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
  26 #include "libavutil/hwcontext_cuda.h"
  27 #include "libavutil/hwcontext.h"
  28 #include "libavutil/imgutils.h"
  29 #include "libavutil/avassert.h"
  30 #include "libavutil/mem.h"
  31 #include "libavutil/pixdesc.h"
  32 #include "internal.h"
  33
  34 #define NVENC_CAP 0x30
  35 #define IS_CBR(rc) (rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR ||               \
  36                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY ||    \
  37                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP)
  38
  39 const enum AVPixelFormat ff_nvenc_pix_fmts[] = {
  40     AV_PIX_FMT_YUV420P,
  41     AV_PIX_FMT_NV12,
  42     AV_PIX_FMT_P010,
  43     AV_PIX_FMT_YUV444P,
  44     AV_PIX_FMT_YUV444P16,
  45     AV_PIX_FMT_0RGB32,
  46     AV_PIX_FMT_0BGR32,
  47     AV_PIX_FMT_CUDA,
  48     AV_PIX_FMT_NONE
  49 };
  50
  51 #define IS_10BIT(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_P010 ||    \
  52                            pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
  53
  54 #define IS_YUV444(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P || \
  55                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
  56
  57 static const struct {
  58     NVENCSTATUS nverr;
  59     int         averr;
  60     const char *desc;
  61 } nvenc_errors[] = {
  62     { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
  63     { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
  64     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
  65     { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
  66     { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
  67     { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
  68     { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
  69     { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
  70     { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
  71     { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
  72     { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
  73     { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
  74     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
  75     { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
  76     { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR_BUFFER_TOO_SMALL, "not enough buffer"},
  77     { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
  78     { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
  79     { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
  80     { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
  81     { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
  82     { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
  83     { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
  84     { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
  85     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
  86     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
  87     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
  88 };
  89
  90 static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
  91 {
  92     int i;
  93     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
  94         if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
  95             if (desc)
  96                 *desc = nvenc_errors[i].desc;
  97             return nvenc_errors[i].averr;
  98         }
  99     }
 100     if (desc)
 101         *desc = "unknown error";
 102     return AVERROR_UNKNOWN;
 103 }
 104
 105 static int nvenc_print_error(void *log_ctx, NVENCSTATUS err,
 106                                      const char *error_string)
 107 {
 108     const char *desc;
 109     int ret;
 110     ret = nvenc_map_error(err, &desc);
 111     av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d)\n", error_string, desc, err);
 112     return ret;
 113 }
 114
 115 static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
 116 {
 117     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 118     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 119     NVENCSTATUS err;
 120     uint32_t nvenc_max_ver;
 121     int ret;
 122
 123     ret = cuda_load_functions(&dl_fn->cuda_dl);
 124     if (ret < 0)
 125         return ret;
 126
 127     ret = nvenc_load_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
 128     if (ret < 0)
 129         return ret;
 130
 131     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPIGetMaxSupportedVersion(&nvenc_max_ver);
 132     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 133         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to query nvenc max version");
 134
 135     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Loaded Nvenc version %d.%d\n", nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
 136
 137     if ((NVENCAPI_MAJOR_VERSION << 4 | NVENCAPI_MINOR_VERSION) > nvenc_max_ver) {
 138         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Driver does not support the required nvenc API version. "
 139                "Required: %d.%d Found: %d.%d\n",
 140                NVENCAPI_MAJOR_VERSION, NVENCAPI_MINOR_VERSION,
 141                nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
 142         return AVERROR(ENOSYS);
 143     }
 144
 145     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
 146
 147     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPICreateInstance(&dl_fn->nvenc_funcs);
 148     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 149         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to create nvenc instance");
 150
 151     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
 152
 153     return 0;
 154 }
 155
 156 static av_cold int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
 157 {
 158     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
 159     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 160     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 161     NVENCSTATUS ret;
 162
 163     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
 164     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
 165     params.device     = ctx->cu_context;
 166     params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
 167
 168     ret = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvencoder);
 169     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 170         ctx->nvencoder = NULL;
 171         return nvenc_print_error(avctx, ret, "OpenEncodeSessionEx failed");
 172     }
 173
 174     return 0;
 175 }
 176
 177 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
 178 {
 179     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 180     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 181     int i, ret, count = 0;
 182     GUID *guids = NULL;
 183
 184     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvencoder, &count);
 185
 186     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
 187         return AVERROR(ENOSYS);
 188
 189     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
 190     if (!guids)
 191         return AVERROR(ENOMEM);
 192
 193     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvencoder, guids, count, &count);
 194     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 195         ret = AVERROR(ENOSYS);
 196         goto fail;
 197     }
 198
 199     ret = AVERROR(ENOSYS);
 200     for (i = 0; i < count; i++) {
 201         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->init_encode_params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
 202             ret = 0;
 203             break;
 204         }
 205     }
 206
 207 fail:
 208     av_free(guids);
 209
 210     return ret;
 211 }
 212
 213 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
 214 {
 215     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 216     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 217     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
 218     int ret, val = 0;
 219
 220     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
 221     params.capsToQuery = cap;
 222
 223     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvencoder, ctx->init_encode_params.encodeGUID, &params, &val);
 224
 225     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
 226         return val;
 227     return 0;
 228 }
 229
 230 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
 231 {
 232     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 233     int ret;
 234
 235     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
 236     if (ret < 0) {
 237         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Codec not supported\n");
 238         return ret;
 239     }
 240
 241     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
 242     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
 243         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "YUV444P not supported\n");
 244         return AVERROR(ENOSYS);
 245     }
 246
 247     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOSSLESS_ENCODE);
 248     if (ctx->preset >= PRESET_LOSSLESS_DEFAULT && ret <= 0) {
 249         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Lossless encoding not supported\n");
 250         return AVERROR(ENOSYS);
 251     }
 252
 253     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
 254     if (ret < avctx->width) {
 255         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Width %d exceeds %d\n",
 256                avctx->width, ret);
 257         return AVERROR(ENOSYS);
 258     }
 259
 260     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
 261     if (ret < avctx->height) {
 262         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Height %d exceeds %d\n",
 263                avctx->height, ret);
 264         return AVERROR(ENOSYS);
 265     }
 266
 267     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
 268     if (ret < avctx->max_b_frames) {
 269         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Max B-frames %d exceed %d\n",
 270                avctx->max_b_frames, ret);
 271
 272         return AVERROR(ENOSYS);
 273     }
 274
 275     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_FIELD_ENCODING);
 276     if (ret < 1 && avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 277         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
 278                "Interlaced encoding is not supported. Supported level: %d\n",
 279                ret);
 280         return AVERROR(ENOSYS);
 281     }
 282
 283     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_10BIT_ENCODE);
 284     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
 285         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "10 bit encode not supported\n");
 286         return AVERROR(ENOSYS);
 287     }
 288
 289     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOOKAHEAD);
 290     if (ctx->rc_lookahead > 0 && ret <= 0) {
 291         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "RC lookahead not supported\n");
 292         return AVERROR(ENOSYS);
 293     }
 294
 295     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_TEMPORAL_AQ);
 296     if (ctx->temporal_aq > 0 && ret <= 0) {
 297         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ not supported\n");
 298         return AVERROR(ENOSYS);
 299     }
 300
 301     return 0;
 302 }
 303
 304 static av_cold int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
 305 {
 306     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 307     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 308     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
 309     char name[128] = { 0};
 310     int major, minor, ret;
 311     CUresult cu_res;
 312     CUdevice cu_device;
 313     CUcontext dummy;
 314     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
 315
 316     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 317         loglevel = AV_LOG_INFO;
 318
 319     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGet(&cu_device, idx);
 320     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 321         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 322                "Cannot access the CUDA device %d\n",
 323                idx);
 324         return -1;
 325     }
 326
 327     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetName(name, sizeof(name), cu_device);
 328     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 329         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceGetName failed on device %d\n", idx);
 330         return -1;
 331     }
 332
 333     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceComputeCapability(&major, &minor, cu_device);
 334     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 335         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceComputeCapability failed on device %d\n", idx);
 336         return -1;
 337     }
 338
 339     av_log(avctx, loglevel, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d ]\n", idx, name, major, minor);
 340     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP) {
 341         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC\n");
 342         goto fail;
 343     }
 344
 345     if (ctx->device != idx && ctx->device != ANY_DEVICE)
 346         return -1;
 347
 348     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxCreate(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device);
 349     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 350         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
 351         goto fail;
 352     }
 353
 354     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
 355
 356     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
 357     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 358         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed popping CUDA context: 0x%x\n", (int)cu_res);
 359         goto fail2;
 360     }
 361
 362     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
 363         goto fail2;
 364
 365     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
 366         goto fail3;
 367
 368     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
 369
 370     dl_fn->nvenc_device_count++;
 371
 372     if (ctx->device == idx || ctx->device == ANY_DEVICE)
 373         return 0;
 374
 375 fail3:
 376     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
 377     ctx->nvencoder = NULL;
 378
 379 fail2:
 380     dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
 381     ctx->cu_context_internal = NULL;
 382
 383 fail:
 384     return AVERROR(ENOSYS);
 385 }
 386
 387 static av_cold int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
 388 {
 389     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 390     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 391
 392     switch (avctx->codec->id) {
 393     case AV_CODEC_ID_H264:
 394         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
 395         break;
 396     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 397         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
 398         break;
 399     default:
 400         return AVERROR_BUG;
 401     }
 402
 403     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
 404         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
 405         AVCUDADeviceContext *device_hwctx;
 406         int ret;
 407
 408         if (!avctx->hw_frames_ctx)
 409             return AVERROR(EINVAL);
 410
 411         frames_ctx   = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
 412         device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
 413
 414         ctx->cu_context = device_hwctx->cuda_ctx;
 415
 416         ret = nvenc_open_session(avctx);
 417         if (ret < 0)
 418             return ret;
 419
 420         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
 421         if (ret < 0) {
 422             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Provided device doesn't support required NVENC features\n");
 423             return ret;
 424         }
 425     } else {
 426         int i, nb_devices = 0;
 427
 428         if ((dl_fn->cuda_dl->cuInit(0)) != CUDA_SUCCESS) {
 429             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 430                    "Cannot init CUDA\n");
 431             return AVERROR_UNKNOWN;
 432         }
 433
 434         if ((dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetCount(&nb_devices)) != CUDA_SUCCESS) {
 435             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 436                    "Cannot enumerate the CUDA devices\n");
 437             return AVERROR_UNKNOWN;
 438         }
 439
 440         if (!nb_devices) {
 441             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
 442                 return AVERROR_EXTERNAL;
 443         }
 444
 445         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", nb_devices);
 446
 447         dl_fn->nvenc_device_count = 0;
 448         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
 449             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
 450                 return 0;
 451         }
 452
 453         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 454             return AVERROR_EXIT;
 455
 456         if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
 457             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
 458             return AVERROR_EXTERNAL;
 459         }
 460
 461         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->device, nb_devices);
 462         return AVERROR(EINVAL);
 463     }
 464
 465     return 0;
 466 }
 467
 468 typedef struct GUIDTuple {
 469     const GUID guid;
 470     int flags;
 471 } GUIDTuple;
 472
 473 #define PRESET_ALIAS(alias, name, ...) \
 474     [PRESET_ ## alias] = { NV_ENC_PRESET_ ## name ## _GUID, __VA_ARGS__ }
 475
 476 #define PRESET(name, ...) PRESET_ALIAS(name, name, __VA_ARGS__)
 477
 478 static void nvenc_map_preset(NvencContext *ctx)
 479 {
 480     GUIDTuple presets[] = {
 481         PRESET(DEFAULT),
 482         PRESET(HP),
 483         PRESET(HQ),
 484         PRESET(BD),
 485         PRESET_ALIAS(SLOW,   HQ,    NVENC_TWO_PASSES),
 486         PRESET_ALIAS(MEDIUM, HQ,    NVENC_ONE_PASS),
 487         PRESET_ALIAS(FAST,   HP,    NVENC_ONE_PASS),
 488         PRESET(LOW_LATENCY_DEFAULT, NVENC_LOWLATENCY),
 489         PRESET(LOW_LATENCY_HP,      NVENC_LOWLATENCY),
 490         PRESET(LOW_LATENCY_HQ,      NVENC_LOWLATENCY),
 491         PRESET(LOSSLESS_DEFAULT,    NVENC_LOSSLESS),
 492         PRESET(LOSSLESS_HP,         NVENC_LOSSLESS),
 493     };
 494
 495     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
 496
 497     ctx->init_encode_params.presetGUID = t->guid;
 498     ctx->flags = t->flags;
 499 }
 500
 501 #undef PRESET
 502 #undef PRESET_ALIAS
 503
 504 static av_cold void set_constqp(AVCodecContext *avctx)
 505 {
 506     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 507     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 508
 509     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 510     rc->constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
 511     rc->constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
 512     rc->constQP.qpIntra = avctx->global_quality;
 513
 514     avctx->qmin = -1;
 515     avctx->qmax = -1;
 516 }
 517
 518 static av_cold void set_vbr(AVCodecContext *avctx)
 519 {
 520     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 521     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 522     int qp_inter_p;
 523
 524     if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 525         rc->enableMinQP = 1;
 526         rc->enableMaxQP = 1;
 527
 528         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 529         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 530         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
 531
 532         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
 533         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
 534         rc->maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
 535
 536         qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
 537     } else if (avctx->qmin >= 0) {
 538         rc->enableMinQP = 1;
 539
 540         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 541         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 542         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
 543
 544         qp_inter_p = avctx->qmin;
 545     } else {
 546         qp_inter_p = 26; // default to 26
 547     }
 548
 549     rc->enableInitialRCQP = 1;
 550
 551     if (ctx->init_qp_p < 0) {
 552         rc->initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
 553     } else {
 554         rc->initialRCQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
 555     }
 556
 557     if (ctx->init_qp_i < 0) {
 558         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 559             rc->initialRCQP.qpIntra = av_clip(
 560                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 561         } else {
 562             rc->initialRCQP.qpIntra = rc->initialRCQP.qpInterP;
 563         }
 564     } else {
 565         rc->initialRCQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
 566     }
 567
 568     if (ctx->init_qp_b < 0) {
 569         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 570             rc->initialRCQP.qpInterB = av_clip(
 571                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 572         } else {
 573             rc->initialRCQP.qpInterB = rc->initialRCQP.qpInterP;
 574         }
 575     } else {
 576         rc->initialRCQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
 577     }
 578 }
 579
 580 static av_cold void set_lossless(AVCodecContext *avctx)
 581 {
 582     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 583     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 584
 585     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 586     rc->constQP.qpInterB = 0;
 587     rc->constQP.qpInterP = 0;
 588     rc->constQP.qpIntra = 0;
 589
 590     avctx->qmin = -1;
 591     avctx->qmax = -1;
 592 }
 593
 594 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 595 {
 596     NvencContext *ctx    = avctx->priv_data;
 597     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 598
 599     switch (ctx->rc) {
 600     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
 601         if (avctx->global_quality <= 0) {
 602             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 603                    "The constant quality rate-control requires "
 604                    "the 'global_quality' option set.\n");
 605             return;
 606         }
 607         set_constqp(avctx);
 608         return;
 609     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
 610         if (avctx->qmin < 0) {
 611             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 612                    "The variable bitrate rate-control requires "
 613                    "the 'qmin' option set.\n");
 614             set_vbr(avctx);
 615             return;
 616         }
 617         /* fall through */
 618     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR:
 619     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
 620         set_vbr(avctx);
 621         break;
 622     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
 623     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY:
 624     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP:
 625         break;
 626     }
 627
 628     rc->rateControlMode = ctx->rc;
 629 }
 630
 631 static av_cold int nvenc_recalc_surfaces(AVCodecContext *avctx)
 632 {
 633     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 634     int nb_surfaces = 0;
 635
 636     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
 637         nb_surfaces = ctx->rc_lookahead + ((ctx->encode_config.frameIntervalP > 0) ? ctx->encode_config.frameIntervalP : 0) + 1 + 4;
 638         if (ctx->nb_surfaces < nb_surfaces) {
 639             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 640                    "Defined rc_lookahead requires more surfaces, "
 641                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
 642             ctx->nb_surfaces = nb_surfaces;
 643         }
 644     }
 645
 646     ctx->nb_surfaces = FFMAX(1, FFMIN(MAX_REGISTERED_FRAMES, ctx->nb_surfaces));
 647     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
 648
 649     return 0;
 650 }
 651
 652 static av_cold void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 653 {
 654     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 655
 656     if (avctx->bit_rate > 0) {
 657         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
 658     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
 659         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
 660     }
 661
 662     if (avctx->rc_max_rate > 0)
 663         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
 664
 665     if (ctx->rc < 0) {
 666         if (ctx->flags & NVENC_ONE_PASS)
 667             ctx->twopass = 0;
 668         if (ctx->flags & NVENC_TWO_PASSES)
 669             ctx->twopass = 1;
 670
 671         if (ctx->twopass < 0)
 672             ctx->twopass = (ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY) != 0;
 673
 674         if (ctx->cbr) {
 675             if (ctx->twopass) {
 676                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY;
 677             } else {
 678                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
 679             }
 680         } else if (avctx->global_quality > 0) {
 681             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 682         } else if (ctx->twopass) {
 683             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
 684         } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 685             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
 686         }
 687     }
 688
 689     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
 690         set_lossless(avctx);
 691     } else if (ctx->rc >= 0) {
 692         nvenc_override_rate_control(avctx);
 693     } else {
 694         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
 695         set_vbr(avctx);
 696     }
 697
 698     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
 699         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
 700     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
 701         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
 702     }
 703
 704     if (ctx->aq) {
 705         ctx->encode_config.rcParams.enableAQ   = 1;
 706         ctx->encode_config.rcParams.aqStrength = ctx->aq_strength;
 707         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "AQ enabled.\n");
 708     }
 709
 710     if (ctx->temporal_aq) {
 711         ctx->encode_config.rcParams.enableTemporalAQ = 1;
 712         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ enabled.\n");
 713     }
 714
 715     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
 716         int lkd_bound = FFMIN(ctx->nb_surfaces, ctx->async_depth) -
 717                         ctx->encode_config.frameIntervalP - 4;
 718
 719         if (lkd_bound < 0) {
 720             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 721                    "Lookahead not enabled. Increase buffer delay (-delay).\n");
 722         } else {
 723             ctx->encode_config.rcParams.enableLookahead = 1;
 724             ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth  = av_clip(ctx->rc_lookahead, 0, lkd_bound);
 725             ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt   = ctx->no_scenecut;
 726             ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt   = !ctx->b_adapt;
 727             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
 728                    "Lookahead enabled: depth %d, scenecut %s, B-adapt %s.\n",
 729                    ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth,
 730                    ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt ? "disabled" : "enabled",
 731                    ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt ? "disabled" : "enabled");
 732         }
 733     }
 734
 735     if (ctx->strict_gop) {
 736         ctx->encode_config.rcParams.strictGOPTarget = 1;
 737         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Strict GOP target enabled.\n");
 738     }
 739
 740     if (ctx->nonref_p)
 741         ctx->encode_config.rcParams.enableNonRefP = 1;
 742
 743     if (ctx->zerolatency)
 744         ctx->encode_config.rcParams.zeroReorderDelay = 1;
 745
 746     if (ctx->quality)
 747         ctx->encode_config.rcParams.targetQuality = ctx->quality;
 748 }
 749
 750 static av_cold int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
 751 {
 752     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
 753     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
 754     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
 755     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
 756
 757     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
 758     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
 759     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
 760     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
 761         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
 762
 763     vui->colourDescriptionPresentFlag =
 764         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
 765
 766     vui->videoSignalTypePresentFlag =
 767         (vui->colourDescriptionPresentFlag
 768         || vui->videoFormat != 5
 769         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
 770
 771     h264->sliceMode = 3;
 772     h264->sliceModeData = 1;
 773
 774     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 775     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 776     h264->outputAUD     = ctx->aud;
 777
 778     if (avctx->refs >= 0) {
 779         /* 0 means "let the hardware decide" */
 780         h264->maxNumRefFrames = avctx->refs;
 781     }
 782     if (avctx->gop_size >= 0) {
 783         h264->idrPeriod = cc->gopLength;
 784     }
 785
 786     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
 787         h264->outputBufferingPeriodSEI = 1;
 788         h264->outputPictureTimingSEI   = 1;
 789     }
 790
 791     if (cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY ||
 792         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP ||
 793         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR) {
 794         h264->adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
 795         h264->fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
 796     }
 797
 798     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
 799         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
 800     } else {
 801         switch(ctx->profile) {
 802         case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
 803             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
 804             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
 805             break;
 806         case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
 807             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
 808             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
 809             break;
 810         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
 811             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
 812             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
 813             break;
 814         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444P:
 815             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 816             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
 817             break;
 818         }
 819     }
 820
 821     // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
 822     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
 823         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 824         avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
 825     }
 826
 827     h264->chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
 828
 829     h264->level = ctx->level;
 830
 831     return 0;
 832 }
 833
 834 static av_cold int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
 835 {
 836     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
 837     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
 838     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
 839     NV_ENC_CONFIG_HEVC_VUI_PARAMETERS *vui = &hevc->hevcVUIParameters;
 840
 841     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
 842     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
 843     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
 844     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
 845         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
 846
 847     vui->colourDescriptionPresentFlag =
 848         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
 849
 850     vui->videoSignalTypePresentFlag =
 851         (vui->colourDescriptionPresentFlag
 852         || vui->videoFormat != 5
 853         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
 854
 855     hevc->sliceMode = 3;
 856     hevc->sliceModeData = 1;
 857
 858     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 859     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 860     hevc->outputAUD     = ctx->aud;
 861
 862     if (avctx->refs >= 0) {
 863         /* 0 means "let the hardware decide" */
 864         hevc->maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
 865     }
 866     if (avctx->gop_size >= 0) {
 867         hevc->idrPeriod = cc->gopLength;
 868     }
 869
 870     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
 871         hevc->outputBufferingPeriodSEI = 1;
 872         hevc->outputPictureTimingSEI   = 1;
 873     }
 874
 875     switch(ctx->profile) {
 876     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN:
 877         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
 878         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
 879         break;
 880     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_10:
 881         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
 882         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
 883         break;
 884     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_REXT:
 885         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
 886         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
 887         break;
 888     }
 889
 890     // force setting profile as main10 if input is 10 bit
 891     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt)) {
 892         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
 893         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
 894     }
 895
 896     // force setting profile as rext if input is yuv444
 897     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt)) {
 898         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
 899         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
 900     }
 901
 902     hevc->chromaFormatIDC = IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) ? 3 : 1;
 903
 904     hevc->pixelBitDepthMinus8 = IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) ? 2 : 0;
 905
 906     hevc->level = ctx->level;
 907
 908     hevc->tier = ctx->tier;
 909
 910     return 0;
 911 }
 912
 913 static av_cold int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
 914 {
 915     switch (avctx->codec->id) {
 916     case AV_CODEC_ID_H264:
 917         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
 918     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 919         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
 920     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
 921     }
 922
 923     return 0;
 924 }
 925
 926 static av_cold int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
 927 {
 928     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 929     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 930     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
 931
 932     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
 933     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
 934     AVCPBProperties *cpb_props;
 935     int res = 0;
 936     int dw, dh;
 937
 938     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 939     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
 940
 941     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
 942     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
 943
 944     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
 945
 946     nvenc_map_preset(ctx);
 947
 948     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
 949     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 950
 951     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder,
 952                                                     ctx->init_encode_params.encodeGUID,
 953                                                     ctx->init_encode_params.presetGUID,
 954                                                     &preset_config);
 955     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
 956         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Cannot get the preset configuration");
 957
 958     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
 959
 960     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 961
 962     dw = avctx->width;
 963     dh = avctx->height;
 964     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
 965         dw*= avctx->sample_aspect_ratio.num;
 966         dh*= avctx->sample_aspect_ratio.den;
 967     }
 968     av_reduce(&dw, &dh, dw, dh, 1024 * 1024);
 969     ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
 970     ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
 971
 972     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
 973     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
 974
 975     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
 976     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
 977
 978     if (ctx->bluray_compat) {
 979         ctx->aud = 1;
 980         avctx->refs = FFMIN(FFMAX(avctx->refs, 0), 6);
 981         avctx->max_b_frames = FFMIN(avctx->max_b_frames, 3);
 982         switch (avctx->codec->id) {
 983         case AV_CODEC_ID_H264:
 984             /* maximum level depends on used resolution */
 985             break;
 986         case AV_CODEC_ID_HEVC:
 987             ctx->level = NV_ENC_LEVEL_HEVC_51;
 988             ctx->tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
 989             break;
 990         }
 991     }
 992
 993     if (avctx->gop_size > 0) {
 994         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
 995             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B-Frame, 3 two B-frames, and so on. */
 996             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
 997         }
 998
 999         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
1000     } else if (avctx->gop_size == 0) {
1001         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
1002         ctx->encode_config.gopLength = 1;
1003     }
1004
1005     ctx->initial_pts[0] = AV_NOPTS_VALUE;
1006     ctx->initial_pts[1] = AV_NOPTS_VALUE;
1007
1008     nvenc_recalc_surfaces(avctx);
1009
1010     nvenc_setup_rate_control(avctx);
1011
1012     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1013         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
1014     } else {
1015         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
1016     }
1017
1018     res = nvenc_setup_codec_config(avctx);
1019     if (res)
1020         return res;
1021
1022     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
1023     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1024         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "InitializeEncoder failed");
1025     }
1026
1027     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1028         avctx->has_b_frames = 2;
1029
1030     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1031         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1032
1033     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
1034     if (!cpb_props)
1035         return AVERROR(ENOMEM);
1036     cpb_props->max_bitrate = ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate;
1037     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
1038     cpb_props->buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize;
1039
1040     return 0;
1041 }
1042
1043 static NV_ENC_BUFFER_FORMAT nvenc_map_buffer_format(enum AVPixelFormat pix_fmt)
1044 {
1045     switch (pix_fmt) {
1046     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1047         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1048     case AV_PIX_FMT_NV12:
1049         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1050     case AV_PIX_FMT_P010:
1051         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV420_10BIT;
1052     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1053         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1054     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
1055         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_10BIT;
1056     case AV_PIX_FMT_0RGB32:
1057         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ARGB;
1058     case AV_PIX_FMT_0BGR32:
1059         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ABGR;
1060     default:
1061         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED;
1062     }
1063 }
1064
1065 static av_cold int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
1066 {
1067     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1068     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1069     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1070
1071     NVENCSTATUS nv_status;
1072     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
1073     allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
1074
1075     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1076         ctx->surfaces[idx].in_ref = av_frame_alloc();
1077         if (!ctx->surfaces[idx].in_ref)
1078             return AVERROR(ENOMEM);
1079     } else {
1080         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1081
1082         ctx->surfaces[idx].format = nvenc_map_buffer_format(ctx->data_pix_fmt);
1083         if (ctx->surfaces[idx].format == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1084             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1085                    av_get_pix_fmt_name(ctx->data_pix_fmt));
1086             return AVERROR(EINVAL);
1087         }
1088
1089         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1090         allocSurf.width = (avctx->width + 31) & ~31;
1091         allocSurf.height = (avctx->height + 31) & ~31;
1092         allocSurf.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1093         allocSurf.bufferFmt = ctx->surfaces[idx].format;
1094
1095         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1096         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1097             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateInputBuffer failed");
1098         }
1099
1100         ctx->surfaces[idx].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1101         ctx->surfaces[idx].width = allocSurf.width;
1102         ctx->surfaces[idx].height = allocSurf.height;
1103     }
1104
1105     ctx->surfaces[idx].lockCount = 0;
1106
1107     /* 1MB is large enough to hold most output frames.
1108      * NVENC increases this automaticaly if it is not enough. */
1109     allocOut.size = 1024 * 1024;
1110
1111     allocOut.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1112
1113     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1114     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1115         int err = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateBitstreamBuffer failed");
1116         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1117             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[idx].input_surface);
1118         av_frame_free(&ctx->surfaces[idx].in_ref);
1119         return err;
1120     }
1121
1122     ctx->surfaces[idx].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1123     ctx->surfaces[idx].size = allocOut.size;
1124
1125     return 0;
1126 }
1127
1128 static av_cold int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
1129 {
1130     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1131     int i, res;
1132
1133     ctx->surfaces = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->surfaces));
1134     if (!ctx->surfaces)
1135         return AVERROR(ENOMEM);
1136
1137     ctx->timestamp_list = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
1138     if (!ctx->timestamp_list)
1139         return AVERROR(ENOMEM);
1140     ctx->output_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1141     if (!ctx->output_surface_queue)
1142         return AVERROR(ENOMEM);
1143     ctx->output_surface_ready_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1144     if (!ctx->output_surface_ready_queue)
1145         return AVERROR(ENOMEM);
1146
1147     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1148         if ((res = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
1149             return res;
1150     }
1151
1152     return 0;
1153 }
1154
1155 static av_cold int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
1156 {
1157     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1158     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1159     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1160
1161     NVENCSTATUS nv_status;
1162     uint32_t outSize = 0;
1163     char tmpHeader[256];
1164     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1165     payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1166
1167     payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1168     payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1169     payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1170
1171     nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1172     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1173         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetSequenceParams failed");
1174     }
1175
1176     avctx->extradata_size = outSize;
1177     avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1178
1179     if (!avctx->extradata) {
1180         return AVERROR(ENOMEM);
1181     }
1182
1183     memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1184
1185     return 0;
1186 }
1187
1188 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1189 {
1190     NvencContext *ctx               = avctx->priv_data;
1191     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1192     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1193     int i;
1194
1195     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
1196     if (ctx->nvencoder) {
1197         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
1198                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
1199
1200         p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &params);
1201     }
1202
1203     av_fifo_freep(&ctx->timestamp_list);
1204     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_ready_queue);
1205     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_queue);
1206
1207     if (ctx->surfaces && avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1208         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1209             if (ctx->surfaces[i].input_surface) {
1210                  p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].in_map.mappedResource);
1211             }
1212         }
1213         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1214             if (ctx->registered_frames[i].regptr)
1215                 p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1216         }
1217         ctx->nb_registered_frames = 0;
1218     }
1219
1220     if (ctx->surfaces) {
1221         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1222             if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1223                 p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1224             av_frame_free(&ctx->surfaces[i].in_ref);
1225             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1226         }
1227     }
1228     av_freep(&ctx->surfaces);
1229     ctx->nb_surfaces = 0;
1230
1231     if (ctx->nvencoder)
1232         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1233     ctx->nvencoder = NULL;
1234
1235     if (ctx->cu_context_internal)
1236         dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
1237     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal = NULL;
1238
1239     nvenc_free_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
1240     cuda_free_functions(&dl_fn->cuda_dl);
1241
1242     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
1243
1244     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
1245
1246     return 0;
1247 }
1248
1249 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1250 {
1251     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1252     int ret;
1253
1254     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1255         AVHWFramesContext *frames_ctx;
1256         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
1257             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1258                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
1259             return AVERROR(EINVAL);
1260         }
1261         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1262         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
1263     } else {
1264         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
1265     }
1266
1267     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
1268         return ret;
1269
1270     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
1271         return ret;
1272
1273     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
1274         return ret;
1275
1276     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
1277         return ret;
1278
1279     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1280         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
1281             return ret;
1282     }
1283
1284     return 0;
1285 }
1286
1287 static NvencSurface *get_free_frame(NvencContext *ctx)
1288 {
1289     int i;
1290
1291     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1292         if (!ctx->surfaces[i].lockCount) {
1293             ctx->surfaces[i].lockCount = 1;
1294             return &ctx->surfaces[i];
1295         }
1296     }
1297
1298     return NULL;
1299 }
1300
1301 static int nvenc_copy_frame(AVCodecContext *avctx, NvencSurface *nv_surface,
1302             NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *lock_buffer_params, const AVFrame *frame)
1303 {
1304     int dst_linesize[4] = {
1305         lock_buffer_params->pitch,
1306         lock_buffer_params->pitch,
1307         lock_buffer_params->pitch,
1308         lock_buffer_params->pitch
1309     };
1310     uint8_t *dst_data[4];
1311     int ret;
1312
1313     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1314         dst_linesize[1] = dst_linesize[2] >>= 1;
1315
1316     ret = av_image_fill_pointers(dst_data, frame->format, nv_surface->height,
1317                                  lock_buffer_params->bufferDataPtr, dst_linesize);
1318     if (ret < 0)
1319         return ret;
1320
1321     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1322         FFSWAP(uint8_t*, dst_data[1], dst_data[2]);
1323
1324     av_image_copy(dst_data, dst_linesize,
1325                   (const uint8_t**)frame->data, frame->linesize, frame->format,
1326                   avctx->width, avctx->height);
1327
1328     return 0;
1329 }
1330
1331 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1332 {
1333     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1334     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1335     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1336
1337     int i;
1338
1339     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1340         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1341             if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1342                 if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1343                     p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder,
1344                                                 ctx->registered_frames[i].regptr);
1345                     ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1346                 }
1347                 return i;
1348             }
1349         }
1350     } else {
1351         return ctx->nb_registered_frames++;
1352     }
1353
1354     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1355     return AVERROR(ENOMEM);
1356 }
1357
1358 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1359 {
1360     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1361     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1362     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1363
1364     AVHWFramesContext *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1365     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1366     int i, idx, ret;
1367
1368     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1369         if (ctx->registered_frames[i].ptr == (CUdeviceptr)frame->data[0])
1370             return i;
1371     }
1372
1373     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1374     if (idx < 0)
1375         return idx;
1376
1377     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1378     reg.resourceType       = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1379     reg.width              = frames_ctx->width;
1380     reg.height             = frames_ctx->height;
1381     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1382     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1383
1384     reg.bufferFormat       = nvenc_map_buffer_format(frames_ctx->sw_format);
1385     if (reg.bufferFormat == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1386         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1387                av_get_pix_fmt_name(frames_ctx->sw_format));
1388         return AVERROR(EINVAL);
1389     }
1390
1391     ret = p_nvenc->nvEncRegisterResource(ctx->nvencoder, &reg);
1392     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1393         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1394         return AVERROR_UNKNOWN;
1395     }
1396
1397     ctx->registered_frames[idx].ptr    = (CUdeviceptr)frame->data[0];
1398     ctx->registered_frames[idx].regptr = reg.registeredResource;
1399     return idx;
1400 }
1401
1402 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1403                                       NvencSurface *nvenc_frame)
1404 {
1405     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1406     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1407     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1408
1409     int res;
1410     NVENCSTATUS nv_status;
1411
1412     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1413         int reg_idx = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1414         if (reg_idx < 0) {
1415             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input CUDA frame\n");
1416             return reg_idx;
1417         }
1418
1419         res = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1420         if (res < 0)
1421             return res;
1422
1423         nvenc_frame->in_map.version = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1424         nvenc_frame->in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1425         nv_status = p_nvenc->nvEncMapInputResource(ctx->nvencoder, &nvenc_frame->in_map);
1426         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1427             av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1428             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Error mapping an input resource");
1429         }
1430
1431         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped = 1;
1432         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1433         nvenc_frame->input_surface             = nvenc_frame->in_map.mappedResource;
1434         nvenc_frame->format                    = nvenc_frame->in_map.mappedBufferFmt;
1435         nvenc_frame->pitch                     = frame->linesize[0];
1436         return 0;
1437     } else {
1438         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1439
1440         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1441         lockBufferParams.inputBuffer = nvenc_frame->input_surface;
1442
1443         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1444         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1445             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking nvenc input buffer");
1446         }
1447
1448         nvenc_frame->pitch = lockBufferParams.pitch;
1449         res = nvenc_copy_frame(avctx, nvenc_frame, &lockBufferParams, frame);
1450
1451         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, nvenc_frame->input_surface);
1452         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1453             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking input buffer!");
1454         }
1455
1456         return res;
1457     }
1458 }
1459
1460 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1461                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1462 {
1463     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1464
1465     switch (avctx->codec->id) {
1466     case AV_CODEC_ID_H264:
1467         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1468             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1469         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1470             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1471       break;
1472     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1473         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1474             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1475         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1476             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1477         break;
1478     }
1479 }
1480
1481 static inline void timestamp_queue_enqueue(AVFifoBuffer* queue, int64_t timestamp)
1482 {
1483     av_fifo_generic_write(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1484 }
1485
1486 static inline int64_t timestamp_queue_dequeue(AVFifoBuffer* queue)
1487 {
1488     int64_t timestamp = AV_NOPTS_VALUE;
1489     if (av_fifo_size(queue) > 0)
1490         av_fifo_generic_read(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1491
1492     return timestamp;
1493 }
1494
1495 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1496                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1497                                AVPacket *pkt)
1498 {
1499     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1500
1501     pkt->pts = params->outputTimeStamp;
1502
1503     /* generate the first dts by linearly extrapolating the
1504      * first two pts values to the past */
1505     if (avctx->max_b_frames > 0 && !ctx->first_packet_output &&
1506         ctx->initial_pts[1] != AV_NOPTS_VALUE) {
1507         int64_t ts0 = ctx->initial_pts[0], ts1 = ctx->initial_pts[1];
1508         int64_t delta;
1509
1510         if ((ts0 < 0 && ts1 > INT64_MAX + ts0) ||
1511             (ts0 > 0 && ts1 < INT64_MIN + ts0))
1512             return AVERROR(ERANGE);
1513         delta = ts1 - ts0;
1514
1515         if ((delta < 0 && ts0 > INT64_MAX + delta) ||
1516             (delta > 0 && ts0 < INT64_MIN + delta))
1517             return AVERROR(ERANGE);
1518         pkt->dts = ts0 - delta;
1519
1520         ctx->first_packet_output = 1;
1521         return 0;
1522     }
1523
1524     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1525
1526     return 0;
1527 }
1528
1529 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencSurface *tmpoutsurf)
1530 {
1531     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1532     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1533     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1534
1535     uint32_t slice_mode_data;
1536     uint32_t *slice_offsets = NULL;
1537     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1538     NVENCSTATUS nv_status;
1539     int res = 0;
1540
1541     enum AVPictureType pict_type;
1542
1543     switch (avctx->codec->id) {
1544     case AV_CODEC_ID_H264:
1545       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1546       break;
1547     case AV_CODEC_ID_H265:
1548       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1549       break;
1550     default:
1551       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1552       res = AVERROR(EINVAL);
1553       goto error;
1554     }
1555     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1556
1557     if (!slice_offsets)
1558         goto error;
1559
1560     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1561
1562     lock_params.doNotWait = 0;
1563     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1564     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1565
1566     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1567     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1568         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking bitstream buffer");
1569         goto error;
1570     }
1571
1572     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1573         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1574         goto error;
1575     }
1576
1577     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1578
1579     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1580     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1581         nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open");
1582
1583
1584     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1585         p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->in_map.mappedResource);
1586         av_frame_unref(tmpoutsurf->in_ref);
1587         ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped = 0;
1588
1589         tmpoutsurf->input_surface = NULL;
1590     }
1591
1592     switch (lock_params.pictureType) {
1593     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1594         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1595     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1596         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1597         break;
1598     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1599         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1600         break;
1601     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1602         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1603         break;
1604     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1605         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1606         break;
1607     default:
1608         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1609         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1610         res = AVERROR_EXTERNAL;
1611         goto error;
1612     }
1613
1614 #if FF_API_CODED_FRAME
1615 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1616     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
1617 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1618 #endif
1619
1620     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt,
1621         (lock_params.frameAvgQP - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
1622
1623     res = nvenc_set_timestamp(avctx, &lock_params, pkt);
1624     if (res < 0)
1625         goto error2;
1626
1627     av_free(slice_offsets);
1628
1629     return 0;
1630
1631 error:
1632     timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1633
1634 error2:
1635     av_free(slice_offsets);
1636
1637     return res;
1638 }
1639
1640 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
1641 {
1642     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1643     int nb_ready, nb_pending;
1644
1645     /* when B-frames are enabled, we wait for two initial timestamps to
1646      * calculate the first dts */
1647     if (!flush && avctx->max_b_frames > 0 &&
1648         (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE || ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE))
1649         return 0;
1650
1651     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->output_surface_ready_queue)   / sizeof(NvencSurface*);
1652     nb_pending = av_fifo_size(ctx->output_surface_queue)         / sizeof(NvencSurface*);
1653     if (flush)
1654         return nb_ready > 0;
1655     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
1656 }
1657
1658 int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1659                           const AVFrame *frame, int *got_packet)
1660 {
1661     NVENCSTATUS nv_status;
1662     CUresult cu_res;
1663     CUcontext dummy;
1664     NvencSurface *tmpoutsurf, *inSurf;
1665     int res;
1666
1667     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1668     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1669     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1670
1671     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1672     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1673
1674     if (frame) {
1675         inSurf = get_free_frame(ctx);
1676         if (!inSurf) {
1677             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No free surfaces\n");
1678             return AVERROR_BUG;
1679         }
1680
1681         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1682         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1683             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1684             return AVERROR_EXTERNAL;
1685         }
1686
1687         res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, inSurf);
1688
1689         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1690         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1691             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1692             return AVERROR_EXTERNAL;
1693         }
1694
1695         if (res) {
1696             inSurf->lockCount = 0;
1697             return res;
1698         }
1699
1700         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1701         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1702         pic_params.inputWidth = avctx->width;
1703         pic_params.inputHeight = avctx->height;
1704         pic_params.inputPitch = inSurf->pitch;
1705         pic_params.outputBitstream = inSurf->output_surface;
1706
1707         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1708             if (frame->top_field_first)
1709                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1710             else
1711                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1712         } else {
1713             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1714         }
1715
1716         if (ctx->forced_idr >= 0 && frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I) {
1717             pic_params.encodePicFlags =
1718                 ctx->forced_idr ? NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEIDR : NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEINTRA;
1719         } else {
1720             pic_params.encodePicFlags = 0;
1721         }
1722
1723         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1724
1725         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &pic_params);
1726     } else {
1727         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1728     }
1729
1730     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1731     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1732         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1733         return AVERROR_EXTERNAL;
1734     }
1735
1736     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1737
1738     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1739     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1740         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1741         return AVERROR_EXTERNAL;
1742     }
1743
1744     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS &&
1745         nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
1746         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "EncodePicture failed!");
1747
1748     if (frame) {
1749         av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_queue, &inSurf, sizeof(inSurf), NULL);
1750         timestamp_queue_enqueue(ctx->timestamp_list, frame->pts);
1751
1752         if (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE)
1753             ctx->initial_pts[0] = frame->pts;
1754         else if (ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE)
1755             ctx->initial_pts[1] = frame->pts;
1756     }
1757
1758     /* all the pending buffers are now ready for output */
1759     if (nv_status == NV_ENC_SUCCESS) {
1760         while (av_fifo_size(ctx->output_surface_queue) > 0) {
1761             av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1762             av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1763         }
1764     }
1765
1766     if (output_ready(avctx, !frame)) {
1767         av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1768
1769         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmpoutsurf);
1770
1771         if (res)
1772             return res;
1773
1774         av_assert0(tmpoutsurf->lockCount);
1775         tmpoutsurf->lockCount--;
1776
1777         *got_packet = 1;
1778     } else {
1779         *got_packet = 0;
1780     }
1781
1782     return 0;
1783 }