744e5e0e01ffa9aed7b64dd9ed21ee167a5af7e1
[ffmpeg.git] / libavcodec / nvenc.c
1 /*
2  * H.264/HEVC hardware encoding using nvidia nvenc
3  * Copyright (c) 2016 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 #include "config.h"
23
24 #include "nvenc.h"
25
26 #include "libavutil/hwcontext_cuda.h"
27 #include "libavutil/hwcontext.h"
28 #include "libavutil/imgutils.h"
29 #include "libavutil/avassert.h"
30 #include "libavutil/mem.h"
31 #include "libavutil/pixdesc.h"
32 #include "internal.h"
33
34 #define NVENC_CAP 0x30
35 #define IS_CBR(rc) (rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR ||             \
36                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ || \
37                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ)
38
39 const enum AVPixelFormat ff_nvenc_pix_fmts[] = {
40     AV_PIX_FMT_YUV420P,
41     AV_PIX_FMT_NV12,
42     AV_PIX_FMT_P010,
43     AV_PIX_FMT_YUV444P,
44     AV_PIX_FMT_YUV444P16,
45     AV_PIX_FMT_0RGB32,
46     AV_PIX_FMT_0BGR32,
47     AV_PIX_FMT_CUDA,
48     AV_PIX_FMT_NONE
49 };
50
51 #define IS_10BIT(pix_fmt)  (pix_fmt == AV_PIX_FMT_P010    || \
52                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
53
54 #define IS_YUV444(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P || \
55                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
56
57 static const struct {
58     NVENCSTATUS nverr;
59     int         averr;
60     const char *desc;
61 } nvenc_errors[] = {
62     { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
63     { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
64     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
65     { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
66     { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
67     { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
68     { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
69     { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
70     { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
71     { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
72     { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
73     { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
74     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
75     { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
76     { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR_BUFFER_TOO_SMALL, "not enough buffer"},
77     { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
78     { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
79     { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
80     { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
81     { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
82     { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
83     { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
84     { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
85     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
86     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
87     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
88 };
89
90 static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
91 {
92     int i;
93     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
94         if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
95             if (desc)
96                 *desc = nvenc_errors[i].desc;
97             return nvenc_errors[i].averr;
98         }
99     }
100     if (desc)
101         *desc = "unknown error";
102     return AVERROR_UNKNOWN;
103 }
104
105 static int nvenc_print_error(void *log_ctx, NVENCSTATUS err,
106                              const char *error_string)
107 {
108     const char *desc;
109     int ret;
110     ret = nvenc_map_error(err, &desc);
111     av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d)\n", error_string, desc, err);
112     return ret;
113 }
114
115 static void nvenc_print_driver_requirement(AVCodecContext *avctx, int level)
116 {
117 #if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
118     const char *minver = "378.66";
119 #else
120     const char *minver = "378.13";
121 #endif
122     av_log(avctx, level, "The minimum required Nvidia driver for nvenc is %s or newer\n", minver);
123 }
124
125 static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
126 {
127     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
128     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
129     NVENCSTATUS err;
130     uint32_t nvenc_max_ver;
131     int ret;
132
133     ret = cuda_load_functions(&dl_fn->cuda_dl);
134     if (ret < 0)
135         return ret;
136
137     ret = nvenc_load_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
138     if (ret < 0) {
139         nvenc_print_driver_requirement(avctx, AV_LOG_ERROR);
140         return ret;
141     }
142
143     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPIGetMaxSupportedVersion(&nvenc_max_ver);
144     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
145         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to query nvenc max version");
146
147     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Loaded Nvenc version %d.%d\n", nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
148
149     if ((NVENCAPI_MAJOR_VERSION << 4 | NVENCAPI_MINOR_VERSION) > nvenc_max_ver) {
150         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Driver does not support the required nvenc API version. "
151                "Required: %d.%d Found: %d.%d\n",
152                NVENCAPI_MAJOR_VERSION, NVENCAPI_MINOR_VERSION,
153                nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
154         nvenc_print_driver_requirement(avctx, AV_LOG_ERROR);
155         return AVERROR(ENOSYS);
156     }
157
158     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
159
160     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPICreateInstance(&dl_fn->nvenc_funcs);
161     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
162         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to create nvenc instance");
163
164     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
165
166     return 0;
167 }
168
169 static av_cold int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
170 {
171     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
172     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
173     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
174     NVENCSTATUS ret;
175
176     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
177     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
178     params.device     = ctx->cu_context;
179     params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
180
181     ret = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvencoder);
182     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
183         ctx->nvencoder = NULL;
184         return nvenc_print_error(avctx, ret, "OpenEncodeSessionEx failed");
185     }
186
187     return 0;
188 }
189
190 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
191 {
192     NvencContext *ctx                    = avctx->priv_data;
193     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
194     int i, ret, count = 0;
195     GUID *guids = NULL;
196
197     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvencoder, &count);
198
199     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
200         return AVERROR(ENOSYS);
201
202     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
203     if (!guids)
204         return AVERROR(ENOMEM);
205
206     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvencoder, guids, count, &count);
207     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
208         ret = AVERROR(ENOSYS);
209         goto fail;
210     }
211
212     ret = AVERROR(ENOSYS);
213     for (i = 0; i < count; i++) {
214         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->init_encode_params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
215             ret = 0;
216             break;
217         }
218     }
219
220 fail:
221     av_free(guids);
222
223     return ret;
224 }
225
226 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
227 {
228     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
229     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
230     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
231     int ret, val = 0;
232
233     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
234     params.capsToQuery = cap;
235
236     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvencoder, ctx->init_encode_params.encodeGUID, &params, &val);
237
238     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
239         return val;
240     return 0;
241 }
242
243 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
244 {
245     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
246     int ret;
247
248     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
249     if (ret < 0) {
250         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Codec not supported\n");
251         return ret;
252     }
253
254     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
255     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
256         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "YUV444P not supported\n");
257         return AVERROR(ENOSYS);
258     }
259
260     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOSSLESS_ENCODE);
261     if (ctx->preset >= PRESET_LOSSLESS_DEFAULT && ret <= 0) {
262         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Lossless encoding not supported\n");
263         return AVERROR(ENOSYS);
264     }
265
266     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
267     if (ret < avctx->width) {
268         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Width %d exceeds %d\n",
269                avctx->width, ret);
270         return AVERROR(ENOSYS);
271     }
272
273     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
274     if (ret < avctx->height) {
275         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Height %d exceeds %d\n",
276                avctx->height, ret);
277         return AVERROR(ENOSYS);
278     }
279
280     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
281     if (ret < avctx->max_b_frames) {
282         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Max B-frames %d exceed %d\n",
283                avctx->max_b_frames, ret);
284
285         return AVERROR(ENOSYS);
286     }
287
288     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_FIELD_ENCODING);
289     if (ret < 1 && avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
290         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
291                "Interlaced encoding is not supported. Supported level: %d\n",
292                ret);
293         return AVERROR(ENOSYS);
294     }
295
296     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_10BIT_ENCODE);
297     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
298         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "10 bit encode not supported\n");
299         return AVERROR(ENOSYS);
300     }
301
302     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOOKAHEAD);
303     if (ctx->rc_lookahead > 0 && ret <= 0) {
304         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "RC lookahead not supported\n");
305         return AVERROR(ENOSYS);
306     }
307
308     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_TEMPORAL_AQ);
309     if (ctx->temporal_aq > 0 && ret <= 0) {
310         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ not supported\n");
311         return AVERROR(ENOSYS);
312     }
313
314     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_WEIGHTED_PREDICTION);
315     if (ctx->weighted_pred > 0 && ret <= 0) {
316         av_log (avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Weighted Prediction not supported\n");
317         return AVERROR(ENOSYS);
318     }
319
320     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_CABAC);
321     if (ctx->coder == NV_ENC_H264_ENTROPY_CODING_MODE_CABAC && ret <= 0) {
322         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "CABAC entropy coding not supported\n");
323         return AVERROR(ENOSYS);
324     }
325
326     return 0;
327 }
328
329 static av_cold int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
330 {
331     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
332     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
333     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
334     char name[128] = { 0};
335     int major, minor, ret;
336     CUresult cu_res;
337     CUdevice cu_device;
338     CUcontext dummy;
339     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
340
341     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
342         loglevel = AV_LOG_INFO;
343
344     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGet(&cu_device, idx);
345     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
346         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
347                "Cannot access the CUDA device %d\n",
348                idx);
349         return -1;
350     }
351
352     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetName(name, sizeof(name), cu_device);
353     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
354         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceGetName failed on device %d\n", idx);
355         return -1;
356     }
357
358     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceComputeCapability(&major, &minor, cu_device);
359     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
360         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceComputeCapability failed on device %d\n", idx);
361         return -1;
362     }
363
364     av_log(avctx, loglevel, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d ]\n", idx, name, major, minor);
365     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP) {
366         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC\n");
367         goto fail;
368     }
369
370     if (ctx->device != idx && ctx->device != ANY_DEVICE)
371         return -1;
372
373     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxCreate(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device);
374     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
375         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
376         goto fail;
377     }
378
379     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
380
381     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
382     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
383         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed popping CUDA context: 0x%x\n", (int)cu_res);
384         goto fail2;
385     }
386
387     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
388         goto fail2;
389
390     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
391         goto fail3;
392
393     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
394
395     dl_fn->nvenc_device_count++;
396
397     if (ctx->device == idx || ctx->device == ANY_DEVICE)
398         return 0;
399
400 fail3:
401     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
402     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
403         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
404         return AVERROR_EXTERNAL;
405     }
406
407     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
408     ctx->nvencoder = NULL;
409
410     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
411     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
412         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
413         return AVERROR_EXTERNAL;
414     }
415
416 fail2:
417     dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
418     ctx->cu_context_internal = NULL;
419
420 fail:
421     return AVERROR(ENOSYS);
422 }
423
424 static av_cold int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
425 {
426     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
427     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
428
429     switch (avctx->codec->id) {
430     case AV_CODEC_ID_H264:
431         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
432         break;
433     case AV_CODEC_ID_HEVC:
434         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
435         break;
436     default:
437         return AVERROR_BUG;
438     }
439
440     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->hw_frames_ctx || avctx->hw_device_ctx) {
441         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
442         AVHWDeviceContext   *hwdev_ctx;
443         AVCUDADeviceContext *device_hwctx;
444         int ret;
445
446         if (avctx->hw_frames_ctx) {
447             frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
448             device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
449         } else if (avctx->hw_device_ctx) {
450             hwdev_ctx = (AVHWDeviceContext*)avctx->hw_device_ctx->data;
451             device_hwctx = hwdev_ctx->hwctx;
452         } else {
453             return AVERROR(EINVAL);
454         }
455
456         ctx->cu_context = device_hwctx->cuda_ctx;
457
458         ret = nvenc_open_session(avctx);
459         if (ret < 0)
460             return ret;
461
462         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
463         if (ret < 0) {
464             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Provided device doesn't support required NVENC features\n");
465             return ret;
466         }
467     } else {
468         int i, nb_devices = 0;
469
470         if ((dl_fn->cuda_dl->cuInit(0)) != CUDA_SUCCESS) {
471             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
472                    "Cannot init CUDA\n");
473             return AVERROR_UNKNOWN;
474         }
475
476         if ((dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetCount(&nb_devices)) != CUDA_SUCCESS) {
477             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
478                    "Cannot enumerate the CUDA devices\n");
479             return AVERROR_UNKNOWN;
480         }
481
482         if (!nb_devices) {
483             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
484                 return AVERROR_EXTERNAL;
485         }
486
487         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", nb_devices);
488
489         dl_fn->nvenc_device_count = 0;
490         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
491             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
492                 return 0;
493         }
494
495         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
496             return AVERROR_EXIT;
497
498         if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
499             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
500             return AVERROR_EXTERNAL;
501         }
502
503         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->device, nb_devices);
504         return AVERROR(EINVAL);
505     }
506
507     return 0;
508 }
509
510 typedef struct GUIDTuple {
511     const GUID guid;
512     int flags;
513 } GUIDTuple;
514
515 #define PRESET_ALIAS(alias, name, ...) \
516     [PRESET_ ## alias] = { NV_ENC_PRESET_ ## name ## _GUID, __VA_ARGS__ }
517
518 #define PRESET(name, ...) PRESET_ALIAS(name, name, __VA_ARGS__)
519
520 static void nvenc_map_preset(NvencContext *ctx)
521 {
522     GUIDTuple presets[] = {
523         PRESET(DEFAULT),
524         PRESET(HP),
525         PRESET(HQ),
526         PRESET(BD),
527         PRESET_ALIAS(SLOW,   HQ,    NVENC_TWO_PASSES),
528         PRESET_ALIAS(MEDIUM, HQ,    NVENC_ONE_PASS),
529         PRESET_ALIAS(FAST,   HP,    NVENC_ONE_PASS),
530         PRESET(LOW_LATENCY_DEFAULT, NVENC_LOWLATENCY),
531         PRESET(LOW_LATENCY_HP,      NVENC_LOWLATENCY),
532         PRESET(LOW_LATENCY_HQ,      NVENC_LOWLATENCY),
533         PRESET(LOSSLESS_DEFAULT,    NVENC_LOSSLESS),
534         PRESET(LOSSLESS_HP,         NVENC_LOSSLESS),
535     };
536
537     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
538
539     ctx->init_encode_params.presetGUID = t->guid;
540     ctx->flags = t->flags;
541 }
542
543 #undef PRESET
544 #undef PRESET_ALIAS
545
546 static av_cold void set_constqp(AVCodecContext *avctx)
547 {
548     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
549     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
550
551     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
552
553     if (ctx->init_qp_p >= 0) {
554         rc->constQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
555         if (ctx->init_qp_i >= 0 && ctx->init_qp_b >= 0) {
556             rc->constQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
557             rc->constQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
558         } else if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
559             rc->constQP.qpIntra = av_clip(
560                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
561             rc->constQP.qpInterB = av_clip(
562                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
563         } else {
564             rc->constQP.qpIntra = rc->constQP.qpInterP;
565             rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpInterP;
566         }
567     } else if (ctx->cqp >= 0) {
568         rc->constQP.qpInterP = rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpIntra = ctx->cqp;
569         if (avctx->b_quant_factor != 0.0)
570             rc->constQP.qpInterB = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
571         if (avctx->i_quant_factor != 0.0)
572             rc->constQP.qpIntra = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
573     }
574
575     avctx->qmin = -1;
576     avctx->qmax = -1;
577 }
578
579 static av_cold void set_vbr(AVCodecContext *avctx)
580 {
581     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
582     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
583     int qp_inter_p;
584
585     if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
586         rc->enableMinQP = 1;
587         rc->enableMaxQP = 1;
588
589         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
590         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
591         rc->minQP.qpIntra  = avctx->qmin;
592
593         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
594         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
595         rc->maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
596
597         qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
598     } else if (avctx->qmin >= 0) {
599         rc->enableMinQP = 1;
600
601         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
602         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
603         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
604
605         qp_inter_p = avctx->qmin;
606     } else {
607         qp_inter_p = 26; // default to 26
608     }
609
610     rc->enableInitialRCQP = 1;
611
612     if (ctx->init_qp_p < 0) {
613         rc->initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
614     } else {
615         rc->initialRCQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
616     }
617
618     if (ctx->init_qp_i < 0) {
619         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
620             rc->initialRCQP.qpIntra = av_clip(
621                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
622         } else {
623             rc->initialRCQP.qpIntra = rc->initialRCQP.qpInterP;
624         }
625     } else {
626         rc->initialRCQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
627     }
628
629     if (ctx->init_qp_b < 0) {
630         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
631             rc->initialRCQP.qpInterB = av_clip(
632                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
633         } else {
634             rc->initialRCQP.qpInterB = rc->initialRCQP.qpInterP;
635         }
636     } else {
637         rc->initialRCQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
638     }
639 }
640
641 static av_cold void set_lossless(AVCodecContext *avctx)
642 {
643     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
644     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
645
646     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
647     rc->constQP.qpInterB = 0;
648     rc->constQP.qpInterP = 0;
649     rc->constQP.qpIntra  = 0;
650
651     avctx->qmin = -1;
652     avctx->qmax = -1;
653 }
654
655 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx)
656 {
657     NvencContext *ctx    = avctx->priv_data;
658     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
659
660     switch (ctx->rc) {
661     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
662         set_constqp(avctx);
663         return;
664     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
665         if (avctx->qmin < 0) {
666             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
667                    "The variable bitrate rate-control requires "
668                    "the 'qmin' option set.\n");
669             set_vbr(avctx);
670             return;
671         }
672         /* fall through */
673     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ:
674     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
675         set_vbr(avctx);
676         break;
677     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
678     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ:
679     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ:
680         break;
681     }
682
683     rc->rateControlMode = ctx->rc;
684 }
685
686 static av_cold int nvenc_recalc_surfaces(AVCodecContext *avctx)
687 {
688     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
689     // default minimum of 4 surfaces
690     // multiply by 2 for number of NVENCs on gpu (hardcode to 2)
691     // another multiply by 2 to avoid blocking next PBB group
692     int nb_surfaces = FFMAX(4, ctx->encode_config.frameIntervalP * 2 * 2);
693
694     // lookahead enabled
695     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
696         // +1 is to account for lkd_bound calculation later
697         // +4 is to allow sufficient pipelining with lookahead
698         nb_surfaces = FFMAX(1, FFMAX(nb_surfaces, ctx->rc_lookahead + ctx->encode_config.frameIntervalP + 1 + 4));
699         if (nb_surfaces > ctx->nb_surfaces && ctx->nb_surfaces > 0)
700         {
701             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
702                    "Defined rc_lookahead requires more surfaces, "
703                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
704         }
705         ctx->nb_surfaces = FFMAX(nb_surfaces, ctx->nb_surfaces);
706     } else {
707         if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1 && ctx->nb_surfaces < nb_surfaces && ctx->nb_surfaces > 0)
708         {
709             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
710                    "Defined b-frame requires more surfaces, "
711                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
712             ctx->nb_surfaces = FFMAX(ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
713         }
714         else if (ctx->nb_surfaces <= 0)
715             ctx->nb_surfaces = nb_surfaces;
716         // otherwise use user specified value
717     }
718
719     ctx->nb_surfaces = FFMAX(1, FFMIN(MAX_REGISTERED_FRAMES, ctx->nb_surfaces));
720     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
721
722     return 0;
723 }
724
725 static av_cold void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
726 {
727     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
728
729     if (avctx->global_quality > 0)
730         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Using global_quality with nvenc is deprecated. Use qp instead.\n");
731
732     if (ctx->cqp < 0 && avctx->global_quality > 0)
733         ctx->cqp = avctx->global_quality;
734
735     if (avctx->bit_rate > 0) {
736         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
737     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
738         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
739     }
740
741     if (avctx->rc_max_rate > 0)
742         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
743
744     if (ctx->rc < 0) {
745         if (ctx->flags & NVENC_ONE_PASS)
746             ctx->twopass = 0;
747         if (ctx->flags & NVENC_TWO_PASSES)
748             ctx->twopass = 1;
749
750         if (ctx->twopass < 0)
751             ctx->twopass = (ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY) != 0;
752
753         if (ctx->cbr) {
754             if (ctx->twopass) {
755                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ;
756             } else {
757                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
758             }
759         } else if (ctx->cqp >= 0) {
760             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
761         } else if (ctx->twopass) {
762             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ;
763         } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
764             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
765         }
766     }
767
768     if (ctx->rc >= 0 && ctx->rc & RC_MODE_DEPRECATED) {
769         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Specified rc mode is deprecated.\n");
770         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tll_2pass_quality -> cbr_ld_hq\n");
771         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tll_2pass_size -> cbr_hq\n");
772         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tvbr_2pass -> vbr_hq\n");
773         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tvbr_minqp -> (no replacement)\n");
774
775         ctx->rc &= ~RC_MODE_DEPRECATED;
776     }
777
778     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
779         set_lossless(avctx);
780     } else if (ctx->rc >= 0) {
781         nvenc_override_rate_control(avctx);
782     } else {
783         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
784         set_vbr(avctx);
785     }
786
787     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
788         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
789     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
790         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
791     }
792
793     if (ctx->aq) {
794         ctx->encode_config.rcParams.enableAQ   = 1;
795         ctx->encode_config.rcParams.aqStrength = ctx->aq_strength;
796         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "AQ enabled.\n");
797     }
798
799     if (ctx->temporal_aq) {
800         ctx->encode_config.rcParams.enableTemporalAQ = 1;
801         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ enabled.\n");
802     }
803
804     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
805         int lkd_bound = FFMIN(ctx->nb_surfaces, ctx->async_depth) -
806                         ctx->encode_config.frameIntervalP - 4;
807
808         if (lkd_bound < 0) {
809             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
810                    "Lookahead not enabled. Increase buffer delay (-delay).\n");
811         } else {
812             ctx->encode_config.rcParams.enableLookahead = 1;
813             ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth  = av_clip(ctx->rc_lookahead, 0, lkd_bound);
814             ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt   = ctx->no_scenecut;
815             ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt   = !ctx->b_adapt;
816             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
817                    "Lookahead enabled: depth %d, scenecut %s, B-adapt %s.\n",
818                    ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth,
819                    ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt ? "disabled" : "enabled",
820                    ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt ? "disabled" : "enabled");
821         }
822     }
823
824     if (ctx->strict_gop) {
825         ctx->encode_config.rcParams.strictGOPTarget = 1;
826         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Strict GOP target enabled.\n");
827     }
828
829     if (ctx->nonref_p)
830         ctx->encode_config.rcParams.enableNonRefP = 1;
831
832     if (ctx->zerolatency)
833         ctx->encode_config.rcParams.zeroReorderDelay = 1;
834
835     if (ctx->quality)
836     {
837         //convert from float to fixed point 8.8
838         int tmp_quality = (int)(ctx->quality * 256.0f);
839         ctx->encode_config.rcParams.targetQuality = (uint8_t)(tmp_quality >> 8);
840         ctx->encode_config.rcParams.targetQualityLSB = (uint8_t)(tmp_quality & 0xff);
841     }
842 }
843
844 static av_cold int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
845 {
846     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
847     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
848     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
849     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
850
851     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
852     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
853     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
854     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
855         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
856
857     vui->colourDescriptionPresentFlag =
858         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
859
860     vui->videoSignalTypePresentFlag =
861         (vui->colourDescriptionPresentFlag
862         || vui->videoFormat != 5
863         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
864
865     h264->sliceMode = 3;
866     h264->sliceModeData = 1;
867
868     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
869     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
870     h264->outputAUD     = ctx->aud;
871
872     if (avctx->refs >= 0) {
873         /* 0 means "let the hardware decide" */
874         h264->maxNumRefFrames = avctx->refs;
875     }
876     if (avctx->gop_size >= 0) {
877         h264->idrPeriod = cc->gopLength;
878     }
879
880     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
881         h264->outputBufferingPeriodSEI = 1;
882     }
883
884     h264->outputPictureTimingSEI = 1;
885
886     if (cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ ||
887         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ ||
888         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ) {
889         h264->adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
890         h264->fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
891     }
892
893     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
894         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
895     } else {
896         switch(ctx->profile) {
897         case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
898             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
899             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
900             break;
901         case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
902             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
903             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
904             break;
905         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
906             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
907             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
908             break;
909         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444P:
910             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
911             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
912             break;
913         }
914     }
915
916     // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
917     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
918         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
919         avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
920     }
921
922     h264->chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
923
924     h264->level = ctx->level;
925
926     if (ctx->coder >= 0)
927         h264->entropyCodingMode = ctx->coder;
928
929     return 0;
930 }
931
932 static av_cold int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
933 {
934     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
935     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
936     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
937     NV_ENC_CONFIG_HEVC_VUI_PARAMETERS *vui = &hevc->hevcVUIParameters;
938
939     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
940     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
941     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
942     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
943         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
944
945     vui->colourDescriptionPresentFlag =
946         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
947
948     vui->videoSignalTypePresentFlag =
949         (vui->colourDescriptionPresentFlag
950         || vui->videoFormat != 5
951         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
952
953     hevc->sliceMode = 3;
954     hevc->sliceModeData = 1;
955
956     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
957     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
958     hevc->outputAUD     = ctx->aud;
959
960     if (avctx->refs >= 0) {
961         /* 0 means "let the hardware decide" */
962         hevc->maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
963     }
964     if (avctx->gop_size >= 0) {
965         hevc->idrPeriod = cc->gopLength;
966     }
967
968     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
969         hevc->outputBufferingPeriodSEI = 1;
970     }
971
972     hevc->outputPictureTimingSEI = 1;
973
974     switch (ctx->profile) {
975     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN:
976         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
977         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
978         break;
979     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_10:
980         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
981         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
982         break;
983     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_REXT:
984         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
985         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
986         break;
987     }
988
989     // force setting profile as main10 if input is 10 bit
990     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt)) {
991         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
992         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
993     }
994
995     // force setting profile as rext if input is yuv444
996     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt)) {
997         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
998         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
999     }
1000
1001     hevc->chromaFormatIDC = IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) ? 3 : 1;
1002
1003     hevc->pixelBitDepthMinus8 = IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) ? 2 : 0;
1004
1005     hevc->level = ctx->level;
1006
1007     hevc->tier = ctx->tier;
1008
1009     return 0;
1010 }
1011
1012 static av_cold int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
1013 {
1014     switch (avctx->codec->id) {
1015     case AV_CODEC_ID_H264:
1016         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
1017     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1018         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
1019     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
1020     }
1021
1022     return 0;
1023 }
1024
1025 static av_cold int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
1026 {
1027     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1028     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1029     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1030
1031     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
1032     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
1033     AVCPBProperties *cpb_props;
1034     CUresult cu_res;
1035     CUcontext dummy;
1036     int res = 0;
1037     int dw, dh;
1038
1039     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1040     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
1041
1042     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
1043     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
1044
1045     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
1046
1047     nvenc_map_preset(ctx);
1048
1049     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
1050     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1051
1052     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder,
1053                                                     ctx->init_encode_params.encodeGUID,
1054                                                     ctx->init_encode_params.presetGUID,
1055                                                     &preset_config);
1056     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1057         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Cannot get the preset configuration");
1058
1059     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
1060
1061     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1062
1063     dw = avctx->width;
1064     dh = avctx->height;
1065     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
1066         dw*= avctx->sample_aspect_ratio.num;
1067         dh*= avctx->sample_aspect_ratio.den;
1068     }
1069     av_reduce(&dw, &dh, dw, dh, 1024 * 1024);
1070     ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
1071     ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
1072
1073     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
1074     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
1075
1076     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
1077     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
1078
1079     if (ctx->weighted_pred == 1)
1080         ctx->init_encode_params.enableWeightedPrediction = 1;
1081
1082     if (ctx->bluray_compat) {
1083         ctx->aud = 1;
1084         avctx->refs = FFMIN(FFMAX(avctx->refs, 0), 6);
1085         avctx->max_b_frames = FFMIN(avctx->max_b_frames, 3);
1086         switch (avctx->codec->id) {
1087         case AV_CODEC_ID_H264:
1088             /* maximum level depends on used resolution */
1089             break;
1090         case AV_CODEC_ID_HEVC:
1091             ctx->level = NV_ENC_LEVEL_HEVC_51;
1092             ctx->tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
1093             break;
1094         }
1095     }
1096
1097     if (avctx->gop_size > 0) {
1098         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
1099             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B-Frame, 3 two B-frames, and so on. */
1100             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
1101         }
1102
1103         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
1104     } else if (avctx->gop_size == 0) {
1105         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
1106         ctx->encode_config.gopLength = 1;
1107     }
1108
1109     ctx->initial_pts[0] = AV_NOPTS_VALUE;
1110     ctx->initial_pts[1] = AV_NOPTS_VALUE;
1111
1112     nvenc_recalc_surfaces(avctx);
1113
1114     nvenc_setup_rate_control(avctx);
1115
1116     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1117         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
1118     } else {
1119         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
1120     }
1121
1122     res = nvenc_setup_codec_config(avctx);
1123     if (res)
1124         return res;
1125
1126     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1127     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1128         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1129         return AVERROR_EXTERNAL;
1130     }
1131
1132     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
1133
1134     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1135     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1136         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1137         return AVERROR_EXTERNAL;
1138     }
1139
1140     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1141         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "InitializeEncoder failed");
1142     }
1143
1144     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1145         avctx->has_b_frames = 2;
1146
1147     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1148         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1149
1150     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
1151     if (!cpb_props)
1152         return AVERROR(ENOMEM);
1153     cpb_props->max_bitrate = ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate;
1154     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
1155     cpb_props->buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize;
1156
1157     return 0;
1158 }
1159
1160 static NV_ENC_BUFFER_FORMAT nvenc_map_buffer_format(enum AVPixelFormat pix_fmt)
1161 {
1162     switch (pix_fmt) {
1163     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1164         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1165     case AV_PIX_FMT_NV12:
1166         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1167     case AV_PIX_FMT_P010:
1168         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV420_10BIT;
1169     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1170         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1171     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
1172         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_10BIT;
1173     case AV_PIX_FMT_0RGB32:
1174         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ARGB;
1175     case AV_PIX_FMT_0BGR32:
1176         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ABGR;
1177     default:
1178         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED;
1179     }
1180 }
1181
1182 static av_cold int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
1183 {
1184     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1185     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1186     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1187     NvencSurface* tmp_surface = &ctx->surfaces[idx];
1188
1189     NVENCSTATUS nv_status;
1190     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
1191     allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
1192
1193     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1194         ctx->surfaces[idx].in_ref = av_frame_alloc();
1195         if (!ctx->surfaces[idx].in_ref)
1196             return AVERROR(ENOMEM);
1197     } else {
1198         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1199
1200         ctx->surfaces[idx].format = nvenc_map_buffer_format(ctx->data_pix_fmt);
1201         if (ctx->surfaces[idx].format == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1202             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1203                    av_get_pix_fmt_name(ctx->data_pix_fmt));
1204             return AVERROR(EINVAL);
1205         }
1206
1207         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1208         allocSurf.width = avctx->width;
1209         allocSurf.height = avctx->height;
1210         allocSurf.bufferFmt = ctx->surfaces[idx].format;
1211
1212         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1213         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1214             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateInputBuffer failed");
1215         }
1216
1217         ctx->surfaces[idx].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1218         ctx->surfaces[idx].width = allocSurf.width;
1219         ctx->surfaces[idx].height = allocSurf.height;
1220     }
1221
1222     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1223     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1224         int err = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateBitstreamBuffer failed");
1225         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1226             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[idx].input_surface);
1227         av_frame_free(&ctx->surfaces[idx].in_ref);
1228         return err;
1229     }
1230
1231     ctx->surfaces[idx].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1232     ctx->surfaces[idx].size = allocOut.size;
1233
1234     av_fifo_generic_write(ctx->unused_surface_queue, &tmp_surface, sizeof(tmp_surface), NULL);
1235
1236     return 0;
1237 }
1238
1239 static av_cold int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
1240 {
1241     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1242     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1243     CUresult cu_res;
1244     CUcontext dummy;
1245     int i, res;
1246
1247     ctx->surfaces = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->surfaces));
1248     if (!ctx->surfaces)
1249         return AVERROR(ENOMEM);
1250
1251     ctx->timestamp_list = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
1252     if (!ctx->timestamp_list)
1253         return AVERROR(ENOMEM);
1254
1255     ctx->unused_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1256     if (!ctx->unused_surface_queue)
1257         return AVERROR(ENOMEM);
1258
1259     ctx->output_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1260     if (!ctx->output_surface_queue)
1261         return AVERROR(ENOMEM);
1262     ctx->output_surface_ready_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1263     if (!ctx->output_surface_ready_queue)
1264         return AVERROR(ENOMEM);
1265
1266     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1267     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1268         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1269         return AVERROR_EXTERNAL;
1270     }
1271
1272     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1273         if ((res = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
1274         {
1275             cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1276             if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1277                 av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1278                 return AVERROR_EXTERNAL;
1279             }
1280             return res;
1281         }
1282     }
1283
1284     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1285     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1286         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1287         return AVERROR_EXTERNAL;
1288     }
1289
1290     return 0;
1291 }
1292
1293 static av_cold int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
1294 {
1295     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1296     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1297     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1298
1299     NVENCSTATUS nv_status;
1300     uint32_t outSize = 0;
1301     char tmpHeader[256];
1302     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1303     payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1304
1305     payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1306     payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1307     payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1308
1309     nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1310     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1311         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetSequenceParams failed");
1312     }
1313
1314     avctx->extradata_size = outSize;
1315     avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1316
1317     if (!avctx->extradata) {
1318         return AVERROR(ENOMEM);
1319     }
1320
1321     memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1322
1323     return 0;
1324 }
1325
1326 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1327 {
1328     NvencContext *ctx               = avctx->priv_data;
1329     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1330     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1331     CUresult cu_res;
1332     CUcontext dummy;
1333     int i;
1334
1335     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
1336     if (ctx->nvencoder) {
1337         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
1338                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
1339
1340         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1341         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1342             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1343             return AVERROR_EXTERNAL;
1344         }
1345
1346         p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &params);
1347     }
1348
1349     av_fifo_freep(&ctx->timestamp_list);
1350     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_ready_queue);
1351     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_queue);
1352     av_fifo_freep(&ctx->unused_surface_queue);
1353
1354     if (ctx->surfaces && avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1355         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1356             if (ctx->surfaces[i].input_surface) {
1357                  p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].in_map.mappedResource);
1358             }
1359         }
1360         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1361             if (ctx->registered_frames[i].regptr)
1362                 p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1363         }
1364         ctx->nb_registered_frames = 0;
1365     }
1366
1367     if (ctx->surfaces) {
1368         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1369             if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1370                 p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1371             av_frame_free(&ctx->surfaces[i].in_ref);
1372             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1373         }
1374     }
1375     av_freep(&ctx->surfaces);
1376     ctx->nb_surfaces = 0;
1377
1378     if (ctx->nvencoder) {
1379         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1380
1381         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1382         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1383             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1384             return AVERROR_EXTERNAL;
1385         }
1386     }
1387     ctx->nvencoder = NULL;
1388
1389     if (ctx->cu_context_internal)
1390         dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
1391     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal = NULL;
1392
1393     nvenc_free_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
1394     cuda_free_functions(&dl_fn->cuda_dl);
1395
1396     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
1397
1398     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
1399
1400     return 0;
1401 }
1402
1403 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1404 {
1405     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1406     int ret;
1407
1408     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1409         AVHWFramesContext *frames_ctx;
1410         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
1411             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1412                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
1413             return AVERROR(EINVAL);
1414         }
1415         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1416         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
1417     } else {
1418         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
1419     }
1420
1421     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
1422         return ret;
1423
1424     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
1425         return ret;
1426
1427     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
1428         return ret;
1429
1430     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
1431         return ret;
1432
1433     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1434         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
1435             return ret;
1436     }
1437
1438     return 0;
1439 }
1440
1441 static NvencSurface *get_free_frame(NvencContext *ctx)
1442 {
1443     NvencSurface *tmp_surf;
1444
1445     if (!(av_fifo_size(ctx->unused_surface_queue) > 0))
1446         // queue empty
1447         return NULL;
1448
1449     av_fifo_generic_read(ctx->unused_surface_queue, &tmp_surf, sizeof(tmp_surf), NULL);
1450     return tmp_surf;
1451 }
1452
1453 static int nvenc_copy_frame(AVCodecContext *avctx, NvencSurface *nv_surface,
1454             NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *lock_buffer_params, const AVFrame *frame)
1455 {
1456     int dst_linesize[4] = {
1457         lock_buffer_params->pitch,
1458         lock_buffer_params->pitch,
1459         lock_buffer_params->pitch,
1460         lock_buffer_params->pitch
1461     };
1462     uint8_t *dst_data[4];
1463     int ret;
1464
1465     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1466         dst_linesize[1] = dst_linesize[2] >>= 1;
1467
1468     ret = av_image_fill_pointers(dst_data, frame->format, nv_surface->height,
1469                                  lock_buffer_params->bufferDataPtr, dst_linesize);
1470     if (ret < 0)
1471         return ret;
1472
1473     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1474         FFSWAP(uint8_t*, dst_data[1], dst_data[2]);
1475
1476     av_image_copy(dst_data, dst_linesize,
1477                   (const uint8_t**)frame->data, frame->linesize, frame->format,
1478                   avctx->width, avctx->height);
1479
1480     return 0;
1481 }
1482
1483 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1484 {
1485     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1486     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1487     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1488
1489     int i;
1490
1491     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1492         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1493             if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1494                 if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1495                     p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder,
1496                                                 ctx->registered_frames[i].regptr);
1497                     ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1498                 }
1499                 return i;
1500             }
1501         }
1502     } else {
1503         return ctx->nb_registered_frames++;
1504     }
1505
1506     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1507     return AVERROR(ENOMEM);
1508 }
1509
1510 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1511 {
1512     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1513     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1514     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1515
1516     AVHWFramesContext *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)frame->hw_frames_ctx->data;
1517     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1518     int i, idx, ret;
1519
1520     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1521         if (ctx->registered_frames[i].ptr == (CUdeviceptr)frame->data[0])
1522             return i;
1523     }
1524
1525     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1526     if (idx < 0)
1527         return idx;
1528
1529     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1530     reg.resourceType       = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1531     reg.width              = frames_ctx->width;
1532     reg.height             = frames_ctx->height;
1533     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1534     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1535
1536     reg.bufferFormat       = nvenc_map_buffer_format(frames_ctx->sw_format);
1537     if (reg.bufferFormat == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1538         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1539                av_get_pix_fmt_name(frames_ctx->sw_format));
1540         return AVERROR(EINVAL);
1541     }
1542
1543     ret = p_nvenc->nvEncRegisterResource(ctx->nvencoder, &reg);
1544     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1545         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1546         return AVERROR_UNKNOWN;
1547     }
1548
1549     ctx->registered_frames[idx].ptr    = (CUdeviceptr)frame->data[0];
1550     ctx->registered_frames[idx].regptr = reg.registeredResource;
1551     return idx;
1552 }
1553
1554 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1555                                       NvencSurface *nvenc_frame)
1556 {
1557     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1558     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1559     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1560
1561     int res;
1562     NVENCSTATUS nv_status;
1563
1564     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1565         int reg_idx = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1566         if (reg_idx < 0) {
1567             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input CUDA frame\n");
1568             return reg_idx;
1569         }
1570
1571         res = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1572         if (res < 0)
1573             return res;
1574
1575         nvenc_frame->in_map.version = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1576         nvenc_frame->in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1577         nv_status = p_nvenc->nvEncMapInputResource(ctx->nvencoder, &nvenc_frame->in_map);
1578         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1579             av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1580             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Error mapping an input resource");
1581         }
1582
1583         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped = 1;
1584         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1585         nvenc_frame->input_surface             = nvenc_frame->in_map.mappedResource;
1586         nvenc_frame->format                    = nvenc_frame->in_map.mappedBufferFmt;
1587         nvenc_frame->pitch                     = frame->linesize[0];
1588         return 0;
1589     } else {
1590         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1591
1592         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1593         lockBufferParams.inputBuffer = nvenc_frame->input_surface;
1594
1595         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1596         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1597             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking nvenc input buffer");
1598         }
1599
1600         nvenc_frame->pitch = lockBufferParams.pitch;
1601         res = nvenc_copy_frame(avctx, nvenc_frame, &lockBufferParams, frame);
1602
1603         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, nvenc_frame->input_surface);
1604         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1605             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking input buffer!");
1606         }
1607
1608         return res;
1609     }
1610 }
1611
1612 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1613                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1614 {
1615     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1616
1617     switch (avctx->codec->id) {
1618     case AV_CODEC_ID_H264:
1619         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1620             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1621         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1622             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1623       break;
1624     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1625         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1626             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1627         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1628             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1629         break;
1630     }
1631 }
1632
1633 static inline void timestamp_queue_enqueue(AVFifoBuffer* queue, int64_t timestamp)
1634 {
1635     av_fifo_generic_write(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1636 }
1637
1638 static inline int64_t timestamp_queue_dequeue(AVFifoBuffer* queue)
1639 {
1640     int64_t timestamp = AV_NOPTS_VALUE;
1641     if (av_fifo_size(queue) > 0)
1642         av_fifo_generic_read(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1643
1644     return timestamp;
1645 }
1646
1647 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1648                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1649                                AVPacket *pkt)
1650 {
1651     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1652
1653     pkt->pts = params->outputTimeStamp;
1654
1655     /* generate the first dts by linearly extrapolating the
1656      * first two pts values to the past */
1657     if (avctx->max_b_frames > 0 && !ctx->first_packet_output &&
1658         ctx->initial_pts[1] != AV_NOPTS_VALUE) {
1659         int64_t ts0 = ctx->initial_pts[0], ts1 = ctx->initial_pts[1];
1660         int64_t delta;
1661
1662         if ((ts0 < 0 && ts1 > INT64_MAX + ts0) ||
1663             (ts0 > 0 && ts1 < INT64_MIN + ts0))
1664             return AVERROR(ERANGE);
1665         delta = ts1 - ts0;
1666
1667         if ((delta < 0 && ts0 > INT64_MAX + delta) ||
1668             (delta > 0 && ts0 < INT64_MIN + delta))
1669             return AVERROR(ERANGE);
1670         pkt->dts = ts0 - delta;
1671
1672         ctx->first_packet_output = 1;
1673         return 0;
1674     }
1675
1676     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1677
1678     return 0;
1679 }
1680
1681 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencSurface *tmpoutsurf)
1682 {
1683     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1684     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1685     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1686
1687     uint32_t slice_mode_data;
1688     uint32_t *slice_offsets = NULL;
1689     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1690     NVENCSTATUS nv_status;
1691     int res = 0;
1692
1693     enum AVPictureType pict_type;
1694
1695     switch (avctx->codec->id) {
1696     case AV_CODEC_ID_H264:
1697       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1698       break;
1699     case AV_CODEC_ID_H265:
1700       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1701       break;
1702     default:
1703       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1704       res = AVERROR(EINVAL);
1705       goto error;
1706     }
1707     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1708
1709     if (!slice_offsets)
1710         goto error;
1711
1712     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1713
1714     lock_params.doNotWait = 0;
1715     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1716     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1717
1718     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1719     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1720         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking bitstream buffer");
1721         goto error;
1722     }
1723
1724     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1725         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1726         goto error;
1727     }
1728
1729     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1730
1731     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1732     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1733         nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open");
1734
1735
1736     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1737         p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->in_map.mappedResource);
1738         av_frame_unref(tmpoutsurf->in_ref);
1739         ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped = 0;
1740
1741         tmpoutsurf->input_surface = NULL;
1742     }
1743
1744     switch (lock_params.pictureType) {
1745     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1746         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1747     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1748         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1749         break;
1750     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1751         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1752         break;
1753     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1754         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1755         break;
1756     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1757         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1758         break;
1759     default:
1760         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1761         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1762         res = AVERROR_EXTERNAL;
1763         goto error;
1764     }
1765
1766 #if FF_API_CODED_FRAME
1767 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1768     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
1769 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1770 #endif
1771
1772     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt,
1773         (lock_params.frameAvgQP - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
1774
1775     res = nvenc_set_timestamp(avctx, &lock_params, pkt);
1776     if (res < 0)
1777         goto error2;
1778
1779     av_free(slice_offsets);
1780
1781     return 0;
1782
1783 error:
1784     timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1785
1786 error2:
1787     av_free(slice_offsets);
1788
1789     return res;
1790 }
1791
1792 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
1793 {
1794     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1795     int nb_ready, nb_pending;
1796
1797     /* when B-frames are enabled, we wait for two initial timestamps to
1798      * calculate the first dts */
1799     if (!flush && avctx->max_b_frames > 0 &&
1800         (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE || ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE))
1801         return 0;
1802
1803     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->output_surface_ready_queue)   / sizeof(NvencSurface*);
1804     nb_pending = av_fifo_size(ctx->output_surface_queue)         / sizeof(NvencSurface*);
1805     if (flush)
1806         return nb_ready > 0;
1807     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
1808 }
1809
1810 int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1811                           const AVFrame *frame, int *got_packet)
1812 {
1813     NVENCSTATUS nv_status;
1814     CUresult cu_res;
1815     CUcontext dummy;
1816     NvencSurface *tmpoutsurf, *inSurf;
1817     int res;
1818
1819     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1820     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1821     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1822
1823     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1824     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1825
1826     if (frame) {
1827         inSurf = get_free_frame(ctx);
1828         if (!inSurf) {
1829             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No free surfaces\n");
1830             return AVERROR_BUG;
1831         }
1832
1833         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1834         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1835             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1836             return AVERROR_EXTERNAL;
1837         }
1838
1839         res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, inSurf);
1840
1841         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1842         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1843             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1844             return AVERROR_EXTERNAL;
1845         }
1846
1847         if (res) {
1848             return res;
1849         }
1850
1851         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1852         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1853         pic_params.inputWidth = inSurf->width;
1854         pic_params.inputHeight = inSurf->height;
1855         pic_params.inputPitch = inSurf->pitch;
1856         pic_params.outputBitstream = inSurf->output_surface;
1857
1858         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1859             if (frame->top_field_first)
1860                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1861             else
1862                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1863         } else {
1864             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1865         }
1866
1867         if (ctx->forced_idr >= 0 && frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I) {
1868             pic_params.encodePicFlags =
1869                 ctx->forced_idr ? NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEIDR : NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEINTRA;
1870         } else {
1871             pic_params.encodePicFlags = 0;
1872         }
1873
1874         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1875
1876         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &pic_params);
1877     } else {
1878         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1879     }
1880
1881     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1882     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1883         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1884         return AVERROR_EXTERNAL;
1885     }
1886
1887     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1888
1889     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1890     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1891         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1892         return AVERROR_EXTERNAL;
1893     }
1894
1895     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS &&
1896         nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
1897         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "EncodePicture failed!");
1898
1899     if (frame) {
1900         av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_queue, &inSurf, sizeof(inSurf), NULL);
1901         timestamp_queue_enqueue(ctx->timestamp_list, frame->pts);
1902
1903         if (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE)
1904             ctx->initial_pts[0] = frame->pts;
1905         else if (ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE)
1906             ctx->initial_pts[1] = frame->pts;
1907     }
1908
1909     /* all the pending buffers are now ready for output */
1910     if (nv_status == NV_ENC_SUCCESS) {
1911         while (av_fifo_size(ctx->output_surface_queue) > 0) {
1912             av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1913             av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1914         }
1915     }
1916
1917     if (output_ready(avctx, !frame)) {
1918         av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1919
1920         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1921         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1922             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1923             return AVERROR_EXTERNAL;
1924         }
1925
1926         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmpoutsurf);
1927
1928         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1929         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1930             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1931             return AVERROR_EXTERNAL;
1932         }
1933
1934         if (res)
1935             return res;
1936
1937         av_fifo_generic_write(ctx->unused_surface_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1938
1939         *got_packet = 1;
1940     } else {
1941         *got_packet = 0;
1942     }
1943
1944     return 0;
1945 }