nvenc: factor context push/pop into functions
[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 int nvenc_push_context(AVCodecContext *avctx)
170 {
171     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
172     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
173     CUresult cu_res;
174
175     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
176     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
177         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
178         return AVERROR_EXTERNAL;
179     }
180
181     return 0;
182 }
183
184 static int nvenc_pop_context(AVCodecContext *avctx)
185 {
186     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
187     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
188     CUresult cu_res;
189     CUcontext dummy;
190
191     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
192     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
193         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
194         return AVERROR_EXTERNAL;
195     }
196
197     return 0;
198 }
199
200 static av_cold int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
201 {
202     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
203     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
204     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
205     NVENCSTATUS ret;
206
207     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
208     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
209     params.device     = ctx->cu_context;
210     params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
211
212     ret = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvencoder);
213     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
214         ctx->nvencoder = NULL;
215         return nvenc_print_error(avctx, ret, "OpenEncodeSessionEx failed");
216     }
217
218     return 0;
219 }
220
221 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
222 {
223     NvencContext *ctx                    = avctx->priv_data;
224     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
225     int i, ret, count = 0;
226     GUID *guids = NULL;
227
228     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvencoder, &count);
229
230     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
231         return AVERROR(ENOSYS);
232
233     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
234     if (!guids)
235         return AVERROR(ENOMEM);
236
237     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvencoder, guids, count, &count);
238     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
239         ret = AVERROR(ENOSYS);
240         goto fail;
241     }
242
243     ret = AVERROR(ENOSYS);
244     for (i = 0; i < count; i++) {
245         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->init_encode_params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
246             ret = 0;
247             break;
248         }
249     }
250
251 fail:
252     av_free(guids);
253
254     return ret;
255 }
256
257 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
258 {
259     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
260     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
261     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
262     int ret, val = 0;
263
264     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
265     params.capsToQuery = cap;
266
267     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvencoder, ctx->init_encode_params.encodeGUID, &params, &val);
268
269     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
270         return val;
271     return 0;
272 }
273
274 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
275 {
276     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
277     int ret;
278
279     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
280     if (ret < 0) {
281         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Codec not supported\n");
282         return ret;
283     }
284
285     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
286     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
287         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "YUV444P not supported\n");
288         return AVERROR(ENOSYS);
289     }
290
291     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOSSLESS_ENCODE);
292     if (ctx->preset >= PRESET_LOSSLESS_DEFAULT && ret <= 0) {
293         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Lossless encoding not supported\n");
294         return AVERROR(ENOSYS);
295     }
296
297     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
298     if (ret < avctx->width) {
299         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Width %d exceeds %d\n",
300                avctx->width, ret);
301         return AVERROR(ENOSYS);
302     }
303
304     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
305     if (ret < avctx->height) {
306         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Height %d exceeds %d\n",
307                avctx->height, ret);
308         return AVERROR(ENOSYS);
309     }
310
311     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
312     if (ret < avctx->max_b_frames) {
313         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Max B-frames %d exceed %d\n",
314                avctx->max_b_frames, ret);
315
316         return AVERROR(ENOSYS);
317     }
318
319     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_FIELD_ENCODING);
320     if (ret < 1 && avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
321         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
322                "Interlaced encoding is not supported. Supported level: %d\n",
323                ret);
324         return AVERROR(ENOSYS);
325     }
326
327     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_10BIT_ENCODE);
328     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
329         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "10 bit encode not supported\n");
330         return AVERROR(ENOSYS);
331     }
332
333     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOOKAHEAD);
334     if (ctx->rc_lookahead > 0 && ret <= 0) {
335         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "RC lookahead not supported\n");
336         return AVERROR(ENOSYS);
337     }
338
339     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_TEMPORAL_AQ);
340     if (ctx->temporal_aq > 0 && ret <= 0) {
341         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ not supported\n");
342         return AVERROR(ENOSYS);
343     }
344
345     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_WEIGHTED_PREDICTION);
346     if (ctx->weighted_pred > 0 && ret <= 0) {
347         av_log (avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Weighted Prediction not supported\n");
348         return AVERROR(ENOSYS);
349     }
350
351     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_CABAC);
352     if (ctx->coder == NV_ENC_H264_ENTROPY_CODING_MODE_CABAC && ret <= 0) {
353         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "CABAC entropy coding not supported\n");
354         return AVERROR(ENOSYS);
355     }
356
357     return 0;
358 }
359
360 static av_cold int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
361 {
362     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
363     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
364     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
365     char name[128] = { 0};
366     int major, minor, ret;
367     CUresult cu_res;
368     CUdevice cu_device;
369     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
370
371     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
372         loglevel = AV_LOG_INFO;
373
374     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGet(&cu_device, idx);
375     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
376         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
377                "Cannot access the CUDA device %d\n",
378                idx);
379         return -1;
380     }
381
382     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetName(name, sizeof(name), cu_device);
383     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
384         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceGetName failed on device %d\n", idx);
385         return -1;
386     }
387
388     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceComputeCapability(&major, &minor, cu_device);
389     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
390         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceComputeCapability failed on device %d\n", idx);
391         return -1;
392     }
393
394     av_log(avctx, loglevel, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d ]\n", idx, name, major, minor);
395     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP) {
396         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC\n");
397         goto fail;
398     }
399
400     if (ctx->device != idx && ctx->device != ANY_DEVICE)
401         return -1;
402
403     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxCreate(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device);
404     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
405         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
406         goto fail;
407     }
408
409     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
410
411     if ((ret = nvenc_pop_context(avctx)) < 0)
412         goto fail2;
413
414     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
415         goto fail2;
416
417     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
418         goto fail3;
419
420     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
421
422     dl_fn->nvenc_device_count++;
423
424     if (ctx->device == idx || ctx->device == ANY_DEVICE)
425         return 0;
426
427 fail3:
428     if ((ret = nvenc_push_context(avctx)) < 0)
429         return ret;
430
431     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
432     ctx->nvencoder = NULL;
433
434     if ((ret = nvenc_pop_context(avctx)) < 0)
435         return ret;
436
437 fail2:
438     dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
439     ctx->cu_context_internal = NULL;
440
441 fail:
442     return AVERROR(ENOSYS);
443 }
444
445 static av_cold int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
446 {
447     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
448     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
449
450     switch (avctx->codec->id) {
451     case AV_CODEC_ID_H264:
452         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
453         break;
454     case AV_CODEC_ID_HEVC:
455         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
456         break;
457     default:
458         return AVERROR_BUG;
459     }
460
461     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->hw_frames_ctx || avctx->hw_device_ctx) {
462         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
463         AVHWDeviceContext   *hwdev_ctx;
464         AVCUDADeviceContext *device_hwctx;
465         int ret;
466
467         if (avctx->hw_frames_ctx) {
468             frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
469             device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
470         } else if (avctx->hw_device_ctx) {
471             hwdev_ctx = (AVHWDeviceContext*)avctx->hw_device_ctx->data;
472             device_hwctx = hwdev_ctx->hwctx;
473         } else {
474             return AVERROR(EINVAL);
475         }
476
477         ctx->cu_context = device_hwctx->cuda_ctx;
478
479         ret = nvenc_open_session(avctx);
480         if (ret < 0)
481             return ret;
482
483         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
484         if (ret < 0) {
485             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Provided device doesn't support required NVENC features\n");
486             return ret;
487         }
488     } else {
489         int i, nb_devices = 0;
490
491         if ((dl_fn->cuda_dl->cuInit(0)) != CUDA_SUCCESS) {
492             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
493                    "Cannot init CUDA\n");
494             return AVERROR_UNKNOWN;
495         }
496
497         if ((dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetCount(&nb_devices)) != CUDA_SUCCESS) {
498             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
499                    "Cannot enumerate the CUDA devices\n");
500             return AVERROR_UNKNOWN;
501         }
502
503         if (!nb_devices) {
504             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
505                 return AVERROR_EXTERNAL;
506         }
507
508         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", nb_devices);
509
510         dl_fn->nvenc_device_count = 0;
511         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
512             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
513                 return 0;
514         }
515
516         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
517             return AVERROR_EXIT;
518
519         if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
520             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
521             return AVERROR_EXTERNAL;
522         }
523
524         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->device, nb_devices);
525         return AVERROR(EINVAL);
526     }
527
528     return 0;
529 }
530
531 typedef struct GUIDTuple {
532     const GUID guid;
533     int flags;
534 } GUIDTuple;
535
536 #define PRESET_ALIAS(alias, name, ...) \
537     [PRESET_ ## alias] = { NV_ENC_PRESET_ ## name ## _GUID, __VA_ARGS__ }
538
539 #define PRESET(name, ...) PRESET_ALIAS(name, name, __VA_ARGS__)
540
541 static void nvenc_map_preset(NvencContext *ctx)
542 {
543     GUIDTuple presets[] = {
544         PRESET(DEFAULT),
545         PRESET(HP),
546         PRESET(HQ),
547         PRESET(BD),
548         PRESET_ALIAS(SLOW,   HQ,    NVENC_TWO_PASSES),
549         PRESET_ALIAS(MEDIUM, HQ,    NVENC_ONE_PASS),
550         PRESET_ALIAS(FAST,   HP,    NVENC_ONE_PASS),
551         PRESET(LOW_LATENCY_DEFAULT, NVENC_LOWLATENCY),
552         PRESET(LOW_LATENCY_HP,      NVENC_LOWLATENCY),
553         PRESET(LOW_LATENCY_HQ,      NVENC_LOWLATENCY),
554         PRESET(LOSSLESS_DEFAULT,    NVENC_LOSSLESS),
555         PRESET(LOSSLESS_HP,         NVENC_LOSSLESS),
556     };
557
558     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
559
560     ctx->init_encode_params.presetGUID = t->guid;
561     ctx->flags = t->flags;
562 }
563
564 #undef PRESET
565 #undef PRESET_ALIAS
566
567 static av_cold void set_constqp(AVCodecContext *avctx)
568 {
569     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
570     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
571
572     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
573
574     if (ctx->init_qp_p >= 0) {
575         rc->constQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
576         if (ctx->init_qp_i >= 0 && ctx->init_qp_b >= 0) {
577             rc->constQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
578             rc->constQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
579         } else if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
580             rc->constQP.qpIntra = av_clip(
581                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
582             rc->constQP.qpInterB = av_clip(
583                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
584         } else {
585             rc->constQP.qpIntra = rc->constQP.qpInterP;
586             rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpInterP;
587         }
588     } else if (ctx->cqp >= 0) {
589         rc->constQP.qpInterP = rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpIntra = ctx->cqp;
590         if (avctx->b_quant_factor != 0.0)
591             rc->constQP.qpInterB = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
592         if (avctx->i_quant_factor != 0.0)
593             rc->constQP.qpIntra = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
594     }
595
596     avctx->qmin = -1;
597     avctx->qmax = -1;
598 }
599
600 static av_cold void set_vbr(AVCodecContext *avctx)
601 {
602     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
603     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
604     int qp_inter_p;
605
606     if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
607         rc->enableMinQP = 1;
608         rc->enableMaxQP = 1;
609
610         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
611         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
612         rc->minQP.qpIntra  = avctx->qmin;
613
614         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
615         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
616         rc->maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
617
618         qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
619     } else if (avctx->qmin >= 0) {
620         rc->enableMinQP = 1;
621
622         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
623         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
624         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
625
626         qp_inter_p = avctx->qmin;
627     } else {
628         qp_inter_p = 26; // default to 26
629     }
630
631     rc->enableInitialRCQP = 1;
632
633     if (ctx->init_qp_p < 0) {
634         rc->initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
635     } else {
636         rc->initialRCQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
637     }
638
639     if (ctx->init_qp_i < 0) {
640         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
641             rc->initialRCQP.qpIntra = av_clip(
642                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
643         } else {
644             rc->initialRCQP.qpIntra = rc->initialRCQP.qpInterP;
645         }
646     } else {
647         rc->initialRCQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
648     }
649
650     if (ctx->init_qp_b < 0) {
651         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
652             rc->initialRCQP.qpInterB = av_clip(
653                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
654         } else {
655             rc->initialRCQP.qpInterB = rc->initialRCQP.qpInterP;
656         }
657     } else {
658         rc->initialRCQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
659     }
660 }
661
662 static av_cold void set_lossless(AVCodecContext *avctx)
663 {
664     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
665     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
666
667     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
668     rc->constQP.qpInterB = 0;
669     rc->constQP.qpInterP = 0;
670     rc->constQP.qpIntra  = 0;
671
672     avctx->qmin = -1;
673     avctx->qmax = -1;
674 }
675
676 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx)
677 {
678     NvencContext *ctx    = avctx->priv_data;
679     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
680
681     switch (ctx->rc) {
682     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
683         set_constqp(avctx);
684         return;
685     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
686         if (avctx->qmin < 0) {
687             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
688                    "The variable bitrate rate-control requires "
689                    "the 'qmin' option set.\n");
690             set_vbr(avctx);
691             return;
692         }
693         /* fall through */
694     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ:
695     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
696         set_vbr(avctx);
697         break;
698     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
699     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ:
700     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ:
701         break;
702     }
703
704     rc->rateControlMode = ctx->rc;
705 }
706
707 static av_cold int nvenc_recalc_surfaces(AVCodecContext *avctx)
708 {
709     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
710     // default minimum of 4 surfaces
711     // multiply by 2 for number of NVENCs on gpu (hardcode to 2)
712     // another multiply by 2 to avoid blocking next PBB group
713     int nb_surfaces = FFMAX(4, ctx->encode_config.frameIntervalP * 2 * 2);
714
715     // lookahead enabled
716     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
717         // +1 is to account for lkd_bound calculation later
718         // +4 is to allow sufficient pipelining with lookahead
719         nb_surfaces = FFMAX(1, FFMAX(nb_surfaces, ctx->rc_lookahead + ctx->encode_config.frameIntervalP + 1 + 4));
720         if (nb_surfaces > ctx->nb_surfaces && ctx->nb_surfaces > 0)
721         {
722             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
723                    "Defined rc_lookahead requires more surfaces, "
724                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
725         }
726         ctx->nb_surfaces = FFMAX(nb_surfaces, ctx->nb_surfaces);
727     } else {
728         if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1 && ctx->nb_surfaces < nb_surfaces && ctx->nb_surfaces > 0)
729         {
730             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
731                    "Defined b-frame requires more surfaces, "
732                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
733             ctx->nb_surfaces = FFMAX(ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
734         }
735         else if (ctx->nb_surfaces <= 0)
736             ctx->nb_surfaces = nb_surfaces;
737         // otherwise use user specified value
738     }
739
740     ctx->nb_surfaces = FFMAX(1, FFMIN(MAX_REGISTERED_FRAMES, ctx->nb_surfaces));
741     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
742
743     return 0;
744 }
745
746 static av_cold void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
747 {
748     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
749
750     if (avctx->global_quality > 0)
751         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Using global_quality with nvenc is deprecated. Use qp instead.\n");
752
753     if (ctx->cqp < 0 && avctx->global_quality > 0)
754         ctx->cqp = avctx->global_quality;
755
756     if (avctx->bit_rate > 0) {
757         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
758     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
759         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
760     }
761
762     if (avctx->rc_max_rate > 0)
763         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
764
765     if (ctx->rc < 0) {
766         if (ctx->flags & NVENC_ONE_PASS)
767             ctx->twopass = 0;
768         if (ctx->flags & NVENC_TWO_PASSES)
769             ctx->twopass = 1;
770
771         if (ctx->twopass < 0)
772             ctx->twopass = (ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY) != 0;
773
774         if (ctx->cbr) {
775             if (ctx->twopass) {
776                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ;
777             } else {
778                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
779             }
780         } else if (ctx->cqp >= 0) {
781             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
782         } else if (ctx->twopass) {
783             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ;
784         } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
785             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
786         }
787     }
788
789     if (ctx->rc >= 0 && ctx->rc & RC_MODE_DEPRECATED) {
790         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Specified rc mode is deprecated.\n");
791         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tll_2pass_quality -> cbr_ld_hq\n");
792         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tll_2pass_size -> cbr_hq\n");
793         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tvbr_2pass -> vbr_hq\n");
794         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tvbr_minqp -> (no replacement)\n");
795
796         ctx->rc &= ~RC_MODE_DEPRECATED;
797     }
798
799     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
800         set_lossless(avctx);
801     } else if (ctx->rc >= 0) {
802         nvenc_override_rate_control(avctx);
803     } else {
804         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
805         set_vbr(avctx);
806     }
807
808     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
809         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
810     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
811         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
812     }
813
814     if (ctx->aq) {
815         ctx->encode_config.rcParams.enableAQ   = 1;
816         ctx->encode_config.rcParams.aqStrength = ctx->aq_strength;
817         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "AQ enabled.\n");
818     }
819
820     if (ctx->temporal_aq) {
821         ctx->encode_config.rcParams.enableTemporalAQ = 1;
822         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ enabled.\n");
823     }
824
825     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
826         int lkd_bound = FFMIN(ctx->nb_surfaces, ctx->async_depth) -
827                         ctx->encode_config.frameIntervalP - 4;
828
829         if (lkd_bound < 0) {
830             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
831                    "Lookahead not enabled. Increase buffer delay (-delay).\n");
832         } else {
833             ctx->encode_config.rcParams.enableLookahead = 1;
834             ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth  = av_clip(ctx->rc_lookahead, 0, lkd_bound);
835             ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt   = ctx->no_scenecut;
836             ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt   = !ctx->b_adapt;
837             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
838                    "Lookahead enabled: depth %d, scenecut %s, B-adapt %s.\n",
839                    ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth,
840                    ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt ? "disabled" : "enabled",
841                    ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt ? "disabled" : "enabled");
842         }
843     }
844
845     if (ctx->strict_gop) {
846         ctx->encode_config.rcParams.strictGOPTarget = 1;
847         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Strict GOP target enabled.\n");
848     }
849
850     if (ctx->nonref_p)
851         ctx->encode_config.rcParams.enableNonRefP = 1;
852
853     if (ctx->zerolatency)
854         ctx->encode_config.rcParams.zeroReorderDelay = 1;
855
856     if (ctx->quality)
857     {
858         //convert from float to fixed point 8.8
859         int tmp_quality = (int)(ctx->quality * 256.0f);
860         ctx->encode_config.rcParams.targetQuality = (uint8_t)(tmp_quality >> 8);
861         ctx->encode_config.rcParams.targetQualityLSB = (uint8_t)(tmp_quality & 0xff);
862     }
863 }
864
865 static av_cold int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
866 {
867     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
868     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
869     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
870     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
871
872     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
873     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
874     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
875     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
876         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
877
878     vui->colourDescriptionPresentFlag =
879         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
880
881     vui->videoSignalTypePresentFlag =
882         (vui->colourDescriptionPresentFlag
883         || vui->videoFormat != 5
884         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
885
886     h264->sliceMode = 3;
887     h264->sliceModeData = 1;
888
889     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
890     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
891     h264->outputAUD     = ctx->aud;
892
893     if (avctx->refs >= 0) {
894         /* 0 means "let the hardware decide" */
895         h264->maxNumRefFrames = avctx->refs;
896     }
897     if (avctx->gop_size >= 0) {
898         h264->idrPeriod = cc->gopLength;
899     }
900
901     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
902         h264->outputBufferingPeriodSEI = 1;
903     }
904
905     h264->outputPictureTimingSEI = 1;
906
907     if (cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ ||
908         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ ||
909         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ) {
910         h264->adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
911         h264->fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
912     }
913
914     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
915         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
916     } else {
917         switch(ctx->profile) {
918         case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
919             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
920             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
921             break;
922         case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
923             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
924             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
925             break;
926         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
927             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
928             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
929             break;
930         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444P:
931             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
932             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
933             break;
934         }
935     }
936
937     // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
938     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
939         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
940         avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
941     }
942
943     h264->chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
944
945     h264->level = ctx->level;
946
947     if (ctx->coder >= 0)
948         h264->entropyCodingMode = ctx->coder;
949
950     return 0;
951 }
952
953 static av_cold int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
954 {
955     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
956     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
957     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
958     NV_ENC_CONFIG_HEVC_VUI_PARAMETERS *vui = &hevc->hevcVUIParameters;
959
960     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
961     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
962     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
963     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
964         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
965
966     vui->colourDescriptionPresentFlag =
967         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
968
969     vui->videoSignalTypePresentFlag =
970         (vui->colourDescriptionPresentFlag
971         || vui->videoFormat != 5
972         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
973
974     hevc->sliceMode = 3;
975     hevc->sliceModeData = 1;
976
977     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
978     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
979     hevc->outputAUD     = ctx->aud;
980
981     if (avctx->refs >= 0) {
982         /* 0 means "let the hardware decide" */
983         hevc->maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
984     }
985     if (avctx->gop_size >= 0) {
986         hevc->idrPeriod = cc->gopLength;
987     }
988
989     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
990         hevc->outputBufferingPeriodSEI = 1;
991     }
992
993     hevc->outputPictureTimingSEI = 1;
994
995     switch (ctx->profile) {
996     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN:
997         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
998         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
999         break;
1000     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_10:
1001         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
1002         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
1003         break;
1004     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_REXT:
1005         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
1006         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
1007         break;
1008     }
1009
1010     // force setting profile as main10 if input is 10 bit
1011     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt)) {
1012         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
1013         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
1014     }
1015
1016     // force setting profile as rext if input is yuv444
1017     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt)) {
1018         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
1019         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
1020     }
1021
1022     hevc->chromaFormatIDC = IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) ? 3 : 1;
1023
1024     hevc->pixelBitDepthMinus8 = IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) ? 2 : 0;
1025
1026     hevc->level = ctx->level;
1027
1028     hevc->tier = ctx->tier;
1029
1030     return 0;
1031 }
1032
1033 static av_cold int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
1034 {
1035     switch (avctx->codec->id) {
1036     case AV_CODEC_ID_H264:
1037         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
1038     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1039         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
1040     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
1041     }
1042
1043     return 0;
1044 }
1045
1046 static av_cold int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
1047 {
1048     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1049     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1050     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1051
1052     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
1053     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
1054     AVCPBProperties *cpb_props;
1055     int res = 0;
1056     int dw, dh;
1057
1058     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1059     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
1060
1061     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
1062     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
1063
1064     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
1065
1066     nvenc_map_preset(ctx);
1067
1068     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
1069     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1070
1071     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder,
1072                                                     ctx->init_encode_params.encodeGUID,
1073                                                     ctx->init_encode_params.presetGUID,
1074                                                     &preset_config);
1075     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1076         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Cannot get the preset configuration");
1077
1078     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
1079
1080     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1081
1082     dw = avctx->width;
1083     dh = avctx->height;
1084     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
1085         dw*= avctx->sample_aspect_ratio.num;
1086         dh*= avctx->sample_aspect_ratio.den;
1087     }
1088     av_reduce(&dw, &dh, dw, dh, 1024 * 1024);
1089     ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
1090     ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
1091
1092     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
1093     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
1094
1095     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
1096     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
1097
1098     if (ctx->weighted_pred == 1)
1099         ctx->init_encode_params.enableWeightedPrediction = 1;
1100
1101     if (ctx->bluray_compat) {
1102         ctx->aud = 1;
1103         avctx->refs = FFMIN(FFMAX(avctx->refs, 0), 6);
1104         avctx->max_b_frames = FFMIN(avctx->max_b_frames, 3);
1105         switch (avctx->codec->id) {
1106         case AV_CODEC_ID_H264:
1107             /* maximum level depends on used resolution */
1108             break;
1109         case AV_CODEC_ID_HEVC:
1110             ctx->level = NV_ENC_LEVEL_HEVC_51;
1111             ctx->tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
1112             break;
1113         }
1114     }
1115
1116     if (avctx->gop_size > 0) {
1117         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
1118             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B-Frame, 3 two B-frames, and so on. */
1119             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
1120         }
1121
1122         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
1123     } else if (avctx->gop_size == 0) {
1124         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
1125         ctx->encode_config.gopLength = 1;
1126     }
1127
1128     ctx->initial_pts[0] = AV_NOPTS_VALUE;
1129     ctx->initial_pts[1] = AV_NOPTS_VALUE;
1130
1131     nvenc_recalc_surfaces(avctx);
1132
1133     nvenc_setup_rate_control(avctx);
1134
1135     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1136         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
1137     } else {
1138         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
1139     }
1140
1141     res = nvenc_setup_codec_config(avctx);
1142     if (res)
1143         return res;
1144
1145     res = nvenc_push_context(avctx);
1146     if (res < 0)
1147         return res;
1148
1149     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
1150
1151     res = nvenc_pop_context(avctx);
1152     if (res < 0)
1153         return res;
1154
1155     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1156         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "InitializeEncoder failed");
1157     }
1158
1159     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1160         avctx->has_b_frames = 2;
1161
1162     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1163         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1164
1165     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
1166     if (!cpb_props)
1167         return AVERROR(ENOMEM);
1168     cpb_props->max_bitrate = ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate;
1169     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
1170     cpb_props->buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize;
1171
1172     return 0;
1173 }
1174
1175 static NV_ENC_BUFFER_FORMAT nvenc_map_buffer_format(enum AVPixelFormat pix_fmt)
1176 {
1177     switch (pix_fmt) {
1178     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1179         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1180     case AV_PIX_FMT_NV12:
1181         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1182     case AV_PIX_FMT_P010:
1183         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV420_10BIT;
1184     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1185         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1186     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
1187         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_10BIT;
1188     case AV_PIX_FMT_0RGB32:
1189         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ARGB;
1190     case AV_PIX_FMT_0BGR32:
1191         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ABGR;
1192     default:
1193         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED;
1194     }
1195 }
1196
1197 static av_cold int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
1198 {
1199     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1200     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1201     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1202     NvencSurface* tmp_surface = &ctx->surfaces[idx];
1203
1204     NVENCSTATUS nv_status;
1205     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
1206     allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
1207
1208     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1209         ctx->surfaces[idx].in_ref = av_frame_alloc();
1210         if (!ctx->surfaces[idx].in_ref)
1211             return AVERROR(ENOMEM);
1212     } else {
1213         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1214
1215         ctx->surfaces[idx].format = nvenc_map_buffer_format(ctx->data_pix_fmt);
1216         if (ctx->surfaces[idx].format == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1217             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1218                    av_get_pix_fmt_name(ctx->data_pix_fmt));
1219             return AVERROR(EINVAL);
1220         }
1221
1222         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1223         allocSurf.width = avctx->width;
1224         allocSurf.height = avctx->height;
1225         allocSurf.bufferFmt = ctx->surfaces[idx].format;
1226
1227         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1228         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1229             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateInputBuffer failed");
1230         }
1231
1232         ctx->surfaces[idx].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1233         ctx->surfaces[idx].width = allocSurf.width;
1234         ctx->surfaces[idx].height = allocSurf.height;
1235     }
1236
1237     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1238     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1239         int err = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateBitstreamBuffer failed");
1240         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1241             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[idx].input_surface);
1242         av_frame_free(&ctx->surfaces[idx].in_ref);
1243         return err;
1244     }
1245
1246     ctx->surfaces[idx].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1247     ctx->surfaces[idx].size = allocOut.size;
1248
1249     av_fifo_generic_write(ctx->unused_surface_queue, &tmp_surface, sizeof(tmp_surface), NULL);
1250
1251     return 0;
1252 }
1253
1254 static av_cold int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
1255 {
1256     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1257     int i, res;
1258
1259     ctx->surfaces = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->surfaces));
1260     if (!ctx->surfaces)
1261         return AVERROR(ENOMEM);
1262
1263     ctx->timestamp_list = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
1264     if (!ctx->timestamp_list)
1265         return AVERROR(ENOMEM);
1266
1267     ctx->unused_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1268     if (!ctx->unused_surface_queue)
1269         return AVERROR(ENOMEM);
1270
1271     ctx->output_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1272     if (!ctx->output_surface_queue)
1273         return AVERROR(ENOMEM);
1274     ctx->output_surface_ready_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1275     if (!ctx->output_surface_ready_queue)
1276         return AVERROR(ENOMEM);
1277
1278     res = nvenc_push_context(avctx);
1279     if (res < 0)
1280         return res;
1281
1282     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1283         if ((res = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
1284         {
1285             nvenc_pop_context(avctx);
1286             return res;
1287         }
1288     }
1289
1290     res = nvenc_pop_context(avctx);
1291     if (res < 0)
1292         return res;
1293
1294     return 0;
1295 }
1296
1297 static av_cold int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
1298 {
1299     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1300     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1301     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1302
1303     NVENCSTATUS nv_status;
1304     uint32_t outSize = 0;
1305     char tmpHeader[256];
1306     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1307     payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1308
1309     payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1310     payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1311     payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1312
1313     nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1314     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1315         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetSequenceParams failed");
1316     }
1317
1318     avctx->extradata_size = outSize;
1319     avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1320
1321     if (!avctx->extradata) {
1322         return AVERROR(ENOMEM);
1323     }
1324
1325     memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1326
1327     return 0;
1328 }
1329
1330 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1331 {
1332     NvencContext *ctx               = avctx->priv_data;
1333     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1334     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1335     int i, res;
1336
1337     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
1338     if (ctx->nvencoder) {
1339         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
1340                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
1341
1342         res = nvenc_push_context(avctx);
1343         if (res < 0)
1344             return res;
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         res = nvenc_pop_context(avctx);
1382         if (res < 0)
1383             return res;
1384     }
1385     ctx->nvencoder = NULL;
1386
1387     if (ctx->cu_context_internal)
1388         dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
1389     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal = NULL;
1390
1391     nvenc_free_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
1392     cuda_free_functions(&dl_fn->cuda_dl);
1393
1394     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
1395
1396     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
1397
1398     return 0;
1399 }
1400
1401 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1402 {
1403     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1404     int ret;
1405
1406     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1407         AVHWFramesContext *frames_ctx;
1408         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
1409             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1410                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
1411             return AVERROR(EINVAL);
1412         }
1413         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1414         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
1415     } else {
1416         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
1417     }
1418
1419     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
1420         return ret;
1421
1422     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
1423         return ret;
1424
1425     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
1426         return ret;
1427
1428     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
1429         return ret;
1430
1431     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1432         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
1433             return ret;
1434     }
1435
1436     return 0;
1437 }
1438
1439 static NvencSurface *get_free_frame(NvencContext *ctx)
1440 {
1441     NvencSurface *tmp_surf;
1442
1443     if (!(av_fifo_size(ctx->unused_surface_queue) > 0))
1444         // queue empty
1445         return NULL;
1446
1447     av_fifo_generic_read(ctx->unused_surface_queue, &tmp_surf, sizeof(tmp_surf), NULL);
1448     return tmp_surf;
1449 }
1450
1451 static int nvenc_copy_frame(AVCodecContext *avctx, NvencSurface *nv_surface,
1452             NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *lock_buffer_params, const AVFrame *frame)
1453 {
1454     int dst_linesize[4] = {
1455         lock_buffer_params->pitch,
1456         lock_buffer_params->pitch,
1457         lock_buffer_params->pitch,
1458         lock_buffer_params->pitch
1459     };
1460     uint8_t *dst_data[4];
1461     int ret;
1462
1463     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1464         dst_linesize[1] = dst_linesize[2] >>= 1;
1465
1466     ret = av_image_fill_pointers(dst_data, frame->format, nv_surface->height,
1467                                  lock_buffer_params->bufferDataPtr, dst_linesize);
1468     if (ret < 0)
1469         return ret;
1470
1471     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1472         FFSWAP(uint8_t*, dst_data[1], dst_data[2]);
1473
1474     av_image_copy(dst_data, dst_linesize,
1475                   (const uint8_t**)frame->data, frame->linesize, frame->format,
1476                   avctx->width, avctx->height);
1477
1478     return 0;
1479 }
1480
1481 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1482 {
1483     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1484     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1485     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1486
1487     int i;
1488
1489     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1490         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1491             if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1492                 if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1493                     p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder,
1494                                                 ctx->registered_frames[i].regptr);
1495                     ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1496                 }
1497                 return i;
1498             }
1499         }
1500     } else {
1501         return ctx->nb_registered_frames++;
1502     }
1503
1504     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1505     return AVERROR(ENOMEM);
1506 }
1507
1508 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1509 {
1510     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1511     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1512     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1513
1514     AVHWFramesContext *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)frame->hw_frames_ctx->data;
1515     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1516     int i, idx, ret;
1517
1518     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1519         if (ctx->registered_frames[i].ptr == (CUdeviceptr)frame->data[0])
1520             return i;
1521     }
1522
1523     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1524     if (idx < 0)
1525         return idx;
1526
1527     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1528     reg.resourceType       = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1529     reg.width              = frames_ctx->width;
1530     reg.height             = frames_ctx->height;
1531     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1532     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1533
1534     reg.bufferFormat       = nvenc_map_buffer_format(frames_ctx->sw_format);
1535     if (reg.bufferFormat == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1536         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1537                av_get_pix_fmt_name(frames_ctx->sw_format));
1538         return AVERROR(EINVAL);
1539     }
1540
1541     ret = p_nvenc->nvEncRegisterResource(ctx->nvencoder, &reg);
1542     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1543         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1544         return AVERROR_UNKNOWN;
1545     }
1546
1547     ctx->registered_frames[idx].ptr    = (CUdeviceptr)frame->data[0];
1548     ctx->registered_frames[idx].regptr = reg.registeredResource;
1549     return idx;
1550 }
1551
1552 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1553                                       NvencSurface *nvenc_frame)
1554 {
1555     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1556     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1557     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1558
1559     int res;
1560     NVENCSTATUS nv_status;
1561
1562     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1563         int reg_idx = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1564         if (reg_idx < 0) {
1565             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input CUDA frame\n");
1566             return reg_idx;
1567         }
1568
1569         res = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1570         if (res < 0)
1571             return res;
1572
1573         nvenc_frame->in_map.version = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1574         nvenc_frame->in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1575         nv_status = p_nvenc->nvEncMapInputResource(ctx->nvencoder, &nvenc_frame->in_map);
1576         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1577             av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1578             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Error mapping an input resource");
1579         }
1580
1581         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped = 1;
1582         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1583         nvenc_frame->input_surface             = nvenc_frame->in_map.mappedResource;
1584         nvenc_frame->format                    = nvenc_frame->in_map.mappedBufferFmt;
1585         nvenc_frame->pitch                     = frame->linesize[0];
1586         return 0;
1587     } else {
1588         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1589
1590         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1591         lockBufferParams.inputBuffer = nvenc_frame->input_surface;
1592
1593         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1594         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1595             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking nvenc input buffer");
1596         }
1597
1598         nvenc_frame->pitch = lockBufferParams.pitch;
1599         res = nvenc_copy_frame(avctx, nvenc_frame, &lockBufferParams, frame);
1600
1601         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, nvenc_frame->input_surface);
1602         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1603             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking input buffer!");
1604         }
1605
1606         return res;
1607     }
1608 }
1609
1610 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1611                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1612 {
1613     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1614
1615     switch (avctx->codec->id) {
1616     case AV_CODEC_ID_H264:
1617         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1618             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1619         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1620             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1621       break;
1622     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1623         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1624             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1625         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1626             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1627         break;
1628     }
1629 }
1630
1631 static inline void timestamp_queue_enqueue(AVFifoBuffer* queue, int64_t timestamp)
1632 {
1633     av_fifo_generic_write(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1634 }
1635
1636 static inline int64_t timestamp_queue_dequeue(AVFifoBuffer* queue)
1637 {
1638     int64_t timestamp = AV_NOPTS_VALUE;
1639     if (av_fifo_size(queue) > 0)
1640         av_fifo_generic_read(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1641
1642     return timestamp;
1643 }
1644
1645 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1646                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1647                                AVPacket *pkt)
1648 {
1649     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1650
1651     pkt->pts = params->outputTimeStamp;
1652
1653     /* generate the first dts by linearly extrapolating the
1654      * first two pts values to the past */
1655     if (avctx->max_b_frames > 0 && !ctx->first_packet_output &&
1656         ctx->initial_pts[1] != AV_NOPTS_VALUE) {
1657         int64_t ts0 = ctx->initial_pts[0], ts1 = ctx->initial_pts[1];
1658         int64_t delta;
1659
1660         if ((ts0 < 0 && ts1 > INT64_MAX + ts0) ||
1661             (ts0 > 0 && ts1 < INT64_MIN + ts0))
1662             return AVERROR(ERANGE);
1663         delta = ts1 - ts0;
1664
1665         if ((delta < 0 && ts0 > INT64_MAX + delta) ||
1666             (delta > 0 && ts0 < INT64_MIN + delta))
1667             return AVERROR(ERANGE);
1668         pkt->dts = ts0 - delta;
1669
1670         ctx->first_packet_output = 1;
1671         return 0;
1672     }
1673
1674     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1675
1676     return 0;
1677 }
1678
1679 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencSurface *tmpoutsurf)
1680 {
1681     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1682     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1683     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1684
1685     uint32_t slice_mode_data;
1686     uint32_t *slice_offsets = NULL;
1687     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1688     NVENCSTATUS nv_status;
1689     int res = 0;
1690
1691     enum AVPictureType pict_type;
1692
1693     switch (avctx->codec->id) {
1694     case AV_CODEC_ID_H264:
1695       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1696       break;
1697     case AV_CODEC_ID_H265:
1698       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1699       break;
1700     default:
1701       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1702       res = AVERROR(EINVAL);
1703       goto error;
1704     }
1705     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1706
1707     if (!slice_offsets)
1708         goto error;
1709
1710     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1711
1712     lock_params.doNotWait = 0;
1713     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1714     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1715
1716     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1717     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1718         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking bitstream buffer");
1719         goto error;
1720     }
1721
1722     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1723         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1724         goto error;
1725     }
1726
1727     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1728
1729     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1730     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1731         nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open");
1732
1733
1734     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1735         p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->in_map.mappedResource);
1736         av_frame_unref(tmpoutsurf->in_ref);
1737         ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped = 0;
1738
1739         tmpoutsurf->input_surface = NULL;
1740     }
1741
1742     switch (lock_params.pictureType) {
1743     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1744         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1745     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1746         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1747         break;
1748     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1749         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1750         break;
1751     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1752         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1753         break;
1754     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1755         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1756         break;
1757     default:
1758         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1759         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1760         res = AVERROR_EXTERNAL;
1761         goto error;
1762     }
1763
1764 #if FF_API_CODED_FRAME
1765 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1766     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
1767 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1768 #endif
1769
1770     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt,
1771         (lock_params.frameAvgQP - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
1772
1773     res = nvenc_set_timestamp(avctx, &lock_params, pkt);
1774     if (res < 0)
1775         goto error2;
1776
1777     av_free(slice_offsets);
1778
1779     return 0;
1780
1781 error:
1782     timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1783
1784 error2:
1785     av_free(slice_offsets);
1786
1787     return res;
1788 }
1789
1790 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
1791 {
1792     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1793     int nb_ready, nb_pending;
1794
1795     /* when B-frames are enabled, we wait for two initial timestamps to
1796      * calculate the first dts */
1797     if (!flush && avctx->max_b_frames > 0 &&
1798         (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE || ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE))
1799         return 0;
1800
1801     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->output_surface_ready_queue)   / sizeof(NvencSurface*);
1802     nb_pending = av_fifo_size(ctx->output_surface_queue)         / sizeof(NvencSurface*);
1803     if (flush)
1804         return nb_ready > 0;
1805     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
1806 }
1807
1808 int ff_nvenc_send_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1809 {
1810     NVENCSTATUS nv_status;
1811     NvencSurface *tmp_out_surf, *in_surf;
1812     int res, res2;
1813
1814     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1815     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1816     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1817
1818     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1819     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1820
1821     if (!ctx->cu_context || !ctx->nvencoder)
1822         return AVERROR(EINVAL);
1823
1824     if (ctx->encoder_flushing)
1825         return AVERROR_EOF;
1826
1827     if (frame) {
1828         in_surf = get_free_frame(ctx);
1829         if (!in_surf)
1830             return AVERROR(EAGAIN);
1831
1832         res = nvenc_push_context(avctx);
1833         if (res < 0)
1834             return res;
1835
1836         res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, in_surf);
1837
1838         res2 = nvenc_pop_context(avctx);
1839         if (res2 < 0)
1840             return res2;
1841
1842         if (res)
1843             return res;
1844
1845         pic_params.inputBuffer = in_surf->input_surface;
1846         pic_params.bufferFmt = in_surf->format;
1847         pic_params.inputWidth = in_surf->width;
1848         pic_params.inputHeight = in_surf->height;
1849         pic_params.inputPitch = in_surf->pitch;
1850         pic_params.outputBitstream = in_surf->output_surface;
1851
1852         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1853             if (frame->top_field_first)
1854                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1855             else
1856                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1857         } else {
1858             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1859         }
1860
1861         if (ctx->forced_idr >= 0 && frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I) {
1862             pic_params.encodePicFlags =
1863                 ctx->forced_idr ? NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEIDR : NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEINTRA;
1864         } else {
1865             pic_params.encodePicFlags = 0;
1866         }
1867
1868         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1869
1870         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &pic_params);
1871     } else {
1872         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1873         ctx->encoder_flushing = 1;
1874     }
1875
1876     res = nvenc_push_context(avctx);
1877     if (res < 0)
1878         return res;
1879
1880     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1881
1882     res = nvenc_pop_context(avctx);
1883     if (res < 0)
1884         return res;
1885
1886     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS &&
1887         nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
1888         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "EncodePicture failed!");
1889
1890     if (frame) {
1891         av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_queue, &in_surf, sizeof(in_surf), NULL);
1892         timestamp_queue_enqueue(ctx->timestamp_list, frame->pts);
1893
1894         if (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE)
1895             ctx->initial_pts[0] = frame->pts;
1896         else if (ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE)
1897             ctx->initial_pts[1] = frame->pts;
1898     }
1899
1900     /* all the pending buffers are now ready for output */
1901     if (nv_status == NV_ENC_SUCCESS) {
1902         while (av_fifo_size(ctx->output_surface_queue) > 0) {
1903             av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
1904             av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_ready_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
1905         }
1906     }
1907
1908     return 0;
1909 }
1910
1911 int ff_nvenc_receive_packet(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt)
1912 {
1913     NvencSurface *tmp_out_surf;
1914     int res, res2;
1915
1916     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1917
1918     if (!ctx->cu_context || !ctx->nvencoder)
1919         return AVERROR(EINVAL);
1920
1921     if (output_ready(avctx, ctx->encoder_flushing)) {
1922         av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_ready_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
1923
1924         res = nvenc_push_context(avctx);
1925         if (res < 0)
1926             return res;
1927
1928         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmp_out_surf);
1929
1930         res2 = nvenc_pop_context(avctx);
1931         if (res2 < 0)
1932             return res2;
1933
1934         if (res)
1935             return res;
1936
1937         av_fifo_generic_write(ctx->unused_surface_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
1938     } else if (ctx->encoder_flushing) {
1939         return AVERROR_EOF;
1940     } else {
1941         return AVERROR(EAGAIN);
1942     }
1943
1944     return 0;
1945 }
1946
1947 int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1948                           const AVFrame *frame, int *got_packet)
1949 {
1950     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1951     int res;
1952
1953     if (!ctx->encoder_flushing) {
1954         res = ff_nvenc_send_frame(avctx, frame);
1955         if (res < 0)
1956             return res;
1957     }
1958
1959     res = ff_nvenc_receive_packet(avctx, pkt);
1960     if (res == AVERROR(EAGAIN) || res == AVERROR_EOF) {
1961         *got_packet = 0;
1962     } else if (res < 0) {
1963         return res;
1964     } else {
1965         *got_packet = 1;
1966     }
1967
1968     return 0;
1969 }