avcodec/nvenc: also clear data pointer after unregistering a resource
[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 #if CONFIG_D3D11VA
49     AV_PIX_FMT_D3D11,
50 #endif
51     AV_PIX_FMT_NONE
52 };
53
54 #define IS_10BIT(pix_fmt)  (pix_fmt == AV_PIX_FMT_P010    || \
55                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
56
57 #define IS_YUV444(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P || \
58                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
59
60 static const struct {
61     NVENCSTATUS nverr;
62     int         averr;
63     const char *desc;
64 } nvenc_errors[] = {
65     { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
66     { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
67     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
68     { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
69     { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
70     { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
71     { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
72     { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
73     { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
74     { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
75     { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
76     { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
77     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
78     { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
79     { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR_BUFFER_TOO_SMALL, "not enough buffer"},
80     { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
81     { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
82     { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
83     { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
84     { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
85     { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
86     { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
87     { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
88     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
89     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
90     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
91 };
92
93 static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
94 {
95     int i;
96     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
97         if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
98             if (desc)
99                 *desc = nvenc_errors[i].desc;
100             return nvenc_errors[i].averr;
101         }
102     }
103     if (desc)
104         *desc = "unknown error";
105     return AVERROR_UNKNOWN;
106 }
107
108 static int nvenc_print_error(void *log_ctx, NVENCSTATUS err,
109                              const char *error_string)
110 {
111     const char *desc;
112     int ret;
113     ret = nvenc_map_error(err, &desc);
114     av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d)\n", error_string, desc, err);
115     return ret;
116 }
117
118 static void nvenc_print_driver_requirement(AVCodecContext *avctx, int level)
119 {
120 #if defined(_WIN32) || defined(__CYGWIN__)
121     const char *minver = "378.66";
122 #else
123     const char *minver = "378.13";
124 #endif
125     av_log(avctx, level, "The minimum required Nvidia driver for nvenc is %s or newer\n", minver);
126 }
127
128 static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
129 {
130     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
131     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
132     NVENCSTATUS err;
133     uint32_t nvenc_max_ver;
134     int ret;
135
136     ret = cuda_load_functions(&dl_fn->cuda_dl, avctx);
137     if (ret < 0)
138         return ret;
139
140     ret = nvenc_load_functions(&dl_fn->nvenc_dl, avctx);
141     if (ret < 0) {
142         nvenc_print_driver_requirement(avctx, AV_LOG_ERROR);
143         return ret;
144     }
145
146     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPIGetMaxSupportedVersion(&nvenc_max_ver);
147     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
148         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to query nvenc max version");
149
150     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Loaded Nvenc version %d.%d\n", nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
151
152     if ((NVENCAPI_MAJOR_VERSION << 4 | NVENCAPI_MINOR_VERSION) > nvenc_max_ver) {
153         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Driver does not support the required nvenc API version. "
154                "Required: %d.%d Found: %d.%d\n",
155                NVENCAPI_MAJOR_VERSION, NVENCAPI_MINOR_VERSION,
156                nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
157         nvenc_print_driver_requirement(avctx, AV_LOG_ERROR);
158         return AVERROR(ENOSYS);
159     }
160
161     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
162
163     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPICreateInstance(&dl_fn->nvenc_funcs);
164     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
165         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to create nvenc instance");
166
167     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
168
169     return 0;
170 }
171
172 static int nvenc_push_context(AVCodecContext *avctx)
173 {
174     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
175     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
176     CUresult cu_res;
177
178     if (ctx->d3d11_device)
179         return 0;
180
181     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
182     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
183         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
184         return AVERROR_EXTERNAL;
185     }
186
187     return 0;
188 }
189
190 static int nvenc_pop_context(AVCodecContext *avctx)
191 {
192     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
193     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
194     CUresult cu_res;
195     CUcontext dummy;
196
197     if (ctx->d3d11_device)
198         return 0;
199
200     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
201     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
202         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
203         return AVERROR_EXTERNAL;
204     }
205
206     return 0;
207 }
208
209 static av_cold int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
210 {
211     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
212     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
213     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
214     NVENCSTATUS ret;
215
216     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
217     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
218     if (ctx->d3d11_device) {
219         params.device     = ctx->d3d11_device;
220         params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_DIRECTX;
221     } else {
222         params.device     = ctx->cu_context;
223         params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
224     }
225
226     ret = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvencoder);
227     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
228         ctx->nvencoder = NULL;
229         return nvenc_print_error(avctx, ret, "OpenEncodeSessionEx failed");
230     }
231
232     return 0;
233 }
234
235 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
236 {
237     NvencContext *ctx                    = avctx->priv_data;
238     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
239     int i, ret, count = 0;
240     GUID *guids = NULL;
241
242     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvencoder, &count);
243
244     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
245         return AVERROR(ENOSYS);
246
247     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
248     if (!guids)
249         return AVERROR(ENOMEM);
250
251     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvencoder, guids, count, &count);
252     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
253         ret = AVERROR(ENOSYS);
254         goto fail;
255     }
256
257     ret = AVERROR(ENOSYS);
258     for (i = 0; i < count; i++) {
259         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->init_encode_params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
260             ret = 0;
261             break;
262         }
263     }
264
265 fail:
266     av_free(guids);
267
268     return ret;
269 }
270
271 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
272 {
273     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
274     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
275     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
276     int ret, val = 0;
277
278     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
279     params.capsToQuery = cap;
280
281     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvencoder, ctx->init_encode_params.encodeGUID, &params, &val);
282
283     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
284         return val;
285     return 0;
286 }
287
288 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
289 {
290     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
291     int ret;
292
293     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
294     if (ret < 0) {
295         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Codec not supported\n");
296         return ret;
297     }
298
299     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
300     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
301         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "YUV444P not supported\n");
302         return AVERROR(ENOSYS);
303     }
304
305     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOSSLESS_ENCODE);
306     if (ctx->preset >= PRESET_LOSSLESS_DEFAULT && ret <= 0) {
307         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Lossless encoding not supported\n");
308         return AVERROR(ENOSYS);
309     }
310
311     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
312     if (ret < avctx->width) {
313         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Width %d exceeds %d\n",
314                avctx->width, ret);
315         return AVERROR(ENOSYS);
316     }
317
318     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
319     if (ret < avctx->height) {
320         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Height %d exceeds %d\n",
321                avctx->height, ret);
322         return AVERROR(ENOSYS);
323     }
324
325     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
326     if (ret < avctx->max_b_frames) {
327         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Max B-frames %d exceed %d\n",
328                avctx->max_b_frames, ret);
329
330         return AVERROR(ENOSYS);
331     }
332
333     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_FIELD_ENCODING);
334     if (ret < 1 && avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
335         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
336                "Interlaced encoding is not supported. Supported level: %d\n",
337                ret);
338         return AVERROR(ENOSYS);
339     }
340
341     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_10BIT_ENCODE);
342     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
343         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "10 bit encode not supported\n");
344         return AVERROR(ENOSYS);
345     }
346
347     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOOKAHEAD);
348     if (ctx->rc_lookahead > 0 && ret <= 0) {
349         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "RC lookahead not supported\n");
350         return AVERROR(ENOSYS);
351     }
352
353     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_TEMPORAL_AQ);
354     if (ctx->temporal_aq > 0 && ret <= 0) {
355         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ not supported\n");
356         return AVERROR(ENOSYS);
357     }
358
359     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_WEIGHTED_PREDICTION);
360     if (ctx->weighted_pred > 0 && ret <= 0) {
361         av_log (avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Weighted Prediction not supported\n");
362         return AVERROR(ENOSYS);
363     }
364
365     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_CABAC);
366     if (ctx->coder == NV_ENC_H264_ENTROPY_CODING_MODE_CABAC && ret <= 0) {
367         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "CABAC entropy coding not supported\n");
368         return AVERROR(ENOSYS);
369     }
370
371     return 0;
372 }
373
374 static av_cold int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
375 {
376     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
377     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
378     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
379     char name[128] = { 0};
380     int major, minor, ret;
381     CUresult cu_res;
382     CUdevice cu_device;
383     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
384
385     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
386         loglevel = AV_LOG_INFO;
387
388     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGet(&cu_device, idx);
389     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
390         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
391                "Cannot access the CUDA device %d\n",
392                idx);
393         return -1;
394     }
395
396     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetName(name, sizeof(name), cu_device);
397     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
398         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceGetName failed on device %d\n", idx);
399         return -1;
400     }
401
402     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceComputeCapability(&major, &minor, cu_device);
403     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
404         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceComputeCapability failed on device %d\n", idx);
405         return -1;
406     }
407
408     av_log(avctx, loglevel, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d ]\n", idx, name, major, minor);
409     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP) {
410         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC\n");
411         goto fail;
412     }
413
414     if (ctx->device != idx && ctx->device != ANY_DEVICE)
415         return -1;
416
417     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxCreate(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device);
418     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
419         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
420         goto fail;
421     }
422
423     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
424
425     if ((ret = nvenc_pop_context(avctx)) < 0)
426         goto fail2;
427
428     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
429         goto fail2;
430
431     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
432         goto fail3;
433
434     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
435
436     dl_fn->nvenc_device_count++;
437
438     if (ctx->device == idx || ctx->device == ANY_DEVICE)
439         return 0;
440
441 fail3:
442     if ((ret = nvenc_push_context(avctx)) < 0)
443         return ret;
444
445     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
446     ctx->nvencoder = NULL;
447
448     if ((ret = nvenc_pop_context(avctx)) < 0)
449         return ret;
450
451 fail2:
452     dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
453     ctx->cu_context_internal = NULL;
454
455 fail:
456     return AVERROR(ENOSYS);
457 }
458
459 static av_cold int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
460 {
461     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
462     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
463
464     switch (avctx->codec->id) {
465     case AV_CODEC_ID_H264:
466         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
467         break;
468     case AV_CODEC_ID_HEVC:
469         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
470         break;
471     default:
472         return AVERROR_BUG;
473     }
474
475     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11 || avctx->hw_frames_ctx || avctx->hw_device_ctx) {
476         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
477         AVHWDeviceContext   *hwdev_ctx;
478         AVCUDADeviceContext *cuda_device_hwctx = NULL;
479 #if CONFIG_D3D11VA
480         AVD3D11VADeviceContext *d3d11_device_hwctx = NULL;
481 #endif
482         int ret;
483
484         if (avctx->hw_frames_ctx) {
485             frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
486             if (frames_ctx->format == AV_PIX_FMT_CUDA)
487                 cuda_device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
488 #if CONFIG_D3D11VA
489             else if (frames_ctx->format == AV_PIX_FMT_D3D11)
490                 d3d11_device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
491 #endif
492             else
493                 return AVERROR(EINVAL);
494         } else if (avctx->hw_device_ctx) {
495             hwdev_ctx = (AVHWDeviceContext*)avctx->hw_device_ctx->data;
496             if (hwdev_ctx->type == AV_HWDEVICE_TYPE_CUDA)
497                 cuda_device_hwctx = hwdev_ctx->hwctx;
498 #if CONFIG_D3D11VA
499             else if (hwdev_ctx->type == AV_HWDEVICE_TYPE_D3D11VA)
500                 d3d11_device_hwctx = hwdev_ctx->hwctx;
501 #endif
502             else
503                 return AVERROR(EINVAL);
504         } else {
505             return AVERROR(EINVAL);
506         }
507
508         if (cuda_device_hwctx) {
509             ctx->cu_context = cuda_device_hwctx->cuda_ctx;
510         }
511 #if CONFIG_D3D11VA
512         else if (d3d11_device_hwctx) {
513             ctx->d3d11_device = d3d11_device_hwctx->device;
514             ID3D11Device_AddRef(ctx->d3d11_device);
515         }
516 #endif
517
518         ret = nvenc_open_session(avctx);
519         if (ret < 0)
520             return ret;
521
522         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
523         if (ret < 0) {
524             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Provided device doesn't support required NVENC features\n");
525             return ret;
526         }
527     } else {
528         int i, nb_devices = 0;
529
530         if ((dl_fn->cuda_dl->cuInit(0)) != CUDA_SUCCESS) {
531             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
532                    "Cannot init CUDA\n");
533             return AVERROR_UNKNOWN;
534         }
535
536         if ((dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetCount(&nb_devices)) != CUDA_SUCCESS) {
537             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
538                    "Cannot enumerate the CUDA devices\n");
539             return AVERROR_UNKNOWN;
540         }
541
542         if (!nb_devices) {
543             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
544                 return AVERROR_EXTERNAL;
545         }
546
547         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", nb_devices);
548
549         dl_fn->nvenc_device_count = 0;
550         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
551             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
552                 return 0;
553         }
554
555         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
556             return AVERROR_EXIT;
557
558         if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
559             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
560             return AVERROR_EXTERNAL;
561         }
562
563         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->device, nb_devices);
564         return AVERROR(EINVAL);
565     }
566
567     return 0;
568 }
569
570 typedef struct GUIDTuple {
571     const GUID guid;
572     int flags;
573 } GUIDTuple;
574
575 #define PRESET_ALIAS(alias, name, ...) \
576     [PRESET_ ## alias] = { NV_ENC_PRESET_ ## name ## _GUID, __VA_ARGS__ }
577
578 #define PRESET(name, ...) PRESET_ALIAS(name, name, __VA_ARGS__)
579
580 static void nvenc_map_preset(NvencContext *ctx)
581 {
582     GUIDTuple presets[] = {
583         PRESET(DEFAULT),
584         PRESET(HP),
585         PRESET(HQ),
586         PRESET(BD),
587         PRESET_ALIAS(SLOW,   HQ,    NVENC_TWO_PASSES),
588         PRESET_ALIAS(MEDIUM, HQ,    NVENC_ONE_PASS),
589         PRESET_ALIAS(FAST,   HP,    NVENC_ONE_PASS),
590         PRESET(LOW_LATENCY_DEFAULT, NVENC_LOWLATENCY),
591         PRESET(LOW_LATENCY_HP,      NVENC_LOWLATENCY),
592         PRESET(LOW_LATENCY_HQ,      NVENC_LOWLATENCY),
593         PRESET(LOSSLESS_DEFAULT,    NVENC_LOSSLESS),
594         PRESET(LOSSLESS_HP,         NVENC_LOSSLESS),
595     };
596
597     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
598
599     ctx->init_encode_params.presetGUID = t->guid;
600     ctx->flags = t->flags;
601 }
602
603 #undef PRESET
604 #undef PRESET_ALIAS
605
606 static av_cold void set_constqp(AVCodecContext *avctx)
607 {
608     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
609     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
610
611     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
612
613     if (ctx->init_qp_p >= 0) {
614         rc->constQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
615         if (ctx->init_qp_i >= 0 && ctx->init_qp_b >= 0) {
616             rc->constQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
617             rc->constQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
618         } else if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
619             rc->constQP.qpIntra = av_clip(
620                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
621             rc->constQP.qpInterB = av_clip(
622                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
623         } else {
624             rc->constQP.qpIntra = rc->constQP.qpInterP;
625             rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpInterP;
626         }
627     } else if (ctx->cqp >= 0) {
628         rc->constQP.qpInterP = rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpIntra = ctx->cqp;
629         if (avctx->b_quant_factor != 0.0)
630             rc->constQP.qpInterB = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
631         if (avctx->i_quant_factor != 0.0)
632             rc->constQP.qpIntra = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
633     }
634
635     avctx->qmin = -1;
636     avctx->qmax = -1;
637 }
638
639 static av_cold void set_vbr(AVCodecContext *avctx)
640 {
641     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
642     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
643     int qp_inter_p;
644
645     if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
646         rc->enableMinQP = 1;
647         rc->enableMaxQP = 1;
648
649         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
650         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
651         rc->minQP.qpIntra  = avctx->qmin;
652
653         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
654         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
655         rc->maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
656
657         qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
658     } else if (avctx->qmin >= 0) {
659         rc->enableMinQP = 1;
660
661         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
662         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
663         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
664
665         qp_inter_p = avctx->qmin;
666     } else {
667         qp_inter_p = 26; // default to 26
668     }
669
670     rc->enableInitialRCQP = 1;
671
672     if (ctx->init_qp_p < 0) {
673         rc->initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
674     } else {
675         rc->initialRCQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
676     }
677
678     if (ctx->init_qp_i < 0) {
679         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
680             rc->initialRCQP.qpIntra = av_clip(
681                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
682         } else {
683             rc->initialRCQP.qpIntra = rc->initialRCQP.qpInterP;
684         }
685     } else {
686         rc->initialRCQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
687     }
688
689     if (ctx->init_qp_b < 0) {
690         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
691             rc->initialRCQP.qpInterB = av_clip(
692                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
693         } else {
694             rc->initialRCQP.qpInterB = rc->initialRCQP.qpInterP;
695         }
696     } else {
697         rc->initialRCQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
698     }
699 }
700
701 static av_cold void set_lossless(AVCodecContext *avctx)
702 {
703     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
704     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
705
706     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
707     rc->constQP.qpInterB = 0;
708     rc->constQP.qpInterP = 0;
709     rc->constQP.qpIntra  = 0;
710
711     avctx->qmin = -1;
712     avctx->qmax = -1;
713 }
714
715 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx)
716 {
717     NvencContext *ctx    = avctx->priv_data;
718     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
719
720     switch (ctx->rc) {
721     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
722         set_constqp(avctx);
723         return;
724     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
725         if (avctx->qmin < 0) {
726             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
727                    "The variable bitrate rate-control requires "
728                    "the 'qmin' option set.\n");
729             set_vbr(avctx);
730             return;
731         }
732         /* fall through */
733     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ:
734     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
735         set_vbr(avctx);
736         break;
737     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
738     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ:
739     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ:
740         break;
741     }
742
743     rc->rateControlMode = ctx->rc;
744 }
745
746 static av_cold int nvenc_recalc_surfaces(AVCodecContext *avctx)
747 {
748     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
749     // default minimum of 4 surfaces
750     // multiply by 2 for number of NVENCs on gpu (hardcode to 2)
751     // another multiply by 2 to avoid blocking next PBB group
752     int nb_surfaces = FFMAX(4, ctx->encode_config.frameIntervalP * 2 * 2);
753
754     // lookahead enabled
755     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
756         // +1 is to account for lkd_bound calculation later
757         // +4 is to allow sufficient pipelining with lookahead
758         nb_surfaces = FFMAX(1, FFMAX(nb_surfaces, ctx->rc_lookahead + ctx->encode_config.frameIntervalP + 1 + 4));
759         if (nb_surfaces > ctx->nb_surfaces && ctx->nb_surfaces > 0)
760         {
761             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
762                    "Defined rc_lookahead requires more surfaces, "
763                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
764         }
765         ctx->nb_surfaces = FFMAX(nb_surfaces, ctx->nb_surfaces);
766     } else {
767         if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1 && ctx->nb_surfaces < nb_surfaces && ctx->nb_surfaces > 0)
768         {
769             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
770                    "Defined b-frame requires more surfaces, "
771                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
772             ctx->nb_surfaces = FFMAX(ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
773         }
774         else if (ctx->nb_surfaces <= 0)
775             ctx->nb_surfaces = nb_surfaces;
776         // otherwise use user specified value
777     }
778
779     ctx->nb_surfaces = FFMAX(1, FFMIN(MAX_REGISTERED_FRAMES, ctx->nb_surfaces));
780     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
781
782     return 0;
783 }
784
785 static av_cold void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
786 {
787     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
788
789     if (avctx->global_quality > 0)
790         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Using global_quality with nvenc is deprecated. Use qp instead.\n");
791
792     if (ctx->cqp < 0 && avctx->global_quality > 0)
793         ctx->cqp = avctx->global_quality;
794
795     if (avctx->bit_rate > 0) {
796         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
797     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
798         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
799     }
800
801     if (avctx->rc_max_rate > 0)
802         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
803
804     if (ctx->rc < 0) {
805         if (ctx->flags & NVENC_ONE_PASS)
806             ctx->twopass = 0;
807         if (ctx->flags & NVENC_TWO_PASSES)
808             ctx->twopass = 1;
809
810         if (ctx->twopass < 0)
811             ctx->twopass = (ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY) != 0;
812
813         if (ctx->cbr) {
814             if (ctx->twopass) {
815                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ;
816             } else {
817                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
818             }
819         } else if (ctx->cqp >= 0) {
820             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
821         } else if (ctx->twopass) {
822             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ;
823         } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
824             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
825         }
826     }
827
828     if (ctx->rc >= 0 && ctx->rc & RC_MODE_DEPRECATED) {
829         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Specified rc mode is deprecated.\n");
830         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tll_2pass_quality -> cbr_ld_hq\n");
831         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tll_2pass_size -> cbr_hq\n");
832         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tvbr_2pass -> vbr_hq\n");
833         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "\tvbr_minqp -> (no replacement)\n");
834
835         ctx->rc &= ~RC_MODE_DEPRECATED;
836     }
837
838     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
839         set_lossless(avctx);
840     } else if (ctx->rc >= 0) {
841         nvenc_override_rate_control(avctx);
842     } else {
843         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
844         set_vbr(avctx);
845     }
846
847     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
848         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
849     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
850         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
851     }
852
853     if (ctx->aq) {
854         ctx->encode_config.rcParams.enableAQ   = 1;
855         ctx->encode_config.rcParams.aqStrength = ctx->aq_strength;
856         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "AQ enabled.\n");
857     }
858
859     if (ctx->temporal_aq) {
860         ctx->encode_config.rcParams.enableTemporalAQ = 1;
861         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ enabled.\n");
862     }
863
864     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
865         int lkd_bound = FFMIN(ctx->nb_surfaces, ctx->async_depth) -
866                         ctx->encode_config.frameIntervalP - 4;
867
868         if (lkd_bound < 0) {
869             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
870                    "Lookahead not enabled. Increase buffer delay (-delay).\n");
871         } else {
872             ctx->encode_config.rcParams.enableLookahead = 1;
873             ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth  = av_clip(ctx->rc_lookahead, 0, lkd_bound);
874             ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt   = ctx->no_scenecut;
875             ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt   = !ctx->b_adapt;
876             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
877                    "Lookahead enabled: depth %d, scenecut %s, B-adapt %s.\n",
878                    ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth,
879                    ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt ? "disabled" : "enabled",
880                    ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt ? "disabled" : "enabled");
881         }
882     }
883
884     if (ctx->strict_gop) {
885         ctx->encode_config.rcParams.strictGOPTarget = 1;
886         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Strict GOP target enabled.\n");
887     }
888
889     if (ctx->nonref_p)
890         ctx->encode_config.rcParams.enableNonRefP = 1;
891
892     if (ctx->zerolatency)
893         ctx->encode_config.rcParams.zeroReorderDelay = 1;
894
895     if (ctx->quality)
896     {
897         //convert from float to fixed point 8.8
898         int tmp_quality = (int)(ctx->quality * 256.0f);
899         ctx->encode_config.rcParams.targetQuality = (uint8_t)(tmp_quality >> 8);
900         ctx->encode_config.rcParams.targetQualityLSB = (uint8_t)(tmp_quality & 0xff);
901     }
902 }
903
904 static av_cold int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
905 {
906     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
907     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
908     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
909     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
910
911     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
912     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
913     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
914     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
915         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
916
917     vui->colourDescriptionPresentFlag =
918         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
919
920     vui->videoSignalTypePresentFlag =
921         (vui->colourDescriptionPresentFlag
922         || vui->videoFormat != 5
923         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
924
925     h264->sliceMode = 3;
926     h264->sliceModeData = 1;
927
928     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
929     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
930     h264->outputAUD     = ctx->aud;
931
932     if (avctx->refs >= 0) {
933         /* 0 means "let the hardware decide" */
934         h264->maxNumRefFrames = avctx->refs;
935     }
936     if (avctx->gop_size >= 0) {
937         h264->idrPeriod = cc->gopLength;
938     }
939
940     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
941         h264->outputBufferingPeriodSEI = 1;
942     }
943
944     h264->outputPictureTimingSEI = 1;
945
946     if (cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_LOWDELAY_HQ ||
947         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR_HQ ||
948         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_HQ) {
949         h264->adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
950         h264->fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
951     }
952
953     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
954         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
955     } else {
956         switch(ctx->profile) {
957         case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
958             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
959             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
960             break;
961         case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
962             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
963             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
964             break;
965         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
966             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
967             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
968             break;
969         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444P:
970             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
971             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
972             break;
973         }
974     }
975
976     // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
977     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
978         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
979         avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
980     }
981
982     h264->chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
983
984     h264->level = ctx->level;
985
986     if (ctx->coder >= 0)
987         h264->entropyCodingMode = ctx->coder;
988
989     return 0;
990 }
991
992 static av_cold int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
993 {
994     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
995     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
996     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
997     NV_ENC_CONFIG_HEVC_VUI_PARAMETERS *vui = &hevc->hevcVUIParameters;
998
999     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
1000     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
1001     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
1002     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
1003         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
1004
1005     vui->colourDescriptionPresentFlag =
1006         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
1007
1008     vui->videoSignalTypePresentFlag =
1009         (vui->colourDescriptionPresentFlag
1010         || vui->videoFormat != 5
1011         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
1012
1013     hevc->sliceMode = 3;
1014     hevc->sliceModeData = 1;
1015
1016     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
1017     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
1018     hevc->outputAUD     = ctx->aud;
1019
1020     if (avctx->refs >= 0) {
1021         /* 0 means "let the hardware decide" */
1022         hevc->maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
1023     }
1024     if (avctx->gop_size >= 0) {
1025         hevc->idrPeriod = cc->gopLength;
1026     }
1027
1028     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
1029         hevc->outputBufferingPeriodSEI = 1;
1030     }
1031
1032     hevc->outputPictureTimingSEI = 1;
1033
1034     switch (ctx->profile) {
1035     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN:
1036         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
1037         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
1038         break;
1039     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_10:
1040         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
1041         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
1042         break;
1043     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_REXT:
1044         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
1045         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
1046         break;
1047     }
1048
1049     // force setting profile as main10 if input is 10 bit
1050     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt)) {
1051         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
1052         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
1053     }
1054
1055     // force setting profile as rext if input is yuv444
1056     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt)) {
1057         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
1058         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
1059     }
1060
1061     hevc->chromaFormatIDC = IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) ? 3 : 1;
1062
1063     hevc->pixelBitDepthMinus8 = IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) ? 2 : 0;
1064
1065     hevc->level = ctx->level;
1066
1067     hevc->tier = ctx->tier;
1068
1069     return 0;
1070 }
1071
1072 static av_cold int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
1073 {
1074     switch (avctx->codec->id) {
1075     case AV_CODEC_ID_H264:
1076         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
1077     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1078         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
1079     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
1080     }
1081
1082     return 0;
1083 }
1084
1085 static av_cold int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
1086 {
1087     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1088     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1089     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1090
1091     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
1092     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
1093     AVCPBProperties *cpb_props;
1094     int res = 0;
1095     int dw, dh;
1096
1097     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1098     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
1099
1100     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
1101     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
1102
1103     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
1104
1105     nvenc_map_preset(ctx);
1106
1107     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
1108     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1109
1110     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder,
1111                                                     ctx->init_encode_params.encodeGUID,
1112                                                     ctx->init_encode_params.presetGUID,
1113                                                     &preset_config);
1114     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1115         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Cannot get the preset configuration");
1116
1117     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
1118
1119     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1120
1121     dw = avctx->width;
1122     dh = avctx->height;
1123     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
1124         dw*= avctx->sample_aspect_ratio.num;
1125         dh*= avctx->sample_aspect_ratio.den;
1126     }
1127     av_reduce(&dw, &dh, dw, dh, 1024 * 1024);
1128     ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
1129     ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
1130
1131     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
1132     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
1133
1134     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
1135     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
1136
1137     if (ctx->weighted_pred == 1)
1138         ctx->init_encode_params.enableWeightedPrediction = 1;
1139
1140     if (ctx->bluray_compat) {
1141         ctx->aud = 1;
1142         avctx->refs = FFMIN(FFMAX(avctx->refs, 0), 6);
1143         avctx->max_b_frames = FFMIN(avctx->max_b_frames, 3);
1144         switch (avctx->codec->id) {
1145         case AV_CODEC_ID_H264:
1146             /* maximum level depends on used resolution */
1147             break;
1148         case AV_CODEC_ID_HEVC:
1149             ctx->level = NV_ENC_LEVEL_HEVC_51;
1150             ctx->tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
1151             break;
1152         }
1153     }
1154
1155     if (avctx->gop_size > 0) {
1156         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
1157             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B-Frame, 3 two B-frames, and so on. */
1158             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
1159         }
1160
1161         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
1162     } else if (avctx->gop_size == 0) {
1163         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
1164         ctx->encode_config.gopLength = 1;
1165     }
1166
1167     ctx->initial_pts[0] = AV_NOPTS_VALUE;
1168     ctx->initial_pts[1] = AV_NOPTS_VALUE;
1169
1170     nvenc_recalc_surfaces(avctx);
1171
1172     nvenc_setup_rate_control(avctx);
1173
1174     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1175         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
1176     } else {
1177         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
1178     }
1179
1180     res = nvenc_setup_codec_config(avctx);
1181     if (res)
1182         return res;
1183
1184     res = nvenc_push_context(avctx);
1185     if (res < 0)
1186         return res;
1187
1188     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
1189
1190     res = nvenc_pop_context(avctx);
1191     if (res < 0)
1192         return res;
1193
1194     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1195         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "InitializeEncoder failed");
1196     }
1197
1198     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1199         avctx->has_b_frames = 2;
1200
1201     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1202         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1203
1204     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
1205     if (!cpb_props)
1206         return AVERROR(ENOMEM);
1207     cpb_props->max_bitrate = ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate;
1208     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
1209     cpb_props->buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize;
1210
1211     return 0;
1212 }
1213
1214 static NV_ENC_BUFFER_FORMAT nvenc_map_buffer_format(enum AVPixelFormat pix_fmt)
1215 {
1216     switch (pix_fmt) {
1217     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1218         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1219     case AV_PIX_FMT_NV12:
1220         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1221     case AV_PIX_FMT_P010:
1222         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV420_10BIT;
1223     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1224         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1225     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
1226         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_10BIT;
1227     case AV_PIX_FMT_0RGB32:
1228         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ARGB;
1229     case AV_PIX_FMT_0BGR32:
1230         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ABGR;
1231     default:
1232         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED;
1233     }
1234 }
1235
1236 static av_cold int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
1237 {
1238     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1239     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1240     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1241     NvencSurface* tmp_surface = &ctx->surfaces[idx];
1242
1243     NVENCSTATUS nv_status;
1244     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
1245     allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
1246
1247     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11) {
1248         ctx->surfaces[idx].in_ref = av_frame_alloc();
1249         if (!ctx->surfaces[idx].in_ref)
1250             return AVERROR(ENOMEM);
1251     } else {
1252         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1253
1254         ctx->surfaces[idx].format = nvenc_map_buffer_format(ctx->data_pix_fmt);
1255         if (ctx->surfaces[idx].format == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1256             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1257                    av_get_pix_fmt_name(ctx->data_pix_fmt));
1258             return AVERROR(EINVAL);
1259         }
1260
1261         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1262         allocSurf.width = avctx->width;
1263         allocSurf.height = avctx->height;
1264         allocSurf.bufferFmt = ctx->surfaces[idx].format;
1265
1266         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1267         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1268             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateInputBuffer failed");
1269         }
1270
1271         ctx->surfaces[idx].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1272         ctx->surfaces[idx].width = allocSurf.width;
1273         ctx->surfaces[idx].height = allocSurf.height;
1274     }
1275
1276     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1277     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1278         int err = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateBitstreamBuffer failed");
1279         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA && avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_D3D11)
1280             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[idx].input_surface);
1281         av_frame_free(&ctx->surfaces[idx].in_ref);
1282         return err;
1283     }
1284
1285     ctx->surfaces[idx].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1286     ctx->surfaces[idx].size = allocOut.size;
1287
1288     av_fifo_generic_write(ctx->unused_surface_queue, &tmp_surface, sizeof(tmp_surface), NULL);
1289
1290     return 0;
1291 }
1292
1293 static av_cold int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
1294 {
1295     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1296     int i, res = 0, res2;
1297
1298     ctx->surfaces = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->surfaces));
1299     if (!ctx->surfaces)
1300         return AVERROR(ENOMEM);
1301
1302     ctx->timestamp_list = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
1303     if (!ctx->timestamp_list)
1304         return AVERROR(ENOMEM);
1305
1306     ctx->unused_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1307     if (!ctx->unused_surface_queue)
1308         return AVERROR(ENOMEM);
1309
1310     ctx->output_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1311     if (!ctx->output_surface_queue)
1312         return AVERROR(ENOMEM);
1313     ctx->output_surface_ready_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1314     if (!ctx->output_surface_ready_queue)
1315         return AVERROR(ENOMEM);
1316
1317     res = nvenc_push_context(avctx);
1318     if (res < 0)
1319         return res;
1320
1321     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1322         if ((res = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
1323             goto fail;
1324     }
1325
1326 fail:
1327     res2 = nvenc_pop_context(avctx);
1328     if (res2 < 0)
1329         return res2;
1330
1331     return res;
1332 }
1333
1334 static av_cold int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
1335 {
1336     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1337     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1338     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1339
1340     NVENCSTATUS nv_status;
1341     uint32_t outSize = 0;
1342     char tmpHeader[256];
1343     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1344     payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1345
1346     payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1347     payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1348     payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1349
1350     nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1351     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1352         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetSequenceParams failed");
1353     }
1354
1355     avctx->extradata_size = outSize;
1356     avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1357
1358     if (!avctx->extradata) {
1359         return AVERROR(ENOMEM);
1360     }
1361
1362     memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1363
1364     return 0;
1365 }
1366
1367 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1368 {
1369     NvencContext *ctx               = avctx->priv_data;
1370     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1371     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1372     int i, res;
1373
1374     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
1375     if (ctx->nvencoder) {
1376         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
1377                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
1378
1379         res = nvenc_push_context(avctx);
1380         if (res < 0)
1381             return res;
1382
1383         p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &params);
1384     }
1385
1386     av_fifo_freep(&ctx->timestamp_list);
1387     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_ready_queue);
1388     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_queue);
1389     av_fifo_freep(&ctx->unused_surface_queue);
1390
1391     if (ctx->surfaces && (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11)) {
1392         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1393             if (ctx->registered_frames[i].mapped)
1394                 p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].in_map.mappedResource);
1395             if (ctx->registered_frames[i].regptr)
1396                 p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1397         }
1398         ctx->nb_registered_frames = 0;
1399     }
1400
1401     if (ctx->surfaces) {
1402         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1403             if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA && avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_D3D11)
1404                 p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1405             av_frame_free(&ctx->surfaces[i].in_ref);
1406             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1407         }
1408     }
1409     av_freep(&ctx->surfaces);
1410     ctx->nb_surfaces = 0;
1411
1412     if (ctx->nvencoder) {
1413         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1414
1415         res = nvenc_pop_context(avctx);
1416         if (res < 0)
1417             return res;
1418     }
1419     ctx->nvencoder = NULL;
1420
1421     if (ctx->cu_context_internal)
1422         dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
1423     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal = NULL;
1424
1425 #if CONFIG_D3D11VA
1426     if (ctx->d3d11_device) {
1427         ID3D11Device_Release(ctx->d3d11_device);
1428         ctx->d3d11_device = NULL;
1429     }
1430 #endif
1431
1432     nvenc_free_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
1433     cuda_free_functions(&dl_fn->cuda_dl);
1434
1435     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
1436
1437     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
1438
1439     return 0;
1440 }
1441
1442 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1443 {
1444     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1445     int ret;
1446
1447     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11) {
1448         AVHWFramesContext *frames_ctx;
1449         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
1450             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1451                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
1452             return AVERROR(EINVAL);
1453         }
1454         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1455         if (frames_ctx->format != avctx->pix_fmt) {
1456             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1457                    "hw_frames_ctx must match the GPU frame type\n");
1458             return AVERROR(EINVAL);
1459         }
1460         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
1461     } else {
1462         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
1463     }
1464
1465     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
1466         return ret;
1467
1468     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
1469         return ret;
1470
1471     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
1472         return ret;
1473
1474     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
1475         return ret;
1476
1477     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1478         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
1479             return ret;
1480     }
1481
1482     return 0;
1483 }
1484
1485 static NvencSurface *get_free_frame(NvencContext *ctx)
1486 {
1487     NvencSurface *tmp_surf;
1488
1489     if (!(av_fifo_size(ctx->unused_surface_queue) > 0))
1490         // queue empty
1491         return NULL;
1492
1493     av_fifo_generic_read(ctx->unused_surface_queue, &tmp_surf, sizeof(tmp_surf), NULL);
1494     return tmp_surf;
1495 }
1496
1497 static int nvenc_copy_frame(AVCodecContext *avctx, NvencSurface *nv_surface,
1498             NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *lock_buffer_params, const AVFrame *frame)
1499 {
1500     int dst_linesize[4] = {
1501         lock_buffer_params->pitch,
1502         lock_buffer_params->pitch,
1503         lock_buffer_params->pitch,
1504         lock_buffer_params->pitch
1505     };
1506     uint8_t *dst_data[4];
1507     int ret;
1508
1509     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1510         dst_linesize[1] = dst_linesize[2] >>= 1;
1511
1512     ret = av_image_fill_pointers(dst_data, frame->format, nv_surface->height,
1513                                  lock_buffer_params->bufferDataPtr, dst_linesize);
1514     if (ret < 0)
1515         return ret;
1516
1517     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1518         FFSWAP(uint8_t*, dst_data[1], dst_data[2]);
1519
1520     av_image_copy(dst_data, dst_linesize,
1521                   (const uint8_t**)frame->data, frame->linesize, frame->format,
1522                   avctx->width, avctx->height);
1523
1524     return 0;
1525 }
1526
1527 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1528 {
1529     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1530     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1531     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1532     NVENCSTATUS nv_status;
1533
1534     int i;
1535
1536     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1537         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1538             if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1539                 if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1540                     nv_status = p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1541                     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1542                         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unregistering unused input resource");
1543                     ctx->registered_frames[i].ptr = NULL;
1544                     ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1545                 }
1546                 return i;
1547             }
1548         }
1549     } else {
1550         return ctx->nb_registered_frames++;
1551     }
1552
1553     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1554     return AVERROR(ENOMEM);
1555 }
1556
1557 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1558 {
1559     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1560     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1561     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1562
1563     AVHWFramesContext *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)frame->hw_frames_ctx->data;
1564     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1565     int i, idx, ret;
1566
1567     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1568         if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA && ctx->registered_frames[i].ptr == frame->data[0])
1569             return i;
1570         else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11 && ctx->registered_frames[i].ptr == frame->data[0] && ctx->registered_frames[i].ptr_index == (intptr_t)frame->data[1])
1571             return i;
1572     }
1573
1574     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1575     if (idx < 0)
1576         return idx;
1577
1578     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1579     reg.width              = frames_ctx->width;
1580     reg.height             = frames_ctx->height;
1581     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1582     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1583
1584     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1585         reg.resourceType   = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1586     }
1587     else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11) {
1588         reg.resourceType     = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_DIRECTX;
1589         reg.subResourceIndex = (intptr_t)frame->data[1];
1590     }
1591
1592     reg.bufferFormat       = nvenc_map_buffer_format(frames_ctx->sw_format);
1593     if (reg.bufferFormat == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1594         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1595                av_get_pix_fmt_name(frames_ctx->sw_format));
1596         return AVERROR(EINVAL);
1597     }
1598
1599     ret = p_nvenc->nvEncRegisterResource(ctx->nvencoder, &reg);
1600     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1601         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1602         return AVERROR_UNKNOWN;
1603     }
1604
1605     ctx->registered_frames[idx].ptr       = frame->data[0];
1606     ctx->registered_frames[idx].ptr_index = reg.subResourceIndex;
1607     ctx->registered_frames[idx].regptr    = reg.registeredResource;
1608     return idx;
1609 }
1610
1611 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1612                                       NvencSurface *nvenc_frame)
1613 {
1614     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1615     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1616     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1617
1618     int res;
1619     NVENCSTATUS nv_status;
1620
1621     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11) {
1622         int reg_idx = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1623         if (reg_idx < 0) {
1624             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input HW frame\n");
1625             return reg_idx;
1626         }
1627
1628         res = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1629         if (res < 0)
1630             return res;
1631
1632         if (!ctx->registered_frames[reg_idx].mapped) {
1633             ctx->registered_frames[reg_idx].in_map.version = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1634             ctx->registered_frames[reg_idx].in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1635             nv_status = p_nvenc->nvEncMapInputResource(ctx->nvencoder, &ctx->registered_frames[reg_idx].in_map);
1636             if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1637                 av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1638                 return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Error mapping an input resource");
1639             }
1640         }
1641
1642         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped += 1;
1643
1644         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1645         nvenc_frame->input_surface             = ctx->registered_frames[reg_idx].in_map.mappedResource;
1646         nvenc_frame->format                    = ctx->registered_frames[reg_idx].in_map.mappedBufferFmt;
1647         nvenc_frame->pitch                     = frame->linesize[0];
1648
1649         return 0;
1650     } else {
1651         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1652
1653         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1654         lockBufferParams.inputBuffer = nvenc_frame->input_surface;
1655
1656         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1657         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1658             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking nvenc input buffer");
1659         }
1660
1661         nvenc_frame->pitch = lockBufferParams.pitch;
1662         res = nvenc_copy_frame(avctx, nvenc_frame, &lockBufferParams, frame);
1663
1664         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, nvenc_frame->input_surface);
1665         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1666             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking input buffer!");
1667         }
1668
1669         return res;
1670     }
1671 }
1672
1673 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1674                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1675 {
1676     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1677
1678     switch (avctx->codec->id) {
1679     case AV_CODEC_ID_H264:
1680         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1681             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1682         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1683             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1684       break;
1685     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1686         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1687             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1688         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1689             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1690         break;
1691     }
1692 }
1693
1694 static inline void timestamp_queue_enqueue(AVFifoBuffer* queue, int64_t timestamp)
1695 {
1696     av_fifo_generic_write(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1697 }
1698
1699 static inline int64_t timestamp_queue_dequeue(AVFifoBuffer* queue)
1700 {
1701     int64_t timestamp = AV_NOPTS_VALUE;
1702     if (av_fifo_size(queue) > 0)
1703         av_fifo_generic_read(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1704
1705     return timestamp;
1706 }
1707
1708 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1709                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1710                                AVPacket *pkt)
1711 {
1712     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1713
1714     pkt->pts = params->outputTimeStamp;
1715
1716     /* generate the first dts by linearly extrapolating the
1717      * first two pts values to the past */
1718     if (avctx->max_b_frames > 0 && !ctx->first_packet_output &&
1719         ctx->initial_pts[1] != AV_NOPTS_VALUE) {
1720         int64_t ts0 = ctx->initial_pts[0], ts1 = ctx->initial_pts[1];
1721         int64_t delta;
1722
1723         if ((ts0 < 0 && ts1 > INT64_MAX + ts0) ||
1724             (ts0 > 0 && ts1 < INT64_MIN + ts0))
1725             return AVERROR(ERANGE);
1726         delta = ts1 - ts0;
1727
1728         if ((delta < 0 && ts0 > INT64_MAX + delta) ||
1729             (delta > 0 && ts0 < INT64_MIN + delta))
1730             return AVERROR(ERANGE);
1731         pkt->dts = ts0 - delta;
1732
1733         ctx->first_packet_output = 1;
1734         return 0;
1735     }
1736
1737     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1738
1739     return 0;
1740 }
1741
1742 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencSurface *tmpoutsurf)
1743 {
1744     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1745     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1746     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1747
1748     uint32_t slice_mode_data;
1749     uint32_t *slice_offsets = NULL;
1750     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1751     NVENCSTATUS nv_status;
1752     int res = 0;
1753
1754     enum AVPictureType pict_type;
1755
1756     switch (avctx->codec->id) {
1757     case AV_CODEC_ID_H264:
1758       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1759       break;
1760     case AV_CODEC_ID_H265:
1761       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1762       break;
1763     default:
1764       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1765       res = AVERROR(EINVAL);
1766       goto error;
1767     }
1768     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1769
1770     if (!slice_offsets) {
1771         res = AVERROR(ENOMEM);
1772         goto error;
1773     }
1774
1775     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1776
1777     lock_params.doNotWait = 0;
1778     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1779     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1780
1781     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1782     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1783         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking bitstream buffer");
1784         goto error;
1785     }
1786
1787     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1788         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1789         goto error;
1790     }
1791
1792     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1793
1794     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1795     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1796         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open");
1797         goto error;
1798     }
1799
1800
1801     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_D3D11) {
1802         ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped -= 1;
1803         if (ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped == 0) {
1804             nv_status = p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].in_map.mappedResource);
1805             if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1806                 res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unmapping input resource");
1807                 goto error;
1808             }
1809             nv_status = p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].regptr);
1810             if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1811                 res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unregistering input resource");
1812                 goto error;
1813             }
1814             ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].ptr = NULL;
1815             ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].regptr = NULL;
1816         } else if (ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped < 0) {
1817             res = AVERROR_BUG;
1818             goto error;
1819         }
1820
1821         av_frame_unref(tmpoutsurf->in_ref);
1822
1823         tmpoutsurf->input_surface = NULL;
1824     }
1825
1826     switch (lock_params.pictureType) {
1827     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1828         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1829     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1830         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1831         break;
1832     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1833         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1834         break;
1835     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1836         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1837         break;
1838     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1839         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1840         break;
1841     default:
1842         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1843         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1844         res = AVERROR_EXTERNAL;
1845         goto error;
1846     }
1847
1848 #if FF_API_CODED_FRAME
1849 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1850     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
1851 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1852 #endif
1853
1854     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt,
1855         (lock_params.frameAvgQP - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
1856
1857     res = nvenc_set_timestamp(avctx, &lock_params, pkt);
1858     if (res < 0)
1859         goto error2;
1860
1861     av_free(slice_offsets);
1862
1863     return 0;
1864
1865 error:
1866     timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1867
1868 error2:
1869     av_free(slice_offsets);
1870
1871     return res;
1872 }
1873
1874 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
1875 {
1876     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1877     int nb_ready, nb_pending;
1878
1879     /* when B-frames are enabled, we wait for two initial timestamps to
1880      * calculate the first dts */
1881     if (!flush && avctx->max_b_frames > 0 &&
1882         (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE || ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE))
1883         return 0;
1884
1885     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->output_surface_ready_queue)   / sizeof(NvencSurface*);
1886     nb_pending = av_fifo_size(ctx->output_surface_queue)         / sizeof(NvencSurface*);
1887     if (flush)
1888         return nb_ready > 0;
1889     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
1890 }
1891
1892 int ff_nvenc_send_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1893 {
1894     NVENCSTATUS nv_status;
1895     NvencSurface *tmp_out_surf, *in_surf;
1896     int res, res2;
1897
1898     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1899     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1900     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1901
1902     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1903     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1904
1905     if ((!ctx->cu_context && !ctx->d3d11_device) || !ctx->nvencoder)
1906         return AVERROR(EINVAL);
1907
1908     if (ctx->encoder_flushing)
1909         return AVERROR_EOF;
1910
1911     if (frame) {
1912         in_surf = get_free_frame(ctx);
1913         if (!in_surf)
1914             return AVERROR(EAGAIN);
1915
1916         res = nvenc_push_context(avctx);
1917         if (res < 0)
1918             return res;
1919
1920         res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, in_surf);
1921
1922         res2 = nvenc_pop_context(avctx);
1923         if (res2 < 0)
1924             return res2;
1925
1926         if (res)
1927             return res;
1928
1929         pic_params.inputBuffer = in_surf->input_surface;
1930         pic_params.bufferFmt = in_surf->format;
1931         pic_params.inputWidth = in_surf->width;
1932         pic_params.inputHeight = in_surf->height;
1933         pic_params.inputPitch = in_surf->pitch;
1934         pic_params.outputBitstream = in_surf->output_surface;
1935
1936         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1937             if (frame->top_field_first)
1938                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1939             else
1940                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1941         } else {
1942             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1943         }
1944
1945         if (ctx->forced_idr >= 0 && frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I) {
1946             pic_params.encodePicFlags =
1947                 ctx->forced_idr ? NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEIDR : NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEINTRA;
1948         } else {
1949             pic_params.encodePicFlags = 0;
1950         }
1951
1952         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1953
1954         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &pic_params);
1955     } else {
1956         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1957         ctx->encoder_flushing = 1;
1958     }
1959
1960     res = nvenc_push_context(avctx);
1961     if (res < 0)
1962         return res;
1963
1964     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1965
1966     res = nvenc_pop_context(avctx);
1967     if (res < 0)
1968         return res;
1969
1970     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS &&
1971         nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
1972         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "EncodePicture failed!");
1973
1974     if (frame) {
1975         av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_queue, &in_surf, sizeof(in_surf), NULL);
1976         timestamp_queue_enqueue(ctx->timestamp_list, frame->pts);
1977
1978         if (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE)
1979             ctx->initial_pts[0] = frame->pts;
1980         else if (ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE)
1981             ctx->initial_pts[1] = frame->pts;
1982     }
1983
1984     /* all the pending buffers are now ready for output */
1985     if (nv_status == NV_ENC_SUCCESS) {
1986         while (av_fifo_size(ctx->output_surface_queue) > 0) {
1987             av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
1988             av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_ready_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
1989         }
1990     }
1991
1992     return 0;
1993 }
1994
1995 int ff_nvenc_receive_packet(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt)
1996 {
1997     NvencSurface *tmp_out_surf;
1998     int res, res2;
1999
2000     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
2001
2002     if ((!ctx->cu_context && !ctx->d3d11_device) || !ctx->nvencoder)
2003         return AVERROR(EINVAL);
2004
2005     if (output_ready(avctx, ctx->encoder_flushing)) {
2006         av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_ready_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
2007
2008         res = nvenc_push_context(avctx);
2009         if (res < 0)
2010             return res;
2011
2012         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmp_out_surf);
2013
2014         res2 = nvenc_pop_context(avctx);
2015         if (res2 < 0)
2016             return res2;
2017
2018         if (res)
2019             return res;
2020
2021         av_fifo_generic_write(ctx->unused_surface_queue, &tmp_out_surf, sizeof(tmp_out_surf), NULL);
2022     } else if (ctx->encoder_flushing) {
2023         return AVERROR_EOF;
2024     } else {
2025         return AVERROR(EAGAIN);
2026     }
2027
2028     return 0;
2029 }
2030
2031 int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
2032                           const AVFrame *frame, int *got_packet)
2033 {
2034     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
2035     int res;
2036
2037     if (!ctx->encoder_flushing) {
2038         res = ff_nvenc_send_frame(avctx, frame);
2039         if (res < 0)
2040             return res;
2041     }
2042
2043     res = ff_nvenc_receive_packet(avctx, pkt);
2044     if (res == AVERROR(EAGAIN) || res == AVERROR_EOF) {
2045         *got_packet = 0;
2046     } else if (res < 0) {
2047         return res;
2048     } else {
2049         *got_packet = 1;
2050     }
2051
2052     return 0;
2053 }