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_CBR_LOWDELAY_HQ || \
  37                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ)
  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 void nvenc_print_driver_requirement(AVCodecContext *avctx, int level)
 116 {
 117 #if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
 118     const char *minver = "378.66";
 119 #else
 120     const char *minver = "378.13";
 121 #endif
 122     av_log(avctx, level, "The minimum required Nvidia driver for nvenc is %s or newer\n", minver);
 123 }
 124
 125 static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
 126 {
 127     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
 128     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 129     NVENCSTATUS err;
 130     uint32_t nvenc_max_ver;
 131     int ret;
 132
 133     ret = cuda_load_functions(&dl_fn->cuda_dl);
 134     if (ret < 0)
 135         return ret;
 136
 137     ret = nvenc_load_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
 138     if (ret < 0) {
 139         nvenc_print_driver_requirement(avctx, AV_LOG_ERROR);
 140         return ret;
 141     }
 142
 143     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPIGetMaxSupportedVersion(&nvenc_max_ver);
 144     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 145         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to query nvenc max version");
 146
 147     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Loaded Nvenc version %d.%d\n", nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
 148
 149     if ((NVENCAPI_MAJOR_VERSION << 4 | NVENCAPI_MINOR_VERSION) > nvenc_max_ver) {
 150         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Driver does not support the required nvenc API version. "
 151                "Required: %d.%d Found: %d.%d\n",
 152                NVENCAPI_MAJOR_VERSION, NVENCAPI_MINOR_VERSION,
 153                nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
 154         nvenc_print_driver_requirement(avctx, AV_LOG_ERROR);
 155         return AVERROR(ENOSYS);
 156     }
 157
 158     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
 159
 160     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPICreateInstance(&dl_fn->nvenc_funcs);
 161     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 162         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to create nvenc instance");
 163
 164     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
 165
 166     return 0;
 167 }
 168
 169 static av_cold int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
 170 {
 171     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
 172     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 173     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 174     NVENCSTATUS ret;
 175
 176     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
 177     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
 178     params.device     = ctx->cu_context;
 179     params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
 180
 181     ret = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvencoder);
 182     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 183         ctx->nvencoder = NULL;
 184         return nvenc_print_error(avctx, ret, "OpenEncodeSessionEx failed");
 185     }
 186
 187     return 0;
 188 }
 189
 190 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
 191 {
 192     NvencContext *ctx                    = avctx->priv_data;
 193     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 194     int i, ret, count = 0;
 195     GUID *guids = NULL;
 196
 197     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvencoder, &count);
 198
 199     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
 200         return AVERROR(ENOSYS);
 201
 202     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
 203     if (!guids)
 204         return AVERROR(ENOMEM);
 205
 206     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvencoder, guids, count, &count);
 207     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 208         ret = AVERROR(ENOSYS);
 209         goto fail;
 210     }
 211
 212     ret = AVERROR(ENOSYS);
 213     for (i = 0; i < count; i++) {
 214         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->init_encode_params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
 215             ret = 0;
 216             break;
 217         }
 218     }
 219
 220 fail:
 221     av_free(guids);
 222
 223     return ret;
 224 }
 225
 226 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
 227 {
 228     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 229     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 230     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
 231     int ret, val = 0;
 232
 233     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
 234     params.capsToQuery = cap;
 235
 236     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvencoder, ctx->init_encode_params.encodeGUID, &params, &val);
 237
 238     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
 239         return val;
 240     return 0;
 241 }
 242
 243 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
 244 {
 245     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 246     int ret;
 247
 248     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
 249     if (ret < 0) {
 250         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Codec not supported\n");
 251         return ret;
 252     }
 253
 254     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
 255     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
 256         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "YUV444P not supported\n");
 257         return AVERROR(ENOSYS);
 258     }
 259
 260     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOSSLESS_ENCODE);
 261     if (ctx->preset >= PRESET_LOSSLESS_DEFAULT && ret <= 0) {
 262         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Lossless encoding not supported\n");
 263         return AVERROR(ENOSYS);
 264     }
 265
 266     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
 267     if (ret < avctx->width) {
 268         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Width %d exceeds %d\n",
 269                avctx->width, ret);
 270         return AVERROR(ENOSYS);
 271     }
 272
 273     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
 274     if (ret < avctx->height) {
 275         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Height %d exceeds %d\n",
 276                avctx->height, ret);
 277         return AVERROR(ENOSYS);
 278     }
 279
 280     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
 281     if (ret < avctx->max_b_frames) {
 282         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Max B-frames %d exceed %d\n",
 283                avctx->max_b_frames, ret);
 284
 285         return AVERROR(ENOSYS);
 286     }
 287
 288     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_FIELD_ENCODING);
 289     if (ret < 1 && avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 290         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
 291                "Interlaced encoding is not supported. Supported level: %d\n",
 292                ret);
 293         return AVERROR(ENOSYS);
 294     }
 295
 296     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_10BIT_ENCODE);
 297     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
 298         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "10 bit encode not supported\n");
 299         return AVERROR(ENOSYS);
 300     }
 301
 302     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOOKAHEAD);
 303     if (ctx->rc_lookahead > 0 && ret <= 0) {
 304         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "RC lookahead not supported\n");
 305         return AVERROR(ENOSYS);
 306     }
 307
 308     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_TEMPORAL_AQ);
 309     if (ctx->temporal_aq > 0 && ret <= 0) {
 310         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ not supported\n");
 311         return AVERROR(ENOSYS);
 312     }
 313
 314     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_WEIGHTED_PREDICTION);
 315     if (ctx->weighted_pred > 0 && ret <= 0) {
 316         av_log (avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Weighted Prediction not supported\n");
 317         return AVERROR(ENOSYS);
 318     }
 319
 320     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_CABAC);
 321     if (ctx->coder == NV_ENC_H264_ENTROPY_CODING_MODE_CABAC && ret <= 0) {
 322         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "CABAC entropy coding not supported\n");
 323         return AVERROR(ENOSYS);
 324     }
 325
 326     return 0;
 327 }
 328
 329 static av_cold int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
 330 {
 331     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 332     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 333     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
 334     char name[128] = { 0};
 335     int major, minor, ret;
 336     CUresult cu_res;
 337     CUdevice cu_device;
 338     CUcontext dummy;
 339     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
 340
 341     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 342         loglevel = AV_LOG_INFO;
 343
 344     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGet(&cu_device, idx);
 345     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 346         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 347                "Cannot access the CUDA device %d\n",
 348                idx);
 349         return -1;
 350     }
 351
 352     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetName(name, sizeof(name), cu_device);
 353     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 354         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceGetName failed on device %d\n", idx);
 355         return -1;
 356     }
 357
 358     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceComputeCapability(&major, &minor, cu_device);
 359     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 360         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceComputeCapability failed on device %d\n", idx);
 361         return -1;
 362     }
 363
 364     av_log(avctx, loglevel, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d ]\n", idx, name, major, minor);
 365     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP) {
 366         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC\n");
 367         goto fail;
 368     }
 369
 370     if (ctx->device != idx && ctx->device != ANY_DEVICE)
 371         return -1;
 372
 373     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxCreate(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device);
 374     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 375         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
 376         goto fail;
 377     }
 378
 379     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
 380
 381     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
 382     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 383         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed popping CUDA context: 0x%x\n", (int)cu_res);
 384         goto fail2;
 385     }
 386
 387     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
 388         goto fail2;
 389
 390     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
 391         goto fail3;
 392
 393     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
 394
 395     dl_fn->nvenc_device_count++;
 396
 397     if (ctx->device == idx || ctx->device == ANY_DEVICE)
 398         return 0;
 399
 400 fail3:
 401     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
 402     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 403         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
 404         return AVERROR_EXTERNAL;
 405     }
 406
 407     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
 408     ctx->nvencoder = NULL;
 409
 410     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
 411     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 412         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
 413         return AVERROR_EXTERNAL;
 414     }
 415
 416 fail2:
 417     dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
 418     ctx->cu_context_internal = NULL;
 419
 420 fail:
 421     return AVERROR(ENOSYS);
 422 }
 423
 424 static av_cold int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
 425 {
 426     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
 427     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 428
 429     switch (avctx->codec->id) {
 430     case AV_CODEC_ID_H264:
 431         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
 432         break;
 433     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 434         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
 435         break;
 436     default:
 437         return AVERROR_BUG;
 438     }
 439
 440     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->hw_frames_ctx || avctx->hw_device_ctx) {
 441         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
 442         AVHWDeviceContext   *hwdev_ctx;
 443         AVCUDADeviceContext *device_hwctx;
 444         int ret;
 445
 446         if (avctx->hw_frames_ctx) {
 447             frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
 448             device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
 449         } else if (avctx->hw_device_ctx) {
 450             hwdev_ctx = (AVHWDeviceContext*)avctx->hw_device_ctx->data;
 451             device_hwctx = hwdev_ctx->hwctx;
 452         } else {
 453             return AVERROR(EINVAL);
 454         }
 455
 456         ctx->cu_context = device_hwctx->cuda_ctx;
 457
 458         ret = nvenc_open_session(avctx);
 459         if (ret < 0)
 460             return ret;
 461
 462         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
 463         if (ret < 0) {
 464             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Provided device doesn't support required NVENC features\n");
 465             return ret;
 466         }
 467     } else {
 468         int i, nb_devices = 0;
 469
 470         if ((dl_fn->cuda_dl->cuInit(0)) != CUDA_SUCCESS) {
 471             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 472                    "Cannot init CUDA\n");
 473             return AVERROR_UNKNOWN;
 474         }
 475
 476         if ((dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetCount(&nb_devices)) != CUDA_SUCCESS) {
 477             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 478                    "Cannot enumerate the CUDA devices\n");
 479             return AVERROR_UNKNOWN;
 480         }
 481
 482         if (!nb_devices) {
 483             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
 484                 return AVERROR_EXTERNAL;
 485         }
 486
 487         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", nb_devices);
 488
 489         dl_fn->nvenc_device_count = 0;
 490         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
 491             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
 492                 return 0;
 493         }
 494
 495         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 496             return AVERROR_EXIT;
 497
 498         if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
 499             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
 500             return AVERROR_EXTERNAL;
 501         }
 502
 503         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->device, nb_devices);
 504         return AVERROR(EINVAL);
 505     }
 506
 507     return 0;
 508 }
 509
 510 typedef struct GUIDTuple {
 511     const GUID guid;
 512     int flags;
 513 } GUIDTuple;
 514
 515 #define PRESET_ALIAS(alias, name, ...) \
 516     [PRESET_ ## alias] = { NV_ENC_PRESET_ ## name ## _GUID, __VA_ARGS__ }
 517
 518 #define PRESET(name, ...) PRESET_ALIAS(name, name, __VA_ARGS__)
 519
 520 static void nvenc_map_preset(NvencContext *ctx)
 521 {
 522     GUIDTuple presets[] = {
 523         PRESET(DEFAULT),
 524         PRESET(HP),
 525         PRESET(HQ),
 526         PRESET(BD),
 527         PRESET_ALIAS(SLOW,   HQ,    NVENC_TWO_PASSES),
 528         PRESET_ALIAS(MEDIUM, HQ,    NVENC_ONE_PASS),
 529         PRESET_ALIAS(FAST,   HP,    NVENC_ONE_PASS),
 530         PRESET(LOW_LATENCY_DEFAULT, NVENC_LOWLATENCY),
 531         PRESET(LOW_LATENCY_HP,      NVENC_LOWLATENCY),
 532         PRESET(LOW_LATENCY_HQ,      NVENC_LOWLATENCY),
 533         PRESET(LOSSLESS_DEFAULT,    NVENC_LOSSLESS),
 534         PRESET(LOSSLESS_HP,         NVENC_LOSSLESS),
 535     };
 536
 537     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
 538
 539     ctx->init_encode_params.presetGUID = t->guid;
 540     ctx->flags = t->flags;
 541 }
 542
 543 #undef PRESET
 544 #undef PRESET_ALIAS
 545
 546 static av_cold void set_constqp(AVCodecContext *avctx)
 547 {
 548     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 549     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 550
 551     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 552
 553     if (ctx->init_qp_p >= 0) {
 554         rc->constQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
 555         if (ctx->init_qp_i >= 0 && ctx->init_qp_b >= 0) {
 556             rc->constQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
 557             rc->constQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
 558         } else if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 559             rc->constQP.qpIntra = av_clip(
 560                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 561             rc->constQP.qpInterB = av_clip(
 562                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 563         } else {
 564             rc->constQP.qpIntra = rc->constQP.qpInterP;
 565             rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpInterP;
 566         }
 567     } else if (ctx->cqp >= 0) {
 568         rc->constQP.qpInterP = rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpIntra = ctx->cqp;
 569         if (avctx->b_quant_factor != 0.0)
 570             rc->constQP.qpInterB = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 571         if (avctx->i_quant_factor != 0.0)
 572             rc->constQP.qpIntra = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 573     }
 574
 575     avctx->qmin = -1;
 576     avctx->qmax = -1;
 577 }
 578
 579 static av_cold void set_vbr(AVCodecContext *avctx)
 580 {
 581     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 582     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 583     int qp_inter_p;
 584
 585     if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 586         rc->enableMinQP = 1;
 587         rc->enableMaxQP = 1;
 588
 589         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 590         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 591         rc->minQP.qpIntra  = avctx->qmin;
 592
 593         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
 594         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
 595         rc->maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
 596
 597         qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
 598     } else if (avctx->qmin >= 0) {
 599         rc->enableMinQP = 1;
 600
 601         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 602         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 603         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
 604
 605         qp_inter_p = avctx->qmin;
 606     } else {
 607         qp_inter_p = 26; // default to 26
 608     }
 609
 610     rc->enableInitialRCQP = 1;
 611
 612     if (ctx->init_qp_p < 0) {
 613         rc->initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
 614     } else {
 615         rc->initialRCQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
 616     }
 617
 618     if (ctx->init_qp_i < 0) {
 619         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 620             rc->initialRCQP.qpIntra = av_clip(
 621                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 622         } else {
 623             rc->initialRCQP.qpIntra = rc->initialRCQP.qpInterP;
 624         }
 625     } else {
 626         rc->initialRCQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
 627     }
 628
 629     if (ctx->init_qp_b < 0) {
 630         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 631             rc->initialRCQP.qpInterB = av_clip(
 632                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
 633         } else {
 634             rc->initialRCQP.qpInterB = rc->initialRCQP.qpInterP;
 635         }
 636     } else {
 637         rc->initialRCQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
 638     }
 639 }
 640
 641 static av_cold void set_lossless(AVCodecContext *avctx)
 642 {
 643     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 644     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 645
 646     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 647     rc->constQP.qpInterB = 0;
 648     rc->constQP.qpInterP = 0;
 649     rc->constQP.qpIntra  = 0;
 650
 651     avctx->qmin = -1;
 652     avctx->qmax = -1;
 653 }
 654
 655 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 656 {
 657     NvencContext *ctx    = avctx->priv_data;
 658     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 659
 660     switch (ctx->rc) {
 661     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
 662         set_constqp(avctx);
 663         return;
 664     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
 665         if (avctx->qmin < 0) {
 666             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 667                    "The variable bitrate rate-control requires "
 668                    "the 'qmin' option set.\n");
 669             set_vbr(avctx);
 670             return;
 671         }
 672         /* fall through */
 673     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ:
 674     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
 675         set_vbr(avctx);
 676         break;
 677     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
 678     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ:
 679     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ:
 680         break;
 681     }
 682
 683     rc->rateControlMode = ctx->rc;
 684 }
 685
 686 static av_cold int nvenc_recalc_surfaces(AVCodecContext *avctx)
 687 {
 688     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 689     // default minimum of 4 surfaces
 690     // multiply by 2 for number of NVENCs on gpu (hardcode to 2)
 691     // another multiply by 2 to avoid blocking next PBB group
 692     int nb_surfaces = FFMAX(4, ctx->encode_config.frameIntervalP * 2 * 2);
 693
 694     // lookahead enabled
 695     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
 696         // +1 is to account for lkd_bound calculation later
 697         // +4 is to allow sufficient pipelining with lookahead
 698         nb_surfaces = FFMAX(1, FFMAX(nb_surfaces, ctx->rc_lookahead + ctx->encode_config.frameIntervalP + 1 + 4));
 699         if (nb_surfaces > ctx->nb_surfaces && ctx->nb_surfaces > 0)
 700         {
 701             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 702                    "Defined rc_lookahead requires more surfaces, "
 703                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
 704         }
 705         ctx->nb_surfaces = FFMAX(nb_surfaces, ctx->nb_surfaces);
 706     } else {
 707         if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1 && ctx->nb_surfaces < nb_surfaces && ctx->nb_surfaces > 0)
 708         {
 709             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 710                    "Defined b-frame requires more surfaces, "
 711                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
 712             ctx->nb_surfaces = FFMAX(ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
 713         }
 714         else if (ctx->nb_surfaces <= 0)
 715             ctx->nb_surfaces = nb_surfaces;
 716         // otherwise use user specified value
 717     }
 718
 719     ctx->nb_surfaces = FFMAX(1, FFMIN(MAX_REGISTERED_FRAMES, ctx->nb_surfaces));
 720     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
 721
 722     return 0;
 723 }
 724
 725 static av_cold void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 726 {
 727     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 728
 729     if (avctx->global_quality > 0)
 730         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Using global_quality with nvenc is deprecated. Use qp instead.\n");
 731
 732     if (ctx->cqp < 0 && avctx->global_quality > 0)
 733         ctx->cqp = avctx->global_quality;
 734
 735     if (avctx->bit_rate > 0) {
 736         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
 737     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
 738         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
 739     }
 740
 741     if (avctx->rc_max_rate > 0)
 742         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
 743
 744     if (ctx->rc < 0) {
 745         if (ctx->flags & NVENC_ONE_PASS)
 746             ctx->twopass = 0;
 747         if (ctx->flags & NVENC_TWO_PASSES)
 748             ctx->twopass = 1;
 749
 750         if (ctx->twopass < 0)
 751             ctx->twopass = (ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY) != 0;
 752
 753         if (ctx->cbr) {
 754             if (ctx->twopass) {
 755                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ;
 756             } else {
 757                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
 758             }
 759         } else if (ctx->cqp >= 0) {
 760             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 761         } else if (ctx->twopass) {
 762             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ;
 763         } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 764             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
 765         }
 766     }
 767
 768     if (ctx->rc >= 0 && ctx->rc & RC_MODE_DEPRECATED) {
 769         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Specified rc mode is deprecated.\n");
 770         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tll_2pass_quality -> cbr_ld_hq\n");
 771         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tll_2pass_size -> cbr_hq\n");
 772         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tvbr_2pass -> vbr_hq\n");
 773         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tvbr_minqp -> (no replacement)\n");
 774
 775         ctx->rc &= ~RC_MODE_DEPRECATED;
 776     }
 777
 778     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
 779         set_lossless(avctx);
 780     } else if (ctx->rc >= 0) {
 781         nvenc_override_rate_control(avctx);
 782     } else {
 783         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
 784         set_vbr(avctx);
 785     }
 786
 787     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
 788         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
 789     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
 790         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
 791     }
 792
 793     if (ctx->aq) {
 794         ctx->encode_config.rcParams.enableAQ   = 1;
 795         ctx->encode_config.rcParams.aqStrength = ctx->aq_strength;
 796         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "AQ enabled.\n");
 797     }
 798
 799     if (ctx->temporal_aq) {
 800         ctx->encode_config.rcParams.enableTemporalAQ = 1;
 801         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ enabled.\n");
 802     }
 803
 804     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
 805         int lkd_bound = FFMIN(ctx->nb_surfaces, ctx->async_depth) -
 806                         ctx->encode_config.frameIntervalP - 4;
 807
 808         if (lkd_bound < 0) {
 809             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 810                    "Lookahead not enabled. Increase buffer delay (-delay).\n");
 811         } else {
 812             ctx->encode_config.rcParams.enableLookahead = 1;
 813             ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth  = av_clip(ctx->rc_lookahead, 0, lkd_bound);
 814             ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt   = ctx->no_scenecut;
 815             ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt   = !ctx->b_adapt;
 816             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
 817                    "Lookahead enabled: depth %d, scenecut %s, B-adapt %s.\n",
 818                    ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth,
 819                    ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt ? "disabled" : "enabled",
 820                    ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt ? "disabled" : "enabled");
 821         }
 822     }
 823
 824     if (ctx->strict_gop) {
 825         ctx->encode_config.rcParams.strictGOPTarget = 1;
 826         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Strict GOP target enabled.\n");
 827     }
 828
 829     if (ctx->nonref_p)
 830         ctx->encode_config.rcParams.enableNonRefP = 1;
 831
 832     if (ctx->zerolatency)
 833         ctx->encode_config.rcParams.zeroReorderDelay = 1;
 834
 835     if (ctx->quality)
 836     {
 837         //convert from float to fixed point 8.8
 838         int tmp_quality = (int)(ctx->quality * 256.0f);
 839         ctx->encode_config.rcParams.targetQuality = (uint8_t)(tmp_quality >> 8);
 840         ctx->encode_config.rcParams.targetQualityLSB = (uint8_t)(tmp_quality & 0xff);
 841     }
 842 }
 843
 844 static av_cold int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
 845 {
 846     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
 847     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
 848     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
 849     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
 850
 851     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
 852     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
 853     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
 854     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
 855         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
 856
 857     vui->colourDescriptionPresentFlag =
 858         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
 859
 860     vui->videoSignalTypePresentFlag =
 861         (vui->colourDescriptionPresentFlag
 862         || vui->videoFormat != 5
 863         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
 864
 865     h264->sliceMode = 3;
 866     h264->sliceModeData = 1;
 867
 868     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 869     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 870     h264->outputAUD     = ctx->aud;
 871
 872     if (avctx->refs >= 0) {
 873         /* 0 means "let the hardware decide" */
 874         h264->maxNumRefFrames = avctx->refs;
 875     }
 876     if (avctx->gop_size >= 0) {
 877         h264->idrPeriod = cc->gopLength;
 878     }
 879
 880     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
 881         h264->outputBufferingPeriodSEI = 1;
 882     }
 883
 884     h264->outputPictureTimingSEI = 1;
 885
 886     if (cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ ||
 887         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ ||
 888         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ) {
 889         h264->adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
 890         h264->fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
 891     }
 892
 893     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
 894         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
 895     } else {
 896         switch(ctx->profile) {
 897         case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
 898             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
 899             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
 900             break;
 901         case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
 902             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
 903             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
 904             break;
 905         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
 906             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
 907             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
 908             break;
 909         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444P:
 910             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 911             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
 912             break;
 913         }
 914     }
 915
 916     // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
 917     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
 918         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 919         avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
 920     }
 921
 922     h264->chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
 923
 924     h264->level = ctx->level;
 925
 926     if (ctx->coder >= 0)
 927         h264->entropyCodingMode = ctx->coder;
 928
 929     return 0;
 930 }
 931
 932 static av_cold int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
 933 {
 934     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
 935     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
 936     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
 937     NV_ENC_CONFIG_HEVC_VUI_PARAMETERS *vui = &hevc->hevcVUIParameters;
 938
 939     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
 940     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
 941     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
 942     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
 943         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
 944
 945     vui->colourDescriptionPresentFlag =
 946         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
 947
 948     vui->videoSignalTypePresentFlag =
 949         (vui->colourDescriptionPresentFlag
 950         || vui->videoFormat != 5
 951         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
 952
 953     hevc->sliceMode = 3;
 954     hevc->sliceModeData = 1;
 955
 956     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 957     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 958     hevc->outputAUD     = ctx->aud;
 959
 960     if (avctx->refs >= 0) {
 961         /* 0 means "let the hardware decide" */
 962         hevc->maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
 963     }
 964     if (avctx->gop_size >= 0) {
 965         hevc->idrPeriod = cc->gopLength;
 966     }
 967
 968     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
 969         hevc->outputBufferingPeriodSEI = 1;
 970     }
 971
 972     hevc->outputPictureTimingSEI = 1;
 973
 974     switch (ctx->profile) {
 975     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN:
 976         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
 977         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
 978         break;
 979     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_10:
 980         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
 981         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
 982         break;
 983     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_REXT:
 984         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
 985         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
 986         break;
 987     }
 988
 989     // force setting profile as main10 if input is 10 bit
 990     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt)) {
 991         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
 992         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
 993     }
 994
 995     // force setting profile as rext if input is yuv444
 996     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt)) {
 997         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
 998         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
 999     }
1000
1001     hevc->chromaFormatIDC = IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) ? 3 : 1;
1002
1003     hevc->pixelBitDepthMinus8 = IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) ? 2 : 0;
1004
1005     hevc->level = ctx->level;
1006
1007     hevc->tier = ctx->tier;
1008
1009     return 0;
1010 }
1011
1012 static av_cold int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
1013 {
1014     switch (avctx->codec->id) {
1015     case AV_CODEC_ID_H264:
1016         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
1017     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1018         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
1019     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
1020     }
1021
1022     return 0;
1023 }
1024
1025 static av_cold int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
1026 {
1027     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1028     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1029     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1030
1031     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
1032     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
1033     AVCPBProperties *cpb_props;
1034     CUresult cu_res;
1035     CUcontext dummy;
1036     int res = 0;
1037     int dw, dh;
1038
1039     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1040     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
1041
1042     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
1043     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
1044
1045     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
1046
1047     nvenc_map_preset(ctx);
1048
1049     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
1050     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1051
1052     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder,
1053                                                     ctx->init_encode_params.encodeGUID,
1054                                                     ctx->init_encode_params.presetGUID,
1055                                                     &preset_config);
1056     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1057         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Cannot get the preset configuration");
1058
1059     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
1060
1061     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1062
1063     dw = avctx->width;
1064     dh = avctx->height;
1065     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
1066         dw*= avctx->sample_aspect_ratio.num;
1067         dh*= avctx->sample_aspect_ratio.den;
1068     }
1069     av_reduce(&dw, &dh, dw, dh, 1024 * 1024);
1070     ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
1071     ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
1072
1073     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
1074     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
1075
1076     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
1077     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
1078
1079     if (ctx->weighted_pred == 1)
1080         ctx->init_encode_params.enableWeightedPrediction = 1;
1081
1082     if (ctx->bluray_compat) {
1083         ctx->aud = 1;
1084         avctx->refs = FFMIN(FFMAX(avctx->refs, 0), 6);
1085         avctx->max_b_frames = FFMIN(avctx->max_b_frames, 3);
1086         switch (avctx->codec->id) {
1087         case AV_CODEC_ID_H264:
1088             /* maximum level depends on used resolution */
1089             break;
1090         case AV_CODEC_ID_HEVC:
1091             ctx->level = NV_ENC_LEVEL_HEVC_51;
1092             ctx->tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
1093             break;
1094         }
1095     }
1096
1097     if (avctx->gop_size > 0) {
1098         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
1099             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B-Frame, 3 two B-frames, and so on. */
1100             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
1101         }
1102
1103         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
1104     } else if (avctx->gop_size == 0) {
1105         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
1106         ctx->encode_config.gopLength = 1;
1107     }
1108
1109     ctx->initial_pts[0] = AV_NOPTS_VALUE;
1110     ctx->initial_pts[1] = AV_NOPTS_VALUE;
1111
1112     nvenc_recalc_surfaces(avctx);
1113
1114     nvenc_setup_rate_control(avctx);
1115
1116     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1117         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
1118     } else {
1119         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
1120     }
1121
1122     res = nvenc_setup_codec_config(avctx);
1123     if (res)
1124         return res;
1125
1126     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1127     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1128         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1129         return AVERROR_EXTERNAL;
1130     }
1131
1132     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
1133
1134     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1135     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1136         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1137         return AVERROR_EXTERNAL;
1138     }
1139
1140     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1141         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "InitializeEncoder failed");
1142     }
1143
1144     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1145         avctx->has_b_frames = 2;
1146
1147     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1148         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1149
1150     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
1151     if (!cpb_props)
1152         return AVERROR(ENOMEM);
1153     cpb_props->max_bitrate = ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate;
1154     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
1155     cpb_props->buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize;
1156
1157     return 0;
1158 }
1159
1160 static NV_ENC_BUFFER_FORMAT nvenc_map_buffer_format(enum AVPixelFormat pix_fmt)
1161 {
1162     switch (pix_fmt) {
1163     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1164         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1165     case AV_PIX_FMT_NV12:
1166         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1167     case AV_PIX_FMT_P010:
1168         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV420_10BIT;
1169     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1170         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1171     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
1172         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_10BIT;
1173     case AV_PIX_FMT_0RGB32:
1174         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ARGB;
1175     case AV_PIX_FMT_0BGR32:
1176         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ABGR;
1177     default:
1178         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED;
1179     }
1180 }
1181
1182 static av_cold int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
1183 {
1184     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1185     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1186     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1187     NvencSurface* tmp_surface = &ctx->surfaces[idx];
1188
1189     NVENCSTATUS nv_status;
1190     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
1191     allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
1192
1193     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1194         ctx->surfaces[idx].in_ref = av_frame_alloc();
1195         if (!ctx->surfaces[idx].in_ref)
1196             return AVERROR(ENOMEM);
1197     } else {
1198         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1199
1200         ctx->surfaces[idx].format = nvenc_map_buffer_format(ctx->data_pix_fmt);
1201         if (ctx->surfaces[idx].format == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1202             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1203                    av_get_pix_fmt_name(ctx->data_pix_fmt));
1204             return AVERROR(EINVAL);
1205         }
1206
1207         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1208         allocSurf.width = avctx->width;
1209         allocSurf.height = avctx->height;
1210         allocSurf.bufferFmt = ctx->surfaces[idx].format;
1211
1212         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1213         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1214             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateInputBuffer failed");
1215         }
1216
1217         ctx->surfaces[idx].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1218         ctx->surfaces[idx].width = allocSurf.width;
1219         ctx->surfaces[idx].height = allocSurf.height;
1220     }
1221
1222     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1223     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1224         int err = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateBitstreamBuffer failed");
1225         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1226             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[idx].input_surface);
1227         av_frame_free(&ctx->surfaces[idx].in_ref);
1228         return err;
1229     }
1230
1231     ctx->surfaces[idx].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1232     ctx->surfaces[idx].size = allocOut.size;
1233
1234     av_fifo_generic_write(ctx->unused_surface_queue, &tmp_surface, sizeof(tmp_surface), NULL);
1235
1236     return 0;
1237 }
1238
1239 static av_cold int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
1240 {
1241     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1242     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1243     CUresult cu_res;
1244     CUcontext dummy;
1245     int i, res;
1246
1247     ctx->surfaces = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->surfaces));
1248     if (!ctx->surfaces)
1249         return AVERROR(ENOMEM);
1250
1251     ctx->timestamp_list = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
1252     if (!ctx->timestamp_list)
1253         return AVERROR(ENOMEM);
1254
1255     ctx->unused_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1256     if (!ctx->unused_surface_queue)
1257         return AVERROR(ENOMEM);
1258
1259     ctx->output_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1260     if (!ctx->output_surface_queue)
1261         return AVERROR(ENOMEM);
1262     ctx->output_surface_ready_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1263     if (!ctx->output_surface_ready_queue)
1264         return AVERROR(ENOMEM);
1265
1266     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1267     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1268         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1269         return AVERROR_EXTERNAL;
1270     }
1271
1272     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1273         if ((res = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
1274         {
1275             cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1276             if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1277                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1278                 return AVERROR_EXTERNAL;
1279             }
1280             return res;
1281         }
1282     }
1283
1284     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1285     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1286         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1287         return AVERROR_EXTERNAL;
1288     }
1289
1290     return 0;
1291 }
1292
1293 static av_cold int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
1294 {
1295     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1296     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1297     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1298
1299     NVENCSTATUS nv_status;
1300     uint32_t outSize = 0;
1301     char tmpHeader[256];
1302     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1303     payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1304
1305     payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1306     payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1307     payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1308
1309     nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1310     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1311         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetSequenceParams failed");
1312     }
1313
1314     avctx->extradata_size = outSize;
1315     avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1316
1317     if (!avctx->extradata) {
1318         return AVERROR(ENOMEM);
1319     }
1320
1321     memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1322
1323     return 0;
1324 }
1325
1326 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1327 {
1328     NvencContext *ctx               = avctx->priv_data;
1329     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1330     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1331     CUresult cu_res;
1332     CUcontext dummy;
1333     int i;
1334
1335     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
1336     if (ctx->nvencoder) {
1337         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
1338                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
1339
1340         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1341         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1342             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1343             return AVERROR_EXTERNAL;
1344         }
1345
1346         p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &params);
1347     }
1348
1349     av_fifo_freep(&ctx->timestamp_list);
1350     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_ready_queue);
1351     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_queue);
1352     av_fifo_freep(&ctx->unused_surface_queue);
1353
1354     if (ctx->surfaces && avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1355         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1356             if (ctx->surfaces[i].input_surface) {
1357                  p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].in_map.mappedResource);
1358             }
1359         }
1360         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1361             if (ctx->registered_frames[i].regptr)
1362                 p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1363         }
1364         ctx->nb_registered_frames = 0;
1365     }
1366
1367     if (ctx->surfaces) {
1368         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1369             if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1370                 p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1371             av_frame_free(&ctx->surfaces[i].in_ref);
1372             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1373         }
1374     }
1375     av_freep(&ctx->surfaces);
1376     ctx->nb_surfaces = 0;
1377
1378     if (ctx->nvencoder) {
1379         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1380
1381         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1382         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1383             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1384             return AVERROR_EXTERNAL;
1385         }
1386     }
1387     ctx->nvencoder = NULL;
1388
1389     if (ctx->cu_context_internal)
1390         dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
1391     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal = NULL;
1392
1393     nvenc_free_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
1394     cuda_free_functions(&dl_fn->cuda_dl);
1395
1396     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
1397
1398     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
1399
1400     return 0;
1401 }
1402
1403 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1404 {
1405     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1406     int ret;
1407
1408     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1409         AVHWFramesContext *frames_ctx;
1410         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
1411             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1412                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
1413             return AVERROR(EINVAL);
1414         }
1415         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1416         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
1417     } else {
1418         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
1419     }
1420
1421     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
1422         return ret;
1423
1424     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
1425         return ret;
1426
1427     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
1428         return ret;
1429
1430     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
1431         return ret;
1432
1433     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1434         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
1435             return ret;
1436     }
1437
1438     return 0;
1439 }
1440
1441 static NvencSurface *get_free_frame(NvencContext *ctx)
1442 {
1443     NvencSurface *tmp_surf;
1444
1445     if (!(av_fifo_size(ctx->unused_surface_queue) > 0))
1446         // queue empty
1447         return NULL;
1448
1449     av_fifo_generic_read(ctx->unused_surface_queue, &tmp_surf, sizeof(tmp_surf), NULL);
1450     return tmp_surf;
1451 }
1452
1453 static int nvenc_copy_frame(AVCodecContext *avctx, NvencSurface *nv_surface,
1454             NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *lock_buffer_params, const AVFrame *frame)
1455 {
1456     int dst_linesize[4] = {
1457         lock_buffer_params->pitch,
1458         lock_buffer_params->pitch,
1459         lock_buffer_params->pitch,
1460         lock_buffer_params->pitch
1461     };
1462     uint8_t *dst_data[4];
1463     int ret;
1464
1465     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1466         dst_linesize[1] = dst_linesize[2] >>= 1;
1467
1468     ret = av_image_fill_pointers(dst_data, frame->format, nv_surface->height,
1469                                  lock_buffer_params->bufferDataPtr, dst_linesize);
1470     if (ret < 0)
1471         return ret;
1472
1473     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1474         FFSWAP(uint8_t*, dst_data[1], dst_data[2]);
1475
1476     av_image_copy(dst_data, dst_linesize,
1477                   (const uint8_t**)frame->data, frame->linesize, frame->format,
1478                   avctx->width, avctx->height);
1479
1480     return 0;
1481 }
1482
1483 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1484 {
1485     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1486     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1487     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1488
1489     int i;
1490
1491     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1492         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1493             if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1494                 if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1495                     p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder,
1496                                                 ctx->registered_frames[i].regptr);
1497                     ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1498                 }
1499                 return i;
1500             }
1501         }
1502     } else {
1503         return ctx->nb_registered_frames++;
1504     }
1505
1506     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1507     return AVERROR(ENOMEM);
1508 }
1509
1510 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1511 {
1512     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1513     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1514     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1515
1516     AVHWFramesContext *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)frame->hw_frames_ctx->data;
1517     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1518     int i, idx, ret;
1519
1520     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1521         if (ctx->registered_frames[i].ptr == (CUdeviceptr)frame->data[0])
1522             return i;
1523     }
1524
1525     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1526     if (idx < 0)
1527         return idx;
1528
1529     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1530     reg.resourceType       = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1531     reg.width              = frames_ctx->width;
1532     reg.height             = frames_ctx->height;
1533     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1534     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1535
1536     reg.bufferFormat       = nvenc_map_buffer_format(frames_ctx->sw_format);
1537     if (reg.bufferFormat == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1538         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1539                av_get_pix_fmt_name(frames_ctx->sw_format));
1540         return AVERROR(EINVAL);
1541     }
1542
1543     ret = p_nvenc->nvEncRegisterResource(ctx->nvencoder, &reg);
1544     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1545         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1546         return AVERROR_UNKNOWN;
1547     }
1548
1549     ctx->registered_frames[idx].ptr    = (CUdeviceptr)frame->data[0];
1550     ctx->registered_frames[idx].regptr = reg.registeredResource;
1551     return idx;
1552 }
1553
1554 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1555                                       NvencSurface *nvenc_frame)
1556 {
1557     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1558     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1559     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1560
1561     int res;
1562     NVENCSTATUS nv_status;
1563
1564     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1565         int reg_idx = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1566         if (reg_idx < 0) {
1567             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input CUDA frame\n");
1568             return reg_idx;
1569         }
1570
1571         res = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1572         if (res < 0)
1573             return res;
1574
1575         nvenc_frame->in_map.version = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1576         nvenc_frame->in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1577         nv_status = p_nvenc->nvEncMapInputResource(ctx->nvencoder, &nvenc_frame->in_map);
1578         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1579             av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1580             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Error mapping an input resource");
1581         }
1582
1583         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped = 1;
1584         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1585         nvenc_frame->input_surface             = nvenc_frame->in_map.mappedResource;
1586         nvenc_frame->format                    = nvenc_frame->in_map.mappedBufferFmt;
1587         nvenc_frame->pitch                     = frame->linesize[0];
1588         return 0;
1589     } else {
1590         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1591
1592         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1593         lockBufferParams.inputBuffer = nvenc_frame->input_surface;
1594
1595         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1596         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1597             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking nvenc input buffer");
1598         }
1599
1600         nvenc_frame->pitch = lockBufferParams.pitch;
1601         res = nvenc_copy_frame(avctx, nvenc_frame, &lockBufferParams, frame);
1602
1603         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, nvenc_frame->input_surface);
1604         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1605             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking input buffer!");
1606         }
1607
1608         return res;
1609     }
1610 }
1611
1612 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1613                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1614 {
1615     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1616
1617     switch (avctx->codec->id) {
1618     case AV_CODEC_ID_H264:
1619         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1620             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1621         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1622             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1623       break;
1624     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1625         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1626             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1627         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1628             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1629         break;
1630     }
1631 }
1632
1633 static inline void timestamp_queue_enqueue(AVFifoBuffer* queue, int64_t timestamp)
1634 {
1635     av_fifo_generic_write(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1636 }
1637
1638 static inline int64_t timestamp_queue_dequeue(AVFifoBuffer* queue)
1639 {
1640     int64_t timestamp = AV_NOPTS_VALUE;
1641     if (av_fifo_size(queue) > 0)
1642         av_fifo_generic_read(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1643
1644     return timestamp;
1645 }
1646
1647 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1648                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1649                                AVPacket *pkt)
1650 {
1651     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1652
1653     pkt->pts = params->outputTimeStamp;
1654
1655     /* generate the first dts by linearly extrapolating the
1656      * first two pts values to the past */
1657     if (avctx->max_b_frames > 0 && !ctx->first_packet_output &&
1658         ctx->initial_pts[1] != AV_NOPTS_VALUE) {
1659         int64_t ts0 = ctx->initial_pts[0], ts1 = ctx->initial_pts[1];
1660         int64_t delta;
1661
1662         if ((ts0 < 0 && ts1 > INT64_MAX + ts0) ||
1663             (ts0 > 0 && ts1 < INT64_MIN + ts0))
1664             return AVERROR(ERANGE);
1665         delta = ts1 - ts0;
1666
1667         if ((delta < 0 && ts0 > INT64_MAX + delta) ||
1668             (delta > 0 && ts0 < INT64_MIN + delta))
1669             return AVERROR(ERANGE);
1670         pkt->dts = ts0 - delta;
1671
1672         ctx->first_packet_output = 1;
1673         return 0;
1674     }
1675
1676     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1677
1678     return 0;
1679 }
1680
1681 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencSurface *tmpoutsurf)
1682 {
1683     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1684     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1685     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1686
1687     uint32_t slice_mode_data;
1688     uint32_t *slice_offsets = NULL;
1689     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1690     NVENCSTATUS nv_status;
1691     int res = 0;
1692
1693     enum AVPictureType pict_type;
1694
1695     switch (avctx->codec->id) {
1696     case AV_CODEC_ID_H264:
1697       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1698       break;
1699     case AV_CODEC_ID_H265:
1700       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1701       break;
1702     default:
1703       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1704       res = AVERROR(EINVAL);
1705       goto error;
1706     }
1707     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1708
1709     if (!slice_offsets)
1710         goto error;
1711
1712     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1713
1714     lock_params.doNotWait = 0;
1715     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1716     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1717
1718     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1719     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1720         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking bitstream buffer");
1721         goto error;
1722     }
1723
1724     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1725         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1726         goto error;
1727     }
1728
1729     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1730
1731     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1732     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1733         nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open");
1734
1735
1736     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1737         p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->in_map.mappedResource);
1738         av_frame_unref(tmpoutsurf->in_ref);
1739         ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped = 0;
1740
1741         tmpoutsurf->input_surface = NULL;
1742     }
1743
1744     switch (lock_params.pictureType) {
1745     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1746         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1747     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1748         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1749         break;
1750     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1751         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1752         break;
1753     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1754         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1755         break;
1756     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1757         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1758         break;
1759     default:
1760         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1761         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1762         res = AVERROR_EXTERNAL;
1763         goto error;
1764     }
1765
1766 #if FF_API_CODED_FRAME
1767 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1768     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
1769 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1770 #endif
1771
1772     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt,
1773         (lock_params.frameAvgQP - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
1774
1775     res = nvenc_set_timestamp(avctx, &lock_params, pkt);
1776     if (res < 0)
1777         goto error2;
1778
1779     av_free(slice_offsets);
1780
1781     return 0;
1782
1783 error:
1784     timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1785
1786 error2:
1787     av_free(slice_offsets);
1788
1789     return res;
1790 }
1791
1792 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
1793 {
1794     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1795     int nb_ready, nb_pending;
1796
1797     /* when B-frames are enabled, we wait for two initial timestamps to
1798      * calculate the first dts */
1799     if (!flush && avctx->max_b_frames > 0 &&
1800         (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE || ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE))
1801         return 0;
1802
1803     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->output_surface_ready_queue)   / sizeof(NvencSurface*);
1804     nb_pending = av_fifo_size(ctx->output_surface_queue)         / sizeof(NvencSurface*);
1805     if (flush)
1806         return nb_ready > 0;
1807     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
1808 }
1809
1810 int ff_nvenc_send_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1811 {
1812     NVENCSTATUS nv_status;
1813     CUresult cu_res;
1814     CUcontext dummy;
1815     NvencSurface *tmp_out_surf, *in_surf;
1816     int res;
1817
1818     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1819     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1820     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1821
1822     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1823     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1824
1825     if (!ctx->cu_context || !ctx->nvencoder)
1826         return AVERROR(EINVAL);
1827
1828     if (ctx->encoder_flushing)
1829         return AVERROR_EOF;
1830
1831     if (frame) {
1832         in_surf = get_free_frame(ctx);
1833         if (!in_surf)
1834             return AVERROR(EAGAIN);
1835
1836         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1837         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1838             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1839             return AVERROR_EXTERNAL;
1840         }
1841
1842         res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, in_surf);
1843
1844         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1845         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1846             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1847             return AVERROR_EXTERNAL;
1848         }
1849
1850         if (res)
1851             return res;
1852
1853         pic_params.inputBuffer = in_surf->input_surface;
1854         pic_params.bufferFmt = in_surf->format;
1855         pic_params.inputWidth = in_surf->width;
1856         pic_params.inputHeight = in_surf->height;
1857         pic_params.inputPitch = in_surf->pitch;
1858         pic_params.outputBitstream = in_surf->output_surface;
1859
1860         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1861             if (frame->top_field_first)
1862                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1863             else
1864                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1865         } else {
1866             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1867         }
1868
1869         if (ctx->forced_idr >= 0 && frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I) {
1870             pic_params.encodePicFlags =
1871                 ctx->forced_idr ? NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEIDR : NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEINTRA;
1872         } else {
1873             pic_params.encodePicFlags = 0;
1874         }
1875
1876         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1877
1878         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &pic_params);
1879     } else {
1880         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1881         ctx->encoder_flushing = 1;
1882     }
1883
1884     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1885     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1886         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1887         return AVERROR_EXTERNAL;
1888     }
1889
1890     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1891
1892     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1893     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1894         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1895         return AVERROR_EXTERNAL;
1896     }
1897
1898     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS &&
1899         nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
1900         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "EncodePicture failed!");
1901
1902     if (frame) {
1903         av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_queue, &in_surf, sizeof(in_surf), NULL);
1904         timestamp_queue_enqueue(ctx->timestamp_list, frame->pts);
1905
1906         if (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE)
1907             ctx->initial_pts[0] = frame->pts;
1908         else if (ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE)
1909             ctx->initial_pts[1] = frame->pts;
1910     }
1911
1912     /* all the pending buffers are now ready for output */
1913     if (nv_status == NV_ENC_SUCCESS) {
1914         while (av_fifo_size(ctx->output_surface_queue) > 0) {
1915             av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
1916             av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_ready_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
1917         }
1918     }
1919
1920     return 0;
1921 }
1922
1923 int ff_nvenc_receive_packet(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt)
1924 {
1925     CUresult cu_res;
1926     CUcontext dummy;
1927     NvencSurface *tmp_out_surf;
1928     int res;
1929
1930     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1931     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1932
1933     if (!ctx->cu_context || !ctx->nvencoder)
1934         return AVERROR(EINVAL);
1935
1936     if (output_ready(avctx, ctx->encoder_flushing)) {
1937         av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_ready_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
1938
1939         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1940         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1941             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1942             return AVERROR_EXTERNAL;
1943         }
1944
1945         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmp_out_surf);
1946
1947         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1948         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1949             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1950             return AVERROR_EXTERNAL;
1951         }
1952
1953         if (res)
1954             return res;
1955
1956         av_fifo_generic_write(ctx->unused_surface_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
1957     } else if (ctx->encoder_flushing) {
1958         return AVERROR_EOF;
1959     } else {
1960         return AVERROR(EAGAIN);
1961     }
1962
1963     return 0;
1964 }
1965
1966 int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1967                           const AVFrame *frame, int *got_packet)
1968 {
1969     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1970     int res;
1971
1972     if (!ctx->encoder_flushing) {
1973         res = ff_nvenc_send_frame(avctx, frame);
1974         if (res < 0)
1975             return res;
1976     }
1977
1978     res = ff_nvenc_receive_packet(avctx, pkt);
1979     if (res == AVERROR(EAGAIN) || res == AVERROR_EOF) {
1980         *got_packet = 0;
1981     } else if (res < 0) {
1982         return res;
1983     } else {
1984         *got_packet = 1;
1985     }
1986
1987     return 0;
1988 }