avcodec/nvenc: surface allocation reduction
[ffmpeg.git] / libavcodec / nvenc_hevc.c
1 /*
2  * This file is part of FFmpeg.
3  *
4  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
6  * License as published by the Free Software Foundation; either
7  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
8  *
9  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
12  * Lesser General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
15  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
17  */
18
19 #include "libavutil/internal.h"
20
21 #include "avcodec.h"
22 #include "internal.h"
23
24 #include "nvenc.h"
25
26 #define OFFSET(x) offsetof(NvencContext, x)
27 #define VE AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM | AV_OPT_FLAG_ENCODING_PARAM
28 static const AVOption options[] = {
29     { "preset",       "Set the encoding preset",            OFFSET(preset),       AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = PRESET_MEDIUM }, PRESET_DEFAULT, PRESET_LOSSLESS_HP, VE, "preset" },
30     { "default",      "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = PRESET_DEFAULT },             0, 0, VE, "preset" },
31     { "slow",         "hq 2 passes",                        0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = PRESET_SLOW },                0, 0, VE, "preset" },
32     { "medium",       "hq 1 pass",                          0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = PRESET_MEDIUM },              0, 0, VE, "preset" },
33     { "fast",         "hp 1 pass",                          0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = PRESET_FAST },                0, 0, VE, "preset" },
34     { "hp",           "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = PRESET_HP },                  0, 0, VE, "preset" },
35     { "hq",           "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = PRESET_HQ },                  0, 0, VE, "preset" },
36     { "bd",           "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = PRESET_BD },                  0, 0, VE, "preset" },
37     { "ll",           "low latency",                        0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = PRESET_LOW_LATENCY_DEFAULT }, 0, 0, VE, "preset" },
38     { "llhq",         "low latency hq",                     0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = PRESET_LOW_LATENCY_HQ },      0, 0, VE, "preset" },
39     { "llhp",         "low latency hp",                     0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = PRESET_LOW_LATENCY_HP },      0, 0, VE, "preset" },
40     { "lossless",     "lossless",                           0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = PRESET_LOSSLESS_DEFAULT },    0, 0, VE, "preset" },
41     { "losslesshp",   "lossless hp",                        0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = PRESET_LOSSLESS_HP },         0, 0, VE, "preset" },
42     { "profile",      "Set the encoding profile",           OFFSET(profile),      AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN }, NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN, FF_PROFILE_HEVC_REXT, VE, "profile" },
43     { "main",         "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN },    0, 0, VE, "profile" },
44     { "main10",       "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_10 }, 0, 0, VE, "profile" },
45     { "rext",         "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_HEVC_PROFILE_REXT },    0, 0, VE, "profile" },
46     { "level",        "Set the encoding level restriction", OFFSET(level),        AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT }, NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT, NV_ENC_LEVEL_HEVC_62, VE, "level" },
47     { "auto",         "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT },  0, 0, VE,  "level" },
48     { "1",            "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_1 },      0, 0, VE,  "level" },
49     { "1.0",          "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_1 },      0, 0, VE,  "level" },
50     { "2",            "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_2 },      0, 0, VE,  "level" },
51     { "2.0",          "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_2 },      0, 0, VE,  "level" },
52     { "2.1",          "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_21 },     0, 0, VE,  "level" },
53     { "3",            "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_3 },      0, 0, VE,  "level" },
54     { "3.0",          "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_3 },      0, 0, VE,  "level" },
55     { "3.1",          "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_31 },     0, 0, VE,  "level" },
56     { "4",            "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_4 },      0, 0, VE,  "level" },
57     { "4.0",          "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_4 },      0, 0, VE,  "level" },
58     { "4.1",          "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_41 },     0, 0, VE,  "level" },
59     { "5",            "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_5 },      0, 0, VE,  "level" },
60     { "5.0",          "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_5 },      0, 0, VE,  "level" },
61     { "5.1",          "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_51 },     0, 0, VE,  "level" },
62     { "5.2",          "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_52 },     0, 0, VE,  "level" },
63     { "6",            "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_6 },      0, 0, VE,  "level" },
64     { "6.0",          "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_6 },      0, 0, VE,  "level" },
65     { "6.1",          "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_61 },     0, 0, VE,  "level" },
66     { "6.2",          "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_LEVEL_HEVC_62 },     0, 0, VE,  "level" },
67     { "tier",         "Set the encoding tier",              OFFSET(tier),         AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = NV_ENC_TIER_HEVC_MAIN }, NV_ENC_TIER_HEVC_MAIN, NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH, VE, "tier"},
68     { "main",         "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_TIER_HEVC_MAIN },    0, 0, VE,   "tier" },
69     { "high",         "",                                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH },    0, 0, VE,   "tier" },
70     { "rc",           "Override the preset rate-control",   OFFSET(rc),           AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = -1 },                             -1, INT_MAX, VE, "rc" },
71     { "constqp",      "Constant QP mode",                   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP },              0, 0, VE, "rc" },
72     { "vbr",          "Variable bitrate mode",              0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR },                  0, 0, VE, "rc" },
73     { "cbr",          "Constant bitrate mode",              0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR },                  0, 0, VE, "rc" },
74     { "vbr_minqp",    "Variable bitrate mode with MinQP",   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP },            0, 0, VE, "rc" },
75     { "ll_2pass_quality", "Multi-pass optimized for image quality (only for low-latency presets)",
76                                                             0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY },       0, 0, VE, "rc" },
77     { "ll_2pass_size", "Multi-pass optimized for constant frame size (only for low-latency presets)",
78                                                             0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP }, 0, 0, VE, "rc" },
79     { "vbr_2pass",    "Multi-pass variable bitrate mode",   0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR },           0, 0, VE, "rc" },
80     { "rc-lookahead", "Number of frames to look ahead for rate-control",
81                                                             OFFSET(rc_lookahead), AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 0 }, 0, INT_MAX, VE },
82     { "surfaces",     "Number of concurrent surfaces",      OFFSET(nb_surfaces),  AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 0 }, 0, MAX_REGISTERED_FRAMES, VE },
83     { "cbr",          "Use cbr encoding mode",              OFFSET(cbr),          AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0 },   0, 1, VE },
84     { "2pass",        "Use 2pass encoding mode",            OFFSET(twopass),      AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = -1 }, -1, 1, VE },
85     { "gpu",          "Selects which NVENC capable GPU to use. First GPU is 0, second is 1, and so on.",
86                                                             OFFSET(device),       AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = ANY_DEVICE }, -2, INT_MAX, VE, "gpu" },
87     { "any",          "Pick the first device available",    0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = ANY_DEVICE },        0, 0, VE, "gpu" },
88     { "list",         "List the available devices",         0,                    AV_OPT_TYPE_CONST, { .i64 = LIST_DEVICES },      0, 0, VE, "gpu" },
89     { "delay",        "Delay frame output by the given amount of frames",
90                                                             OFFSET(async_depth),  AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = INT_MAX }, 0, INT_MAX, VE },
91     { "no-scenecut",  "When lookahead is enabled, set this to 1 to disable adaptive I-frame insertion at scene cuts",
92                                                             OFFSET(no_scenecut),  AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
93     { "forced-idr",   "If forcing keyframes, force them as IDR frames.",
94                                                             OFFSET(forced_idr),   AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0 }, -1, 1, VE },
95     { "spatial_aq",   "set to 1 to enable Spatial AQ",      OFFSET(aq),           AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
96     { "temporal_aq",  "set to 1 to enable Temporal AQ",     OFFSET(temporal_aq),  AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
97     { "zerolatency",  "Set 1 to indicate zero latency operation (no reordering delay)",
98                                                             OFFSET(zerolatency),  AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
99     { "nonref_p",     "Set this to 1 to enable automatic insertion of non-reference P-frames",
100                                                             OFFSET(nonref_p),     AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
101     { "strict_gop",   "Set 1 to minimize GOP-to-GOP rate fluctuations",
102                                                             OFFSET(strict_gop),   AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
103     { "aq-strength",  "When Spatial AQ is enabled, this field is used to specify AQ strength. AQ strength scale is from 1 (low) - 15 (aggressive)",
104                                                             OFFSET(aq_strength),  AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 8 }, 1, 15, VE },
105     { "cq",           "Set target quality level (0 to 51, 0 means automatic) for constant quality mode in VBR rate control",
106                                                             OFFSET(quality),      AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = 0 }, 0, 51, VE },
107     { "aud",          "Use access unit delimiters",         OFFSET(aud),          AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
108     { "bluray-compat", "Bluray compatibility workarounds",  OFFSET(bluray_compat),AV_OPT_TYPE_BOOL,  { .i64 = 0 }, 0, 1, VE },
109     { "init_qpP",     "Initial QP value for P frame",       OFFSET(init_qp_p),    AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = -1 }, -1, 51, VE },
110     { "init_qpB",     "Initial QP value for B frame",       OFFSET(init_qp_b),    AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = -1 }, -1, 51, VE },
111     { "init_qpI",     "Initial QP value for I frame",       OFFSET(init_qp_i),    AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = -1 }, -1, 51, VE },
112     { "qp",           "Constant quantization parameter rate control method",
113                                                             OFFSET(cqp),          AV_OPT_TYPE_INT,   { .i64 = -1 }, -1, 51, VE },
114     { NULL }
115 };
116
117 static const AVCodecDefault defaults[] = {
118     { "b", "2M" },
119     { "qmin", "-1" },
120     { "qmax", "-1" },
121     { "qdiff", "-1" },
122     { "qblur", "-1" },
123     { "qcomp", "-1" },
124     { "g", "250" },
125     { "bf", "0" },
126     { NULL },
127 };
128
129 #if FF_API_NVENC_OLD_NAME
130
131 static av_cold int nvenc_old_init(AVCodecContext *avctx)
132 {
133     av_log(avctx, AV_LOG_WARNING, "This encoder is deprecated, use 'hevc_nvenc' instead\n");
134     return ff_nvenc_encode_init(avctx);
135 }
136
137 static const AVClass nvenc_hevc_class = {
138     .class_name = "nvenc_hevc",
139     .item_name = av_default_item_name,
140     .option = options,
141     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
142 };
143
144 AVCodec ff_nvenc_hevc_encoder = {
145     .name           = "nvenc_hevc",
146     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC hevc encoder"),
147     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
148     .id             = AV_CODEC_ID_HEVC,
149     .init           = nvenc_old_init,
150     .encode2        = ff_nvenc_encode_frame,
151     .close          = ff_nvenc_encode_close,
152     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
153     .priv_class     = &nvenc_hevc_class,
154     .defaults       = defaults,
155     .pix_fmts       = ff_nvenc_pix_fmts,
156     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DELAY,
157     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
158 };
159
160 #endif
161
162 static const AVClass hevc_nvenc_class = {
163     .class_name = "hevc_nvenc",
164     .item_name = av_default_item_name,
165     .option = options,
166     .version = LIBAVUTIL_VERSION_INT,
167 };
168
169 AVCodec ff_hevc_nvenc_encoder = {
170     .name           = "hevc_nvenc",
171     .long_name      = NULL_IF_CONFIG_SMALL("NVIDIA NVENC hevc encoder"),
172     .type           = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
173     .id             = AV_CODEC_ID_HEVC,
174     .init           = ff_nvenc_encode_init,
175     .encode2        = ff_nvenc_encode_frame,
176     .close          = ff_nvenc_encode_close,
177     .priv_data_size = sizeof(NvencContext),
178     .priv_class     = &hevc_nvenc_class,
179     .defaults       = defaults,
180     .pix_fmts       = ff_nvenc_pix_fmts,
181     .capabilities   = AV_CODEC_CAP_DELAY,
182     .caps_internal  = FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP,
183 };