Allow linking to CUDA dynamically instead of dlopen()ing it at runtime
[ffmpeg.git] / libavcodec / nvenc.c
index c151ad5..ba6afb7 100644 (file)
         }                                    \
     } while (0)
 
+const enum AVPixelFormat ff_nvenc_pix_fmts[] = {
+    AV_PIX_FMT_NV12,
+    AV_PIX_FMT_YUV420P,
+    AV_PIX_FMT_YUV444P,
+    AV_PIX_FMT_NONE
+};
+
 static const struct {
     NVENCSTATUS nverr;
     int         averr;
@@ -141,6 +148,16 @@ static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
     PNVENCODEAPICREATEINSTANCE nvenc_create_instance;
     NVENCSTATUS err;
 
+#if CONFIG_CUDA
+    nvel->cu_init                      = cuInit;
+    nvel->cu_device_get_count          = cuDeviceGetCount;
+    nvel->cu_device_get                = cuDeviceGet;
+    nvel->cu_device_get_name           = cuDeviceGetName;
+    nvel->cu_device_compute_capability = cuDeviceComputeCapability;
+    nvel->cu_ctx_create                = cuCtxCreate_v2;
+    nvel->cu_ctx_pop_current           = cuCtxPopCurrent_v2;
+    nvel->cu_ctx_destroy               = cuCtxDestroy_v2;
+#else
     LOAD_LIBRARY(nvel->cuda, CUDA_LIBNAME);
 
     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_init, nvel->cuda, "cuInit");
@@ -152,6 +169,7 @@ static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_ctx_create, nvel->cuda, "cuCtxCreate_v2");
     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_ctx_pop_current, nvel->cuda, "cuCtxPopCurrent_v2");
     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_ctx_destroy, nvel->cuda, "cuCtxDestroy_v2");
+#endif
 
     LOAD_LIBRARY(nvel->nvenc, NVENC_LIBNAME);
 
@@ -663,7 +681,6 @@ static int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
 
     if (avctx->gop_size > 0) {
         if (avctx->max_b_frames > 0) {
-            ctx->last_dts = -2;
             /* 0 is intra-only,
              * 1 is I/P only,
              * 2 is one B Frame,
@@ -681,6 +698,9 @@ static int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
     if (ctx->config.frameIntervalP > 1)
         avctx->max_b_frames = ctx->config.frameIntervalP - 1;
 
+    ctx->initial_pts[0] = AV_NOPTS_VALUE;
+    ctx->initial_pts[1] = AV_NOPTS_VALUE;
+
     nvenc_setup_rate_control(avctx);
 
     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
@@ -741,8 +761,8 @@ static int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
     if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
         return nvenc_print_error(avctx, ret, "CreateInputBuffer failed");
 
-    ctx->in[idx].in        = in_buffer.inputBuffer;
-    ctx->in[idx].format    = in_buffer.bufferFmt;
+    ctx->frames[idx].in     = in_buffer.inputBuffer;
+    ctx->frames[idx].format = in_buffer.bufferFmt;
 
     /* 1MB is large enough to hold most output frames.
      * NVENC increases this automaticaly if it's not enough. */
@@ -754,8 +774,7 @@ static int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
     if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
         return nvenc_print_error(avctx, ret, "CreateBitstreamBuffer failed");
 
-    ctx->out[idx].out  = out_buffer.bitstreamBuffer;
-    ctx->out[idx].busy = 0;
+    ctx->frames[idx].out  = out_buffer.bitstreamBuffer;
 
     return 0;
 }
@@ -768,21 +787,17 @@ static int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
     ctx->nb_surfaces = FFMAX(4 + avctx->max_b_frames,
                              ctx->nb_surfaces);
 
-    ctx->in = av_mallocz(ctx->nb_surfaces * sizeof(*ctx->in));
-    if (!ctx->in)
-        return AVERROR(ENOMEM);
-
-    ctx->out = av_mallocz(ctx->nb_surfaces * sizeof(*ctx->out));
-    if (!ctx->out)
+    ctx->frames = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->frames));
+    if (!ctx->frames)
         return AVERROR(ENOMEM);
 
     ctx->timestamps = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
     if (!ctx->timestamps)
         return AVERROR(ENOMEM);
-    ctx->pending = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(ctx->out));
+    ctx->pending = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(*ctx->frames));
     if (!ctx->pending)
         return AVERROR(ENOMEM);
-    ctx->ready = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(ctx->out));
+    ctx->ready = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(*ctx->frames));
     if (!ctx->ready)
         return AVERROR(ENOMEM);
 
@@ -837,15 +852,14 @@ av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
     av_fifo_free(ctx->pending);
     av_fifo_free(ctx->ready);
 
-    if (ctx->in) {
+    if (ctx->frames) {
         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
-            nv->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, ctx->in[i].in);
-            nv->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvenc_ctx, ctx->out[i].out);
+            nv->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvenc_ctx,     ctx->frames[i].in);
+            nv->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvenc_ctx, ctx->frames[i].out);
         }
     }
 
-    av_freep(&ctx->in);
-    av_freep(&ctx->out);
+    av_freep(&ctx->frames);
 
     if (ctx->nvenc_ctx)
         nv->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvenc_ctx);
@@ -856,8 +870,10 @@ av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
     if (ctx->nvel.nvenc)
         dlclose(ctx->nvel.nvenc);
 
+#if !CONFIG_CUDA
     if (ctx->nvel.cuda)
         dlclose(ctx->nvel.cuda);
+#endif
 
     return 0;
 }
@@ -886,27 +902,14 @@ av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
     return 0;
 }
 
-static NVENCInputSurface *get_input_surface(NVENCContext *ctx)
+static NVENCFrame *get_free_frame(NVENCContext *ctx)
 {
     int i;
 
     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
-        if (!ctx->in[i].locked) {
-            ctx->in[i].locked = 1;
-            return &ctx->in[i];
-        }
-    }
-
-    return NULL;
-}
-
-static NVENCOutputSurface *get_output_surface(NVENCContext *ctx)
-{
-    int i;
-
-    for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
-        if (!ctx->out[i].busy) {
-            return &ctx->out[i];
+        if (!ctx->frames[i].locked) {
+            ctx->frames[i].locked = 1;
+            return &ctx->frames[i];
         }
     }
 
@@ -967,20 +970,16 @@ static int nvenc_copy_frame(NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *in, const AVFrame *frame)
     return 0;
 }
 
-static int nvenc_enqueue_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
-                               NVENCInputSurface **in_surf)
+static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
+                              NVENCFrame *nvenc_frame)
 {
     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
     NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER params = { 0 };
-    NVENCInputSurface *in           = get_input_surface(ctx);
     int ret;
 
-    if (!in)
-        return AVERROR_BUG;
-
     params.version     = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
-    params.inputBuffer = in->in;
+    params.inputBuffer = nvenc_frame->in;
 
 
     ret = nv->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, &params);
@@ -991,16 +990,14 @@ static int nvenc_enqueue_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
     if (ret < 0)
         goto fail;
 
-    ret = nv->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, in->in);
+    ret = nv->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, nvenc_frame->in);
     if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot unlock the buffer");
 
-    *in_surf = in;
-
     return 0;
 
 fail:
-    nv->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, in->in);
+    nv->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, nvenc_frame->in);
 
     return ret;
 }
@@ -1036,43 +1033,52 @@ static inline int nvenc_dequeue_timestamp(AVFifoBuffer *f, int64_t *pts)
     return av_fifo_generic_read(f, pts, sizeof(*pts), NULL);
 }
 
-static inline int nvenc_enqueue_surface(AVFifoBuffer *f,
-                                        NVENCOutputSurface *surf)
-{
-    surf->busy = 1;
-    return av_fifo_generic_write(f, &surf, sizeof(surf), NULL);
-}
-
-static inline int nvenc_dequeue_surface(AVFifoBuffer *f,
-                                        NVENCOutputSurface **surf)
-{
-    return av_fifo_generic_read(f, surf, sizeof(*surf), NULL);
-}
-
-static int nvenc_set_timestamp(NVENCContext *ctx,
+static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
                                AVPacket *pkt)
 {
+    NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
+
     pkt->pts      = params->outputTimeStamp;
     pkt->duration = params->outputDuration;
 
+    /* generate the first dts by linearly extrapolating the
+     * first two pts values to the past */
+    if (avctx->max_b_frames > 0 && !ctx->first_packet_output &&
+        ctx->initial_pts[1] != AV_NOPTS_VALUE) {
+        int64_t ts0 = ctx->initial_pts[0], ts1 = ctx->initial_pts[1];
+        int64_t delta;
+
+        if ((ts0 < 0 && ts1 > INT64_MAX + ts0) ||
+            (ts0 > 0 && ts1 < INT64_MIN + ts0))
+            return AVERROR(ERANGE);
+        delta = ts1 - ts0;
+
+        if ((delta < 0 && ts0 > INT64_MAX + delta) ||
+            (delta > 0 && ts0 < INT64_MIN + delta))
+            return AVERROR(ERANGE);
+        pkt->dts = ts0 - delta;
+
+        ctx->first_packet_output = 1;
+        return 0;
+    }
     return nvenc_dequeue_timestamp(ctx->timestamps, &pkt->dts);
 }
 
-static int nvenc_get_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt)
+static int nvenc_get_output(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt)
 {
     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM params    = { 0 };
-    NVENCOutputSurface *out         = NULL;
+    NVENCFrame *frame;
     int ret;
 
-    ret = nvenc_dequeue_surface(ctx->pending, &out);
+    ret = av_fifo_generic_read(ctx->ready, &frame, sizeof(frame), NULL);
     if (ret)
         return ret;
 
     params.version         = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
-    params.outputBitstream = out->out;
+    params.outputBitstream = frame->out;
 
     ret = nv->nvEncLockBitstream(ctx->nvenc_ctx, &params);
     if (ret < 0)
@@ -1084,13 +1090,13 @@ static int nvenc_get_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt)
 
     memcpy(pkt->data, params.bitstreamBufferPtr, pkt->size);
 
-    ret = nv->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvenc_ctx, out->out);
+    ret = nv->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvenc_ctx, frame->out);
     if (ret < 0)
         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot unlock the bitstream");
 
-    out->busy = out->in->locked = 0;
+    frame->locked = 0;
 
-    ret = nvenc_set_timestamp(ctx, &params, pkt);
+    ret = nvenc_set_timestamp(avctx, &params, pkt);
     if (ret < 0)
         return ret;
 
@@ -1119,33 +1125,45 @@ FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
     return 0;
 }
 
+static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
+{
+    NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
+
+    /* when B-frames are enabled, we wait for two initial timestamps to
+     * calculate the first dts */
+    if (!flush && avctx->max_b_frames > 0 &&
+        (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE || ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE))
+        return 0;
+    return av_fifo_size(ctx->ready) > 0;
+}
+
 int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
                           const AVFrame *frame, int *got_packet)
 {
     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
     NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { 0 };
-    NVENCInputSurface *in           = NULL;
-    NVENCOutputSurface *out         = NULL;
-    int ret;
+    NVENCFrame         *nvenc_frame = NULL;
+    int enc_ret, ret;
 
     params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
 
     if (frame) {
-        ret = nvenc_enqueue_frame(avctx, frame, &in);
-        if (ret < 0)
-            return ret;
-        out = get_output_surface(ctx);
-        if (!out)
+        nvenc_frame = get_free_frame(ctx);
+        if (!nvenc_frame) {
+            av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No free surfaces\n");
             return AVERROR_BUG;
+        }
 
-        out->in = in;
+        ret = nvenc_upload_frame(avctx, frame, nvenc_frame);
+        if (ret < 0)
+            return ret;
 
-        params.inputBuffer     = in->in;
-        params.bufferFmt       = in->format;
+        params.inputBuffer     = nvenc_frame->in;
+        params.bufferFmt       = nvenc_frame->format;
         params.inputWidth      = frame->width;
         params.inputHeight     = frame->height;
-        params.outputBitstream = out->out;
+        params.outputBitstream = nvenc_frame->out;
         params.inputTimeStamp  = frame->pts;
 
         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
@@ -1162,24 +1180,36 @@ int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
         ret = nvenc_enqueue_timestamp(ctx->timestamps, frame->pts);
         if (ret < 0)
             return ret;
+
+        if (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE)
+            ctx->initial_pts[0] = frame->pts;
+        else if (ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE)
+            ctx->initial_pts[1] = frame->pts;
     } else {
         params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
     }
 
-    ret = nv->nvEncEncodePicture(ctx->nvenc_ctx, &params);
-    if (ret != NV_ENC_SUCCESS &&
-        ret != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
-        return nvenc_print_error(avctx, ret, "Error encoding the frame");
+    enc_ret = nv->nvEncEncodePicture(ctx->nvenc_ctx, &params);
+    if (enc_ret != NV_ENC_SUCCESS &&
+        enc_ret != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
+        return nvenc_print_error(avctx, enc_ret, "Error encoding the frame");
 
-    if (out) {
-        ret = nvenc_enqueue_surface(ctx->pending, out);
+    if (nvenc_frame) {
+        ret = av_fifo_generic_write(ctx->pending, &nvenc_frame, sizeof(nvenc_frame), NULL);
         if (ret < 0)
             return ret;
     }
 
-    if (ret != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT &&
-        av_fifo_size(ctx->pending)) {
-        ret = nvenc_get_frame(avctx, pkt);
+    /* all the pending buffers are now ready for output */
+    if (enc_ret == NV_ENC_SUCCESS) {
+        while (av_fifo_size(ctx->pending) > 0) {
+            av_fifo_generic_read(ctx->pending, &nvenc_frame, sizeof(nvenc_frame), NULL);
+            av_fifo_generic_write(ctx->ready,  &nvenc_frame, sizeof(nvenc_frame), NULL);
+        }
+    }
+
+    if (output_ready(avctx, !frame)) {
+        ret = nvenc_get_output(avctx, pkt);
         if (ret < 0)
             return ret;
         *got_packet = 1;