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

   1 /*
   2  * H.264/HEVC hardware encoding using nvidia nvenc
   3  * Copyright (c) 2016 Timo Rothenpieler <timo@rothenpieler.org>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #include "config.h"
  23
  24 #if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
  25 # define CUDA_LIBNAME "nvcuda.dll"
  26 # if ARCH_X86_64
  27 #  define NVENC_LIBNAME "nvEncodeAPI64.dll"
  28 # else
  29 #  define NVENC_LIBNAME "nvEncodeAPI.dll"
  30 # endif
  31 #else
  32 # define CUDA_LIBNAME "libcuda.so.1"
  33 # define NVENC_LIBNAME "libnvidia-encode.so.1"
  34 #endif
  35
  36 #if defined(_WIN32)
  37 #include <windows.h>
  38
  39 #define dlopen(filename, flags) LoadLibrary(TEXT(filename))
  40 #define dlsym(handle, symbol)   GetProcAddress(handle, symbol)
  41 #define dlclose(handle)         FreeLibrary(handle)
  42 #else
  43 #include <dlfcn.h>
  44 #endif
  45
  46 #include "libavutil/hwcontext.h"
  47 #include "libavutil/imgutils.h"
  48 #include "libavutil/avassert.h"
  49 #include "libavutil/mem.h"
  50 #include "internal.h"
  51 #include "nvenc.h"
  52
  53 #define NVENC_CAP 0x30
  54 #define IS_CBR(rc) (rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR ||               \
  55                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY ||    \
  56                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP)
  57
  58 #define LOAD_LIBRARY(l, path)                   \
  59     do {                                        \
  60         if (!((l) = dlopen(path, RTLD_LAZY))) { \
  61             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,         \
  62                    "Cannot load %s\n",          \
  63                    path);                       \
  64             return AVERROR_UNKNOWN;             \
  65         }                                       \
  66     } while (0)
  67
  68 #define LOAD_SYMBOL(fun, lib, symbol)        \
  69     do {                                     \
  70         if (!((fun) = dlsym(lib, symbol))) { \
  71             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,      \
  72                    "Cannot load %s\n",       \
  73                    symbol);                  \
  74             return AVERROR_UNKNOWN;          \
  75         }                                    \
  76     } while (0)
  77
  78 const enum AVPixelFormat ff_nvenc_pix_fmts[] = {
  79     AV_PIX_FMT_YUV420P,
  80     AV_PIX_FMT_NV12,
  81     AV_PIX_FMT_P010,
  82     AV_PIX_FMT_YUV444P,
  83     AV_PIX_FMT_YUV444P16,
  84     AV_PIX_FMT_0RGB32,
  85     AV_PIX_FMT_0BGR32,
  86 #if CONFIG_CUDA
  87     AV_PIX_FMT_CUDA,
  88 #endif
  89     AV_PIX_FMT_NONE
  90 };
  91
  92 #define IS_10BIT(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_P010 ||    \
  93                            pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
  94
  95 #define IS_YUV444(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P || \
  96                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
  97
  98 static const struct {
  99     NVENCSTATUS nverr;
 100     int         averr;
 101     const char *desc;
 102 } nvenc_errors[] = {
 103     { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
 104     { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
 105     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
 106     { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
 107     { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
 108     { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
 109     { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
 110     { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
 111     { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
 112     { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
 113     { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
 114     { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
 115     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
 116     { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
 117     { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR_BUFFER_TOO_SMALL, "not enough buffer"},
 118     { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
 119     { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
 120     { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
 121     { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
 122     { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
 123     { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
 124     { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
 125     { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
 126     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
 127     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
 128     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
 129 };
 130
 131 static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
 132 {
 133     int i;
 134     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
 135         if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
 136             if (desc)
 137                 *desc = nvenc_errors[i].desc;
 138             return nvenc_errors[i].averr;
 139         }
 140     }
 141     if (desc)
 142         *desc = "unknown error";
 143     return AVERROR_UNKNOWN;
 144 }
 145
 146 static int nvenc_print_error(void *log_ctx, NVENCSTATUS err,
 147                                      const char *error_string)
 148 {
 149     const char *desc;
 150     int ret;
 151     ret = nvenc_map_error(err, &desc);
 152     av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d)\n", error_string, desc, err);
 153     return ret;
 154 }
 155
 156 static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
 157 {
 158     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 159     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 160     PNVENCODEAPIGETMAXSUPPORTEDVERSION nvenc_get_max_ver;
 161     PNVENCODEAPICREATEINSTANCE nvenc_create_instance;
 162     NVENCSTATUS err;
 163     uint32_t nvenc_max_ver;
 164
 165 #if CONFIG_CUDA
 166     dl_fn->cu_init                      = cuInit;
 167     dl_fn->cu_device_get_count          = cuDeviceGetCount;
 168     dl_fn->cu_device_get                = cuDeviceGet;
 169     dl_fn->cu_device_get_name           = cuDeviceGetName;
 170     dl_fn->cu_device_compute_capability = cuDeviceComputeCapability;
 171     dl_fn->cu_ctx_create                = cuCtxCreate_v2;
 172     dl_fn->cu_ctx_pop_current           = cuCtxPopCurrent_v2;
 173     dl_fn->cu_ctx_destroy               = cuCtxDestroy_v2;
 174 #else
 175     LOAD_LIBRARY(dl_fn->cuda, CUDA_LIBNAME);
 176
 177     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_init, dl_fn->cuda, "cuInit");
 178     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_device_get_count, dl_fn->cuda, "cuDeviceGetCount");
 179     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_device_get, dl_fn->cuda, "cuDeviceGet");
 180     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_device_get_name, dl_fn->cuda, "cuDeviceGetName");
 181     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_device_compute_capability, dl_fn->cuda,
 182                 "cuDeviceComputeCapability");
 183     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_ctx_create, dl_fn->cuda, "cuCtxCreate_v2");
 184     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_ctx_pop_current, dl_fn->cuda, "cuCtxPopCurrent_v2");
 185     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_ctx_destroy, dl_fn->cuda, "cuCtxDestroy_v2");
 186 #endif
 187
 188     LOAD_LIBRARY(dl_fn->nvenc, NVENC_LIBNAME);
 189
 190     LOAD_SYMBOL(nvenc_get_max_ver, dl_fn->nvenc,
 191                 "NvEncodeAPIGetMaxSupportedVersion");
 192     LOAD_SYMBOL(nvenc_create_instance, dl_fn->nvenc,
 193                 "NvEncodeAPICreateInstance");
 194
 195     err = nvenc_get_max_ver(&nvenc_max_ver);
 196     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 197         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to query nvenc max version");
 198
 199     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Loaded Nvenc version %d.%d\n", nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
 200
 201     if ((NVENCAPI_MAJOR_VERSION << 4 | NVENCAPI_MINOR_VERSION) > nvenc_max_ver) {
 202         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Driver does not support the required nvenc API version. "
 203                "Required: %d.%d Found: %d.%d\n",
 204                NVENCAPI_MAJOR_VERSION, NVENCAPI_MINOR_VERSION,
 205                nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
 206         return AVERROR(ENOSYS);
 207     }
 208
 209     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
 210
 211     err = nvenc_create_instance(&dl_fn->nvenc_funcs);
 212     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
 213         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to create nvenc instance");
 214
 215     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
 216
 217     return 0;
 218 }
 219
 220 static av_cold int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
 221 {
 222     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
 223     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 224     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 225     NVENCSTATUS ret;
 226
 227     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
 228     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
 229     params.device     = ctx->cu_context;
 230     params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
 231
 232     ret = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvencoder);
 233     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 234         ctx->nvencoder = NULL;
 235         return nvenc_print_error(avctx, ret, "OpenEncodeSessionEx failed");
 236     }
 237
 238     return 0;
 239 }
 240
 241 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
 242 {
 243     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 244     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 245     int i, ret, count = 0;
 246     GUID *guids = NULL;
 247
 248     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvencoder, &count);
 249
 250     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
 251         return AVERROR(ENOSYS);
 252
 253     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
 254     if (!guids)
 255         return AVERROR(ENOMEM);
 256
 257     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvencoder, guids, count, &count);
 258     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
 259         ret = AVERROR(ENOSYS);
 260         goto fail;
 261     }
 262
 263     ret = AVERROR(ENOSYS);
 264     for (i = 0; i < count; i++) {
 265         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->init_encode_params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
 266             ret = 0;
 267             break;
 268         }
 269     }
 270
 271 fail:
 272     av_free(guids);
 273
 274     return ret;
 275 }
 276
 277 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
 278 {
 279     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 280     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
 281     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
 282     int ret, val = 0;
 283
 284     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
 285     params.capsToQuery = cap;
 286
 287     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvencoder, ctx->init_encode_params.encodeGUID, &params, &val);
 288
 289     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
 290         return val;
 291     return 0;
 292 }
 293
 294 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
 295 {
 296     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 297     int ret;
 298
 299     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
 300     if (ret < 0) {
 301         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Codec not supported\n");
 302         return ret;
 303     }
 304
 305     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
 306     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
 307         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "YUV444P not supported\n");
 308         return AVERROR(ENOSYS);
 309     }
 310
 311     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOSSLESS_ENCODE);
 312     if (ctx->preset >= PRESET_LOSSLESS_DEFAULT && ret <= 0) {
 313         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Lossless encoding not supported\n");
 314         return AVERROR(ENOSYS);
 315     }
 316
 317     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
 318     if (ret < avctx->width) {
 319         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Width %d exceeds %d\n",
 320                avctx->width, ret);
 321         return AVERROR(ENOSYS);
 322     }
 323
 324     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
 325     if (ret < avctx->height) {
 326         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Height %d exceeds %d\n",
 327                avctx->height, ret);
 328         return AVERROR(ENOSYS);
 329     }
 330
 331     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
 332     if (ret < avctx->max_b_frames) {
 333         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Max B-frames %d exceed %d\n",
 334                avctx->max_b_frames, ret);
 335
 336         return AVERROR(ENOSYS);
 337     }
 338
 339     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_FIELD_ENCODING);
 340     if (ret < 1 && avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 341         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
 342                "Interlaced encoding is not supported. Supported level: %d\n",
 343                ret);
 344         return AVERROR(ENOSYS);
 345     }
 346
 347     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_10BIT_ENCODE);
 348     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
 349         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "10 bit encode not supported\n");
 350         return AVERROR(ENOSYS);
 351     }
 352
 353     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOOKAHEAD);
 354     if (ctx->rc_lookahead > 0 && ret <= 0) {
 355         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "RC lookahead not supported\n");
 356         return AVERROR(ENOSYS);
 357     }
 358
 359     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_TEMPORAL_AQ);
 360     if (ctx->temporal_aq > 0 && ret <= 0) {
 361         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ not supported\n");
 362         return AVERROR(ENOSYS);
 363     }
 364
 365     return 0;
 366 }
 367
 368 static av_cold int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
 369 {
 370     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 371     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 372     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
 373     char name[128] = { 0};
 374     int major, minor, ret;
 375     CUresult cu_res;
 376     CUdevice cu_device;
 377     CUcontext dummy;
 378     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
 379
 380     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 381         loglevel = AV_LOG_INFO;
 382
 383     cu_res = dl_fn->cu_device_get(&cu_device, idx);
 384     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 385         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 386                "Cannot access the CUDA device %d\n",
 387                idx);
 388         return -1;
 389     }
 390
 391     cu_res = dl_fn->cu_device_get_name(name, sizeof(name), cu_device);
 392     if (cu_res != CUDA_SUCCESS)
 393         return -1;
 394
 395     cu_res = dl_fn->cu_device_compute_capability(&major, &minor, cu_device);
 396     if (cu_res != CUDA_SUCCESS)
 397         return -1;
 398
 399     av_log(avctx, loglevel, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d ]\n", idx, name, major, minor);
 400     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP) {
 401         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC\n");
 402         goto fail;
 403     }
 404
 405     cu_res = dl_fn->cu_ctx_create(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device);
 406     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 407         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
 408         goto fail;
 409     }
 410
 411     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
 412
 413     cu_res = dl_fn->cu_ctx_pop_current(&dummy);
 414     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 415         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed popping CUDA context: 0x%x\n", (int)cu_res);
 416         goto fail2;
 417     }
 418
 419     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
 420         goto fail2;
 421
 422     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
 423         goto fail3;
 424
 425     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
 426
 427     dl_fn->nvenc_device_count++;
 428
 429     if (ctx->device == dl_fn->nvenc_device_count - 1 || ctx->device == ANY_DEVICE)
 430         return 0;
 431
 432 fail3:
 433     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
 434     ctx->nvencoder = NULL;
 435
 436 fail2:
 437     dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context_internal);
 438     ctx->cu_context_internal = NULL;
 439
 440 fail:
 441     return AVERROR(ENOSYS);
 442 }
 443
 444 static av_cold int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
 445 {
 446     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 447     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 448
 449     switch (avctx->codec->id) {
 450     case AV_CODEC_ID_H264:
 451         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
 452         break;
 453     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 454         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
 455         break;
 456     default:
 457         return AVERROR_BUG;
 458     }
 459
 460     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
 461 #if CONFIG_CUDA
 462         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
 463         AVCUDADeviceContext *device_hwctx;
 464         int ret;
 465
 466         if (!avctx->hw_frames_ctx)
 467             return AVERROR(EINVAL);
 468
 469         frames_ctx   = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
 470         device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
 471
 472         ctx->cu_context = device_hwctx->cuda_ctx;
 473
 474         ret = nvenc_open_session(avctx);
 475         if (ret < 0)
 476             return ret;
 477
 478         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
 479         if (ret < 0) {
 480             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Provided device doesn't support required NVENC features\n");
 481             return ret;
 482         }
 483 #else
 484         return AVERROR_BUG;
 485 #endif
 486     } else {
 487         int i, nb_devices = 0;
 488
 489         if ((dl_fn->cu_init(0)) != CUDA_SUCCESS) {
 490             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 491                    "Cannot init CUDA\n");
 492             return AVERROR_UNKNOWN;
 493         }
 494
 495         if ((dl_fn->cu_device_get_count(&nb_devices)) != CUDA_SUCCESS) {
 496             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
 497                    "Cannot enumerate the CUDA devices\n");
 498             return AVERROR_UNKNOWN;
 499         }
 500
 501         if (!nb_devices) {
 502             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
 503                 return AVERROR_EXTERNAL;
 504         }
 505
 506         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", nb_devices);
 507
 508         dl_fn->nvenc_device_count = 0;
 509         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
 510             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
 511                 return 0;
 512         }
 513
 514         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
 515             return AVERROR_EXIT;
 516
 517         if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
 518             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
 519             return AVERROR_EXTERNAL;
 520         }
 521
 522         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->device, dl_fn->nvenc_device_count);
 523         return AVERROR(EINVAL);
 524     }
 525
 526     return 0;
 527 }
 528
 529 typedef struct GUIDTuple {
 530     const GUID guid;
 531     int flags;
 532 } GUIDTuple;
 533
 534 #define PRESET_ALIAS(alias, name, ...) \
 535     [PRESET_ ## alias] = { NV_ENC_PRESET_ ## name ## _GUID, __VA_ARGS__ }
 536
 537 #define PRESET(name, ...) PRESET_ALIAS(name, name, __VA_ARGS__)
 538
 539 static void nvenc_map_preset(NvencContext *ctx)
 540 {
 541     GUIDTuple presets[] = {
 542         PRESET(DEFAULT),
 543         PRESET(HP),
 544         PRESET(HQ),
 545         PRESET(BD),
 546         PRESET_ALIAS(SLOW,   HQ,    NVENC_TWO_PASSES),
 547         PRESET_ALIAS(MEDIUM, HQ,    NVENC_ONE_PASS),
 548         PRESET_ALIAS(FAST,   HP,    NVENC_ONE_PASS),
 549         PRESET(LOW_LATENCY_DEFAULT, NVENC_LOWLATENCY),
 550         PRESET(LOW_LATENCY_HP,      NVENC_LOWLATENCY),
 551         PRESET(LOW_LATENCY_HQ,      NVENC_LOWLATENCY),
 552         PRESET(LOSSLESS_DEFAULT,    NVENC_LOSSLESS),
 553         PRESET(LOSSLESS_HP,         NVENC_LOSSLESS),
 554     };
 555
 556     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
 557
 558     ctx->init_encode_params.presetGUID = t->guid;
 559     ctx->flags = t->flags;
 560 }
 561
 562 #undef PRESET
 563 #undef PRESET_ALIAS
 564
 565 static av_cold void set_constqp(AVCodecContext *avctx)
 566 {
 567     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 568     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 569
 570     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 571     rc->constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
 572     rc->constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
 573     rc->constQP.qpIntra = avctx->global_quality;
 574
 575     avctx->qmin = -1;
 576     avctx->qmax = -1;
 577 }
 578
 579 static av_cold void set_vbr(AVCodecContext *avctx)
 580 {
 581     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 582     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 583     int qp_inter_p;
 584
 585     if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 586         rc->enableMinQP = 1;
 587         rc->enableMaxQP = 1;
 588
 589         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 590         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 591         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
 592
 593         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
 594         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
 595         rc->maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
 596
 597         qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
 598     } else if (avctx->qmin >= 0) {
 599         rc->enableMinQP = 1;
 600
 601         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 602         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 603         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
 604
 605         qp_inter_p = avctx->qmin;
 606     } else {
 607         qp_inter_p = 26; // default to 26
 608     }
 609
 610     rc->enableInitialRCQP = 1;
 611     rc->initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
 612
 613     if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
 614         rc->initialRCQP.qpIntra = av_clip(
 615             qp_inter_p * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset, 0, 51);
 616         rc->initialRCQP.qpInterB = av_clip(
 617             qp_inter_p * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset, 0, 51);
 618     } else {
 619         rc->initialRCQP.qpIntra = qp_inter_p;
 620         rc->initialRCQP.qpInterB = qp_inter_p;
 621     }
 622 }
 623
 624 static av_cold void set_lossless(AVCodecContext *avctx)
 625 {
 626     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 627     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 628
 629     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 630     rc->constQP.qpInterB = 0;
 631     rc->constQP.qpInterP = 0;
 632     rc->constQP.qpIntra = 0;
 633
 634     avctx->qmin = -1;
 635     avctx->qmax = -1;
 636 }
 637
 638 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 639 {
 640     NvencContext *ctx    = avctx->priv_data;
 641     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
 642
 643     switch (ctx->rc) {
 644     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
 645         if (avctx->global_quality <= 0) {
 646             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 647                    "The constant quality rate-control requires "
 648                    "the 'global_quality' option set.\n");
 649             return;
 650         }
 651         set_constqp(avctx);
 652         return;
 653     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR:
 654     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
 655         if (avctx->qmin < 0 && avctx->qmax < 0) {
 656             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 657                    "The variable bitrate rate-control requires "
 658                    "the 'qmin' and/or 'qmax' option set.\n");
 659             set_vbr(avctx);
 660             return;
 661         }
 662     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
 663         if (avctx->qmin < 0) {
 664             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 665                    "The variable bitrate rate-control requires "
 666                    "the 'qmin' option set.\n");
 667             set_vbr(avctx);
 668             return;
 669         }
 670         set_vbr(avctx);
 671         break;
 672     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
 673     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY:
 674     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP:
 675         break;
 676     }
 677
 678     rc->rateControlMode = ctx->rc;
 679 }
 680
 681 static av_cold void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
 682 {
 683     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 684
 685     if (avctx->bit_rate > 0) {
 686         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
 687     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
 688         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
 689     }
 690
 691     if (avctx->rc_max_rate > 0)
 692         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
 693
 694     if (ctx->rc < 0) {
 695         if (ctx->flags & NVENC_ONE_PASS)
 696             ctx->twopass = 0;
 697         if (ctx->flags & NVENC_TWO_PASSES)
 698             ctx->twopass = 1;
 699
 700         if (ctx->twopass < 0)
 701             ctx->twopass = (ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY) != 0;
 702
 703         if (ctx->cbr) {
 704             if (ctx->twopass) {
 705                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY;
 706             } else {
 707                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
 708             }
 709         } else if (avctx->global_quality > 0) {
 710             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 711         } else if (ctx->twopass) {
 712             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
 713         } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 714             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
 715         }
 716     }
 717
 718     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
 719         set_lossless(avctx);
 720     } else if (ctx->rc >= 0) {
 721         nvenc_override_rate_control(avctx);
 722     } else {
 723         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
 724         set_vbr(avctx);
 725     }
 726
 727     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
 728         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
 729     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
 730         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
 731     }
 732
 733     if (ctx->aq) {
 734         ctx->encode_config.rcParams.enableAQ   = 1;
 735         ctx->encode_config.rcParams.aqStrength = ctx->aq_strength;
 736         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "AQ enabled.\n");
 737     }
 738
 739     if (ctx->temporal_aq) {
 740         ctx->encode_config.rcParams.enableTemporalAQ = 1;
 741         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ enabled.\n");
 742     }
 743
 744     if (ctx->rc_lookahead) {
 745         int lkd_bound = FFMIN(ctx->nb_surfaces, ctx->async_depth) -
 746                         ctx->encode_config.frameIntervalP - 4;
 747
 748         if (lkd_bound < 0) {
 749             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
 750                    "Lookahead not enabled. Increase buffer delay (-delay).\n");
 751         } else {
 752             ctx->encode_config.rcParams.enableLookahead = 1;
 753             ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth  = av_clip(ctx->rc_lookahead, 0, lkd_bound);
 754             ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt   = ctx->no_scenecut;
 755             ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt   = !ctx->b_adapt;
 756             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
 757                    "Lookahead enabled: depth %d, scenecut %s, B-adapt %s.\n",
 758                    ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth,
 759                    ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt ? "disabled" : "enabled",
 760                    ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt ? "disabled" : "enabled");
 761         }
 762     }
 763
 764     if (ctx->strict_gop) {
 765         ctx->encode_config.rcParams.strictGOPTarget = 1;
 766         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Strict GOP target enabled.\n");
 767     }
 768
 769     if (ctx->nonref_p)
 770         ctx->encode_config.rcParams.enableNonRefP = 1;
 771
 772     if (ctx->zerolatency)
 773         ctx->encode_config.rcParams.zeroReorderDelay = 1;
 774
 775     if (ctx->quality)
 776         ctx->encode_config.rcParams.targetQuality = ctx->quality;
 777 }
 778
 779 static av_cold int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
 780 {
 781     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
 782     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
 783     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
 784     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
 785
 786     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
 787     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
 788     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
 789     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
 790         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
 791
 792     vui->colourDescriptionPresentFlag =
 793         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
 794
 795     vui->videoSignalTypePresentFlag =
 796         (vui->colourDescriptionPresentFlag
 797         || vui->videoFormat != 5
 798         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
 799
 800     h264->sliceMode = 3;
 801     h264->sliceModeData = 1;
 802
 803     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 804     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 805     h264->outputAUD     = 1;
 806
 807     if (avctx->refs >= 0) {
 808         /* 0 means "let the hardware decide" */
 809         h264->maxNumRefFrames = avctx->refs;
 810     }
 811     if (avctx->gop_size >= 0) {
 812         h264->idrPeriod = cc->gopLength;
 813     }
 814
 815     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
 816         h264->outputBufferingPeriodSEI = 1;
 817         h264->outputPictureTimingSEI   = 1;
 818     }
 819
 820     if (cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY ||
 821         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP ||
 822         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR) {
 823         h264->adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
 824         h264->fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
 825     }
 826
 827     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
 828         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
 829     } else {
 830         switch(ctx->profile) {
 831         case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
 832             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
 833             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
 834             break;
 835         case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
 836             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
 837             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
 838             break;
 839         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
 840             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
 841             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
 842             break;
 843         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444P:
 844             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 845             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
 846             break;
 847         }
 848     }
 849
 850     // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
 851     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
 852         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 853         avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
 854     }
 855
 856     h264->chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
 857
 858     h264->level = ctx->level;
 859
 860     return 0;
 861 }
 862
 863 static av_cold int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
 864 {
 865     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
 866     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
 867     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
 868     NV_ENC_CONFIG_HEVC_VUI_PARAMETERS *vui = &hevc->hevcVUIParameters;
 869
 870     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
 871     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
 872     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
 873     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
 874         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
 875
 876     vui->colourDescriptionPresentFlag =
 877         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
 878
 879     vui->videoSignalTypePresentFlag =
 880         (vui->colourDescriptionPresentFlag
 881         || vui->videoFormat != 5
 882         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
 883
 884     hevc->sliceMode = 3;
 885     hevc->sliceModeData = 1;
 886
 887     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 888     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 889     hevc->outputAUD     = 1;
 890
 891     if (avctx->refs >= 0) {
 892         /* 0 means "let the hardware decide" */
 893         hevc->maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
 894     }
 895     if (avctx->gop_size >= 0) {
 896         hevc->idrPeriod = cc->gopLength;
 897     }
 898
 899     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
 900         hevc->outputBufferingPeriodSEI = 1;
 901         hevc->outputPictureTimingSEI   = 1;
 902     }
 903
 904     switch(ctx->profile) {
 905     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN:
 906         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
 907         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
 908         break;
 909     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_10:
 910         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
 911         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
 912         break;
 913     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_REXT:
 914         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
 915         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
 916         break;
 917     }
 918
 919     // force setting profile as main10 if input is 10 bit
 920     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt)) {
 921         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
 922         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
 923     }
 924
 925     // force setting profile as rext if input is yuv444
 926     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt)) {
 927         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
 928         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
 929     }
 930
 931     hevc->chromaFormatIDC = IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) ? 3 : 1;
 932
 933     hevc->pixelBitDepthMinus8 = IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) ? 2 : 0;
 934
 935     hevc->level = ctx->level;
 936
 937     hevc->tier = ctx->tier;
 938
 939     return 0;
 940 }
 941
 942 static av_cold int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
 943 {
 944     switch (avctx->codec->id) {
 945     case AV_CODEC_ID_H264:
 946         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
 947     case AV_CODEC_ID_HEVC:
 948         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
 949     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
 950     }
 951
 952     return 0;
 953 }
 954
 955 static av_cold int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
 956 {
 957     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 958     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 959     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
 960
 961     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
 962     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
 963     AVCPBProperties *cpb_props;
 964     int res = 0;
 965     int dw, dh;
 966
 967     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 968     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
 969
 970     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
 971     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
 972
 973     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
 974
 975     nvenc_map_preset(ctx);
 976
 977     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
 978     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 979
 980     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder,
 981                                                     ctx->init_encode_params.encodeGUID,
 982                                                     ctx->init_encode_params.presetGUID,
 983                                                     &preset_config);
 984     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
 985         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Cannot get the preset configuration");
 986
 987     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
 988
 989     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 990
 991     if (avctx->sample_aspect_ratio.num && avctx->sample_aspect_ratio.den &&
 992         (avctx->sample_aspect_ratio.num != 1 || avctx->sample_aspect_ratio.num != 1)) {
 993         av_reduce(&dw, &dh,
 994                   avctx->width * avctx->sample_aspect_ratio.num,
 995                   avctx->height * avctx->sample_aspect_ratio.den,
 996                   1024 * 1024);
 997         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
 998         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
 999     } else {
1000         ctx->init_encode_params.darHeight = avctx->height;
1001         ctx->init_encode_params.darWidth = avctx->width;
1002     }
1003
1004     // De-compensate for hardware, dubiously, trying to compensate for
1005     // playback at 704 pixel width.
1006     if (avctx->width == 720 &&
1007         (avctx->height == 480 || avctx->height == 576)) {
1008         av_reduce(&dw, &dh,
1009                   ctx->init_encode_params.darWidth * 44,
1010                   ctx->init_encode_params.darHeight * 45,
1011                   1024 * 1024);
1012         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
1013         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
1014     }
1015
1016     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
1017     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
1018
1019     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
1020     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
1021
1022     if (avctx->gop_size > 0) {
1023         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
1024             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B-Frame, 3 two B-frames, and so on. */
1025             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
1026         }
1027
1028         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
1029     } else if (avctx->gop_size == 0) {
1030         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
1031         ctx->encode_config.gopLength = 1;
1032     }
1033
1034     ctx->initial_pts[0] = AV_NOPTS_VALUE;
1035     ctx->initial_pts[1] = AV_NOPTS_VALUE;
1036
1037     nvenc_setup_rate_control(avctx);
1038
1039     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1040         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
1041     } else {
1042         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
1043     }
1044
1045     res = nvenc_setup_codec_config(avctx);
1046     if (res)
1047         return res;
1048
1049     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
1050     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1051         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "InitializeEncoder failed");
1052     }
1053
1054     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1055         avctx->has_b_frames = 2;
1056
1057     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1058         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1059
1060     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
1061     if (!cpb_props)
1062         return AVERROR(ENOMEM);
1063     cpb_props->max_bitrate = ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate;
1064     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
1065     cpb_props->buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize;
1066
1067     return 0;
1068 }
1069
1070 static av_cold int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
1071 {
1072     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1073     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1074     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1075
1076     NVENCSTATUS nv_status;
1077     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
1078     allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
1079
1080     switch (ctx->data_pix_fmt) {
1081     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1082         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1083         break;
1084
1085     case AV_PIX_FMT_NV12:
1086         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1087         break;
1088
1089     case AV_PIX_FMT_P010:
1090         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV420_10BIT;
1091         break;
1092
1093     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1094         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1095         break;
1096
1097     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
1098         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_10BIT;
1099         break;
1100
1101     case AV_PIX_FMT_0RGB32:
1102         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ARGB;
1103         break;
1104
1105     case AV_PIX_FMT_0BGR32:
1106         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ABGR;
1107         break;
1108
1109     default:
1110         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format\n");
1111         return AVERROR(EINVAL);
1112     }
1113
1114     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1115         ctx->surfaces[idx].in_ref = av_frame_alloc();
1116         if (!ctx->surfaces[idx].in_ref)
1117             return AVERROR(ENOMEM);
1118     } else {
1119         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1120         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1121         allocSurf.width = (avctx->width + 31) & ~31;
1122         allocSurf.height = (avctx->height + 31) & ~31;
1123         allocSurf.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1124         allocSurf.bufferFmt = ctx->surfaces[idx].format;
1125
1126         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1127         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1128             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateInputBuffer failed");
1129         }
1130
1131         ctx->surfaces[idx].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1132         ctx->surfaces[idx].width = allocSurf.width;
1133         ctx->surfaces[idx].height = allocSurf.height;
1134     }
1135
1136     ctx->surfaces[idx].lockCount = 0;
1137
1138     /* 1MB is large enough to hold most output frames.
1139      * NVENC increases this automaticaly if it is not enough. */
1140     allocOut.size = 1024 * 1024;
1141
1142     allocOut.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1143
1144     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1145     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1146         int err = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateBitstreamBuffer failed");
1147         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1148             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[idx].input_surface);
1149         av_frame_free(&ctx->surfaces[idx].in_ref);
1150         return err;
1151     }
1152
1153     ctx->surfaces[idx].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1154     ctx->surfaces[idx].size = allocOut.size;
1155
1156     return 0;
1157 }
1158
1159 static av_cold int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
1160 {
1161     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1162     int i, res;
1163     int num_mbs = ((avctx->width + 15) >> 4) * ((avctx->height + 15) >> 4);
1164     ctx->nb_surfaces = FFMAX((num_mbs >= 8160) ? 32 : 48,
1165                              ctx->nb_surfaces);
1166     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
1167
1168
1169     ctx->surfaces = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->surfaces));
1170     if (!ctx->surfaces)
1171         return AVERROR(ENOMEM);
1172
1173     ctx->timestamp_list = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
1174     if (!ctx->timestamp_list)
1175         return AVERROR(ENOMEM);
1176     ctx->output_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1177     if (!ctx->output_surface_queue)
1178         return AVERROR(ENOMEM);
1179     ctx->output_surface_ready_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1180     if (!ctx->output_surface_ready_queue)
1181         return AVERROR(ENOMEM);
1182
1183     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1184         if ((res = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
1185             return res;
1186     }
1187
1188     return 0;
1189 }
1190
1191 static av_cold int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
1192 {
1193     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1194     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1195     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1196
1197     NVENCSTATUS nv_status;
1198     uint32_t outSize = 0;
1199     char tmpHeader[256];
1200     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1201     payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1202
1203     payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1204     payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1205     payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1206
1207     nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1208     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1209         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetSequenceParams failed");
1210     }
1211
1212     avctx->extradata_size = outSize;
1213     avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1214
1215     if (!avctx->extradata) {
1216         return AVERROR(ENOMEM);
1217     }
1218
1219     memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1220
1221     return 0;
1222 }
1223
1224 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1225 {
1226     NvencContext *ctx               = avctx->priv_data;
1227     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1228     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1229     int i;
1230
1231     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
1232     if (ctx->nvencoder) {
1233         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
1234                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
1235
1236         p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &params);
1237     }
1238
1239     av_fifo_freep(&ctx->timestamp_list);
1240     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_ready_queue);
1241     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_queue);
1242
1243     if (ctx->surfaces && avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1244         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1245             if (ctx->surfaces[i].input_surface) {
1246                  p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].in_map.mappedResource);
1247             }
1248         }
1249         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1250             if (ctx->registered_frames[i].regptr)
1251                 p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1252         }
1253         ctx->nb_registered_frames = 0;
1254     }
1255
1256     if (ctx->surfaces) {
1257         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1258             if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1259                 p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1260             av_frame_free(&ctx->surfaces[i].in_ref);
1261             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1262         }
1263     }
1264     av_freep(&ctx->surfaces);
1265     ctx->nb_surfaces = 0;
1266
1267     if (ctx->nvencoder)
1268         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1269     ctx->nvencoder = NULL;
1270
1271     if (ctx->cu_context_internal)
1272         dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context_internal);
1273     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal = NULL;
1274
1275     if (dl_fn->nvenc)
1276         dlclose(dl_fn->nvenc);
1277     dl_fn->nvenc = NULL;
1278
1279     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
1280
1281 #if !CONFIG_CUDA
1282     if (dl_fn->cuda)
1283         dlclose(dl_fn->cuda);
1284     dl_fn->cuda = NULL;
1285 #endif
1286
1287     dl_fn->cu_init = NULL;
1288     dl_fn->cu_device_get_count = NULL;
1289     dl_fn->cu_device_get = NULL;
1290     dl_fn->cu_device_get_name = NULL;
1291     dl_fn->cu_device_compute_capability = NULL;
1292     dl_fn->cu_ctx_create = NULL;
1293     dl_fn->cu_ctx_pop_current = NULL;
1294     dl_fn->cu_ctx_destroy = NULL;
1295
1296     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
1297
1298     return 0;
1299 }
1300
1301 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1302 {
1303     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1304     int ret;
1305
1306     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1307         AVHWFramesContext *frames_ctx;
1308         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
1309             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1310                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
1311             return AVERROR(EINVAL);
1312         }
1313         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1314         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
1315     } else {
1316         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
1317     }
1318
1319     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
1320         return ret;
1321
1322     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
1323         return ret;
1324
1325     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
1326         return ret;
1327
1328     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
1329         return ret;
1330
1331     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1332         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
1333             return ret;
1334     }
1335
1336     return 0;
1337 }
1338
1339 static NvencSurface *get_free_frame(NvencContext *ctx)
1340 {
1341     int i;
1342
1343     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1344         if (!ctx->surfaces[i].lockCount) {
1345             ctx->surfaces[i].lockCount = 1;
1346             return &ctx->surfaces[i];
1347         }
1348     }
1349
1350     return NULL;
1351 }
1352
1353 static int nvenc_copy_frame(AVCodecContext *avctx, NvencSurface *nv_surface,
1354             NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *lock_buffer_params, const AVFrame *frame)
1355 {
1356     int dst_linesize[4] = {
1357         lock_buffer_params->pitch,
1358         lock_buffer_params->pitch,
1359         lock_buffer_params->pitch,
1360         lock_buffer_params->pitch
1361     };
1362     uint8_t *dst_data[4];
1363     int ret;
1364
1365     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1366         dst_linesize[1] = dst_linesize[2] >>= 1;
1367
1368     ret = av_image_fill_pointers(dst_data, frame->format, nv_surface->height,
1369                                  lock_buffer_params->bufferDataPtr, dst_linesize);
1370     if (ret < 0)
1371         return ret;
1372
1373     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1374         FFSWAP(uint8_t*, dst_data[1], dst_data[2]);
1375
1376     av_image_copy(dst_data, dst_linesize,
1377                   (const uint8_t**)frame->data, frame->linesize, frame->format,
1378                   avctx->width, avctx->height);
1379
1380     return 0;
1381 }
1382
1383 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1384 {
1385     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1386     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1387     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1388
1389     int i;
1390
1391     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1392         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1393             if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1394                 if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1395                     p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder,
1396                                                 ctx->registered_frames[i].regptr);
1397                     ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1398                 }
1399                 return i;
1400             }
1401         }
1402     } else {
1403         return ctx->nb_registered_frames++;
1404     }
1405
1406     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1407     return AVERROR(ENOMEM);
1408 }
1409
1410 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1411 {
1412     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1413     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1414     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1415
1416     AVHWFramesContext *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1417     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1418     int i, idx, ret;
1419
1420     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1421         if (ctx->registered_frames[i].ptr == (CUdeviceptr)frame->data[0])
1422             return i;
1423     }
1424
1425     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1426     if (idx < 0)
1427         return idx;
1428
1429     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1430     reg.resourceType       = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1431     reg.width              = frames_ctx->width;
1432     reg.height             = frames_ctx->height;
1433     reg.bufferFormat       = ctx->surfaces[0].format;
1434     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1435     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1436
1437     ret = p_nvenc->nvEncRegisterResource(ctx->nvencoder, &reg);
1438     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1439         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1440         return AVERROR_UNKNOWN;
1441     }
1442
1443     ctx->registered_frames[idx].ptr    = (CUdeviceptr)frame->data[0];
1444     ctx->registered_frames[idx].regptr = reg.registeredResource;
1445     return idx;
1446 }
1447
1448 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1449                                       NvencSurface *nvenc_frame)
1450 {
1451     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1452     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1453     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1454
1455     int res;
1456     NVENCSTATUS nv_status;
1457
1458     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1459         int reg_idx = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1460         if (reg_idx < 0) {
1461             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input CUDA frame\n");
1462             return reg_idx;
1463         }
1464
1465         res = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1466         if (res < 0)
1467             return res;
1468
1469         nvenc_frame->in_map.version = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1470         nvenc_frame->in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1471         nv_status = p_nvenc->nvEncMapInputResource(ctx->nvencoder, &nvenc_frame->in_map);
1472         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1473             av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1474             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Error mapping an input resource");
1475         }
1476
1477         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped = 1;
1478         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1479         nvenc_frame->input_surface             = nvenc_frame->in_map.mappedResource;
1480         nvenc_frame->pitch                     = frame->linesize[0];
1481         return 0;
1482     } else {
1483         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1484
1485         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1486         lockBufferParams.inputBuffer = nvenc_frame->input_surface;
1487
1488         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1489         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1490             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking nvenc input buffer");
1491         }
1492
1493         nvenc_frame->pitch = lockBufferParams.pitch;
1494         res = nvenc_copy_frame(avctx, nvenc_frame, &lockBufferParams, frame);
1495
1496         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, nvenc_frame->input_surface);
1497         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1498             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking input buffer!");
1499         }
1500
1501         return res;
1502     }
1503 }
1504
1505 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1506                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1507 {
1508     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1509
1510     switch (avctx->codec->id) {
1511     case AV_CODEC_ID_H264:
1512         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1513             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1514         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1515             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1516       break;
1517     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1518         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1519             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1520         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1521             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1522         break;
1523     }
1524 }
1525
1526 static inline void timestamp_queue_enqueue(AVFifoBuffer* queue, int64_t timestamp)
1527 {
1528     av_fifo_generic_write(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1529 }
1530
1531 static inline int64_t timestamp_queue_dequeue(AVFifoBuffer* queue)
1532 {
1533     int64_t timestamp = AV_NOPTS_VALUE;
1534     if (av_fifo_size(queue) > 0)
1535         av_fifo_generic_read(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1536
1537     return timestamp;
1538 }
1539
1540 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1541                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1542                                AVPacket *pkt)
1543 {
1544     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1545
1546     pkt->pts = params->outputTimeStamp;
1547
1548     /* generate the first dts by linearly extrapolating the
1549      * first two pts values to the past */
1550     if (avctx->max_b_frames > 0 && !ctx->first_packet_output &&
1551         ctx->initial_pts[1] != AV_NOPTS_VALUE) {
1552         int64_t ts0 = ctx->initial_pts[0], ts1 = ctx->initial_pts[1];
1553         int64_t delta;
1554
1555         if ((ts0 < 0 && ts1 > INT64_MAX + ts0) ||
1556             (ts0 > 0 && ts1 < INT64_MIN + ts0))
1557             return AVERROR(ERANGE);
1558         delta = ts1 - ts0;
1559
1560         if ((delta < 0 && ts0 > INT64_MAX + delta) ||
1561             (delta > 0 && ts0 < INT64_MIN + delta))
1562             return AVERROR(ERANGE);
1563         pkt->dts = ts0 - delta;
1564
1565         ctx->first_packet_output = 1;
1566         return 0;
1567     }
1568
1569     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1570
1571     return 0;
1572 }
1573
1574 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencSurface *tmpoutsurf)
1575 {
1576     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1577     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1578     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1579
1580     uint32_t slice_mode_data;
1581     uint32_t *slice_offsets = NULL;
1582     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1583     NVENCSTATUS nv_status;
1584     int res = 0;
1585
1586     enum AVPictureType pict_type;
1587
1588     switch (avctx->codec->id) {
1589     case AV_CODEC_ID_H264:
1590       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1591       break;
1592     case AV_CODEC_ID_H265:
1593       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1594       break;
1595     default:
1596       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1597       res = AVERROR(EINVAL);
1598       goto error;
1599     }
1600     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1601
1602     if (!slice_offsets)
1603         goto error;
1604
1605     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1606
1607     lock_params.doNotWait = 0;
1608     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1609     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1610
1611     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1612     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1613         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking bitstream buffer");
1614         goto error;
1615     }
1616
1617     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1618         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1619         goto error;
1620     }
1621
1622     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1623
1624     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1625     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1626         nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open");
1627
1628
1629     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1630         p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->in_map.mappedResource);
1631         av_frame_unref(tmpoutsurf->in_ref);
1632         ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped = 0;
1633
1634         tmpoutsurf->input_surface = NULL;
1635     }
1636
1637     switch (lock_params.pictureType) {
1638     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1639         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1640     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1641         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1642         break;
1643     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1644         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1645         break;
1646     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1647         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1648         break;
1649     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1650         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1651         break;
1652     default:
1653         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1654         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1655         res = AVERROR_EXTERNAL;
1656         goto error;
1657     }
1658
1659 #if FF_API_CODED_FRAME
1660 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1661     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
1662 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1663 #endif
1664
1665     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt,
1666         (lock_params.frameAvgQP - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
1667
1668     res = nvenc_set_timestamp(avctx, &lock_params, pkt);
1669     if (res < 0)
1670         goto error2;
1671
1672     av_free(slice_offsets);
1673
1674     return 0;
1675
1676 error:
1677     timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1678
1679 error2:
1680     av_free(slice_offsets);
1681
1682     return res;
1683 }
1684
1685 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
1686 {
1687     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1688     int nb_ready, nb_pending;
1689
1690     /* when B-frames are enabled, we wait for two initial timestamps to
1691      * calculate the first dts */
1692     if (!flush && avctx->max_b_frames > 0 &&
1693         (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE || ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE))
1694         return 0;
1695
1696     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->output_surface_ready_queue)   / sizeof(NvencSurface*);
1697     nb_pending = av_fifo_size(ctx->output_surface_queue)         / sizeof(NvencSurface*);
1698     if (flush)
1699         return nb_ready > 0;
1700     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
1701 }
1702
1703 int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1704                           const AVFrame *frame, int *got_packet)
1705 {
1706     NVENCSTATUS nv_status;
1707     NvencSurface *tmpoutsurf, *inSurf;
1708     int res;
1709
1710     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1711     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1712     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1713
1714     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1715     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1716
1717     if (frame) {
1718         inSurf = get_free_frame(ctx);
1719         if (!inSurf) {
1720             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No free surfaces\n");
1721             return AVERROR_BUG;
1722         }
1723
1724         res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, inSurf);
1725         if (res) {
1726             inSurf->lockCount = 0;
1727             return res;
1728         }
1729
1730         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1731         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1732         pic_params.inputWidth = avctx->width;
1733         pic_params.inputHeight = avctx->height;
1734         pic_params.inputPitch = inSurf->pitch;
1735         pic_params.outputBitstream = inSurf->output_surface;
1736
1737         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1738             if (frame->top_field_first)
1739                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1740             else
1741                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1742         } else {
1743             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1744         }
1745
1746         if (ctx->forced_idr >= 0 && frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I) {
1747             pic_params.encodePicFlags =
1748                 ctx->forced_idr ? NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEIDR : NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEINTRA;
1749         } else {
1750             pic_params.encodePicFlags = 0;
1751         }
1752
1753         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1754
1755         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &pic_params);
1756     } else {
1757         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1758     }
1759
1760     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1761     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS &&
1762         nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
1763         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "EncodePicture failed!");
1764
1765     if (frame) {
1766         av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_queue, &inSurf, sizeof(inSurf), NULL);
1767         timestamp_queue_enqueue(ctx->timestamp_list, frame->pts);
1768
1769         if (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE)
1770             ctx->initial_pts[0] = frame->pts;
1771         else if (ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE)
1772             ctx->initial_pts[1] = frame->pts;
1773     }
1774
1775     /* all the pending buffers are now ready for output */
1776     if (nv_status == NV_ENC_SUCCESS) {
1777         while (av_fifo_size(ctx->output_surface_queue) > 0) {
1778             av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1779             av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1780         }
1781     }
1782
1783     if (output_ready(avctx, !frame)) {
1784         av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1785
1786         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmpoutsurf);
1787
1788         if (res)
1789             return res;
1790
1791         av_assert0(tmpoutsurf->lockCount);
1792         tmpoutsurf->lockCount--;
1793
1794         *got_packet = 1;
1795     } else {
1796         *got_packet = 0;
1797     }
1798
1799     return 0;
1800 }