18bcd96f0961b984f0597f006ca81f24a95d83e6
[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             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.hierarchicalPFrames = 1;
746             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.hierarchicalBFrames = 1;
747             break;
748         case AV_CODEC_ID_H265:
749             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.idrPeriod = avctx->gop_size;
750             break;
751         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
752         }
753     } else if (avctx->gop_size == 0) {
754         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
755         ctx->encode_config.gopLength = 1;
756         switch (avctx->codec->id) {
757         case AV_CODEC_ID_H264:
758             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.idrPeriod = 1;
759             break;
760         case AV_CODEC_ID_H265:
761             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.idrPeriod = 1;
762             break;
763         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
764         }
765     }
766
767     /* when there're b frames, set dts offset */
768     if (ctx->encode_config.frameIntervalP >= 2)
769         ctx->last_dts = -2;
770
771     if (avctx->bit_rate > 0)
772         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
773
774     if (avctx->rc_max_rate > 0)
775         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
776
777     if (lossless) {
778         if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264)
779             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
780
781         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
782         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = 0;
783         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = 0;
784         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = 0;
785
786         avctx->qmin = -1;
787         avctx->qmax = -1;
788     } else if (ctx->cbr) {
789         if (!ctx->twopass) {
790             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
791         } else {
792             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY;
793
794             if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
795                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
796                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
797             }
798         }
799     } else if (avctx->global_quality > 0) {
800         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
801         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
802         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
803         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = avctx->global_quality;
804
805         avctx->qmin = -1;
806         avctx->qmax = -1;
807     } else {
808         if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
809             ctx->encode_config.rcParams.enableMinQP = 1;
810             ctx->encode_config.rcParams.enableMaxQP = 1;
811
812             ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterB = avctx->qmin;
813             ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterP = avctx->qmin;
814             ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpIntra = avctx->qmin;
815
816             ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
817             ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
818             ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
819
820             qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
821
822             if (ctx->twopass) {
823                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
824                 if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
825                     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
826                     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
827                 }
828             } else {
829                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
830             }
831         } else {
832             qp_inter_p = 26; // default to 26
833
834             if (ctx->twopass) {
835                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
836             } else {
837                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
838             }
839         }
840
841         ctx->encode_config.rcParams.enableInitialRCQP = 1;
842         ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
843
844         if(avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
845             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpIntra = qp_inter_p * fabs(avctx->i_quant_factor);
846             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpIntra += qp_inter_p * avctx->i_quant_offset;
847             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterB = qp_inter_p * fabs(avctx->b_quant_factor);
848             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterB += qp_inter_p * avctx->b_quant_offset;
849         } else {
850             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpIntra = qp_inter_p;
851             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterB = qp_inter_p;
852         }
853     }
854
855     if (avctx->rc_buffer_size > 0)
856         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
857
858     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
859         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
860     } else {
861         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
862     }
863
864     switch (avctx->codec->id) {
865     case AV_CODEC_ID_H264:
866         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourDescriptionPresentFlag = 1;
867         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoSignalTypePresentFlag = 1;
868
869         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourMatrix = avctx->colorspace;
870         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourPrimaries = avctx->color_primaries;
871         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.transferCharacteristics = avctx->color_trc;
872
873         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoFullRangeFlag = avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG;
874
875         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
876         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.repeatSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
877
878         if (!ctx->profile) {
879             switch (avctx->profile) {
880             case FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE:
881                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
882                 break;
883             case FF_PROFILE_H264_BASELINE:
884                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
885                 break;
886             case FF_PROFILE_H264_MAIN:
887                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
888                 break;
889             case FF_PROFILE_H264_HIGH:
890             case FF_PROFILE_UNKNOWN:
891                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
892                 break;
893             default:
894                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unsupported profile requested, falling back to high\n");
895                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
896                 break;
897             }
898         } else {
899             if (!strcmp(ctx->profile, "high")) {
900                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
901                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
902             } else if (!strcmp(ctx->profile, "main")) {
903                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
904                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
905             } else if (!strcmp(ctx->profile, "baseline")) {
906                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
907                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
908             } else if (!strcmp(ctx->profile, "high444p")) {
909                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
910                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
911             } else {
912                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Profile \"%s\" is unknown! Supported profiles: high, main, baseline\n", ctx->profile);
913                 res = AVERROR(EINVAL);
914                 goto error;
915             }
916         }
917
918         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
919
920         if (ctx->level) {
921             res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_h264_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level);
922
923             if (res) {
924                 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);
925                 goto error;
926             }
927         } else {
928             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
929         }
930
931         break;
932     case AV_CODEC_ID_H265:
933         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
934         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.repeatSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
935
936         /* No other profile is supported in the current SDK version 5 */
937         ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
938         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
939
940         if (ctx->level) {
941             res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_hevc_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level);
942
943             if (res) {
944                 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);
945                 goto error;
946             }
947         } else {
948             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
949         }
950
951         if (ctx->tier) {
952             if (!strcmp(ctx->tier, "main")) {
953                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_MAIN;
954             } else if (!strcmp(ctx->tier, "high")) {
955                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
956             } else {
957                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Tier \"%s\" is unknown! Supported tiers: main, high\n", ctx->tier);
958                 res = AVERROR(EINVAL);
959                 goto error;
960             }
961         }
962
963         break;
964     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
965     }
966
967     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
968     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
969         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "InitializeEncoder failed: 0x%x\n", (int)nv_status);
970         res = AVERROR_EXTERNAL;
971         goto error;
972     }
973
974     ctx->input_surfaces = av_malloc(ctx->max_surface_count * sizeof(*ctx->input_surfaces));
975
976     if (!ctx->input_surfaces) {
977         res = AVERROR(ENOMEM);
978         goto error;
979     }
980
981     ctx->output_surfaces = av_malloc(ctx->max_surface_count * sizeof(*ctx->output_surfaces));
982
983     if (!ctx->output_surfaces) {
984         res = AVERROR(ENOMEM);
985         goto error;
986     }
987
988     for (surfaceCount = 0; surfaceCount < ctx->max_surface_count; ++surfaceCount) {
989         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
990         NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
991         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
992         allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
993
994         allocSurf.width = (avctx->width + 31) & ~31;
995         allocSurf.height = (avctx->height + 31) & ~31;
996
997         allocSurf.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
998
999         switch (avctx->pix_fmt) {
1000         case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1001             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1002             break;
1003
1004         case AV_PIX_FMT_NV12:
1005             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1006             break;
1007
1008         case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1009             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1010             break;
1011
1012         default:
1013             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format\n");
1014             res = AVERROR(EINVAL);
1015             goto error;
1016         }
1017
1018         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1019         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1020             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "CreateInputBuffer failed\n");
1021             res = AVERROR_EXTERNAL;
1022             goto error;
1023         }
1024
1025         ctx->input_surfaces[surfaceCount].lockCount = 0;
1026         ctx->input_surfaces[surfaceCount].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1027         ctx->input_surfaces[surfaceCount].format = allocSurf.bufferFmt;
1028         ctx->input_surfaces[surfaceCount].width = allocSurf.width;
1029         ctx->input_surfaces[surfaceCount].height = allocSurf.height;
1030
1031         /* 1MB is large enough to hold most output frames. NVENC increases this automaticaly if it's not enough. */
1032         allocOut.size = 1024 * 1024;
1033
1034         allocOut.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1035
1036         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1037         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1038             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "CreateBitstreamBuffer failed\n");
1039             ctx->output_surfaces[surfaceCount++].output_surface = NULL;
1040             res = AVERROR_EXTERNAL;
1041             goto error;
1042         }
1043
1044         ctx->output_surfaces[surfaceCount].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1045         ctx->output_surfaces[surfaceCount].size = allocOut.size;
1046         ctx->output_surfaces[surfaceCount].busy = 0;
1047     }
1048
1049     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1050         uint32_t outSize = 0;
1051         char tmpHeader[256];
1052         NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1053         payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1054
1055         payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1056         payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1057         payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1058
1059         nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1060         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1061             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "GetSequenceParams failed\n");
1062             goto error;
1063         }
1064
1065         avctx->extradata_size = outSize;
1066         avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1067
1068         if (!avctx->extradata) {
1069             res = AVERROR(ENOMEM);
1070             goto error;
1071         }
1072
1073         memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1074     }
1075
1076     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1077         avctx->has_b_frames = 2;
1078
1079     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1080         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1081
1082     return 0;
1083
1084 error:
1085
1086     for (i = 0; i < surfaceCount; ++i) {
1087         p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->input_surfaces[i].input_surface);
1088         if (ctx->output_surfaces[i].output_surface)
1089             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->output_surfaces[i].output_surface);
1090     }
1091
1092     if (ctx->nvencoder)
1093         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1094
1095     if (ctx->cu_context)
1096         dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context);
1097
1098     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1099
1100     ctx->nvencoder = NULL;
1101     ctx->cu_context = NULL;
1102
1103     return res;
1104 }
1105
1106 static av_cold int nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1107 {
1108     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1109     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1110     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1111     int i;
1112
1113     av_freep(&ctx->timestamp_list.data);
1114     av_freep(&ctx->output_surface_ready_queue.data);
1115     av_freep(&ctx->output_surface_queue.data);
1116
1117     for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1118         p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->input_surfaces[i].input_surface);
1119         p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->output_surfaces[i].output_surface);
1120     }
1121     ctx->max_surface_count = 0;
1122
1123     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1124     ctx->nvencoder = NULL;
1125
1126     dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context);
1127     ctx->cu_context = NULL;
1128
1129     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1130
1131     return 0;
1132 }
1133
1134 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencOutputSurface *tmpoutsurf)
1135 {
1136     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1137     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1138     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1139
1140     uint32_t slice_mode_data;
1141     uint32_t *slice_offsets;
1142     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1143     NVENCSTATUS nv_status;
1144     int res = 0;
1145
1146     switch (avctx->codec->id) {
1147     case AV_CODEC_ID_H264:
1148       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1149       break;
1150     case AV_CODEC_ID_H265:
1151       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1152       break;
1153     default:
1154       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1155       res = AVERROR(EINVAL);
1156       goto error;
1157     }
1158     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1159
1160     if (!slice_offsets)
1161         return AVERROR(ENOMEM);
1162
1163     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1164
1165     lock_params.doNotWait = 0;
1166     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1167     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1168
1169     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1170     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1171         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed locking bitstream buffer\n");
1172         res = AVERROR_EXTERNAL;
1173         goto error;
1174     }
1175
1176     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1177         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1178         goto error;
1179     }
1180
1181     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1182
1183     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1184     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1185         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open\n");
1186
1187     switch (lock_params.pictureType) {
1188     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1189         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1190 #if FF_API_CODED_FRAME
1191 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1192     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1193         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1194         break;
1195     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1196         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1197         break;
1198     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1199         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1200         break;
1201     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1202         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1203         break;
1204     default:
1205         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1206         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1207         res = AVERROR_EXTERNAL;
1208         goto error;
1209 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1210 #endif
1211     }
1212
1213     pkt->pts = lock_params.outputTimeStamp;
1214     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(&ctx->timestamp_list);
1215
1216     /* when there're b frame(s), set dts offset */
1217     if (ctx->encode_config.frameIntervalP >= 2)
1218         pkt->dts -= 1;
1219
1220     if (pkt->dts > pkt->pts)
1221         pkt->dts = pkt->pts;
1222
1223     if (ctx->last_dts != AV_NOPTS_VALUE && pkt->dts <= ctx->last_dts)
1224         pkt->dts = ctx->last_dts + 1;
1225
1226     ctx->last_dts = pkt->dts;
1227
1228     av_free(slice_offsets);
1229
1230     return 0;
1231
1232 error:
1233
1234     av_free(slice_offsets);
1235     timestamp_queue_dequeue(&ctx->timestamp_list);
1236
1237     return res;
1238 }
1239
1240 static int nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1241     const AVFrame *frame, int *got_packet)
1242 {
1243     NVENCSTATUS nv_status;
1244     NvencOutputSurface *tmpoutsurf;
1245     int res, i = 0;
1246
1247     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1248     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1249     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1250
1251     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1252     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1253
1254     if (frame) {
1255         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1256         NvencInputSurface *inSurf = NULL;
1257
1258         for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1259             if (!ctx->input_surfaces[i].lockCount) {
1260                 inSurf = &ctx->input_surfaces[i];
1261                 break;
1262             }
1263         }
1264
1265         av_assert0(inSurf);
1266
1267         inSurf->lockCount = 1;
1268
1269         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1270         lockBufferParams.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1271
1272         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1273         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1274             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed locking nvenc input buffer\n");
1275             return 0;
1276         }
1277
1278         if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) {
1279             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1280
1281             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1282                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1283                 avctx->width, avctx->height);
1284
1285             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1286
1287             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch >> 1,
1288                 frame->data[2], frame->linesize[2],
1289                 avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1290
1291             buf += (inSurf->height * lockBufferParams.pitch) >> 2;
1292
1293             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch >> 1,
1294                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1295                 avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1296         } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_NV12) {
1297             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1298
1299             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1300                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1301                 avctx->width, avctx->height);
1302
1303             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1304
1305             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1306                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1307                 avctx->width, avctx->height >> 1);
1308         } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
1309             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1310
1311             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1312                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1313                 avctx->width, avctx->height);
1314
1315             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1316
1317             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1318                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1319                 avctx->width, avctx->height);
1320
1321             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1322
1323             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1324                 frame->data[2], frame->linesize[2],
1325                 avctx->width, avctx->height);
1326         } else {
1327             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid pixel format!\n");
1328             return AVERROR(EINVAL);
1329         }
1330
1331         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, inSurf->input_surface);
1332         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1333             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed unlocking input buffer!\n");
1334             return AVERROR_EXTERNAL;
1335         }
1336
1337         for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i)
1338             if (!ctx->output_surfaces[i].busy)
1339                 break;
1340
1341         if (i == ctx->max_surface_count) {
1342             inSurf->lockCount = 0;
1343             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No free output surface found!\n");
1344             return AVERROR_EXTERNAL;
1345         }
1346
1347         ctx->output_surfaces[i].input_surface = inSurf;
1348
1349         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1350         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1351         pic_params.inputWidth = avctx->width;
1352         pic_params.inputHeight = avctx->height;
1353         pic_params.outputBitstream = ctx->output_surfaces[i].output_surface;
1354         pic_params.completionEvent = 0;
1355
1356         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1357             if (frame->top_field_first) {
1358                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1359             } else {
1360                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1361             }
1362         } else {
1363             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1364         }
1365
1366         pic_params.encodePicFlags = 0;
1367         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1368         pic_params.inputDuration = 0;
1369         switch (avctx->codec->id) {
1370         case AV_CODEC_ID_H264:
1371           pic_params.codecPicParams.h264PicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1372           pic_params.codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1373           break;
1374         case AV_CODEC_ID_H265:
1375           pic_params.codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1376           pic_params.codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1377           break;
1378         default:
1379           av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1380           return AVERROR(EINVAL);
1381         }
1382
1383         res = timestamp_queue_enqueue(&ctx->timestamp_list, frame->pts);
1384
1385         if (res)
1386             return res;
1387     } else {
1388         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1389     }
1390
1391     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1392
1393     if (frame && nv_status == NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1394         res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_queue, &ctx->output_surfaces[i]);
1395
1396         if (res)
1397             return res;
1398
1399         ctx->output_surfaces[i].busy = 1;
1400     }
1401
1402     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS && nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1403         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "EncodePicture failed!\n");
1404         return AVERROR_EXTERNAL;
1405     }
1406
1407     if (nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1408         while (ctx->output_surface_queue.count) {
1409             tmpoutsurf = out_surf_queue_dequeue(&ctx->output_surface_queue);
1410             res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_ready_queue, tmpoutsurf);
1411
1412             if (res)
1413                 return res;
1414         }
1415
1416         if (frame) {
1417             res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_ready_queue, &ctx->output_surfaces[i]);
1418
1419             if (res)
1420                 return res;
1421
1422             ctx->output_surfaces[i].busy = 1;
1423         }
1424     }
1425
1426     if (ctx->output_surface_ready_queue.count && (!frame || ctx->output_surface_ready_queue.count + ctx->output_surface_queue.count >= ctx->buffer_delay)) {
1427         tmpoutsurf = out_surf_queue_dequeue(&ctx->output_surface_ready_queue);
1428
1429         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmpoutsurf);
1430
1431         if (res)
1432             return res;
1433
1434         tmpoutsurf->busy = 0;
1435         av_assert0(tmpoutsurf->input_surface->lockCount);
1436         tmpoutsurf->input_surface->lockCount--;
1437
1438         *got_packet = 1;
1439     } else {
1440         *got_packet = 0;
1441     }
1442
1443     return 0;
1444 }
1445
1446 static const enum AVPixelFormat pix_fmts_nvenc[] = {
1447     AV_PIX_FMT_YUV420P,
1448     AV_PIX_FMT_NV12,
1449     AV_PIX_FMT_YUV444P,
1450     AV_PIX_FMT_NONE
1451 };
1452
1453 #define OFFSET(x) offsetof(NvencContext, x)
1454 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
1455 static const AVOption options[] = {
1456     { "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 },
1457     { "profile", "Set the encoding profile (high, main or baseline)", OFFSET(profile), AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
1458     { "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 },
1459     { "tier", "Set the encoding tier (main or high)", OFFSET(tier), AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
1460     { "cbr", "Use cbr encoding mode", OFFSET(cbr), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
1461     { "2pass", "Use 2pass encoding mode", OFFSET(twopass), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
1462     { "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 },
1463     { "delay", "Delays frame output by the given amount of frames.", OFFSET(buffer_delay), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = INT_MAX }, 0, INT_MAX, VE },
1464     { NULL }
1465 };
1466
1467 static const AVCodecDefault nvenc_defaults[] = {
1468     { "b", "0" },
1469     { "qmin", "-1" },
1470     { "qmax", "-1" },
1471     { "qdiff", "-1" },
1472     { "qblur", "-1" },
1473     { "qcomp", "-1" },
1474     { NULL },
1475 };
1476
1477 #if CONFIG_NVENC_ENCODER
1478 static const AVClass nvenc_class = {
1479     .class_name = "nvenc",
1480     .item_name = av_default_item_name,
1481     .option = options,
1482     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1483 };
1484
1485 AVCodec ff_nvenc_encoder = {
1486     .name = "nvenc",
1487     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC h264 encoder"),
1488     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1489     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1490     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1491     .init = nvenc_encode_init,
1492     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1493     .close = nvenc_encode_close,
1494     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1495     .priv_class = &nvenc_class,
1496     .defaults = nvenc_defaults,
1497     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1498 };
1499 #endif
1500
1501 /* Add an alias for nvenc_h264 */
1502 #if CONFIG_NVENC_H264_ENCODER
1503 static const AVClass nvenc_h264_class = {
1504     .class_name = "nvenc_h264",
1505     .item_name = av_default_item_name,
1506     .option = options,
1507     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1508 };
1509
1510 AVCodec ff_nvenc_h264_encoder = {
1511     .name = "nvenc_h264",
1512     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC h264 encoder"),
1513     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1514     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1515     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1516     .init = nvenc_encode_init,
1517     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1518     .close = nvenc_encode_close,
1519     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1520     .priv_class = &nvenc_h264_class,
1521     .defaults = nvenc_defaults,
1522     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1523 };
1524 #endif
1525
1526 #if CONFIG_NVENC_HEVC_ENCODER
1527 static const AVClass nvenc_hevc_class = {
1528     .class_name = "nvenc_hevc",
1529     .item_name = av_default_item_name,
1530     .option = options,
1531     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1532 };
1533
1534 AVCodec ff_nvenc_hevc_encoder = {
1535     .name = "nvenc_hevc",
1536     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC hevc encoder"),
1537     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1538     .id = AV_CODEC_ID_H265,
1539     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1540     .init = nvenc_encode_init,
1541     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1542     .close = nvenc_encode_close,
1543     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1544     .priv_class = &nvenc_hevc_class,
1545     .defaults = nvenc_defaults,
1546     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1547 };
1548 #endif