6bd6b892bbed5903b8bc1c4203f44f32e88d068b
[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, "nvenc: 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
560     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
561     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
562     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
563
564     if (!nvenc_dyload_nvenc(avctx))
565         return AVERROR_EXTERNAL;
566
567     ctx->last_dts = AV_NOPTS_VALUE;
568
569     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
570     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
571     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
572     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
573     encode_session_params.version = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
574     encode_session_params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
575
576     if (ctx->gpu >= dl_fn->nvenc_device_count) {
577         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->gpu, dl_fn->nvenc_device_count);
578         res = AVERROR(EINVAL);
579         goto error;
580     }
581
582     ctx->cu_context = NULL;
583     cu_res = dl_fn->cu_ctx_create(&ctx->cu_context, 0, dl_fn->nvenc_devices[ctx->gpu]);
584
585     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
586         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
587         res = AVERROR_EXTERNAL;
588         goto error;
589     }
590
591     cu_res = dl_fn->cu_ctx_pop_current(&cu_context_curr);
592
593     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
594         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed popping CUDA context: 0x%x\n", (int)cu_res);
595         res = AVERROR_EXTERNAL;
596         goto error;
597     }
598
599     encode_session_params.device = ctx->cu_context;
600     encode_session_params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
601
602     nv_status = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&encode_session_params, &ctx->nvencoder);
603     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
604         ctx->nvencoder = NULL;
605         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "OpenEncodeSessionEx failed: 0x%x - invalid license key?\n", (int)nv_status);
606         res = AVERROR_EXTERNAL;
607         goto error;
608     }
609
610     if (ctx->preset) {
611         if (!strcmp(ctx->preset, "hp")) {
612             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HP_GUID;
613         } else if (!strcmp(ctx->preset, "hq")) {
614             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
615         } else if (!strcmp(ctx->preset, "bd")) {
616             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_BD_GUID;
617         } else if (!strcmp(ctx->preset, "ll")) {
618             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_DEFAULT_GUID;
619             isLL = 1;
620         } else if (!strcmp(ctx->preset, "llhp")) {
621             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HP_GUID;
622             isLL = 1;
623         } else if (!strcmp(ctx->preset, "llhq")) {
624             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HQ_GUID;
625             isLL = 1;
626         } else if (!strcmp(ctx->preset, "lossless")) {
627             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_DEFAULT_GUID;
628             lossless = 1;
629         } else if (!strcmp(ctx->preset, "losslesshp")) {
630             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_HP_GUID;
631             lossless = 1;
632         } else if (!strcmp(ctx->preset, "default")) {
633             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_DEFAULT_GUID;
634         } else {
635             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Preset \"%s\" is unknown! Supported presets: hp, hq, bd, ll, llhp, llhq, lossless, losslesshp, default\n", ctx->preset);
636             res = AVERROR(EINVAL);
637             goto error;
638         }
639     }
640
641     switch (avctx->codec->id) {
642     case AV_CODEC_ID_H264:
643         codec = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
644         break;
645     case AV_CODEC_ID_H265:
646         codec = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
647         break;
648     default:
649         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "nvenc: Unknown codec name\n");
650         res = AVERROR(EINVAL);
651         goto error;
652     }
653
654     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder, codec, encoder_preset, &preset_config);
655     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
656         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "GetEncodePresetConfig failed: 0x%x\n", (int)nv_status);
657         res = AVERROR_EXTERNAL;
658         goto error;
659     }
660
661     ctx->init_encode_params.encodeGUID = codec;
662     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
663     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
664
665     if (avctx->sample_aspect_ratio.num && avctx->sample_aspect_ratio.den &&
666         (avctx->sample_aspect_ratio.num != 1 || avctx->sample_aspect_ratio.num != 1)) {
667         av_reduce(&dw, &dh,
668                   avctx->width * avctx->sample_aspect_ratio.num,
669                   avctx->height * avctx->sample_aspect_ratio.den,
670                   1024 * 1024);
671         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
672         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
673     } else {
674         ctx->init_encode_params.darHeight = avctx->height;
675         ctx->init_encode_params.darWidth = avctx->width;
676     }
677
678     // De-compensate for hardware, dubiously, trying to compensate for
679     // playback at 704 pixel width.
680     if (avctx->width == 720 &&
681         (avctx->height == 480 || avctx->height == 576)) {
682         av_reduce(&dw, &dh,
683                   ctx->init_encode_params.darWidth * 44,
684                   ctx->init_encode_params.darHeight * 45,
685                   1024 * 1024);
686         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
687         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
688     }
689
690     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
691     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
692
693     num_mbs = ((avctx->width + 15) >> 4) * ((avctx->height + 15) >> 4);
694     ctx->max_surface_count = (num_mbs >= 8160) ? 32 : 48;
695
696     if (ctx->buffer_delay >= ctx->max_surface_count)
697         ctx->buffer_delay = ctx->max_surface_count - 1;
698
699     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
700     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
701
702     ctx->init_encode_params.presetGUID = encoder_preset;
703
704     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
705     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
706     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
707
708     if (avctx->refs >= 0) {
709         /* 0 means "let the hardware decide" */
710         switch (avctx->codec->id) {
711         case AV_CODEC_ID_H264:
712             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.maxNumRefFrames = avctx->refs;
713             break;
714         case AV_CODEC_ID_H265:
715             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
716             break;
717         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
718         }
719     }
720
721     if (avctx->gop_size > 0) {
722         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
723             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B Frame, 3 two B frames, and so on. */
724             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
725         }
726
727         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
728         switch (avctx->codec->id) {
729         case AV_CODEC_ID_H264:
730             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.idrPeriod = avctx->gop_size;
731             break;
732         case AV_CODEC_ID_H265:
733             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.idrPeriod = avctx->gop_size;
734             break;
735         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
736         }
737     } else if (avctx->gop_size == 0) {
738         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
739         ctx->encode_config.gopLength = 1;
740         switch (avctx->codec->id) {
741         case AV_CODEC_ID_H264:
742             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.idrPeriod = 1;
743             break;
744         case AV_CODEC_ID_H265:
745             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.idrPeriod = 1;
746             break;
747         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
748         }
749     }
750
751     /* when there're b frames, set dts offset */
752     if (ctx->encode_config.frameIntervalP >= 2)
753         ctx->last_dts = -2;
754
755     if (avctx->bit_rate > 0)
756         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
757
758     if (avctx->rc_max_rate > 0)
759         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
760
761     if (lossless) {
762       ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
763       ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
764       ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = 0;
765       ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = 0;
766       ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = 0;
767
768       avctx->qmin = -1;
769       avctx->qmax = -1;
770     } else if (ctx->cbr) {
771         if (!ctx->twopass) {
772             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
773         } else if (ctx->twopass == 1 || isLL) {
774             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY;
775
776             if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
777                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
778                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
779             }
780         } else {
781             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
782         }
783     } else if (avctx->global_quality > 0) {
784         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
785         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
786         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
787         ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = avctx->global_quality;
788
789         avctx->qmin = -1;
790         avctx->qmax = -1;
791     } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
792         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
793
794         ctx->encode_config.rcParams.enableMinQP = 1;
795         ctx->encode_config.rcParams.enableMaxQP = 1;
796
797         ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterB = avctx->qmin;
798         ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterP = avctx->qmin;
799         ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpIntra = avctx->qmin;
800
801         ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
802         ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
803         ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
804     }
805
806     if (avctx->rc_buffer_size > 0)
807         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
808
809     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
810         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
811     } else {
812         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
813     }
814
815     switch (avctx->codec->id) {
816     case AV_CODEC_ID_H264:
817         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourDescriptionPresentFlag = 1;
818         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoSignalTypePresentFlag = 1;
819
820         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourMatrix = avctx->colorspace;
821         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourPrimaries = avctx->color_primaries;
822         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.transferCharacteristics = avctx->color_trc;
823
824         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoFullRangeFlag = avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG;
825
826         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
827         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.repeatSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
828
829         if (!ctx->profile) {
830             switch (avctx->profile) {
831             case FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE:
832                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
833                 break;
834             case FF_PROFILE_H264_BASELINE:
835                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
836                 break;
837             case FF_PROFILE_H264_MAIN:
838                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
839                 break;
840             case FF_PROFILE_H264_HIGH:
841             case FF_PROFILE_UNKNOWN:
842                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
843                 break;
844             default:
845                 av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unsupported profile requested, falling back to high\n");
846                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
847                 break;
848             }
849         } else {
850             if (!strcmp(ctx->profile, "high")) {
851                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
852                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
853             } else if (!strcmp(ctx->profile, "main")) {
854                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
855                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
856             } else if (!strcmp(ctx->profile, "baseline")) {
857                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
858                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
859             } else if (!strcmp(ctx->profile, "high444p")) {
860                 ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
861                 avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
862             } else {
863                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Profile \"%s\" is unknown! Supported profiles: high, main, baseline\n", ctx->profile);
864                 res = AVERROR(EINVAL);
865                 goto error;
866             }
867         }
868
869         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
870
871         if (ctx->level) {
872             res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_h264_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level);
873
874             if (res) {
875                 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);
876                 goto error;
877             }
878         } else {
879             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
880         }
881
882         break;
883     case AV_CODEC_ID_H265:
884         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
885         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.repeatSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
886
887         /* No other profile is supported in the current SDK version 5 */
888         ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
889         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
890
891         if (ctx->level) {
892             res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_hevc_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level);
893
894             if (res) {
895                 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);
896                 goto error;
897             }
898         } else {
899             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
900         }
901
902         if (ctx->tier) {
903             if (!strcmp(ctx->tier, "main")) {
904                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_MAIN;
905             } else if (!strcmp(ctx->tier, "high")) {
906                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
907             } else {
908                 av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Tier \"%s\" is unknown! Supported tiers: main, high\n", ctx->tier);
909                 res = AVERROR(EINVAL);
910                 goto error;
911             }
912         }
913
914         break;
915     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
916     }
917
918     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
919     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
920         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "InitializeEncoder failed: 0x%x\n", (int)nv_status);
921         res = AVERROR_EXTERNAL;
922         goto error;
923     }
924
925     ctx->input_surfaces = av_malloc(ctx->max_surface_count * sizeof(*ctx->input_surfaces));
926
927     if (!ctx->input_surfaces) {
928         res = AVERROR(ENOMEM);
929         goto error;
930     }
931
932     ctx->output_surfaces = av_malloc(ctx->max_surface_count * sizeof(*ctx->output_surfaces));
933
934     if (!ctx->output_surfaces) {
935         res = AVERROR(ENOMEM);
936         goto error;
937     }
938
939     for (surfaceCount = 0; surfaceCount < ctx->max_surface_count; ++surfaceCount) {
940         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
941         NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
942         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
943         allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
944
945         allocSurf.width = (avctx->width + 31) & ~31;
946         allocSurf.height = (avctx->height + 31) & ~31;
947
948         allocSurf.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
949
950         switch (avctx->pix_fmt) {
951         case AV_PIX_FMT_YUV420P:
952             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
953             break;
954
955         case AV_PIX_FMT_NV12:
956             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
957             break;
958
959         case AV_PIX_FMT_YUV444P:
960             allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
961             break;
962
963         default:
964             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format\n");
965             res = AVERROR(EINVAL);
966             goto error;
967         }
968
969         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
970         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
971             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "CreateInputBuffer failed\n");
972             res = AVERROR_EXTERNAL;
973             goto error;
974         }
975
976         ctx->input_surfaces[surfaceCount].lockCount = 0;
977         ctx->input_surfaces[surfaceCount].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
978         ctx->input_surfaces[surfaceCount].format = allocSurf.bufferFmt;
979         ctx->input_surfaces[surfaceCount].width = allocSurf.width;
980         ctx->input_surfaces[surfaceCount].height = allocSurf.height;
981
982         /* 1MB is large enough to hold most output frames. NVENC increases this automaticaly if it's not enough. */
983         allocOut.size = 1024 * 1024;
984
985         allocOut.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
986
987         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
988         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
989             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "CreateBitstreamBuffer failed\n");
990             ctx->output_surfaces[surfaceCount++].output_surface = NULL;
991             res = AVERROR_EXTERNAL;
992             goto error;
993         }
994
995         ctx->output_surfaces[surfaceCount].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
996         ctx->output_surfaces[surfaceCount].size = allocOut.size;
997         ctx->output_surfaces[surfaceCount].busy = 0;
998     }
999
1000     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1001         uint32_t outSize = 0;
1002         char tmpHeader[256];
1003         NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1004         payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1005
1006         payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1007         payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1008         payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1009
1010         nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1011         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1012             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "GetSequenceParams failed\n");
1013             goto error;
1014         }
1015
1016         avctx->extradata_size = outSize;
1017         avctx->extradata = av_mallocz(outSize + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1018
1019         if (!avctx->extradata) {
1020             res = AVERROR(ENOMEM);
1021             goto error;
1022         }
1023
1024         memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1025     }
1026
1027     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1028         avctx->has_b_frames = 2;
1029
1030     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1031         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1032
1033     return 0;
1034
1035 error:
1036
1037     for (i = 0; i < surfaceCount; ++i) {
1038         p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->input_surfaces[i].input_surface);
1039         if (ctx->output_surfaces[i].output_surface)
1040             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->output_surfaces[i].output_surface);
1041     }
1042
1043     if (ctx->nvencoder)
1044         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1045
1046     if (ctx->cu_context)
1047         dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context);
1048
1049     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1050
1051     ctx->nvencoder = NULL;
1052     ctx->cu_context = NULL;
1053
1054     return res;
1055 }
1056
1057 static av_cold int nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1058 {
1059     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1060     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1061     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1062     int i;
1063
1064     av_freep(&ctx->timestamp_list.data);
1065     av_freep(&ctx->output_surface_ready_queue.data);
1066     av_freep(&ctx->output_surface_queue.data);
1067
1068     for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1069         p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->input_surfaces[i].input_surface);
1070         p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->output_surfaces[i].output_surface);
1071     }
1072     ctx->max_surface_count = 0;
1073
1074     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1075     ctx->nvencoder = NULL;
1076
1077     dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context);
1078     ctx->cu_context = NULL;
1079
1080     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1081
1082     return 0;
1083 }
1084
1085 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencOutputSurface *tmpoutsurf)
1086 {
1087     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1088     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1089     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1090
1091     uint32_t slice_mode_data;
1092     uint32_t *slice_offsets;
1093     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1094     NVENCSTATUS nv_status;
1095     int res = 0;
1096
1097     switch (avctx->codec->id) {
1098     case AV_CODEC_ID_H264:
1099       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1100       break;
1101     case AV_CODEC_ID_H265:
1102       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1103       break;
1104     default:
1105       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "nvenc: Unknown codec name\n");
1106       res = AVERROR(EINVAL);
1107       goto error;
1108     }
1109     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1110
1111     if (!slice_offsets)
1112         return AVERROR(ENOMEM);
1113
1114     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1115
1116     lock_params.doNotWait = 0;
1117     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1118     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1119
1120     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1121     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1122         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed locking bitstream buffer\n");
1123         res = AVERROR_EXTERNAL;
1124         goto error;
1125     }
1126
1127     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes, 0)) {
1128         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1129         goto error;
1130     }
1131
1132     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1133
1134     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1135     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1136         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open\n");
1137
1138     switch (lock_params.pictureType) {
1139     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1140         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1141 #if FF_API_CODED_FRAME
1142 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1143     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1144         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1145         break;
1146     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1147         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1148         break;
1149     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1150         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1151         break;
1152     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1153         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1154         break;
1155     default:
1156         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1157         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1158         res = AVERROR_EXTERNAL;
1159         goto error;
1160 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1161 #endif
1162     }
1163
1164     pkt->pts = lock_params.outputTimeStamp;
1165     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(&ctx->timestamp_list);
1166
1167     /* when there're b frame(s), set dts offset */
1168     if (ctx->encode_config.frameIntervalP >= 2)
1169         pkt->dts -= 1;
1170
1171     if (pkt->dts > pkt->pts)
1172         pkt->dts = pkt->pts;
1173
1174     if (ctx->last_dts != AV_NOPTS_VALUE && pkt->dts <= ctx->last_dts)
1175         pkt->dts = ctx->last_dts + 1;
1176
1177     ctx->last_dts = pkt->dts;
1178
1179     av_free(slice_offsets);
1180
1181     return 0;
1182
1183 error:
1184
1185     av_free(slice_offsets);
1186     timestamp_queue_dequeue(&ctx->timestamp_list);
1187
1188     return res;
1189 }
1190
1191 static int nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1192     const AVFrame *frame, int *got_packet)
1193 {
1194     NVENCSTATUS nv_status;
1195     NvencOutputSurface *tmpoutsurf;
1196     int res, i = 0;
1197
1198     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1199     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1200     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1201
1202     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1203     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1204
1205     if (frame) {
1206         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1207         NvencInputSurface *inSurf = NULL;
1208
1209         for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1210             if (!ctx->input_surfaces[i].lockCount) {
1211                 inSurf = &ctx->input_surfaces[i];
1212                 break;
1213             }
1214         }
1215
1216         av_assert0(inSurf);
1217
1218         inSurf->lockCount = 1;
1219
1220         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1221         lockBufferParams.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1222
1223         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1224         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1225             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Failed locking nvenc input buffer\n");
1226             return 0;
1227         }
1228
1229         if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) {
1230             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1231
1232             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1233                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1234                 avctx->width, avctx->height);
1235
1236             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1237
1238             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch >> 1,
1239                 frame->data[2], frame->linesize[2],
1240                 avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1241
1242             buf += (inSurf->height * lockBufferParams.pitch) >> 2;
1243
1244             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch >> 1,
1245                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1246                 avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1247         } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_NV12) {
1248             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1249
1250             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1251                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1252                 avctx->width, avctx->height);
1253
1254             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1255
1256             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1257                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1258                 avctx->width, avctx->height >> 1);
1259         } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
1260             uint8_t *buf = lockBufferParams.bufferDataPtr;
1261
1262             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1263                 frame->data[0], frame->linesize[0],
1264                 avctx->width, avctx->height);
1265
1266             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1267
1268             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1269                 frame->data[1], frame->linesize[1],
1270                 avctx->width, avctx->height);
1271
1272             buf += inSurf->height * lockBufferParams.pitch;
1273
1274             av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams.pitch,
1275                 frame->data[2], frame->linesize[2],
1276                 avctx->width, avctx->height);
1277         } else {
1278             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid pixel format!\n");
1279             return AVERROR(EINVAL);
1280         }
1281
1282         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, inSurf->input_surface);
1283         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1284             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed unlocking input buffer!\n");
1285             return AVERROR_EXTERNAL;
1286         }
1287
1288         for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i)
1289             if (!ctx->output_surfaces[i].busy)
1290                 break;
1291
1292         if (i == ctx->max_surface_count) {
1293             inSurf->lockCount = 0;
1294             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No free output surface found!\n");
1295             return AVERROR_EXTERNAL;
1296         }
1297
1298         ctx->output_surfaces[i].input_surface = inSurf;
1299
1300         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1301         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1302         pic_params.inputWidth = avctx->width;
1303         pic_params.inputHeight = avctx->height;
1304         pic_params.outputBitstream = ctx->output_surfaces[i].output_surface;
1305         pic_params.completionEvent = 0;
1306
1307         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1308             if (frame->top_field_first) {
1309                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1310             } else {
1311                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1312             }
1313         } else {
1314             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1315         }
1316
1317         pic_params.encodePicFlags = 0;
1318         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1319         pic_params.inputDuration = 0;
1320         switch (avctx->codec->id) {
1321         case AV_CODEC_ID_H264:
1322           pic_params.codecPicParams.h264PicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1323           pic_params.codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1324           break;
1325         case AV_CODEC_ID_H265:
1326           pic_params.codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1327           pic_params.codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1328           break;
1329         default:
1330           av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "nvenc: Unknown codec name\n");
1331           return AVERROR(EINVAL);
1332         }
1333
1334         res = timestamp_queue_enqueue(&ctx->timestamp_list, frame->pts);
1335
1336         if (res)
1337             return res;
1338     } else {
1339         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1340     }
1341
1342     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1343
1344     if (frame && nv_status == NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1345         res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_queue, &ctx->output_surfaces[i]);
1346
1347         if (res)
1348             return res;
1349
1350         ctx->output_surfaces[i].busy = 1;
1351     }
1352
1353     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS && nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1354         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "EncodePicture failed!\n");
1355         return AVERROR_EXTERNAL;
1356     }
1357
1358     if (nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1359         while (ctx->output_surface_queue.count) {
1360             tmpoutsurf = out_surf_queue_dequeue(&ctx->output_surface_queue);
1361             res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_ready_queue, tmpoutsurf);
1362
1363             if (res)
1364                 return res;
1365         }
1366
1367         if (frame) {
1368             res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_ready_queue, &ctx->output_surfaces[i]);
1369
1370             if (res)
1371                 return res;
1372
1373             ctx->output_surfaces[i].busy = 1;
1374         }
1375     }
1376
1377     if (ctx->output_surface_ready_queue.count && (!frame || ctx->output_surface_ready_queue.count + ctx->output_surface_queue.count >= ctx->buffer_delay)) {
1378         tmpoutsurf = out_surf_queue_dequeue(&ctx->output_surface_ready_queue);
1379
1380         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmpoutsurf);
1381
1382         if (res)
1383             return res;
1384
1385         tmpoutsurf->busy = 0;
1386         av_assert0(tmpoutsurf->input_surface->lockCount);
1387         tmpoutsurf->input_surface->lockCount--;
1388
1389         *got_packet = 1;
1390     } else {
1391         *got_packet = 0;
1392     }
1393
1394     return 0;
1395 }
1396
1397 static const enum AVPixelFormat pix_fmts_nvenc[] = {
1398     AV_PIX_FMT_YUV420P,
1399     AV_PIX_FMT_NV12,
1400     AV_PIX_FMT_YUV444P,
1401     AV_PIX_FMT_NONE
1402 };
1403
1404 #define OFFSET(x) offsetof(NvencContext, x)
1405 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
1406 static const AVOption options[] = {
1407     { "preset", "Set the encoding preset (one of hq, hp, bd, ll, llhq, llhp, default)", OFFSET(preset), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "hq" }, 0, 0, VE },
1408     { "profile", "Set the encoding profile (high, main or baseline)", OFFSET(profile), AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
1409     { "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 },
1410     { "tier", "Set the encoding tier (main or high)", OFFSET(tier), AV_OPT_TYPE_STRING, { 0 }, 0, 0, VE },
1411     { "cbr", "Use cbr encoding mode", OFFSET(cbr), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
1412     { "2pass", "Use 2pass cbr encoding mode", OFFSET(twopass), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
1413     { "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 },
1414     { "delay", "Delays frame output by the given amount of frames.", OFFSET(buffer_delay), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = INT_MAX }, 0, INT_MAX, VE },
1415     { NULL }
1416 };
1417
1418 static const AVCodecDefault nvenc_defaults[] = {
1419     { "b", "0" },
1420     { "qmin", "-1" },
1421     { "qmax", "-1" },
1422     { "qdiff", "-1" },
1423     { "qblur", "-1" },
1424     { "qcomp", "-1" },
1425     { NULL },
1426 };
1427
1428 #if CONFIG_NVENC_ENCODER
1429 static const AVClass nvenc_class = {
1430     .class_name = "nvenc",
1431     .item_name = av_default_item_name,
1432     .option = options,
1433     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1434 };
1435
1436 AVCodec ff_nvenc_encoder = {
1437     .name = "nvenc",
1438     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Nvidia NVENC h264 encoder"),
1439     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1440     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1441     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1442     .init = nvenc_encode_init,
1443     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1444     .close = nvenc_encode_close,
1445     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1446     .priv_class = &nvenc_class,
1447     .defaults = nvenc_defaults,
1448     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1449 };
1450 #endif
1451
1452 /* Add an alias for nvenc_h264 */
1453 #if CONFIG_NVENC_H264_ENCODER
1454 static const AVClass nvenc_h264_class = {
1455     .class_name = "nvenc_h264",
1456     .item_name = av_default_item_name,
1457     .option = options,
1458     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1459 };
1460
1461 AVCodec ff_nvenc_h264_encoder = {
1462     .name = "nvenc_h264",
1463     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Nvidia NVENC h264 encoder"),
1464     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1465     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1466     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1467     .init = nvenc_encode_init,
1468     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1469     .close = nvenc_encode_close,
1470     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1471     .priv_class = &nvenc_h264_class,
1472     .defaults = nvenc_defaults,
1473     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1474 };
1475 #endif
1476
1477 #if CONFIG_NVENC_HEVC_ENCODER
1478 static const AVClass nvenc_hevc_class = {
1479     .class_name = "nvenc_hevc",
1480     .item_name = av_default_item_name,
1481     .option = options,
1482     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1483 };
1484
1485 AVCodec ff_nvenc_hevc_encoder = {
1486     .name = "nvenc_hevc",
1487     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Nvidia NVENC hevc encoder"),
1488     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1489     .id = AV_CODEC_ID_H265,
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_hevc_class,
1496     .defaults = nvenc_defaults,
1497     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1498 };
1499 #endif