73d05841ae376e665c11c128e7bf30d433beb4d7
[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/fifo.h"
31 #include "libavutil/internal.h"
32 #include "libavutil/imgutils.h"
33 #include "libavutil/avassert.h"
34 #include "libavutil/opt.h"
35 #include "libavutil/mem.h"
36 #include "libavutil/hwcontext.h"
37 #include "avcodec.h"
38 #include "internal.h"
39 #include "thread.h"
40
41
42 #if CONFIG_CUDA
43 #include <cuda.h>
44 #include "libavutil/hwcontext_cuda.h"
45 #else
46
47 #if defined(_WIN32)
48 #define CUDAAPI __stdcall
49 #else
50 #define CUDAAPI
51 #endif
52
53 typedef enum cudaError_enum {
54     CUDA_SUCCESS = 0
55 } CUresult;
56 typedef int CUdevice;
57 typedef void* CUcontext;
58 typedef void* CUdeviceptr;
59 #endif
60
61 #if defined(_WIN32)
62 #define LOAD_FUNC(l, s) GetProcAddress(l, s)
63 #define DL_CLOSE_FUNC(l) FreeLibrary(l)
64 #else
65 #define LOAD_FUNC(l, s) dlsym(l, s)
66 #define DL_CLOSE_FUNC(l) dlclose(l)
67 #endif
68
69 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUINIT)(unsigned int Flags);
70 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICEGETCOUNT)(int *count);
71 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICEGET)(CUdevice *device, int ordinal);
72 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICEGETNAME)(char *name, int len, CUdevice dev);
73 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICECOMPUTECAPABILITY)(int *major, int *minor, CUdevice dev);
74 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUCTXCREATE)(CUcontext *pctx, unsigned int flags, CUdevice dev);
75 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUCTXPOPCURRENT)(CUcontext *pctx);
76 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUCTXDESTROY)(CUcontext ctx);
77
78 typedef NVENCSTATUS (NVENCAPI* PNVENCODEAPICREATEINSTANCE)(NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *functionList);
79
80 #define MAX_REGISTERED_FRAMES 64
81 typedef struct NvencSurface
82 {
83     NV_ENC_INPUT_PTR input_surface;
84     AVFrame *in_ref;
85     NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE in_map;
86     int reg_idx;
87     int width;
88     int height;
89
90     int lockCount;
91
92     NV_ENC_BUFFER_FORMAT format;
93
94     NV_ENC_OUTPUT_PTR output_surface;
95     int size;
96 } NvencSurface;
97
98 typedef struct NvencData
99 {
100     union {
101         int64_t timestamp;
102         NvencSurface *surface;
103     } u;
104 } NvencData;
105
106 typedef struct NvencDynLoadFunctions
107 {
108     PCUINIT cu_init;
109     PCUDEVICEGETCOUNT cu_device_get_count;
110     PCUDEVICEGET cu_device_get;
111     PCUDEVICEGETNAME cu_device_get_name;
112     PCUDEVICECOMPUTECAPABILITY cu_device_compute_capability;
113     PCUCTXCREATE cu_ctx_create;
114     PCUCTXPOPCURRENT cu_ctx_pop_current;
115     PCUCTXDESTROY cu_ctx_destroy;
116
117     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST nvenc_funcs;
118     int nvenc_device_count;
119     CUdevice nvenc_devices[16];
120
121 #if !CONFIG_CUDA
122 #if defined(_WIN32)
123     HMODULE cuda_lib;
124 #else
125     void* cuda_lib;
126 #endif
127 #endif
128 #if defined(_WIN32)
129     HMODULE nvenc_lib;
130 #else
131     void* nvenc_lib;
132 #endif
133 } NvencDynLoadFunctions;
134
135 typedef struct NvencValuePair
136 {
137     const char *str;
138     uint32_t num;
139 } NvencValuePair;
140
141 typedef struct NvencContext
142 {
143     AVClass *avclass;
144
145     NvencDynLoadFunctions nvenc_dload_funcs;
146
147     NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS init_encode_params;
148     NV_ENC_CONFIG encode_config;
149     CUcontext cu_context;
150     CUcontext cu_context_internal;
151
152     int max_surface_count;
153     NvencSurface *surfaces;
154
155     AVFifoBuffer *output_surface_queue;
156     AVFifoBuffer *output_surface_ready_queue;
157     AVFifoBuffer *timestamp_list;
158     int64_t last_dts;
159
160     struct {
161         CUdeviceptr ptr;
162         NV_ENC_REGISTERED_PTR regptr;
163         int mapped;
164     } registered_frames[MAX_REGISTERED_FRAMES];
165     int nb_registered_frames;
166
167     /* the actual data pixel format, different from
168      * AVCodecContext.pix_fmt when using hwaccel frames on input */
169     enum AVPixelFormat data_pix_fmt;
170
171     void *nvencoder;
172
173     char *preset;
174     char *profile;
175     char *level;
176     char *tier;
177     int cbr;
178     int twopass;
179     int gpu;
180     int buffer_delay;
181 } NvencContext;
182
183 static const NvencValuePair nvenc_h264_level_pairs[] = {
184     { "auto", NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT },
185     { "1"   , NV_ENC_LEVEL_H264_1     },
186     { "1.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_1     },
187     { "1b"  , NV_ENC_LEVEL_H264_1b    },
188     { "1.0b", NV_ENC_LEVEL_H264_1b    },
189     { "1.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_11    },
190     { "1.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_12    },
191     { "1.3" , NV_ENC_LEVEL_H264_13    },
192     { "2"   , NV_ENC_LEVEL_H264_2     },
193     { "2.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_2     },
194     { "2.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_21    },
195     { "2.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_22    },
196     { "3"   , NV_ENC_LEVEL_H264_3     },
197     { "3.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_3     },
198     { "3.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_31    },
199     { "3.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_32    },
200     { "4"   , NV_ENC_LEVEL_H264_4     },
201     { "4.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_4     },
202     { "4.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_41    },
203     { "4.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_42    },
204     { "5"   , NV_ENC_LEVEL_H264_5     },
205     { "5.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_5     },
206     { "5.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_51    },
207     { NULL }
208 };
209
210 static const NvencValuePair nvenc_hevc_level_pairs[] = {
211     { "auto", NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT },
212     { "1"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_1     },
213     { "1.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_1     },
214     { "2"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_2     },
215     { "2.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_2     },
216     { "2.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_21    },
217     { "3"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_3     },
218     { "3.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_3     },
219     { "3.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_31    },
220     { "4"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_4     },
221     { "4.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_4     },
222     { "4.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_41    },
223     { "5"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_5     },
224     { "5.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_5     },
225     { "5.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_51    },
226     { "5.2" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_52    },
227     { "6"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_6     },
228     { "6.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_6     },
229     { "6.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_61    },
230     { "6.2" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_62    },
231     { NULL }
232 };
233
234 static const struct {
235     NVENCSTATUS nverr;
236     int         averr;
237     const char *desc;
238 } nvenc_errors[] = {
239     { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
240     { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
241     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
242     { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
243     { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
244     { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
245     { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
246     { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
247     { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
248     { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
249     { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
250     { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
251     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
252     { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
253     { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR(ENOBUFS), "not enough buffer"        },
254     { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
255     { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
256     { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
257     { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
258     { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
259     { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
260     { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
261     { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
262     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
263     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
264     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
265 };
266
267 static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
268 {
269     int i;
270     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
271         if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
272             if (desc)
273                 *desc = nvenc_errors[i].desc;
274             return nvenc_errors[i].averr;
275         }
276     }
277     if (desc)
278         *desc = "unknown error";
279     return AVERROR_UNKNOWN;
280 }
281
282 static int nvenc_print_error(void *log_ctx, NVENCSTATUS err,
283                                      const char *error_string)
284 {
285     const char *desc;
286     int ret;
287     ret = nvenc_map_error(err, &desc);
288     av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d)\n", error_string, desc, err);
289     return ret;
290 }
291
292 static int input_string_to_uint32(AVCodecContext *avctx, const NvencValuePair *pair, const char *input, uint32_t *output)
293 {
294     for (; pair->str; ++pair) {
295         if (!strcmp(input, pair->str)) {
296             *output = pair->num;
297             return 0;
298         }
299     }
300
301     return AVERROR(EINVAL);
302 }
303
304 static void timestamp_queue_enqueue(AVFifoBuffer* queue, int64_t timestamp)
305 {
306     av_fifo_generic_write(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
307 }
308
309 static int64_t timestamp_queue_dequeue(AVFifoBuffer* queue)
310 {
311     int64_t timestamp = AV_NOPTS_VALUE;
312     if (av_fifo_size(queue) > 0)
313         av_fifo_generic_read(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
314
315     return timestamp;
316 }
317
318 #define CHECK_LOAD_FUNC(t, f, s) \
319 do { \
320     (f) = (t)LOAD_FUNC(dl_fn->cuda_lib, s); \
321     if (!(f)) { \
322         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading %s from CUDA library\n", s); \
323         goto error; \
324     } \
325 } while (0)
326
327 static av_cold int nvenc_dyload_cuda(AVCodecContext *avctx)
328 {
329     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
330     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
331
332 #if CONFIG_CUDA
333     dl_fn->cu_init                      = cuInit;
334     dl_fn->cu_device_get_count          = cuDeviceGetCount;
335     dl_fn->cu_device_get                = cuDeviceGet;
336     dl_fn->cu_device_get_name           = cuDeviceGetName;
337     dl_fn->cu_device_compute_capability = cuDeviceComputeCapability;
338     dl_fn->cu_ctx_create                = cuCtxCreate_v2;
339     dl_fn->cu_ctx_pop_current           = cuCtxPopCurrent_v2;
340     dl_fn->cu_ctx_destroy               = cuCtxDestroy_v2;
341
342     return 1;
343 #else
344     if (dl_fn->cuda_lib)
345         return 1;
346
347 #if defined(_WIN32)
348     dl_fn->cuda_lib = LoadLibrary(TEXT("nvcuda.dll"));
349 #else
350     dl_fn->cuda_lib = dlopen("libcuda.so", RTLD_LAZY);
351 #endif
352
353     if (!dl_fn->cuda_lib) {
354         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading CUDA library\n");
355         goto error;
356     }
357
358     CHECK_LOAD_FUNC(PCUINIT, dl_fn->cu_init, "cuInit");
359     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICEGETCOUNT, dl_fn->cu_device_get_count, "cuDeviceGetCount");
360     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICEGET, dl_fn->cu_device_get, "cuDeviceGet");
361     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICEGETNAME, dl_fn->cu_device_get_name, "cuDeviceGetName");
362     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICECOMPUTECAPABILITY, dl_fn->cu_device_compute_capability, "cuDeviceComputeCapability");
363     CHECK_LOAD_FUNC(PCUCTXCREATE, dl_fn->cu_ctx_create, "cuCtxCreate_v2");
364     CHECK_LOAD_FUNC(PCUCTXPOPCURRENT, dl_fn->cu_ctx_pop_current, "cuCtxPopCurrent_v2");
365     CHECK_LOAD_FUNC(PCUCTXDESTROY, dl_fn->cu_ctx_destroy, "cuCtxDestroy_v2");
366
367     return 1;
368
369 error:
370
371     if (dl_fn->cuda_lib)
372         DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->cuda_lib);
373
374     dl_fn->cuda_lib = NULL;
375
376     return 0;
377 #endif
378 }
379
380 static av_cold int check_cuda_errors(AVCodecContext *avctx, CUresult err, const char *func)
381 {
382     if (err != CUDA_SUCCESS) {
383         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, ">> %s - failed with error code 0x%x\n", func, err);
384         return 0;
385     }
386     return 1;
387 }
388 #define check_cuda_errors(f) if (!check_cuda_errors(avctx, f, #f)) goto error
389
390 static av_cold int nvenc_check_cuda(AVCodecContext *avctx)
391 {
392     int device_count = 0;
393     CUdevice cu_device = 0;
394     char gpu_name[128];
395     int smminor = 0, smmajor = 0;
396     int i, smver, target_smver;
397
398     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
399     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
400
401     switch (avctx->codec->id) {
402     case AV_CODEC_ID_H264:
403         target_smver = ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P ? 0x52 : 0x30;
404         break;
405     case AV_CODEC_ID_H265:
406         target_smver = 0x52;
407         break;
408     default:
409         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Unknown codec name\n");
410         goto error;
411     }
412
413     if (!strncmp(ctx->preset, "lossless", 8))
414         target_smver = 0x52;
415
416     if (!nvenc_dyload_cuda(avctx))
417         return 0;
418
419     if (dl_fn->nvenc_device_count > 0)
420         return 1;
421
422     check_cuda_errors(dl_fn->cu_init(0));
423
424     check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_get_count(&device_count));
425
426     if (!device_count) {
427         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
428         goto error;
429     }
430
431     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", device_count);
432
433     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
434
435     for (i = 0; i < device_count; ++i) {
436         check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_get(&cu_device, i));
437         check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_get_name(gpu_name, sizeof(gpu_name), cu_device));
438         check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_compute_capability(&smmajor, &smminor, cu_device));
439
440         smver = (smmajor << 4) | smminor;
441
442         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");
443
444         if (smver >= target_smver)
445             dl_fn->nvenc_devices[dl_fn->nvenc_device_count++] = cu_device;
446     }
447
448     if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
449         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
450         goto error;
451     }
452
453     return 1;
454
455 error:
456
457     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
458
459     return 0;
460 }
461
462 static av_cold int nvenc_dyload_nvenc(AVCodecContext *avctx)
463 {
464     PNVENCODEAPICREATEINSTANCE nvEncodeAPICreateInstance = 0;
465     NVENCSTATUS nvstatus;
466
467     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
468     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
469
470     if (!nvenc_check_cuda(avctx))
471         return 0;
472
473     if (dl_fn->nvenc_lib)
474         return 1;
475
476 #if defined(_WIN32)
477     if (sizeof(void*) == 8) {
478         dl_fn->nvenc_lib = LoadLibrary(TEXT("nvEncodeAPI64.dll"));
479     } else {
480         dl_fn->nvenc_lib = LoadLibrary(TEXT("nvEncodeAPI.dll"));
481     }
482 #else
483     dl_fn->nvenc_lib = dlopen("libnvidia-encode.so.1", RTLD_LAZY);
484 #endif
485
486     if (!dl_fn->nvenc_lib) {
487         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading the nvenc library\n");
488         goto error;
489     }
490
491     nvEncodeAPICreateInstance = (PNVENCODEAPICREATEINSTANCE)LOAD_FUNC(dl_fn->nvenc_lib, "NvEncodeAPICreateInstance");
492
493     if (!nvEncodeAPICreateInstance) {
494         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed to load nvenc entrypoint\n");
495         goto error;
496     }
497
498     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
499
500     nvstatus = nvEncodeAPICreateInstance(&dl_fn->nvenc_funcs);
501
502     if (nvstatus != NV_ENC_SUCCESS) {
503         nvenc_print_error(avctx, nvstatus, "Failed to create nvenc instance");
504         goto error;
505     }
506
507     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
508
509     return 1;
510
511 error:
512     if (dl_fn->nvenc_lib)
513         DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->nvenc_lib);
514
515     dl_fn->nvenc_lib = NULL;
516
517     return 0;
518 }
519
520 static av_cold void nvenc_unload_nvenc(AVCodecContext *avctx)
521 {
522     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
523     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
524
525     DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->nvenc_lib);
526     dl_fn->nvenc_lib = NULL;
527
528     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
529
530 #if !CONFIG_CUDA
531     DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->cuda_lib);
532     dl_fn->cuda_lib = NULL;
533 #endif
534
535     dl_fn->cu_init = NULL;
536     dl_fn->cu_device_get_count = NULL;
537     dl_fn->cu_device_get = NULL;
538     dl_fn->cu_device_get_name = NULL;
539     dl_fn->cu_device_compute_capability = NULL;
540     dl_fn->cu_ctx_create = NULL;
541     dl_fn->cu_ctx_pop_current = NULL;
542     dl_fn->cu_ctx_destroy = NULL;
543
544     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
545 }
546
547 static av_cold int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
548 {
549     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
550     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
551
552     CUresult cu_res;
553     CUcontext cu_context_curr;
554
555     ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
556
557 #if CONFIG_CUDA
558     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
559         AVHWFramesContext *frames_ctx;
560         AVCUDADeviceContext *device_hwctx;
561
562         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
563             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
564             return AVERROR(EINVAL);
565         }
566
567         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
568         device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
569         ctx->cu_context = device_hwctx->cuda_ctx;
570         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
571         return 0;
572     }
573 #endif
574
575     if (ctx->gpu >= dl_fn->nvenc_device_count) {
576         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->gpu, dl_fn->nvenc_device_count);
577         return AVERROR(EINVAL);
578     }
579
580     ctx->cu_context = NULL;
581     cu_res = dl_fn->cu_ctx_create(&ctx->cu_context_internal, 4, dl_fn->nvenc_devices[ctx->gpu]); // CU_CTX_SCHED_BLOCKING_SYNC=4, avoid CPU spins
582
583     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
584         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
585         return AVERROR_EXTERNAL;
586     }
587
588     cu_res = dl_fn->cu_ctx_pop_current(&cu_context_curr);
589
590     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
591         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed popping CUDA context: 0x%x\n", (int)cu_res);
592         return AVERROR_EXTERNAL;
593     }
594
595     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
596
597     return 0;
598 }
599
600 static av_cold int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
601 {
602     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
603     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
604     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
605
606     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS encode_session_params = { 0 };
607     NVENCSTATUS nv_status;
608
609     encode_session_params.version = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
610     encode_session_params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
611     encode_session_params.device = ctx->cu_context;
612     encode_session_params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
613
614     nv_status = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&encode_session_params, &ctx->nvencoder);
615     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
616         ctx->nvencoder = NULL;
617         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "OpenEncodeSessionEx failed");
618     }
619
620     return 0;
621 }
622
623 static av_cold void set_constqp(AVCodecContext *avctx)
624 {
625     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
626
627     ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
628     ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
629     ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
630     ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = avctx->global_quality;
631 }
632
633 static av_cold void set_vbr(AVCodecContext *avctx)
634 {
635     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
636
637     ctx->encode_config.rcParams.enableMinQP = 1;
638     ctx->encode_config.rcParams.enableMaxQP = 1;
639
640     ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterB = avctx->qmin;
641     ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterP = avctx->qmin;
642     ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpIntra = avctx->qmin;
643
644     ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
645     ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
646     ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
647 }
648
649 static av_cold void set_lossless(AVCodecContext *avctx)
650 {
651     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
652
653     ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
654     ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = 0;
655     ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = 0;
656     ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = 0;
657 }
658
659 static av_cold void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx, int lossless)
660 {
661     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
662
663     int qp_inter_p;
664
665     if (avctx->bit_rate > 0) {
666         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
667     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
668         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
669     }
670
671     if (avctx->rc_max_rate > 0)
672         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
673
674     if (lossless) {
675         if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264)
676             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
677
678         set_lossless(avctx);
679
680         avctx->qmin = -1;
681         avctx->qmax = -1;
682     } else if (ctx->cbr) {
683         if (!ctx->twopass) {
684             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
685         } else {
686             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY;
687
688             if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
689                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
690                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
691             }
692         }
693
694         if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
695             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.outputBufferingPeriodSEI = 1;
696             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.outputPictureTimingSEI = 1;
697         } else if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H265) {
698             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.outputBufferingPeriodSEI = 1;
699             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.outputPictureTimingSEI = 1;
700         }
701     } else if (avctx->global_quality > 0) {
702         set_constqp(avctx);
703
704         avctx->qmin = -1;
705         avctx->qmax = -1;
706     } else {
707         if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
708             set_vbr(avctx);
709
710             qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
711
712             if (ctx->twopass) {
713                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
714                 if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
715                     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
716                     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
717                 }
718             } else {
719                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
720             }
721         } else {
722             qp_inter_p = 26; // default to 26
723
724             if (ctx->twopass) {
725                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
726             } else {
727                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
728             }
729         }
730
731         ctx->encode_config.rcParams.enableInitialRCQP = 1;
732         ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
733
734         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
735             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpIntra = av_clip(
736                 qp_inter_p * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset, 0, 51);
737             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterB = av_clip(
738                 qp_inter_p * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset, 0, 51);
739         } else {
740             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpIntra = qp_inter_p;
741             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterB = qp_inter_p;
742         }
743     }
744
745     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
746         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
747     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
748         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
749     }
750 }
751
752 static av_cold int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx, int lossless)
753 {
754     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
755     int res;
756
757     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourMatrix = avctx->colorspace;
758     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourPrimaries = avctx->color_primaries;
759     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.transferCharacteristics = avctx->color_trc;
760     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
761         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
762
763     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourDescriptionPresentFlag =
764         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
765
766     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoSignalTypePresentFlag =
767         (ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourDescriptionPresentFlag
768         || ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoFormat != 5
769         || ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoFullRangeFlag != 0);
770
771     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode = 3;
772     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData = 1;
773
774     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
775     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.repeatSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
776
777     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.outputAUD = 1;
778
779     if (!ctx->profile && !lossless) {
780         switch (avctx->profile) {
781         case FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE:
782             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
783             break;
784         case FF_PROFILE_H264_BASELINE:
785             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
786             break;
787         case FF_PROFILE_H264_MAIN:
788             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
789             break;
790         case FF_PROFILE_H264_HIGH:
791         case FF_PROFILE_UNKNOWN:
792             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
793             break;
794         default:
795             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unsupported profile requested, falling back to high\n");
796             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
797             break;
798         }
799     } else if (!lossless) {
800         if (!strcmp(ctx->profile, "high")) {
801             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
802             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
803         } else if (!strcmp(ctx->profile, "main")) {
804             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
805             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
806         } else if (!strcmp(ctx->profile, "baseline")) {
807             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
808             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
809         } else if (!strcmp(ctx->profile, "high444p")) {
810             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
811             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
812         } else {
813             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Profile \"%s\" is unknown! Supported profiles: high, main, baseline\n", ctx->profile);
814             return AVERROR(EINVAL);
815         }
816     }
817
818     // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
819     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
820         ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
821         avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
822     }
823
824     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
825
826     if (ctx->level) {
827         res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_h264_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level);
828
829         if (res) {
830             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);
831             return res;
832         }
833     } else {
834         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
835     }
836
837     return 0;
838 }
839
840 static av_cold int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
841 {
842     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
843     int res;
844
845     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.colourMatrix = avctx->colorspace;
846     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.colourPrimaries = avctx->color_primaries;
847     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.transferCharacteristics = avctx->color_trc;
848     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
849         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
850
851     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.colourDescriptionPresentFlag =
852         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
853
854     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.videoSignalTypePresentFlag =
855         (ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.colourDescriptionPresentFlag
856         || ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.videoFormat != 5
857         || ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.videoFullRangeFlag != 0);
858
859     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode = 3;
860     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData = 1;
861
862     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
863     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.repeatSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
864
865     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.outputAUD = 1;
866
867     /* No other profile is supported in the current SDK version 5 */
868     ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
869     avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
870
871     if (ctx->level) {
872         res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_hevc_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level);
873
874         if (res) {
875             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);
876             return res;
877         }
878     } else {
879         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
880     }
881
882     if (ctx->tier) {
883         if (!strcmp(ctx->tier, "main")) {
884             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_MAIN;
885         } else if (!strcmp(ctx->tier, "high")) {
886             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
887         } else {
888             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Tier \"%s\" is unknown! Supported tiers: main, high\n", ctx->tier);
889             return AVERROR(EINVAL);
890         }
891     }
892
893     return 0;
894 }
895
896 static av_cold int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx, int lossless)
897 {
898     switch (avctx->codec->id) {
899     case AV_CODEC_ID_H264:
900         return nvenc_setup_h264_config(avctx, lossless);
901     case AV_CODEC_ID_H265:
902         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
903     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
904     }
905
906     return 0;
907 }
908
909 static av_cold int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
910 {
911     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
912     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
913     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
914
915     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
916     GUID encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
917     GUID codec;
918     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
919     AVCPBProperties *cpb_props;
920     int num_mbs;
921     int isLL = 0;
922     int lossless = 0;
923     int res = 0;
924     int dw, dh;
925
926     ctx->last_dts = AV_NOPTS_VALUE;
927
928     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
929     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
930     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
931     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
932
933     if (ctx->preset) {
934         if (!strcmp(ctx->preset, "slow")) {
935             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
936             ctx->twopass = 1;
937         } else if (!strcmp(ctx->preset, "medium")) {
938             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
939             ctx->twopass = 0;
940         } else if (!strcmp(ctx->preset, "fast")) {
941             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HP_GUID;
942             ctx->twopass = 0;
943         } else if (!strcmp(ctx->preset, "hq")) {
944             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
945         } else if (!strcmp(ctx->preset, "hp")) {
946             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HP_GUID;
947         } else if (!strcmp(ctx->preset, "bd")) {
948             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_BD_GUID;
949         } else if (!strcmp(ctx->preset, "ll")) {
950             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_DEFAULT_GUID;
951             isLL = 1;
952         } else if (!strcmp(ctx->preset, "llhp")) {
953             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HP_GUID;
954             isLL = 1;
955         } else if (!strcmp(ctx->preset, "llhq")) {
956             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HQ_GUID;
957             isLL = 1;
958         } else if (!strcmp(ctx->preset, "lossless")) {
959             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_DEFAULT_GUID;
960             lossless = 1;
961         } else if (!strcmp(ctx->preset, "losslesshp")) {
962             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_HP_GUID;
963             lossless = 1;
964         } else if (!strcmp(ctx->preset, "default")) {
965             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_DEFAULT_GUID;
966         } else {
967             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Preset \"%s\" is unknown! Supported presets: slow, medium, fast, hp, hq, bd, ll, llhp, llhq, lossless, losslesshp, default\n", ctx->preset);
968             return AVERROR(EINVAL);
969         }
970     }
971
972     if (ctx->twopass < 0) {
973         ctx->twopass = isLL;
974     }
975
976     switch (avctx->codec->id) {
977     case AV_CODEC_ID_H264:
978         codec = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
979         break;
980     case AV_CODEC_ID_H265:
981         codec = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
982         break;
983     default:
984         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
985         return AVERROR(EINVAL);
986     }
987
988     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder, codec, encoder_preset, &preset_config);
989     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
990         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetEncodePresetConfig failed");
991     }
992
993     ctx->init_encode_params.encodeGUID = codec;
994     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
995     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
996
997     if (avctx->sample_aspect_ratio.num && avctx->sample_aspect_ratio.den &&
998         (avctx->sample_aspect_ratio.num != 1 || avctx->sample_aspect_ratio.num != 1)) {
999         av_reduce(&dw, &dh,
1000                   avctx->width * avctx->sample_aspect_ratio.num,
1001                   avctx->height * avctx->sample_aspect_ratio.den,
1002                   1024 * 1024);
1003         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
1004         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
1005     } else {
1006         ctx->init_encode_params.darHeight = avctx->height;
1007         ctx->init_encode_params.darWidth = avctx->width;
1008     }
1009
1010     // De-compensate for hardware, dubiously, trying to compensate for
1011     // playback at 704 pixel width.
1012     if (avctx->width == 720 &&
1013         (avctx->height == 480 || avctx->height == 576)) {
1014         av_reduce(&dw, &dh,
1015                   ctx->init_encode_params.darWidth * 44,
1016                   ctx->init_encode_params.darHeight * 45,
1017                   1024 * 1024);
1018         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
1019         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
1020     }
1021
1022     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
1023     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
1024
1025     num_mbs = ((avctx->width + 15) >> 4) * ((avctx->height + 15) >> 4);
1026     ctx->max_surface_count = (num_mbs >= 8160) ? 32 : 48;
1027
1028     if (ctx->buffer_delay >= ctx->max_surface_count)
1029         ctx->buffer_delay = ctx->max_surface_count - 1;
1030
1031     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
1032     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
1033
1034     ctx->init_encode_params.presetGUID = encoder_preset;
1035
1036     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
1037     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
1038     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1039
1040     if (avctx->refs >= 0) {
1041         /* 0 means "let the hardware decide" */
1042         switch (avctx->codec->id) {
1043         case AV_CODEC_ID_H264:
1044             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.maxNumRefFrames = avctx->refs;
1045             break;
1046         case AV_CODEC_ID_H265:
1047             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
1048             break;
1049         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
1050         }
1051     }
1052
1053     if (avctx->gop_size > 0) {
1054         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
1055             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B Frame, 3 two B frames, and so on. */
1056             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
1057         }
1058
1059         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
1060         switch (avctx->codec->id) {
1061         case AV_CODEC_ID_H264:
1062             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.idrPeriod = avctx->gop_size;
1063             break;
1064         case AV_CODEC_ID_H265:
1065             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.idrPeriod = avctx->gop_size;
1066             break;
1067         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
1068         }
1069     } else if (avctx->gop_size == 0) {
1070         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
1071         ctx->encode_config.gopLength = 1;
1072         switch (avctx->codec->id) {
1073         case AV_CODEC_ID_H264:
1074             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.idrPeriod = 1;
1075             break;
1076         case AV_CODEC_ID_H265:
1077             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.idrPeriod = 1;
1078             break;
1079         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
1080         }
1081     }
1082
1083     /* when there're b frames, set dts offset */
1084     if (ctx->encode_config.frameIntervalP >= 2)
1085         ctx->last_dts = -2;
1086
1087     nvenc_setup_rate_control(avctx, lossless);
1088
1089     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1090         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
1091     } else {
1092         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
1093     }
1094
1095     res = nvenc_setup_codec_config(avctx, lossless);
1096     if (res)
1097         return res;
1098
1099     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
1100     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1101         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "InitializeEncoder failed");
1102     }
1103
1104     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1105         avctx->has_b_frames = 2;
1106
1107     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1108         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1109
1110     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
1111     if (!cpb_props)
1112         return AVERROR(ENOMEM);
1113     cpb_props->max_bitrate = ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate;
1114     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
1115     cpb_props->buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize;
1116
1117     return 0;
1118 }
1119
1120 static av_cold int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
1121 {
1122     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1123     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1124     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1125
1126     NVENCSTATUS nv_status;
1127     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
1128     allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
1129
1130     switch (ctx->data_pix_fmt) {
1131     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1132         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1133         break;
1134
1135     case AV_PIX_FMT_NV12:
1136         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1137         break;
1138
1139     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1140         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1141         break;
1142
1143     default:
1144         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format\n");
1145         return AVERROR(EINVAL);
1146     }
1147
1148     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1149         ctx->surfaces[idx].in_ref = av_frame_alloc();
1150         if (!ctx->surfaces[idx].in_ref)
1151             return AVERROR(ENOMEM);
1152     } else {
1153         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1154         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1155         allocSurf.width = (avctx->width + 31) & ~31;
1156         allocSurf.height = (avctx->height + 31) & ~31;
1157         allocSurf.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1158         allocSurf.bufferFmt = ctx->surfaces[idx].format;
1159
1160         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1161         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1162             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateInputBuffer failed");
1163         }
1164
1165         ctx->surfaces[idx].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1166         ctx->surfaces[idx].width = allocSurf.width;
1167         ctx->surfaces[idx].height = allocSurf.height;
1168     }
1169
1170     ctx->surfaces[idx].lockCount = 0;
1171
1172     /* 1MB is large enough to hold most output frames. NVENC increases this automaticaly if it's not enough. */
1173     allocOut.size = 1024 * 1024;
1174
1175     allocOut.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1176
1177     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1178     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1179         int err = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateBitstreamBuffer failed");
1180         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1181             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[idx].input_surface);
1182         av_frame_free(&ctx->surfaces[idx].in_ref);
1183         return err;
1184     }
1185
1186     ctx->surfaces[idx].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1187     ctx->surfaces[idx].size = allocOut.size;
1188
1189     return 0;
1190 }
1191
1192 static av_cold int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx, int* surfaceCount)
1193 {
1194     int res;
1195     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1196
1197     ctx->surfaces = av_malloc(ctx->max_surface_count * sizeof(*ctx->surfaces));
1198
1199     if (!ctx->surfaces) {
1200         return AVERROR(ENOMEM);
1201     }
1202
1203     ctx->timestamp_list = av_fifo_alloc(ctx->max_surface_count * sizeof(int64_t));
1204     if (!ctx->timestamp_list)
1205         return AVERROR(ENOMEM);
1206     ctx->output_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->max_surface_count * sizeof(NvencSurface*));
1207     if (!ctx->output_surface_queue)
1208         return AVERROR(ENOMEM);
1209     ctx->output_surface_ready_queue = av_fifo_alloc(ctx->max_surface_count * sizeof(NvencSurface*));
1210     if (!ctx->output_surface_ready_queue)
1211         return AVERROR(ENOMEM);
1212
1213     for (*surfaceCount = 0; *surfaceCount < ctx->max_surface_count; ++*surfaceCount) {
1214         res = nvenc_alloc_surface(avctx, *surfaceCount);
1215         if (res)
1216             return res;
1217     }
1218
1219     return 0;
1220 }
1221
1222 static av_cold int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
1223 {
1224     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1225     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1226     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1227
1228     NVENCSTATUS nv_status;
1229     uint32_t outSize = 0;
1230     char tmpHeader[256];
1231     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1232     payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1233
1234     payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1235     payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1236     payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1237
1238     nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1239     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1240         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetSequenceParams failed");
1241     }
1242
1243     avctx->extradata_size = outSize;
1244     avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1245
1246     if (!avctx->extradata) {
1247         return AVERROR(ENOMEM);
1248     }
1249
1250     memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1251
1252     return 0;
1253 }
1254
1255 static av_cold int nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
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     int res;
1262     int i;
1263     int surfaceCount = 0;
1264
1265     if (!nvenc_dyload_nvenc(avctx))
1266         return AVERROR_EXTERNAL;
1267
1268     res = nvenc_setup_device(avctx);
1269     if (res)
1270         goto error;
1271
1272     res = nvenc_open_session(avctx);
1273     if (res)
1274         goto error;
1275
1276     res = nvenc_setup_encoder(avctx);
1277     if (res)
1278         goto error;
1279
1280     res = nvenc_setup_surfaces(avctx, &surfaceCount);
1281     if (res)
1282         goto error;
1283
1284     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1285         res = nvenc_setup_extradata(avctx);
1286         if (res)
1287             goto error;
1288     }
1289
1290     return 0;
1291
1292 error:
1293     av_fifo_freep(&ctx->timestamp_list);
1294     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_ready_queue);
1295     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_queue);
1296
1297     for (i = 0; i < surfaceCount; ++i) {
1298         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1299             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1300         av_frame_free(&ctx->surfaces[i].in_ref);
1301         p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1302     }
1303     av_freep(&ctx->surfaces);
1304
1305     if (ctx->nvencoder)
1306         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1307     ctx->nvencoder = NULL;
1308
1309     if (ctx->cu_context_internal)
1310         dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context_internal);
1311     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal = NULL;
1312
1313     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1314
1315     return res;
1316 }
1317
1318 static av_cold int nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1319 {
1320     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1321     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1322     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1323     int i;
1324
1325     av_fifo_freep(&ctx->timestamp_list);
1326     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_ready_queue);
1327     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_queue);
1328
1329     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1330         for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1331             if (ctx->surfaces[i].input_surface) {
1332                  p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].in_map.mappedResource);
1333             }
1334         }
1335         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1336             if (ctx->registered_frames[i].regptr)
1337                 p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1338         }
1339         ctx->nb_registered_frames = 0;
1340     }
1341
1342     for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1343         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1344             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1345         av_frame_free(&ctx->surfaces[i].in_ref);
1346         p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1347     }
1348     av_freep(&ctx->surfaces);
1349     ctx->max_surface_count = 0;
1350
1351     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1352     ctx->nvencoder = NULL;
1353
1354     if (ctx->cu_context_internal)
1355         dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context_internal);
1356     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal = NULL;
1357
1358     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1359
1360     return 0;
1361 }
1362
1363 static NvencSurface *get_free_frame(NvencContext *ctx)
1364 {
1365     int i;
1366
1367     for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1368         if (!ctx->surfaces[i].lockCount) {
1369             ctx->surfaces[i].lockCount = 1;
1370             return &ctx->surfaces[i];
1371         }
1372     }
1373
1374     return NULL;
1375 }
1376
1377 static int nvenc_copy_frame(AVCodecContext *avctx, NvencSurface *inSurf,
1378             NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *lockBufferParams, const AVFrame *frame)
1379 {
1380     uint8_t *buf = lockBufferParams->bufferDataPtr;
1381     int off = inSurf->height * lockBufferParams->pitch;
1382
1383     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P) {
1384         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1385             frame->data[0], frame->linesize[0],
1386             avctx->width, avctx->height);
1387
1388         buf += off;
1389
1390         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch >> 1,
1391             frame->data[2], frame->linesize[2],
1392             avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1393
1394         buf += off >> 2;
1395
1396         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch >> 1,
1397             frame->data[1], frame->linesize[1],
1398             avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1399     } else if (frame->format == AV_PIX_FMT_NV12) {
1400         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1401             frame->data[0], frame->linesize[0],
1402             avctx->width, avctx->height);
1403
1404         buf += off;
1405
1406         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1407             frame->data[1], frame->linesize[1],
1408             avctx->width, avctx->height >> 1);
1409     } else if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
1410         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1411             frame->data[0], frame->linesize[0],
1412             avctx->width, avctx->height);
1413
1414         buf += off;
1415
1416         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1417             frame->data[1], frame->linesize[1],
1418             avctx->width, avctx->height);
1419
1420         buf += off;
1421
1422         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1423             frame->data[2], frame->linesize[2],
1424             avctx->width, avctx->height);
1425     } else {
1426         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid pixel format!\n");
1427         return AVERROR(EINVAL);
1428     }
1429
1430     return 0;
1431 }
1432
1433 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1434 {
1435     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1436     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1437     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1438
1439     int i;
1440
1441     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1442         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1443             if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1444                 if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1445                     p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder,
1446                                                 ctx->registered_frames[i].regptr);
1447                     ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1448                 }
1449                 return i;
1450             }
1451         }
1452     } else {
1453         return ctx->nb_registered_frames++;
1454     }
1455
1456     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1457     return AVERROR(ENOMEM);
1458 }
1459
1460 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1461 {
1462     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1463     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1464     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1465
1466     AVHWFramesContext *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1467     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1468     int i, idx, ret;
1469
1470     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1471         if (ctx->registered_frames[i].ptr == (CUdeviceptr)frame->data[0])
1472             return i;
1473     }
1474
1475     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1476     if (idx < 0)
1477         return idx;
1478
1479     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1480     reg.resourceType       = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1481     reg.width              = frames_ctx->width;
1482     reg.height             = frames_ctx->height;
1483     reg.bufferFormat       = ctx->surfaces[0].format;
1484     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1485     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1486
1487     ret = p_nvenc->nvEncRegisterResource(ctx->nvencoder, &reg);
1488     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1489         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1490         return AVERROR_UNKNOWN;
1491     }
1492
1493     ctx->registered_frames[idx].ptr    = (CUdeviceptr)frame->data[0];
1494     ctx->registered_frames[idx].regptr = reg.registeredResource;
1495     return idx;
1496 }
1497
1498 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1499                                       NvencSurface *nvenc_frame)
1500 {
1501     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1502     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1503     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1504
1505     int res;
1506     NVENCSTATUS nv_status;
1507
1508     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1509         int reg_idx = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1510         if (reg_idx < 0) {
1511             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input CUDA frame\n");
1512             return reg_idx;
1513         }
1514
1515         res = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1516         if (res < 0)
1517             return res;
1518
1519         nvenc_frame->in_map.version = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1520         nvenc_frame->in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1521         nv_status = p_nvenc->nvEncMapInputResource(ctx->nvencoder, &nvenc_frame->in_map);
1522         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1523             av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1524             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Error mapping an input resource");
1525         }
1526
1527         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped = 1;
1528         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1529         nvenc_frame->input_surface             = nvenc_frame->in_map.mappedResource;
1530         return 0;
1531     } else {
1532         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1533
1534         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1535         lockBufferParams.inputBuffer = nvenc_frame->input_surface;
1536
1537         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1538         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1539             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking nvenc input buffer");
1540         }
1541
1542         res = nvenc_copy_frame(avctx, nvenc_frame, &lockBufferParams, frame);
1543
1544         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, nvenc_frame->input_surface);
1545         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1546             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking input buffer!");
1547         }
1548
1549         return res;
1550     }
1551 }
1552
1553 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1554                                                     NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1555 {
1556     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1557
1558     switch (avctx->codec->id) {
1559     case AV_CODEC_ID_H264:
1560       params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1561       params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1562       break;
1563     case AV_CODEC_ID_H265:
1564       params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1565       params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1566       break;
1567     }
1568 }
1569
1570 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencSurface *tmpoutsurf)
1571 {
1572     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1573     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1574     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1575
1576     uint32_t slice_mode_data;
1577     uint32_t *slice_offsets;
1578     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1579     NVENCSTATUS nv_status;
1580     int res = 0;
1581
1582     enum AVPictureType pict_type;
1583
1584     switch (avctx->codec->id) {
1585     case AV_CODEC_ID_H264:
1586       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1587       break;
1588     case AV_CODEC_ID_H265:
1589       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1590       break;
1591     default:
1592       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1593       res = AVERROR(EINVAL);
1594       goto error;
1595     }
1596     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1597
1598     if (!slice_offsets)
1599         return AVERROR(ENOMEM);
1600
1601     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1602
1603     lock_params.doNotWait = 0;
1604     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1605     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1606
1607     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1608     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1609         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking bitstream buffer");
1610         goto error;
1611     }
1612
1613     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1614         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1615         goto error;
1616     }
1617
1618     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1619
1620     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1621     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1622         nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open");
1623
1624
1625     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1626         p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->in_map.mappedResource);
1627         av_frame_unref(tmpoutsurf->in_ref);
1628         ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped = 0;
1629
1630         tmpoutsurf->input_surface = NULL;
1631     }
1632
1633     switch (lock_params.pictureType) {
1634     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1635         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1636     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1637         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1638         break;
1639     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1640         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1641         break;
1642     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1643         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1644         break;
1645     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1646         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1647         break;
1648     default:
1649         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1650         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1651         res = AVERROR_EXTERNAL;
1652         goto error;
1653     }
1654
1655 #if FF_API_CODED_FRAME
1656 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1657     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
1658 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1659 #endif
1660
1661     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt,
1662         (lock_params.frameAvgQP - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
1663
1664     pkt->pts = lock_params.outputTimeStamp;
1665     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1666
1667     /* when there're b frame(s), set dts offset */
1668     if (ctx->encode_config.frameIntervalP >= 2)
1669         pkt->dts -= 1;
1670
1671     if (pkt->dts > pkt->pts)
1672         pkt->dts = pkt->pts;
1673
1674     if (ctx->last_dts != AV_NOPTS_VALUE && pkt->dts <= ctx->last_dts)
1675         pkt->dts = ctx->last_dts + 1;
1676
1677     ctx->last_dts = pkt->dts;
1678
1679     av_free(slice_offsets);
1680
1681     return 0;
1682
1683 error:
1684
1685     av_free(slice_offsets);
1686     timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1687
1688     return res;
1689 }
1690
1691 static int output_ready(NvencContext *ctx, int flush)
1692 {
1693     int nb_ready, nb_pending;
1694
1695     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->output_surface_ready_queue)   / sizeof(NvencSurface*);
1696     nb_pending = av_fifo_size(ctx->output_surface_queue)         / sizeof(NvencSurface*);
1697     return nb_ready > 0 && (flush || nb_ready + nb_pending >= ctx->buffer_delay);
1698 }
1699
1700 static int nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1701     const AVFrame *frame, int *got_packet)
1702 {
1703     NVENCSTATUS nv_status;
1704     NvencSurface *tmpoutsurf, *inSurf;
1705     int res;
1706
1707     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1708     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1709     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1710
1711     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1712     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1713
1714     if (frame) {
1715         inSurf = get_free_frame(ctx);
1716         av_assert0(inSurf);
1717
1718         res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, inSurf);
1719         if (res) {
1720             inSurf->lockCount = 0;
1721             return res;
1722         }
1723
1724         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1725         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1726         pic_params.inputWidth = avctx->width;
1727         pic_params.inputHeight = avctx->height;
1728         pic_params.outputBitstream = inSurf->output_surface;
1729         pic_params.completionEvent = 0;
1730
1731         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1732             if (frame->top_field_first) {
1733                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1734             } else {
1735                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1736             }
1737         } else {
1738             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1739         }
1740
1741         pic_params.encodePicFlags = 0;
1742         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1743         pic_params.inputDuration = 0;
1744
1745         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &pic_params);
1746
1747         timestamp_queue_enqueue(ctx->timestamp_list, frame->pts);
1748     } else {
1749         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1750     }
1751
1752     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1753
1754     if (frame && nv_status == NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
1755         av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_queue, &inSurf, sizeof(inSurf), NULL);
1756
1757     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS && nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1758         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "EncodePicture failed!");
1759     }
1760
1761     if (nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1762         while (av_fifo_size(ctx->output_surface_queue) > 0) {
1763             av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1764             av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1765         }
1766
1767         if (frame)
1768             av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_ready_queue, &inSurf, sizeof(inSurf), NULL);
1769     }
1770
1771     if (output_ready(ctx, !frame)) {
1772         av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1773
1774         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmpoutsurf);
1775
1776         if (res)
1777             return res;
1778
1779         av_assert0(tmpoutsurf->lockCount);
1780         tmpoutsurf->lockCount--;
1781
1782         *got_packet = 1;
1783     } else {
1784         *got_packet = 0;
1785     }
1786
1787     return 0;
1788 }
1789
1790 static const enum AVPixelFormat pix_fmts_nvenc[] = {
1791     AV_PIX_FMT_YUV420P,
1792     AV_PIX_FMT_NV12,
1793     AV_PIX_FMT_YUV444P,
1794 #if CONFIG_CUDA
1795     AV_PIX_FMT_CUDA,
1796 #endif
1797     AV_PIX_FMT_NONE
1798 };
1799
1800 #define OFFSET(x) offsetof(NvencContext, x)
1801 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
1802 static const AVOption options[] = {
1803     { "preset", "Set the encoding preset (one of slow = hq 2pass, medium = hq, fast = hp, hq, hp, bd, ll, llhq, llhp, lossless, losslesshp, default)", OFFSET(preset), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "medium" }, 0, 0, VE },
1804     { "profile", "Set the encoding profile (high, main, baseline or high444p)", OFFSET(profile), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "main" }, 0, 0, VE },
1805     { "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 },
1806     { "tier", "Set the encoding tier (main or high)", OFFSET(tier), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "main" }, 0, 0, VE },
1807     { "cbr", "Use cbr encoding mode", OFFSET(cbr), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
1808     { "2pass", "Use 2pass encoding mode", OFFSET(twopass), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
1809     { "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 },
1810     { "delay", "Delays frame output by the given amount of frames.", OFFSET(buffer_delay), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = INT_MAX }, 0, INT_MAX, VE },
1811     { NULL }
1812 };
1813
1814 static const AVCodecDefault nvenc_defaults[] = {
1815     { "b", "2M" },
1816     { "qmin", "-1" },
1817     { "qmax", "-1" },
1818     { "qdiff", "-1" },
1819     { "qblur", "-1" },
1820     { "qcomp", "-1" },
1821     { "g", "250" },
1822     { "bf", "0" },
1823     { NULL },
1824 };
1825
1826 #if CONFIG_NVENC_ENCODER
1827 static const AVClass nvenc_class = {
1828     .class_name = "nvenc",
1829     .item_name = av_default_item_name,
1830     .option = options,
1831     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1832 };
1833
1834 AVCodec ff_nvenc_encoder = {
1835     .name = "nvenc",
1836     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC h264 encoder"),
1837     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1838     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1839     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1840     .init = nvenc_encode_init,
1841     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1842     .close = nvenc_encode_close,
1843     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1844     .priv_class = &nvenc_class,
1845     .defaults = nvenc_defaults,
1846     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1847 };
1848 #endif
1849
1850 /* Add an alias for nvenc_h264 */
1851 #if CONFIG_NVENC_H264_ENCODER
1852 static const AVClass nvenc_h264_class = {
1853     .class_name = "nvenc_h264",
1854     .item_name = av_default_item_name,
1855     .option = options,
1856     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1857 };
1858
1859 AVCodec ff_nvenc_h264_encoder = {
1860     .name = "nvenc_h264",
1861     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC h264 encoder"),
1862     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1863     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1864     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1865     .init = nvenc_encode_init,
1866     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1867     .close = nvenc_encode_close,
1868     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1869     .priv_class = &nvenc_h264_class,
1870     .defaults = nvenc_defaults,
1871     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1872 };
1873 #endif
1874
1875 #if CONFIG_NVENC_HEVC_ENCODER
1876 static const AVClass nvenc_hevc_class = {
1877     .class_name = "nvenc_hevc",
1878     .item_name = av_default_item_name,
1879     .option = options,
1880     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1881 };
1882
1883 AVCodec ff_nvenc_hevc_encoder = {
1884     .name = "nvenc_hevc",
1885     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC hevc encoder"),
1886     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1887     .id = AV_CODEC_ID_H265,
1888     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1889     .init = nvenc_encode_init,
1890     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1891     .close = nvenc_encode_close,
1892     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1893     .priv_class = &nvenc_hevc_class,
1894     .defaults = nvenc_defaults,
1895     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1896 };
1897 #endif