Allow linking to CUDA dynamically instead of dlopen()ing it at runtime
[ffmpeg.git] / libavcodec / nvenc.c
index e725e3d..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;
+    const char *desc;
+} nvenc_errors[] = {
+    { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
+    { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
+    { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
+    { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
+    { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
+    { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
+    { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
+    { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
+    { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
+    { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
+    { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
+    { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
+    { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
+    { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
+    { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR(ENOBUFS), "not enough buffer"        },
+    { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
+    { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
+    { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
+    { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
+    { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
+    { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
+    { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
+    { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
+    { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
+    { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
+    { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
+};
+
+static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
+{
+    int i;
+    for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
+        if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
+            if (desc)
+                *desc = nvenc_errors[i].desc;
+            return nvenc_errors[i].averr;
+        }
+    }
+    if (desc)
+        *desc = "unknown error";
+    return AVERROR_UNKNOWN;
+}
+
+static int nvenc_print_error(void *log_ctx, NVENCSTATUS err,
+                             const char *error_string)
+{
+    const char *desc;
+    int ret;
+    ret = nvenc_map_error(err, &desc);
+    av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d)\n", error_string, desc, err);
+    return ret;
+}
+
 static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
 {
     NVENCContext *ctx         = avctx->priv_data;
     NVENCLibraryContext *nvel = &ctx->nvel;
     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");
@@ -93,6 +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);
 
@@ -101,10 +178,9 @@ static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
 
     nvel->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
 
-    if ((nvenc_create_instance(&nvel->nvenc_funcs)) != NV_ENC_SUCCESS) {
-        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot create the NVENC instance");
-        return AVERROR_UNKNOWN;
-    }
+    err = nvenc_create_instance(&nvel->nvenc_funcs);
+    if (err != NV_ENC_SUCCESS)
+        return nvenc_print_error(avctx, err, "Cannot create the NVENC instance");
 
     return 0;
 }
@@ -124,9 +200,7 @@ static int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
     ret = nv->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvenc_ctx);
     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
         ctx->nvenc_ctx = NULL;
-        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
-               "Cannot open the NVENC Session\n");
-        return AVERROR_UNKNOWN;
+        return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot open the NVENC Session");
     }
 
     return 0;
@@ -478,8 +552,8 @@ static int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
 
     vui->videoFullRangeFlag = avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG;
 
-    h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
-    h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
+    h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
+    h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 
     h264->maxNumRefFrames = avctx->refs;
     h264->idrPeriod       = cc->gopLength;
@@ -521,8 +595,8 @@ static int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->config;
     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
 
-    hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
-    hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
+    hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
+    hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
 
     hevc->maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
     hevc->idrPeriod            = cc->gopLength;
@@ -559,6 +633,7 @@ static int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_cfg = { 0 };
+    AVCPBProperties *cpb_props;
     int ret;
 
     ctx->params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
@@ -597,11 +672,8 @@ static int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
                                          ctx->params.encodeGUID,
                                          ctx->params.presetGUID,
                                          &preset_cfg);
-    if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
-        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
-               "Cannot get the preset configuration\n");
-        return AVERROR_UNKNOWN;
-    }
+    if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
+        return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot get the preset configuration");
 
     memcpy(&ctx->config, &preset_cfg.presetCfg, sizeof(ctx->config));
 
@@ -609,7 +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,
@@ -627,9 +698,12 @@ 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 & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
+    if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
         ctx->config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
     } else {
         ctx->config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
@@ -639,10 +713,16 @@ static int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
         return ret;
 
     ret = nv->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvenc_ctx, &ctx->params);
-    if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
-        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot initialize the decoder");
-        return AVERROR_UNKNOWN;
-    }
+    if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
+        return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot initialize the decoder");
+
+    cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
+    if (!cpb_props)
+        return AVERROR(ENOMEM);
+    cpb_props->max_bitrate = avctx->rc_max_rate;
+    cpb_props->min_bitrate = avctx->rc_min_rate;
+    cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
+    cpb_props->buffer_size = avctx->rc_buffer_size;
 
     return 0;
 }
@@ -678,13 +758,11 @@ static int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
     }
 
     ret = nv->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, &in_buffer);
-    if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
-        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "CreateInputBuffer failed\n");
-        return AVERROR_UNKNOWN;
-    }
+    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. */
@@ -693,13 +771,10 @@ static int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
     out_buffer.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_UNCACHED;
 
     ret = nv->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvenc_ctx, &out_buffer);
-    if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
-        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "CreateBitstreamBuffer failed\n");
-        return AVERROR_UNKNOWN;
-    }
+    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;
 }
@@ -712,21 +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);
 
@@ -747,7 +818,7 @@ static int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
     int ret;
 
-    avctx->extradata = av_mallocz(EXTRADATA_SIZE + FF_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
+    avctx->extradata = av_mallocz(EXTRADATA_SIZE + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
     if (!avctx->extradata)
         return AVERROR(ENOMEM);
 
@@ -757,10 +828,8 @@ static int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
     payload.outSPSPPSPayloadSize = &avctx->extradata_size;
 
     ret = nv->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvenc_ctx, &payload);
-    if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
-        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot get the extradata\n");
-        return AVERROR_UNKNOWN;
-    }
+    if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
+        return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot get the extradata");
 
     return 0;
 }
@@ -771,17 +840,26 @@ av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
     int i;
 
-    av_frame_free(&avctx->coded_frame);
+    /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
+    if (ctx->nvenc_ctx) {
+        NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
+                                            .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
 
-    if (ctx->in) {
+        nv->nvEncEncodePicture(ctx->nvenc_ctx, &params);
+    }
+
+    av_fifo_free(ctx->timestamps);
+    av_fifo_free(ctx->pending);
+    av_fifo_free(ctx->ready);
+
+    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);
@@ -792,8 +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;
 }
@@ -814,39 +894,22 @@ av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
         return ret;
 
-    if (avctx->flags & CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
+    if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
             return ret;
     }
 
-    avctx->coded_frame = av_frame_alloc();
-    if (!avctx->coded_frame)
-        return AVERROR(ENOMEM);
-
     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];
         }
     }
 
@@ -881,9 +944,9 @@ static int nvenc_copy_frame(NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *in, const AVFrame *frame)
                             frame->width, frame->height);
         buf += off;
 
-        av_image_copy_plane(buf, in->pitch >> 1,
+        av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
                             frame->data[1], frame->linesize[1],
-                            frame->width >> 1, frame->height >> 1);
+                            frame->width, frame->height >> 1);
         break;
     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
@@ -907,46 +970,34 @@ 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);
-    if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
-        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot lock the buffer %p.\n",
-               in);
-        return AVERROR_UNKNOWN;
-    }
+    if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
+        return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot lock the buffer");
 
     ret = nvenc_copy_frame(&params, frame);
     if (ret < 0)
         goto fail;
 
-    ret = nv->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, in->in);
-    if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
-        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Cannot unlock the buffer %p.\n",
-               in);
-        return AVERROR_UNKNOWN;
-    }
-
-    *in_surf = 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");
 
     return 0;
 
 fail:
-    nv->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, in->in);
+    nv->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, nvenc_frame->in);
 
     return ret;
 }
@@ -982,47 +1033,56 @@ 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)
-        return AVERROR_UNKNOWN;
+        return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot lock the bitstream");
 
     ret = ff_alloc_packet(pkt, params.bitstreamSizeInBytes);
     if (ret < 0)
@@ -1030,19 +1090,21 @@ 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 AVERROR_UNKNOWN;
+        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;
 
     switch (params.pictureType) {
     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
+#if FF_API_CODED_FRAME
+FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
     case NV_ENC_PIC_TYPE_INTRA_REFRESH:
     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
@@ -1056,41 +1118,55 @@ static int nvenc_get_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt)
     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
         break;
+FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
+#endif
     }
 
     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 & CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
+        if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
             if (frame->top_field_first)
                 params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
             else
@@ -1104,27 +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) {
+    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");
 
-        return AVERROR_UNKNOWN;
-    }
-
-    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;