git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/nvenc.c

   1 /*
   2  * H.264 hardware encoding using nvidia nvenc
   3  * Copyright (c) 2014 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 #if defined(_WIN32)
  23 #include <windows.h>
  24 #else
  25 #include <dlfcn.h>
  26 #endif
  27
  28 #include <nvEncodeAPI.h>
  29
  30 #include "libavutil/internal.h"
  31 #include "libavutil/imgutils.h"
  32 #include "libavutil/avassert.h"
  33 #include "libavutil/opt.h"
  34 #include "libavutil/mem.h"
  35 #include "avcodec.h"
  36 #include "internal.h"
  37 #include "thread.h"
  38
  39 #if defined(_WIN32)
  40 #define CUDAAPI __stdcall
  41 #else
  42 #define CUDAAPI
  43 #endif
  44
  45 #if defined(_WIN32)
  46 #define LOAD_FUNC(l, s) GetProcAddress(l, s)
  47 #define DL_CLOSE_FUNC(l) FreeLibrary(l)
  48 #else
  49 #define LOAD_FUNC(l, s) dlsym(l, s)
  50 #define DL_CLOSE_FUNC(l) dlclose(l)
  51 #endif
  52
  53 typedef enum cudaError_enum {
  54     CUDA_SUCCESS = 0
  55 } CUresult;
  56 typedef int CUdevice;
  57 typedef void* CUcontext;
  58
  59 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUINIT)(unsigned int Flags);
  60 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICEGETCOUNT)(int *count);
  61 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICEGET)(CUdevice *device, int ordinal);
  62 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICEGETNAME)(char *name, int len, CUdevice dev);
  63 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICECOMPUTECAPABILITY)(int *major, int *minor, CUdevice dev);
  64 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUCTXCREATE)(CUcontext *pctx, unsigned int flags, CUdevice dev);
  65 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUCTXPOPCURRENT)(CUcontext *pctx);
  66 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUCTXDESTROY)(CUcontext ctx);
  67
  68 typedef NVENCSTATUS (NVENCAPI* PNVENCODEAPICREATEINSTANCE)(NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *functionList);
  69
  70 typedef struct NvencInputSurface
  71 {
  72     NV_ENC_INPUT_PTR input_surface;
  73     int width;
  74     int height;
  75
  76     int lockCount;
  77
  78     NV_ENC_BUFFER_FORMAT format;
  79 } NvencInputSurface;
  80
  81 typedef struct NvencOutputSurface
  82 {
  83     NV_ENC_OUTPUT_PTR output_surface;
  84     int size;
  85
  86     NvencInputSurface* input_surface;
  87
  88     int busy;
  89 } NvencOutputSurface;
  90
  91 typedef struct NvencData
  92 {
  93     union {
  94         int64_t timestamp;
  95         NvencOutputSurface *surface;
  96     } u;
  97 } NvencData;
  98
  99 typedef struct NvencDataList
 100 {
 101     NvencData* data;
 102
 103     uint32_t pos;
 104     uint32_t count;
 105     uint32_t size;
 106 } NvencDataList;
 107
 108 typedef struct NvencDynLoadFunctions
 109 {
 110     PCUINIT cu_init;
 111     PCUDEVICEGETCOUNT cu_device_get_count;
 112     PCUDEVICEGET cu_device_get;
 113     PCUDEVICEGETNAME cu_device_get_name;
 114     PCUDEVICECOMPUTECAPABILITY cu_device_compute_capability;
 115     PCUCTXCREATE cu_ctx_create;
 116     PCUCTXPOPCURRENT cu_ctx_pop_current;
 117     PCUCTXDESTROY cu_ctx_destroy;
 118
 119     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST nvenc_funcs;
 120     int nvenc_device_count;
 121     CUdevice nvenc_devices[16];
 122
 123 #if defined(_WIN32)
 124     HMODULE cuda_lib;
 125     HMODULE nvenc_lib;
 126 #else
 127     void* cuda_lib;
 128     void* nvenc_lib;
 129 #endif
 130 } NvencDynLoadFunctions;
 131
 132 typedef struct NvencValuePair
 133 {
 134     const char *str;
 135     uint32_t num;
 136 } NvencValuePair;
 137
 138 typedef struct NvencContext
 139 {
 140     AVClass *avclass;
 141
 142     NvencDynLoadFunctions nvenc_dload_funcs;
 143
 144     NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS init_encode_params;
 145     NV_ENC_CONFIG encode_config;
 146     CUcontext cu_context;
 147
 148     int max_surface_count;
 149     NvencInputSurface *input_surfaces;
 150     NvencOutputSurface *output_surfaces;
 151
 152     NvencDataList output_surface_queue;
 153     NvencDataList output_surface_ready_queue;
 154     NvencDataList timestamp_list;
 155     int64_t last_dts;
 156
 157     void *nvencoder;
 158
 159     char *preset;
 160     char *profile;
 161     char *level;
 162     char *tier;
 163     int cbr;
 164     int twopass;
 165     int gpu;
 166     int buffer_delay;
 167 } NvencContext;
 168
 169 static const NvencValuePair nvenc_h264_level_pairs[] = {
 170     { "auto", NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT },
 171     { "1"   , NV_ENC_LEVEL_H264_1     },
 172     { "1.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_1     },
 173     { "1b"  , NV_ENC_LEVEL_H264_1b    },
 174     { "1.0b", NV_ENC_LEVEL_H264_1b    },
 175     { "1.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_11    },
 176     { "1.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_12    },
 177     { "1.3" , NV_ENC_LEVEL_H264_13    },
 178     { "2"   , NV_ENC_LEVEL_H264_2     },
 179     { "2.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_2     },
 180     { "2.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_21    },
 181     { "2.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_22    },
 182     { "3"   , NV_ENC_LEVEL_H264_3     },
 183     { "3.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_3     },
 184     { "3.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_31    },
 185     { "3.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_32    },
 186     { "4"   , NV_ENC_LEVEL_H264_4     },
 187     { "4.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_4     },
 188     { "4.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_41    },
 189     { "4.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_42    },
 190     { "5"   , NV_ENC_LEVEL_H264_5     },
 191     { "5.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_5     },
 192     { "5.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_51    },
 193     { NULL }
 194 };
 195
 196 static const NvencValuePair nvenc_hevc_level_pairs[] = {
 197     { "auto", NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT },
 198     { "1"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_1     },
 199     { "1.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_1     },
 200     { "2"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_2     },
 201     { "2.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_2     },
 202     { "2.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_21    },
 203     { "3"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_3     },
 204     { "3.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_3     },
 205     { "3.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_31    },
 206     { "4"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_4     },
 207     { "4.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_4     },
 208     { "4.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_41    },
 209     { "5"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_5     },
 210     { "5.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_5     },
 211     { "5.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_51    },
 212     { "5.2" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_52    },
 213     { "6"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_6     },
 214     { "6.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_6     },
 215     { "6.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_61    },
 216     { "6.2" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_62    },
 217     { NULL }
 218 };
 219
 220 static int input_string_to_uint32(AVCodecContext *avctx, const NvencValuePair *pair, const char *input, uint32_t *output)
 221 {
 222     for (; pair->str; ++pair) {
 223         if (!strcmp(input, pair->str)) {
 224             *output = pair->num;
 225             return 0;
 226         }
 227     }
 228
 229     return AVERROR(EINVAL);
 230 }
 231
 232 static NvencData* data_queue_dequeue(NvencDataList* queue)
 233 {
 234     uint32_t mask;
 235     uint32_t read_pos;
 236
 237     av_assert0(queue);
 238     av_assert0(queue->size);
 239     av_assert0(queue->data);
 240
 241     if (!queue->count)
 242         return NULL;
 243
 244     /* Size always is a multiple of two */
 245     mask = queue->size - 1;
 246     read_pos = (queue->pos - queue->count) & mask;
 247     queue->count--;
 248
 249     return &queue->data[read_pos];
 250 }
 251
 252 static int data_queue_enqueue(NvencDataList* queue, NvencData *data)
 253 {
 254     NvencDataList new_queue;
 255     NvencData* tmp_data;
 256     uint32_t mask;
 257
 258     if (!queue->size) {
 259         /* size always has to be a multiple of two */
 260         queue->size = 4;
 261         queue->pos = 0;
 262         queue->count = 0;
 263
 264         queue->data = av_malloc(queue->size * sizeof(*(queue->data)));
 265
 266         if (!queue->data) {
 267             queue->size = 0;
 268             return AVERROR(ENOMEM);
 269         }
 270     }
 271
 272     if (queue->count == queue->size) {
 273         new_queue.size = queue->size << 1;
 274         new_queue.pos = 0;
 275         new_queue.count = 0;
 276         new_queue.data = av_malloc(new_queue.size * sizeof(*(queue->data)));
 277
 278         if (!new_queue.data)
 279             return AVERROR(ENOMEM);
 280
 281         while (tmp_data = data_queue_dequeue(queue))
 282             data_queue_enqueue(&new_queue, tmp_data);
 283
 284         av_free(queue->data);
 285         *queue = new_queue;
 286     }
 287
 288     mask = queue->size - 1;
 289
 290     queue->data[queue->pos] = *data;
 291     queue->pos = (queue->pos + 1) & mask;
 292     queue->count++;
 293
 294     return 0;
 295 }
 296
 297 static int out_surf_queue_enqueue(NvencDataList* queue, NvencOutputSurface* surface)
 298 {
 299     NvencData data;
 300     data.u.surface = surface;
 301
 302     return data_queue_enqueue(queue, &data);
 303 }
 304
 305 static NvencOutputSurface* out_surf_queue_dequeue(NvencDataList* queue)
 306 {
 307     NvencData* res = data_queue_dequeue(queue);
 308
 309     if (!res)
 310         return NULL;
 311
 312     return res->u.surface;
 313 }
 314
 315 static int timestamp_queue_enqueue(NvencDataList* queue, int64_t timestamp)
 316 {
 317     NvencData data;
 318     data.u.timestamp = timestamp;
 319
 320     return data_queue_enqueue(queue, &data);
 321 }
 322
 323 static int64_t timestamp_queue_dequeue(NvencDataList* queue)
 324 {
 325     NvencData* res = data_queue_dequeue(queue);
 326
 327     if (!res)
 328         return AV_NOPTS_VALUE;
 329
 330     return res->u.timestamp;
 331 }
 332
 333 #define CHECK_LOAD_FUNC(t, f, s) \
 334 do { \
 335     (f) = (t)LOAD_FUNC(dl_fn->cuda_lib, s); \
 336     if (!(f)) { \
 337         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading %s from CUDA library\n", s); \
 338         goto error; \
 339     } \
 340 } while (0)
 341
 342 static av_cold int nvenc_dyload_cuda(AVCodecContext *avctx)
 343 {
 344     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 345     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 346
 347     if (dl_fn->cuda_lib)
 348         return 1;
 349
 350 #if defined(_WIN32)
 351     dl_fn->cuda_lib = LoadLibrary(TEXT("nvcuda.dll"));
 352 #else
 353     dl_fn->cuda_lib = dlopen("libcuda.so", RTLD_LAZY);
 354 #endif
 355
 356     if (!dl_fn->cuda_lib) {
 357         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading CUDA library\n");
 358         goto error;
 359     }
 360
 361     CHECK_LOAD_FUNC(PCUINIT, dl_fn->cu_init, "cuInit");
 362     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICEGETCOUNT, dl_fn->cu_device_get_count, "cuDeviceGetCount");
 363     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICEGET, dl_fn->cu_device_get, "cuDeviceGet");
 364     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICEGETNAME, dl_fn->cu_device_get_name, "cuDeviceGetName");
 365     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICECOMPUTECAPABILITY, dl_fn->cu_device_compute_capability, "cuDeviceComputeCapability");
 366     CHECK_LOAD_FUNC(PCUCTXCREATE, dl_fn->cu_ctx_create, "cuCtxCreate_v2");
 367     CHECK_LOAD_FUNC(PCUCTXPOPCURRENT, dl_fn->cu_ctx_pop_current, "cuCtxPopCurrent_v2");
 368     CHECK_LOAD_FUNC(PCUCTXDESTROY, dl_fn->cu_ctx_destroy, "cuCtxDestroy_v2");
 369
 370     return 1;
 371
 372 error:
 373
 374     if (dl_fn->cuda_lib)
 375         DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->cuda_lib);
 376
 377     dl_fn->cuda_lib = NULL;
 378
 379     return 0;
 380 }
 381
 382 static av_cold int check_cuda_errors(AVCodecContext *avctx, CUresult err, const char *func)
 383 {
 384     if (err != CUDA_SUCCESS) {
 385         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, ">> %s - failed with error code 0x%x\n", func, err);
 386         return 0;
 387     }
 388     return 1;
 389 }
 390 #define check_cuda_errors(f) if (!check_cuda_errors(avctx, f, #f)) goto error
 391
 392 static av_cold int nvenc_check_cuda(AVCodecContext *avctx)
 393 {
 394     int device_count = 0;
 395     CUdevice cu_device = 0;
 396     char gpu_name[128];
 397     int smminor = 0, smmajor = 0;
 398     int i, smver, target_smver;
 399
 400     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 401     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 402
 403     switch (avctx->codec->id) {
 404     case AV_CODEC_ID_H264:
 405         target_smver = avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P ? 0x52 : 0x30;
 406         break;
 407     case AV_CODEC_ID_H265:
 408         target_smver = 0x52;
 409         break;
 410     default:
 411         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "nvenc: Unknown codec name\n");
 412         goto error;
 413     }
 414
 415     if (!nvenc_dyload_cuda(avctx))
 416         return 0;
 417
 418     if (dl_fn->nvenc_device_count > 0)
 419         return 1;
 420
 421     check_cuda_errors(dl_fn->cu_init(0));
 422
 423     check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_get_count(&device_count));
 424
 425     if (!device_count) {
 426         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
 427         goto error;
 428     }
 429
 430     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", device_count);
 431
 432     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
 433
 434     for (i = 0; i < device_count; ++i) {
 435         check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_get(&cu_device, i));
 436         check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_get_name(gpu_name, sizeof(gpu_name), cu_device));
 437         check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_compute_capability(&smmajor, &smminor, cu_device));
 438
 439         smver = (smmajor << 4) | smminor;
 440
 441         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d, NVENC %s ]\n", i, gpu_name, smmajor, smminor, (smver >= target_smver) ? "Available" : "Not Available");
 442
 443         if (smver >= target_smver)
 444             dl_fn->nvenc_devices[dl_fn->nvenc_device_count++] = cu_device;
 445     }
 446
 447     if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
 448         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
 449         goto error;
 450     }
 451
 452     return 1;
 453
 454 error:
 455
 456     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
 457
 458     return 0;
 459 }
 460
 461 static av_cold int nvenc_dyload_nvenc(AVCodecContext *avctx)
 462 {
 463     PNVENCODEAPICREATEINSTANCE nvEncodeAPICreateInstance = 0;
 464     NVENCSTATUS nvstatus;
 465
 466     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 467     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 468
 469     if (!nvenc_check_cuda(avctx))
 470         return 0;
 471
 472     if (dl_fn->nvenc_lib)
 473         return 1;
 474
 475 #if defined(_WIN32)
 476     if (sizeof(void*) == 8) {
 477         dl_fn->nvenc_lib = LoadLibrary(TEXT("nvEncodeAPI64.dll"));
 478     } else {
 479         dl_fn->nvenc_lib = LoadLibrary(TEXT("nvEncodeAPI.dll"));
 480     }
 481 #else
 482     dl_fn->nvenc_lib = dlopen("libnvidia-encode.so.1", RTLD_LAZY);
 483 #endif
 484
 485     if (!dl_fn->nvenc_lib) {
 486         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading the nvenc library\n");
 487         goto error;
 488     }
 489
 490     nvEncodeAPICreateInstance = (PNVENCODEAPICREATEINSTANCE)LOAD_FUNC(dl_fn->nvenc_lib, "NvEncodeAPICreateInstance");
 491
 492     if (!nvEncodeAPICreateInstance) {
 493         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed to load nvenc entrypoint\n");
 494         goto error;
 495     }
 496
 497     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
 498
 499     nvstatus = nvEncodeAPICreateInstance(&dl_fn->nvenc_funcs);
 500
 501     if (nvstatus != NV_ENC_SUCCESS) {
 502         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed to create nvenc instance\n");
 503         goto error;
 504     }
 505
 506     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
 507
 508     return 1;
 509
 510 error:
 511     if (dl_fn->nvenc_lib)
 512         DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->nvenc_lib);
 513
 514     dl_fn->nvenc_lib = NULL;
 515
 516     return 0;
 517 }
 518
 519 static av_cold void nvenc_unload_nvenc(AVCodecContext *avctx)
 520 {
 521     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 522     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 523
 524     DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->nvenc_lib);
 525     dl_fn->nvenc_lib = NULL;
 526
 527     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
 528
 529     DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->cuda_lib);
 530     dl_fn->cuda_lib = NULL;
 531
 532     dl_fn->cu_init = NULL;
 533     dl_fn->cu_device_get_count = NULL;
 534     dl_fn->cu_device_get = NULL;
 535     dl_fn->cu_device_get_name = NULL;
 536     dl_fn->cu_device_compute_capability = NULL;
 537     dl_fn->cu_ctx_create = NULL;
 538     dl_fn->cu_ctx_pop_current = NULL;
 539     dl_fn->cu_ctx_destroy = NULL;
 540
 541     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
 542 }
 543
 544 static av_cold int nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 545 {
 546     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS encode_session_params = { 0 };
 547     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
 548     CUcontext cu_context_curr;
 549     CUresult cu_res;
 550     GUID encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
 551     GUID codec;
 552     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
 553     int surfaceCount = 0;
 554     int i, num_mbs;
 555     int isLL = 0;
 556     int lossless = 0;
 557     int res = 0;
 558     int dw, dh;
 559
 560     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 561     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 562     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
 563
 564     if (!nvenc_dyload_nvenc(avctx))
 565         return AVERROR_EXTERNAL;
 566
 567     ctx->last_dts = AV_NOPTS_VALUE;
 568
 569     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 570     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
 571     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
 572     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 573     encode_session_params.version = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
 574     encode_session_params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
 575
 576     if (ctx->gpu >= dl_fn->nvenc_device_count) {
 577         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->gpu, dl_fn->nvenc_device_count);
 578         res = AVERROR(EINVAL);
 579         goto error;
 580     }
 581
 582     ctx->cu_context = NULL;
 583     cu_res = dl_fn->cu_ctx_create(&ctx->cu_context, 4, dl_fn->nvenc_devices[ctx->gpu]); // CU_CTX_SCHED_BLOCKING_SYNC=4, avoid CPU spins
 584
 585     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 586         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
 587         res = AVERROR_EXTERNAL;
 588         goto error;
 589     }
 590
 591     cu_res = dl_fn->cu_ctx_pop_current(&cu_context_curr);
 592
 593     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 594         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed popping CUDA context: 0x%x\n", (int)cu_res);
 595         res = AVERROR_EXTERNAL;
 596         goto error;
 597     }
 598
 599     encode_session_params.device = ctx->cu_context;
 600     encode_session_params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
 601
 602     nv_status = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&encode_session_params, &ctx->nvencoder);
 603     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
 604         ctx->nvencoder = NULL;
 605         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "OpenEncodeSessionEx failed: 0x%x - invalid license key?\n", (int)nv_status);
 606         res = AVERROR_EXTERNAL;
 607         goto error;
 608     }
 609
 610     if (ctx->preset) {
 611         if (!strcmp(ctx->preset, "hp")) {
 612             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HP_GUID;
 613         } else if (!strcmp(ctx->preset, "hq")) {
 614             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
 615         } else if (!strcmp(ctx->preset, "bd")) {
 616             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_BD_GUID;
 617         } else if (!strcmp(ctx->preset, "ll")) {
 618             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_DEFAULT_GUID;
 619             isLL = 1;
 620         } else if (!strcmp(ctx->preset, "llhp")) {
 621             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HP_GUID;
 622             isLL = 1;
 623         } else if (!strcmp(ctx->preset, "llhq")) {
 624             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HQ_GUID;
 625             isLL = 1;
 626         } else if (!strcmp(ctx->preset, "lossless")) {
 627             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_DEFAULT_GUID;
 628             lossless = 1;
 629         } else if (!strcmp(ctx->preset, "losslesshp")) {
 630             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_HP_GUID;
 631             lossless = 1;
 632         } else if (!strcmp(ctx->preset, "default")) {
 633             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_DEFAULT_GUID;
 634         } else {
 635             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Preset \"%s\" is unknown! Supported presets: hp, hq, bd, ll, llhp, llhq, lossless, losslesshp, default\n", ctx->preset);
 636             res = AVERROR(EINVAL);
 637             goto error;
 638         }
 639     }
 640
 641     switch (avctx->codec->id) {
 642     case AV_CODEC_ID_H264:
 643         codec = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
 644         break;
 645     case AV_CODEC_ID_H265:
 646         codec = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
 647         break;
 648     default:
 649         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "nvenc: Unknown codec name\n");
 650         res = AVERROR(EINVAL);
 651         goto error;
 652     }
 653
 654     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder, codec, encoder_preset, &preset_config);
 655     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
 656         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "GetEncodePresetConfig failed: 0x%x\n", (int)nv_status);
 657         res = AVERROR_EXTERNAL;
 658         goto error;
 659     }
 660
 661     ctx->init_encode_params.encodeGUID = codec;
 662     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
 663     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
 664
 665     if (avctx->sample_aspect_ratio.num && avctx->sample_aspect_ratio.den &&
 666         (avctx->sample_aspect_ratio.num != 1 || avctx->sample_aspect_ratio.num != 1)) {
 667         av_reduce(&dw, &dh,
 668                   avctx->width * avctx->sample_aspect_ratio.num,
 669                   avctx->height * avctx->sample_aspect_ratio.den,
 670                   1024 * 1024);
 671         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
 672         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
 673     } else {
 674         ctx->init_encode_params.darHeight = avctx->height;
 675         ctx->init_encode_params.darWidth = avctx->width;
 676     }
 677
 678     // De-compensate for hardware, dubiously, trying to compensate for
 679     // playback at 704 pixel width.
 680     if (avctx->width == 720 &&
 681         (avctx->height == 480 || avctx->height == 576)) {
 682         av_reduce(&dw, &dh,
 683                   ctx->init_encode_params.darWidth * 44,
 684                   ctx->init_encode_params.darHeight * 45,
 685                   1024 * 1024);
 686         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
 687         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
 688     }
 689
 690     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
 691     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
 692
 693     num_mbs = ((avctx->width + 15) >> 4) * ((avctx->height + 15) >> 4);
 694     ctx->max_surface_count = (num_mbs >= 8160) ? 32 : 48;
 695
 696     if (ctx->buffer_delay >= ctx->max_surface_count)
 697         ctx->buffer_delay = ctx->max_surface_count - 1;
 698
 699     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
 700     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
 701
 702     ctx->init_encode_params.presetGUID = encoder_preset;
 703
 704     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
 705     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
 706     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 707
 708     if (avctx->refs >= 0) {
 709         /* 0 means "let the hardware decide" */
 710         switch (avctx->codec->id) {
 711         case AV_CODEC_ID_H264:
 712             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.maxNumRefFrames = avctx->refs;
 713             break;
 714         case AV_CODEC_ID_H265:
 715             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
 716             break;
 717         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
 718         }
 719     }
 720
 721     if (avctx->gop_size > 0) {
 722         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
 723             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B Frame, 3 two B frames, and so on. */
 724             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
 725         }
 726
 727         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
 728         switch (avctx->codec->id) {
 729         case AV_CODEC_ID_H264:
 730             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.idrPeriod = avctx->gop_size;
 731             break;
 732         case AV_CODEC_ID_H265:
 733             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.idrPeriod = avctx->gop_size;
 734             break;
 735         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
 736         }
 737     } else if (avctx->gop_size == 0) {
 738         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
 739         ctx->encode_config.gopLength = 1;
 740         switch (avctx->codec->id) {
 741         case AV_CODEC_ID_H264:
 742             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.idrPeriod = 1;
 743             break;
 744         case AV_CODEC_ID_H265:
 745             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.idrPeriod = 1;
 746             break;
 747         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
 748         }
 749     }
 750
 751     /* when there're b frames, set dts offset */
 752     if (ctx->encode_config.frameIntervalP >= 2)
 753         ctx->last_dts = -2;
 754
 755     if (avctx->bit_rate > 0)
 756         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
 757
 758     if (avctx->rc_max_rate > 0)
 759         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
 760
 761     if (lossless) {
 762         if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264)
 763             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
 764
 765         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 766         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = 0;
 767         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = 0;
 768         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = 0;
 769
 770         avctx->qmin = -1;
 771         avctx->qmax = -1;
 772     } else if (ctx->cbr) {
 773         if (!ctx->twopass) {
 774             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
 775         } else if (ctx->twopass == 1 || isLL) {
 776             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY;
 777
 778             if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
 779                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
 780                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
 781             }
 782         } else {
 783             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
 784         }
 785     } else if (avctx->global_quality > 0) {
 786         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 787         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
 788         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
 789         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = avctx->global_quality;
 790
 791         avctx->qmin = -1;
 792         avctx->qmax = -1;
 793     } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 794         if (ctx->twopass == 1) {
 795             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
 796
 797             if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
 798                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
 799                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
 800             }
 801         } else {
 802             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
 803         }
 804
 805         ctx->encode_config.rcParams.enableMinQP = 1;
 806         ctx->encode_config.rcParams.enableMaxQP = 1;
 807
 808         ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 809         ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 810         ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpIntra = avctx->qmin;
 811
 812         ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
 813         ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
 814         ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
 815     }
 816
 817     if (avctx->rc_buffer_size > 0)
 818         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
 819
 820     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 821         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
 822     } else {
 823         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
 824     }
 825
 826     switch (avctx->codec->id) {
 827     case AV_CODEC_ID_H264:
 828         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourDescriptionPresentFlag = 1;
 829         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoSignalTypePresentFlag = 1;
 830
 831         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourMatrix = avctx->colorspace;
 832         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourPrimaries = avctx->color_primaries;
 833         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.transferCharacteristics = avctx->color_trc;
 834
 835         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoFullRangeFlag = avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG;
 836
 837         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 838         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.repeatSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 839
 840         if (!ctx->profile) {
 841             switch (avctx->profile) {
 842             case FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE:
 843                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 844                 break;
 845             case FF_PROFILE_H264_BASELINE:
 846                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
 847                 break;
 848             case FF_PROFILE_H264_MAIN:
 849                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
 850                 break;
 851             case FF_PROFILE_H264_HIGH:
 852             case FF_PROFILE_UNKNOWN:
 853                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
 854                 break;
 855             default:
 856                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unsupported profile requested, falling back to high\n");
 857                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
 858                 break;
 859             }
 860         } else {
 861             if (!strcmp(ctx->profile, "high")) {
 862                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
 863                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
 864             } else if (!strcmp(ctx->profile, "main")) {
 865                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
 866                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
 867             } else if (!strcmp(ctx->profile, "baseline")) {
 868                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
 869                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
 870             } else if (!strcmp(ctx->profile, "high444p")) {
 871                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 872                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
 873             } else {
 874                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Profile \"%s\" is unknown! Supported profiles: high, main, baseline\n", ctx->profile);
 875                 res = AVERROR(EINVAL);
 876                 goto error;
 877             }
 878         }
 879
 880         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
 881
 882         if (ctx->level) {
 883             res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_h264_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level);
 884
 885             if (res) {
 886                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Level \"%s\" is unknown! Supported levels: auto, 1, 1b, 1.1, 1.2, 1.3, 2, 2.1, 2.2, 3, 3.1, 3.2, 4, 4.1, 4.2, 5, 5.1\n", ctx->level);
 887                 goto error;
 888             }
 889         } else {
 890             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
 891         }
 892
 893         break;
 894     case AV_CODEC_ID_H265:
 895         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 896         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.repeatSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 897
 898         /* No other profile is supported in the current SDK version 5 */
 899         ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
 900         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
 901
 902         if (ctx->level) {
 903             res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_hevc_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level);
 904
 905             if (res) {
 906                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Level \"%s\" is unknown! Supported levels: auto, 1, 2, 2.1, 3, 3.1, 4, 4.1, 5, 5.1, 5.2, 6, 6.1, 6.2\n", ctx->level);
 907                 goto error;
 908             }
 909         } else {
 910             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
 911         }
 912
 913         if (ctx->tier) {
 914             if (!strcmp(ctx->tier, "main")) {
 915                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_MAIN;
 916             } else if (!strcmp(ctx->tier, "high")) {
 917                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
 918             } else {
 919                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Tier \"%s\" is unknown! Supported tiers: main, high\n", ctx->tier);
 920                 res = AVERROR(EINVAL);
 921                 goto error;
 922             }
 923         }
 924
 925         break;
 926     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
 927     }
 928
 929     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
 930     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
 931         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "InitializeEncoder failed: 0x%x\n", (int)nv_status);
 932         res = AVERROR_EXTERNAL;
 933         goto error;
 934     }
 935
 936     ctx->input_surfaces = av_malloc(ctx->max_surface_count * sizeof(*ctx->input_surfaces));
 937
 938     if (!ctx->input_surfaces) {
 939         res = AVERROR(ENOMEM);
 940         goto error;
 941     }
 942
 943     ctx->output_surfaces = av_malloc(ctx->max_surface_count * sizeof(*ctx->output_surfaces));
 944
 945     if (!ctx->output_surfaces) {
 946         res = AVERROR(ENOMEM);
 947         goto error;
 948     }
 949
 950     for (surfaceCount = 0; surfaceCount < ctx->max_surface_count; ++surfaceCount) {
 951         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
 952         NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
 953         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
 954         allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
 955
 956         allocSurf.width = (avctx->width + 31) & ~31;
 957         allocSurf.height = (avctx->height + 31) & ~31;
 958
 959         allocSurf.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
 960
 961         switch (avctx->pix_fmt) {
 962         case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 963             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
 964             break;
 965
 966         case AV_PIX_FMT_NV12:
 967             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
 968             break;
 969
 970         case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 971             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
 972             break;
 973
 974         default:
 975             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format\n");
 976             res = AVERROR(EINVAL);
 977             goto error;
 978         }
 979
 980         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
 981         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
 982             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "CreateInputBuffer failed\n");
 983             res = AVERROR_EXTERNAL;
 984             goto error;
 985         }
 986
 987         ctx->input_surfaces[surfaceCount].lockCount = 0;
 988         ctx->input_surfaces[surfaceCount].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
 989         ctx->input_surfaces[surfaceCount].format = allocSurf.bufferFmt;
 990         ctx->input_surfaces[surfaceCount].width = allocSurf.width;
 991         ctx->input_surfaces[surfaceCount].height = allocSurf.height;
 992
 993         /* 1MB is large enough to hold most output frames. NVENC increases this automaticaly if it's not enough. */
 994         allocOut.size = 1024 * 1024;
 995
 996         allocOut.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
 997
 998         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
 999         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1000             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "CreateBitstreamBuffer failed\n");
1001             ctx->output_surfaces[surfaceCount++].output_surface = NULL;
1002             res = AVERROR_EXTERNAL;
1003             goto error;
1004         }
1005
1006         ctx->output_surfaces[surfaceCount].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1007         ctx->output_surfaces[surfaceCount].size = allocOut.size;
1008         ctx->output_surfaces[surfaceCount].busy = 0;
1009     }
1010
1011     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1012         uint32_t outSize = 0;
1013         char tmpHeader[256];
1014         NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1015         payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1016
1017         payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1018         payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1019         payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1020
1021         nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1022         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1023             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "GetSequenceParams failed\n");
1024             goto error;
1025         }
1026
1027         avctx->extradata_size = outSize;
1028         avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1029
1030         if (!avctx->extradata) {
1031             res = AVERROR(ENOMEM);
1032             goto error;
1033         }
1034
1035         memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1036     }
1037
1038     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1039         avctx->has_b_frames = 2;
1040
1041     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1042         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1043
1044     return 0;
1045
1046 error:
1047
1048     for (i = 0; i < surfaceCount; ++i) {
1049         p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->input_surfaces[i].input_surface);
1050         if (ctx->output_surfaces[i].output_surface)
1051             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->output_surfaces[i].output_surface);
1052     }
1053
1054     if (ctx->nvencoder)
1055         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1056
1057     if (ctx->cu_context)
1058         dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context);
1059
1060     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1061
1062     ctx->nvencoder = NULL;
1063     ctx->cu_context = NULL;
1064
1065     return res;
1066 }
1067
1068 static av_cold int nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1069 {
1070     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1071     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1072     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1073     int i;
1074
1075     av_freep(&ctx->timestamp_list.data);
1076     av_freep(&ctx->output_surface_ready_queue.data);
1077     av_freep(&ctx->output_surface_queue.data);
1078
1079     for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1080         p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->input_surfaces[i].input_surface);
1081         p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->output_surfaces[i].output_surface);
1082     }
1083     ctx->max_surface_count = 0;
1084
1085     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1086     ctx->nvencoder = NULL;
1087
1088     dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context);
1089     ctx->cu_context = NULL;
1090
1091     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1092
1093     return 0;
1094 }
1095
1096 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencOutputSurface *tmpoutsurf)
1097 {
1098     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1099     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1100     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1101
1102     uint32_t slice_mode_data;
1103     uint32_t *slice_offsets;
1104     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1105     NVENCSTATUS nv_status;
1106     int res = 0;
1107
1108     switch (avctx->codec->id) {
1109     case AV_CODEC_ID_H264:
1110       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1111       break;
1112     case AV_CODEC_ID_H265:
1113       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1114       break;
1115     default:
1116       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "nvenc: Unknown codec name\n");
1117       res = AVERROR(EINVAL);
1118       goto error;
1119     }
1120     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1121
1122     if (!slice_offsets)
1123         return AVERROR(ENOMEM);
1124
1125     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1126
1127     lock_params.doNotWait = 0;
1128     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1129     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1130
1131     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1132     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1133         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed locking bitstream buffer\n");
1134         res = AVERROR_EXTERNAL;
1135         goto error;
1136     }
1137
1138     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes, 0)) {
1139         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1140         goto error;
1141     }
1142
1143     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1144
1145     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1146     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1147         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open\n");
1148
1149     switch (lock_params.pictureType) {
1150     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1151         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1152 #if FF_API_CODED_FRAME
1153 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1154     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1155         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1156         break;
1157     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1158         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1159         break;
1160     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1161         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1162         break;
1163     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1164         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1165         break;
1166     default:
1167         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1168         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1169         res = AVERROR_EXTERNAL;
1170         goto error;
1171 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1172 #endif
1173     }
1174
1175     pkt->pts = lock_params.outputTimeStamp;
1176     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(&ctx->timestamp_list);
1177
1178     /* when there're b frame(s), set dts offset */
1179     if (ctx->encode_config.frameIntervalP >= 2)
1180         pkt->dts -= 1;
1181
1182     if (pkt->dts > pkt->pts)
1183         pkt->dts = pkt->pts;
1184
1185     if (ctx->last_dts != AV_NOPTS_VALUE && pkt->dts <= ctx->last_dts)
1186         pkt->dts = ctx->last_dts + 1;
1187
1188     ctx->last_dts = pkt->dts;
1189
1190     av_free(slice_offsets);
1191
1192     return 0;
1193
1194 error:
1195
1196     av_free(slice_offsets);
1197     timestamp_queue_dequeue(&ctx->timestamp_list);
1198
1199     return res;
1200 }
1201
1202 static int nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1203     const AVFrame *frame, int *got_packet)
1204 {
1205     NVENCSTATUS nv_status;
1206     NvencOutputSurface *tmpoutsurf;
1207     int res, i = 0;
1208
1209     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1210     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1211     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1212
1213     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1214     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1215
1216     if (frame) {
1217         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1218         NvencInputSurface *inSurf = NULL;
1219
1220         for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1221             if (!ctx->input_surfaces[i].lockCount) {
1222                 inSurf = &ctx->input_surfaces[i];
1223                 break;
1224             }
1225         }
1226
1227         av_assert0(inSurf);
1228
1229         inSurf->lockCount = 1;
1230
1231         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1232         lockBufferParams.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1233
1234         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1235         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1236             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed locking nvenc input buffer\n");
1237             return 0;
1238         }
1239
1240         if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) {
1241             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1242
1243             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1244                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1245                 avctx->width, avctx->height);
1246
1247             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1248
1249             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch >> 1,
1250                 frame->data[2], frame->linesize[2],
1251                 avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1252
1253             buf += (inSurf->height * lockBufferParams.pitch) >> 2;
1254
1255             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch >> 1,
1256                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1257                 avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1258         } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_NV12) {
1259             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1260
1261             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1262                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1263                 avctx->width, avctx->height);
1264
1265             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1266
1267             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1268                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1269                 avctx->width, avctx->height >> 1);
1270         } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
1271             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1272
1273             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1274                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1275                 avctx->width, avctx->height);
1276
1277             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1278
1279             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1280                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1281                 avctx->width, avctx->height);
1282
1283             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1284
1285             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1286                 frame->data[2], frame->linesize[2],
1287                 avctx->width, avctx->height);
1288         } else {
1289             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid pixel format!\n");
1290             return AVERROR(EINVAL);
1291         }
1292
1293         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, inSurf->input_surface);
1294         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1295             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed unlocking input buffer!\n");
1296             return AVERROR_EXTERNAL;
1297         }
1298
1299         for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i)
1300             if (!ctx->output_surfaces[i].busy)
1301                 break;
1302
1303         if (i == ctx->max_surface_count) {
1304             inSurf->lockCount = 0;
1305             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No free output surface found!\n");
1306             return AVERROR_EXTERNAL;
1307         }
1308
1309         ctx->output_surfaces[i].input_surface = inSurf;
1310
1311         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1312         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1313         pic_params.inputWidth = avctx->width;
1314         pic_params.inputHeight = avctx->height;
1315         pic_params.outputBitstream = ctx->output_surfaces[i].output_surface;
1316         pic_params.completionEvent = 0;
1317
1318         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1319             if (frame->top_field_first) {
1320                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1321             } else {
1322                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1323             }
1324         } else {
1325             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1326         }
1327
1328         pic_params.encodePicFlags = 0;
1329         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1330         pic_params.inputDuration = 0;
1331         switch (avctx->codec->id) {
1332         case AV_CODEC_ID_H264:
1333           pic_params.codecPicParams.h264PicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1334           pic_params.codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1335           break;
1336         case AV_CODEC_ID_H265:
1337           pic_params.codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1338           pic_params.codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1339           break;
1340         default:
1341           av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "nvenc: Unknown codec name\n");
1342           return AVERROR(EINVAL);
1343         }
1344
1345         res = timestamp_queue_enqueue(&ctx->timestamp_list, frame->pts);
1346
1347         if (res)
1348             return res;
1349     } else {
1350         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1351     }
1352
1353     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1354
1355     if (frame && nv_status == NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1356         res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_queue, &ctx->output_surfaces[i]);
1357
1358         if (res)
1359             return res;
1360
1361         ctx->output_surfaces[i].busy = 1;
1362     }
1363
1364     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS && nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1365         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "EncodePicture failed!\n");
1366         return AVERROR_EXTERNAL;
1367     }
1368
1369     if (nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1370         while (ctx->output_surface_queue.count) {
1371             tmpoutsurf = out_surf_queue_dequeue(&ctx->output_surface_queue);
1372             res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_ready_queue, tmpoutsurf);
1373
1374             if (res)
1375                 return res;
1376         }
1377
1378         if (frame) {
1379             res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_ready_queue, &ctx->output_surfaces[i]);
1380
1381             if (res)
1382                 return res;
1383
1384             ctx->output_surfaces[i].busy = 1;
1385         }
1386     }
1387
1388     if (ctx->output_surface_ready_queue.count && (!frame || ctx->output_surface_ready_queue.count + ctx->output_surface_queue.count >= ctx->buffer_delay)) {
1389         tmpoutsurf = out_surf_queue_dequeue(&ctx->output_surface_ready_queue);
1390
1391         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmpoutsurf);
1392
1393         if (res)
1394             return res;
1395
1396         tmpoutsurf->busy = 0;
1397         av_assert0(tmpoutsurf->input_surface->lockCount);
1398         tmpoutsurf->input_surface->lockCount--;
1399
1400         *got_packet = 1;
1401     } else {
1402         *got_packet = 0;
1403     }
1404
1405     return 0;
1406 }
1407
1408 static const enum AVPixelFormat pix_fmts_nvenc[] = {
1409     AV_PIX_FMT_YUV420P,
1410     AV_PIX_FMT_NV12,
1411     AV_PIX_FMT_YUV444P,
1412     AV_PIX_FMT_NONE
1413 };
1414
1415 #define OFFSET(x) offsetof(NvencContext, x)
1416 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
1417 static const AVOption options[] = {
1418     { "preset", "Set the encoding preset (one of hq, hp, bd, ll, llhq, llhp, default)", OFFSET(preset), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "hq" }, 0, 0, VE },
1419     { "profile", "Set the encoding profile (high, main or baseline)", OFFSET(profile), AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
1420     { "level", "Set the encoding level restriction (auto, 1.0, 1.0b, 1.1, 1.2, ..., 4.2, 5.0, 5.1)", OFFSET(level), AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
1421     { "tier", "Set the encoding tier (main or high)", OFFSET(tier), AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
1422     { "cbr", "Use cbr encoding mode", OFFSET(cbr), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
1423     { "2pass", "Use 2pass cbr encoding mode", OFFSET(twopass), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
1424     { "gpu", "Selects which NVENC capable GPU to use. First GPU is 0, second is 1, and so on.", OFFSET(gpu), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, INT_MAX, VE },
1425     { "delay", "Delays frame output by the given amount of frames.", OFFSET(buffer_delay), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = INT_MAX }, 0, INT_MAX, VE },
1426     { NULL }
1427 };
1428
1429 static const AVCodecDefault nvenc_defaults[] = {
1430     { "b", "0" },
1431     { "qmin", "-1" },
1432     { "qmax", "-1" },
1433     { "qdiff", "-1" },
1434     { "qblur", "-1" },
1435     { "qcomp", "-1" },
1436     { NULL },
1437 };
1438
1439 #if CONFIG_NVENC_ENCODER
1440 static const AVClass nvenc_class = {
1441     .class_name = "nvenc",
1442     .item_name = av_default_item_name,
1443     .option = options,
1444     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1445 };
1446
1447 AVCodec ff_nvenc_encoder = {
1448     .name = "nvenc",
1449     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Nvidia NVENC h264 encoder"),
1450     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1451     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1452     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1453     .init = nvenc_encode_init,
1454     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1455     .close = nvenc_encode_close,
1456     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1457     .priv_class = &nvenc_class,
1458     .defaults = nvenc_defaults,
1459     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1460 };
1461 #endif
1462
1463 /* Add an alias for nvenc_h264 */
1464 #if CONFIG_NVENC_H264_ENCODER
1465 static const AVClass nvenc_h264_class = {
1466     .class_name = "nvenc_h264",
1467     .item_name = av_default_item_name,
1468     .option = options,
1469     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1470 };
1471
1472 AVCodec ff_nvenc_h264_encoder = {
1473     .name = "nvenc_h264",
1474     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Nvidia NVENC h264 encoder"),
1475     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1476     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1477     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1478     .init = nvenc_encode_init,
1479     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1480     .close = nvenc_encode_close,
1481     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1482     .priv_class = &nvenc_h264_class,
1483     .defaults = nvenc_defaults,
1484     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1485 };
1486 #endif
1487
1488 #if CONFIG_NVENC_HEVC_ENCODER
1489 static const AVClass nvenc_hevc_class = {
1490     .class_name = "nvenc_hevc",
1491     .item_name = av_default_item_name,
1492     .option = options,
1493     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1494 };
1495
1496 AVCodec ff_nvenc_hevc_encoder = {
1497     .name = "nvenc_hevc",
1498     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Nvidia NVENC hevc encoder"),
1499     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1500     .id = AV_CODEC_ID_H265,
1501     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1502     .init = nvenc_encode_init,
1503     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1504     .close = nvenc_encode_close,
1505     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1506     .priv_class = &nvenc_hevc_class,
1507     .defaults = nvenc_defaults,
1508     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1509 };
1510 #endif