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