0e6ef435a174f7820fb0aa5c39719e65d1a4d93f
[ffmpeg.git] / libavcodec / nvenc.c
1 /*
2  * H.264 hardware encoding using nvidia nvenc
3  * Copyright (c) 2014 Timo Rothenpieler <timo@rothenpieler.org>
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #if defined(_WIN32)
23 #include <windows.h>
24 #else
25 #include <dlfcn.h>
26 #endif
27
28 #include <nvEncodeAPI.h>
29
30 #include "libavutil/internal.h"
31 #include "libavutil/imgutils.h"
32 #include "libavutil/avassert.h"
33 #include "libavutil/opt.h"
34 #include "libavutil/mem.h"
35 #include "avcodec.h"
36 #include "internal.h"
37 #include "thread.h"
38
39 #if defined(_WIN32)
40 #define CUDAAPI __stdcall
41 #else
42 #define CUDAAPI
43 #endif
44
45 #if defined(_WIN32)
46 #define LOAD_FUNC(l, s) GetProcAddress(l, s)
47 #define DL_CLOSE_FUNC(l) FreeLibrary(l)
48 #else
49 #define LOAD_FUNC(l, s) dlsym(l, s)
50 #define DL_CLOSE_FUNC(l) dlclose(l)
51 #endif
52
53 typedef enum cudaError_enum {
54     CUDA_SUCCESS = 0
55 } CUresult;
56 typedef int CUdevice;
57 typedef void* CUcontext;
58
59 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUINIT)(unsigned int Flags);
60 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICEGETCOUNT)(int *count);
61 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICEGET)(CUdevice *device, int ordinal);
62 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICEGETNAME)(char *name, int len, CUdevice dev);
63 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICECOMPUTECAPABILITY)(int *major, int *minor, CUdevice dev);
64 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUCTXCREATE)(CUcontext *pctx, unsigned int flags, CUdevice dev);
65 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUCTXPOPCURRENT)(CUcontext *pctx);
66 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUCTXDESTROY)(CUcontext ctx);
67
68 typedef NVENCSTATUS (NVENCAPI* PNVENCODEAPICREATEINSTANCE)(NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *functionList);
69
70 typedef struct NvencInputSurface
71 {
72     NV_ENC_INPUT_PTR input_surface;
73     int width;
74     int height;
75
76     int lockCount;
77
78     NV_ENC_BUFFER_FORMAT format;
79 } NvencInputSurface;
80
81 typedef struct NvencOutputSurface
82 {
83     NV_ENC_OUTPUT_PTR output_surface;
84     int size;
85
86     NvencInputSurface* input_surface;
87
88     int busy;
89 } NvencOutputSurface;
90
91 typedef struct NvencData
92 {
93     union {
94         int64_t timestamp;
95         NvencOutputSurface *surface;
96     } u;
97 } NvencData;
98
99 typedef struct NvencDataList
100 {
101     NvencData* data;
102
103     uint32_t pos;
104     uint32_t count;
105     uint32_t size;
106 } NvencDataList;
107
108 typedef struct NvencDynLoadFunctions
109 {
110     PCUINIT cu_init;
111     PCUDEVICEGETCOUNT cu_device_get_count;
112     PCUDEVICEGET cu_device_get;
113     PCUDEVICEGETNAME cu_device_get_name;
114     PCUDEVICECOMPUTECAPABILITY cu_device_compute_capability;
115     PCUCTXCREATE cu_ctx_create;
116     PCUCTXPOPCURRENT cu_ctx_pop_current;
117     PCUCTXDESTROY cu_ctx_destroy;
118
119     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST nvenc_funcs;
120     int nvenc_device_count;
121     CUdevice nvenc_devices[16];
122
123 #if defined(_WIN32)
124     HMODULE cuda_lib;
125     HMODULE nvenc_lib;
126 #else
127     void* cuda_lib;
128     void* nvenc_lib;
129 #endif
130 } NvencDynLoadFunctions;
131
132 typedef struct NvencValuePair
133 {
134     const char *str;
135     uint32_t num;
136 } NvencValuePair;
137
138 typedef struct NvencContext
139 {
140     AVClass *avclass;
141
142     NvencDynLoadFunctions nvenc_dload_funcs;
143
144     NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS init_encode_params;
145     NV_ENC_CONFIG encode_config;
146     CUcontext cu_context;
147
148     int max_surface_count;
149     NvencInputSurface *input_surfaces;
150     NvencOutputSurface *output_surfaces;
151
152     NvencDataList output_surface_queue;
153     NvencDataList output_surface_ready_queue;
154     NvencDataList timestamp_list;
155     int64_t last_dts;
156
157     void *nvencoder;
158
159     char *preset;
160     char *profile;
161     char *level;
162     char *tier;
163     int cbr;
164     int twopass;
165     int gpu;
166     int buffer_delay;
167 } NvencContext;
168
169 static const NvencValuePair nvenc_h264_level_pairs[] = {
170     { "auto", NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT },
171     { "1"   , NV_ENC_LEVEL_H264_1     },
172     { "1.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_1     },
173     { "1b"  , NV_ENC_LEVEL_H264_1b    },
174     { "1.0b", NV_ENC_LEVEL_H264_1b    },
175     { "1.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_11    },
176     { "1.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_12    },
177     { "1.3" , NV_ENC_LEVEL_H264_13    },
178     { "2"   , NV_ENC_LEVEL_H264_2     },
179     { "2.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_2     },
180     { "2.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_21    },
181     { "2.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_22    },
182     { "3"   , NV_ENC_LEVEL_H264_3     },
183     { "3.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_3     },
184     { "3.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_31    },
185     { "3.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_32    },
186     { "4"   , NV_ENC_LEVEL_H264_4     },
187     { "4.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_4     },
188     { "4.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_41    },
189     { "4.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_42    },
190     { "5"   , NV_ENC_LEVEL_H264_5     },
191     { "5.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_5     },
192     { "5.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_51    },
193     { NULL }
194 };
195
196 static const NvencValuePair nvenc_hevc_level_pairs[] = {
197     { "auto", NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT },
198     { "1"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_1     },
199     { "1.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_1     },
200     { "2"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_2     },
201     { "2.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_2     },
202     { "2.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_21    },
203     { "3"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_3     },
204     { "3.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_3     },
205     { "3.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_31    },
206     { "4"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_4     },
207     { "4.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_4     },
208     { "4.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_41    },
209     { "5"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_5     },
210     { "5.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_5     },
211     { "5.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_51    },
212     { "5.2" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_52    },
213     { "6"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_6     },
214     { "6.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_6     },
215     { "6.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_61    },
216     { "6.2" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_62    },
217     { NULL }
218 };
219
220 static int input_string_to_uint32(AVCodecContext *avctx, const NvencValuePair *pair, const char *input, uint32_t *output)
221 {
222     for (; pair->str; ++pair) {
223         if (!strcmp(input, pair->str)) {
224             *output = pair->num;
225             return 0;
226         }
227     }
228
229     return AVERROR(EINVAL);
230 }
231
232 static NvencData* data_queue_dequeue(NvencDataList* queue)
233 {
234     uint32_t mask;
235     uint32_t read_pos;
236
237     av_assert0(queue);
238     av_assert0(queue->size);
239     av_assert0(queue->data);
240
241     if (!queue->count)
242         return NULL;
243
244     /* Size always is a multiple of two */
245     mask = queue->size - 1;
246     read_pos = (queue->pos - queue->count) & mask;
247     queue->count--;
248
249     return &queue->data[read_pos];
250 }
251
252 static int data_queue_enqueue(NvencDataList* queue, NvencData *data)
253 {
254     NvencDataList new_queue;
255     NvencData* tmp_data;
256     uint32_t mask;
257
258     if (!queue->size) {
259         /* size always has to be a multiple of two */
260         queue->size = 4;
261         queue->pos = 0;
262         queue->count = 0;
263
264         queue->data = av_malloc(queue->size * sizeof(*(queue->data)));
265
266         if (!queue->data) {
267             queue->size = 0;
268             return AVERROR(ENOMEM);
269         }
270     }
271
272     if (queue->count == queue->size) {
273         new_queue.size = queue->size << 1;
274         new_queue.pos = 0;
275         new_queue.count = 0;
276         new_queue.data = av_malloc(new_queue.size * sizeof(*(queue->data)));
277
278         if (!new_queue.data)
279             return AVERROR(ENOMEM);
280
281         while (tmp_data = data_queue_dequeue(queue))
282             data_queue_enqueue(&new_queue, tmp_data);
283
284         av_free(queue->data);
285         *queue = new_queue;
286     }
287
288     mask = queue->size - 1;
289
290     queue->data[queue->pos] = *data;
291     queue->pos = (queue->pos + 1) & mask;
292     queue->count++;
293
294     return 0;
295 }
296
297 static int out_surf_queue_enqueue(NvencDataList* queue, NvencOutputSurface* surface)
298 {
299     NvencData data;
300     data.u.surface = surface;
301
302     return data_queue_enqueue(queue, &data);
303 }
304
305 static NvencOutputSurface* out_surf_queue_dequeue(NvencDataList* queue)
306 {
307     NvencData* res = data_queue_dequeue(queue);
308
309     if (!res)
310         return NULL;
311
312     return res->u.surface;
313 }
314
315 static int timestamp_queue_enqueue(NvencDataList* queue, int64_t timestamp)
316 {
317     NvencData data;
318     data.u.timestamp = timestamp;
319
320     return data_queue_enqueue(queue, &data);
321 }
322
323 static int64_t timestamp_queue_dequeue(NvencDataList* queue)
324 {
325     NvencData* res = data_queue_dequeue(queue);
326
327     if (!res)
328         return AV_NOPTS_VALUE;
329
330     return res->u.timestamp;
331 }
332
333 #define CHECK_LOAD_FUNC(t, f, s) \
334 do { \
335     (f) = (t)LOAD_FUNC(dl_fn->cuda_lib, s); \
336     if (!(f)) { \
337         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading %s from CUDA library\n", s); \
338         goto error; \
339     } \
340 } while (0)
341
342 static av_cold int nvenc_dyload_cuda(AVCodecContext *avctx)
343 {
344     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
345     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
346
347     if (dl_fn->cuda_lib)
348         return 1;
349
350 #if defined(_WIN32)
351     dl_fn->cuda_lib = LoadLibrary(TEXT("nvcuda.dll"));
352 #else
353     dl_fn->cuda_lib = dlopen("libcuda.so", RTLD_LAZY);
354 #endif
355
356     if (!dl_fn->cuda_lib) {
357         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading CUDA library\n");
358         goto error;
359     }
360
361     CHECK_LOAD_FUNC(PCUINIT, dl_fn->cu_init, "cuInit");
362     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICEGETCOUNT, dl_fn->cu_device_get_count, "cuDeviceGetCount");
363     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICEGET, dl_fn->cu_device_get, "cuDeviceGet");
364     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICEGETNAME, dl_fn->cu_device_get_name, "cuDeviceGetName");
365     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICECOMPUTECAPABILITY, dl_fn->cu_device_compute_capability, "cuDeviceComputeCapability");
366     CHECK_LOAD_FUNC(PCUCTXCREATE, dl_fn->cu_ctx_create, "cuCtxCreate_v2");
367     CHECK_LOAD_FUNC(PCUCTXPOPCURRENT, dl_fn->cu_ctx_pop_current, "cuCtxPopCurrent_v2");
368     CHECK_LOAD_FUNC(PCUCTXDESTROY, dl_fn->cu_ctx_destroy, "cuCtxDestroy_v2");
369
370     return 1;
371
372 error:
373
374     if (dl_fn->cuda_lib)
375         DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->cuda_lib);
376
377     dl_fn->cuda_lib = NULL;
378
379     return 0;
380 }
381
382 static av_cold int check_cuda_errors(AVCodecContext *avctx, CUresult err, const char *func)
383 {
384     if (err != CUDA_SUCCESS) {
385         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, ">> %s - failed with error code 0x%x\n", func, err);
386         return 0;
387     }
388     return 1;
389 }
390 #define check_cuda_errors(f) if (!check_cuda_errors(avctx, f, #f)) goto error
391
392 static av_cold int nvenc_check_cuda(AVCodecContext *avctx)
393 {
394     int device_count = 0;
395     CUdevice cu_device = 0;
396     char gpu_name[128];
397     int smminor = 0, smmajor = 0;
398     int i, smver, target_smver;
399
400     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
401     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
402
403     switch (avctx->codec->id) {
404     case AV_CODEC_ID_H264:
405         target_smver = avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P ? 0x52 : 0x30;
406         break;
407     case AV_CODEC_ID_H265:
408         target_smver = 0x52;
409         break;
410     default:
411         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Unknown codec name\n");
412         goto error;
413     }
414
415     if (!nvenc_dyload_cuda(avctx))
416         return 0;
417
418     if (dl_fn->nvenc_device_count > 0)
419         return 1;
420
421     check_cuda_errors(dl_fn->cu_init(0));
422
423     check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_get_count(&device_count));
424
425     if (!device_count) {
426         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
427         goto error;
428     }
429
430     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", device_count);
431
432     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
433
434     for (i = 0; i < device_count; ++i) {
435         check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_get(&cu_device, i));
436         check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_get_name(gpu_name, sizeof(gpu_name), cu_device));
437         check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_compute_capability(&smmajor, &smminor, cu_device));
438
439         smver = (smmajor << 4) | smminor;
440
441         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d, NVENC %s ]\n", i, gpu_name, smmajor, smminor, (smver >= target_smver) ? "Available" : "Not Available");
442
443         if (smver >= target_smver)
444             dl_fn->nvenc_devices[dl_fn->nvenc_device_count++] = cu_device;
445     }
446
447     if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
448         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
449         goto error;
450     }
451
452     return 1;
453
454 error:
455
456     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
457
458     return 0;
459 }
460
461 static av_cold int nvenc_dyload_nvenc(AVCodecContext *avctx)
462 {
463     PNVENCODEAPICREATEINSTANCE nvEncodeAPICreateInstance = 0;
464     NVENCSTATUS nvstatus;
465
466     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
467     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
468
469     if (!nvenc_check_cuda(avctx))
470         return 0;
471
472     if (dl_fn->nvenc_lib)
473         return 1;
474
475 #if defined(_WIN32)
476     if (sizeof(void*) == 8) {
477         dl_fn->nvenc_lib = LoadLibrary(TEXT("nvEncodeAPI64.dll"));
478     } else {
479         dl_fn->nvenc_lib = LoadLibrary(TEXT("nvEncodeAPI.dll"));
480     }
481 #else
482     dl_fn->nvenc_lib = dlopen("libnvidia-encode.so.1", RTLD_LAZY);
483 #endif
484
485     if (!dl_fn->nvenc_lib) {
486         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading the nvenc library\n");
487         goto error;
488     }
489
490     nvEncodeAPICreateInstance = (PNVENCODEAPICREATEINSTANCE)LOAD_FUNC(dl_fn->nvenc_lib, "NvEncodeAPICreateInstance");
491
492     if (!nvEncodeAPICreateInstance) {
493         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed to load nvenc entrypoint\n");
494         goto error;
495     }
496
497     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
498
499     nvstatus = nvEncodeAPICreateInstance(&dl_fn->nvenc_funcs);
500
501     if (nvstatus != NV_ENC_SUCCESS) {
502         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed to create nvenc instance\n");
503         goto error;
504     }
505
506     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
507
508     return 1;
509
510 error:
511     if (dl_fn->nvenc_lib)
512         DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->nvenc_lib);
513
514     dl_fn->nvenc_lib = NULL;
515
516     return 0;
517 }
518
519 static av_cold void nvenc_unload_nvenc(AVCodecContext *avctx)
520 {
521     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
522     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
523
524     DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->nvenc_lib);
525     dl_fn->nvenc_lib = NULL;
526
527     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
528
529     DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->cuda_lib);
530     dl_fn->cuda_lib = NULL;
531
532     dl_fn->cu_init = NULL;
533     dl_fn->cu_device_get_count = NULL;
534     dl_fn->cu_device_get = NULL;
535     dl_fn->cu_device_get_name = NULL;
536     dl_fn->cu_device_compute_capability = NULL;
537     dl_fn->cu_ctx_create = NULL;
538     dl_fn->cu_ctx_pop_current = NULL;
539     dl_fn->cu_ctx_destroy = NULL;
540
541     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
542 }
543
544 static av_cold int nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
545 {
546     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS encode_session_params = { 0 };
547     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
548     CUcontext cu_context_curr;
549     CUresult cu_res;
550     GUID encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
551     GUID codec;
552     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
553     int surfaceCount = 0;
554     int i, num_mbs;
555     int isLL = 0;
556     int lossless = 0;
557     int res = 0;
558     int dw, dh;
559     int qp_inter_p;
560
561     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
562     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
563     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
564
565     if (!nvenc_dyload_nvenc(avctx))
566         return AVERROR_EXTERNAL;
567
568     ctx->last_dts = AV_NOPTS_VALUE;
569
570     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
571     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
572     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
573     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
574     encode_session_params.version = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
575     encode_session_params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
576
577     if (ctx->gpu >= dl_fn->nvenc_device_count) {
578         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->gpu, dl_fn->nvenc_device_count);
579         res = AVERROR(EINVAL);
580         goto error;
581     }
582
583     ctx->cu_context = NULL;
584     cu_res = dl_fn->cu_ctx_create(&ctx->cu_context, 4, dl_fn->nvenc_devices[ctx->gpu]); // CU_CTX_SCHED_BLOCKING_SYNC=4, avoid CPU spins
585
586     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
587         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
588         res = AVERROR_EXTERNAL;
589         goto error;
590     }
591
592     cu_res = dl_fn->cu_ctx_pop_current(&cu_context_curr);
593
594     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
595         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed popping CUDA context: 0x%x\n", (int)cu_res);
596         res = AVERROR_EXTERNAL;
597         goto error;
598     }
599
600     encode_session_params.device = ctx->cu_context;
601     encode_session_params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
602
603     nv_status = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&encode_session_params, &ctx->nvencoder);
604     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
605         ctx->nvencoder = NULL;
606         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "OpenEncodeSessionEx failed: 0x%x\n", (int)nv_status);
607         res = AVERROR_EXTERNAL;
608         goto error;
609     }
610
611     if (ctx->preset) {
612         if (!strcmp(ctx->preset, "slow")) {
613             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
614             ctx->twopass = 1;
615         } else if (!strcmp(ctx->preset, "medium")) {
616             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
617             ctx->twopass = 0;
618         } else if (!strcmp(ctx->preset, "fast")) {
619             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HP_GUID;
620             ctx->twopass = 0;
621         } else if (!strcmp(ctx->preset, "hq")) {
622             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
623         } else if (!strcmp(ctx->preset, "hp")) {
624             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HP_GUID;
625         } else if (!strcmp(ctx->preset, "bd")) {
626             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_BD_GUID;
627         } else if (!strcmp(ctx->preset, "ll")) {
628             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_DEFAULT_GUID;
629             isLL = 1;
630         } else if (!strcmp(ctx->preset, "llhp")) {
631             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HP_GUID;
632             isLL = 1;
633         } else if (!strcmp(ctx->preset, "llhq")) {
634             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HQ_GUID;
635             isLL = 1;
636         } else if (!strcmp(ctx->preset, "lossless")) {
637             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_DEFAULT_GUID;
638             lossless = 1;
639         } else if (!strcmp(ctx->preset, "losslesshp")) {
640             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_HP_GUID;
641             lossless = 1;
642         } else if (!strcmp(ctx->preset, "default")) {
643             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_DEFAULT_GUID;
644         } else {
645             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Preset \"%s\" is unknown! Supported presets: slow, medium, high, hp, hq, bd, ll, llhp, llhq, lossless, losslesshp, default\n", ctx->preset);
646             res = AVERROR(EINVAL);
647             goto error;
648         }
649     }
650
651     if (ctx->twopass < 0) {
652         ctx->twopass = isLL;
653     }
654
655     switch (avctx->codec->id) {
656     case AV_CODEC_ID_H264:
657         codec = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
658         break;
659     case AV_CODEC_ID_H265:
660         codec = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
661         break;
662     default:
663         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
664         res = AVERROR(EINVAL);
665         goto error;
666     }
667
668     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder, codec, encoder_preset, &preset_config);
669     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
670         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "GetEncodePresetConfig failed: 0x%x\n", (int)nv_status);
671         res = AVERROR_EXTERNAL;
672         goto error;
673     }
674
675     ctx->init_encode_params.encodeGUID = codec;
676     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
677     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
678
679     if (avctx->sample_aspect_ratio.num && avctx->sample_aspect_ratio.den &&
680         (avctx->sample_aspect_ratio.num != 1 || avctx->sample_aspect_ratio.num != 1)) {
681         av_reduce(&dw, &dh,
682                   avctx->width * avctx->sample_aspect_ratio.num,
683                   avctx->height * avctx->sample_aspect_ratio.den,
684                   1024 * 1024);
685         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
686         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
687     } else {
688         ctx->init_encode_params.darHeight = avctx->height;
689         ctx->init_encode_params.darWidth = avctx->width;
690     }
691
692     // De-compensate for hardware, dubiously, trying to compensate for
693     // playback at 704 pixel width.
694     if (avctx->width == 720 &&
695         (avctx->height == 480 || avctx->height == 576)) {
696         av_reduce(&dw, &dh,
697                   ctx->init_encode_params.darWidth * 44,
698                   ctx->init_encode_params.darHeight * 45,
699                   1024 * 1024);
700         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
701         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
702     }
703
704     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
705     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
706
707     num_mbs = ((avctx->width + 15) >> 4) * ((avctx->height + 15) >> 4);
708     ctx->max_surface_count = (num_mbs >= 8160) ? 32 : 48;
709
710     if (ctx->buffer_delay >= ctx->max_surface_count)
711         ctx->buffer_delay = ctx->max_surface_count - 1;
712
713     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
714     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
715
716     ctx->init_encode_params.presetGUID = encoder_preset;
717
718     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
719     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
720     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
721
722     if (avctx->refs >= 0) {
723         /* 0 means "let the hardware decide" */
724         switch (avctx->codec->id) {
725         case AV_CODEC_ID_H264:
726             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.maxNumRefFrames = avctx->refs;
727             break;
728         case AV_CODEC_ID_H265:
729             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
730             break;
731         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
732         }
733     }
734
735     if (avctx->gop_size > 0) {
736         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
737             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B Frame, 3 two B frames, and so on. */
738             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
739         }
740
741         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
742         switch (avctx->codec->id) {
743         case AV_CODEC_ID_H264:
744             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.idrPeriod = avctx->gop_size;
745             break;
746         case AV_CODEC_ID_H265:
747             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.idrPeriod = avctx->gop_size;
748             break;
749         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
750         }
751     } else if (avctx->gop_size == 0) {
752         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
753         ctx->encode_config.gopLength = 1;
754         switch (avctx->codec->id) {
755         case AV_CODEC_ID_H264:
756             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.idrPeriod = 1;
757             break;
758         case AV_CODEC_ID_H265:
759             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.idrPeriod = 1;
760             break;
761         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
762         }
763     }
764
765     /* when there're b frames, set dts offset */
766     if (ctx->encode_config.frameIntervalP >= 2)
767         ctx->last_dts = -2;
768
769     if (avctx->bit_rate > 0)
770         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
771
772     if (avctx->rc_max_rate > 0)
773         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
774
775     if (lossless) {
776         if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264)
777             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
778
779         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
780         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = 0;
781         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = 0;
782         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = 0;
783
784         avctx->qmin = -1;
785         avctx->qmax = -1;
786     } else if (ctx->cbr) {
787         if (!ctx->twopass) {
788             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
789         } else {
790             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY;
791
792             if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
793                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
794                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
795             }
796         }
797     } else if (avctx->global_quality > 0) {
798         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
799         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
800         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
801         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = avctx->global_quality;
802
803         avctx->qmin = -1;
804         avctx->qmax = -1;
805     } else {
806         if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
807             ctx->encode_config.rcParams.enableMinQP = 1;
808             ctx->encode_config.rcParams.enableMaxQP = 1;
809
810             ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterB = avctx->qmin;
811             ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterP = avctx->qmin;
812             ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpIntra = avctx->qmin;
813
814             ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
815             ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
816             ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
817
818             qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
819
820             if (ctx->twopass) {
821                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
822                 if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
823                     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
824                     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
825                 }
826             } else {
827                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
828             }
829         } else {
830             qp_inter_p = 26; // default to 26
831
832             if (ctx->twopass) {
833                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
834             } else {
835                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
836             }
837         }
838
839         ctx->encode_config.rcParams.enableInitialRCQP = 1;
840         ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
841
842         if(avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
843             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpIntra = qp_inter_p * fabs(avctx->i_quant_factor);
844             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpIntra += avctx->i_quant_offset;
845             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterB = qp_inter_p * fabs(avctx->b_quant_factor);
846             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterB += avctx->b_quant_offset;
847         } else {
848             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpIntra = qp_inter_p;
849             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterB = qp_inter_p;
850         }
851     }
852
853     if (avctx->rc_buffer_size > 0)
854         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
855
856     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
857         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
858     } else {
859         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
860     }
861
862     switch (avctx->codec->id) {
863     case AV_CODEC_ID_H264:
864         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourDescriptionPresentFlag = 1;
865         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoSignalTypePresentFlag = 1;
866
867         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourMatrix = avctx->colorspace;
868         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourPrimaries = avctx->color_primaries;
869         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.transferCharacteristics = avctx->color_trc;
870
871         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoFullRangeFlag = avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG;
872
873         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
874         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.repeatSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
875
876         if (!ctx->profile) {
877             switch (avctx->profile) {
878             case FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE:
879                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
880                 break;
881             case FF_PROFILE_H264_BASELINE:
882                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
883                 break;
884             case FF_PROFILE_H264_MAIN:
885                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
886                 break;
887             case FF_PROFILE_H264_HIGH:
888             case FF_PROFILE_UNKNOWN:
889                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
890                 break;
891             default:
892                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unsupported profile requested, falling back to high\n");
893                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
894                 break;
895             }
896         } else {
897             if (!strcmp(ctx->profile, "high")) {
898                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
899                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
900             } else if (!strcmp(ctx->profile, "main")) {
901                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
902                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
903             } else if (!strcmp(ctx->profile, "baseline")) {
904                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
905                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
906             } else if (!strcmp(ctx->profile, "high444p")) {
907                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
908                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
909             } else {
910                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Profile \"%s\" is unknown! Supported profiles: high, main, baseline\n", ctx->profile);
911                 res = AVERROR(EINVAL);
912                 goto error;
913             }
914         }
915
916         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
917
918         if (ctx->level) {
919             res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_h264_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level);
920
921             if (res) {
922                 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);
923                 goto error;
924             }
925         } else {
926             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
927         }
928
929         break;
930     case AV_CODEC_ID_H265:
931         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
932         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.repeatSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
933
934         /* No other profile is supported in the current SDK version 5 */
935         ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
936         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
937
938         if (ctx->level) {
939             res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_hevc_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level);
940
941             if (res) {
942                 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);
943                 goto error;
944             }
945         } else {
946             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
947         }
948
949         if (ctx->tier) {
950             if (!strcmp(ctx->tier, "main")) {
951                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_MAIN;
952             } else if (!strcmp(ctx->tier, "high")) {
953                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
954             } else {
955                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Tier \"%s\" is unknown! Supported tiers: main, high\n", ctx->tier);
956                 res = AVERROR(EINVAL);
957                 goto error;
958             }
959         }
960
961         break;
962     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
963     }
964
965     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
966     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
967         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "InitializeEncoder failed: 0x%x\n", (int)nv_status);
968         res = AVERROR_EXTERNAL;
969         goto error;
970     }
971
972     ctx->input_surfaces = av_malloc(ctx->max_surface_count * sizeof(*ctx->input_surfaces));
973
974     if (!ctx->input_surfaces) {
975         res = AVERROR(ENOMEM);
976         goto error;
977     }
978
979     ctx->output_surfaces = av_malloc(ctx->max_surface_count * sizeof(*ctx->output_surfaces));
980
981     if (!ctx->output_surfaces) {
982         res = AVERROR(ENOMEM);
983         goto error;
984     }
985
986     for (surfaceCount = 0; surfaceCount < ctx->max_surface_count; ++surfaceCount) {
987         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
988         NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
989         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
990         allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
991
992         allocSurf.width = (avctx->width + 31) & ~31;
993         allocSurf.height = (avctx->height + 31) & ~31;
994
995         allocSurf.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
996
997         switch (avctx->pix_fmt) {
998         case AV_PIX_FMT_YUV420P:
999             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1000             break;
1001
1002         case AV_PIX_FMT_NV12:
1003             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1004             break;
1005
1006         case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1007             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1008             break;
1009
1010         default:
1011             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format\n");
1012             res = AVERROR(EINVAL);
1013             goto error;
1014         }
1015
1016         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1017         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1018             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "CreateInputBuffer failed\n");
1019             res = AVERROR_EXTERNAL;
1020             goto error;
1021         }
1022
1023         ctx->input_surfaces[surfaceCount].lockCount = 0;
1024         ctx->input_surfaces[surfaceCount].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1025         ctx->input_surfaces[surfaceCount].format = allocSurf.bufferFmt;
1026         ctx->input_surfaces[surfaceCount].width = allocSurf.width;
1027         ctx->input_surfaces[surfaceCount].height = allocSurf.height;
1028
1029         /* 1MB is large enough to hold most output frames. NVENC increases this automaticaly if it's not enough. */
1030         allocOut.size = 1024 * 1024;
1031
1032         allocOut.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1033
1034         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1035         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1036             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "CreateBitstreamBuffer failed\n");
1037             ctx->output_surfaces[surfaceCount++].output_surface = NULL;
1038             res = AVERROR_EXTERNAL;
1039             goto error;
1040         }
1041
1042         ctx->output_surfaces[surfaceCount].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1043         ctx->output_surfaces[surfaceCount].size = allocOut.size;
1044         ctx->output_surfaces[surfaceCount].busy = 0;
1045     }
1046
1047     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1048         uint32_t outSize = 0;
1049         char tmpHeader[256];
1050         NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1051         payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1052
1053         payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1054         payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1055         payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1056
1057         nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1058         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1059             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "GetSequenceParams failed\n");
1060             goto error;
1061         }
1062
1063         avctx->extradata_size = outSize;
1064         avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1065
1066         if (!avctx->extradata) {
1067             res = AVERROR(ENOMEM);
1068             goto error;
1069         }
1070
1071         memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1072     }
1073
1074     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1075         avctx->has_b_frames = 2;
1076
1077     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1078         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1079
1080     return 0;
1081
1082 error:
1083
1084     for (i = 0; i < surfaceCount; ++i) {
1085         p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->input_surfaces[i].input_surface);
1086         if (ctx->output_surfaces[i].output_surface)
1087             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->output_surfaces[i].output_surface);
1088     }
1089
1090     if (ctx->nvencoder)
1091         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1092
1093     if (ctx->cu_context)
1094         dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context);
1095
1096     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1097
1098     ctx->nvencoder = NULL;
1099     ctx->cu_context = NULL;
1100
1101     return res;
1102 }
1103
1104 static av_cold int nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1105 {
1106     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1107     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1108     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1109     int i;
1110
1111     av_freep(&ctx->timestamp_list.data);
1112     av_freep(&ctx->output_surface_ready_queue.data);
1113     av_freep(&ctx->output_surface_queue.data);
1114
1115     for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1116         p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->input_surfaces[i].input_surface);
1117         p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->output_surfaces[i].output_surface);
1118     }
1119     ctx->max_surface_count = 0;
1120
1121     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1122     ctx->nvencoder = NULL;
1123
1124     dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context);
1125     ctx->cu_context = NULL;
1126
1127     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1128
1129     return 0;
1130 }
1131
1132 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencOutputSurface *tmpoutsurf)
1133 {
1134     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1135     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1136     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1137
1138     uint32_t slice_mode_data;
1139     uint32_t *slice_offsets;
1140     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1141     NVENCSTATUS nv_status;
1142     int res = 0;
1143
1144     switch (avctx->codec->id) {
1145     case AV_CODEC_ID_H264:
1146       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1147       break;
1148     case AV_CODEC_ID_H265:
1149       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1150       break;
1151     default:
1152       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1153       res = AVERROR(EINVAL);
1154       goto error;
1155     }
1156     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1157
1158     if (!slice_offsets)
1159         return AVERROR(ENOMEM);
1160
1161     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1162
1163     lock_params.doNotWait = 0;
1164     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1165     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1166
1167     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1168     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1169         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed locking bitstream buffer\n");
1170         res = AVERROR_EXTERNAL;
1171         goto error;
1172     }
1173
1174     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1175         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1176         goto error;
1177     }
1178
1179     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1180
1181     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1182     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1183         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open\n");
1184
1185     switch (lock_params.pictureType) {
1186     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1187         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1188 #if FF_API_CODED_FRAME
1189 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1190     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1191         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1192         break;
1193     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1194         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1195         break;
1196     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1197         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1198         break;
1199     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1200         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1201         break;
1202     default:
1203         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1204         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1205         res = AVERROR_EXTERNAL;
1206         goto error;
1207 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1208 #endif
1209     }
1210
1211     pkt->pts = lock_params.outputTimeStamp;
1212     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(&ctx->timestamp_list);
1213
1214     /* when there're b frame(s), set dts offset */
1215     if (ctx->encode_config.frameIntervalP >= 2)
1216         pkt->dts -= 1;
1217
1218     if (pkt->dts > pkt->pts)
1219         pkt->dts = pkt->pts;
1220
1221     if (ctx->last_dts != AV_NOPTS_VALUE && pkt->dts <= ctx->last_dts)
1222         pkt->dts = ctx->last_dts + 1;
1223
1224     ctx->last_dts = pkt->dts;
1225
1226     av_free(slice_offsets);
1227
1228     return 0;
1229
1230 error:
1231
1232     av_free(slice_offsets);
1233     timestamp_queue_dequeue(&ctx->timestamp_list);
1234
1235     return res;
1236 }
1237
1238 static int nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1239     const AVFrame *frame, int *got_packet)
1240 {
1241     NVENCSTATUS nv_status;
1242     NvencOutputSurface *tmpoutsurf;
1243     int res, i = 0;
1244
1245     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1246     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1247     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1248
1249     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1250     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1251
1252     if (frame) {
1253         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1254         NvencInputSurface *inSurf = NULL;
1255
1256         for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1257             if (!ctx->input_surfaces[i].lockCount) {
1258                 inSurf = &ctx->input_surfaces[i];
1259                 break;
1260             }
1261         }
1262
1263         av_assert0(inSurf);
1264
1265         inSurf->lockCount = 1;
1266
1267         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1268         lockBufferParams.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1269
1270         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1271         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1272             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed locking nvenc input buffer\n");
1273             return 0;
1274         }
1275
1276         if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) {
1277             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1278
1279             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1280                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1281                 avctx->width, avctx->height);
1282
1283             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1284
1285             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch >> 1,
1286                 frame->data[2], frame->linesize[2],
1287                 avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1288
1289             buf += (inSurf->height * lockBufferParams.pitch) >> 2;
1290
1291             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch >> 1,
1292                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1293                 avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1294         } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_NV12) {
1295             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1296
1297             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1298                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1299                 avctx->width, avctx->height);
1300
1301             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1302
1303             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1304                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1305                 avctx->width, avctx->height >> 1);
1306         } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
1307             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1308
1309             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1310                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1311                 avctx->width, avctx->height);
1312
1313             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1314
1315             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1316                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1317                 avctx->width, avctx->height);
1318
1319             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1320
1321             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1322                 frame->data[2], frame->linesize[2],
1323                 avctx->width, avctx->height);
1324         } else {
1325             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid pixel format!\n");
1326             return AVERROR(EINVAL);
1327         }
1328
1329         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, inSurf->input_surface);
1330         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1331             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed unlocking input buffer!\n");
1332             return AVERROR_EXTERNAL;
1333         }
1334
1335         for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i)
1336             if (!ctx->output_surfaces[i].busy)
1337                 break;
1338
1339         if (i == ctx->max_surface_count) {
1340             inSurf->lockCount = 0;
1341             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No free output surface found!\n");
1342             return AVERROR_EXTERNAL;
1343         }
1344
1345         ctx->output_surfaces[i].input_surface = inSurf;
1346
1347         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1348         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1349         pic_params.inputWidth = avctx->width;
1350         pic_params.inputHeight = avctx->height;
1351         pic_params.outputBitstream = ctx->output_surfaces[i].output_surface;
1352         pic_params.completionEvent = 0;
1353
1354         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1355             if (frame->top_field_first) {
1356                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1357             } else {
1358                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1359             }
1360         } else {
1361             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1362         }
1363
1364         pic_params.encodePicFlags = 0;
1365         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1366         pic_params.inputDuration = 0;
1367         switch (avctx->codec->id) {
1368         case AV_CODEC_ID_H264:
1369           pic_params.codecPicParams.h264PicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1370           pic_params.codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1371           break;
1372         case AV_CODEC_ID_H265:
1373           pic_params.codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1374           pic_params.codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1375           break;
1376         default:
1377           av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1378           return AVERROR(EINVAL);
1379         }
1380
1381         res = timestamp_queue_enqueue(&ctx->timestamp_list, frame->pts);
1382
1383         if (res)
1384             return res;
1385     } else {
1386         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1387     }
1388
1389     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1390
1391     if (frame && nv_status == NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1392         res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_queue, &ctx->output_surfaces[i]);
1393
1394         if (res)
1395             return res;
1396
1397         ctx->output_surfaces[i].busy = 1;
1398     }
1399
1400     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS && nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1401         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "EncodePicture failed!\n");
1402         return AVERROR_EXTERNAL;
1403     }
1404
1405     if (nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1406         while (ctx->output_surface_queue.count) {
1407             tmpoutsurf = out_surf_queue_dequeue(&ctx->output_surface_queue);
1408             res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_ready_queue, tmpoutsurf);
1409
1410             if (res)
1411                 return res;
1412         }
1413
1414         if (frame) {
1415             res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_ready_queue, &ctx->output_surfaces[i]);
1416
1417             if (res)
1418                 return res;
1419
1420             ctx->output_surfaces[i].busy = 1;
1421         }
1422     }
1423
1424     if (ctx->output_surface_ready_queue.count && (!frame || ctx->output_surface_ready_queue.count + ctx->output_surface_queue.count >= ctx->buffer_delay)) {
1425         tmpoutsurf = out_surf_queue_dequeue(&ctx->output_surface_ready_queue);
1426
1427         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmpoutsurf);
1428
1429         if (res)
1430             return res;
1431
1432         tmpoutsurf->busy = 0;
1433         av_assert0(tmpoutsurf->input_surface->lockCount);
1434         tmpoutsurf->input_surface->lockCount--;
1435
1436         *got_packet = 1;
1437     } else {
1438         *got_packet = 0;
1439     }
1440
1441     return 0;
1442 }
1443
1444 static const enum AVPixelFormat pix_fmts_nvenc[] = {
1445     AV_PIX_FMT_YUV420P,
1446     AV_PIX_FMT_NV12,
1447     AV_PIX_FMT_YUV444P,
1448     AV_PIX_FMT_NONE
1449 };
1450
1451 #define OFFSET(x) offsetof(NvencContext, x)
1452 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
1453 static const AVOption options[] = {
1454     { "preset", "Set the encoding preset (one of slow = hq 2pass, medium = hq, fast = hp, hq, hp, bd, ll, llhq, llhp, default)", OFFSET(preset), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "hq" }, 0, 0, VE },
1455     { "profile", "Set the encoding profile (high, main or baseline)", OFFSET(profile), AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
1456     { "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 },
1457     { "tier", "Set the encoding tier (main or high)", OFFSET(tier), AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
1458     { "cbr", "Use cbr encoding mode", OFFSET(cbr), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
1459     { "2pass", "Use 2pass encoding mode", OFFSET(twopass), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
1460     { "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 },
1461     { "delay", "Delays frame output by the given amount of frames.", OFFSET(buffer_delay), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = INT_MAX }, 0, INT_MAX, VE },
1462     { NULL }
1463 };
1464
1465 static const AVCodecDefault nvenc_defaults[] = {
1466     { "b", "0" },
1467     { "qmin", "-1" },
1468     { "qmax", "-1" },
1469     { "qdiff", "-1" },
1470     { "qblur", "-1" },
1471     { "qcomp", "-1" },
1472     { NULL },
1473 };
1474
1475 #if CONFIG_NVENC_ENCODER
1476 static const AVClass nvenc_class = {
1477     .class_name = "nvenc",
1478     .item_name = av_default_item_name,
1479     .option = options,
1480     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1481 };
1482
1483 AVCodec ff_nvenc_encoder = {
1484     .name = "nvenc",
1485     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC h264 encoder"),
1486     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1487     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1488     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1489     .init = nvenc_encode_init,
1490     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1491     .close = nvenc_encode_close,
1492     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1493     .priv_class = &nvenc_class,
1494     .defaults = nvenc_defaults,
1495     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1496 };
1497 #endif
1498
1499 /* Add an alias for nvenc_h264 */
1500 #if CONFIG_NVENC_H264_ENCODER
1501 static const AVClass nvenc_h264_class = {
1502     .class_name = "nvenc_h264",
1503     .item_name = av_default_item_name,
1504     .option = options,
1505     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1506 };
1507
1508 AVCodec ff_nvenc_h264_encoder = {
1509     .name = "nvenc_h264",
1510     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC h264 encoder"),
1511     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1512     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1513     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1514     .init = nvenc_encode_init,
1515     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1516     .close = nvenc_encode_close,
1517     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1518     .priv_class = &nvenc_h264_class,
1519     .defaults = nvenc_defaults,
1520     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1521 };
1522 #endif
1523
1524 #if CONFIG_NVENC_HEVC_ENCODER
1525 static const AVClass nvenc_hevc_class = {
1526     .class_name = "nvenc_hevc",
1527     .item_name = av_default_item_name,
1528     .option = options,
1529     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1530 };
1531
1532 AVCodec ff_nvenc_hevc_encoder = {
1533     .name = "nvenc_hevc",
1534     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC hevc encoder"),
1535     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1536     .id = AV_CODEC_ID_H265,
1537     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1538     .init = nvenc_encode_init,
1539     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1540     .close = nvenc_encode_close,
1541     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1542     .priv_class = &nvenc_hevc_class,
1543     .defaults = nvenc_defaults,
1544     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1545 };
1546 #endif