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