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

   1 /*
   2  * NVIDIA NVENC Support
   3  * Copyright (C) 2015 Luca Barbato
   4  *
   5  * This file is part of Libav.
   6  *
   7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "config.h"
  23
  24 #include <cuda.h>
  25 #include <nvEncodeAPI.h>
  26 #include <string.h>
  27
  28 #define CUDA_LIBNAME "libcuda.so"
  29
  30 #if HAVE_DLFCN_H
  31 #include <dlfcn.h>
  32
  33 #define NVENC_LIBNAME "libnvidia-encode.so"
  34
  35 #elif HAVE_WINDOWS_H
  36 #include <windows.h>
  37
  38 #if ARCH_X86_64
  39 #define NVENC_LIBNAME "nvEncodeAPI64.dll"
  40 #else
  41 #define NVENC_LIBNAME "nvEncodeAPI.dll"
  42 #endif
  43
  44 #define dlopen(filename, flags) LoadLibrary((filename))
  45 #define dlsym(handle, symbol)   GetProcAddress(handle, symbol)
  46 #define dlclose(handle)         FreeLibrary(handle)
  47 #endif
  48
  49 #include "libavutil/common.h"
  50 #include "libavutil/hwcontext.h"
  51 #include "libavutil/hwcontext_cuda.h"
  52 #include "libavutil/imgutils.h"
  53 #include "libavutil/mem.h"
  54 #include "avcodec.h"
  55 #include "internal.h"
  56 #include "nvenc.h"
  57
  58 #define NVENC_CAP 0x30
  59 #define BITSTREAM_BUFFER_SIZE 1024 * 1024
  60 #define IS_CBR(rc) (rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR ||               \
  61                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY ||    \
  62                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP)
  63
  64 #define LOAD_LIBRARY(l, path)                   \
  65     do {                                        \
  66         if (!((l) = dlopen(path, RTLD_LAZY))) { \
  67             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,         \
  68                    "Cannot load %s\n",          \
  69                    path);                       \
  70             return AVERROR_UNKNOWN;             \
  71         }                                       \
  72     } while (0)
  73
  74 #define LOAD_SYMBOL(fun, lib, symbol)        \
  75     do {                                     \
  76         if (!((fun) = dlsym(lib, symbol))) { \
  77             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,      \
  78                    "Cannot load %s\n",       \
  79                    symbol);                  \
  80             return AVERROR_UNKNOWN;          \
  81         }                                    \
  82     } while (0)
  83
  84 const enum AVPixelFormat ff_nvenc_pix_fmts[] = {
  85     AV_PIX_FMT_NV12,
  86     AV_PIX_FMT_YUV420P,
  87     AV_PIX_FMT_YUV444P,
  88     AV_PIX_FMT_CUDA,
  89     AV_PIX_FMT_NONE
  90 };
  91
  92 static const struct {
  93     NVENCSTATUS nverr;
  94     int         averr;
  95     const char *desc;
  96 } nvenc_errors[] = {
  97     { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
  98     { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
  99     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
 100     { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
 101     { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
 102     { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
 103     { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
 104     { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
 105     { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
 106     { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
 107     { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
 108     { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
 109     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
 110     { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
 111     { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR(ENOBUFS), "not enough buffer"        },
 112     { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
 113     { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
 114     { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
 115     { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
 116     { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
 117     { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
 118     { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
 119     { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
 120     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
 121     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
 122     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
 123 };
 124
 125 static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
 126 {
 127     int i;
 128     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
 129         if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
 130             if (desc)
 131                 *desc = nvenc_errors[i].desc;
 132             return nvenc_errors[i].averr;
 133         }
 134     }
 135     if (desc)
 136         *desc = "unknown error";
 137     return AVERROR_UNKNOWN;
 138 }
 139
 140 static int nvenc_print_error(void *log_ctx, NVENCSTATUS err,
 141                              const char *error_string)
 142 {
 143     const char *desc;
 144     int ret;
 145     ret = nvenc_map_error(err, &desc);
 146     av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d)\n", error_string, desc, err);
 147     return ret;
 148 }
 149
 150 static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
 151 {
 152     NVENCContext *ctx         = avctx->priv_data;
 153     NVENCLibraryContext *nvel = &ctx->nvel;
 154     PNVENCODEAPICREATEINSTANCE nvenc_create_instance;
 155     NVENCSTATUS err;
 156
 157 #if CONFIG_CUDA
 158     nvel->cu_init                      = cuInit;
 159     nvel->cu_device_get_count          = cuDeviceGetCount;
 160     nvel->cu_device_get                = cuDeviceGet;
 161     nvel->cu_device_get_name           = cuDeviceGetName;
 162     nvel->cu_device_compute_capability = cuDeviceComputeCapability;
 163     nvel->cu_ctx_create                = cuCtxCreate_v2;
 164     nvel->cu_ctx_pop_current           = cuCtxPopCurrent_v2;
 165     nvel->cu_ctx_destroy               = cuCtxDestroy_v2;
 166 #else
 167     LOAD_LIBRARY(nvel->cuda, CUDA_LIBNAME);
 168
 169     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_init, nvel->cuda, "cuInit");
 170     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_device_get_count, nvel->cuda, "cuDeviceGetCount");
 171     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_device_get, nvel->cuda, "cuDeviceGet");
 172     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_device_get_name, nvel->cuda, "cuDeviceGetName");
 173     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_device_compute_capability, nvel->cuda,
 174                 "cuDeviceComputeCapability");
 175     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_ctx_create, nvel->cuda, "cuCtxCreate_v2");
 176     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_ctx_pop_current, nvel->cuda, "cuCtxPopCurrent_v2");
 177     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_ctx_destroy, nvel->cuda, "cuCtxDestroy_v2");
 178 #endif
 179
 180     LOAD_LIBRARY(nvel->nvenc, NVENC_LIBNAME);
 181
 182     LOAD_SYMBOL(nvenc_create_instance, nvel->nvenc,
 183                 "NvEncodeAPICreateInstance");
 184
 185     nvel->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
 186
 187     err = nvenc_create_instance(&nvel->nvenc_funcs);
 188     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 189         return nvenc_print_error(avctx, err, "Cannot create the NVENC instance");
 190
 191     return 0;
 192 }
 193
 194 static int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
 195 {
 196     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
 197     NVENCContext *ctx                           = avctx->priv_data;
 198     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv             = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
 199     int ret;
 200
 201     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
 202     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
 203     params.device     = ctx->cu_context;
 204     params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
 205
 206     ret = nv->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvenc_ctx);
 207     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 208         ctx->nvenc_ctx = NULL;
 209         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot open the NVENC Session");
 210     }
 211
 212     return 0;
 213 }
 214
 215 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
 216 {
 217     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
 218     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
 219     int i, ret, count = 0;
 220     GUID *guids = NULL;
 221
 222     ret = nv->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvenc_ctx, &count);
 223
 224     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
 225         return AVERROR(ENOSYS);
 226
 227     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
 228     if (!guids)
 229         return AVERROR(ENOMEM);
 230
 231     ret = nv->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvenc_ctx, guids, count, &count);
 232     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 233         ret = AVERROR(ENOSYS);
 234         goto fail;
 235     }
 236
 237     ret = AVERROR(ENOSYS);
 238     for (i = 0; i < count; i++) {
 239         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
 240             ret = 0;
 241             break;
 242         }
 243     }
 244
 245 fail:
 246     av_free(guids);
 247
 248     return ret;
 249 }
 250
 251 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
 252 {
 253     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
 254     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
 255     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
 256     int ret, val = 0;
 257
 258     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
 259     params.capsToQuery = cap;
 260
 261     ret = nv->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvenc_ctx, ctx->params.encodeGUID, &params, &val);
 262
 263     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
 264         return val;
 265     return 0;
 266 }
 267
 268 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
 269 {
 270     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
 271     int ret;
 272
 273     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
 274     if (ret < 0) {
 275         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Codec not supported\n");
 276         return ret;
 277     }
 278
 279     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
 280     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P && ret <= 0) {
 281         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "YUV444P not supported\n");
 282         return AVERROR(ENOSYS);
 283     }
 284
 285     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
 286     if (ret < avctx->width) {
 287         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Width %d exceeds %d\n",
 288                avctx->width, ret);
 289         return AVERROR(ENOSYS);
 290     }
 291
 292     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
 293     if (ret < avctx->height) {
 294         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Height %d exceeds %d\n",
 295                avctx->height, ret);
 296         return AVERROR(ENOSYS);
 297     }
 298
 299     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
 300     if (ret < avctx->max_b_frames) {
 301         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Max B-frames %d exceed %d\n",
 302                avctx->max_b_frames, ret);
 303
 304         return AVERROR(ENOSYS);
 305     }
 306
 307     return 0;
 308 }
 309
 310 static int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
 311 {
 312     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
 313     NVENCLibraryContext *nvel       = &ctx->nvel;
 314     char name[128]                  = { 0 };
 315     int major, minor, ret;
 316     CUdevice cu_device;
 317     CUcontext dummy;
 318     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
 319
 320     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 321         loglevel = AV_LOG_INFO;
 322
 323     ret = nvel->cu_device_get(&cu_device, idx);
 324     if (ret != CUDA_SUCCESS) {
 325         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 326                "Cannot access the CUDA device %d\n",
 327                idx);
 328         return -1;
 329     }
 330
 331     ret = nvel->cu_device_get_name(name, sizeof(name), cu_device);
 332     if (ret != CUDA_SUCCESS)
 333         return -1;
 334
 335     ret = nvel->cu_device_compute_capability(&major, &minor, cu_device);
 336     if (ret != CUDA_SUCCESS)
 337         return -1;
 338
 339     av_log(avctx, loglevel, "Device %d [%s] ", cu_device, name);
 340
 341     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP)
 342         goto fail;
 343
 344     ret = nvel->cu_ctx_create(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device);
 345     if (ret != CUDA_SUCCESS)
 346         goto fail;
 347
 348     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
 349
 350     ret = nvel->cu_ctx_pop_current(&dummy);
 351     if (ret != CUDA_SUCCESS)
 352         goto fail2;
 353
 354     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
 355         goto fail2;
 356
 357     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
 358         goto fail3;
 359
 360     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
 361
 362     if (ctx->device == cu_device || ctx->device == ANY_DEVICE)
 363         return 0;
 364
 365 fail3:
 366     nvel->nvenc_funcs.nvEncDestroyEncoder(ctx->nvenc_ctx);
 367     ctx->nvenc_ctx = NULL;
 368
 369 fail2:
 370     nvel->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context_internal);
 371     ctx->cu_context_internal = NULL;
 372
 373 fail:
 374     if (ret != 0)
 375         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC (major %d minor %d)\n",
 376                major, minor);
 377
 378     return AVERROR(ENOSYS);
 379 }
 380
 381 static int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
 382 {
 383     NVENCContext *ctx         = avctx->priv_data;
 384     NVENCLibraryContext *nvel = &ctx->nvel;
 385
 386     switch (avctx->codec->id) {
 387     case AV_CODEC_ID_H264:
 388         ctx->params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
 389         break;
 390     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 391         ctx->params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
 392         break;
 393     default:
 394         return AVERROR_BUG;
 395     }
 396
 397     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
 398         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
 399         AVCUDADeviceContext *device_hwctx;
 400         int ret;
 401
 402         if (!avctx->hw_frames_ctx)
 403             return AVERROR(EINVAL);
 404
 405         frames_ctx   = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
 406         device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
 407
 408         ctx->cu_context = device_hwctx->cuda_ctx;
 409
 410         ret = nvenc_open_session(avctx);
 411         if (ret < 0)
 412             return ret;
 413
 414         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
 415         if (ret < 0)
 416             return ret;
 417     } else {
 418         int i, nb_devices = 0;
 419
 420         if ((nvel->cu_init(0)) != CUDA_SUCCESS) {
 421             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 422                    "Cannot init CUDA\n");
 423             return AVERROR_UNKNOWN;
 424         }
 425
 426         if ((nvel->cu_device_get_count(&nb_devices)) != CUDA_SUCCESS) {
 427             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 428                    "Cannot enumerate the CUDA devices\n");
 429             return AVERROR_UNKNOWN;
 430         }
 431
 432
 433         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
 434             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
 435                 return 0;
 436         }
 437
 438         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 439             return AVERROR_EXIT;
 440
 441         return AVERROR(ENOSYS);
 442     }
 443
 444     return 0;
 445 }
 446
 447 typedef struct GUIDTuple {
 448     const GUID guid;
 449     int flags;
 450 } GUIDTuple;
 451
 452 static int nvec_map_preset(NVENCContext *ctx)
 453 {
 454     GUIDTuple presets[] = {
 455         { NV_ENC_PRESET_DEFAULT_GUID },
 456         { NV_ENC_PRESET_HP_GUID },
 457         { NV_ENC_PRESET_HQ_GUID },
 458         { NV_ENC_PRESET_BD_GUID },
 459         { NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_DEFAULT_GUID, NVENC_LOWLATENCY },
 460         { NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HP_GUID,      NVENC_LOWLATENCY },
 461         { NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HQ_GUID,      NVENC_LOWLATENCY },
 462         { NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_DEFAULT_GUID,    NVENC_LOSSLESS },
 463         { NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_HP_GUID,         NVENC_LOSSLESS },
 464         { { 0 } }
 465     };
 466
 467     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
 468
 469     ctx->params.presetGUID = t->guid;
 470     ctx->flags             = t->flags;
 471
 472     return AVERROR(EINVAL);
 473 }
 474
 475 static void set_constqp(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_RC_PARAMS *rc)
 476 {
 477     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 478     rc->constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
 479     rc->constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
 480     rc->constQP.qpIntra  = avctx->global_quality;
 481 }
 482
 483 static void set_vbr(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_RC_PARAMS *rc)
 484 {
 485     if (avctx->qmin >= 0) {
 486         rc->enableMinQP    = 1;
 487         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 488         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 489         rc->minQP.qpIntra  = avctx->qmin;
 490     }
 491
 492     if (avctx->qmax >= 0) {
 493         rc->enableMaxQP = 1;
 494         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
 495         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
 496         rc->maxQP.qpIntra  = avctx->qmax;
 497     }
 498 }
 499
 500 static void set_lossless(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_RC_PARAMS *rc)
 501 {
 502     rc->rateControlMode  = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 503     rc->constQP.qpInterB = 0;
 504     rc->constQP.qpInterP = 0;
 505     rc->constQP.qpIntra  = 0;
 506 }
 507
 508 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx,
 509                                         NV_ENC_RC_PARAMS *rc)
 510 {
 511     NVENCContext *ctx    = avctx->priv_data;
 512
 513     switch (ctx->rc) {
 514     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
 515         if (avctx->global_quality < 0) {
 516             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 517                    "The constant quality rate-control requires "
 518                    "the 'global_quality' option set.\n");
 519             return;
 520         }
 521         set_constqp(avctx, rc);
 522         return;
 523     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR:
 524     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
 525         if (avctx->qmin < 0 && avctx->qmax < 0) {
 526             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 527                    "The variable bitrate rate-control requires "
 528                    "the 'qmin' and/or 'qmax' option set.\n");
 529             return;
 530         }
 531     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
 532         if (avctx->qmin < 0) {
 533             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 534                    "The variable bitrate rate-control requires "
 535                    "the 'qmin' option set.\n");
 536             return;
 537         }
 538         set_vbr(avctx, rc);
 539         break;
 540     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
 541         break;
 542     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY:
 543     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP:
 544         if (!(ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY)) {
 545             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 546                    "The multipass rate-control requires "
 547                    "a low-latency preset.\n");
 548             return;
 549         }
 550     }
 551
 552     rc->rateControlMode = ctx->rc;
 553 }
 554
 555 static void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 556 {
 557     NVENCContext *ctx    = avctx->priv_data;
 558     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->config.rcParams;
 559
 560     if (avctx->bit_rate > 0)
 561         rc->averageBitRate = avctx->bit_rate;
 562
 563     if (avctx->rc_max_rate > 0)
 564         rc->maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
 565
 566     if (ctx->rc > 0) {
 567         nvenc_override_rate_control(avctx, rc);
 568     } else if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
 569         set_lossless(avctx, rc);
 570     } else if (avctx->global_quality > 0) {
 571         set_constqp(avctx, rc);
 572     } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 573         rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
 574         set_vbr(avctx, rc);
 575     }
 576
 577     if (avctx->rc_buffer_size > 0)
 578         rc->vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
 579
 580     if (rc->averageBitRate > 0)
 581         avctx->bit_rate = rc->averageBitRate;
 582 }
 583
 584 static int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
 585 {
 586     NVENCContext *ctx                      = avctx->priv_data;
 587     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->config;
 588     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
 589     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
 590
 591     vui->colourDescriptionPresentFlag = avctx->colorspace      != AVCOL_SPC_UNSPECIFIED ||
 592                                         avctx->color_primaries != AVCOL_PRI_UNSPECIFIED ||
 593                                         avctx->color_trc       != AVCOL_TRC_UNSPECIFIED;
 594
 595     vui->colourMatrix            = avctx->colorspace;
 596     vui->colourPrimaries         = avctx->color_primaries;
 597     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
 598
 599     vui->videoFullRangeFlag = avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG;
 600
 601     vui->videoSignalTypePresentFlag = vui->colourDescriptionPresentFlag ||
 602                                       vui->videoFullRangeFlag;
 603
 604     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 605     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 606     h264->outputAUD     = 1;
 607
 608     h264->maxNumRefFrames = avctx->refs;
 609     h264->idrPeriod       = cc->gopLength;
 610
 611     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS)
 612         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
 613
 614     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
 615         h264->outputBufferingPeriodSEI = 1;
 616         h264->outputPictureTimingSEI   = 1;
 617     }
 618
 619     if (ctx->profile)
 620         avctx->profile = ctx->profile;
 621
 622     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P)
 623         h264->chromaFormatIDC = 3;
 624     else
 625         h264->chromaFormatIDC = 1;
 626
 627     switch (ctx->profile) {
 628     case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
 629         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
 630         break;
 631     case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
 632         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
 633         break;
 634     case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
 635         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
 636         break;
 637     case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444:
 638         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 639         break;
 640     case NV_ENC_H264_PROFILE_CONSTRAINED_HIGH:
 641         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_CONSTRAINED_HIGH_GUID;
 642         break;
 643     }
 644
 645     h264->level = ctx->level;
 646
 647     return 0;
 648 }
 649
 650 static int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
 651 {
 652     NVENCContext *ctx                      = avctx->priv_data;
 653     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->config;
 654     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
 655
 656     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 657     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 658     hevc->outputAUD     = 1;
 659
 660     hevc->maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
 661     hevc->idrPeriod            = cc->gopLength;
 662
 663     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
 664         hevc->outputBufferingPeriodSEI = 1;
 665         hevc->outputPictureTimingSEI   = 1;
 666     }
 667
 668     /* No other profile is supported in the current SDK version 5 */
 669     cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
 670     avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
 671
 672     if (ctx->level) {
 673         hevc->level = ctx->level;
 674     } else {
 675         hevc->level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
 676     }
 677
 678     if (ctx->tier) {
 679         hevc->tier = ctx->tier;
 680     }
 681
 682     return 0;
 683 }
 684 static int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
 685 {
 686     switch (avctx->codec->id) {
 687     case AV_CODEC_ID_H264:
 688         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
 689     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 690         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
 691     }
 692     return 0;
 693 }
 694
 695 static int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
 696 {
 697     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
 698     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
 699     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_cfg = { 0 };
 700     AVCPBProperties *cpb_props;
 701     int ret;
 702
 703     ctx->params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
 704
 705     ctx->params.encodeHeight = avctx->height;
 706     ctx->params.encodeWidth  = avctx->width;
 707
 708     if (avctx->sample_aspect_ratio.num &&
 709         avctx->sample_aspect_ratio.den &&
 710         (avctx->sample_aspect_ratio.num != 1 ||
 711          avctx->sample_aspect_ratio.den != 1)) {
 712         av_reduce(&ctx->params.darWidth,
 713                   &ctx->params.darHeight,
 714                   avctx->width * avctx->sample_aspect_ratio.num,
 715                   avctx->height * avctx->sample_aspect_ratio.den,
 716                   INT_MAX / 8);
 717     } else {
 718         ctx->params.darHeight = avctx->height;
 719         ctx->params.darWidth  = avctx->width;
 720     }
 721
 722     ctx->params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
 723     ctx->params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
 724
 725     ctx->params.enableEncodeAsync = 0;
 726     ctx->params.enablePTD         = 1;
 727
 728     ctx->params.encodeConfig = &ctx->config;
 729
 730     nvec_map_preset(ctx);
 731
 732     preset_cfg.version           = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
 733     preset_cfg.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 734
 735     ret = nv->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvenc_ctx,
 736                                          ctx->params.encodeGUID,
 737                                          ctx->params.presetGUID,
 738                                          &preset_cfg);
 739     if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
 740         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot get the preset configuration");
 741
 742     memcpy(&ctx->config, &preset_cfg.presetCfg, sizeof(ctx->config));
 743
 744     ctx->config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 745
 746     if (avctx->gop_size > 0) {
 747         if (avctx->max_b_frames > 0) {
 748             /* 0 is intra-only,
 749              * 1 is I/P only,
 750              * 2 is one B-Frame,
 751              * 3 two B-frames, and so on. */
 752             ctx->config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
 753         } else if (avctx->max_b_frames == 0) {
 754             ctx->config.frameIntervalP = 1;
 755         }
 756         ctx->config.gopLength = avctx->gop_size;
 757     } else if (avctx->gop_size == 0) {
 758         ctx->config.frameIntervalP = 0;
 759         ctx->config.gopLength      = 1;
 760     }
 761
 762     if (ctx->config.frameIntervalP > 1)
 763         avctx->max_b_frames = ctx->config.frameIntervalP - 1;
 764
 765     ctx->initial_pts[0] = AV_NOPTS_VALUE;
 766     ctx->initial_pts[1] = AV_NOPTS_VALUE;
 767
 768     nvenc_setup_rate_control(avctx);
 769
 770     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 771         ctx->config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
 772     } else {
 773         ctx->config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
 774     }
 775
 776     if ((ret = nvenc_setup_codec_config(avctx)) < 0)
 777         return ret;
 778
 779     ret = nv->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvenc_ctx, &ctx->params);
 780     if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
 781         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot initialize the decoder");
 782
 783     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
 784     if (!cpb_props)
 785         return AVERROR(ENOMEM);
 786     cpb_props->max_bitrate = avctx->rc_max_rate;
 787     cpb_props->min_bitrate = avctx->rc_min_rate;
 788     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
 789     cpb_props->buffer_size = avctx->rc_buffer_size;
 790
 791     return 0;
 792 }
 793
 794 static int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
 795 {
 796     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
 797     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
 798     int ret;
 799     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER out_buffer = { 0 };
 800
 801     switch (ctx->data_pix_fmt) {
 802     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 803         ctx->frames[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
 804         break;
 805     case AV_PIX_FMT_NV12:
 806         ctx->frames[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
 807         break;
 808     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 809         ctx->frames[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
 810         break;
 811     default:
 812         return AVERROR_BUG;
 813     }
 814
 815     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
 816         ctx->frames[idx].in_ref = av_frame_alloc();
 817         if (!ctx->frames[idx].in_ref)
 818             return AVERROR(ENOMEM);
 819     } else {
 820         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER in_buffer      = { 0 };
 821
 822         in_buffer.version  = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
 823
 824         in_buffer.width  = avctx->width;
 825         in_buffer.height = avctx->height;
 826
 827         in_buffer.bufferFmt  = ctx->frames[idx].format;
 828         in_buffer.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_UNCACHED;
 829
 830         ret = nv->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, &in_buffer);
 831         if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
 832             return nvenc_print_error(avctx, ret, "CreateInputBuffer failed");
 833
 834         ctx->frames[idx].in     = in_buffer.inputBuffer;
 835     }
 836
 837     out_buffer.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
 838     /* 1MB is large enough to hold most output frames.
 839      * NVENC increases this automatically if it is not enough. */
 840     out_buffer.size = BITSTREAM_BUFFER_SIZE;
 841
 842     out_buffer.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_UNCACHED;
 843
 844     ret = nv->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvenc_ctx, &out_buffer);
 845     if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
 846         return nvenc_print_error(avctx, ret, "CreateBitstreamBuffer failed");
 847
 848     ctx->frames[idx].out  = out_buffer.bitstreamBuffer;
 849
 850     return 0;
 851 }
 852
 853 static int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
 854 {
 855     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
 856     int i, ret;
 857
 858     ctx->nb_surfaces = FFMAX(4 + avctx->max_b_frames,
 859                              ctx->nb_surfaces);
 860     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
 861
 862
 863     ctx->frames = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->frames));
 864     if (!ctx->frames)
 865         return AVERROR(ENOMEM);
 866
 867     ctx->timestamps = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
 868     if (!ctx->timestamps)
 869         return AVERROR(ENOMEM);
 870     ctx->pending = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(*ctx->frames));
 871     if (!ctx->pending)
 872         return AVERROR(ENOMEM);
 873     ctx->ready = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(*ctx->frames));
 874     if (!ctx->ready)
 875         return AVERROR(ENOMEM);
 876
 877     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
 878         if ((ret = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
 879             return ret;
 880     }
 881
 882     return 0;
 883 }
 884
 885 #define EXTRADATA_SIZE 512
 886
 887 static int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
 888 {
 889     NVENCContext *ctx                     = avctx->priv_data;
 890     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv       = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
 891     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
 892     int ret;
 893
 894     avctx->extradata = av_mallocz(EXTRADATA_SIZE + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
 895     if (!avctx->extradata)
 896         return AVERROR(ENOMEM);
 897
 898     payload.version              = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
 899     payload.spsppsBuffer         = avctx->extradata;
 900     payload.inBufferSize         = EXTRADATA_SIZE;
 901     payload.outSPSPPSPayloadSize = &avctx->extradata_size;
 902
 903     ret = nv->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvenc_ctx, &payload);
 904     if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
 905         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot get the extradata");
 906
 907     return 0;
 908 }
 909
 910 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
 911 {
 912     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
 913     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
 914     int i;
 915
 916     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
 917     if (ctx->nvenc_ctx) {
 918         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
 919                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
 920
 921         nv->nvEncEncodePicture(ctx->nvenc_ctx, &params);
 922     }
 923
 924     av_fifo_free(ctx->timestamps);
 925     av_fifo_free(ctx->pending);
 926     av_fifo_free(ctx->ready);
 927
 928     if (ctx->frames) {
 929         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
 930             if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA) {
 931                 nv->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, ctx->frames[i].in);
 932             } else if (ctx->frames[i].in) {
 933                 nv->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvenc_ctx, ctx->frames[i].in_map.mappedResource);
 934             }
 935
 936             av_frame_free(&ctx->frames[i].in_ref);
 937             nv->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvenc_ctx, ctx->frames[i].out);
 938         }
 939     }
 940     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
 941         if (ctx->registered_frames[i].regptr)
 942             nv->nvEncUnregisterResource(ctx->nvenc_ctx, ctx->registered_frames[i].regptr);
 943     }
 944     ctx->nb_registered_frames = 0;
 945
 946     av_freep(&ctx->frames);
 947
 948     if (ctx->nvenc_ctx)
 949         nv->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvenc_ctx);
 950
 951     if (ctx->cu_context_internal)
 952         ctx->nvel.cu_ctx_destroy(ctx->cu_context_internal);
 953
 954     if (ctx->nvel.nvenc)
 955         dlclose(ctx->nvel.nvenc);
 956
 957 #if !CONFIG_CUDA
 958     if (ctx->nvel.cuda)
 959         dlclose(ctx->nvel.cuda);
 960 #endif
 961
 962     return 0;
 963 }
 964
 965 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 966 {
 967     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
 968     int ret;
 969
 970     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
 971         AVHWFramesContext *frames_ctx;
 972         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
 973             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 974                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
 975             return AVERROR(EINVAL);
 976         }
 977         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
 978         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
 979     } else {
 980         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
 981     }
 982
 983     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
 984         return ret;
 985
 986     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
 987         return ret;
 988
 989     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
 990         return ret;
 991
 992     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
 993         return ret;
 994
 995     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
 996         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
 997             return ret;
 998     }
 999
1000     return 0;
1001 }
1002
1003 static NVENCFrame *get_free_frame(NVENCContext *ctx)
1004 {
1005     int i;
1006
1007     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1008         if (!ctx->frames[i].locked) {
1009             ctx->frames[i].locked = 1;
1010             return &ctx->frames[i];
1011         }
1012     }
1013
1014     return NULL;
1015 }
1016
1017 static int nvenc_copy_frame(NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *in, const AVFrame *frame)
1018 {
1019     uint8_t *buf = in->bufferDataPtr;
1020     int off      = frame->height * in->pitch;
1021
1022     switch (frame->format) {
1023     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1024         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1025                             frame->data[0], frame->linesize[0],
1026                             frame->width, frame->height);
1027         buf += off;
1028
1029         av_image_copy_plane(buf, in->pitch >> 1,
1030                             frame->data[2], frame->linesize[2],
1031                             frame->width >> 1, frame->height >> 1);
1032
1033         buf += off >> 2;
1034
1035         av_image_copy_plane(buf, in->pitch >> 1,
1036                             frame->data[1], frame->linesize[1],
1037                             frame->width >> 1, frame->height >> 1);
1038         break;
1039     case AV_PIX_FMT_NV12:
1040         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1041                             frame->data[0], frame->linesize[0],
1042                             frame->width, frame->height);
1043         buf += off;
1044
1045         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1046                             frame->data[1], frame->linesize[1],
1047                             frame->width, frame->height >> 1);
1048         break;
1049     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1050         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1051                             frame->data[0], frame->linesize[0],
1052                             frame->width, frame->height);
1053         buf += off;
1054
1055         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1056                             frame->data[1], frame->linesize[1],
1057                             frame->width, frame->height);
1058         buf += off;
1059
1060         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1061                             frame->data[2], frame->linesize[2],
1062                             frame->width, frame->height);
1063         break;
1064     default:
1065         return AVERROR_BUG;
1066     }
1067
1068     return 0;
1069 }
1070
1071 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1072 {
1073     NVENCContext               *ctx = avctx->priv_data;
1074     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
1075     int i;
1076
1077     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1078         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1079             if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1080                 if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1081                     nv->nvEncUnregisterResource(ctx->nvenc_ctx,
1082                                                 ctx->registered_frames[i].regptr);
1083                     ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1084                 }
1085                 return i;
1086             }
1087         }
1088     } else {
1089         return ctx->nb_registered_frames++;
1090     }
1091
1092     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1093     return AVERROR(ENOMEM);
1094 }
1095
1096 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1097 {
1098     NVENCContext               *ctx = avctx->priv_data;
1099     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
1100     AVHWFramesContext   *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1101     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1102     int i, idx, ret;
1103
1104     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1105         if (ctx->registered_frames[i].ptr == (CUdeviceptr)frame->data[0])
1106             return i;
1107     }
1108
1109     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1110     if (idx < 0)
1111         return idx;
1112
1113     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1114     reg.resourceType       = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1115     reg.width              = frames_ctx->width;
1116     reg.height             = frames_ctx->height;
1117     reg.bufferFormat       = ctx->frames[0].format;
1118     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1119     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1120
1121     ret = nv->nvEncRegisterResource(ctx->nvenc_ctx, &reg);
1122     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1123         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1124         return AVERROR_UNKNOWN;
1125     }
1126
1127     ctx->registered_frames[idx].ptr    = (CUdeviceptr)frame->data[0];
1128     ctx->registered_frames[idx].regptr = reg.registeredResource;
1129     return idx;
1130 }
1131
1132 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1133                               NVENCFrame *nvenc_frame)
1134 {
1135     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
1136     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
1137     int ret;
1138
1139     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1140         int reg_idx;
1141
1142         ret = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1143         if (ret < 0) {
1144             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input CUDA frame\n");
1145             return ret;
1146         }
1147         reg_idx = ret;
1148
1149         ret = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1150         if (ret < 0)
1151             return ret;
1152
1153         nvenc_frame->in_map.version            = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1154         nvenc_frame->in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1155
1156         ret = nv->nvEncMapInputResource(ctx->nvenc_ctx, &nvenc_frame->in_map);
1157         if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1158             av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1159             return nvenc_print_error(avctx, ret, "Error mapping an input resource");
1160         }
1161
1162         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped = 1;
1163         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1164         nvenc_frame->in                        = nvenc_frame->in_map.mappedResource;
1165     } else {
1166         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER params = { 0 };
1167
1168         params.version     = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1169         params.inputBuffer = nvenc_frame->in;
1170
1171         ret = nv->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, &params);
1172         if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
1173             return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot lock the buffer");
1174
1175         ret = nvenc_copy_frame(&params, frame);
1176         if (ret < 0) {
1177             nv->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, nvenc_frame->in);
1178             return ret;
1179         }
1180
1181         ret = nv->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, nvenc_frame->in);
1182         if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
1183             return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot unlock the buffer");
1184     }
1185
1186     return 0;
1187 }
1188
1189 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1190                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1191 {
1192     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
1193
1194     switch (avctx->codec->id) {
1195     case AV_CODEC_ID_H264:
1196         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1197             ctx->config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1198         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1199             ctx->config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1200         break;
1201     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1202         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1203             ctx->config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1204         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1205             ctx->config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1206         break;
1207     }
1208 }
1209
1210 static inline int nvenc_enqueue_timestamp(AVFifoBuffer *f, int64_t pts)
1211 {
1212     return av_fifo_generic_write(f, &pts, sizeof(pts), NULL);
1213 }
1214
1215 static inline int nvenc_dequeue_timestamp(AVFifoBuffer *f, int64_t *pts)
1216 {
1217     return av_fifo_generic_read(f, pts, sizeof(*pts), NULL);
1218 }
1219
1220 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1221                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1222                                AVPacket *pkt)
1223 {
1224     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
1225
1226     pkt->pts      = params->outputTimeStamp;
1227     pkt->duration = params->outputDuration;
1228
1229     /* generate the first dts by linearly extrapolating the
1230      * first two pts values to the past */
1231     if (avctx->max_b_frames > 0 && !ctx->first_packet_output &&
1232         ctx->initial_pts[1] != AV_NOPTS_VALUE) {
1233         int64_t ts0 = ctx->initial_pts[0], ts1 = ctx->initial_pts[1];
1234         int64_t delta;
1235
1236         if ((ts0 < 0 && ts1 > INT64_MAX + ts0) ||
1237             (ts0 > 0 && ts1 < INT64_MIN + ts0))
1238             return AVERROR(ERANGE);
1239         delta = ts1 - ts0;
1240
1241         if ((delta < 0 && ts0 > INT64_MAX + delta) ||
1242             (delta > 0 && ts0 < INT64_MIN + delta))
1243             return AVERROR(ERANGE);
1244         pkt->dts = ts0 - delta;
1245
1246         ctx->first_packet_output = 1;
1247         return 0;
1248     }
1249     return nvenc_dequeue_timestamp(ctx->timestamps, &pkt->dts);
1250 }
1251
1252 static int nvenc_get_output(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt)
1253 {
1254     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
1255     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
1256     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM params    = { 0 };
1257     NVENCFrame *frame;
1258     int ret;
1259
1260     ret = av_fifo_generic_read(ctx->ready, &frame, sizeof(frame), NULL);
1261     if (ret)
1262         return ret;
1263
1264     params.version         = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1265     params.outputBitstream = frame->out;
1266
1267     ret = nv->nvEncLockBitstream(ctx->nvenc_ctx, &params);
1268     if (ret < 0)
1269         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot lock the bitstream");
1270
1271     ret = ff_alloc_packet(pkt, params.bitstreamSizeInBytes);
1272     if (ret < 0)
1273         return ret;
1274
1275     memcpy(pkt->data, params.bitstreamBufferPtr, pkt->size);
1276
1277     ret = nv->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvenc_ctx, frame->out);
1278     if (ret < 0)
1279         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot unlock the bitstream");
1280
1281     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1282         nv->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvenc_ctx, frame->in_map.mappedResource);
1283         av_frame_unref(frame->in_ref);
1284         ctx->registered_frames[frame->reg_idx].mapped = 0;
1285
1286         frame->in = NULL;
1287     }
1288
1289     frame->locked = 0;
1290
1291     ret = nvenc_set_timestamp(avctx, &params, pkt);
1292     if (ret < 0)
1293         return ret;
1294
1295     switch (params.pictureType) {
1296     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1297         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1298 #if FF_API_CODED_FRAME
1299 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1300     case NV_ENC_PIC_TYPE_INTRA_REFRESH:
1301     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1302         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1303         break;
1304     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1305         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1306         break;
1307     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1308         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1309         break;
1310     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1311         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1312         break;
1313 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1314 #endif
1315     }
1316
1317     return 0;
1318 }
1319
1320 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
1321 {
1322     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
1323     int nb_ready, nb_pending;
1324
1325     /* when B-frames are enabled, we wait for two initial timestamps to
1326      * calculate the first dts */
1327     if (!flush && avctx->max_b_frames > 0 &&
1328         (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE || ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE))
1329         return 0;
1330
1331     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->ready)   / sizeof(NVENCFrame*);
1332     nb_pending = av_fifo_size(ctx->pending) / sizeof(NVENCFrame*);
1333     if (flush)
1334         return nb_ready > 0;
1335     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
1336 }
1337
1338 int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1339                           const AVFrame *frame, int *got_packet)
1340 {
1341     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
1342     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
1343     NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { 0 };
1344     NVENCFrame         *nvenc_frame = NULL;
1345     int enc_ret, ret;
1346
1347     params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1348
1349     if (frame) {
1350         nvenc_frame = get_free_frame(ctx);
1351         if (!nvenc_frame) {
1352             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No free surfaces\n");
1353             return AVERROR_BUG;
1354         }
1355
1356         ret = nvenc_upload_frame(avctx, frame, nvenc_frame);
1357         if (ret < 0)
1358             return ret;
1359
1360         params.inputBuffer     = nvenc_frame->in;
1361         params.bufferFmt       = nvenc_frame->format;
1362         params.inputWidth      = frame->width;
1363         params.inputHeight     = frame->height;
1364         params.outputBitstream = nvenc_frame->out;
1365         params.inputTimeStamp  = frame->pts;
1366
1367         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1368             if (frame->top_field_first)
1369                 params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1370             else
1371                 params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1372         } else {
1373             params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1374         }
1375
1376         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &params);
1377
1378         ret = nvenc_enqueue_timestamp(ctx->timestamps, frame->pts);
1379         if (ret < 0)
1380             return ret;
1381
1382         if (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE)
1383             ctx->initial_pts[0] = frame->pts;
1384         else if (ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE)
1385             ctx->initial_pts[1] = frame->pts;
1386     } else {
1387         params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1388     }
1389
1390     enc_ret = nv->nvEncEncodePicture(ctx->nvenc_ctx, &params);
1391     if (enc_ret != NV_ENC_SUCCESS &&
1392         enc_ret != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
1393         return nvenc_print_error(avctx, enc_ret, "Error encoding the frame");
1394
1395     if (nvenc_frame) {
1396         ret = av_fifo_generic_write(ctx->pending, &nvenc_frame, sizeof(nvenc_frame), NULL);
1397         if (ret < 0)
1398             return ret;
1399     }
1400
1401     /* all the pending buffers are now ready for output */
1402     if (enc_ret == NV_ENC_SUCCESS) {
1403         while (av_fifo_size(ctx->pending) > 0) {
1404             av_fifo_generic_read(ctx->pending, &nvenc_frame, sizeof(nvenc_frame), NULL);
1405             av_fifo_generic_write(ctx->ready,  &nvenc_frame, sizeof(nvenc_frame), NULL);
1406         }
1407     }
1408
1409     if (output_ready(avctx, !frame)) {
1410         ret = nvenc_get_output(avctx, pkt);
1411         if (ret < 0)
1412             return ret;
1413         *got_packet = 1;
1414     } else {
1415         *got_packet = 0;
1416     }
1417
1418     return 0;
1419 }