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

   1 /*
   2  * H.264 hardware encoding using nvidia nvenc
   3  * Copyright (c) 2014 Timo Rothenpieler <timo@rothenpieler.org>
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 #if defined(_WIN32)
  23 #include <windows.h>
  24 #else
  25 #include <dlfcn.h>
  26 #endif
  27
  28 #include <nvEncodeAPI.h>
  29
  30 #include "libavutil/internal.h"
  31 #include "libavutil/imgutils.h"
  32 #include "libavutil/avassert.h"
  33 #include "libavutil/opt.h"
  34 #include "libavutil/mem.h"
  35 #include "avcodec.h"
  36 #include "internal.h"
  37 #include "thread.h"
  38
  39 #if defined(_WIN32)
  40 #define CUDAAPI __stdcall
  41 #else
  42 #define CUDAAPI
  43 #endif
  44
  45 #if defined(_WIN32)
  46 #define LOAD_FUNC(l, s) GetProcAddress(l, s)
  47 #define DL_CLOSE_FUNC(l) FreeLibrary(l)
  48 #else
  49 #define LOAD_FUNC(l, s) dlsym(l, s)
  50 #define DL_CLOSE_FUNC(l) dlclose(l)
  51 #endif
  52
  53 typedef enum cudaError_enum {
  54     CUDA_SUCCESS = 0
  55 } CUresult;
  56 typedef int CUdevice;
  57 typedef void* CUcontext;
  58
  59 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUINIT)(unsigned int Flags);
  60 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICEGETCOUNT)(int *count);
  61 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICEGET)(CUdevice *device, int ordinal);
  62 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICEGETNAME)(char *name, int len, CUdevice dev);
  63 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICECOMPUTECAPABILITY)(int *major, int *minor, CUdevice dev);
  64 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUCTXCREATE)(CUcontext *pctx, unsigned int flags, CUdevice dev);
  65 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUCTXPOPCURRENT)(CUcontext *pctx);
  66 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUCTXDESTROY)(CUcontext ctx);
  67
  68 typedef NVENCSTATUS (NVENCAPI* PNVENCODEAPICREATEINSTANCE)(NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *functionList);
  69
  70 typedef struct NvencInputSurface
  71 {
  72     NV_ENC_INPUT_PTR input_surface;
  73     int width;
  74     int height;
  75
  76     int lockCount;
  77
  78     NV_ENC_BUFFER_FORMAT format;
  79 } NvencInputSurface;
  80
  81 typedef struct NvencOutputSurface
  82 {
  83     NV_ENC_OUTPUT_PTR output_surface;
  84     int size;
  85
  86     NvencInputSurface* input_surface;
  87
  88     int busy;
  89 } NvencOutputSurface;
  90
  91 typedef struct NvencData
  92 {
  93     union {
  94         int64_t timestamp;
  95         NvencOutputSurface *surface;
  96     } u;
  97 } NvencData;
  98
  99 typedef struct NvencDataList
 100 {
 101     NvencData* data;
 102
 103     uint32_t pos;
 104     uint32_t count;
 105     uint32_t size;
 106 } NvencDataList;
 107
 108 typedef struct NvencDynLoadFunctions
 109 {
 110     PCUINIT cu_init;
 111     PCUDEVICEGETCOUNT cu_device_get_count;
 112     PCUDEVICEGET cu_device_get;
 113     PCUDEVICEGETNAME cu_device_get_name;
 114     PCUDEVICECOMPUTECAPABILITY cu_device_compute_capability;
 115     PCUCTXCREATE cu_ctx_create;
 116     PCUCTXPOPCURRENT cu_ctx_pop_current;
 117     PCUCTXDESTROY cu_ctx_destroy;
 118
 119     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST nvenc_funcs;
 120     int nvenc_device_count;
 121     CUdevice nvenc_devices[16];
 122
 123 #if defined(_WIN32)
 124     HMODULE cuda_lib;
 125     HMODULE nvenc_lib;
 126 #else
 127     void* cuda_lib;
 128     void* nvenc_lib;
 129 #endif
 130 } NvencDynLoadFunctions;
 131
 132 typedef struct NvencValuePair
 133 {
 134     const char *str;
 135     uint32_t num;
 136 } NvencValuePair;
 137
 138 typedef struct NvencContext
 139 {
 140     AVClass *avclass;
 141
 142     NvencDynLoadFunctions nvenc_dload_funcs;
 143
 144     NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS init_encode_params;
 145     NV_ENC_CONFIG encode_config;
 146     CUcontext cu_context;
 147
 148     int max_surface_count;
 149     NvencInputSurface *input_surfaces;
 150     NvencOutputSurface *output_surfaces;
 151
 152     NvencDataList output_surface_queue;
 153     NvencDataList output_surface_ready_queue;
 154     NvencDataList timestamp_list;
 155     int64_t last_dts;
 156
 157     void *nvencoder;
 158
 159     char *preset;
 160     char *profile;
 161     char *level;
 162     char *tier;
 163     int cbr;
 164     int twopass;
 165     int gpu;
 166 } NvencContext;
 167
 168 static const NvencValuePair nvenc_h264_level_pairs[] = {
 169     { "auto", NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT },
 170     { "1"   , NV_ENC_LEVEL_H264_1     },
 171     { "1.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_1     },
 172     { "1b"  , NV_ENC_LEVEL_H264_1b    },
 173     { "1.0b", NV_ENC_LEVEL_H264_1b    },
 174     { "1.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_11    },
 175     { "1.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_12    },
 176     { "1.3" , NV_ENC_LEVEL_H264_13    },
 177     { "2"   , NV_ENC_LEVEL_H264_2     },
 178     { "2.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_2     },
 179     { "2.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_21    },
 180     { "2.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_22    },
 181     { "3"   , NV_ENC_LEVEL_H264_3     },
 182     { "3.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_3     },
 183     { "3.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_31    },
 184     { "3.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_32    },
 185     { "4"   , NV_ENC_LEVEL_H264_4     },
 186     { "4.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_4     },
 187     { "4.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_41    },
 188     { "4.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_42    },
 189     { "5"   , NV_ENC_LEVEL_H264_5     },
 190     { "5.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_5     },
 191     { "5.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_51    },
 192     { NULL }
 193 };
 194
 195 static const NvencValuePair nvenc_hevc_level_pairs[] = {
 196     { "auto", NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT },
 197     { "1"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_1     },
 198     { "1.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_1     },
 199     { "2"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_2     },
 200     { "2.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_2     },
 201     { "2.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_21    },
 202     { "3"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_3     },
 203     { "3.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_3     },
 204     { "3.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_31    },
 205     { "4"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_4     },
 206     { "4.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_4     },
 207     { "4.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_41    },
 208     { "5"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_5     },
 209     { "5.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_5     },
 210     { "5.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_51    },
 211     { "5.2" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_52    },
 212     { "6"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_6     },
 213     { "6.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_6     },
 214     { "6.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_61    },
 215     { "6.2" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_62    },
 216     { NULL }
 217 };
 218
 219 static int input_string_to_uint32(AVCodecContext *avctx, const NvencValuePair *pair, const char *input, uint32_t *output)
 220 {
 221     for (; pair->str; ++pair) {
 222         if (!strcmp(input, pair->str)) {
 223             *output = pair->num;
 224             return 0;
 225         }
 226     }
 227
 228     return AVERROR(EINVAL);
 229 }
 230
 231 static NvencData* data_queue_dequeue(NvencDataList* queue)
 232 {
 233     uint32_t mask;
 234     uint32_t read_pos;
 235
 236     av_assert0(queue);
 237     av_assert0(queue->size);
 238     av_assert0(queue->data);
 239
 240     if (!queue->count)
 241         return NULL;
 242
 243     /* Size always is a multiple of two */
 244     mask = queue->size - 1;
 245     read_pos = (queue->pos - queue->count) & mask;
 246     queue->count--;
 247
 248     return &queue->data[read_pos];
 249 }
 250
 251 static int data_queue_enqueue(NvencDataList* queue, NvencData *data)
 252 {
 253     NvencDataList new_queue;
 254     NvencData* tmp_data;
 255     uint32_t mask;
 256
 257     if (!queue->size) {
 258         /* size always has to be a multiple of two */
 259         queue->size = 4;
 260         queue->pos = 0;
 261         queue->count = 0;
 262
 263         queue->data = av_malloc(queue->size * sizeof(*(queue->data)));
 264
 265         if (!queue->data) {
 266             queue->size = 0;
 267             return AVERROR(ENOMEM);
 268         }
 269     }
 270
 271     if (queue->count == queue->size) {
 272         new_queue.size = queue->size << 1;
 273         new_queue.pos = 0;
 274         new_queue.count = 0;
 275         new_queue.data = av_malloc(new_queue.size * sizeof(*(queue->data)));
 276
 277         if (!new_queue.data)
 278             return AVERROR(ENOMEM);
 279
 280         while (tmp_data = data_queue_dequeue(queue))
 281             data_queue_enqueue(&new_queue, tmp_data);
 282
 283         av_free(queue->data);
 284         *queue = new_queue;
 285     }
 286
 287     mask = queue->size - 1;
 288
 289     queue->data[queue->pos] = *data;
 290     queue->pos = (queue->pos + 1) & mask;
 291     queue->count++;
 292
 293     return 0;
 294 }
 295
 296 static int out_surf_queue_enqueue(NvencDataList* queue, NvencOutputSurface* surface)
 297 {
 298     NvencData data;
 299     data.u.surface = surface;
 300
 301     return data_queue_enqueue(queue, &data);
 302 }
 303
 304 static NvencOutputSurface* out_surf_queue_dequeue(NvencDataList* queue)
 305 {
 306     NvencData* res = data_queue_dequeue(queue);
 307
 308     if (!res)
 309         return NULL;
 310
 311     return res->u.surface;
 312 }
 313
 314 static int timestamp_queue_enqueue(NvencDataList* queue, int64_t timestamp)
 315 {
 316     NvencData data;
 317     data.u.timestamp = timestamp;
 318
 319     return data_queue_enqueue(queue, &data);
 320 }
 321
 322 static int64_t timestamp_queue_dequeue(NvencDataList* queue)
 323 {
 324     NvencData* res = data_queue_dequeue(queue);
 325
 326     if (!res)
 327         return AV_NOPTS_VALUE;
 328
 329     return res->u.timestamp;
 330 }
 331
 332 #define CHECK_LOAD_FUNC(t, f, s) \
 333 do { \
 334     (f) = (t)LOAD_FUNC(dl_fn->cuda_lib, s); \
 335     if (!(f)) { \
 336         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading %s from CUDA library\n", s); \
 337         goto error; \
 338     } \
 339 } while (0)
 340
 341 static av_cold int nvenc_dyload_cuda(AVCodecContext *avctx)
 342 {
 343     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 344     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 345
 346     if (dl_fn->cuda_lib)
 347         return 1;
 348
 349 #if defined(_WIN32)
 350     dl_fn->cuda_lib = LoadLibrary(TEXT("nvcuda.dll"));
 351 #else
 352     dl_fn->cuda_lib = dlopen("libcuda.so", RTLD_LAZY);
 353 #endif
 354
 355     if (!dl_fn->cuda_lib) {
 356         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading CUDA library\n");
 357         goto error;
 358     }
 359
 360     CHECK_LOAD_FUNC(PCUINIT, dl_fn->cu_init, "cuInit");
 361     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICEGETCOUNT, dl_fn->cu_device_get_count, "cuDeviceGetCount");
 362     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICEGET, dl_fn->cu_device_get, "cuDeviceGet");
 363     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICEGETNAME, dl_fn->cu_device_get_name, "cuDeviceGetName");
 364     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICECOMPUTECAPABILITY, dl_fn->cu_device_compute_capability, "cuDeviceComputeCapability");
 365     CHECK_LOAD_FUNC(PCUCTXCREATE, dl_fn->cu_ctx_create, "cuCtxCreate_v2");
 366     CHECK_LOAD_FUNC(PCUCTXPOPCURRENT, dl_fn->cu_ctx_pop_current, "cuCtxPopCurrent_v2");
 367     CHECK_LOAD_FUNC(PCUCTXDESTROY, dl_fn->cu_ctx_destroy, "cuCtxDestroy_v2");
 368
 369     return 1;
 370
 371 error:
 372
 373     if (dl_fn->cuda_lib)
 374         DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->cuda_lib);
 375
 376     dl_fn->cuda_lib = NULL;
 377
 378     return 0;
 379 }
 380
 381 static av_cold int check_cuda_errors(AVCodecContext *avctx, CUresult err, const char *func)
 382 {
 383     if (err != CUDA_SUCCESS) {
 384         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, ">> %s - failed with error code 0x%x\n", func, err);
 385         return 0;
 386     }
 387     return 1;
 388 }
 389 #define check_cuda_errors(f) if (!check_cuda_errors(avctx, f, #f)) goto error
 390
 391 static av_cold int nvenc_check_cuda(AVCodecContext *avctx)
 392 {
 393     int device_count = 0;
 394     CUdevice cu_device = 0;
 395     char gpu_name[128];
 396     int smminor = 0, smmajor = 0;
 397     int i, smver, target_smver;
 398
 399     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 400     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 401
 402     switch (avctx->codec->id) {
 403     case AV_CODEC_ID_H264:
 404         target_smver = avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P ? 0x52 : 0x30;
 405         break;
 406     case AV_CODEC_ID_H265:
 407         target_smver = 0x52;
 408         break;
 409     default:
 410         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "nvenc: Unknown codec name\n");
 411         goto error;
 412     }
 413
 414     if (!nvenc_dyload_cuda(avctx))
 415         return 0;
 416
 417     if (dl_fn->nvenc_device_count > 0)
 418         return 1;
 419
 420     check_cuda_errors(dl_fn->cu_init(0));
 421
 422     check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_get_count(&device_count));
 423
 424     if (!device_count) {
 425         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
 426         goto error;
 427     }
 428
 429     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", device_count);
 430
 431     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
 432
 433     for (i = 0; i < device_count; ++i) {
 434         check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_get(&cu_device, i));
 435         check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_get_name(gpu_name, sizeof(gpu_name), cu_device));
 436         check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_compute_capability(&smmajor, &smminor, cu_device));
 437
 438         smver = (smmajor << 4) | smminor;
 439
 440         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d, NVENC %s ]\n", i, gpu_name, smmajor, smminor, (smver >= target_smver) ? "Available" : "Not Available");
 441
 442         if (smver >= target_smver)
 443             dl_fn->nvenc_devices[dl_fn->nvenc_device_count++] = cu_device;
 444     }
 445
 446     if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
 447         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
 448         goto error;
 449     }
 450
 451     return 1;
 452
 453 error:
 454
 455     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
 456
 457     return 0;
 458 }
 459
 460 static av_cold int nvenc_dyload_nvenc(AVCodecContext *avctx)
 461 {
 462     PNVENCODEAPICREATEINSTANCE nvEncodeAPICreateInstance = 0;
 463     NVENCSTATUS nvstatus;
 464
 465     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 466     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 467
 468     if (!nvenc_check_cuda(avctx))
 469         return 0;
 470
 471     if (dl_fn->nvenc_lib)
 472         return 1;
 473
 474 #if defined(_WIN32)
 475     if (sizeof(void*) == 8) {
 476         dl_fn->nvenc_lib = LoadLibrary(TEXT("nvEncodeAPI64.dll"));
 477     } else {
 478         dl_fn->nvenc_lib = LoadLibrary(TEXT("nvEncodeAPI.dll"));
 479     }
 480 #else
 481     dl_fn->nvenc_lib = dlopen("libnvidia-encode.so.1", RTLD_LAZY);
 482 #endif
 483
 484     if (!dl_fn->nvenc_lib) {
 485         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading the nvenc library\n");
 486         goto error;
 487     }
 488
 489     nvEncodeAPICreateInstance = (PNVENCODEAPICREATEINSTANCE)LOAD_FUNC(dl_fn->nvenc_lib, "NvEncodeAPICreateInstance");
 490
 491     if (!nvEncodeAPICreateInstance) {
 492         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed to load nvenc entrypoint\n");
 493         goto error;
 494     }
 495
 496     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
 497
 498     nvstatus = nvEncodeAPICreateInstance(&dl_fn->nvenc_funcs);
 499
 500     if (nvstatus != NV_ENC_SUCCESS) {
 501         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed to create nvenc instance\n");
 502         goto error;
 503     }
 504
 505     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
 506
 507     return 1;
 508
 509 error:
 510     if (dl_fn->nvenc_lib)
 511         DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->nvenc_lib);
 512
 513     dl_fn->nvenc_lib = NULL;
 514
 515     return 0;
 516 }
 517
 518 static av_cold void nvenc_unload_nvenc(AVCodecContext *avctx)
 519 {
 520     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 521     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 522
 523     DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->nvenc_lib);
 524     dl_fn->nvenc_lib = NULL;
 525
 526     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
 527
 528     DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->cuda_lib);
 529     dl_fn->cuda_lib = NULL;
 530
 531     dl_fn->cu_init = NULL;
 532     dl_fn->cu_device_get_count = NULL;
 533     dl_fn->cu_device_get = NULL;
 534     dl_fn->cu_device_get_name = NULL;
 535     dl_fn->cu_device_compute_capability = NULL;
 536     dl_fn->cu_ctx_create = NULL;
 537     dl_fn->cu_ctx_pop_current = NULL;
 538     dl_fn->cu_ctx_destroy = NULL;
 539
 540     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
 541 }
 542
 543 static av_cold int nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
 544 {
 545     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS encode_session_params = { 0 };
 546     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
 547     CUcontext cu_context_curr;
 548     CUresult cu_res;
 549     GUID encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
 550     GUID codec;
 551     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
 552     int surfaceCount = 0;
 553     int i, num_mbs;
 554     int isLL = 0;
 555     int lossless = 0;
 556     int res = 0;
 557     int dw, dh;
 558
 559     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
 560     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
 561     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
 562
 563     if (!nvenc_dyload_nvenc(avctx))
 564         return AVERROR_EXTERNAL;
 565
 566     ctx->last_dts = AV_NOPTS_VALUE;
 567
 568     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 569     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
 570     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
 571     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 572     encode_session_params.version = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
 573     encode_session_params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
 574
 575     if (ctx->gpu >= dl_fn->nvenc_device_count) {
 576         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->gpu, dl_fn->nvenc_device_count);
 577         res = AVERROR(EINVAL);
 578         goto error;
 579     }
 580
 581     ctx->cu_context = NULL;
 582     cu_res = dl_fn->cu_ctx_create(&ctx->cu_context, 0, dl_fn->nvenc_devices[ctx->gpu]);
 583
 584     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 585         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
 586         res = AVERROR_EXTERNAL;
 587         goto error;
 588     }
 589
 590     cu_res = dl_fn->cu_ctx_pop_current(&cu_context_curr);
 591
 592     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
 593         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed popping CUDA context: 0x%x\n", (int)cu_res);
 594         res = AVERROR_EXTERNAL;
 595         goto error;
 596     }
 597
 598     encode_session_params.device = ctx->cu_context;
 599     encode_session_params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
 600
 601     nv_status = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&encode_session_params, &ctx->nvencoder);
 602     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
 603         ctx->nvencoder = NULL;
 604         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "OpenEncodeSessionEx failed: 0x%x - invalid license key?\n", (int)nv_status);
 605         res = AVERROR_EXTERNAL;
 606         goto error;
 607     }
 608
 609     if (ctx->preset) {
 610         if (!strcmp(ctx->preset, "hp")) {
 611             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HP_GUID;
 612         } else if (!strcmp(ctx->preset, "hq")) {
 613             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
 614         } else if (!strcmp(ctx->preset, "bd")) {
 615             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_BD_GUID;
 616         } else if (!strcmp(ctx->preset, "ll")) {
 617             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_DEFAULT_GUID;
 618             isLL = 1;
 619         } else if (!strcmp(ctx->preset, "llhp")) {
 620             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HP_GUID;
 621             isLL = 1;
 622         } else if (!strcmp(ctx->preset, "llhq")) {
 623             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HQ_GUID;
 624             isLL = 1;
 625         } else if (!strcmp(ctx->preset, "lossless")) {
 626             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_DEFAULT_GUID;
 627             lossless = 1;
 628         } else if (!strcmp(ctx->preset, "losslesshp")) {
 629             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_HP_GUID;
 630             lossless = 1;
 631         } else if (!strcmp(ctx->preset, "default")) {
 632             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_DEFAULT_GUID;
 633         } else {
 634             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Preset \"%s\" is unknown! Supported presets: hp, hq, bd, ll, llhp, llhq, lossless, losslesshp, default\n", ctx->preset);
 635             res = AVERROR(EINVAL);
 636             goto error;
 637         }
 638     }
 639
 640     switch (avctx->codec->id) {
 641     case AV_CODEC_ID_H264:
 642         codec = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
 643         break;
 644     case AV_CODEC_ID_H265:
 645         codec = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
 646         break;
 647     default:
 648         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "nvenc: Unknown codec name\n");
 649         res = AVERROR(EINVAL);
 650         goto error;
 651     }
 652
 653     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder, codec, encoder_preset, &preset_config);
 654     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
 655         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "GetEncodePresetConfig failed: 0x%x\n", (int)nv_status);
 656         res = AVERROR_EXTERNAL;
 657         goto error;
 658     }
 659
 660     ctx->init_encode_params.encodeGUID = codec;
 661     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
 662     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
 663
 664     if (avctx->sample_aspect_ratio.num && avctx->sample_aspect_ratio.den &&
 665         (avctx->sample_aspect_ratio.num != 1 || avctx->sample_aspect_ratio.num != 1)) {
 666         av_reduce(&dw, &dh,
 667                   avctx->width * avctx->sample_aspect_ratio.num,
 668                   avctx->height * avctx->sample_aspect_ratio.den,
 669                   1024 * 1024);
 670         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
 671         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
 672     } else {
 673         ctx->init_encode_params.darHeight = avctx->height;
 674         ctx->init_encode_params.darWidth = avctx->width;
 675     }
 676
 677     // De-compensate for hardware, dubiously, trying to compensate for
 678     // playback at 704 pixel width.
 679     if (avctx->width == 720 &&
 680         (avctx->height == 480 || avctx->height == 576)) {
 681         av_reduce(&dw, &dh,
 682                   ctx->init_encode_params.darWidth * 44,
 683                   ctx->init_encode_params.darHeight * 45,
 684                   1024 * 1024);
 685         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
 686         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
 687     }
 688
 689     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
 690     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
 691
 692     num_mbs = ((avctx->width + 15) >> 4) * ((avctx->height + 15) >> 4);
 693     ctx->max_surface_count = (num_mbs >= 8160) ? 32 : 48;
 694
 695     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
 696     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
 697
 698     ctx->init_encode_params.presetGUID = encoder_preset;
 699
 700     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
 701     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
 702     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
 703
 704     if (avctx->refs >= 0) {
 705         /* 0 means "let the hardware decide" */
 706         switch (avctx->codec->id) {
 707         case AV_CODEC_ID_H264:
 708             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.maxNumRefFrames = avctx->refs;
 709             break;
 710         case AV_CODEC_ID_H265:
 711             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
 712             break;
 713         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
 714         }
 715     }
 716
 717     if (avctx->gop_size > 0) {
 718         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
 719             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B Frame, 3 two B frames, and so on. */
 720             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
 721         }
 722
 723         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
 724         switch (avctx->codec->id) {
 725         case AV_CODEC_ID_H264:
 726             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.idrPeriod = avctx->gop_size;
 727             break;
 728         case AV_CODEC_ID_H265:
 729             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.idrPeriod = avctx->gop_size;
 730             break;
 731         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
 732         }
 733     } else if (avctx->gop_size == 0) {
 734         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
 735         ctx->encode_config.gopLength = 1;
 736         switch (avctx->codec->id) {
 737         case AV_CODEC_ID_H264:
 738             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.idrPeriod = 1;
 739             break;
 740         case AV_CODEC_ID_H265:
 741             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.idrPeriod = 1;
 742             break;
 743         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
 744         }
 745     }
 746
 747     /* when there're b frames, set dts offset */
 748     if (ctx->encode_config.frameIntervalP >= 2)
 749         ctx->last_dts = -2;
 750
 751     if (avctx->bit_rate > 0)
 752         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
 753
 754     if (avctx->rc_max_rate > 0)
 755         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
 756
 757     if (lossless) {
 758       ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
 759       ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 760       ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = 0;
 761       ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = 0;
 762       ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = 0;
 763
 764       avctx->qmin = -1;
 765       avctx->qmax = -1;
 766     } else if (ctx->cbr) {
 767         if (!ctx->twopass) {
 768             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
 769         } else if (ctx->twopass == 1 || isLL) {
 770             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY;
 771
 772             if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
 773                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
 774                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
 775             }
 776
 777             if (!isLL)
 778                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Twopass mode is only known to work with low latency (ll, llhq, llhp) presets.\n");
 779         } else {
 780             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
 781         }
 782     } else if (avctx->global_quality > 0) {
 783         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
 784         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
 785         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
 786         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = avctx->global_quality;
 787
 788         avctx->qmin = -1;
 789         avctx->qmax = -1;
 790     } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
 791         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
 792
 793         ctx->encode_config.rcParams.enableMinQP = 1;
 794         ctx->encode_config.rcParams.enableMaxQP = 1;
 795
 796         ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterB = avctx->qmin;
 797         ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterP = avctx->qmin;
 798         ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpIntra = avctx->qmin;
 799
 800         ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
 801         ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
 802         ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
 803     }
 804
 805     if (avctx->rc_buffer_size > 0)
 806         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
 807
 808     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
 809         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
 810     } else {
 811         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
 812     }
 813
 814     switch (avctx->codec->id) {
 815     case AV_CODEC_ID_H264:
 816         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourDescriptionPresentFlag = 1;
 817         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoSignalTypePresentFlag = 1;
 818
 819         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourMatrix = avctx->colorspace;
 820         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourPrimaries = avctx->color_primaries;
 821         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.transferCharacteristics = avctx->color_trc;
 822
 823         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoFullRangeFlag = avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG;
 824
 825         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.disableSPSPPS = (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 826         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.repeatSPSPPS = (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 827
 828         if (!ctx->profile) {
 829             switch (avctx->profile) {
 830             case FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE:
 831                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 832                 break;
 833             case FF_PROFILE_H264_BASELINE:
 834                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
 835                 break;
 836             case FF_PROFILE_H264_MAIN:
 837                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
 838                 break;
 839             case FF_PROFILE_H264_HIGH:
 840             case FF_PROFILE_UNKNOWN:
 841                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
 842                 break;
 843             default:
 844                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unsupported profile requested, falling back to high\n");
 845                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
 846                 break;
 847             }
 848         } else {
 849             if (!strcmp(ctx->profile, "high")) {
 850                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
 851                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
 852             } else if (!strcmp(ctx->profile, "main")) {
 853                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
 854                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
 855             } else if (!strcmp(ctx->profile, "baseline")) {
 856                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
 857                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
 858             } else if (!strcmp(ctx->profile, "high444p")) {
 859                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
 860                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
 861             } else {
 862                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Profile \"%s\" is unknown! Supported profiles: high, main, baseline\n", ctx->profile);
 863                 res = AVERROR(EINVAL);
 864                 goto error;
 865             }
 866         }
 867
 868         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
 869
 870         if (ctx->level) {
 871             res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_h264_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level);
 872
 873             if (res) {
 874                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Level \"%s\" is unknown! Supported levels: auto, 1, 1b, 1.1, 1.2, 1.3, 2, 2.1, 2.2, 3, 3.1, 3.2, 4, 4.1, 4.2, 5, 5.1\n", ctx->level);
 875                 goto error;
 876             }
 877         } else {
 878             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
 879         }
 880
 881         break;
 882     case AV_CODEC_ID_H265:
 883         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.disableSPSPPS = (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
 884         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.repeatSPSPPS = (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 885
 886         /* No other profile is supported in the current SDK version 5 */
 887         ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
 888         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
 889
 890         if (ctx->level) {
 891             res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_hevc_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level);
 892
 893             if (res) {
 894                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Level \"%s\" is unknown! Supported levels: auto, 1, 2, 2.1, 3, 3.1, 4, 4.1, 5, 5.1, 5.2, 6, 6.1, 6.2\n", ctx->level);
 895                 goto error;
 896             }
 897         } else {
 898             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
 899         }
 900
 901         if (ctx->tier) {
 902             if (!strcmp(ctx->tier, "main")) {
 903                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_MAIN;
 904             } else if (!strcmp(ctx->tier, "high")) {
 905                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
 906             } else {
 907                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Tier \"%s\" is unknown! Supported tiers: main, high\n", ctx->tier);
 908                 res = AVERROR(EINVAL);
 909                 goto error;
 910             }
 911         }
 912
 913         break;
 914     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
 915     }
 916
 917     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
 918     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
 919         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "InitializeEncoder failed: 0x%x\n", (int)nv_status);
 920         res = AVERROR_EXTERNAL;
 921         goto error;
 922     }
 923
 924     ctx->input_surfaces = av_malloc(ctx->max_surface_count * sizeof(*ctx->input_surfaces));
 925
 926     if (!ctx->input_surfaces) {
 927         res = AVERROR(ENOMEM);
 928         goto error;
 929     }
 930
 931     ctx->output_surfaces = av_malloc(ctx->max_surface_count * sizeof(*ctx->output_surfaces));
 932
 933     if (!ctx->output_surfaces) {
 934         res = AVERROR(ENOMEM);
 935         goto error;
 936     }
 937
 938     for (surfaceCount = 0; surfaceCount < ctx->max_surface_count; ++surfaceCount) {
 939         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
 940         NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
 941         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
 942         allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
 943
 944         allocSurf.width = (avctx->width + 31) & ~31;
 945         allocSurf.height = (avctx->height + 31) & ~31;
 946
 947         allocSurf.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
 948
 949         switch (avctx->pix_fmt) {
 950         case AV_PIX_FMT_YUV420P:
 951             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
 952             break;
 953
 954         case AV_PIX_FMT_NV12:
 955             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
 956             break;
 957
 958         case AV_PIX_FMT_YUV444P:
 959             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
 960             break;
 961
 962         default:
 963             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format\n");
 964             res = AVERROR(EINVAL);
 965             goto error;
 966         }
 967
 968         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
 969         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
 970             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "CreateInputBuffer failed\n");
 971             res = AVERROR_EXTERNAL;
 972             goto error;
 973         }
 974
 975         ctx->input_surfaces[surfaceCount].lockCount = 0;
 976         ctx->input_surfaces[surfaceCount].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
 977         ctx->input_surfaces[surfaceCount].format = allocSurf.bufferFmt;
 978         ctx->input_surfaces[surfaceCount].width = allocSurf.width;
 979         ctx->input_surfaces[surfaceCount].height = allocSurf.height;
 980
 981         /* 1MB is large enough to hold most output frames. NVENC increases this automaticaly if it's not enough. */
 982         allocOut.size = 1024 * 1024;
 983
 984         allocOut.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
 985
 986         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
 987         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
 988             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "CreateBitstreamBuffer failed\n");
 989             ctx->output_surfaces[surfaceCount++].output_surface = NULL;
 990             res = AVERROR_EXTERNAL;
 991             goto error;
 992         }
 993
 994         ctx->output_surfaces[surfaceCount].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
 995         ctx->output_surfaces[surfaceCount].size = allocOut.size;
 996         ctx->output_surfaces[surfaceCount].busy = 0;
 997     }
 998
 999     if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1000         uint32_t outSize = 0;
1001         char tmpHeader[256];
1002         NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1003         payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1004
1005         payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1006         payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1007         payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1008
1009         nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1010         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1011             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "GetSequenceParams failed\n");
1012             goto error;
1013         }
1014
1015         avctx->extradata_size = outSize;
1016         avctx->extradata = av_mallocz(outSize + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1017
1018         if (!avctx->extradata) {
1019             res = AVERROR(ENOMEM);
1020             goto error;
1021         }
1022
1023         memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1024     }
1025
1026     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1027         avctx->has_b_frames = 2;
1028
1029     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1030         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1031
1032     return 0;
1033
1034 error:
1035
1036     for (i = 0; i < surfaceCount; ++i) {
1037         p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->input_surfaces[i].input_surface);
1038         if (ctx->output_surfaces[i].output_surface)
1039             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->output_surfaces[i].output_surface);
1040     }
1041
1042     if (ctx->nvencoder)
1043         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1044
1045     if (ctx->cu_context)
1046         dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context);
1047
1048     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1049
1050     ctx->nvencoder = NULL;
1051     ctx->cu_context = NULL;
1052
1053     return res;
1054 }
1055
1056 static av_cold int nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1057 {
1058     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1059     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1060     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1061     int i;
1062
1063     av_freep(&ctx->timestamp_list.data);
1064     av_freep(&ctx->output_surface_ready_queue.data);
1065     av_freep(&ctx->output_surface_queue.data);
1066
1067     for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1068         p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->input_surfaces[i].input_surface);
1069         p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->output_surfaces[i].output_surface);
1070     }
1071     ctx->max_surface_count = 0;
1072
1073     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1074     ctx->nvencoder = NULL;
1075
1076     dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context);
1077     ctx->cu_context = NULL;
1078
1079     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1080
1081     return 0;
1082 }
1083
1084 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, AVFrame *coded_frame, NvencOutputSurface *tmpoutsurf)
1085 {
1086     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1087     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1088     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1089
1090     uint32_t slice_mode_data;
1091     uint32_t *slice_offsets;
1092     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1093     NVENCSTATUS nv_status;
1094     int res = 0;
1095
1096     switch (avctx->codec->id) {
1097     case AV_CODEC_ID_H264:
1098       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1099       break;
1100     case AV_CODEC_ID_H265:
1101       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1102       break;
1103     default:
1104       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "nvenc: Unknown codec name\n");
1105       res = AVERROR(EINVAL);
1106       goto error;
1107     }
1108     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1109
1110     if (!slice_offsets)
1111         return AVERROR(ENOMEM);
1112
1113     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1114
1115     lock_params.doNotWait = 0;
1116     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1117     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1118
1119     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1120     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1121         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed locking bitstream buffer\n");
1122         res = AVERROR_EXTERNAL;
1123         goto error;
1124     }
1125
1126     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes)) {
1127         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1128         goto error;
1129     }
1130
1131     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1132
1133     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1134     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1135         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open\n");
1136
1137     switch (lock_params.pictureType) {
1138     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1139         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1140 #if FF_API_CODED_FRAME
1141 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1142     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1143         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1144         break;
1145     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1146         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1147         break;
1148     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1149         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1150         break;
1151     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1152         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1153         break;
1154     default:
1155         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1156         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1157         res = AVERROR_EXTERNAL;
1158         goto error;
1159 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1160 #endif
1161     }
1162
1163     pkt->pts = lock_params.outputTimeStamp;
1164     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(&ctx->timestamp_list);
1165
1166     /* when there're b frame(s), set dts offset */
1167     if (ctx->encode_config.frameIntervalP >= 2)
1168         pkt->dts -= 1;
1169
1170     if (pkt->dts > pkt->pts)
1171         pkt->dts = pkt->pts;
1172
1173     if (ctx->last_dts != AV_NOPTS_VALUE && pkt->dts <= ctx->last_dts)
1174         pkt->dts = ctx->last_dts + 1;
1175
1176     ctx->last_dts = pkt->dts;
1177
1178     av_free(slice_offsets);
1179
1180     return 0;
1181
1182 error:
1183
1184     av_free(slice_offsets);
1185     timestamp_queue_dequeue(&ctx->timestamp_list);
1186
1187     return res;
1188 }
1189
1190 static int nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1191     const AVFrame *frame, int *got_packet)
1192 {
1193     NVENCSTATUS nv_status;
1194     NvencOutputSurface *tmpoutsurf;
1195     int res, i = 0;
1196
1197     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1198     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1199     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1200
1201     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1202     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1203
1204     if (frame) {
1205         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1206         NvencInputSurface *inSurf = NULL;
1207
1208         for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1209             if (!ctx->input_surfaces[i].lockCount) {
1210                 inSurf = &ctx->input_surfaces[i];
1211                 break;
1212             }
1213         }
1214
1215         av_assert0(inSurf);
1216
1217         inSurf->lockCount = 1;
1218
1219         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1220         lockBufferParams.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1221
1222         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1223         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1224             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed locking nvenc input buffer\n");
1225             return 0;
1226         }
1227
1228         if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) {
1229             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1230
1231             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1232                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1233                 avctx->width, avctx->height);
1234
1235             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1236
1237             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch >> 1,
1238                 frame->data[2], frame->linesize[2],
1239                 avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1240
1241             buf += (inSurf->height * lockBufferParams.pitch) >> 2;
1242
1243             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch >> 1,
1244                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1245                 avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1246         } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_NV12) {
1247             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1248
1249             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1250                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1251                 avctx->width, avctx->height);
1252
1253             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1254
1255             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1256                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1257                 avctx->width, avctx->height >> 1);
1258         } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
1259             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1260
1261             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1262                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1263                 avctx->width, avctx->height);
1264
1265             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1266
1267             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1268                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1269                 avctx->width, avctx->height);
1270
1271             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1272
1273             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1274                 frame->data[2], frame->linesize[2],
1275                 avctx->width, avctx->height);
1276         } else {
1277             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid pixel format!\n");
1278             return AVERROR(EINVAL);
1279         }
1280
1281         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, inSurf->input_surface);
1282         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1283             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed unlocking input buffer!\n");
1284             return AVERROR_EXTERNAL;
1285         }
1286
1287         for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i)
1288             if (!ctx->output_surfaces[i].busy)
1289                 break;
1290
1291         if (i == ctx->max_surface_count) {
1292             inSurf->lockCount = 0;
1293             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No free output surface found!\n");
1294             return AVERROR_EXTERNAL;
1295         }
1296
1297         ctx->output_surfaces[i].input_surface = inSurf;
1298
1299         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1300         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1301         pic_params.inputWidth = avctx->width;
1302         pic_params.inputHeight = avctx->height;
1303         pic_params.outputBitstream = ctx->output_surfaces[i].output_surface;
1304         pic_params.completionEvent = 0;
1305
1306         if (avctx->flags & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1307             if (frame->top_field_first) {
1308                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1309             } else {
1310                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1311             }
1312         } else {
1313             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1314         }
1315
1316         pic_params.encodePicFlags = 0;
1317         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1318         pic_params.inputDuration = 0;
1319         switch (avctx->codec->id) {
1320         case AV_CODEC_ID_H264:
1321           pic_params.codecPicParams.h264PicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1322           pic_params.codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1323           break;
1324         case AV_CODEC_ID_H265:
1325           pic_params.codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1326           pic_params.codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1327           break;
1328         default:
1329           av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "nvenc: Unknown codec name\n");
1330           return AVERROR(EINVAL);
1331         }
1332
1333         res = timestamp_queue_enqueue(&ctx->timestamp_list, frame->pts);
1334
1335         if (res)
1336             return res;
1337     } else {
1338         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1339     }
1340
1341     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1342
1343     if (frame && nv_status == NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1344         res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_queue, &ctx->output_surfaces[i]);
1345
1346         if (res)
1347             return res;
1348
1349         ctx->output_surfaces[i].busy = 1;
1350     }
1351
1352     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS && nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1353         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "EncodePicture failed!\n");
1354         return AVERROR_EXTERNAL;
1355     }
1356
1357     if (nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1358         while (ctx->output_surface_queue.count) {
1359             tmpoutsurf = out_surf_queue_dequeue(&ctx->output_surface_queue);
1360             res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_ready_queue, tmpoutsurf);
1361
1362             if (res)
1363                 return res;
1364         }
1365
1366         if (frame) {
1367             res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_ready_queue, &ctx->output_surfaces[i]);
1368
1369             if (res)
1370                 return res;
1371
1372             ctx->output_surfaces[i].busy = 1;
1373         }
1374     }
1375
1376     if (ctx->output_surface_ready_queue.count) {
1377         tmpoutsurf = out_surf_queue_dequeue(&ctx->output_surface_ready_queue);
1378
1379         res = process_output_surface(avctx, pkt, avctx->coded_frame, tmpoutsurf);
1380
1381         if (res)
1382             return res;
1383
1384         tmpoutsurf->busy = 0;
1385         av_assert0(tmpoutsurf->input_surface->lockCount);
1386         tmpoutsurf->input_surface->lockCount--;
1387
1388         *got_packet = 1;
1389     } else {
1390         *got_packet = 0;
1391     }
1392
1393     return 0;
1394 }
1395
1396 static const enum AVPixelFormat pix_fmts_nvenc[] = {
1397     AV_PIX_FMT_YUV420P,
1398     AV_PIX_FMT_NV12,
1399     AV_PIX_FMT_YUV444P,
1400     AV_PIX_FMT_NONE
1401 };
1402
1403 #define OFFSET(x) offsetof(NvencContext, x)
1404 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
1405 static const AVOption options[] = {
1406     { "preset", "Set the encoding preset (one of hq, hp, bd, ll, llhq, llhp, default)", OFFSET(preset), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "hq" }, 0, 0, VE },
1407     { "profile", "Set the encoding profile (high, main or baseline)", OFFSET(profile), AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
1408     { "level", "Set the encoding level restriction (auto, 1.0, 1.0b, 1.1, 1.2, ..., 4.2, 5.0, 5.1)", OFFSET(level), AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
1409     { "tier", "Set the encoding tier (main or high)", OFFSET(tier), AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
1410     { "cbr", "Use cbr encoding mode", OFFSET(cbr), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
1411     { "2pass", "Use 2pass cbr encoding mode (low latency mode only)", OFFSET(twopass), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
1412     { "gpu", "Selects which NVENC capable GPU to use. First GPU is 0, second is 1, and so on.", OFFSET(gpu), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, INT_MAX, VE },
1413     { NULL }
1414 };
1415
1416 static const AVCodecDefault nvenc_defaults[] = {
1417     { "b", "0" },
1418     { "qmin", "-1" },
1419     { "qmax", "-1" },
1420     { "qdiff", "-1" },
1421     { "qblur", "-1" },
1422     { "qcomp", "-1" },
1423     { NULL },
1424 };
1425
1426 #if CONFIG_NVENC_ENCODER
1427 static const AVClass nvenc_class = {
1428     .class_name = "nvenc",
1429     .item_name = av_default_item_name,
1430     .option = options,
1431     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1432 };
1433
1434 AVCodec ff_nvenc_encoder = {
1435     .name = "nvenc",
1436     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Nvidia NVENC h264 encoder"),
1437     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1438     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1439     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1440     .init = nvenc_encode_init,
1441     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1442     .close = nvenc_encode_close,
1443     .capabilities = CODEC_CAP_DELAY,
1444     .priv_class = &nvenc_class,
1445     .defaults = nvenc_defaults,
1446     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1447 };
1448 #endif
1449
1450 /* Add an alias for nvenc_h264 */
1451 #if CONFIG_NVENC_H264_ENCODER
1452 static const AVClass nvenc_h264_class = {
1453     .class_name = "nvenc_h264",
1454     .item_name = av_default_item_name,
1455     .option = options,
1456     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1457 };
1458
1459 AVCodec ff_nvenc_h264_encoder = {
1460     .name = "nvenc_h264",
1461     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Nvidia NVENC h264 encoder"),
1462     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1463     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1464     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1465     .init = nvenc_encode_init,
1466     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1467     .close = nvenc_encode_close,
1468     .capabilities = CODEC_CAP_DELAY,
1469     .priv_class = &nvenc_h264_class,
1470     .defaults = nvenc_defaults,
1471     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1472 };
1473 #endif
1474
1475 #if CONFIG_NVENC_HEVC_ENCODER
1476 static const AVClass nvenc_hevc_class = {
1477     .class_name = "nvenc_hevc",
1478     .item_name = av_default_item_name,
1479     .option = options,
1480     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1481 };
1482
1483 AVCodec ff_nvenc_hevc_encoder = {
1484     .name = "nvenc_hevc",
1485     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Nvidia NVENC hevc encoder"),
1486     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1487     .id = AV_CODEC_ID_H265,
1488     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1489     .init = nvenc_encode_init,
1490     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1491     .close = nvenc_encode_close,
1492     .capabilities = CODEC_CAP_DELAY,
1493     .priv_class = &nvenc_hevc_class,
1494     .defaults = nvenc_defaults,
1495     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1496 };
1497 #endif