avcodec/nvenc: combine input and output surface structures
[ffmpeg.git] / libavcodec / nvenc.c
1 /*
2  * H.264 hardware encoding using nvidia nvenc
3  * Copyright (c) 2014 Timo Rothenpieler <timo@rothenpieler.org>
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #if defined(_WIN32)
23 #include <windows.h>
24 #else
25 #include <dlfcn.h>
26 #endif
27
28 #include <nvEncodeAPI.h>
29
30 #include "libavutil/internal.h"
31 #include "libavutil/imgutils.h"
32 #include "libavutil/avassert.h"
33 #include "libavutil/opt.h"
34 #include "libavutil/mem.h"
35 #include "avcodec.h"
36 #include "internal.h"
37 #include "thread.h"
38
39 #if defined(_WIN32)
40 #define CUDAAPI __stdcall
41 #else
42 #define CUDAAPI
43 #endif
44
45 #if defined(_WIN32)
46 #define LOAD_FUNC(l, s) GetProcAddress(l, s)
47 #define DL_CLOSE_FUNC(l) FreeLibrary(l)
48 #else
49 #define LOAD_FUNC(l, s) dlsym(l, s)
50 #define DL_CLOSE_FUNC(l) dlclose(l)
51 #endif
52
53 typedef enum cudaError_enum {
54     CUDA_SUCCESS = 0
55 } CUresult;
56 typedef int CUdevice;
57 typedef void* CUcontext;
58
59 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUINIT)(unsigned int Flags);
60 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICEGETCOUNT)(int *count);
61 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICEGET)(CUdevice *device, int ordinal);
62 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICEGETNAME)(char *name, int len, CUdevice dev);
63 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUDEVICECOMPUTECAPABILITY)(int *major, int *minor, CUdevice dev);
64 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUCTXCREATE)(CUcontext *pctx, unsigned int flags, CUdevice dev);
65 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUCTXPOPCURRENT)(CUcontext *pctx);
66 typedef CUresult(CUDAAPI *PCUCTXDESTROY)(CUcontext ctx);
67
68 typedef NVENCSTATUS (NVENCAPI* PNVENCODEAPICREATEINSTANCE)(NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *functionList);
69
70 typedef struct NvencSurface
71 {
72     NV_ENC_INPUT_PTR input_surface;
73     int width;
74     int height;
75
76     int lockCount;
77
78     NV_ENC_BUFFER_FORMAT format;
79
80     NV_ENC_OUTPUT_PTR output_surface;
81     int size;
82 } NvencSurface;
83
84 typedef struct NvencData
85 {
86     union {
87         int64_t timestamp;
88         NvencSurface *surface;
89     } u;
90 } NvencData;
91
92 typedef struct NvencDataList
93 {
94     NvencData* data;
95
96     uint32_t pos;
97     uint32_t count;
98     uint32_t size;
99 } NvencDataList;
100
101 typedef struct NvencDynLoadFunctions
102 {
103     PCUINIT cu_init;
104     PCUDEVICEGETCOUNT cu_device_get_count;
105     PCUDEVICEGET cu_device_get;
106     PCUDEVICEGETNAME cu_device_get_name;
107     PCUDEVICECOMPUTECAPABILITY cu_device_compute_capability;
108     PCUCTXCREATE cu_ctx_create;
109     PCUCTXPOPCURRENT cu_ctx_pop_current;
110     PCUCTXDESTROY cu_ctx_destroy;
111
112     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST nvenc_funcs;
113     int nvenc_device_count;
114     CUdevice nvenc_devices[16];
115
116 #if defined(_WIN32)
117     HMODULE cuda_lib;
118     HMODULE nvenc_lib;
119 #else
120     void* cuda_lib;
121     void* nvenc_lib;
122 #endif
123 } NvencDynLoadFunctions;
124
125 typedef struct NvencValuePair
126 {
127     const char *str;
128     uint32_t num;
129 } NvencValuePair;
130
131 typedef struct NvencContext
132 {
133     AVClass *avclass;
134
135     NvencDynLoadFunctions nvenc_dload_funcs;
136
137     NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS init_encode_params;
138     NV_ENC_CONFIG encode_config;
139     CUcontext cu_context;
140
141     int max_surface_count;
142     NvencSurface *surfaces;
143
144     NvencDataList output_surface_queue;
145     NvencDataList output_surface_ready_queue;
146     NvencDataList timestamp_list;
147     int64_t last_dts;
148
149     void *nvencoder;
150
151     char *preset;
152     char *profile;
153     char *level;
154     char *tier;
155     int cbr;
156     int twopass;
157     int gpu;
158     int buffer_delay;
159 } NvencContext;
160
161 static const NvencValuePair nvenc_h264_level_pairs[] = {
162     { "auto", NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT },
163     { "1"   , NV_ENC_LEVEL_H264_1     },
164     { "1.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_1     },
165     { "1b"  , NV_ENC_LEVEL_H264_1b    },
166     { "1.0b", NV_ENC_LEVEL_H264_1b    },
167     { "1.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_11    },
168     { "1.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_12    },
169     { "1.3" , NV_ENC_LEVEL_H264_13    },
170     { "2"   , NV_ENC_LEVEL_H264_2     },
171     { "2.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_2     },
172     { "2.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_21    },
173     { "2.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_22    },
174     { "3"   , NV_ENC_LEVEL_H264_3     },
175     { "3.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_3     },
176     { "3.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_31    },
177     { "3.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_32    },
178     { "4"   , NV_ENC_LEVEL_H264_4     },
179     { "4.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_4     },
180     { "4.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_41    },
181     { "4.2" , NV_ENC_LEVEL_H264_42    },
182     { "5"   , NV_ENC_LEVEL_H264_5     },
183     { "5.0" , NV_ENC_LEVEL_H264_5     },
184     { "5.1" , NV_ENC_LEVEL_H264_51    },
185     { NULL }
186 };
187
188 static const NvencValuePair nvenc_hevc_level_pairs[] = {
189     { "auto", NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT },
190     { "1"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_1     },
191     { "1.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_1     },
192     { "2"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_2     },
193     { "2.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_2     },
194     { "2.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_21    },
195     { "3"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_3     },
196     { "3.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_3     },
197     { "3.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_31    },
198     { "4"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_4     },
199     { "4.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_4     },
200     { "4.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_41    },
201     { "5"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_5     },
202     { "5.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_5     },
203     { "5.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_51    },
204     { "5.2" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_52    },
205     { "6"   , NV_ENC_LEVEL_HEVC_6     },
206     { "6.0" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_6     },
207     { "6.1" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_61    },
208     { "6.2" , NV_ENC_LEVEL_HEVC_62    },
209     { NULL }
210 };
211
212 static const struct {
213     NVENCSTATUS nverr;
214     int         averr;
215     const char *desc;
216 } nvenc_errors[] = {
217     { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
218     { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
219     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
220     { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
221     { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
222     { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
223     { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
224     { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
225     { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
226     { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
227     { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
228     { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
229     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
230     { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
231     { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR(ENOBUFS), "not enough buffer"        },
232     { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
233     { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
234     { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
235     { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
236     { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
237     { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
238     { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
239     { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
240     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
241     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
242     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
243 };
244
245 static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
246 {
247     int i;
248     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
249         if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
250             if (desc)
251                 *desc = nvenc_errors[i].desc;
252             return nvenc_errors[i].averr;
253         }
254     }
255     if (desc)
256         *desc = "unknown error";
257     return AVERROR_UNKNOWN;
258 }
259
260 static int nvenc_print_error(void *log_ctx, NVENCSTATUS err,
261                                      const char *error_string)
262 {
263     const char *desc;
264     int ret;
265     ret = nvenc_map_error(err, &desc);
266     av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d)\n", error_string, desc, err);
267     return ret;
268 }
269
270 static int input_string_to_uint32(AVCodecContext *avctx, const NvencValuePair *pair, const char *input, uint32_t *output)
271 {
272     for (; pair->str; ++pair) {
273         if (!strcmp(input, pair->str)) {
274             *output = pair->num;
275             return 0;
276         }
277     }
278
279     return AVERROR(EINVAL);
280 }
281
282 static NvencData* data_queue_dequeue(NvencDataList* queue)
283 {
284     uint32_t mask;
285     uint32_t read_pos;
286
287     av_assert0(queue);
288     av_assert0(queue->size);
289     av_assert0(queue->data);
290
291     if (!queue->count)
292         return NULL;
293
294     /* Size always is a multiple of two */
295     mask = queue->size - 1;
296     read_pos = (queue->pos - queue->count) & mask;
297     queue->count--;
298
299     return &queue->data[read_pos];
300 }
301
302 static int data_queue_enqueue(NvencDataList* queue, NvencData *data)
303 {
304     NvencDataList new_queue;
305     NvencData* tmp_data;
306     uint32_t mask;
307
308     if (!queue->size) {
309         /* size always has to be a multiple of two */
310         queue->size = 4;
311         queue->pos = 0;
312         queue->count = 0;
313
314         queue->data = av_malloc(queue->size * sizeof(*(queue->data)));
315
316         if (!queue->data) {
317             queue->size = 0;
318             return AVERROR(ENOMEM);
319         }
320     }
321
322     if (queue->count == queue->size) {
323         new_queue.size = queue->size << 1;
324         new_queue.pos = 0;
325         new_queue.count = 0;
326         new_queue.data = av_malloc(new_queue.size * sizeof(*(queue->data)));
327
328         if (!new_queue.data)
329             return AVERROR(ENOMEM);
330
331         while (tmp_data = data_queue_dequeue(queue))
332             data_queue_enqueue(&new_queue, tmp_data);
333
334         av_free(queue->data);
335         *queue = new_queue;
336     }
337
338     mask = queue->size - 1;
339
340     queue->data[queue->pos] = *data;
341     queue->pos = (queue->pos + 1) & mask;
342     queue->count++;
343
344     return 0;
345 }
346
347 static int out_surf_queue_enqueue(NvencDataList* queue, NvencSurface* surface)
348 {
349     NvencData data;
350     data.u.surface = surface;
351
352     return data_queue_enqueue(queue, &data);
353 }
354
355 static NvencSurface* out_surf_queue_dequeue(NvencDataList* queue)
356 {
357     NvencData* res = data_queue_dequeue(queue);
358
359     if (!res)
360         return NULL;
361
362     return res->u.surface;
363 }
364
365 static int timestamp_queue_enqueue(NvencDataList* queue, int64_t timestamp)
366 {
367     NvencData data;
368     data.u.timestamp = timestamp;
369
370     return data_queue_enqueue(queue, &data);
371 }
372
373 static int64_t timestamp_queue_dequeue(NvencDataList* queue)
374 {
375     NvencData* res = data_queue_dequeue(queue);
376
377     if (!res)
378         return AV_NOPTS_VALUE;
379
380     return res->u.timestamp;
381 }
382
383 #define CHECK_LOAD_FUNC(t, f, s) \
384 do { \
385     (f) = (t)LOAD_FUNC(dl_fn->cuda_lib, s); \
386     if (!(f)) { \
387         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading %s from CUDA library\n", s); \
388         goto error; \
389     } \
390 } while (0)
391
392 static av_cold int nvenc_dyload_cuda(AVCodecContext *avctx)
393 {
394     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
395     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
396
397     if (dl_fn->cuda_lib)
398         return 1;
399
400 #if defined(_WIN32)
401     dl_fn->cuda_lib = LoadLibrary(TEXT("nvcuda.dll"));
402 #else
403     dl_fn->cuda_lib = dlopen("libcuda.so", RTLD_LAZY);
404 #endif
405
406     if (!dl_fn->cuda_lib) {
407         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading CUDA library\n");
408         goto error;
409     }
410
411     CHECK_LOAD_FUNC(PCUINIT, dl_fn->cu_init, "cuInit");
412     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICEGETCOUNT, dl_fn->cu_device_get_count, "cuDeviceGetCount");
413     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICEGET, dl_fn->cu_device_get, "cuDeviceGet");
414     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICEGETNAME, dl_fn->cu_device_get_name, "cuDeviceGetName");
415     CHECK_LOAD_FUNC(PCUDEVICECOMPUTECAPABILITY, dl_fn->cu_device_compute_capability, "cuDeviceComputeCapability");
416     CHECK_LOAD_FUNC(PCUCTXCREATE, dl_fn->cu_ctx_create, "cuCtxCreate_v2");
417     CHECK_LOAD_FUNC(PCUCTXPOPCURRENT, dl_fn->cu_ctx_pop_current, "cuCtxPopCurrent_v2");
418     CHECK_LOAD_FUNC(PCUCTXDESTROY, dl_fn->cu_ctx_destroy, "cuCtxDestroy_v2");
419
420     return 1;
421
422 error:
423
424     if (dl_fn->cuda_lib)
425         DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->cuda_lib);
426
427     dl_fn->cuda_lib = NULL;
428
429     return 0;
430 }
431
432 static av_cold int check_cuda_errors(AVCodecContext *avctx, CUresult err, const char *func)
433 {
434     if (err != CUDA_SUCCESS) {
435         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, ">> %s - failed with error code 0x%x\n", func, err);
436         return 0;
437     }
438     return 1;
439 }
440 #define check_cuda_errors(f) if (!check_cuda_errors(avctx, f, #f)) goto error
441
442 static av_cold int nvenc_check_cuda(AVCodecContext *avctx)
443 {
444     int device_count = 0;
445     CUdevice cu_device = 0;
446     char gpu_name[128];
447     int smminor = 0, smmajor = 0;
448     int i, smver, target_smver;
449
450     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
451     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
452
453     switch (avctx->codec->id) {
454     case AV_CODEC_ID_H264:
455         target_smver = avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P ? 0x52 : 0x30;
456         break;
457     case AV_CODEC_ID_H265:
458         target_smver = 0x52;
459         break;
460     default:
461         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Unknown codec name\n");
462         goto error;
463     }
464
465     if (!nvenc_dyload_cuda(avctx))
466         return 0;
467
468     if (dl_fn->nvenc_device_count > 0)
469         return 1;
470
471     check_cuda_errors(dl_fn->cu_init(0));
472
473     check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_get_count(&device_count));
474
475     if (!device_count) {
476         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
477         goto error;
478     }
479
480     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", device_count);
481
482     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
483
484     for (i = 0; i < device_count; ++i) {
485         check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_get(&cu_device, i));
486         check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_get_name(gpu_name, sizeof(gpu_name), cu_device));
487         check_cuda_errors(dl_fn->cu_device_compute_capability(&smmajor, &smminor, cu_device));
488
489         smver = (smmajor << 4) | smminor;
490
491         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d, NVENC %s ]\n", i, gpu_name, smmajor, smminor, (smver >= target_smver) ? "Available" : "Not Available");
492
493         if (smver >= target_smver)
494             dl_fn->nvenc_devices[dl_fn->nvenc_device_count++] = cu_device;
495     }
496
497     if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
498         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
499         goto error;
500     }
501
502     return 1;
503
504 error:
505
506     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
507
508     return 0;
509 }
510
511 static av_cold int nvenc_dyload_nvenc(AVCodecContext *avctx)
512 {
513     PNVENCODEAPICREATEINSTANCE nvEncodeAPICreateInstance = 0;
514     NVENCSTATUS nvstatus;
515
516     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
517     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
518
519     if (!nvenc_check_cuda(avctx))
520         return 0;
521
522     if (dl_fn->nvenc_lib)
523         return 1;
524
525 #if defined(_WIN32)
526     if (sizeof(void*) == 8) {
527         dl_fn->nvenc_lib = LoadLibrary(TEXT("nvEncodeAPI64.dll"));
528     } else {
529         dl_fn->nvenc_lib = LoadLibrary(TEXT("nvEncodeAPI.dll"));
530     }
531 #else
532     dl_fn->nvenc_lib = dlopen("libnvidia-encode.so.1", RTLD_LAZY);
533 #endif
534
535     if (!dl_fn->nvenc_lib) {
536         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed loading the nvenc library\n");
537         goto error;
538     }
539
540     nvEncodeAPICreateInstance = (PNVENCODEAPICREATEINSTANCE)LOAD_FUNC(dl_fn->nvenc_lib, "NvEncodeAPICreateInstance");
541
542     if (!nvEncodeAPICreateInstance) {
543         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed to load nvenc entrypoint\n");
544         goto error;
545     }
546
547     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
548
549     nvstatus = nvEncodeAPICreateInstance(&dl_fn->nvenc_funcs);
550
551     if (nvstatus != NV_ENC_SUCCESS) {
552         nvenc_print_error(avctx, nvstatus, "Failed to create nvenc instance");
553         goto error;
554     }
555
556     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
557
558     return 1;
559
560 error:
561     if (dl_fn->nvenc_lib)
562         DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->nvenc_lib);
563
564     dl_fn->nvenc_lib = NULL;
565
566     return 0;
567 }
568
569 static av_cold void nvenc_unload_nvenc(AVCodecContext *avctx)
570 {
571     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
572     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
573
574     DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->nvenc_lib);
575     dl_fn->nvenc_lib = NULL;
576
577     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
578
579     DL_CLOSE_FUNC(dl_fn->cuda_lib);
580     dl_fn->cuda_lib = NULL;
581
582     dl_fn->cu_init = NULL;
583     dl_fn->cu_device_get_count = NULL;
584     dl_fn->cu_device_get = NULL;
585     dl_fn->cu_device_get_name = NULL;
586     dl_fn->cu_device_compute_capability = NULL;
587     dl_fn->cu_ctx_create = NULL;
588     dl_fn->cu_ctx_pop_current = NULL;
589     dl_fn->cu_ctx_destroy = NULL;
590
591     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
592 }
593
594 static av_cold int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
595 {
596     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
597     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
598
599     CUresult cu_res;
600     CUcontext cu_context_curr;
601
602     if (ctx->gpu >= dl_fn->nvenc_device_count) {
603         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->gpu, dl_fn->nvenc_device_count);
604         return AVERROR(EINVAL);
605     }
606
607     ctx->cu_context = NULL;
608     cu_res = dl_fn->cu_ctx_create(&ctx->cu_context, 4, dl_fn->nvenc_devices[ctx->gpu]); // CU_CTX_SCHED_BLOCKING_SYNC=4, avoid CPU spins
609
610     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
611         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
612         return AVERROR_EXTERNAL;
613     }
614
615     cu_res = dl_fn->cu_ctx_pop_current(&cu_context_curr);
616
617     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
618         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed popping CUDA context: 0x%x\n", (int)cu_res);
619         return AVERROR_EXTERNAL;
620     }
621
622     return 0;
623 }
624
625 static av_cold int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
626 {
627     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
628     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
629     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
630
631     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS encode_session_params = { 0 };
632     NVENCSTATUS nv_status;
633
634     encode_session_params.version = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
635     encode_session_params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
636     encode_session_params.device = ctx->cu_context;
637     encode_session_params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
638
639     nv_status = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&encode_session_params, &ctx->nvencoder);
640     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
641         ctx->nvencoder = NULL;
642         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "OpenEncodeSessionEx failed");
643     }
644
645     return 0;
646 }
647
648 static av_cold void set_constqp(AVCodecContext *avctx)
649 {
650     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
651
652     ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
653     ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
654     ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
655     ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = avctx->global_quality;
656 }
657
658 static av_cold void set_vbr(AVCodecContext *avctx)
659 {
660     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
661
662     ctx->encode_config.rcParams.enableMinQP = 1;
663     ctx->encode_config.rcParams.enableMaxQP = 1;
664
665     ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterB = avctx->qmin;
666     ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpInterP = avctx->qmin;
667     ctx->encode_config.rcParams.minQP.qpIntra = avctx->qmin;
668
669     ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
670     ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
671     ctx->encode_config.rcParams.maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
672 }
673
674 static av_cold void set_lossless(AVCodecContext *avctx)
675 {
676     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
677
678     ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
679     ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterB = 0;
680     ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpInterP = 0;
681     ctx->encode_config.rcParams.constQP.qpIntra = 0;
682 }
683
684 static av_cold void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx, int lossless)
685 {
686     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
687
688     int qp_inter_p;
689
690     if (avctx->bit_rate > 0) {
691         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
692     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
693         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
694     }
695
696     if (avctx->rc_max_rate > 0)
697         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
698
699     if (lossless) {
700         if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264)
701             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
702
703         set_lossless(avctx);
704
705         avctx->qmin = -1;
706         avctx->qmax = -1;
707     } else if (ctx->cbr) {
708         if (!ctx->twopass) {
709             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
710         } else {
711             ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY;
712
713             if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
714                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
715                 ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
716             }
717         }
718
719         if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
720             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.outputBufferingPeriodSEI = 1;
721             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.outputPictureTimingSEI = 1;
722         } else if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H265) {
723             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.outputBufferingPeriodSEI = 1;
724             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.outputPictureTimingSEI = 1;
725         }
726     } else if (avctx->global_quality > 0) {
727         set_constqp(avctx);
728
729         avctx->qmin = -1;
730         avctx->qmax = -1;
731     } else {
732         if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
733             set_vbr(avctx);
734
735             qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
736
737             if (ctx->twopass) {
738                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
739                 if (avctx->codec->id == AV_CODEC_ID_H264) {
740                     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
741                     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
742                 }
743             } else {
744                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
745             }
746         } else {
747             qp_inter_p = 26; // default to 26
748
749             if (ctx->twopass) {
750                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
751             } else {
752                 ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
753             }
754         }
755
756         ctx->encode_config.rcParams.enableInitialRCQP = 1;
757         ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
758
759         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
760             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpIntra = av_clip(
761                 qp_inter_p * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset, 0, 51);
762             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterB = av_clip(
763                 qp_inter_p * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset, 0, 51);
764         } else {
765             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpIntra = qp_inter_p;
766             ctx->encode_config.rcParams.initialRCQP.qpInterB = qp_inter_p;
767         }
768     }
769
770     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
771         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
772     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
773         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
774     }
775 }
776
777 static av_cold int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx, int lossless)
778 {
779     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
780     int res;
781
782     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourMatrix = avctx->colorspace;
783     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourPrimaries = avctx->color_primaries;
784     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.transferCharacteristics = avctx->color_trc;
785     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
786         || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
787
788     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourDescriptionPresentFlag =
789         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
790
791     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoSignalTypePresentFlag =
792         (ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.colourDescriptionPresentFlag
793         || ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoFormat != 5
794         || ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.h264VUIParameters.videoFullRangeFlag != 0);
795
796     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode = 3;
797     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData = 1;
798
799     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
800     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.repeatSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
801
802     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.outputAUD = 1;
803
804     if (!ctx->profile && !lossless) {
805         switch (avctx->profile) {
806         case FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE:
807             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
808             break;
809         case FF_PROFILE_H264_BASELINE:
810             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
811             break;
812         case FF_PROFILE_H264_MAIN:
813             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
814             break;
815         case FF_PROFILE_H264_HIGH:
816         case FF_PROFILE_UNKNOWN:
817             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
818             break;
819         default:
820             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "Unsupported profile requested, falling back to high\n");
821             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
822             break;
823         }
824     } else if (!lossless) {
825         if (!strcmp(ctx->profile, "high")) {
826             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
827             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
828         } else if (!strcmp(ctx->profile, "main")) {
829             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
830             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
831         } else if (!strcmp(ctx->profile, "baseline")) {
832             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
833             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
834         } else if (!strcmp(ctx->profile, "high444p")) {
835             ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
836             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
837         } else {
838             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Profile \"%s\" is unknown! Supported profiles: high, main, baseline\n", ctx->profile);
839             return AVERROR(EINVAL);
840         }
841     }
842
843     // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
844     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
845         ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
846         avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
847     }
848
849     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
850
851     if (ctx->level) {
852         res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_h264_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level);
853
854         if (res) {
855             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Level \"%s\" is unknown! Supported levels: auto, 1, 1b, 1.1, 1.2, 1.3, 2, 2.1, 2.2, 3, 3.1, 3.2, 4, 4.1, 4.2, 5, 5.1\n", ctx->level);
856             return res;
857         }
858     } else {
859         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
860     }
861
862     return 0;
863 }
864
865 static av_cold int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
866 {
867     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
868     int res;
869
870     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.colourMatrix = avctx->colorspace;
871     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.colourPrimaries = avctx->color_primaries;
872     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.transferCharacteristics = avctx->color_trc;
873     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
874         || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
875
876     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.colourDescriptionPresentFlag =
877         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
878
879     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.videoSignalTypePresentFlag =
880         (ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.colourDescriptionPresentFlag
881         || ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.videoFormat != 5
882         || ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.hevcVUIParameters.videoFullRangeFlag != 0);
883
884     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode = 3;
885     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData = 1;
886
887     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
888     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.repeatSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
889
890     ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.outputAUD = 1;
891
892     /* No other profile is supported in the current SDK version 5 */
893     ctx->encode_config.profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
894     avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
895
896     if (ctx->level) {
897         res = input_string_to_uint32(avctx, nvenc_hevc_level_pairs, ctx->level, &ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level);
898
899         if (res) {
900             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Level \"%s\" is unknown! Supported levels: auto, 1, 2, 2.1, 3, 3.1, 4, 4.1, 5, 5.1, 5.2, 6, 6.1, 6.2\n", ctx->level);
901             return res;
902         }
903     } else {
904         ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
905     }
906
907     if (ctx->tier) {
908         if (!strcmp(ctx->tier, "main")) {
909             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_MAIN;
910         } else if (!strcmp(ctx->tier, "high")) {
911             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
912         } else {
913             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Tier \"%s\" is unknown! Supported tiers: main, high\n", ctx->tier);
914             return AVERROR(EINVAL);
915         }
916     }
917
918     return 0;
919 }
920
921 static av_cold int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx, int lossless)
922 {
923     switch (avctx->codec->id) {
924     case AV_CODEC_ID_H264:
925         return nvenc_setup_h264_config(avctx, lossless);
926     case AV_CODEC_ID_H265:
927         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
928     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
929     }
930
931     return 0;
932 }
933
934 static av_cold int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
935 {
936     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
937     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
938     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
939
940     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
941     GUID encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
942     GUID codec;
943     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
944     AVCPBProperties *cpb_props;
945     int num_mbs;
946     int isLL = 0;
947     int lossless = 0;
948     int res = 0;
949     int dw, dh;
950
951     ctx->last_dts = AV_NOPTS_VALUE;
952
953     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
954     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
955     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
956     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
957
958     if (ctx->preset) {
959         if (!strcmp(ctx->preset, "slow")) {
960             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
961             ctx->twopass = 1;
962         } else if (!strcmp(ctx->preset, "medium")) {
963             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
964             ctx->twopass = 0;
965         } else if (!strcmp(ctx->preset, "fast")) {
966             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HP_GUID;
967             ctx->twopass = 0;
968         } else if (!strcmp(ctx->preset, "hq")) {
969             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HQ_GUID;
970         } else if (!strcmp(ctx->preset, "hp")) {
971             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_HP_GUID;
972         } else if (!strcmp(ctx->preset, "bd")) {
973             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_BD_GUID;
974         } else if (!strcmp(ctx->preset, "ll")) {
975             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_DEFAULT_GUID;
976             isLL = 1;
977         } else if (!strcmp(ctx->preset, "llhp")) {
978             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HP_GUID;
979             isLL = 1;
980         } else if (!strcmp(ctx->preset, "llhq")) {
981             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HQ_GUID;
982             isLL = 1;
983         } else if (!strcmp(ctx->preset, "lossless")) {
984             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_DEFAULT_GUID;
985             lossless = 1;
986         } else if (!strcmp(ctx->preset, "losslesshp")) {
987             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_HP_GUID;
988             lossless = 1;
989         } else if (!strcmp(ctx->preset, "default")) {
990             encoder_preset = NV_ENC_PRESET_DEFAULT_GUID;
991         } else {
992             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Preset \"%s\" is unknown! Supported presets: slow, medium, fast, hp, hq, bd, ll, llhp, llhq, lossless, losslesshp, default\n", ctx->preset);
993             return AVERROR(EINVAL);
994         }
995     }
996
997     if (ctx->twopass < 0) {
998         ctx->twopass = isLL;
999     }
1000
1001     switch (avctx->codec->id) {
1002     case AV_CODEC_ID_H264:
1003         codec = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
1004         break;
1005     case AV_CODEC_ID_H265:
1006         codec = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
1007         break;
1008     default:
1009         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1010         return AVERROR(EINVAL);
1011     }
1012
1013     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder, codec, encoder_preset, &preset_config);
1014     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1015         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetEncodePresetConfig failed");
1016     }
1017
1018     ctx->init_encode_params.encodeGUID = codec;
1019     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
1020     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
1021
1022     if (avctx->sample_aspect_ratio.num && avctx->sample_aspect_ratio.den &&
1023         (avctx->sample_aspect_ratio.num != 1 || avctx->sample_aspect_ratio.num != 1)) {
1024         av_reduce(&dw, &dh,
1025                   avctx->width * avctx->sample_aspect_ratio.num,
1026                   avctx->height * avctx->sample_aspect_ratio.den,
1027                   1024 * 1024);
1028         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
1029         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
1030     } else {
1031         ctx->init_encode_params.darHeight = avctx->height;
1032         ctx->init_encode_params.darWidth = avctx->width;
1033     }
1034
1035     // De-compensate for hardware, dubiously, trying to compensate for
1036     // playback at 704 pixel width.
1037     if (avctx->width == 720 &&
1038         (avctx->height == 480 || avctx->height == 576)) {
1039         av_reduce(&dw, &dh,
1040                   ctx->init_encode_params.darWidth * 44,
1041                   ctx->init_encode_params.darHeight * 45,
1042                   1024 * 1024);
1043         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
1044         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
1045     }
1046
1047     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
1048     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
1049
1050     num_mbs = ((avctx->width + 15) >> 4) * ((avctx->height + 15) >> 4);
1051     ctx->max_surface_count = (num_mbs >= 8160) ? 32 : 48;
1052
1053     if (ctx->buffer_delay >= ctx->max_surface_count)
1054         ctx->buffer_delay = ctx->max_surface_count - 1;
1055
1056     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
1057     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
1058
1059     ctx->init_encode_params.presetGUID = encoder_preset;
1060
1061     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
1062     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
1063     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
1064
1065     if (avctx->refs >= 0) {
1066         /* 0 means "let the hardware decide" */
1067         switch (avctx->codec->id) {
1068         case AV_CODEC_ID_H264:
1069             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.maxNumRefFrames = avctx->refs;
1070             break;
1071         case AV_CODEC_ID_H265:
1072             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
1073             break;
1074         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
1075         }
1076     }
1077
1078     if (avctx->gop_size > 0) {
1079         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
1080             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B Frame, 3 two B frames, and so on. */
1081             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
1082         }
1083
1084         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
1085         switch (avctx->codec->id) {
1086         case AV_CODEC_ID_H264:
1087             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.idrPeriod = avctx->gop_size;
1088             break;
1089         case AV_CODEC_ID_H265:
1090             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.idrPeriod = avctx->gop_size;
1091             break;
1092         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
1093         }
1094     } else if (avctx->gop_size == 0) {
1095         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
1096         ctx->encode_config.gopLength = 1;
1097         switch (avctx->codec->id) {
1098         case AV_CODEC_ID_H264:
1099             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.idrPeriod = 1;
1100             break;
1101         case AV_CODEC_ID_H265:
1102             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.idrPeriod = 1;
1103             break;
1104         /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
1105         }
1106     }
1107
1108     /* when there're b frames, set dts offset */
1109     if (ctx->encode_config.frameIntervalP >= 2)
1110         ctx->last_dts = -2;
1111
1112     nvenc_setup_rate_control(avctx, lossless);
1113
1114     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1115         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
1116     } else {
1117         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
1118     }
1119
1120     res = nvenc_setup_codec_config(avctx, lossless);
1121     if (res)
1122         return res;
1123
1124     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
1125     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1126         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "InitializeEncoder failed");
1127     }
1128
1129     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1130         avctx->has_b_frames = 2;
1131
1132     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1133         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1134
1135     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
1136     if (!cpb_props)
1137         return AVERROR(ENOMEM);
1138     cpb_props->max_bitrate = ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate;
1139     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
1140     cpb_props->buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize;
1141
1142     return 0;
1143 }
1144
1145 static av_cold int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
1146 {
1147     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1148     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1149     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1150
1151     NVENCSTATUS nv_status;
1152     NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1153     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
1154
1155     allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1156     allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
1157
1158     allocSurf.width = (avctx->width + 31) & ~31;
1159     allocSurf.height = (avctx->height + 31) & ~31;
1160
1161     allocSurf.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1162
1163     switch (avctx->pix_fmt) {
1164     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1165         allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1166         break;
1167
1168     case AV_PIX_FMT_NV12:
1169         allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1170         break;
1171
1172     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1173         allocSurf.bufferFmt = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1174         break;
1175
1176     default:
1177         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format\n");
1178         return AVERROR(EINVAL);
1179     }
1180
1181     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1182     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1183         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateInputBuffer failed");
1184     }
1185
1186     ctx->surfaces[idx].lockCount = 0;
1187     ctx->surfaces[idx].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1188     ctx->surfaces[idx].format = allocSurf.bufferFmt;
1189     ctx->surfaces[idx].width = allocSurf.width;
1190     ctx->surfaces[idx].height = allocSurf.height;
1191
1192     /* 1MB is large enough to hold most output frames. NVENC increases this automaticaly if it's not enough. */
1193     allocOut.size = 1024 * 1024;
1194
1195     allocOut.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1196
1197     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1198     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1199         int err = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateBitstreamBuffer failed");
1200         p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[idx].input_surface);
1201         return err;
1202     }
1203
1204     ctx->surfaces[idx].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1205     ctx->surfaces[idx].size = allocOut.size;
1206
1207     return 0;
1208 }
1209
1210 static av_cold int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx, int* surfaceCount)
1211 {
1212     int res;
1213     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1214
1215     ctx->surfaces = av_malloc(ctx->max_surface_count * sizeof(*ctx->surfaces));
1216
1217     if (!ctx->surfaces) {
1218         return AVERROR(ENOMEM);
1219     }
1220
1221     for (*surfaceCount = 0; *surfaceCount < ctx->max_surface_count; ++*surfaceCount) {
1222         res = nvenc_alloc_surface(avctx, *surfaceCount);
1223         if (res)
1224             return res;
1225     }
1226
1227     return 0;
1228 }
1229
1230 static av_cold int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
1231 {
1232     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1233     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1234     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1235
1236     NVENCSTATUS nv_status;
1237     uint32_t outSize = 0;
1238     char tmpHeader[256];
1239     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1240     payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1241
1242     payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1243     payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1244     payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1245
1246     nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1247     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1248         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetSequenceParams failed");
1249     }
1250
1251     avctx->extradata_size = outSize;
1252     avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1253
1254     if (!avctx->extradata) {
1255         return AVERROR(ENOMEM);
1256     }
1257
1258     memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1259
1260     return 0;
1261 }
1262
1263 static av_cold int nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1264 {
1265     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1266     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1267     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1268
1269     int res;
1270     int i;
1271     int surfaceCount = 0;
1272
1273     if (!nvenc_dyload_nvenc(avctx))
1274         return AVERROR_EXTERNAL;
1275
1276     res = nvenc_setup_device(avctx);
1277     if (res)
1278         goto error;
1279
1280     res = nvenc_open_session(avctx);
1281     if (res)
1282         goto error;
1283
1284     res = nvenc_setup_encoder(avctx);
1285     if (res)
1286         goto error;
1287
1288     res = nvenc_setup_surfaces(avctx, &surfaceCount);
1289     if (res)
1290         goto error;
1291
1292     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1293         res = nvenc_setup_extradata(avctx);
1294         if (res)
1295             goto error;
1296     }
1297
1298     return 0;
1299
1300 error:
1301
1302     for (i = 0; i < surfaceCount; ++i) {
1303         p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1304         p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1305     }
1306
1307     if (ctx->nvencoder)
1308         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1309
1310     if (ctx->cu_context)
1311         dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context);
1312
1313     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1314
1315     ctx->nvencoder = NULL;
1316     ctx->cu_context = NULL;
1317
1318     return res;
1319 }
1320
1321 static av_cold int nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1322 {
1323     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1324     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1325     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1326     int i;
1327
1328     av_freep(&ctx->timestamp_list.data);
1329     av_freep(&ctx->output_surface_ready_queue.data);
1330     av_freep(&ctx->output_surface_queue.data);
1331
1332     for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1333         p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1334         p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1335     }
1336     ctx->max_surface_count = 0;
1337
1338     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1339     ctx->nvencoder = NULL;
1340
1341     dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context);
1342     ctx->cu_context = NULL;
1343
1344     nvenc_unload_nvenc(avctx);
1345
1346     return 0;
1347 }
1348
1349 static NvencSurface *get_free_frame(NvencContext *ctx)
1350 {
1351     int i;
1352
1353     for (i = 0; i < ctx->max_surface_count; ++i) {
1354         if (!ctx->surfaces[i].lockCount) {
1355             ctx->surfaces[i].lockCount = 1;
1356             return &ctx->surfaces[i];
1357         }
1358     }
1359
1360     return NULL;
1361 }
1362
1363 static int nvenc_copy_frame(AVCodecContext *avctx, NvencSurface *inSurf,
1364             NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *lockBufferParams, const AVFrame *frame)
1365 {
1366     uint8_t *buf = lockBufferParams->bufferDataPtr;
1367     int off = inSurf->height * lockBufferParams->pitch;
1368
1369     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV420P) {
1370         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1371             frame->data[0], frame->linesize[0],
1372             avctx->width, avctx->height);
1373
1374         buf += off;
1375
1376         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch >> 1,
1377             frame->data[2], frame->linesize[2],
1378             avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1379
1380         buf += off >> 2;
1381
1382         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch >> 1,
1383             frame->data[1], frame->linesize[1],
1384             avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1385     } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_NV12) {
1386         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1387             frame->data[0], frame->linesize[0],
1388             avctx->width, avctx->height);
1389
1390         buf += off;
1391
1392         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1393             frame->data[1], frame->linesize[1],
1394             avctx->width, avctx->height >> 1);
1395     } else if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
1396         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1397             frame->data[0], frame->linesize[0],
1398             avctx->width, avctx->height);
1399
1400         buf += off;
1401
1402         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1403             frame->data[1], frame->linesize[1],
1404             avctx->width, avctx->height);
1405
1406         buf += off;
1407
1408         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1409             frame->data[2], frame->linesize[2],
1410             avctx->width, avctx->height);
1411     } else {
1412         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid pixel format!\n");
1413         return AVERROR(EINVAL);
1414     }
1415
1416     return 0;
1417 }
1418
1419 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1420                                       NvencSurface *nvenc_frame)
1421 {
1422     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1423     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1424     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1425
1426     int res;
1427     NVENCSTATUS nv_status;
1428     NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1429
1430     lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1431     lockBufferParams.inputBuffer = nvenc_frame->input_surface;
1432
1433     nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1434     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1435         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking nvenc input buffer");
1436     }
1437
1438     res = nvenc_copy_frame(avctx, nvenc_frame, &lockBufferParams, frame);
1439
1440     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, nvenc_frame->input_surface);
1441     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1442         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking input buffer!");
1443     }
1444
1445     return res;
1446 }
1447
1448 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1449                                                     NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1450 {
1451     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1452
1453     switch (avctx->codec->id) {
1454     case AV_CODEC_ID_H264:
1455       params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1456       params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1457       break;
1458     case AV_CODEC_ID_H265:
1459       params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1460       params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1461       break;
1462     }
1463 }
1464
1465 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencSurface *tmpoutsurf)
1466 {
1467     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1468     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1469     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1470
1471     uint32_t slice_mode_data;
1472     uint32_t *slice_offsets;
1473     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1474     NVENCSTATUS nv_status;
1475     int res = 0;
1476
1477     enum AVPictureType pict_type;
1478
1479     switch (avctx->codec->id) {
1480     case AV_CODEC_ID_H264:
1481       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1482       break;
1483     case AV_CODEC_ID_H265:
1484       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1485       break;
1486     default:
1487       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1488       res = AVERROR(EINVAL);
1489       goto error;
1490     }
1491     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1492
1493     if (!slice_offsets)
1494         return AVERROR(ENOMEM);
1495
1496     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1497
1498     lock_params.doNotWait = 0;
1499     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1500     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1501
1502     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1503     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1504         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking bitstream buffer");
1505         goto error;
1506     }
1507
1508     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1509         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1510         goto error;
1511     }
1512
1513     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1514
1515     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1516     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1517         nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open");
1518
1519     switch (lock_params.pictureType) {
1520     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1521         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1522     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1523         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1524         break;
1525     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1526         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1527         break;
1528     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1529         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1530         break;
1531     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1532         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1533         break;
1534     default:
1535         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1536         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1537         res = AVERROR_EXTERNAL;
1538         goto error;
1539     }
1540
1541 #if FF_API_CODED_FRAME
1542 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1543     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
1544 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1545 #endif
1546
1547     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt,
1548         (lock_params.frameAvgQP - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
1549
1550     pkt->pts = lock_params.outputTimeStamp;
1551     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(&ctx->timestamp_list);
1552
1553     /* when there're b frame(s), set dts offset */
1554     if (ctx->encode_config.frameIntervalP >= 2)
1555         pkt->dts -= 1;
1556
1557     if (pkt->dts > pkt->pts)
1558         pkt->dts = pkt->pts;
1559
1560     if (ctx->last_dts != AV_NOPTS_VALUE && pkt->dts <= ctx->last_dts)
1561         pkt->dts = ctx->last_dts + 1;
1562
1563     ctx->last_dts = pkt->dts;
1564
1565     av_free(slice_offsets);
1566
1567     return 0;
1568
1569 error:
1570
1571     av_free(slice_offsets);
1572     timestamp_queue_dequeue(&ctx->timestamp_list);
1573
1574     return res;
1575 }
1576
1577 static int nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1578     const AVFrame *frame, int *got_packet)
1579 {
1580     NVENCSTATUS nv_status;
1581     NvencSurface *tmpoutsurf, *inSurf;
1582     int res;
1583
1584     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1585     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1586     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1587
1588     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1589     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1590
1591     if (frame) {
1592         inSurf = get_free_frame(ctx);
1593         av_assert0(inSurf);
1594
1595         res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, inSurf);
1596         if (res) {
1597             inSurf->lockCount = 0;
1598             return res;
1599         }
1600
1601         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1602         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1603         pic_params.inputWidth = avctx->width;
1604         pic_params.inputHeight = avctx->height;
1605         pic_params.outputBitstream = inSurf->output_surface;
1606         pic_params.completionEvent = 0;
1607
1608         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1609             if (frame->top_field_first) {
1610                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1611             } else {
1612                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1613             }
1614         } else {
1615             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1616         }
1617
1618         pic_params.encodePicFlags = 0;
1619         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1620         pic_params.inputDuration = 0;
1621
1622         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &pic_params);
1623
1624         res = timestamp_queue_enqueue(&ctx->timestamp_list, frame->pts);
1625
1626         if (res) {
1627             inSurf->lockCount = 0;
1628             return res;
1629         }
1630     } else {
1631         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1632     }
1633
1634     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1635
1636     if (frame && nv_status == NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1637         res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_queue, inSurf);
1638
1639         if (res)
1640             return res;
1641     }
1642
1643     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS && nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1644         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "EncodePicture failed!");
1645     }
1646
1647     if (nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT) {
1648         while (ctx->output_surface_queue.count) {
1649             tmpoutsurf = out_surf_queue_dequeue(&ctx->output_surface_queue);
1650             res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_ready_queue, tmpoutsurf);
1651
1652             if (res)
1653                 return res;
1654         }
1655
1656         if (frame) {
1657             res = out_surf_queue_enqueue(&ctx->output_surface_ready_queue, inSurf);
1658
1659             if (res)
1660                 return res;
1661         }
1662     }
1663
1664     if (ctx->output_surface_ready_queue.count && (!frame || ctx->output_surface_ready_queue.count + ctx->output_surface_queue.count >= ctx->buffer_delay)) {
1665         tmpoutsurf = out_surf_queue_dequeue(&ctx->output_surface_ready_queue);
1666
1667         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmpoutsurf);
1668
1669         if (res)
1670             return res;
1671
1672         av_assert0(tmpoutsurf->lockCount);
1673         tmpoutsurf->lockCount--;
1674
1675         *got_packet = 1;
1676     } else {
1677         *got_packet = 0;
1678     }
1679
1680     return 0;
1681 }
1682
1683 static const enum AVPixelFormat pix_fmts_nvenc[] = {
1684     AV_PIX_FMT_YUV420P,
1685     AV_PIX_FMT_NV12,
1686     AV_PIX_FMT_YUV444P,
1687     AV_PIX_FMT_NONE
1688 };
1689
1690 #define OFFSET(x) offsetof(NvencContext, x)
1691 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
1692 static const AVOption options[] = {
1693     { "preset", "Set the encoding preset (one of slow = hq 2pass, medium = hq, fast = hp, hq, hp, bd, ll, llhq, llhp, lossless, losslesshp, default)", OFFSET(preset), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "medium" }, 0, 0, VE },
1694     { "profile", "Set the encoding profile (high, main, baseline or high444p)", OFFSET(profile), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "main" }, 0, 0, VE },
1695     { "level", "Set the encoding level restriction (auto, 1.0, 1.0b, 1.1, 1.2, ..., 4.2, 5.0, 5.1)", OFFSET(level), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "auto" }, 0, 0, VE },
1696     { "tier", "Set the encoding tier (main or high)", OFFSET(tier), AV_OPT_TYPE_STRING, { .str = "main" }, 0, 0, VE },
1697     { "cbr", "Use cbr encoding mode", OFFSET(cbr), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
1698     { "2pass", "Use 2pass encoding mode", OFFSET(twopass), AV_OPT_TYPE_BOOL, { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
1699     { "gpu", "Selects which NVENC capable GPU to use. First GPU is 0, second is 1, and so on.", OFFSET(gpu), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = 0 }, 0, INT_MAX, VE },
1700     { "delay", "Delays frame output by the given amount of frames.", OFFSET(buffer_delay), AV_OPT_TYPE_INT, { .i64 = INT_MAX }, 0, INT_MAX, VE },
1701     { NULL }
1702 };
1703
1704 static const AVCodecDefault nvenc_defaults[] = {
1705     { "b", "2M" },
1706     { "qmin", "-1" },
1707     { "qmax", "-1" },
1708     { "qdiff", "-1" },
1709     { "qblur", "-1" },
1710     { "qcomp", "-1" },
1711     { "g", "250" },
1712     { "bf", "0" },
1713     { NULL },
1714 };
1715
1716 #if CONFIG_NVENC_ENCODER
1717 static const AVClass nvenc_class = {
1718     .class_name = "nvenc",
1719     .item_name = av_default_item_name,
1720     .option = options,
1721     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1722 };
1723
1724 AVCodec ff_nvenc_encoder = {
1725     .name = "nvenc",
1726     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC h264 encoder"),
1727     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1728     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1729     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1730     .init = nvenc_encode_init,
1731     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1732     .close = nvenc_encode_close,
1733     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1734     .priv_class = &nvenc_class,
1735     .defaults = nvenc_defaults,
1736     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1737 };
1738 #endif
1739
1740 /* Add an alias for nvenc_h264 */
1741 #if CONFIG_NVENC_H264_ENCODER
1742 static const AVClass nvenc_h264_class = {
1743     .class_name = "nvenc_h264",
1744     .item_name = av_default_item_name,
1745     .option = options,
1746     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1747 };
1748
1749 AVCodec ff_nvenc_h264_encoder = {
1750     .name = "nvenc_h264",
1751     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC h264 encoder"),
1752     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1753     .id = AV_CODEC_ID_H264,
1754     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1755     .init = nvenc_encode_init,
1756     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1757     .close = nvenc_encode_close,
1758     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1759     .priv_class = &nvenc_h264_class,
1760     .defaults = nvenc_defaults,
1761     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1762 };
1763 #endif
1764
1765 #if CONFIG_NVENC_HEVC_ENCODER
1766 static const AVClass nvenc_hevc_class = {
1767     .class_name = "nvenc_hevc",
1768     .item_name = av_default_item_name,
1769     .option = options,
1770     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
1771 };
1772
1773 AVCodec ff_nvenc_hevc_encoder = {
1774     .name = "nvenc_hevc",
1775     .long_name = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC hevc encoder"),
1776     .type = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
1777     .id = AV_CODEC_ID_H265,
1778     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
1779     .init = nvenc_encode_init,
1780     .encode2 = nvenc_encode_frame,
1781     .close = nvenc_encode_close,
1782     .capabilities = AV_CODEC_CAP_DELAY,
1783     .priv_class = &nvenc_hevc_class,
1784     .defaults = nvenc_defaults,
1785     .pix_fmts = pix_fmts_nvenc,
1786 };
1787 #endif