) {
 294         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Driver does not support the required nvenc API version. "
 295                "Required: %d.%d Found: %d.%d\n",
 296                NVENCAPI_MAJOR_VERSION, NVENCAPI_MINOR_VERSION,
 297                nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
 298         nvenc_print_driver_requirement(avctx, AV_LOG_ERROR);
 299         return AVERROR(ENOSYS);
 300     }
 301
 302     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
 303
 304     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPICreateInstance(&dl_fn->nvenc_funcs);
 305     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 306         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to create nvenc instance");
 307
 308     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
 309
 310     return 0;
 311 }
 312
 313 static int nvenc_push_context(AVCodecContext *avctx)
 314 {
 315     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
 316     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 317
 318     if (ctx->d3d11_device)
 319         return 0;
 320
 321     return CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context));
 322 }
 323
 324 static int nvenc_pop_context(AVCodecContext *avctx)
 325 {
 326     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
 327     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 328     CUcontext dummy;
 329
 330     if (ctx->d3d11_device)
 331         return 0;
 332
 333     return CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy));
 334 }
 335
 336 static av_cold int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
 337 {
 338     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
 339     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 340     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 341     NVENCSTATUS ret;
 342
 343     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
 344     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
 345     if (ctx->d3d11_device) {
 346         params.device     = ctx->d3d11_device;
 347         params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_DIRECTX;
 348     } else {
 349         params.device     = ctx->cu_context;
 350         params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
 351     }
 352
 353     ret = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvencoder);
 354     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 355         ctx->nvencoder = NULL;
 356         return nvenc_print_error(avctx, ret, "OpenEncodeSessionEx failed");
 357     }
 358
 359     return 0;
 360 }
 361
 362 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
 363 {
 364     NvencContext *ctx                    = avctx->priv_data;
 365     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 366     int i, ret, count = 0;
 367     GUID *guids = NULL;
 368
 369     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvencoder, &count);
 370
 371     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
 372         return AVERROR(ENOSYS);
 373
 374     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
 375     if (!guids)
 376         return AVERROR(ENOMEM);
 377
 378     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvencoder, guids, count, &count);
 379     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 380         ret = AVERROR(ENOSYS);
 381         goto fail;
 382     }
 383
 384     ret = AVERROR(ENOSYS);
 385     for (i = 0; i < count; i++) {
 386         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->init_encode_params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
 387             ret = 0;
 388             break;
 389         }
 390     }
 391
 392 fail:
 393     av_free(guids);
 394
 395     return ret;
 396 }
 397
 398 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
 399 {
 400     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 401     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 402     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
 403     int ret, val = 0;
 404
 405     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
 406     params.capsToQuery = cap;
 407
 408     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvencoder, ctx->init_encode_params.encodeGUID, &params, &val);
 409
 410     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
 411         return val;
 412     return 0;
 413 }
 414
 415 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
 416 {
 417     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 418     int ret;
 419
 420     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
 421     if (ret < 0) {
 422         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Codec not supported\n");
 423         return ret;
 424     }
 425
 426     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
 427     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
 428         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "YUV444P not supported\n");
 429         return AVERROR(ENOSYS);
 430     }
 431
 432     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOSSLESS_ENCODE);
 433     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS && ret <= 0) {
 434         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Lossless encoding not supported\n");
 435         return AVERROR(ENOSYS);
 436     }
 437
 438     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
 439     if (ret < avctx->width) {
 440         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Width %d exceeds %d\n",
 441                avctx->width, ret);
 442         return AVERROR(ENOSYS);
 443     }
 444
 445     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
 446     if (ret < avctx->height) {
 447         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Height %d exceeds %d\n",
 448                avctx->height, ret);
 449         return AVERROR(ENOSYS);
 450     }
 451
 452     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
 453     if (ret < avctx->max_b_frames) {
 454         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Max B-frames %d exceed %d\n",
 455                avctx->max_b_frames, ret);
 456
 457         return AVERROR(ENOSYS);
 458     }
 459
 460     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_FIELD_ENCODING);
 461     if (ret < 1 && avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 462         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 463                "Interlaced encoding is not supported. Supported level: %d\n",
 464                ret);
 465         return AVERROR(ENOSYS);
 466     }
 467
 468     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_10BIT_ENCODE);
 469     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
 470         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "10 bit encode not supported\n");
 471         return AVERROR(ENOSYS);
 472     }
 473
 474     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOOKAHEAD);
 475     if (ctx->rc_lookahead > 0 && ret <= 0) {
 476         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "RC lookahead not supported\n");
 477         return AVERROR(ENOSYS);
 478     }
 479
 480     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_TEMPORAL_AQ);
 481     if (ctx->temporal_aq > 0 && ret <= 0) {
 482         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Temporal AQ not supported\n");
 483         return AVERROR(ENOSYS);
 484     }
 485
 486     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_WEIGHTED_PREDICTION);
 487     if (ctx->weighted_pred > 0 && ret <= 0) {
 488         av_log (avctx, AV_LOG_WARNING, "Weighted Prediction not supported\n");
 489         return AVERROR(ENOSYS);
 490     }
 491
 492     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_CABAC);
 493     if (ctx->coder == NV_ENC_H264_ENTROPY_CODING_MODE_CABAC && ret <= 0) {
 494         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "CABAC entropy coding not supported\n");
 495         return AVERROR(ENOSYS);
 496     }
 497
 498 #ifdef NVENC_HAVE_BFRAME_REF_MODE
 499     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_BFRAME_REF_MODE);
 500     if (ctx->b_ref_mode == NV_ENC_BFRAME_REF_MODE_EACH && ret != 1 && ret != 3) {
 501         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Each B frame as reference is not supported\n");
 502         return AVERROR(ENOSYS);
 503     } else if (ctx->b_ref_mode != NV_ENC_BFRAME_REF_MODE_DISABLED && ret == 0) {
 504         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "B frames as references are not supported\n");
 505         return AVERROR(ENOSYS);
 506     }
 507 #else
 508     if (ctx->b_ref_mode != 0) {
 509         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "B frames as references need SDK 8.1 at build time\n");
 510         return AVERROR(ENOSYS);
 511     }
 512 #endif
 513
 514 #ifdef NVENC_HAVE_MULTIPLE_REF_FRAMES
 515     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_MULTIPLE_REF_FRAMES);
 516     if(avctx->refs != NV_ENC_NUM_REF_FRAMES_AUTOSELECT && ret <= 0) {
 517         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Multiple reference frames are not supported by the device\n");
 518         return AVERROR(ENOSYS);
 519     }
 520 #else
 521     if(avctx->refs != 0) {
 522         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Multiple reference frames need SDK 9.1 at build time\n");
 523         return AVERROR(ENOSYS);
 524     }
 525 #endif
 526
 527     ctx->support_dyn_bitrate = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_DYN_BITRATE_CHANGE);
 528
 529     return 0;
 530 }
 531
 532 static av_cold int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
 533 {
 534     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 535     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 536     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
 537     char name[128] = { 0};
 538     int major, minor, ret;
 539     CUdevice cu_device;
 540     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
 541
 542     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 543         loglevel = AV_LOG_INFO;
 544
 545     ret = CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGet(&cu_device, idx));
 546     if (ret < 0)
 547         return ret;
 548
 549     ret = CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetName(name, sizeof(name), cu_device));
 550     if (ret < 0)
 551         return ret;
 552
 553     ret = CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuDeviceComputeCapability(&major, &minor, cu_device));
 554     if (ret < 0)
 555         return ret;
 556
 557     av_log(avctx, loglevel, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d ]\n", idx, name, major, minor);
 558     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP) {
 559         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC\n");
 560         goto fail;
 561     }
 562
 563     if (ctx->device != idx && ctx->device != ANY_DEVICE)
 564         return -1;
 565
 566     ret = CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuCtxCreate(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device));
 567     if (ret < 0)
 568         goto fail;
 569
 570     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
 571     ctx->cu_stream = NULL;
 572
 573     if ((ret = nvenc_pop_context(avctx)) < 0)
 574         goto fail2;
 575
 576     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
 577         goto fail2;
 578
 579     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
 580         goto fail3;
 581
 582     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
 583
 584     dl_fn->nvenc_device_count++;
 585
 586     if (ctx->device == idx || ctx->device == ANY_DEVICE)
 587         return 0;
 588
 589 fail3:
 590     if ((ret = nvenc_push_context(avctx)) < 0)
 591         return ret;
 592
 593     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
 594     ctx->nvencoder = NULL;
 595
 596     if ((ret = nvenc_pop_context(avctx)) < 0)
 597         return ret;
 598
 599 fail2:
 600     CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal));
 601     ctx->cu_context_internal = NULL;
 602
 603 fail:
 604     return AVERROR(ENOSYS);
 605 }
 606
 607 static av_cold int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
 608 {
 609     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
 610     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 611
 612     switch (avctx->codec->id) {
 613     case AV_CODEC_ID_H264:
 614         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
 615         break;
 616     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 617         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
 618         break;
 619     default:
 620         return AVERROR_BUG;
 621     }
 622
 623     nvenc_map_preset(ctx);
 624
 625     if (ctx->flags & NVENC_DEPRECATED_PRESET)
 626         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "The selected preset is deprecated. Use p1 to p7 + -tune or fast/medium/slow.\n");
 627
 628     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11 || avctx->hw_frames_ctx || avctx->hw_device_ctx) {
 629         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
 630         AVHWDeviceContext   *hwdev_ctx;
 631         AVCUDADeviceContext *cuda_device_hwctx = NULL;
 632 #if CONFIG_D3D11VA
 633         AVD3D11VADeviceContext *d3d11_device_hwctx = NULL;
 634 #endif
 635         int ret;
 636
 637         if (avctx->hw_frames_ctx) {
 638             frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
 639             if (frames_ctx->format == AV_PIX_FMT_CUDA)
 640                 cuda_device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
 641 #if CONFIG_D3D11VA
 642             else if (frames_ctx->format == AV_PIX_FMT_D3D11)
 643                 d3d11_device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
 644 #endif
 645             else
 646                 return AVERROR(EINVAL);
 647         } else if (avctx->hw_device_ctx) {
 648             hwdev_ctx = (AVHWDeviceContext*)avctx->hw_device_ctx->data;
 649             if (hwdev_ctx->type == AV_HWDEVICE_TYPE_CUDA)
 650                 cuda_device_hwctx = hwdev_ctx->hwctx;
 651 #if CONFIG_D3D11VA
 652             else if (hwdev_ctx->type == AV_HWDEVICE_TYPE_D3D11VA)
 653                 d3d11_device_hwctx = hwdev_ctx->hwctx;
 654 #endif
 655             else
 656                 return AVERROR(EINVAL);
 657         } else {
 658             return AVERROR(EINVAL);
 659         }
 660
 661         if (cuda_device_hwctx) {
 662             ctx->cu_context = cuda_device_hwctx->cuda_ctx;
 663             ctx->cu_stream = cuda_device_hwctx->stream;
 664         }
 665 #if CONFIG_D3D11VA
 666         else if (d3d11_device_hwctx) {
 667             ctx->d3d11_device = d3d11_device_hwctx->device;
 668             ID3D11Device_AddRef(ctx->d3d11_device);
 669         }
 670 #endif
 671
 672         ret = nvenc_open_session(avctx);
 673         if (ret < 0)
 674             return ret;
 675
 676         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
 677         if (ret < 0) {
 678             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Provided device doesn't support required NVENC features\n");
 679             return ret;
 680         }
 681     } else {
 682         int i, nb_devices = 0;
 683
 684         if (CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuInit(0)) < 0)
 685             return AVERROR_UNKNOWN;
 686
 687         if (CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetCount(&nb_devices)) < 0)
 688             return AVERROR_UNKNOWN;
 689
 690         if (!nb_devices) {
 691             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
 692                 return AVERROR_EXTERNAL;
 693         }
 694
 695         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", nb_devices);
 696
 697         dl_fn->nvenc_device_count = 0;
 698         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
 699             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
 700                 return 0;
 701         }
 702
 703         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 704             return AVERROR_EXIT;
 705
 706         if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
 707             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No capable devices found\n");
 708             return AVERROR_EXTERNAL;
 709         }
 710
 711         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->device, nb_devices);
 712         return AVERROR(EINVAL);
 713     }
 714
 715     return 0;
 716 }
 717
 718 static av_cold void set_constqp(AVCodecContext *avctx)
 719 {
 720     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 721     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 722
 723     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 724
 725     if (ctx->init_qp_p >= 0) {
 726         rc->constQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
 727         if (ctx->init_qp_i >= 0 && ctx->init_qp_b >= 0) {
 728             rc->constQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
 729             rc->constQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
 730         } else if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 731             rc->constQP.qpIntra = av_clip(
 732                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 733             rc->constQP.qpInterB = av_clip(
 734                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 735         } else {
 736             rc->constQP.qpIntra = rc->constQP.qpInterP;
 737             rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpInterP;
 738         }
 739     } else if (ctx->cqp >= 0) {
 740         rc->constQP.qpInterP = rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpIntra = ctx->cqp;
 741         if (avctx->b_quant_factor != 0.0)
 742             rc->constQP.qpInterB = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 743         if (avctx->i_quant_factor != 0.0)
 744             rc->constQP.qpIntra = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 745     }
 746
 747     avctx->qmin = -1;
 748     avctx->qmax = -1;
 749 }
 750
 751 static av_cold void set_vbr(AVCodecContext *avctx)
 752 {
 753     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 754     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 755     int qp_inter_p;
 756
 757     if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 758         rc->enableMinQP = 1;
 759         rc->enableMaxQP = 1;
 760
 761         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 762         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 763         rc->minQP.qpIntra  = avctx->qmin;
 764
 765         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
 766         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
 767         rc->maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
 768
 769         qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
 770     } else if (avctx->qmin >= 0) {
 771         rc->enableMinQP = 1;
 772
 773         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 774         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 775         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
 776
 777         qp_inter_p = avctx->qmin;
 778     } else {
 779         qp_inter_p = 26; // default to 26
 780     }
 781
 782     rc->enableInitialRCQP = 1;
 783
 784     if (ctx->init_qp_p < 0) {
 785         rc->initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
 786     } else {
 787         rc->initialRCQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
 788     }
 789
 790     if (ctx->init_qp_i < 0) {
 791         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 792             rc->initialRCQP.qpIntra = av_clip(
 793                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 794         } else {
 795             rc->initialRCQP.qpIntra = rc->initialRCQP.qpInterP;
 796         }
 797     } else {
 798         rc->initialRCQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
 799     }
 800
 801     if (ctx->init_qp_b < 0) {
 802         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 803             rc->initialRCQP.qpInterB = av_clip(
 804                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 805         } else {
 806             rc->initialRCQP.qpInterB = rc->initialRCQP.qpInterP;
 807         }
 808     } else {
 809         rc->initialRCQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
 810     }
 811 }
 812
 813 static av_cold void set_lossless(AVCodecContext *avctx)
 814 {
 815     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 816     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 817
 818     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 819     rc->constQP.qpInterB = 0;
 820     rc->constQP.qpInterP = 0;
 821     rc->constQP.qpIntra  = 0;
 822
 823     avctx->qmin = -1;
 824     avctx->qmax = -1;
 825 }
 826
 827 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 828 {
 829     NvencContext *ctx    = avctx->priv_data;
 830     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 831
 832     switch (ctx->rc) {
 833     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
 834         set_constqp(avctx);
 835         return;
 836     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
 837         if (avctx->qmin < 0) {
 838             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 839                    "The variable bitrate rate-control requires "
 840                    "the 'qmin' option set.\n");
 841             set_vbr(avctx);
 842             return;
 843         }
 844         /* fall through */
 845     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ:
 846     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
 847         set_vbr(avctx);
 848         break;
 849     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
 850     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ:
 851     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ:
 852         break;
 853     }
 854
 855     rc->rateControlMode = ctx->rc;
 856 }
 857
 858 static av_cold int nvenc_recalc_surfaces(AVCodecContext *avctx)
 859 {
 860     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 861     // default minimum of 4 surfaces
 862     // multiply by 2 for number of NVENCs on gpu (hardcode to 2)
 863     // another multiply by 2 to avoid blocking next PBB group
 864     int nb_surfaces = FFMAX(4, ctx->encode_config.frameIntervalP * 2 * 2);
 865
 866     // lookahead enabled
 867     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
 868         // +1 is to account for lkd_bound calculation later
 869         // +4 is to allow sufficient pipelining with lookahead
 870         nb_surfaces = FFMAX(1, FFMAX(nb_surfaces, ctx->rc_lookahead + ctx->encode_config.frameIntervalP + 1 + 4));
 871         if (nb_surfaces > ctx->nb_surfaces && ctx->nb_surfaces > 0)
 872         {
 873             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 874                    "Defined rc_lookahead requires more surfaces, "
 875                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
 876         }
 877         ctx->nb_surfaces = FFMAX(nb_surfaces, ctx->nb_surfaces);
 878     } else {
 879         if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1 && ctx->nb_surfaces < nb_surfaces && ctx->nb_surfaces > 0)
 880         {
 881             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 882                    "Defined b-frame requires more surfaces, "
 883                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
 884             ctx->nb_surfaces = FFMAX(ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
 885         }
 886         else if (ctx->nb_surfaces <= 0)
 887             ctx->nb_surfaces = nb_surfaces;
 888         // otherwise use user specified value
 889     }
 890
 891     ctx->nb_surfaces = FFMAX(1, FFMIN(MAX_REGISTERED_FRAMES, ctx->nb_surfaces));
 892     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
 893
 894     return 0;
 895 }
 896
 897 static av_cold void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 898 {
 899     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 900
 901     if (avctx->global_quality > 0)
 902         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Using global_quality with nvenc is deprecated. Use qp instead.\n");
 903
 904     if (ctx->cqp < 0 && avctx->global_quality > 0)
 905         ctx->cqp = avctx->global_quality;
 906
 907     if (avctx->bit_rate > 0) {
 908         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
 909     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
 910         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
 911     }
 912
 913     if (avctx->rc_max_rate > 0)
 914         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
 915
 916 #ifdef NVENC_HAVE_MULTIPASS
 917     ctx->encode_config.rcParams.multiPass = ctx->multipass;
 918
 919     if (ctx->flags & NVENC_ONE_PASS)
 920         ctx->encode_config.rcParams.multiPass = NV_ENC_MULTI_PASS_DISABLED;
 921     if (ctx->flags & NVENC_TWO_PASSES || ctx->twopass > 0)
 922         ctx->encode_config.rcParams.multiPass = NV_ENC_TWO_PASS_FULL_RESOLUTION;
 923
 924     if (ctx->rc < 0) {
 925         if (ctx->cbr) {
 926             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
 927         } else if (ctx->cqp >= 0) {
 928             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 929         } else if (ctx->quality >= 0.0f) {
 930             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
 931         }
 932     }
 933 #else
 934     if (ctx->rc < 0) {
 935         if (ctx->flags & NVENC_ONE_PASS)
 936             ctx->twopass = 0;
 937         if (ctx->flags & NVENC_TWO_PASSES)
 938             ctx->twopass = 1;
 939
 940         if (ctx->twopass < 0)
 941             ctx->twopass = (ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY) != 0;
 942
 943         if (ctx->cbr) {
 944             if (ctx->twopass) {
 945                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ;
 946             } else {
 947                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
 948             }
 949         } else if (ctx->cqp >= 0) {
 950             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 951         } else if (ctx->twopass) {
 952             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ;
 953         } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 954             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
 955         }
 956     }
 957 #endif
 958
 959     if (ctx->rc >= 0 && ctx->rc & RC_MODE_DEPRECATED) {
 960         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Specified rc mode is deprecated.\n");
 961         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Use -rc constqp/cbr/vbr, -tune and -multipass instead.\n");
 962
 963         ctx->rc &= ~RC_MODE_DEPRECATED;
 964     }
 965
 966 #ifdef NVENC_HAVE_LDKFS
 967     if (ctx->ldkfs)
 968          ctx->encode_config.rcParams.lowDelayKeyFrameScale = ctx->ldkfs;
 969 #endif
 970
 971     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
 972         set_lossless(avctx);
 973     } else if (ctx->rc >= 0) {
 974         nvenc_override_rate_control(avctx);
 975     } else {
 976         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
 977         set_vbr(avctx);
 978     }
 979
 980     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
 981         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
 982     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
 983         avctx->rc_buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
 984     }
 985
 986     if (ctx->aq) {
 987         ctx->encode_config.rcParams.enableAQ   = 1;
 988         ctx->encode_config.rcParams.aqStrength = ctx->aq_strength;
 989         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "AQ enabled.\n");
 990     }
 991
 992     if (ctx->temporal_aq) {
 993         ctx->encode_config.rcParams.enableTemporalAQ = 1;
 994         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ enabled.\n");
 995     }
 996
 997     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
 998         int lkd_bound = FFMIN(ctx->nb_surfaces, ctx->async_depth) -
 999                         ctx->encode_config.frameIntervalP - 4;
1000
1001         if (lkd_bound < 0) {
1002             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
1003                    "Lookahead not enabled. Increase buffer delay (-delay).\n");
1004         } else {
1005             ctx->encode_config.rcParams.enableLookahead = 1;
1006             ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth  = av_clip(ctx->rc_lookahead, 0, lkd_bound);
1007             ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt   = ctx->no_scenecut;
1008             ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt   = !ctx->b_adapt;
1009             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
1010                    "Lookahead enabled: depth %d, scenecut %s, B-adapt %s.\n",
1011                    ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth,
1012                    ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt ? "disabled" : "enabled",
1013                    ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt ? "disabled" : "enabled");
1014         }
1015     }
1016
1017     if (ctx->strict_gop) {
1018         ctx->encode_config.rcParams.strictGOPTarget = 1;
1019         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Strict GOP target enabled.\n");
1020     }
1021
1022     if (ctx->nonref_p)
1023         ctx->encode_config.rcParams.enableNonRefP = 1;
1024
1025     if (ctx->zerolatency)
1026         ctx->encode_config.rcParams.zeroReorderDelay = 1;
1027
1028     if (ctx->quality) {
1029         //convert from float to fixed point 8.8
1030         int tmp_quality = (int)(ctx->quality * 256.0f);
1031         ctx->encode_config.rcParams.targetQuality = (uint8_t)(tmp_quality >> 8);
1032         ctx->encode_config.rcParams.targetQualityLSB = (uint8_t)(tmp_quality & 0xff);
1033
1034         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "CQ(%d) mode enabled.\n", tmp_quality);
1035
1036         //CQ mode shall discard avg bitrate & honor max bitrate;
1037         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate = 0;
1038         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
1039     }
1040 }
1041
1042 static av_cold int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
1043 {
1044     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
1045     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
1046     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
1047     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
1048
1049     vui->colourMatrix = IS_GBRP(ctx->data_pix_fmt) ? AVCOL_SPC_RGB : avctx->colorspace;
1050     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
1051     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
1052     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
1053         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
1054
1055     vui->colourDescriptionPresentFlag =
1056         (vui->colourMatrix != 2 || vui->colourPrimaries != 2 || vui->transferCharacteristics != 2);
1057
1058     vui->videoSignalTypePresentFlag =
1059         (vui->colourDescriptionPresentFlag
1060         || vui->videoFormat != 5
1061         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
1062
1063     h264->sliceMode = 3;
1064     h264->sliceModeData = 1;
1065
1066     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
1067     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
1068     h264->outputAUD     = ctx->aud;
1069
1070     if (ctx->dpb_size >= 0) {
1071         /* 0 means "let the hardware decide" */
1072         h264->maxNumRefFrames = ctx->dpb_size;
1073     }
1074     if (avctx->gop_size >= 0) {
1075         h264->idrPeriod = cc->gopLength;
1076     }
1077
1078     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
1079         h264->outputBufferingPeriodSEI = 1;
1080     }
1081
1082     h264->outputPictureTimingSEI = 1;
1083
1084     if (cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ ||
1085         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ ||
1086         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ) {
1087         h264->adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
1088         h264->fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
1089     }
1090
1091     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
1092         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
1093     } else {
1094         switch(ctx->profile) {
1095         case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
1096             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
1097             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
1098             break;
1099         case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
1100             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
1101             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
1102             break;
1103         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
1104             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
1105             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
1106             break;
1107         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444P:
1108             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
1109             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
1110             break;
1111         }
1112     }
1113
1114     // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
1115     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt)) {
1116         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
1117         avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
1118     }
1119
1120     h264->chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
1121
1122     h264->level = ctx->level;
1123
1124     if (ctx->coder >= 0)
1125         h264->entropyCodingMode = ctx->coder;
1126
1127 #ifdef NVENC_HAVE_BFRAME_REF_MODE
1128     h264->useBFramesAsRef = ctx->b_ref_mode;
1129 #endif
1130
1131 #ifdef NVENC_HAVE_MULTIPLE_REF_FRAMES
1132     h264->numRefL0 = avctx->refs;
1133     h264->numRefL1 = avctx->refs;
1134 #endif
1135
1136     return 0;
1137 }
1138
1139 static av_cold int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
1140 {
1141     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
1142     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
1143     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
1144     NV_ENC_CONFIG_HEVC_VUI_PARAMETERS *vui = &hevc->hevcVUIParameters;
1145
1146     vui->colourMatrix = IS_GBRP(ctx->data_pix_fmt) ? AVCOL_SPC_RGB : avctx->colorspace;
1147     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
1148     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
1149     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
1150         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
1151
1152     vui->colourDescriptionPresentFlag =
1153         (vui->colourMatrix != 2 || vui->colourPrimaries != 2 || vui->transferCharacteristics != 2);
1154
1155     vui->videoSignalTypePresentFlag =
1156         (vui->colourDescriptionPresentFlag
1157         || vui->videoFormat != 5
1158         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
1159
1160     hevc->sliceMode = 3;
1161     hevc->sliceModeData = 1;
1162
1163     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
1164     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
1165     hevc->outputAUD     = ctx->aud;
1166
1167     if (ctx->dpb_size >= 0) {
1168         /* 0 means "let the hardware decide" */
1169         hevc->maxNumRefFramesInDPB = ctx->dpb_size;
1170     }
1171     if (avctx->gop_size >= 0) {
1172         hevc->idrPeriod = cc->gopLength;
1173     }
1174
1175     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
1176         hevc->outputBufferingPeriodSEI = 1;
1177     }
1178
1179     hevc->outputPictureTimingSEI = 1;
1180
1181     switch (ctx->profile) {
1182     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN:
1183         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
1184         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
1185         break;
1186     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_10:
1187         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
1188         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
1189         break;
1190     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_REXT:
1191         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
1192         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
1193         break;
1194     }
1195
1196     // force setting profile as main10 if input is 10 bit
1197     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt)) {
1198         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
1199         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
1200     }
1201
1202     // force setting profile as rext if input is yuv444
1203     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt)) {
1204         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
1205         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
1206     }
1207
1208     hevc->chromaFormatIDC = IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) ? 3 : 1;
1209
1210     hevc->pixelBitDepthMinus8 = IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) ? 2 : 0;
1211
1212     hevc->level = ctx->level;
1213
1214     hevc->tier = ctx->tier;
1215
1216 #ifdef NVENC_HAVE_HEVC_BFRAME_REF_MODE
1217     hevc->useBFramesAsRef = ctx->b_ref_mode;
1218 #endif
1219
1220 #ifdef NVENC_HAVE_MULTIPLE_REF_FRAMES
1221     hevc->numRefL0 = avctx->refs;
1222     hevc->numRefL1 = avctx->refs;
1223 #endif
1224
1225     return 0;
1226 }
1227
1228 static av_cold int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
1229 {
1230     switch (avctx->codec->id) {
1231     case AV_CODEC_ID_H264:
1232         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
1233     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1234         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
1235     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
1236     }
1237
1238     return 0;
1239 }
1240
1241 static void compute_dar(AVCodecContext *avctx, int *dw, int *dh) {
1242     int sw, sh;
1243
1244     sw = avctx->width;
1245     sh = avctx->height;
1246
1247     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
1248         sw *= avctx->sample_aspect_ratio.num;
1249         sh *= avctx->sample_aspect_ratio.den;
1250     }
1251
1252     av_reduce(dw, dh, sw, sh, 1024 * 1024);
1253 }
1254
1255 static av_cold int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
1256 {
1257     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1258     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1259     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1260
1261     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
1262     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
1263     AVCPBProperties *cpb_props;
1264     int res = 0;
1265     int dw, dh;
1266
1267     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1268     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
1269
1270     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
1271     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
1272
1273     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
1274
1275     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
1276     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1277
1278 #ifdef NVENC_HAVE_NEW_PRESETS
1279     ctx->init_encode_params.tuningInfo = ctx->tuning_info;
1280
1281     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS)
1282         ctx->init_encode_params.tuningInfo = NV_ENC_TUNING_INFO_LOSSLESS;
1283     else if (ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY)
1284         ctx->init_encode_params.tuningInfo = NV_ENC_TUNING_INFO_LOW_LATENCY;
1285
1286     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfigEx(ctx->nvencoder,
1287         ctx->init_encode_params.encodeGUID,
1288         ctx->init_encode_params.presetGUID,
1289         ctx->init_encode_params.tuningInfo,
1290         &preset_config);
1291 #else
1292     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder,
1293         ctx->init_encode_params.encodeGUID,
1294         ctx->init_encode_params.presetGUID,
1295         &preset_config);
1296 #endif
1297     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1298         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Cannot get the preset configuration");
1299
1300     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
1301
1302     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1303
1304     compute_dar(avctx, &dw, &dh);
1305     ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
1306     ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
1307
1308     if (avctx->framerate.num > 0 && avctx->framerate.den > 0) {
1309         ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->framerate.num;
1310         ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->framerate.den;
1311     } else {
1312         ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
1313         ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
1314     }
1315
1316     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
1317     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
1318
1319 #ifdef NVENC_HAVE_NEW_PRESETS
1320     /* If lookahead isn't set from CLI, use value from preset.
1321      * P6 & P7 presets may enable lookahead for better quality.
1322      * */
1323     if (ctx->rc_lookahead == 0 && ctx->encode_config.rcParams.enableLookahead)
1324         ctx->rc_lookahead = ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth;
1325 #endif
1326
1327     if (ctx->weighted_pred == 1)
1328         ctx->init_encode_params.enableWeightedPrediction = 1;
1329
1330     if (ctx->bluray_compat) {
1331         ctx->aud = 1;
1332         ctx->dpb_size = FFMIN(FFMAX(avctx->refs, 0), 6);
1333         avctx->max_b_frames = FFMIN(avctx->max_b_frames, 3);
1334         switch (avctx->codec->id) {
1335         case AV_CODEC_ID_H264:
1336             /* maximum level depends on used resolution */
1337             break;
1338         case AV_CODEC_ID_HEVC:
1339             ctx->level = NV_ENC_LEVEL_HEVC_51;
1340             ctx->tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
1341             break;
1342         }
1343     }
1344
1345     if (avctx->gop_size > 0) {
1346         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
1347             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B-Frame, 3 two B-frames, and so on. */
1348             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
1349         }
1350
1351         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
1352     } else if (avctx->gop_size == 0) {
1353         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
1354         ctx->encode_config.gopLength = 1;
1355     }
1356
1357     nvenc_recalc_surfaces(avctx);
1358
1359     nvenc_setup_rate_control(avctx);
1360
1361     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1362         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
1363     } else {
1364         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
1365     }
1366
1367     res = nvenc_setup_codec_config(avctx);
1368     if (res)
1369         return res;
1370
1371     res = nvenc_push_context(avctx);
1372     if (res < 0)
1373         return res;
1374
1375     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
1376     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1377         nvenc_pop_context(avctx);
1378         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "InitializeEncoder failed");
1379     }
1380
1381 #ifdef NVENC_HAVE_CUSTREAM_PTR
1382     if (ctx->cu_context) {
1383         nv_status = p_nvenc->nvEncSetIOCudaStreams(ctx->nvencoder, &ctx->cu_stream, &ctx->cu_stream);
1384         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1385             nvenc_pop_context(avctx);
1386             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "SetIOCudaStreams failed");
1387         }
1388     }
1389 #endif
1390
1391     res = nvenc_pop_context(avctx);
1392     if (res < 0)
1393         return res;
1394
1395     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1396         avctx->has_b_frames = 2;
1397
1398     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1399         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1400
1401     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
1402     if (!cpb_props)
1403         return AVERROR(ENOMEM);
1404     cpb_props->max_bitrate = ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate;
1405     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
1406     cpb_props->buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize;
1407
1408     return 0;
1409 }
1410
1411 static NV_ENC_BUFFER_FORMAT nvenc_map_buffer_format(enum AVPixelFormat pix_fmt)
1412 {
1413     switch (pix_fmt) {
1414     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1415         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1416     case AV_PIX_FMT_NV12:
1417         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1418     case AV_PIX_FMT_P010:
1419     case AV_PIX_FMT_P016:
1420         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV420_10BIT;
1421     case AV_PIX_FMT_GBRP:
1422     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1423         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1424     case AV_PIX_FMT_GBRP16:
1425     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
1426         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_10BIT;
1427     case AV_PIX_FMT_0RGB32:
1428         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ARGB;
1429     case AV_PIX_FMT_0BGR32:
1430         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ABGR;
1431     default:
1432         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED;
1433     }
1434 }
1435
1436 static av_cold int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
1437 {
1438     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1439     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1440     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1441     NvencSurface* tmp_surface = &ctx->surfaces[idx];
1442
1443     NVENCSTATUS nv_status;
1444     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
1445     allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
1446
1447     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11) {
1448         ctx->surfaces[idx].in_ref = av_frame_alloc();
1449         if (!ctx->surfaces[idx].in_ref)
1450             return AVERROR(ENOMEM);
1451     } else {
1452         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1453
1454         ctx->surfaces[idx].format = nvenc_map_buffer_format(ctx->data_pix_fmt);
1455         if (ctx->surfaces[idx].format == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1456             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1457                    av_get_pix_fmt_name(ctx->data_pix_fmt));
1458             return AVERROR(EINVAL);
1459         }
1460
1461         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1462         allocSurf.width = avctx->width;
1463         allocSurf.height = avctx->height;
1464         allocSurf.bufferFmt = ctx->surfaces[idx].format;
1465
1466         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1467         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1468             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateInputBuffer failed");
1469         }
1470
1471         ctx->surfaces[idx].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1472         ctx->surfaces[idx].width = allocSurf.width;
1473         ctx->surfaces[idx].height = allocSurf.height;
1474     }
1475
1476     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1477     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1478         int err = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateBitstreamBuffer failed");
1479         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA && avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_D3D11)
1480             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[idx].input_surface);
1481         av_frame_free(&ctx->surfaces[idx].in_ref);
1482         return err;
1483     }
1484
1485     ctx->surfaces[idx].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1486
1487     av_fifo_generic_write(ctx->unused_surface_queue, &tmp_surface, sizeof(tmp_surface), NULL);
1488
1489     return 0;
1490 }
1491
1492 static av_cold int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
1493 {
1494     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1495     int i, res = 0, res2;
1496
1497     ctx->surfaces = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->surfaces));
1498     if (!ctx->surfaces)
1499         return AVERROR(ENOMEM);
1500
1501     ctx->timestamp_list = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
1502     if (!ctx->timestamp_list)
1503         return AVERROR(ENOMEM);
1504
1505     ctx->unused_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1506     if (!ctx->unused_surface_queue)
1507         return AVERROR(ENOMEM);
1508
1509     ctx->output_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1510     if (!ctx->output_surface_queue)
1511         return AVERROR(ENOMEM);
1512     ctx->output_surface_ready_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1513     if (!ctx->output_surface_ready_queue)
1514         return AVERROR(ENOMEM);
1515
1516     res = nvenc_push_context(avctx);
1517     if (res < 0)
1518         return res;
1519
1520     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1521         if ((res = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
1522             goto fail;
1523     }
1524
1525 fail:
1526     res2 = nvenc_pop_context(avctx);
1527     if (res2 < 0)
1528         return res2;
1529
1530     return res;
1531 }
1532
1533 static av_cold int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
1534 {
1535     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1536     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1537     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1538
1539     NVENCSTATUS nv_status;
1540     uint32_t outSize = 0;
1541     char tmpHeader[256];
1542     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1543     payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1544
1545     payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1546     payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1547     payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1548
1549     nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1550     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1551         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetSequenceParams failed");
1552     }
1553
1554     avctx->extradata_size = outSize;
1555     avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1556
1557     if (!avctx->extradata) {
1558         return AVERROR(ENOMEM);
1559     }
1560
1561     memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1562
1563     return 0;
1564 }
1565
1566 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1567 {
1568     NvencContext *ctx               = avctx->priv_data;
1569     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1570     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1571     int i, res;
1572
1573     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
1574     if (ctx->nvencoder) {
1575         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
1576                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
1577
1578         res = nvenc_push_context(avctx);
1579         if (res < 0)
1580             return res;
1581
1582         p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &params);
1583     }
1584
1585     av_fifo_freep(&ctx->timestamp_list);
1586     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_ready_queue);
1587     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_queue);
1588     av_fifo_freep(&ctx->unused_surface_queue);
1589
1590     if (ctx->surfaces && (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11)) {
1591         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1592             if (ctx->registered_frames[i].mapped)
1593                 p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].in_map.mappedResource);
1594             if (ctx->registered_frames[i].regptr)
1595                 p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1596         }
1597         ctx->nb_registered_frames = 0;
1598     }
1599
1600     if (ctx->surfaces) {
1601         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1602             if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA && avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_D3D11)
1603                 p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1604             av_frame_free(&ctx->surfaces[i].in_ref);
1605             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1606         }
1607     }
1608     av_freep(&ctx->surfaces);
1609     ctx->nb_surfaces = 0;
1610
1611     av_frame_free(&ctx->frame);
1612
1613     if (ctx->nvencoder) {
1614         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1615
1616         res = nvenc_pop_context(avctx);
1617         if (res < 0)
1618             return res;
1619     }
1620     ctx->nvencoder = NULL;
1621
1622     if (ctx->cu_context_internal)
1623         CHECK_CU(dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal));
1624     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal = NULL;
1625
1626 #if CONFIG_D3D11VA
1627     if (ctx->d3d11_device) {
1628         ID3D11Device_Release(ctx->d3d11_device);
1629         ctx->d3d11_device = NULL;
1630     }
1631 #endif
1632
1633     nvenc_free_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
1634     cuda_free_functions(&dl_fn->cuda_dl);
1635
1636     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
1637
1638     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
1639
1640     return 0;
1641 }
1642
1643 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1644 {
1645     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1646     int ret;
1647
1648     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11) {
1649         AVHWFramesContext *frames_ctx;
1650         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
1651             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1652                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
1653             return AVERROR(EINVAL);
1654         }
1655         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1656         if (frames_ctx->format != avctx->pix_fmt) {
1657             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1658                    "hw_frames_ctx must match the GPU frame type\n");
1659             return AVERROR(EINVAL);
1660         }
1661         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
1662     } else {
1663         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
1664     }
1665
1666     ctx->frame = av_frame_alloc();
1667     if (!ctx->frame)
1668         return AVERROR(ENOMEM);
1669
1670     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
1671         return ret;
1672
1673     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
1674         return ret;
1675
1676     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
1677         return ret;
1678
1679     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
1680         return ret;
1681
1682     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1683         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
1684             return ret;
1685     }
1686
1687     return 0;
1688 }
1689
1690 static NvencSurface *get_free_frame(NvencContext *ctx)
1691 {
1692     NvencSurface *tmp_surf;
1693
1694     if (!(av_fifo_size(ctx->unused_surface_queue) > 0))
1695         // queue empty
1696         return NULL;
1697
1698     av_fifo_generic_read(ctx->unused_surface_queue, &tmp_surf, sizeof(tmp_surf), NULL);
1699     return tmp_surf;
1700 }
1701
1702 static int nvenc_copy_frame(AVCodecContext *avctx, NvencSurface *nv_surface,
1703             NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *lock_buffer_params, const AVFrame *frame)
1704 {
1705     int dst_linesize[4] = {
1706         lock_buffer_params->pitch,
1707         lock_buffer_params->pitch,
1708         lock_buffer_params->pitch,
1709         lock_buffer_params->pitch
1710     };
1711     uint8_t *dst_data[4];
1712     int ret;
1713
1714     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1715         dst_linesize[1] = dst_linesize[2] >>= 1;
1716
1717     ret = av_image_fill_pointers(dst_data, frame->format, nv_surface->height,
1718                                  lock_buffer_params->bufferDataPtr, dst_linesize);
1719     if (ret < 0)
1720         return ret;
1721
1722     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1723         FFSWAP(uint8_t*, dst_data[1], dst_data[2]);
1724
1725     av_image_copy(dst_data, dst_linesize,
1726                   (const uint8_t**)frame->data, frame->linesize, frame->format,
1727                   avctx->width, avctx->height);
1728
1729     return 0;
1730 }
1731
1732 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1733 {
1734     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1735     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1736     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1737     NVENCSTATUS nv_status;
1738
1739     int i, first_round;
1740
1741     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1742         for (first_round = 1; first_round >= 0; first_round--) {
1743             for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1744                 if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1745                     if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1746                         if (first_round)
1747                             continue;
1748                         nv_status = p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1749                         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1750                             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unregistering unused input resource");
1751                         ctx->registered_frames[i].ptr = NULL;
1752                         ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1753                     }
1754                     return i;
1755                 }
1756             }
1757         }
1758     } else {
1759         return ctx->nb_registered_frames++;
1760     }
1761
1762     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1763     return AVERROR(ENOMEM);
1764 }
1765
1766 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1767 {
1768     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1769     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1770     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1771
1772     AVHWFramesContext *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)frame->hw_frames_ctx->data;
1773     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1774     int i, idx, ret;
1775
1776     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1777         if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA && ctx->registered_frames[i].ptr == frame->data[0])
1778             return i;
1779         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])
1780             return i;
1781     }
1782
1783     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1784     if (idx < 0)
1785         return idx;
1786
1787     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1788     reg.width              = frames_ctx->width;
1789     reg.height             = frames_ctx->height;
1790     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1791     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1792
1793     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1794         reg.resourceType   = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1795     }
1796     else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11) {
1797         reg.resourceType     = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_DIRECTX;
1798         reg.subResourceIndex = (intptr_t)frame->data[1];
1799     }
1800
1801     reg.bufferFormat       = nvenc_map_buffer_format(frames_ctx->sw_format);
1802     if (reg.bufferFormat == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1803         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1804                av_get_pix_fmt_name(frames_ctx->sw_format));
1805         return AVERROR(EINVAL);
1806     }
1807
1808     ret = p_nvenc->nvEncRegisterResource(ctx->nvencoder, &reg);
1809     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1810         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1811         return AVERROR_UNKNOWN;
1812     }
1813
1814     ctx->registered_frames[idx].ptr       = frame->data[0];
1815     ctx->registered_frames[idx].ptr_index = reg.subResourceIndex;
1816     ctx->registered_frames[idx].regptr    = reg.registeredResource;
1817     return idx;
1818 }
1819
1820 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1821                                       NvencSurface *nvenc_frame)
1822 {
1823     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1824     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1825     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1826
1827     int res;
1828     NVENCSTATUS nv_status;
1829
1830     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11) {
1831         int reg_idx = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1832         if (reg_idx < 0) {
1833             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input HW frame\n");
1834             return reg_idx;
1835         }
1836
1837         res = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1838         if (res < 0)
1839             return res;
1840
1841         if (!ctx->registered_frames[reg_idx].mapped) {
1842             ctx->registered_frames[reg_idx].in_map.version = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1843             ctx->registered_frames[reg_idx].in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1844             nv_status = p_nvenc->nvEncMapInputResource(ctx->nvencoder, &ctx->registered_frames[reg_idx].in_map);
1845             if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1846                 av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1847                 return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Error mapping an input resource");
1848             }
1849         }
1850
1851         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped += 1;
1852
1853         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1854         nvenc_frame->input_surface             = ctx->registered_frames[reg_idx].in_map.mappedResource;
1855         nvenc_frame->format                    = ctx->registered_frames[reg_idx].in_map.mappedBufferFmt;
1856         nvenc_frame->pitch                     = frame->linesize[0];
1857
1858         return 0;
1859     } else {
1860         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1861
1862         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1863         lockBufferParams.inputBuffer = nvenc_frame->input_surface;
1864
1865         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1866         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1867             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking nvenc input buffer");
1868         }
1869
1870         nvenc_frame->pitch = lockBufferParams.pitch;
1871         res = nvenc_copy_frame(avctx, nvenc_frame, &lockBufferParams, frame);
1872
1873         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, nvenc_frame->input_surface);
1874         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1875             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking input buffer!");
1876         }
1877
1878         return res;
1879     }
1880 }
1881
1882 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1883                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params,
1884                                             NV_ENC_SEI_PAYLOAD *sei_data,
1885                                             int sei_count)
1886 {
1887     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1888
1889     switch (avctx->codec->id) {
1890     case AV_CODEC_ID_H264:
1891         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1892             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1893         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1894             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1895         if (sei_count > 0) {
1896             params->codecPicParams.h264PicParams.seiPayloadArray = sei_data;
1897             params->codecPicParams.h264PicParams.seiPayloadArrayCnt = sei_count;
1898         }
1899
1900       break;
1901     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1902         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1903             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1904         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1905             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1906         if (sei_count > 0) {
1907             params->codecPicParams.hevcPicParams.seiPayloadArray = sei_data;
1908             params->codecPicParams.hevcPicParams.seiPayloadArrayCnt = sei_count;
1909         }
1910
1911         break;
1912     }
1913 }
1914
1915 static inline void timestamp_queue_enqueue(AVFifoBuffer* queue, int64_t timestamp)
1916 {
1917     av_fifo_generic_write(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1918 }
1919
1920 static inline int64_t timestamp_queue_dequeue(AVFifoBuffer* queue)
1921 {
1922     int64_t timestamp = AV_NOPTS_VALUE;
1923     if (av_fifo_size(queue) > 0)
1924         av_fifo_generic_read(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1925
1926     return timestamp;
1927 }
1928
1929 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1930                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1931                                AVPacket *pkt)
1932 {
1933     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1934
1935     pkt->pts = params->outputTimeStamp;
1936     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1937
1938     pkt->dts -= FFMAX(ctx->encode_config.frameIntervalP - 1, 0) * FFMAX(avctx->ticks_per_frame, 1);
1939
1940     return 0;
1941 }
1942
1943 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencSurface *tmpoutsurf)
1944 {
1945     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1946     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1947     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1948
1949     uint32_t slice_mode_data;
1950     uint32_t *slice_offsets = NULL;
1951     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1952     NVENCSTATUS nv_status;
1953     int res = 0;
1954
1955     enum AVPictureType pict_type;
1956
1957     switch (avctx->codec->id) {
1958     case AV_CODEC_ID_H264:
1959       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1960       break;
1961     case AV_CODEC_ID_H265:
1962       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1963       break;
1964     default:
1965       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1966       res = AVERROR(EINVAL);
1967       goto error;
1968     }
1969     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1970
1971     if (!slice_offsets) {
1972         res = AVERROR(ENOMEM);
1973         goto error;
1974     }
1975
1976     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1977
1978     lock_params.doNotWait = 0;
1979     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1980     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1981
1982     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1983     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1984         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking bitstream buffer");
1985         goto error;
1986     }
1987
1988     res = ff_get_encode_buffer(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes, 0);
1989
1990     if (res < 0) {
1991         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1992         goto error;
1993     }
1994
1995     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1996
1997     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1998     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1999         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open");
2000         goto error;
2001     }
2002
2003
2004     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11) {
2005         ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped -= 1;
2006         if (ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped == 0) {
2007             nv_status = p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].in_map.mappedResource);
2008             if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
2009                 res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unmapping input resource");
2010                 goto error;
2011             }
2012         } else if (ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped < 0) {
2013             res = AVERROR_BUG;
2014             goto error;
2015         }
2016
2017         av_frame_unref(tmpoutsurf->in_ref);
2018
2019         tmpoutsurf->input_surface = NULL;
2020     }
2021
2022     switch (lock_params.pictureType) {
2023     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
2024         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
2025     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
2026         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
2027         break;
2028     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
2029         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
2030         break;
2031     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
2032         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
2033         break;
2034     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
2035         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
2036         break;
2037     default:
2038         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
2039         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
2040         res = AVERROR_EXTERNAL;
2041         goto error;
2042     }
2043
2044 #if FF_API_CODED_FRAME
2045 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
2046     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
2047 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
2048 #endif
2049
2050     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt,
2051         (lock_params.frameAvgQP - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
2052
2053     res = nvenc_set_timestamp(avctx, &lock_params, pkt);
2054     if (res < 0)
2055         goto error2;
2056
2057     av_free(slice_offsets);
2058
2059     return 0;
2060
2061 error:
2062     timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
2063
2064 error2:
2065     av_free(slice_offsets);
2066
2067     return res;
2068 }
2069
2070 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
2071 {
2072     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
2073     int nb_ready, nb_pending;
2074
2075     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->output_surface_ready_queue)   / sizeof(NvencSurface*);
2076     nb_pending = av_fifo_size(ctx->output_surface_queue)         / sizeof(NvencSurface*);
2077     if (flush)
2078         return nb_ready > 0;
2079     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
2080 }
2081
2082 static void reconfig_encoder(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
2083 {
2084     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
2085     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
2086     NVENCSTATUS ret;
2087
2088     NV_ENC_RECONFIGURE_PARAMS params = { 0 };
2089     int needs_reconfig = 0;
2090     int needs_encode_config = 0;
2091     int reconfig_bitrate = 0, reconfig_dar = 0;
2092     int dw, dh;
2093
2094     params.version = NV_ENC_RECONFIGURE_PARAMS_VER;
2095     params.reInitEncodeParams = ctx->init_encode_params;
2096
2097     compute_dar(avctx, &dw, &dh);
2098     if (dw != ctx->init_encode_params.darWidth || dh != ctx->init_encode_params.darHeight) {
2099         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
2100                "aspect ratio change (DAR): %d:%d -> %d:%d\n",
2101                ctx->init_encode_params.darWidth,
2102                ctx->init_encode_params.darHeight, dw, dh);
2103
2104         params.reInitEncodeParams.darHeight = dh;
2105         params.reInitEncodeParams.darWidth = dw;
2106
2107         needs_reconfig = 1;
2108         reconfig_dar = 1;
2109     }
2110
2111     if (ctx->rc != NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP && ctx->support_dyn_bitrate) {
2112         if (avctx->bit_rate > 0 && params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.averageBitRate != avctx->bit_rate) {
2113             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
2114                    "avg bitrate change: %d -> %d\n",
2115                    params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.averageBitRate,
2116                    (uint32_t)avctx->bit_rate);
2117
2118             params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
2119             reconfig_bitrate = 1;
2120         }
2121
2122         if (avctx->rc_max_rate > 0 && ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate != avctx->rc_max_rate) {
2123             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
2124                    "max bitrate change: %d -> %d\n",
2125                    params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.maxBitRate,
2126                    (uint32_t)avctx->rc_max_rate);
2127
2128             params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
2129             reconfig_bitrate = 1;
2130         }
2131
2132         if (avctx->rc_buffer_size > 0 && ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize != avctx->rc_buffer_size) {
2133             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
2134                    "vbv buffer size change: %d -> %d\n",
2135                    params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.vbvBufferSize,
2136                    avctx->rc_buffer_size);
2137
2138             params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
2139             reconfig_bitrate = 1;
2140         }
2141
2142         if (reconfig_bitrate) {
2143             params.resetEncoder = 1;
2144             params.forceIDR = 1;
2145
2146             needs_encode_config = 1;
2147             needs_reconfig = 1;
2148         }
2149     }
2150
2151     if (!needs_encode_config)
2152         params.reInitEncodeParams.encodeConfig = NULL;
2153
2154     if (needs_reconfig) {
2155         ret = p_nvenc->nvEncReconfigureEncoder(ctx->nvencoder, &params);
2156         if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
2157             nvenc_print_error(avctx, ret, "failed to reconfigure nvenc");
2158         } else {
2159             if (reconfig_dar) {
2160                 ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
2161                 ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
2162             }
2163
2164             if (reconfig_bitrate) {
2165                 ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.averageBitRate;
2166                 ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.maxBitRate;
2167                 ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = params.reInitEncodeParams.encodeConfig->rcParams.vbvBufferSize;
2168             }
2169
2170         }
2171     }
2172 }
2173
2174 static int nvenc_send_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
2175 {
2176     NVENCSTATUS nv_status;
2177     NvencSurface *tmp_out_surf, *in_surf;
2178     int res, res2;
2179     NV_ENC_SEI_PAYLOAD sei_data[8];
2180     int sei_count = 0;
2181     int i;
2182
2183     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
2184     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
2185     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
2186
2187     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
2188     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
2189
2190     if ((!ctx->cu_context && !ctx->d3d11_device) || !ctx->nvencoder)
2191         return AVERROR(EINVAL);
2192
2193     if (frame && frame->buf[0]) {
2194         in_surf = get_free_frame(ctx);
2195         if (!in_surf)
2196             return AVERROR(EAGAIN);
2197
2198         res = nvenc_push_context(avctx);
2199         if (res < 0)
2200             return res;
2201
2202         reconfig_encoder(avctx, frame);
2203
2204         res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, in_surf);
2205
2206         res2 = nvenc_pop_context(avctx);
2207         if (res2 < 0)
2208             return res2;
2209
2210         if (res)
2211             return res;
2212
2213         pic_params.inputBuffer = in_surf->input_surface;
2214         pic_params.bufferFmt = in_surf->format;
2215         pic_params.inputWidth = in_surf->width;
2216         pic_params.inputHeight = in_surf->height;
2217         pic_params.inputPitch = in_surf->pitch;
2218         pic_params.outputBitstream = in_surf->output_surface;
2219
2220         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
2221             if (frame->top_field_first)
2222                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
2223             else
2224                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
2225         } else {
2226             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
2227         }
2228
2229         if (ctx->forced_idr >= 0 && frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I) {
2230             pic_params.encodePicFlags =
2231                 ctx->forced_idr ? NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEIDR : NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEINTRA;
2232         } else {
2233             pic_params.encodePicFlags = 0;
2234         }
2235
2236         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
2237
2238         if (ctx->a53_cc && av_frame_get_side_data(frame, AV_FRAME_DATA_A53_CC)) {
2239             void *a53_data = NULL;
2240             size_t a53_size = 0;
2241
2242             if (ff_alloc_a53_sei(frame, 0, (void**)&a53_data, &a53_size) < 0) {
2243                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not enough memory for closed captions, skipping\n");
2244             }
2245
2246             if (a53_data) {
2247                 sei_data[sei_count].payloadSize = (uint32_t)a53_size;
2248                 sei_data[sei_count].payloadType = 4;
2249                 sei_data[sei_count].payload = (uint8_t*)a53_data;
2250                 sei_count ++;
2251             }
2252         }
2253
2254         if (ctx->s12m_tc && av_frame_get_side_data(frame, AV_FRAME_DATA_S12M_TIMECODE)) {
2255             void *tc_data = NULL;
2256             size_t tc_size = 0;
2257
2258             if (ff_alloc_timecode_sei(frame, avctx->framerate, 0, (void**)&tc_data, &tc_size) < 0) {
2259                 av_log(ctx, AV_LOG_ERROR, "Not enough memory for timecode sei, skipping\n");
2260             }
2261
2262             if (tc_data) {
2263                 sei_data[sei_count].payloadSize = (uint32_t)tc_size;
2264                 sei_data[sei_count].payloadType = SEI_TYPE_TIME_CODE;
2265                 sei_data[sei_count].payload = (uint8_t*)tc_data;
2266                 sei_count ++;
2267             }
2268         }
2269
2270         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &pic_params, sei_data, sei_count);
2271     } else {
2272         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
2273     }
2274
2275     res = nvenc_push_context(avctx);
2276     if (res < 0)
2277         return res;
2278
2279     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
2280
2281     for ( i = 0; i < sei_count; i++)
2282         av_freep(&sei_data[i].payload);
2283
2284     res = nvenc_pop_context(avctx);
2285     if (res < 0)
2286         return res;
2287
2288     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS &&
2289         nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
2290         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "EncodePicture failed!");
2291
2292     if (frame && frame->buf[0]) {
2293         av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_queue, &in_surf, sizeof(in_surf), NULL);
2294         timestamp_queue_enqueue(ctx->timestamp_list, frame->pts);
2295     }
2296
2297     /* all the pending buffers are now ready for output */
2298     if (nv_status == NV_ENC_SUCCESS) {
2299         while (av_fifo_size(ctx->output_surface_queue) > 0) {
2300             av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
2301             av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_ready_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
2302         }
2303     }
2304
2305     return 0;
2306 }
2307
2308 int ff_nvenc_receive_packet(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt)
2309 {
2310     NvencSurface *tmp_out_surf;
2311     int res, res2;
2312
2313     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
2314
2315     AVFrame *frame = ctx->frame;
2316
2317     if ((!ctx->cu_context && !ctx->d3d11_device) || !ctx->nvencoder)
2318         return AVERROR(EINVAL);
2319
2320     if (!frame->buf[0]) {
2321         res = ff_encode_get_frame(avctx, frame);
2322         if (res < 0 && res != AVERROR_EOF)
2323             return res;
2324     }
2325
2326     res = nvenc_send_frame(avctx, frame);
2327     if (res < 0) {
2328         if (res != AVERROR(EAGAIN))
2329             return res;
2330     } else
2331         av_frame_unref(frame);
2332
2333     if (output_ready(avctx, avctx->internal->draining)) {
2334         av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_ready_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
2335
2336         res = nvenc_push_context(avctx);
2337         if (res < 0)
2338             return res;
2339
2340         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmp_out_surf);
2341
2342         res2 = nvenc_pop_context(avctx);
2343         if (res2 < 0)
2344             return res2;
2345
2346         if (res)
2347             return res;
2348
2349         av_fifo_generic_write(ctx->unused_surface_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
2350     } else if (avctx->internal->draining) {
2351         return AVERROR_EOF;
2352     } else {
2353         return AVERROR(EAGAIN);
2354     }
2355
2356     return 0;
2357 }
2358
2359 av_cold void ff_nvenc_encode_flush(AVCodecContext *avctx)
2360 {
2361     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
2362
2363     nvenc_send_frame(avctx, NULL);
2364     av_fifo_reset(ctx->timestamp_list);
2365 }