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 #if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
  25 # define CUDA_LIBNAME "nvcuda.dll"
  26 # if ARCH_X86_64
  27 #  define NVENC_LIBNAME "nvEncodeAPI64.dll"
  28 # else
  29 #  define NVENC_LIBNAME "nvEncodeAPI.dll"
  30 # endif
  31 #else
  32 # define CUDA_LIBNAME "libcuda.so.1"
  33 # define NVENC_LIBNAME "libnvidia-encode.so.1"
  34 #endif
  35
  36 #if defined(_WIN32)
  37 #include "compat/w32dlfcn.h"
  38 #else
  39 #include <dlfcn.h>
  40 #endif
  41
  42 #include "libavutil/hwcontext.h"
  43 #include "libavutil/imgutils.h"
  44 #include "libavutil/avassert.h"
  45 #include "libavutil/mem.h"
  46 #include "internal.h"
  47 #include "nvenc.h"
  48
  49 #define NVENC_CAP 0x30
  50 #define IS_CBR(rc) (rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR ||               \
  51                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY ||    \
  52                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP)
  53
  54 #define LOAD_LIBRARY(l, path)                   \
  55     do {                                        \
  56         if (!((l) = dlopen(path, RTLD_LAZY))) { \
  57             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,         \
  58                    "Cannot load %s\n",          \
  59                    path);                       \
  60             return AVERROR_UNKNOWN;             \
  61         }                                       \
  62     } while (0)
  63
  64 #define LOAD_SYMBOL(fun, lib, symbol)        \
  65     do {                                     \
  66         if (!((fun) = dlsym(lib, symbol))) { \
  67             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,      \
  68                    "Cannot load %s\n",       \
  69                    symbol);                  \
  70             return AVERROR_UNKNOWN;          \
  71         }                                    \
  72     } while (0)
  73
  74 const enum AVPixelFormat ff_nvenc_pix_fmts[] = {
  75     AV_PIX_FMT_YUV420P,
  76     AV_PIX_FMT_NV12,
  77     AV_PIX_FMT_P010,
  78     AV_PIX_FMT_YUV444P,
  79     AV_PIX_FMT_YUV444P16,
  80     AV_PIX_FMT_0RGB32,
  81     AV_PIX_FMT_0BGR32,
  82 #if CONFIG_CUDA
  83     AV_PIX_FMT_CUDA,
  84 #endif
  85     AV_PIX_FMT_NONE
  86 };
  87
  88 #define IS_10BIT(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_P010 ||    \
  89                            pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
  90
  91 #define IS_YUV444(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P || \
  92                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
  93
  94 static const struct {
  95     NVENCSTATUS nverr;
  96     int         averr;
  97     const char *desc;
  98 } nvenc_errors[] = {
  99     { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
 100     { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
 101     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
 102     { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
 103     { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
 104     { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
 105     { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
 106     { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
 107     { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
 108     { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
 109     { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
 110     { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
 111     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
 112     { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
 113     { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR_BUFFER_TOO_SMALL, "not enough buffer"},
 114     { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
 115     { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
 116     { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
 117     { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
 118     { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
 119     { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
 120     { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
 121     { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
 122     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
 123     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
 124     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
 125 };
 126
 127 static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
 128 {
 129     int i;
 130     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
 131         if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
 132             if (desc)
 133                 *desc = nvenc_errors[i].desc;
 134             return nvenc_errors[i].averr;
 135         }
 136     }
 137     if (desc)
 138         *desc = "unknown error";
 139     return AVERROR_UNKNOWN;
 140 }
 141
 142 static int nvenc_print_error(void *log_ctx, NVENCSTATUS err,
 143                                      const char *error_string)
 144 {
 145     const char *desc;
 146     int ret;
 147     ret = nvenc_map_error(err, &desc);
 148     av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d)\n", error_string, desc, err);
 149     return ret;
 150 }
 151
 152 static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
 153 {
 154     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 155     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 156     PNVENCODEAPIGETMAXSUPPORTEDVERSION nvenc_get_max_ver;
 157     PNVENCODEAPICREATEINSTANCE nvenc_create_instance;
 158     NVENCSTATUS err;
 159     uint32_t nvenc_max_ver;
 160
 161 #if CONFIG_CUDA
 162     dl_fn->cu_init                      = cuInit;
 163     dl_fn->cu_device_get_count          = cuDeviceGetCount;
 164     dl_fn->cu_device_get                = cuDeviceGet;
 165     dl_fn->cu_device_get_name           = cuDeviceGetName;
 166     dl_fn->cu_device_compute_capability = cuDeviceComputeCapability;
 167     dl_fn->cu_ctx_create                = cuCtxCreate_v2;
 168     dl_fn->cu_ctx_pop_current           = cuCtxPopCurrent_v2;
 169     dl_fn->cu_ctx_destroy               = cuCtxDestroy_v2;
 170 #else
 171     LOAD_LIBRARY(dl_fn->cuda, CUDA_LIBNAME);
 172
 173     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_init, dl_fn->cuda, "cuInit");
 174     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_device_get_count, dl_fn->cuda, "cuDeviceGetCount");
 175     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_device_get, dl_fn->cuda, "cuDeviceGet");
 176     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_device_get_name, dl_fn->cuda, "cuDeviceGetName");
 177     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_device_compute_capability, dl_fn->cuda,
 178                 "cuDeviceComputeCapability");
 179     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_ctx_create, dl_fn->cuda, "cuCtxCreate_v2");
 180     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_ctx_pop_current, dl_fn->cuda, "cuCtxPopCurrent_v2");
 181     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_ctx_destroy, dl_fn->cuda, "cuCtxDestroy_v2");
 182 #endif
 183
 184     LOAD_LIBRARY(dl_fn->nvenc, NVENC_LIBNAME);
 185
 186     LOAD_SYMBOL(nvenc_get_max_ver, dl_fn->nvenc,
 187                 "NvEncodeAPIGetMaxSupportedVersion");
 188     LOAD_SYMBOL(nvenc_create_instance, dl_fn->nvenc,
 189                 "NvEncodeAPICreateInstance");
 190
 191     err = nvenc_get_max_ver(&nvenc_max_ver);
 192     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 193         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to query nvenc max version");
 194
 195     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Loaded Nvenc version %d.%d\n", nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
 196
 197     if ((NVENCAPI_MAJOR_VERSION << 4 | NVENCAPI_MINOR_VERSION) > nvenc_max_ver) {
 198         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Driver does not support the required nvenc API version. "
 199                "Required: %d.%d Found: %d.%d\n",
 200                NVENCAPI_MAJOR_VERSION, NVENCAPI_MINOR_VERSION,
 201                nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
 202         return AVERROR(ENOSYS);
 203     }
 204
 205     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
 206
 207     err = nvenc_create_instance(&dl_fn->nvenc_funcs);
 208     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 209         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to create nvenc instance");
 210
 211     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
 212
 213     return 0;
 214 }
 215
 216 static av_cold int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
 217 {
 218     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
 219     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 220     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 221     NVENCSTATUS ret;
 222
 223     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
 224     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
 225     params.device     = ctx->cu_context;
 226     params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
 227
 228     ret = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvencoder);
 229     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 230         ctx->nvencoder = NULL;
 231         return nvenc_print_error(avctx, ret, "OpenEncodeSessionEx failed");
 232     }
 233
 234     return 0;
 235 }
 236
 237 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
 238 {
 239     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 240     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 241     int i, ret, count = 0;
 242     GUID *guids = NULL;
 243
 244     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvencoder, &count);
 245
 246     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
 247         return AVERROR(ENOSYS);
 248
 249     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
 250     if (!guids)
 251         return AVERROR(ENOMEM);
 252
 253     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvencoder, guids, count, &count);
 254     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 255         ret = AVERROR(ENOSYS);
 256         goto fail;
 257     }
 258
 259     ret = AVERROR(ENOSYS);
 260     for (i = 0; i < count; i++) {
 261         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->init_encode_params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
 262             ret = 0;
 263             break;
 264         }
 265     }
 266
 267 fail:
 268     av_free(guids);
 269
 270     return ret;
 271 }
 272
 273 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
 274 {
 275     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 276     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 277     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
 278     int ret, val = 0;
 279
 280     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
 281     params.capsToQuery = cap;
 282
 283     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvencoder, ctx->init_encode_params.encodeGUID, &params, &val);
 284
 285     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
 286         return val;
 287     return 0;
 288 }
 289
 290 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
 291 {
 292     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 293     int ret;
 294
 295     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
 296     if (ret < 0) {
 297         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Codec not supported\n");
 298         return ret;
 299     }
 300
 301     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
 302     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
 303         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "YUV444P not supported\n");
 304         return AVERROR(ENOSYS);
 305     }
 306
 307     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOSSLESS_ENCODE);
 308     if (ctx->preset >= PRESET_LOSSLESS_DEFAULT && ret <= 0) {
 309         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Lossless encoding not supported\n");
 310         return AVERROR(ENOSYS);
 311     }
 312
 313     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
 314     if (ret < avctx->width) {
 315         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Width %d exceeds %d\n",
 316                avctx->width, ret);
 317         return AVERROR(ENOSYS);
 318     }
 319
 320     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
 321     if (ret < avctx->height) {
 322         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Height %d exceeds %d\n",
 323                avctx->height, ret);
 324         return AVERROR(ENOSYS);
 325     }
 326
 327     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
 328     if (ret < avctx->max_b_frames) {
 329         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Max B-frames %d exceed %d\n",
 330                avctx->max_b_frames, ret);
 331
 332         return AVERROR(ENOSYS);
 333     }
 334
 335     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_FIELD_ENCODING);
 336     if (ret < 1 && avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 337         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
 338                "Interlaced encoding is not supported. Supported level: %d\n",
 339                ret);
 340         return AVERROR(ENOSYS);
 341     }
 342
 343     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_10BIT_ENCODE);
 344     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
 345         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "10 bit encode not supported\n");
 346         return AVERROR(ENOSYS);
 347     }
 348
 349     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOOKAHEAD);
 350     if (ctx->rc_lookahead > 0 && ret <= 0) {
 351         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "RC lookahead not supported\n");
 352         return AVERROR(ENOSYS);
 353     }
 354
 355     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_TEMPORAL_AQ);
 356     if (ctx->temporal_aq > 0 && ret <= 0) {
 357         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ not supported\n");
 358         return AVERROR(ENOSYS);
 359     }
 360
 361     return 0;
 362 }
 363
 364 static av_cold int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
 365 {
 366     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 367     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 368     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
 369     char name[128] = { 0};
 370     int major, minor, ret;
 371     CUresult cu_res;
 372     CUdevice cu_device;
 373     CUcontext dummy;
 374     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
 375
 376     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 377         loglevel = AV_LOG_INFO;
 378
 379     cu_res = dl_fn->cu_device_get(&cu_device, idx);
 380     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 381         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 382                "Cannot access the CUDA device %d\n",
 383                idx);
 384         return -1;
 385     }
 386
 387     cu_res = dl_fn->cu_device_get_name(name, sizeof(name), cu_device);
 388     if (cu_res != CUDA_SUCCESS)
 389         return -1;
 390
 391     cu_res = dl_fn->cu_device_compute_capability(&major, &minor, cu_device);
 392     if (cu_res != CUDA_SUCCESS)
 393         return -1;
 394
 395     av_log(avctx, loglevel, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d ]\n", idx, name, major, minor);
 396     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP) {
 397         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC\n");
 398         goto fail;
 399     }
 400
 401     cu_res = dl_fn->cu_ctx_create(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device);
 402     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 403         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
 404         goto fail;
 405     }
 406
 407     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
 408
 409     cu_res = dl_fn->cu_ctx_pop_current(&dummy);
 410     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 411         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed popping CUDA context: 0x%x\n", (int)cu_res);
 412         goto fail2;
 413     }
 414
 415     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
 416         goto fail2;
 417
 418     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
 419         goto fail3;
 420
 421     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
 422
 423     dl_fn->nvenc_device_count++;
 424
 425     if (ctx->device == dl_fn->nvenc_device_count - 1 || ctx->device == ANY_DEVICE)
 426         return 0;
 427
 428 fail3:
 429     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
 430     ctx->nvencoder = NULL;
 431
 432 fail2:
 433     dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context_internal);
 434     ctx->cu_context_internal = NULL;
 435
 436 fail:
 437     return AVERROR(ENOSYS);
 438 }
 439
 440 static av_cold int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
 441 {
 442     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 443     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 444
 445     switch (avctx->codec->id) {
 446     case AV_CODEC_ID_H264:
 447         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
 448         break;
 449     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 450         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
 451         break;
 452     default:
 453         return AVERROR_BUG;
 454     }
 455
 456     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
 457 #if CONFIG_CUDA
 458         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
 459         AVCUDADeviceContext *device_hwctx;
 460         int ret;
 461
 462         if (!avctx->hw_frames_ctx)
 463             return AVERROR(EINVAL);
 464
 465         frames_ctx   = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
 466         device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
 467
 468         ctx->cu_context = device_hwctx->cuda_ctx;
 469
 470         ret = nvenc_open_session(avctx);
 471         if (ret < 0)
 472             return ret;
 473
 474         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
 475         if (ret < 0) {
 476             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Provided device doesn't support required NVENC features\n");
 477             return ret;
 478         }
 479 #else
 480         return AVERROR_BUG;
 481 #endif
 482     } else {
 483         int i, nb_devices = 0;
 484
 485         if ((dl_fn->cu_init(0)) != CUDA_SUCCESS) {
 486             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 487                    "Cannot init CUDA\n");
 488             return AVERROR_UNKNOWN;
 489         }
 490
 491         if ((dl_fn->cu_device_get_count(&nb_devices)) != CUDA_SUCCESS) {
 492             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 493                    "Cannot enumerate the CUDA devices\n");
 494             return AVERROR_UNKNOWN;
 495         }
 496
 497         if (!nb_devices) {
 498             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
 499                 return AVERROR_EXTERNAL;
 500         }
 501
 502         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", nb_devices);
 503
 504         dl_fn->nvenc_device_count = 0;
 505         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
 506             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
 507                 return 0;
 508         }
 509
 510         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 511             return AVERROR_EXIT;
 512
 513         if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
 514             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
 515             return AVERROR_EXTERNAL;
 516         }
 517
 518         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->device, dl_fn->nvenc_device_count);
 519         return AVERROR(EINVAL);
 520     }
 521
 522     return 0;
 523 }
 524
 525 typedef struct GUIDTuple {
 526     const GUID guid;
 527     int flags;
 528 } GUIDTuple;
 529
 530 #define PRESET_ALIAS(alias, name, ...) \
 531     [PRESET_ ## alias] = { NV_ENC_PRESET_ ## name ## _GUID, __VA_ARGS__ }
 532
 533 #define PRESET(name, ...) PRESET_ALIAS(name, name, __VA_ARGS__)
 534
 535 static void nvenc_map_preset(NvencContext *ctx)
 536 {
 537     GUIDTuple presets[] = {
 538         PRESET(DEFAULT),
 539         PRESET(HP),
 540         PRESET(HQ),
 541         PRESET(BD),
 542         PRESET_ALIAS(SLOW,   HQ,    NVENC_TWO_PASSES),
 543         PRESET_ALIAS(MEDIUM, HQ,    NVENC_ONE_PASS),
 544         PRESET_ALIAS(FAST,   HP,    NVENC_ONE_PASS),
 545         PRESET(LOW_LATENCY_DEFAULT, NVENC_LOWLATENCY),
 546         PRESET(LOW_LATENCY_HP,      NVENC_LOWLATENCY),
 547         PRESET(LOW_LATENCY_HQ,      NVENC_LOWLATENCY),
 548         PRESET(LOSSLESS_DEFAULT,    NVENC_LOSSLESS),
 549         PRESET(LOSSLESS_HP,         NVENC_LOSSLESS),
 550     };
 551
 552     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
 553
 554     ctx->init_encode_params.presetGUID = t->guid;
 555     ctx->flags = t->flags;
 556 }
 557
 558 #undef PRESET
 559 #undef PRESET_ALIAS
 560
 561 static av_cold void set_constqp(AVCodecContext *avctx)
 562 {
 563     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 564     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 565
 566     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 567     rc->constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
 568     rc->constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
 569     rc->constQP.qpIntra = avctx->global_quality;
 570
 571     avctx->qmin = -1;
 572     avctx->qmax = -1;
 573 }
 574
 575 static av_cold void set_vbr(AVCodecContext *avctx)
 576 {
 577     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 578     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 579     int qp_inter_p;
 580
 581     if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 582         rc->enableMinQP = 1;
 583         rc->enableMaxQP = 1;
 584
 585         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 586         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 587         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
 588
 589         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
 590         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
 591         rc->maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
 592
 593         qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
 594     } else if (avctx->qmin >= 0) {
 595         rc->enableMinQP = 1;
 596
 597         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 598         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 599         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
 600
 601         qp_inter_p = avctx->qmin;
 602     } else {
 603         qp_inter_p = 26; // default to 26
 604     }
 605
 606     rc->enableInitialRCQP = 1;
 607     rc->initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
 608
 609     if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 610         rc->initialRCQP.qpIntra = av_clip(
 611             qp_inter_p * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset, 0, 51);
 612         rc->initialRCQP.qpInterB = av_clip(
 613             qp_inter_p * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset, 0, 51);
 614     } else {
 615         rc->initialRCQP.qpIntra = qp_inter_p;
 616         rc->initialRCQP.qpInterB = qp_inter_p;
 617     }
 618 }
 619
 620 static av_cold void set_lossless(AVCodecContext *avctx)
 621 {
 622     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 623     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 624
 625     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 626     rc->constQP.qpInterB = 0;
 627     rc->constQP.qpInterP = 0;
 628     rc->constQP.qpIntra = 0;
 629
 630     avctx->qmin = -1;
 631     avctx->qmax = -1;
 632 }
 633
 634 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 635 {
 636     NvencContext *ctx    = avctx->priv_data;
 637     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 638
 639     switch (ctx->rc) {
 640     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
 641         if (avctx->global_quality <= 0) {
 642             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 643                    "The constant quality rate-control requires "
 644                    "the 'global_quality' option set.\n");
 645             return;
 646         }
 647         set_constqp(avctx);
 648         return;
 649     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR:
 650     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
 651         if (avctx->qmin < 0 && avctx->qmax < 0) {
 652             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 653                    "The variable bitrate rate-control requires "
 654                    "the 'qmin' and/or 'qmax' option set.\n");
 655             set_vbr(avctx);
 656             return;
 657         }
 658     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
 659         if (avctx->qmin < 0) {
 660             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 661                    "The variable bitrate rate-control requires "
 662                    "the 'qmin' option set.\n");
 663             set_vbr(avctx);
 664             return;
 665         }
 666         set_vbr(avctx);
 667         break;
 668     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
 669     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY:
 670     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP:
 671         break;
 672     }
 673
 674     rc->rateControlMode = ctx->rc;
 675 }
 676
 677 static av_cold void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 678 {
 679     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 680
 681     if (avctx->bit_rate > 0) {
 682         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
 683     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
 684         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
 685     }
 686
 687     if (avctx->rc_max_rate > 0)
 688         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
 689
 690     if (ctx->rc < 0) {
 691         if (ctx->flags & NVENC_ONE_PASS)
 692             ctx->twopass = 0;
 693         if (ctx->flags & NVENC_TWO_PASSES)
 694             ctx->twopass = 1;
 695
 696         if (ctx->twopass < 0)
 697             ctx->twopass = (ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY) != 0;
 698
 699         if (ctx->cbr) {
 700             if (ctx->twopass) {
 701                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY;
 702             } else {
 703                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
 704             }
 705         } else if (avctx->global_quality > 0) {
 706             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 707         } else if (ctx->twopass) {
 708             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
 709         } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 710             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
 711         }
 712     }
 713
 714     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
 715         set_lossless(avctx);
 716     } else if (ctx->rc >= 0) {
 717         nvenc_override_rate_control(avctx);
 718     } else {
 719         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
 720         set_vbr(avctx);
 721     }
 722
 723     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
 724         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
 725     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
 726         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
 727     }
 728
 729     if (ctx->aq) {
 730         ctx->encode_config.rcParams.enableAQ   = 1;
 731         ctx->encode_config.rcParams.aqStrength = ctx->aq_strength;
 732         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "AQ enabled.\n");
 733     }
 734
 735     if (ctx->temporal_aq) {
 736         ctx->encode_config.rcParams.enableTemporalAQ = 1;
 737         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ enabled.\n");
 738     }
 739
 740     if (ctx->rc_lookahead) {
 741         int lkd_bound = FFMIN(ctx->nb_surfaces, ctx->async_depth) -
 742                         ctx->encode_config.frameIntervalP - 4;
 743
 744         if (lkd_bound < 0) {
 745             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 746                    "Lookahead not enabled. Increase buffer delay (-delay).\n");
 747         } else {
 748             ctx->encode_config.rcParams.enableLookahead = 1;
 749             ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth  = av_clip(ctx->rc_lookahead, 0, lkd_bound);
 750             ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt   = ctx->no_scenecut;
 751             ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt   = !ctx->b_adapt;
 752             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
 753                    "Lookahead enabled: depth %d, scenecut %s, B-adapt %s.\n",
 754                    ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth,
 755                    ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt ? "disabled" : "enabled",
 756                    ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt ? "disabled" : "enabled");
 757         }
 758     }
 759
 760     if (ctx->strict_gop) {
 761         ctx->encode_config.rcParams.strictGOPTarget = 1;
 762         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Strict GOP target enabled.\n");
 763     }
 764
 765     if (ctx->nonref_p)
 766         ctx->encode_config.rcParams.enableNonRefP = 1;
 767
 768     if (ctx->zerolatency)
 769         ctx->encode_config.rcParams.zeroReorderDelay = 1;
 770
 771     if (ctx->quality)
 772         ctx->encode_config.rcParams.targetQuality = ctx->quality;
 773 }
 774
 775 static av_cold int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
 776 {
 777     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
 778     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
 779     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
 780     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
 781
 782     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
 783     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
 784     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
 785     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
 786         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
 787
 788     vui->colourDescriptionPresentFlag =
 789         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
 790
 791     vui->videoSignalTypePresentFlag =
 792         (vui->colourDescriptionPresentFlag
 793         || vui->videoFormat != 5
 794         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
 795
 796     h264->sliceMode = 3;
 797     h264->sliceModeData = 1;
 798
 799     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 800     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 801     h264->outputAUD     = 1;
 802
 803     if (avctx->refs >= 0) {
 804         /* 0 means "let the hardware decide" */
 805         h264->maxNumRefFrames = avctx->refs;
 806     }
 807     if (avctx->gop_size >= 0) {
 808         h264->idrPeriod = cc->gopLength;
 809     }
 810
 811     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
 812         h264->outputBufferingPeriodSEI = 1;
 813         h264->outputPictureTimingSEI   = 1;
 814     }
 815
 816     if (cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY ||
 817         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP ||
 818         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR) {
 819         h264->adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
 820         h264->fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
 821     }
 822
 823     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
 824         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
 825     } else {
 826         switch(ctx->profile) {
 827         case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
 828             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
 829             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
 830             break;
 831         case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
 832             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
 833             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
 834             break;
 835         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
 836             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
 837             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
 838             break;
 839         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444P:
 840             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 841             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
 842             break;
 843         }
 844     }
 845
 846     // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
 847     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
 848         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 849         avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
 850     }
 851
 852     h264->chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
 853
 854     h264->level = ctx->level;
 855
 856     return 0;
 857 }
 858
 859 static av_cold int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
 860 {
 861     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
 862     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
 863     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
 864     NV_ENC_CONFIG_HEVC_VUI_PARAMETERS *vui = &hevc->hevcVUIParameters;
 865
 866     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
 867     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
 868     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
 869     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
 870         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
 871
 872     vui->colourDescriptionPresentFlag =
 873         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
 874
 875     vui->videoSignalTypePresentFlag =
 876         (vui->colourDescriptionPresentFlag
 877         || vui->videoFormat != 5
 878         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
 879
 880     hevc->sliceMode = 3;
 881     hevc->sliceModeData = 1;
 882
 883     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 884     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 885     hevc->outputAUD     = 1;
 886
 887     if (avctx->refs >= 0) {
 888         /* 0 means "let the hardware decide" */
 889         hevc->maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
 890     }
 891     if (avctx->gop_size >= 0) {
 892         hevc->idrPeriod = cc->gopLength;
 893     }
 894
 895     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
 896         hevc->outputBufferingPeriodSEI = 1;
 897         hevc->outputPictureTimingSEI   = 1;
 898     }
 899
 900     switch(ctx->profile) {
 901     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN:
 902         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
 903         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
 904         break;
 905     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_10:
 906         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
 907         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
 908         break;
 909     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_REXT:
 910         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
 911         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
 912         break;
 913     }
 914
 915     // force setting profile as main10 if input is 10 bit
 916     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt)) {
 917         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
 918         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
 919     }
 920
 921     // force setting profile as rext if input is yuv444
 922     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt)) {
 923         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
 924         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
 925     }
 926
 927     hevc->chromaFormatIDC = IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) ? 3 : 1;
 928
 929     hevc->pixelBitDepthMinus8 = IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) ? 2 : 0;
 930
 931     hevc->level = ctx->level;
 932
 933     hevc->tier = ctx->tier;
 934
 935     return 0;
 936 }
 937
 938 static av_cold int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
 939 {
 940     switch (avctx->codec->id) {
 941     case AV_CODEC_ID_H264:
 942         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
 943     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 944         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
 945     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
 946     }
 947
 948     return 0;
 949 }
 950
 951 static av_cold int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
 952 {
 953     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 954     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 955     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
 956
 957     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
 958     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
 959     AVCPBProperties *cpb_props;
 960     int res = 0;
 961     int dw, dh;
 962
 963     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 964     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
 965
 966     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
 967     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
 968
 969     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
 970
 971     nvenc_map_preset(ctx);
 972
 973     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
 974     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 975
 976     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder,
 977                                                     ctx->init_encode_params.encodeGUID,
 978                                                     ctx->init_encode_params.presetGUID,
 979                                                     &preset_config);
 980     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
 981         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Cannot get the preset configuration");
 982
 983     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
 984
 985     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 986
 987     if (avctx->sample_aspect_ratio.num && avctx->sample_aspect_ratio.den &&
 988         (avctx->sample_aspect_ratio.num != 1 || avctx->sample_aspect_ratio.num != 1)) {
 989         av_reduce(&dw, &dh,
 990                   avctx->width * avctx->sample_aspect_ratio.num,
 991                   avctx->height * avctx->sample_aspect_ratio.den,
 992                   1024 * 1024);
 993         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
 994         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
 995     } else {
 996         ctx->init_encode_params.darHeight = avctx->height;
 997         ctx->init_encode_params.darWidth = avctx->width;
 998     }
 999
1000     // De-compensate for hardware, dubiously, trying to compensate for
1001     // playback at 704 pixel width.
1002     if (avctx->width == 720 &&
1003         (avctx->height == 480 || avctx->height == 576)) {
1004         av_reduce(&dw, &dh,
1005                   ctx->init_encode_params.darWidth * 44,
1006                   ctx->init_encode_params.darHeight * 45,
1007                   1024 * 1024);
1008         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
1009         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
1010     }
1011
1012     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
1013     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
1014
1015     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
1016     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
1017
1018     if (avctx->gop_size > 0) {
1019         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
1020             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B-Frame, 3 two B-frames, and so on. */
1021             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
1022         }
1023
1024         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
1025     } else if (avctx->gop_size == 0) {
1026         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
1027         ctx->encode_config.gopLength = 1;
1028     }
1029
1030     ctx->initial_pts[0] = AV_NOPTS_VALUE;
1031     ctx->initial_pts[1] = AV_NOPTS_VALUE;
1032
1033     nvenc_setup_rate_control(avctx);
1034
1035     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1036         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
1037     } else {
1038         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
1039     }
1040
1041     res = nvenc_setup_codec_config(avctx);
1042     if (res)
1043         return res;
1044
1045     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
1046     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1047         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "InitializeEncoder failed");
1048     }
1049
1050     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1051         avctx->has_b_frames = 2;
1052
1053     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1054         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1055
1056     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
1057     if (!cpb_props)
1058         return AVERROR(ENOMEM);
1059     cpb_props->max_bitrate = ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate;
1060     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
1061     cpb_props->buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize;
1062
1063     return 0;
1064 }
1065
1066 static av_cold int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
1067 {
1068     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1069     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1070     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1071
1072     NVENCSTATUS nv_status;
1073     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
1074     allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
1075
1076     switch (ctx->data_pix_fmt) {
1077     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1078         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1079         break;
1080
1081     case AV_PIX_FMT_NV12:
1082         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1083         break;
1084
1085     case AV_PIX_FMT_P010:
1086         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV420_10BIT;
1087         break;
1088
1089     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1090         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1091         break;
1092
1093     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
1094         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_10BIT;
1095         break;
1096
1097     case AV_PIX_FMT_0RGB32:
1098         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ARGB;
1099         break;
1100
1101     case AV_PIX_FMT_0BGR32:
1102         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ABGR;
1103         break;
1104
1105     default:
1106         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format\n");
1107         return AVERROR(EINVAL);
1108     }
1109
1110     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1111         ctx->surfaces[idx].in_ref = av_frame_alloc();
1112         if (!ctx->surfaces[idx].in_ref)
1113             return AVERROR(ENOMEM);
1114     } else {
1115         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1116         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1117         allocSurf.width = (avctx->width + 31) & ~31;
1118         allocSurf.height = (avctx->height + 31) & ~31;
1119         allocSurf.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1120         allocSurf.bufferFmt = ctx->surfaces[idx].format;
1121
1122         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1123         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1124             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateInputBuffer failed");
1125         }
1126
1127         ctx->surfaces[idx].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1128         ctx->surfaces[idx].width = allocSurf.width;
1129         ctx->surfaces[idx].height = allocSurf.height;
1130     }
1131
1132     ctx->surfaces[idx].lockCount = 0;
1133
1134     /* 1MB is large enough to hold most output frames.
1135      * NVENC increases this automaticaly if it is not enough. */
1136     allocOut.size = 1024 * 1024;
1137
1138     allocOut.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1139
1140     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1141     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1142         int err = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateBitstreamBuffer failed");
1143         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1144             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[idx].input_surface);
1145         av_frame_free(&ctx->surfaces[idx].in_ref);
1146         return err;
1147     }
1148
1149     ctx->surfaces[idx].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1150     ctx->surfaces[idx].size = allocOut.size;
1151
1152     return 0;
1153 }
1154
1155 static av_cold int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
1156 {
1157     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1158     int i, res;
1159     int num_mbs = ((avctx->width + 15) >> 4) * ((avctx->height + 15) >> 4);
1160     ctx->nb_surfaces = FFMAX((num_mbs >= 8160) ? 32 : 48,
1161                              ctx->nb_surfaces);
1162     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
1163
1164
1165     ctx->surfaces = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->surfaces));
1166     if (!ctx->surfaces)
1167         return AVERROR(ENOMEM);
1168
1169     ctx->timestamp_list = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
1170     if (!ctx->timestamp_list)
1171         return AVERROR(ENOMEM);
1172     ctx->output_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1173     if (!ctx->output_surface_queue)
1174         return AVERROR(ENOMEM);
1175     ctx->output_surface_ready_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1176     if (!ctx->output_surface_ready_queue)
1177         return AVERROR(ENOMEM);
1178
1179     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1180         if ((res = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
1181             return res;
1182     }
1183
1184     return 0;
1185 }
1186
1187 static av_cold int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
1188 {
1189     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1190     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1191     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1192
1193     NVENCSTATUS nv_status;
1194     uint32_t outSize = 0;
1195     char tmpHeader[256];
1196     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1197     payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1198
1199     payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1200     payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1201     payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1202
1203     nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1204     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1205         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetSequenceParams failed");
1206     }
1207
1208     avctx->extradata_size = outSize;
1209     avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1210
1211     if (!avctx->extradata) {
1212         return AVERROR(ENOMEM);
1213     }
1214
1215     memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1216
1217     return 0;
1218 }
1219
1220 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1221 {
1222     NvencContext *ctx               = avctx->priv_data;
1223     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1224     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1225     int i;
1226
1227     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
1228     if (ctx->nvencoder) {
1229         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
1230                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
1231
1232         p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &params);
1233     }
1234
1235     av_fifo_freep(&ctx->timestamp_list);
1236     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_ready_queue);
1237     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_queue);
1238
1239     if (ctx->surfaces && avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1240         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1241             if (ctx->surfaces[i].input_surface) {
1242                  p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].in_map.mappedResource);
1243             }
1244         }
1245         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1246             if (ctx->registered_frames[i].regptr)
1247                 p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1248         }
1249         ctx->nb_registered_frames = 0;
1250     }
1251
1252     if (ctx->surfaces) {
1253         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1254             if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1255                 p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1256             av_frame_free(&ctx->surfaces[i].in_ref);
1257             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1258         }
1259     }
1260     av_freep(&ctx->surfaces);
1261     ctx->nb_surfaces = 0;
1262
1263     if (ctx->nvencoder)
1264         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1265     ctx->nvencoder = NULL;
1266
1267     if (ctx->cu_context_internal)
1268         dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context_internal);
1269     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal = NULL;
1270
1271     if (dl_fn->nvenc)
1272         dlclose(dl_fn->nvenc);
1273     dl_fn->nvenc = NULL;
1274
1275     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
1276
1277 #if !CONFIG_CUDA
1278     if (dl_fn->cuda)
1279         dlclose(dl_fn->cuda);
1280     dl_fn->cuda = NULL;
1281 #endif
1282
1283     dl_fn->cu_init = NULL;
1284     dl_fn->cu_device_get_count = NULL;
1285     dl_fn->cu_device_get = NULL;
1286     dl_fn->cu_device_get_name = NULL;
1287     dl_fn->cu_device_compute_capability = NULL;
1288     dl_fn->cu_ctx_create = NULL;
1289     dl_fn->cu_ctx_pop_current = NULL;
1290     dl_fn->cu_ctx_destroy = NULL;
1291
1292     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
1293
1294     return 0;
1295 }
1296
1297 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1298 {
1299     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1300     int ret;
1301
1302     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1303         AVHWFramesContext *frames_ctx;
1304         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
1305             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1306                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
1307             return AVERROR(EINVAL);
1308         }
1309         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1310         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
1311     } else {
1312         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
1313     }
1314
1315     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
1316         return ret;
1317
1318     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
1319         return ret;
1320
1321     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
1322         return ret;
1323
1324     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
1325         return ret;
1326
1327     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1328         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
1329             return ret;
1330     }
1331
1332     return 0;
1333 }
1334
1335 static NvencSurface *get_free_frame(NvencContext *ctx)
1336 {
1337     int i;
1338
1339     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1340         if (!ctx->surfaces[i].lockCount) {
1341             ctx->surfaces[i].lockCount = 1;
1342             return &ctx->surfaces[i];
1343         }
1344     }
1345
1346     return NULL;
1347 }
1348
1349 static int nvenc_copy_frame(AVCodecContext *avctx, NvencSurface *nv_surface,
1350             NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *lock_buffer_params, const AVFrame *frame)
1351 {
1352     int dst_linesize[4] = {
1353         lock_buffer_params->pitch,
1354         lock_buffer_params->pitch,
1355         lock_buffer_params->pitch,
1356         lock_buffer_params->pitch
1357     };
1358     uint8_t *dst_data[4];
1359     int ret;
1360
1361     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1362         dst_linesize[1] = dst_linesize[2] >>= 1;
1363
1364     ret = av_image_fill_pointers(dst_data, frame->format, nv_surface->height,
1365                                  lock_buffer_params->bufferDataPtr, dst_linesize);
1366     if (ret < 0)
1367         return ret;
1368
1369     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1370         FFSWAP(uint8_t*, dst_data[1], dst_data[2]);
1371
1372     av_image_copy(dst_data, dst_linesize,
1373                   (const uint8_t**)frame->data, frame->linesize, frame->format,
1374                   avctx->width, avctx->height);
1375
1376     return 0;
1377 }
1378
1379 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1380 {
1381     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1382     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1383     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1384
1385     int i;
1386
1387     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1388         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1389             if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1390                 if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1391                     p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder,
1392                                                 ctx->registered_frames[i].regptr);
1393                     ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1394                 }
1395                 return i;
1396             }
1397         }
1398     } else {
1399         return ctx->nb_registered_frames++;
1400     }
1401
1402     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1403     return AVERROR(ENOMEM);
1404 }
1405
1406 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1407 {
1408     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1409     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1410     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1411
1412     AVHWFramesContext *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1413     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1414     int i, idx, ret;
1415
1416     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1417         if (ctx->registered_frames[i].ptr == (CUdeviceptr)frame->data[0])
1418             return i;
1419     }
1420
1421     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1422     if (idx < 0)
1423         return idx;
1424
1425     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1426     reg.resourceType       = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1427     reg.width              = frames_ctx->width;
1428     reg.height             = frames_ctx->height;
1429     reg.bufferFormat       = ctx->surfaces[0].format;
1430     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1431     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1432
1433     ret = p_nvenc->nvEncRegisterResource(ctx->nvencoder, &reg);
1434     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1435         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1436         return AVERROR_UNKNOWN;
1437     }
1438
1439     ctx->registered_frames[idx].ptr    = (CUdeviceptr)frame->data[0];
1440     ctx->registered_frames[idx].regptr = reg.registeredResource;
1441     return idx;
1442 }
1443
1444 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1445                                       NvencSurface *nvenc_frame)
1446 {
1447     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1448     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1449     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1450
1451     int res;
1452     NVENCSTATUS nv_status;
1453
1454     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1455         int reg_idx = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1456         if (reg_idx < 0) {
1457             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input CUDA frame\n");
1458             return reg_idx;
1459         }
1460
1461         res = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1462         if (res < 0)
1463             return res;
1464
1465         nvenc_frame->in_map.version = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1466         nvenc_frame->in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1467         nv_status = p_nvenc->nvEncMapInputResource(ctx->nvencoder, &nvenc_frame->in_map);
1468         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1469             av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1470             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Error mapping an input resource");
1471         }
1472
1473         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped = 1;
1474         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1475         nvenc_frame->input_surface             = nvenc_frame->in_map.mappedResource;
1476         nvenc_frame->pitch                     = frame->linesize[0];
1477         return 0;
1478     } else {
1479         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1480
1481         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1482         lockBufferParams.inputBuffer = nvenc_frame->input_surface;
1483
1484         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1485         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1486             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking nvenc input buffer");
1487         }
1488
1489         nvenc_frame->pitch = lockBufferParams.pitch;
1490         res = nvenc_copy_frame(avctx, nvenc_frame, &lockBufferParams, frame);
1491
1492         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, nvenc_frame->input_surface);
1493         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1494             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking input buffer!");
1495         }
1496
1497         return res;
1498     }
1499 }
1500
1501 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1502                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1503 {
1504     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1505
1506     switch (avctx->codec->id) {
1507     case AV_CODEC_ID_H264:
1508         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1509             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1510         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1511             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1512       break;
1513     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1514         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1515             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1516         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1517             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1518         break;
1519     }
1520 }
1521
1522 static inline void timestamp_queue_enqueue(AVFifoBuffer* queue, int64_t timestamp)
1523 {
1524     av_fifo_generic_write(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1525 }
1526
1527 static inline int64_t timestamp_queue_dequeue(AVFifoBuffer* queue)
1528 {
1529     int64_t timestamp = AV_NOPTS_VALUE;
1530     if (av_fifo_size(queue) > 0)
1531         av_fifo_generic_read(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1532
1533     return timestamp;
1534 }
1535
1536 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1537                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1538                                AVPacket *pkt)
1539 {
1540     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1541
1542     pkt->pts = params->outputTimeStamp;
1543
1544     /* generate the first dts by linearly extrapolating the
1545      * first two pts values to the past */
1546     if (avctx->max_b_frames > 0 && !ctx->first_packet_output &&
1547         ctx->initial_pts[1] != AV_NOPTS_VALUE) {
1548         int64_t ts0 = ctx->initial_pts[0], ts1 = ctx->initial_pts[1];
1549         int64_t delta;
1550
1551         if ((ts0 < 0 && ts1 > INT64_MAX + ts0) ||
1552             (ts0 > 0 && ts1 < INT64_MIN + ts0))
1553             return AVERROR(ERANGE);
1554         delta = ts1 - ts0;
1555
1556         if ((delta < 0 && ts0 > INT64_MAX + delta) ||
1557             (delta > 0 && ts0 < INT64_MIN + delta))
1558             return AVERROR(ERANGE);
1559         pkt->dts = ts0 - delta;
1560
1561         ctx->first_packet_output = 1;
1562         return 0;
1563     }
1564
1565     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1566
1567     return 0;
1568 }
1569
1570 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencSurface *tmpoutsurf)
1571 {
1572     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1573     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1574     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1575
1576     uint32_t slice_mode_data;
1577     uint32_t *slice_offsets = NULL;
1578     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1579     NVENCSTATUS nv_status;
1580     int res = 0;
1581
1582     enum AVPictureType pict_type;
1583
1584     switch (avctx->codec->id) {
1585     case AV_CODEC_ID_H264:
1586       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1587       break;
1588     case AV_CODEC_ID_H265:
1589       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1590       break;
1591     default:
1592       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1593       res = AVERROR(EINVAL);
1594       goto error;
1595     }
1596     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1597
1598     if (!slice_offsets)
1599         goto error;
1600
1601     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1602
1603     lock_params.doNotWait = 0;
1604     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1605     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1606
1607     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1608     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1609         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking bitstream buffer");
1610         goto error;
1611     }
1612
1613     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1614         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1615         goto error;
1616     }
1617
1618     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1619
1620     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1621     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1622         nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open");
1623
1624
1625     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1626         p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->in_map.mappedResource);
1627         av_frame_unref(tmpoutsurf->in_ref);
1628         ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped = 0;
1629
1630         tmpoutsurf->input_surface = NULL;
1631     }
1632
1633     switch (lock_params.pictureType) {
1634     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1635         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1636     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1637         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1638         break;
1639     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1640         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1641         break;
1642     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1643         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1644         break;
1645     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1646         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1647         break;
1648     default:
1649         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1650         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1651         res = AVERROR_EXTERNAL;
1652         goto error;
1653     }
1654
1655 #if FF_API_CODED_FRAME
1656 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1657     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
1658 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1659 #endif
1660
1661     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt,
1662         (lock_params.frameAvgQP - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
1663
1664     res = nvenc_set_timestamp(avctx, &lock_params, pkt);
1665     if (res < 0)
1666         goto error2;
1667
1668     av_free(slice_offsets);
1669
1670     return 0;
1671
1672 error:
1673     timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1674
1675 error2:
1676     av_free(slice_offsets);
1677
1678     return res;
1679 }
1680
1681 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
1682 {
1683     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1684     int nb_ready, nb_pending;
1685
1686     /* when B-frames are enabled, we wait for two initial timestamps to
1687      * calculate the first dts */
1688     if (!flush && avctx->max_b_frames > 0 &&
1689         (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE || ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE))
1690         return 0;
1691
1692     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->output_surface_ready_queue)   / sizeof(NvencSurface*);
1693     nb_pending = av_fifo_size(ctx->output_surface_queue)         / sizeof(NvencSurface*);
1694     if (flush)
1695         return nb_ready > 0;
1696     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
1697 }
1698
1699 int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1700                           const AVFrame *frame, int *got_packet)
1701 {
1702     NVENCSTATUS nv_status;
1703     NvencSurface *tmpoutsurf, *inSurf;
1704     int res;
1705
1706     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1707     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1708     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1709
1710     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1711     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1712
1713     if (frame) {
1714         inSurf = get_free_frame(ctx);
1715         if (!inSurf) {
1716             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No free surfaces\n");
1717             return AVERROR_BUG;
1718         }
1719
1720         res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, inSurf);
1721         if (res) {
1722             inSurf->lockCount = 0;
1723             return res;
1724         }
1725
1726         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1727         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1728         pic_params.inputWidth = avctx->width;
1729         pic_params.inputHeight = avctx->height;
1730         pic_params.inputPitch = inSurf->pitch;
1731         pic_params.outputBitstream = inSurf->output_surface;
1732
1733         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1734             if (frame->top_field_first)
1735                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1736             else
1737                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1738         } else {
1739             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1740         }
1741
1742         if (ctx->forced_idr >= 0 && frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I) {
1743             pic_params.encodePicFlags =
1744                 ctx->forced_idr ? NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEIDR : NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEINTRA;
1745         } else {
1746             pic_params.encodePicFlags = 0;
1747         }
1748
1749         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1750
1751         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &pic_params);
1752     } else {
1753         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1754     }
1755
1756     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1757     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS &&
1758         nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
1759         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "EncodePicture failed!");
1760
1761     if (frame) {
1762         av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_queue, &inSurf, sizeof(inSurf), NULL);
1763         timestamp_queue_enqueue(ctx->timestamp_list, frame->pts);
1764
1765         if (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE)
1766             ctx->initial_pts[0] = frame->pts;
1767         else if (ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE)
1768             ctx->initial_pts[1] = frame->pts;
1769     }
1770
1771     /* all the pending buffers are now ready for output */
1772     if (nv_status == NV_ENC_SUCCESS) {
1773         while (av_fifo_size(ctx->output_surface_queue) > 0) {
1774             av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1775             av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1776         }
1777     }
1778
1779     if (output_ready(avctx, !frame)) {
1780         av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1781
1782         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmpoutsurf);
1783
1784         if (res)
1785             return res;
1786
1787         av_assert0(tmpoutsurf->lockCount);
1788         tmpoutsurf->lockCount--;
1789
1790         *got_packet = 1;
1791     } else {
1792         *got_packet = 0;
1793     }
1794
1795     return 0;
1796 }