avcodec/nvenc: apply quantization factors to cqp
[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_2_PASS_QUALITY ||    \
37                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP)
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 av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
116 {
117     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
118     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
119     NVENCSTATUS err;
120     uint32_t nvenc_max_ver;
121     int ret;
122
123     ret = cuda_load_functions(&dl_fn->cuda_dl);
124     if (ret < 0)
125         return ret;
126
127     ret = nvenc_load_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
128     if (ret < 0)
129         return ret;
130
131     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPIGetMaxSupportedVersion(&nvenc_max_ver);
132     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
133         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to query nvenc max version");
134
135     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Loaded Nvenc version %d.%d\n", nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
136
137     if ((NVENCAPI_MAJOR_VERSION << 4 | NVENCAPI_MINOR_VERSION) > nvenc_max_ver) {
138         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Driver does not support the required nvenc API version. "
139                "Required: %d.%d Found: %d.%d\n",
140                NVENCAPI_MAJOR_VERSION, NVENCAPI_MINOR_VERSION,
141                nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
142         return AVERROR(ENOSYS);
143     }
144
145     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
146
147     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPICreateInstance(&dl_fn->nvenc_funcs);
148     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
149         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to create nvenc instance");
150
151     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
152
153     return 0;
154 }
155
156 static av_cold int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
157 {
158     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
159     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
160     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
161     NVENCSTATUS ret;
162
163     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
164     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
165     params.device     = ctx->cu_context;
166     params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
167
168     ret = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvencoder);
169     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
170         ctx->nvencoder = NULL;
171         return nvenc_print_error(avctx, ret, "OpenEncodeSessionEx failed");
172     }
173
174     return 0;
175 }
176
177 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
178 {
179     NvencContext *ctx                    = avctx->priv_data;
180     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
181     int i, ret, count = 0;
182     GUID *guids = NULL;
183
184     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvencoder, &count);
185
186     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
187         return AVERROR(ENOSYS);
188
189     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
190     if (!guids)
191         return AVERROR(ENOMEM);
192
193     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvencoder, guids, count, &count);
194     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
195         ret = AVERROR(ENOSYS);
196         goto fail;
197     }
198
199     ret = AVERROR(ENOSYS);
200     for (i = 0; i < count; i++) {
201         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->init_encode_params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
202             ret = 0;
203             break;
204         }
205     }
206
207 fail:
208     av_free(guids);
209
210     return ret;
211 }
212
213 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
214 {
215     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
216     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
217     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
218     int ret, val = 0;
219
220     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
221     params.capsToQuery = cap;
222
223     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvencoder, ctx->init_encode_params.encodeGUID, &params, &val);
224
225     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
226         return val;
227     return 0;
228 }
229
230 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
231 {
232     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
233     int ret;
234
235     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
236     if (ret < 0) {
237         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Codec not supported\n");
238         return ret;
239     }
240
241     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
242     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
243         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "YUV444P not supported\n");
244         return AVERROR(ENOSYS);
245     }
246
247     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOSSLESS_ENCODE);
248     if (ctx->preset >= PRESET_LOSSLESS_DEFAULT && ret <= 0) {
249         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Lossless encoding not supported\n");
250         return AVERROR(ENOSYS);
251     }
252
253     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
254     if (ret < avctx->width) {
255         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Width %d exceeds %d\n",
256                avctx->width, ret);
257         return AVERROR(ENOSYS);
258     }
259
260     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
261     if (ret < avctx->height) {
262         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Height %d exceeds %d\n",
263                avctx->height, ret);
264         return AVERROR(ENOSYS);
265     }
266
267     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
268     if (ret < avctx->max_b_frames) {
269         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Max B-frames %d exceed %d\n",
270                avctx->max_b_frames, ret);
271
272         return AVERROR(ENOSYS);
273     }
274
275     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_FIELD_ENCODING);
276     if (ret < 1 && avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
277         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
278                "Interlaced encoding is not supported. Supported level: %d\n",
279                ret);
280         return AVERROR(ENOSYS);
281     }
282
283     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_10BIT_ENCODE);
284     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
285         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "10 bit encode not supported\n");
286         return AVERROR(ENOSYS);
287     }
288
289     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOOKAHEAD);
290     if (ctx->rc_lookahead > 0 && ret <= 0) {
291         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "RC lookahead not supported\n");
292         return AVERROR(ENOSYS);
293     }
294
295     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_TEMPORAL_AQ);
296     if (ctx->temporal_aq > 0 && ret <= 0) {
297         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ not supported\n");
298         return AVERROR(ENOSYS);
299     }
300
301     return 0;
302 }
303
304 static av_cold int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
305 {
306     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
307     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
308     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
309     char name[128] = { 0};
310     int major, minor, ret;
311     CUresult cu_res;
312     CUdevice cu_device;
313     CUcontext dummy;
314     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
315
316     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
317         loglevel = AV_LOG_INFO;
318
319     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGet(&cu_device, idx);
320     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
321         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
322                "Cannot access the CUDA device %d\n",
323                idx);
324         return -1;
325     }
326
327     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetName(name, sizeof(name), cu_device);
328     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
329         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceGetName failed on device %d\n", idx);
330         return -1;
331     }
332
333     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceComputeCapability(&major, &minor, cu_device);
334     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
335         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceComputeCapability failed on device %d\n", idx);
336         return -1;
337     }
338
339     av_log(avctx, loglevel, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d ]\n", idx, name, major, minor);
340     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP) {
341         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC\n");
342         goto fail;
343     }
344
345     if (ctx->device != idx && ctx->device != ANY_DEVICE)
346         return -1;
347
348     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxCreate(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device);
349     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
350         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
351         goto fail;
352     }
353
354     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
355
356     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
357     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
358         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed popping CUDA context: 0x%x\n", (int)cu_res);
359         goto fail2;
360     }
361
362     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
363         goto fail2;
364
365     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
366         goto fail3;
367
368     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
369
370     dl_fn->nvenc_device_count++;
371
372     if (ctx->device == idx || ctx->device == ANY_DEVICE)
373         return 0;
374
375 fail3:
376     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
377     ctx->nvencoder = NULL;
378
379 fail2:
380     dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
381     ctx->cu_context_internal = NULL;
382
383 fail:
384     return AVERROR(ENOSYS);
385 }
386
387 static av_cold int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
388 {
389     NvencContext *ctx            = avctx->priv_data;
390     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
391
392     switch (avctx->codec->id) {
393     case AV_CODEC_ID_H264:
394         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
395         break;
396     case AV_CODEC_ID_HEVC:
397         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
398         break;
399     default:
400         return AVERROR_BUG;
401     }
402
403     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
404         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
405         AVCUDADeviceContext *device_hwctx;
406         int ret;
407
408         if (!avctx->hw_frames_ctx)
409             return AVERROR(EINVAL);
410
411         frames_ctx   = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
412         device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
413
414         ctx->cu_context = device_hwctx->cuda_ctx;
415
416         ret = nvenc_open_session(avctx);
417         if (ret < 0)
418             return ret;
419
420         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
421         if (ret < 0) {
422             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Provided device doesn't support required NVENC features\n");
423             return ret;
424         }
425     } else {
426         int i, nb_devices = 0;
427
428         if ((dl_fn->cuda_dl->cuInit(0)) != CUDA_SUCCESS) {
429             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
430                    "Cannot init CUDA\n");
431             return AVERROR_UNKNOWN;
432         }
433
434         if ((dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetCount(&nb_devices)) != CUDA_SUCCESS) {
435             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
436                    "Cannot enumerate the CUDA devices\n");
437             return AVERROR_UNKNOWN;
438         }
439
440         if (!nb_devices) {
441             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
442                 return AVERROR_EXTERNAL;
443         }
444
445         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", nb_devices);
446
447         dl_fn->nvenc_device_count = 0;
448         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
449             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
450                 return 0;
451         }
452
453         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
454             return AVERROR_EXIT;
455
456         if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
457             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
458             return AVERROR_EXTERNAL;
459         }
460
461         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->device, nb_devices);
462         return AVERROR(EINVAL);
463     }
464
465     return 0;
466 }
467
468 typedef struct GUIDTuple {
469     const GUID guid;
470     int flags;
471 } GUIDTuple;
472
473 #define PRESET_ALIAS(alias, name, ...) \
474     [PRESET_ ## alias] = { NV_ENC_PRESET_ ## name ## _GUID, __VA_ARGS__ }
475
476 #define PRESET(name, ...) PRESET_ALIAS(name, name, __VA_ARGS__)
477
478 static void nvenc_map_preset(NvencContext *ctx)
479 {
480     GUIDTuple presets[] = {
481         PRESET(DEFAULT),
482         PRESET(HP),
483         PRESET(HQ),
484         PRESET(BD),
485         PRESET_ALIAS(SLOW,   HQ,    NVENC_TWO_PASSES),
486         PRESET_ALIAS(MEDIUM, HQ,    NVENC_ONE_PASS),
487         PRESET_ALIAS(FAST,   HP,    NVENC_ONE_PASS),
488         PRESET(LOW_LATENCY_DEFAULT, NVENC_LOWLATENCY),
489         PRESET(LOW_LATENCY_HP,      NVENC_LOWLATENCY),
490         PRESET(LOW_LATENCY_HQ,      NVENC_LOWLATENCY),
491         PRESET(LOSSLESS_DEFAULT,    NVENC_LOSSLESS),
492         PRESET(LOSSLESS_HP,         NVENC_LOSSLESS),
493     };
494
495     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
496
497     ctx->init_encode_params.presetGUID = t->guid;
498     ctx->flags = t->flags;
499 }
500
501 #undef PRESET
502 #undef PRESET_ALIAS
503
504 static av_cold void set_constqp(AVCodecContext *avctx)
505 {
506     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
507     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
508
509     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
510
511     if (ctx->init_qp_p >= 0) {
512         rc->constQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
513         if (ctx->init_qp_i >= 0 && ctx->init_qp_b >= 0) {
514             rc->constQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
515             rc->constQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
516         } else if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
517             rc->constQP.qpIntra = av_clip(
518                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
519             rc->constQP.qpInterB = av_clip(
520                 rc->constQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
521         } else {
522             rc->constQP.qpIntra = rc->constQP.qpInterP;
523             rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpInterP;
524         }
525     } else if (ctx->cqp >= 0) {
526         rc->constQP.qpInterP = rc->constQP.qpInterB = rc->constQP.qpIntra = ctx->cqp;
527         if (avctx->b_quant_factor != 0.0)
528             rc->constQP.qpInterB = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
529         if (avctx->i_quant_factor != 0.0)
530             rc->constQP.qpIntra = av_clip(ctx->cqp * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
531     }
532
533     avctx->qmin = -1;
534     avctx->qmax = -1;
535 }
536
537 static av_cold void set_vbr(AVCodecContext *avctx)
538 {
539     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
540     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
541     int qp_inter_p;
542
543     if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
544         rc->enableMinQP = 1;
545         rc->enableMaxQP = 1;
546
547         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
548         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
549         rc->minQP.qpIntra  = avctx->qmin;
550
551         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
552         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
553         rc->maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
554
555         qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
556     } else if (avctx->qmin >= 0) {
557         rc->enableMinQP = 1;
558
559         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
560         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
561         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
562
563         qp_inter_p = avctx->qmin;
564     } else {
565         qp_inter_p = 26; // default to 26
566     }
567
568     rc->enableInitialRCQP = 1;
569
570     if (ctx->init_qp_p < 0) {
571         rc->initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
572     } else {
573         rc->initialRCQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
574     }
575
576     if (ctx->init_qp_i < 0) {
577         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
578             rc->initialRCQP.qpIntra = av_clip(
579                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
580         } else {
581             rc->initialRCQP.qpIntra = rc->initialRCQP.qpInterP;
582         }
583     } else {
584         rc->initialRCQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
585     }
586
587     if (ctx->init_qp_b < 0) {
588         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
589             rc->initialRCQP.qpInterB = av_clip(
590                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
591         } else {
592             rc->initialRCQP.qpInterB = rc->initialRCQP.qpInterP;
593         }
594     } else {
595         rc->initialRCQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
596     }
597 }
598
599 static av_cold void set_lossless(AVCodecContext *avctx)
600 {
601     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
602     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
603
604     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
605     rc->constQP.qpInterB = 0;
606     rc->constQP.qpInterP = 0;
607     rc->constQP.qpIntra  = 0;
608
609     avctx->qmin = -1;
610     avctx->qmax = -1;
611 }
612
613 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx)
614 {
615     NvencContext *ctx    = avctx->priv_data;
616     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
617
618     switch (ctx->rc) {
619     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
620         set_constqp(avctx);
621         return;
622     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
623         if (avctx->qmin < 0) {
624             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
625                    "The variable bitrate rate-control requires "
626                    "the 'qmin' option set.\n");
627             set_vbr(avctx);
628             return;
629         }
630         /* fall through */
631     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR:
632     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
633         set_vbr(avctx);
634         break;
635     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
636     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY:
637     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP:
638         break;
639     }
640
641     rc->rateControlMode = ctx->rc;
642 }
643
644 static av_cold int nvenc_recalc_surfaces(AVCodecContext *avctx)
645 {
646     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
647     int nb_surfaces = 0;
648
649     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
650         nb_surfaces = ctx->rc_lookahead + ((ctx->encode_config.frameIntervalP > 0) ? ctx->encode_config.frameIntervalP : 0) + 1 + 4;
651         if (ctx->nb_surfaces < nb_surfaces) {
652             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
653                    "Defined rc_lookahead requires more surfaces, "
654                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
655             ctx->nb_surfaces = nb_surfaces;
656         }
657     }
658
659     ctx->nb_surfaces = FFMAX(1, FFMIN(MAX_REGISTERED_FRAMES, ctx->nb_surfaces));
660     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
661
662     return 0;
663 }
664
665 static av_cold void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
666 {
667     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
668
669     if (avctx->global_quality > 0)
670         av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Using global_quality with nvenc is deprecated. Use qp instead.\n");
671
672     if (ctx->cqp < 0 && avctx->global_quality > 0)
673         ctx->cqp = avctx->global_quality;
674
675     if (avctx->bit_rate > 0) {
676         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
677     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
678         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
679     }
680
681     if (avctx->rc_max_rate > 0)
682         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
683
684     if (ctx->rc < 0) {
685         if (ctx->flags & NVENC_ONE_PASS)
686             ctx->twopass = 0;
687         if (ctx->flags & NVENC_TWO_PASSES)
688             ctx->twopass = 1;
689
690         if (ctx->twopass < 0)
691             ctx->twopass = (ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY) != 0;
692
693         if (ctx->cbr) {
694             if (ctx->twopass) {
695                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY;
696             } else {
697                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
698             }
699         } else if (ctx->cqp >= 0) {
700             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
701         } else if (ctx->twopass) {
702             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
703         } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
704             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
705         }
706     }
707
708     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
709         set_lossless(avctx);
710     } else if (ctx->rc >= 0) {
711         nvenc_override_rate_control(avctx);
712     } else {
713         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
714         set_vbr(avctx);
715     }
716
717     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
718         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
719     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
720         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
721     }
722
723     if (ctx->aq) {
724         ctx->encode_config.rcParams.enableAQ   = 1;
725         ctx->encode_config.rcParams.aqStrength = ctx->aq_strength;
726         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "AQ enabled.\n");
727     }
728
729     if (ctx->temporal_aq) {
730         ctx->encode_config.rcParams.enableTemporalAQ = 1;
731         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ enabled.\n");
732     }
733
734     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
735         int lkd_bound = FFMIN(ctx->nb_surfaces, ctx->async_depth) -
736                         ctx->encode_config.frameIntervalP - 4;
737
738         if (lkd_bound < 0) {
739             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
740                    "Lookahead not enabled. Increase buffer delay (-delay).\n");
741         } else {
742             ctx->encode_config.rcParams.enableLookahead = 1;
743             ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth  = av_clip(ctx->rc_lookahead, 0, lkd_bound);
744             ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt   = ctx->no_scenecut;
745             ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt   = !ctx->b_adapt;
746             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
747                    "Lookahead enabled: depth %d, scenecut %s, B-adapt %s.\n",
748                    ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth,
749                    ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt ? "disabled" : "enabled",
750                    ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt ? "disabled" : "enabled");
751         }
752     }
753
754     if (ctx->strict_gop) {
755         ctx->encode_config.rcParams.strictGOPTarget = 1;
756         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Strict GOP target enabled.\n");
757     }
758
759     if (ctx->nonref_p)
760         ctx->encode_config.rcParams.enableNonRefP = 1;
761
762     if (ctx->zerolatency)
763         ctx->encode_config.rcParams.zeroReorderDelay = 1;
764
765     if (ctx->quality)
766         ctx->encode_config.rcParams.targetQuality = ctx->quality;
767 }
768
769 static av_cold int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
770 {
771     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
772     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
773     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
774     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
775
776     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
777     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
778     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
779     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
780         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
781
782     vui->colourDescriptionPresentFlag =
783         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
784
785     vui->videoSignalTypePresentFlag =
786         (vui->colourDescriptionPresentFlag
787         || vui->videoFormat != 5
788         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
789
790     h264->sliceMode = 3;
791     h264->sliceModeData = 1;
792
793     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
794     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
795     h264->outputAUD     = ctx->aud;
796
797     if (avctx->refs >= 0) {
798         /* 0 means "let the hardware decide" */
799         h264->maxNumRefFrames = avctx->refs;
800     }
801     if (avctx->gop_size >= 0) {
802         h264->idrPeriod = cc->gopLength;
803     }
804
805     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
806         h264->outputBufferingPeriodSEI = 1;
807         h264->outputPictureTimingSEI   = 1;
808     }
809
810     if (cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY ||
811         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP ||
812         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR) {
813         h264->adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
814         h264->fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
815     }
816
817     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
818         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
819     } else {
820         switch(ctx->profile) {
821         case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
822             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
823             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
824             break;
825         case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
826             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
827             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
828             break;
829         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
830             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
831             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
832             break;
833         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444P:
834             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
835             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
836             break;
837         }
838     }
839
840     // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
841     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
842         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
843         avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
844     }
845
846     h264->chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
847
848     h264->level = ctx->level;
849
850     return 0;
851 }
852
853 static av_cold int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
854 {
855     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
856     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
857     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
858     NV_ENC_CONFIG_HEVC_VUI_PARAMETERS *vui = &hevc->hevcVUIParameters;
859
860     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
861     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
862     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
863     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
864         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
865
866     vui->colourDescriptionPresentFlag =
867         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
868
869     vui->videoSignalTypePresentFlag =
870         (vui->colourDescriptionPresentFlag
871         || vui->videoFormat != 5
872         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
873
874     hevc->sliceMode = 3;
875     hevc->sliceModeData = 1;
876
877     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
878     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
879     hevc->outputAUD     = ctx->aud;
880
881     if (avctx->refs >= 0) {
882         /* 0 means "let the hardware decide" */
883         hevc->maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
884     }
885     if (avctx->gop_size >= 0) {
886         hevc->idrPeriod = cc->gopLength;
887     }
888
889     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
890         hevc->outputBufferingPeriodSEI = 1;
891         hevc->outputPictureTimingSEI   = 1;
892     }
893
894     switch (ctx->profile) {
895     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN:
896         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
897         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
898         break;
899     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_10:
900         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
901         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
902         break;
903     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_REXT:
904         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
905         avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
906         break;
907     }
908
909     // force setting profile as main10 if input is 10 bit
910     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt)) {
911         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
912         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
913     }
914
915     // force setting profile as rext if input is yuv444
916     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt)) {
917         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
918         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
919     }
920
921     hevc->chromaFormatIDC = IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) ? 3 : 1;
922
923     hevc->pixelBitDepthMinus8 = IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) ? 2 : 0;
924
925     hevc->level = ctx->level;
926
927     hevc->tier = ctx->tier;
928
929     return 0;
930 }
931
932 static av_cold int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
933 {
934     switch (avctx->codec->id) {
935     case AV_CODEC_ID_H264:
936         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
937     case AV_CODEC_ID_HEVC:
938         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
939     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
940     }
941
942     return 0;
943 }
944
945 static av_cold int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
946 {
947     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
948     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
949     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
950
951     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
952     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
953     AVCPBProperties *cpb_props;
954     int res = 0;
955     int dw, dh;
956
957     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
958     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
959
960     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
961     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
962
963     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
964
965     nvenc_map_preset(ctx);
966
967     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
968     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
969
970     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder,
971                                                     ctx->init_encode_params.encodeGUID,
972                                                     ctx->init_encode_params.presetGUID,
973                                                     &preset_config);
974     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
975         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Cannot get the preset configuration");
976
977     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
978
979     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
980
981     dw = avctx->width;
982     dh = avctx->height;
983     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
984         dw*= avctx->sample_aspect_ratio.num;
985         dh*= avctx->sample_aspect_ratio.den;
986     }
987     av_reduce(&dw, &dh, dw, dh, 1024 * 1024);
988     ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
989     ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
990
991     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
992     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
993
994     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
995     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
996
997     if (ctx->bluray_compat) {
998         ctx->aud = 1;
999         avctx->refs = FFMIN(FFMAX(avctx->refs, 0), 6);
1000         avctx->max_b_frames = FFMIN(avctx->max_b_frames, 3);
1001         switch (avctx->codec->id) {
1002         case AV_CODEC_ID_H264:
1003             /* maximum level depends on used resolution */
1004             break;
1005         case AV_CODEC_ID_HEVC:
1006             ctx->level = NV_ENC_LEVEL_HEVC_51;
1007             ctx->tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
1008             break;
1009         }
1010     }
1011
1012     if (avctx->gop_size > 0) {
1013         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
1014             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B-Frame, 3 two B-frames, and so on. */
1015             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
1016         }
1017
1018         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
1019     } else if (avctx->gop_size == 0) {
1020         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
1021         ctx->encode_config.gopLength = 1;
1022     }
1023
1024     ctx->initial_pts[0] = AV_NOPTS_VALUE;
1025     ctx->initial_pts[1] = AV_NOPTS_VALUE;
1026
1027     nvenc_recalc_surfaces(avctx);
1028
1029     nvenc_setup_rate_control(avctx);
1030
1031     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1032         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
1033     } else {
1034         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
1035     }
1036
1037     res = nvenc_setup_codec_config(avctx);
1038     if (res)
1039         return res;
1040
1041     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
1042     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1043         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "InitializeEncoder failed");
1044     }
1045
1046     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1047         avctx->has_b_frames = 2;
1048
1049     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1050         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1051
1052     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
1053     if (!cpb_props)
1054         return AVERROR(ENOMEM);
1055     cpb_props->max_bitrate = ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate;
1056     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
1057     cpb_props->buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize;
1058
1059     return 0;
1060 }
1061
1062 static NV_ENC_BUFFER_FORMAT nvenc_map_buffer_format(enum AVPixelFormat pix_fmt)
1063 {
1064     switch (pix_fmt) {
1065     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1066         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1067     case AV_PIX_FMT_NV12:
1068         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1069     case AV_PIX_FMT_P010:
1070         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV420_10BIT;
1071     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1072         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1073     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
1074         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_10BIT;
1075     case AV_PIX_FMT_0RGB32:
1076         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ARGB;
1077     case AV_PIX_FMT_0BGR32:
1078         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ABGR;
1079     default:
1080         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED;
1081     }
1082 }
1083
1084 static av_cold int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
1085 {
1086     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1087     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1088     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1089
1090     NVENCSTATUS nv_status;
1091     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
1092     allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
1093
1094     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1095         ctx->surfaces[idx].in_ref = av_frame_alloc();
1096         if (!ctx->surfaces[idx].in_ref)
1097             return AVERROR(ENOMEM);
1098     } else {
1099         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1100
1101         ctx->surfaces[idx].format = nvenc_map_buffer_format(ctx->data_pix_fmt);
1102         if (ctx->surfaces[idx].format == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1103             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1104                    av_get_pix_fmt_name(ctx->data_pix_fmt));
1105             return AVERROR(EINVAL);
1106         }
1107
1108         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1109         allocSurf.width = (avctx->width + 31) & ~31;
1110         allocSurf.height = (avctx->height + 31) & ~31;
1111         allocSurf.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1112         allocSurf.bufferFmt = ctx->surfaces[idx].format;
1113
1114         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1115         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1116             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateInputBuffer failed");
1117         }
1118
1119         ctx->surfaces[idx].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1120         ctx->surfaces[idx].width = allocSurf.width;
1121         ctx->surfaces[idx].height = allocSurf.height;
1122     }
1123
1124     ctx->surfaces[idx].lockCount = 0;
1125
1126     /* 1MB is large enough to hold most output frames.
1127      * NVENC increases this automaticaly if it is not enough. */
1128     allocOut.size = 1024 * 1024;
1129
1130     allocOut.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1131
1132     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1133     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1134         int err = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateBitstreamBuffer failed");
1135         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1136             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[idx].input_surface);
1137         av_frame_free(&ctx->surfaces[idx].in_ref);
1138         return err;
1139     }
1140
1141     ctx->surfaces[idx].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1142     ctx->surfaces[idx].size = allocOut.size;
1143
1144     return 0;
1145 }
1146
1147 static av_cold int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
1148 {
1149     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1150     int i, res;
1151
1152     ctx->surfaces = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->surfaces));
1153     if (!ctx->surfaces)
1154         return AVERROR(ENOMEM);
1155
1156     ctx->timestamp_list = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
1157     if (!ctx->timestamp_list)
1158         return AVERROR(ENOMEM);
1159     ctx->output_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1160     if (!ctx->output_surface_queue)
1161         return AVERROR(ENOMEM);
1162     ctx->output_surface_ready_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1163     if (!ctx->output_surface_ready_queue)
1164         return AVERROR(ENOMEM);
1165
1166     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1167         if ((res = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
1168             return res;
1169     }
1170
1171     return 0;
1172 }
1173
1174 static av_cold int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
1175 {
1176     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1177     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1178     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1179
1180     NVENCSTATUS nv_status;
1181     uint32_t outSize = 0;
1182     char tmpHeader[256];
1183     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1184     payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1185
1186     payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1187     payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1188     payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1189
1190     nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1191     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1192         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetSequenceParams failed");
1193     }
1194
1195     avctx->extradata_size = outSize;
1196     avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1197
1198     if (!avctx->extradata) {
1199         return AVERROR(ENOMEM);
1200     }
1201
1202     memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1203
1204     return 0;
1205 }
1206
1207 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1208 {
1209     NvencContext *ctx               = avctx->priv_data;
1210     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1211     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1212     int i;
1213
1214     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
1215     if (ctx->nvencoder) {
1216         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
1217                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
1218
1219         p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &params);
1220     }
1221
1222     av_fifo_freep(&ctx->timestamp_list);
1223     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_ready_queue);
1224     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_queue);
1225
1226     if (ctx->surfaces && avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1227         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1228             if (ctx->surfaces[i].input_surface) {
1229                  p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].in_map.mappedResource);
1230             }
1231         }
1232         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1233             if (ctx->registered_frames[i].regptr)
1234                 p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1235         }
1236         ctx->nb_registered_frames = 0;
1237     }
1238
1239     if (ctx->surfaces) {
1240         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1241             if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1242                 p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1243             av_frame_free(&ctx->surfaces[i].in_ref);
1244             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1245         }
1246     }
1247     av_freep(&ctx->surfaces);
1248     ctx->nb_surfaces = 0;
1249
1250     if (ctx->nvencoder)
1251         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1252     ctx->nvencoder = NULL;
1253
1254     if (ctx->cu_context_internal)
1255         dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
1256     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal = NULL;
1257
1258     nvenc_free_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
1259     cuda_free_functions(&dl_fn->cuda_dl);
1260
1261     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
1262
1263     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
1264
1265     return 0;
1266 }
1267
1268 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1269 {
1270     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1271     int ret;
1272
1273     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1274         AVHWFramesContext *frames_ctx;
1275         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
1276             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1277                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
1278             return AVERROR(EINVAL);
1279         }
1280         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1281         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
1282     } else {
1283         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
1284     }
1285
1286     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
1287         return ret;
1288
1289     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
1290         return ret;
1291
1292     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
1293         return ret;
1294
1295     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
1296         return ret;
1297
1298     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1299         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
1300             return ret;
1301     }
1302
1303     return 0;
1304 }
1305
1306 static NvencSurface *get_free_frame(NvencContext *ctx)
1307 {
1308     int i;
1309
1310     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1311         if (!ctx->surfaces[i].lockCount) {
1312             ctx->surfaces[i].lockCount = 1;
1313             return &ctx->surfaces[i];
1314         }
1315     }
1316
1317     return NULL;
1318 }
1319
1320 static int nvenc_copy_frame(AVCodecContext *avctx, NvencSurface *nv_surface,
1321             NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *lock_buffer_params, const AVFrame *frame)
1322 {
1323     int dst_linesize[4] = {
1324         lock_buffer_params->pitch,
1325         lock_buffer_params->pitch,
1326         lock_buffer_params->pitch,
1327         lock_buffer_params->pitch
1328     };
1329     uint8_t *dst_data[4];
1330     int ret;
1331
1332     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1333         dst_linesize[1] = dst_linesize[2] >>= 1;
1334
1335     ret = av_image_fill_pointers(dst_data, frame->format, nv_surface->height,
1336                                  lock_buffer_params->bufferDataPtr, dst_linesize);
1337     if (ret < 0)
1338         return ret;
1339
1340     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1341         FFSWAP(uint8_t*, dst_data[1], dst_data[2]);
1342
1343     av_image_copy(dst_data, dst_linesize,
1344                   (const uint8_t**)frame->data, frame->linesize, frame->format,
1345                   avctx->width, avctx->height);
1346
1347     return 0;
1348 }
1349
1350 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1351 {
1352     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1353     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1354     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1355
1356     int i;
1357
1358     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1359         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1360             if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1361                 if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1362                     p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder,
1363                                                 ctx->registered_frames[i].regptr);
1364                     ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1365                 }
1366                 return i;
1367             }
1368         }
1369     } else {
1370         return ctx->nb_registered_frames++;
1371     }
1372
1373     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1374     return AVERROR(ENOMEM);
1375 }
1376
1377 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1378 {
1379     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1380     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1381     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1382
1383     AVHWFramesContext *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1384     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1385     int i, idx, ret;
1386
1387     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1388         if (ctx->registered_frames[i].ptr == (CUdeviceptr)frame->data[0])
1389             return i;
1390     }
1391
1392     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1393     if (idx < 0)
1394         return idx;
1395
1396     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1397     reg.resourceType       = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1398     reg.width              = frames_ctx->width;
1399     reg.height             = frames_ctx->height;
1400     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1401     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1402
1403     reg.bufferFormat       = nvenc_map_buffer_format(frames_ctx->sw_format);
1404     if (reg.bufferFormat == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1405         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1406                av_get_pix_fmt_name(frames_ctx->sw_format));
1407         return AVERROR(EINVAL);
1408     }
1409
1410     ret = p_nvenc->nvEncRegisterResource(ctx->nvencoder, &reg);
1411     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1412         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1413         return AVERROR_UNKNOWN;
1414     }
1415
1416     ctx->registered_frames[idx].ptr    = (CUdeviceptr)frame->data[0];
1417     ctx->registered_frames[idx].regptr = reg.registeredResource;
1418     return idx;
1419 }
1420
1421 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1422                                       NvencSurface *nvenc_frame)
1423 {
1424     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1425     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1426     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1427
1428     int res;
1429     NVENCSTATUS nv_status;
1430
1431     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1432         int reg_idx = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1433         if (reg_idx < 0) {
1434             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input CUDA frame\n");
1435             return reg_idx;
1436         }
1437
1438         res = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1439         if (res < 0)
1440             return res;
1441
1442         nvenc_frame->in_map.version = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1443         nvenc_frame->in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1444         nv_status = p_nvenc->nvEncMapInputResource(ctx->nvencoder, &nvenc_frame->in_map);
1445         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1446             av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1447             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Error mapping an input resource");
1448         }
1449
1450         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped = 1;
1451         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1452         nvenc_frame->input_surface             = nvenc_frame->in_map.mappedResource;
1453         nvenc_frame->format                    = nvenc_frame->in_map.mappedBufferFmt;
1454         nvenc_frame->pitch                     = frame->linesize[0];
1455         return 0;
1456     } else {
1457         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1458
1459         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1460         lockBufferParams.inputBuffer = nvenc_frame->input_surface;
1461
1462         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1463         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1464             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking nvenc input buffer");
1465         }
1466
1467         nvenc_frame->pitch = lockBufferParams.pitch;
1468         res = nvenc_copy_frame(avctx, nvenc_frame, &lockBufferParams, frame);
1469
1470         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, nvenc_frame->input_surface);
1471         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1472             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking input buffer!");
1473         }
1474
1475         return res;
1476     }
1477 }
1478
1479 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1480                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1481 {
1482     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1483
1484     switch (avctx->codec->id) {
1485     case AV_CODEC_ID_H264:
1486         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1487             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1488         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1489             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1490       break;
1491     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1492         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1493             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1494         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1495             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1496         break;
1497     }
1498 }
1499
1500 static inline void timestamp_queue_enqueue(AVFifoBuffer* queue, int64_t timestamp)
1501 {
1502     av_fifo_generic_write(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1503 }
1504
1505 static inline int64_t timestamp_queue_dequeue(AVFifoBuffer* queue)
1506 {
1507     int64_t timestamp = AV_NOPTS_VALUE;
1508     if (av_fifo_size(queue) > 0)
1509         av_fifo_generic_read(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1510
1511     return timestamp;
1512 }
1513
1514 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1515                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1516                                AVPacket *pkt)
1517 {
1518     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1519
1520     pkt->pts = params->outputTimeStamp;
1521
1522     /* generate the first dts by linearly extrapolating the
1523      * first two pts values to the past */
1524     if (avctx->max_b_frames > 0 && !ctx->first_packet_output &&
1525         ctx->initial_pts[1] != AV_NOPTS_VALUE) {
1526         int64_t ts0 = ctx->initial_pts[0], ts1 = ctx->initial_pts[1];
1527         int64_t delta;
1528
1529         if ((ts0 < 0 && ts1 > INT64_MAX + ts0) ||
1530             (ts0 > 0 && ts1 < INT64_MIN + ts0))
1531             return AVERROR(ERANGE);
1532         delta = ts1 - ts0;
1533
1534         if ((delta < 0 && ts0 > INT64_MAX + delta) ||
1535             (delta > 0 && ts0 < INT64_MIN + delta))
1536             return AVERROR(ERANGE);
1537         pkt->dts = ts0 - delta;
1538
1539         ctx->first_packet_output = 1;
1540         return 0;
1541     }
1542
1543     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1544
1545     return 0;
1546 }
1547
1548 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencSurface *tmpoutsurf)
1549 {
1550     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1551     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1552     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1553
1554     uint32_t slice_mode_data;
1555     uint32_t *slice_offsets = NULL;
1556     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1557     NVENCSTATUS nv_status;
1558     int res = 0;
1559
1560     enum AVPictureType pict_type;
1561
1562     switch (avctx->codec->id) {
1563     case AV_CODEC_ID_H264:
1564       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1565       break;
1566     case AV_CODEC_ID_H265:
1567       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1568       break;
1569     default:
1570       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1571       res = AVERROR(EINVAL);
1572       goto error;
1573     }
1574     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1575
1576     if (!slice_offsets)
1577         goto error;
1578
1579     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1580
1581     lock_params.doNotWait = 0;
1582     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1583     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1584
1585     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1586     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1587         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking bitstream buffer");
1588         goto error;
1589     }
1590
1591     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1592         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1593         goto error;
1594     }
1595
1596     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1597
1598     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1599     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1600         nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open");
1601
1602
1603     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1604         p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->in_map.mappedResource);
1605         av_frame_unref(tmpoutsurf->in_ref);
1606         ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped = 0;
1607
1608         tmpoutsurf->input_surface = NULL;
1609     }
1610
1611     switch (lock_params.pictureType) {
1612     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1613         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1614     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1615         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1616         break;
1617     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1618         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1619         break;
1620     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1621         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1622         break;
1623     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1624         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1625         break;
1626     default:
1627         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1628         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1629         res = AVERROR_EXTERNAL;
1630         goto error;
1631     }
1632
1633 #if FF_API_CODED_FRAME
1634 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1635     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
1636 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1637 #endif
1638
1639     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt,
1640         (lock_params.frameAvgQP - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
1641
1642     res = nvenc_set_timestamp(avctx, &lock_params, pkt);
1643     if (res < 0)
1644         goto error2;
1645
1646     av_free(slice_offsets);
1647
1648     return 0;
1649
1650 error:
1651     timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1652
1653 error2:
1654     av_free(slice_offsets);
1655
1656     return res;
1657 }
1658
1659 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
1660 {
1661     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1662     int nb_ready, nb_pending;
1663
1664     /* when B-frames are enabled, we wait for two initial timestamps to
1665      * calculate the first dts */
1666     if (!flush && avctx->max_b_frames > 0 &&
1667         (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE || ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE))
1668         return 0;
1669
1670     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->output_surface_ready_queue)   / sizeof(NvencSurface*);
1671     nb_pending = av_fifo_size(ctx->output_surface_queue)         / sizeof(NvencSurface*);
1672     if (flush)
1673         return nb_ready > 0;
1674     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
1675 }
1676
1677 int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1678                           const AVFrame *frame, int *got_packet)
1679 {
1680     NVENCSTATUS nv_status;
1681     CUresult cu_res;
1682     CUcontext dummy;
1683     NvencSurface *tmpoutsurf, *inSurf;
1684     int res;
1685
1686     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1687     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1688     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1689
1690     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1691     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1692
1693     if (frame) {
1694         inSurf = get_free_frame(ctx);
1695         if (!inSurf) {
1696             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No free surfaces\n");
1697             return AVERROR_BUG;
1698         }
1699
1700         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1701         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1702             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1703             return AVERROR_EXTERNAL;
1704         }
1705
1706         res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, inSurf);
1707
1708         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1709         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1710             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1711             return AVERROR_EXTERNAL;
1712         }
1713
1714         if (res) {
1715             inSurf->lockCount = 0;
1716             return res;
1717         }
1718
1719         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1720         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1721         pic_params.inputWidth = avctx->width;
1722         pic_params.inputHeight = avctx->height;
1723         pic_params.inputPitch = inSurf->pitch;
1724         pic_params.outputBitstream = inSurf->output_surface;
1725
1726         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1727             if (frame->top_field_first)
1728                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1729             else
1730                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1731         } else {
1732             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1733         }
1734
1735         if (ctx->forced_idr >= 0 && frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I) {
1736             pic_params.encodePicFlags =
1737                 ctx->forced_idr ? NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEIDR : NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEINTRA;
1738         } else {
1739             pic_params.encodePicFlags = 0;
1740         }
1741
1742         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1743
1744         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &pic_params);
1745     } else {
1746         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1747     }
1748
1749     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1750     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1751         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1752         return AVERROR_EXTERNAL;
1753     }
1754
1755     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1756
1757     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1758     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1759         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1760         return AVERROR_EXTERNAL;
1761     }
1762
1763     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS &&
1764         nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
1765         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "EncodePicture failed!");
1766
1767     if (frame) {
1768         av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_queue, &inSurf, sizeof(inSurf), NULL);
1769         timestamp_queue_enqueue(ctx->timestamp_list, frame->pts);
1770
1771         if (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE)
1772             ctx->initial_pts[0] = frame->pts;
1773         else if (ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE)
1774             ctx->initial_pts[1] = frame->pts;
1775     }
1776
1777     /* all the pending buffers are now ready for output */
1778     if (nv_status == NV_ENC_SUCCESS) {
1779         while (av_fifo_size(ctx->output_surface_queue) > 0) {
1780             av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1781             av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1782         }
1783     }
1784
1785     if (output_ready(avctx, !frame)) {
1786         av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1787
1788         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmpoutsurf);
1789
1790         if (res)
1791             return res;
1792
1793         av_assert0(tmpoutsurf->lockCount);
1794         tmpoutsurf->lockCount--;
1795
1796         *got_packet = 1;
1797     } else {
1798         *got_packet = 0;
1799     }
1800
1801     return 0;
1802 }