avcodec/nvenc: update nvenc default parameters
[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     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
772         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
773     }
774
775     if (avctx->rc_max_rate > 0)
776         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
777
778     if (lossless) {
779         if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264)
780             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
781
782         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
783         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = 0;
784         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = 0;
785         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = 0;
786
787         avctx->qmin = -1;
788         avctx->qmax = -1;
789     } else if (ctx->cbr) {
790         if (!ctx->twopass) {
791             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
792         } else {
793             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY;
794
795             if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
796                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
797                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
798             }
799         }
800     } else if (avctx->global_quality > 0) {
801         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
802         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
803         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
804         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = avctx->global_quality;
805
806         avctx->qmin = -1;
807         avctx->qmax = -1;
808     } else {
809         if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
810             ctx->encode_config.rcParams.enableMinQP = 1;
811             ctx->encode_config.rcParams.enableMaxQP = 1;
812
813             ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterB = avctx->qmin;
814             ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterP = avctx->qmin;
815             ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpIntra = avctx->qmin;
816
817             ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
818             ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
819             ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
820
821             qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
822
823             if (ctx->twopass) {
824                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
825                 if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
826                     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
827                     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
828                 }
829             } else {
830                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
831             }
832         } else {
833             qp_inter_p = 26; // default to 26
834
835             if (ctx->twopass) {
836                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
837             } else {
838                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
839             }
840         }
841
842         ctx->encode_config.rcParams.enableInitialRCQP = 1;
843         ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
844
845         if(avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
846             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpIntra = qp_inter_p * fabs(avctx->i_quant_factor);
847             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpIntra += avctx->i_quant_offset;
848             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterB = qp_inter_p * fabs(avctx->b_quant_factor);
849             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterB += avctx->b_quant_offset;
850         } else {
851             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpIntra = qp_inter_p;
852             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterB = qp_inter_p;
853         }
854     }
855
856     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
857         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
858     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
859         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
860     }
861
862     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
863         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
864     } else {
865         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
866     }
867
868     switch (avctx->codec->id) {
869     case AV_CODEC_ID_H264:
870         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourDescriptionPresentFlag = 1;
871         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoSignalTypePresentFlag = 1;
872
873         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourMatrix = avctx->colorspace;
874         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourPrimaries = avctx->color_primaries;
875         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.transferCharacteristics = avctx->color_trc;
876
877         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoFullRangeFlag = avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG;
878
879         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
880         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.repeatSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
881
882         if (!ctx->profile) {
883             switch (avctx->profile) {
884             case FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE:
885                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
886                 break;
887             case FF_PROFILE_H264_BASELINE:
888                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
889                 break;
890             case FF_PROFILE_H264_MAIN:
891                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
892                 break;
893             case FF_PROFILE_H264_HIGH:
894             case FF_PROFILE_UNKNOWN:
895                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
896                 break;
897             default:
898                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unsupported profile requested, falling back to high\n");
899                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
900                 break;
901             }
902         } else {
903             if (!strcmp(ctx->profile, "high")) {
904                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
905                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
906             } else if (!strcmp(ctx->profile, "main")) {
907                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
908                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
909             } else if (!strcmp(ctx->profile, "baseline")) {
910                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
911                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
912             } else if (!strcmp(ctx->profile, "high444p")) {
913                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
914                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
915             } else {
916                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Profile \"%s\" is unknown! Supported profiles: high, main, baseline\n", ctx->profile);
917                 res = AVERROR(EINVAL);
918                 goto error;
919             }
920         }
921
922         // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
923         if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
924             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
925             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
926         }
927
928         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
929
930         if (ctx->level) {
931             res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_h264_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level);
932
933             if (res) {
934                 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);
935                 goto error;
936             }
937         } else {
938             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
939         }
940
941         break;
942     case AV_CODEC_ID_H265:
943         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
944         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.repeatSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
945
946         /* No other profile is supported in the current SDK version 5 */
947         ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
948         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
949
950         if (ctx->level) {
951             res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_hevc_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level);
952
953             if (res) {
954                 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);
955                 goto error;
956             }
957         } else {
958             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
959         }
960
961         if (ctx->tier) {
962             if (!strcmp(ctx->tier, "main")) {
963                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_MAIN;
964             } else if (!strcmp(ctx->tier, "high")) {
965                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
966             } else {
967                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Tier \"%s\" is unknown! Supported tiers: main, high\n", ctx->tier);
968                 res = AVERROR(EINVAL);
969                 goto error;
970             }
971         }
972
973         break;
974     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
975     }
976
977     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
978     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
979         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "InitializeEncoder failed: 0x%x\n", (int)nv_status);
980         res = AVERROR_EXTERNAL;
981         goto error;
982     }
983
984     ctx->input_surfaces = av_malloc(ctx->max_surface_count * sizeof(*ctx->input_surfaces));
985
986     if (!ctx->input_surfaces) {
987         res = AVERROR(ENOMEM);
988         goto error;
989     }
990
991     ctx->output_surfaces = av_malloc(ctx->max_surface_count * sizeof(*ctx->output_surfaces));
992
993     if (!ctx->output_surfaces) {
994         res = AVERROR(ENOMEM);
995         goto error;
996     }
997
998     for (surfaceCount = 0; surfaceCount < ctx->max_surface_count; ++surfaceCount) {
999         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1000         NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
1001         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1002         allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
1003
1004         allocSurf.width = (avctx->width + 31) & ~31;
1005         allocSurf.height = (avctx->height + 31) & ~31;
1006
1007         allocSurf.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1008
1009         switch (avctx->pix_fmt) {
1010         case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1011             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1012             break;
1013
1014         case AV_PIX_FMT_NV12:
1015             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1016             break;
1017
1018         case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1019             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1020             break;
1021
1022         default:
1023             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format\n");
1024             res = AVERROR(EINVAL);
1025             goto error;
1026         }
1027
1028         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1029         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1030             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "CreateInputBuffer failed\n");
1031             res = AVERROR_EXTERNAL;
1032             goto error;
1033         }
1034
1035         ctx->input_surfaces[surfaceCount].lockCount = 0;
1036         ctx->input_surfaces[surfaceCount].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1037         ctx->input_surfaces[surfaceCount].format = allocSurf.bufferFmt;
1038         ctx->input_surfaces[surfaceCount].width = allocSurf.width;
1039         ctx->input_surfaces[surfaceCount].height = allocSurf.height;
1040
1041         /* 1MB is large enough to hold most output frames. NVENC increases this automaticaly if it's not enough. */
1042         allocOut.size = 1024 * 1024;
1043
1044         allocOut.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1045
1046         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1047         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1048             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "CreateBitstreamBuffer failed\n");
1049             ctx->output_surfaces[surfaceCount++].output_surface = NULL;
1050             res = AVERROR_EXTERNAL;
1051             goto error;
1052         }
1053
1054         ctx->output_surfaces[surfaceCount].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1055         ctx->output_surfaces[surfaceCount].size = allocOut.size;
1056         ctx->output_surfaces[surfaceCount].busy = 0;
1057     }
1058
1059     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1060         uint32_t outSize = 0;
1061         char tmpHeader[256];
1062         NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1063         payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1064
1065         payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1066         payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1067         payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1068
1069         nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1070         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1071             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "GetSequenceParams failed\n");
1072             goto error;
1073         }
1074
1075         avctx->extradata_size = outSize;
1076         avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1077
1078         if (!avctx->extradata) {
1079             res = AVERROR(ENOMEM);
1080             goto error;
1081         }
1082
1083         memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1084     }
1085
1086     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1087         avctx->has_b_frames = 2;
1088
1089     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1090         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1091
1092     return 0;
1093
1094 error:
1095
1096     for (i = 0; i < surfaceCount; ++i) {
1097         p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->input_surfaces[i].input_surface);
1098         if (ctx->output_surfaces[i].output_surface)
1099             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->output_surfaces[i].output_surface);
1100     }
1101
1102     if (ctx->nvencoder)
1103         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1104
1105     if (ctx->cu_context)
1106         dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context);
1107
1108     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1109
1110     ctx->nvencoder = NULL;
1111     ctx->cu_context = NULL;
1112
1113     return res;
1114 }
1115
1116 static av_cold int nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1117 {
1118     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1119     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1120     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1121     int i;
1122
1123     av_freep(&ctx->timestamp_list.data);
1124     av_freep(&ctx->output_surface_ready_queue.data);
1125     av_freep(&ctx->output_surface_queue.data);
1126
1127     for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1128         p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->input_surfaces[i].input_surface);
1129         p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->output_surfaces[i].output_surface);
1130     }
1131     ctx->max_surface_count = 0;
1132
1133     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1134     ctx->nvencoder = NULL;
1135
1136     dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context);
1137     ctx->cu_context = NULL;
1138
1139     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1140
1141     return 0;
1142 }
1143
1144 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencOutputSurface *tmpoutsurf)
1145 {
1146     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1147     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1148     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1149
1150     uint32_t slice_mode_data;
1151     uint32_t *slice_offsets;
1152     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1153     NVENCSTATUS nv_status;
1154     int res = 0;
1155
1156     switch (avctx->codec->id) {
1157     case AV_CODEC_ID_H264:
1158       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1159       break;
1160     case AV_CODEC_ID_H265:
1161       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1162       break;
1163     default:
1164       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1165       res = AVERROR(EINVAL);
1166       goto error;
1167     }
1168     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1169
1170     if (!slice_offsets)
1171         return AVERROR(ENOMEM);
1172
1173     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1174
1175     lock_params.doNotWait = 0;
1176     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1177     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1178
1179     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1180     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1181         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed locking bitstream buffer\n");
1182         res = AVERROR_EXTERNAL;
1183         goto error;
1184     }
1185
1186     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1187         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1188         goto error;
1189     }
1190
1191     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1192
1193     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1194     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1195         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open\n");
1196
1197     switch (lock_params.pictureType) {
1198     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1199         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1200 #if FF_API_CODED_FRAME
1201 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1202     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1203         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1204         break;
1205     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1206         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1207         break;
1208     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1209         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1210         break;
1211     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1212         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1213         break;
1214     default:
1215         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1216         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1217         res = AVERROR_EXTERNAL;
1218         goto error;
1219 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1220 #endif
1221     }
1222
1223     pkt->pts = lock_params.outputTimeStamp;
1224     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(&ctx->timestamp_list);
1225
1226     /* when there're b frame(s), set dts offset */
1227     if (ctx->encode_config.frameIntervalP >= 2)
1228         pkt->dts -= 1;
1229
1230     if (pkt->dts > pkt->pts)
1231         pkt->dts = pkt->pts;
1232
1233     if (ctx->last_dts != AV_NOPTS_VALUE && pkt->dts <= ctx->last_dts)
1234         pkt->dts = ctx->last_dts + 1;
1235
1236     ctx->last_dts = pkt->dts;
1237
1238     av_free(slice_offsets);
1239
1240     return 0;
1241
1242 error:
1243
1244     av_free(slice_offsets);
1245     timestamp_queue_dequeue(&ctx->timestamp_list);
1246
1247     return res;
1248 }
1249
1250 static int nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1251     const AVFrame *frame, int *got_packet)
1252 {
1253     NVENCSTATUS nv_status;
1254     NvencOutputSurface *tmpoutsurf;
1255     int res, i = 0;
1256
1257     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1258     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1259     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1260
1261     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1262     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1263
1264     if (frame) {
1265         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1266         NvencInputSurface *inSurf = NULL;
1267
1268         for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1269             if (!ctx->input_surfaces[i].lockCount) {
1270                 inSurf = &ctx->input_surfaces[i];
1271                 break;
1272             }
1273         }
1274
1275         av_assert0(inSurf);
1276
1277         inSurf->lockCount = 1;
1278
1279         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1280         lockBufferParams.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1281
1282         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1283         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1284             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed locking nvenc input buffer\n");
1285             return 0;
1286         }
1287
1288         if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) {
1289             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1290
1291             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1292                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1293                 avctx->width, avctx->height);
1294
1295             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1296
1297             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch >> 1,
1298                 frame->data[2], frame->linesize[2],
1299                 avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1300
1301             buf += (inSurf->height * lockBufferParams.pitch) >> 2;
1302
1303             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch >> 1,
1304                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1305                 avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1306         } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_NV12) {
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 >> 1);
1318         } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
1319             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1320
1321             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1322                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1323                 avctx->width, avctx->height);
1324
1325             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1326
1327             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1328                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1329                 avctx->width, avctx->height);
1330
1331             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1332
1333             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1334                 frame->data[2], frame->linesize[2],
1335                 avctx->width, avctx->height);
1336         } else {
1337             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid pixel format!\n");
1338             return AVERROR(EINVAL);
1339         }
1340
1341         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, inSurf->input_surface);
1342         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1343             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed unlocking input buffer!\n");
1344             return AVERROR_EXTERNAL;
1345         }
1346
1347         for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i)
1348             if (!ctx->output_surfaces[i].busy)
1349                 break;
1350
1351         if (i == ctx->max_surface_count) {
1352             inSurf->lockCount = 0;
1353             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No free output surface found!\n");
1354             return AVERROR_EXTERNAL;
1355         }
1356
1357         ctx->output_surfaces[i].input_surface = inSurf;
1358
1359         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1360         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1361         pic_params.inputWidth = avctx->width;
1362         pic_params.inputHeight = avctx->height;
1363         pic_params.outputBitstream = ctx->output_surfaces[i].output_surface;
1364         pic_params.completionEvent = 0;
1365
1366         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1367             if (frame->top_field_first) {
1368                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1369             } else {
1370                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1371             }
1372         } else {
1373             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1374         }
1375
1376         pic_params.encodePicFlags = 0;
1377         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1378         pic_params.inputDuration = 0;
1379         switch (avctx->codec->id) {
1380         case AV_CODEC_ID_H264:
1381           pic_params.codecPicParams.h264PicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1382           pic_params.codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1383           break;
1384         case AV_CODEC_ID_H265:
1385           pic_params.codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1386           pic_params.codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1387           break;
1388         default:
1389           av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1390           return AVERROR(EINVAL);
1391         }
1392
1393         res = timestamp_queue_enqueue(&ctx->timestamp_list, frame->pts);
1394
1395         if (res)
1396             return res;
1397     } else {
1398         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1399     }
1400
1401     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1402
1403     if (frame && nv_status == NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1404         res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_queue, &ctx->output_surfaces[i]);
1405
1406         if (res)
1407             return res;
1408
1409         ctx->output_surfaces[i].busy = 1;
1410     }
1411
1412     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS && nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1413         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "EncodePicture failed!\n");
1414         return AVERROR_EXTERNAL;
1415     }
1416
1417     if (nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1418         while (ctx->output_surface_queue.count) {
1419             tmpoutsurf = out_surf_queue_dequeue(&ctx->output_surface_queue);
1420             res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_ready_queue, tmpoutsurf);
1421
1422             if (res)
1423                 return res;
1424         }
1425
1426         if (frame) {
1427             res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_ready_queue, &ctx->output_surfaces[i]);
1428
1429             if (res)
1430                 return res;
1431
1432             ctx->output_surfaces[i].busy = 1;
1433         }
1434     }
1435
1436     if (ctx->output_surface_ready_queue.count && (!frame || ctx->output_surface_ready_queue.count + ctx->output_surface_queue.count >= ctx->buffer_delay)) {
1437         tmpoutsurf = out_surf_queue_dequeue(&ctx->output_surface_ready_queue);
1438
1439         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmpoutsurf);
1440
1441         if (res)
1442             return res;
1443
1444         tmpoutsurf->busy = 0;
1445         av_assert0(tmpoutsurf->input_surface->lockCount);
1446         tmpoutsurf->input_surface->lockCount--;
1447
1448         *got_packet = 1;
1449     } else {
1450         *got_packet = 0;
1451     }
1452
1453     return 0;
1454 }
1455
1456 static const enum AVPixelFormat pix_fmts_nvenc[] = {
1457     AV_PIX_FMT_YUV420P,
1458     AV_PIX_FMT_NV12,
1459     AV_PIX_FMT_YUV444P,
1460     AV_PIX_FMT_NONE
1461 };
1462
1463 #define OFFSET(x) offsetof(NvencContext, x)
1464 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
1465 static const AVOption options[] = {
1466     { "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 = "medium" }, 0, 0, VE },
1467     { "profile", "Set the encoding profile (high, main, baseline or high444p)", OFFSET(profile), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "main" }, 0, 0, VE },
1468     { "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, { .str = "auto" }, 0, 0, VE },
1469     { "tier", "Set the encoding tier (main or high)", OFFSET(tier), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "main" }, 0, 0, VE },
1470     { "cbr", "Use cbr encoding mode", OFFSET(cbr), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
1471     { "2pass", "Use 2pass encoding mode", OFFSET(twopass), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
1472     { "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 },
1473     { "delay", "Delays frame output by the given amount of frames.", OFFSET(buffer_delay), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = INT_MAX }, 0, INT_MAX, VE },
1474     { NULL }
1475 };
1476
1477 static const AVCodecDefault nvenc_defaults[] = {
1478     { "b", "2M" },
1479     { "qmin", "-1" },
1480     { "qmax", "-1" },
1481     { "qdiff", "-1" },
1482     { "qblur", "-1" },
1483     { "qcomp", "-1" },
1484     { "g", "250" },
1485     { "bf", "0" },
1486     { NULL },
1487 };
1488
1489 #if CONFIG_NVENC_ENCODER
1490 static const AVClass nvenc_class = {
1491     .class_name = "nvenc",
1492     .item_name = av_default_item_name,
1493     .option = options,
1494     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1495 };
1496
1497 AVCodec ff_nvenc_encoder = {
1498     .name = "nvenc",
1499     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC h264 encoder"),
1500     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1501     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1502     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1503     .init = nvenc_encode_init,
1504     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1505     .close = nvenc_encode_close,
1506     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1507     .priv_class = &nvenc_class,
1508     .defaults = nvenc_defaults,
1509     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1510 };
1511 #endif
1512
1513 /* Add an alias for nvenc_h264 */
1514 #if CONFIG_NVENC_H264_ENCODER
1515 static const AVClass nvenc_h264_class = {
1516     .class_name = "nvenc_h264",
1517     .item_name = av_default_item_name,
1518     .option = options,
1519     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1520 };
1521
1522 AVCodec ff_nvenc_h264_encoder = {
1523     .name = "nvenc_h264",
1524     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC h264 encoder"),
1525     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1526     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1527     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1528     .init = nvenc_encode_init,
1529     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1530     .close = nvenc_encode_close,
1531     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1532     .priv_class = &nvenc_h264_class,
1533     .defaults = nvenc_defaults,
1534     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1535 };
1536 #endif
1537
1538 #if CONFIG_NVENC_HEVC_ENCODER
1539 static const AVClass nvenc_hevc_class = {
1540     .class_name = "nvenc_hevc",
1541     .item_name = av_default_item_name,
1542     .option = options,
1543     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1544 };
1545
1546 AVCodec ff_nvenc_hevc_encoder = {
1547     .name = "nvenc_hevc",
1548     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC hevc encoder"),
1549     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1550     .id = AV_CODEC_ID_H265,
1551     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1552     .init = nvenc_encode_init,
1553     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1554     .close = nvenc_encode_close,
1555     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1556     .priv_class = &nvenc_hevc_class,
1557     .defaults = nvenc_defaults,
1558     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1559 };
1560 #endif