5706590334195d8af50a480ed965943855488bd4
[ffmpeg.git] / libavcodec / nvenc.c
1 /*
2  * H.264 hardware encoding using nvidia nvenc
3  * Copyright (c) 2014 Timo Rothenpieler <timo@rothenpieler.org>
4  *
5  * This file is part of FFmpeg.
6  *
7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
9  * License as published by the Free Software Foundation; either
10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
11  *
12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15  * Lesser General Public License for more details.
16  *
17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include "config.h"
23
24 #if defined(_WIN32)
25 #include <windows.h>
26
27 #define CUDA_LIBNAME TEXT("nvcuda.dll")
28 #if ARCH_X86_64
29 #define NVENC_LIBNAME TEXT("nvEncodeAPI64.dll")
30 #else
31 #define NVENC_LIBNAME TEXT("nvEncodeAPI.dll")
32 #endif
33
34 #define dlopen(filename, flags) LoadLibrary((filename))
35 #define dlsym(handle, symbol)   GetProcAddress(handle, symbol)
36 #define dlclose(handle)         FreeLibrary(handle)
37 #else
38 #include <dlfcn.h>
39
40 #define CUDA_LIBNAME "libcuda.so"
41 #define NVENC_LIBNAME "libnvidia-encode.so"
42 #endif
43
44 #include "libavutil/hwcontext.h"
45 #include "libavutil/imgutils.h"
46 #include "libavutil/avassert.h"
47 #include "libavutil/mem.h"
48 #include "internal.h"
49 #include "nvenc.h"
50
51 #define NVENC_CAP 0x30
52 #define IS_CBR(rc) (rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR ||               \
53                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY ||    \
54                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP)
55
56 #define LOAD_LIBRARY(l, path)                   \
57     do {                                        \
58         if (!((l) = dlopen(path, RTLD_LAZY))) { \
59             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,         \
60                    "Cannot load %s\n",          \
61                    path);                       \
62             return AVERROR_UNKNOWN;             \
63         }                                       \
64     } while (0)
65
66 #define LOAD_SYMBOL(fun, lib, symbol)        \
67     do {                                     \
68         if (!((fun) = dlsym(lib, symbol))) { \
69             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,      \
70                    "Cannot load %s\n",       \
71                    symbol);                  \
72             return AVERROR_UNKNOWN;          \
73         }                                    \
74     } while (0)
75
76 const enum AVPixelFormat ff_nvenc_pix_fmts[] = {
77     AV_PIX_FMT_YUV420P,
78     AV_PIX_FMT_NV12,
79     AV_PIX_FMT_P010,
80     AV_PIX_FMT_YUV444P,
81     AV_PIX_FMT_YUV444P16,
82 #if CONFIG_CUDA
83     AV_PIX_FMT_CUDA,
84 #endif
85     AV_PIX_FMT_NONE
86 };
87
88 #define IS_10BIT(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_P010 ||    \
89                            pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
90
91 #define IS_YUV444(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P || \
92                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
93
94 static const struct {
95     NVENCSTATUS nverr;
96     int         averr;
97     const char *desc;
98 } nvenc_errors[] = {
99     { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
100     { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
101     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
102     { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
103     { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
104     { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
105     { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
106     { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
107     { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
108     { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
109     { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
110     { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
111     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
112     { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
113     { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR(ENOBUFS), "not enough buffer"        },
114     { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
115     { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
116     { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
117     { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
118     { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
119     { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
120     { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
121     { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
122     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
123     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
124     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
125 };
126
127 static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
128 {
129     int i;
130     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
131         if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
132             if (desc)
133                 *desc = nvenc_errors[i].desc;
134             return nvenc_errors[i].averr;
135         }
136     }
137     if (desc)
138         *desc = "unknown error";
139     return AVERROR_UNKNOWN;
140 }
141
142 static int nvenc_print_error(void *log_ctx, NVENCSTATUS err,
143                                      const char *error_string)
144 {
145     const char *desc;
146     int ret;
147     ret = nvenc_map_error(err, &desc);
148     av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d)\n", error_string, desc, err);
149     return ret;
150 }
151
152 static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
153 {
154     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
155     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
156     PNVENCODEAPICREATEINSTANCE nvenc_create_instance;
157     NVENCSTATUS err;
158
159 #if CONFIG_CUDA
160     dl_fn->cu_init                      = cuInit;
161     dl_fn->cu_device_get_count          = cuDeviceGetCount;
162     dl_fn->cu_device_get                = cuDeviceGet;
163     dl_fn->cu_device_get_name           = cuDeviceGetName;
164     dl_fn->cu_device_compute_capability = cuDeviceComputeCapability;
165     dl_fn->cu_ctx_create                = cuCtxCreate_v2;
166     dl_fn->cu_ctx_pop_current           = cuCtxPopCurrent_v2;
167     dl_fn->cu_ctx_destroy               = cuCtxDestroy_v2;
168 #else
169     LOAD_LIBRARY(dl_fn->cuda, CUDA_LIBNAME);
170
171     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_init, dl_fn->cuda, "cuInit");
172     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_device_get_count, dl_fn->cuda, "cuDeviceGetCount");
173     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_device_get, dl_fn->cuda, "cuDeviceGet");
174     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_device_get_name, dl_fn->cuda, "cuDeviceGetName");
175     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_device_compute_capability, dl_fn->cuda,
176                 "cuDeviceComputeCapability");
177     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_ctx_create, dl_fn->cuda, "cuCtxCreate_v2");
178     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_ctx_pop_current, dl_fn->cuda, "cuCtxPopCurrent_v2");
179     LOAD_SYMBOL(dl_fn->cu_ctx_destroy, dl_fn->cuda, "cuCtxDestroy_v2");
180 #endif
181
182     LOAD_LIBRARY(dl_fn->nvenc, NVENC_LIBNAME);
183
184     LOAD_SYMBOL(nvenc_create_instance, dl_fn->nvenc,
185                 "NvEncodeAPICreateInstance");
186
187     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
188
189     err = nvenc_create_instance(&dl_fn->nvenc_funcs);
190     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
191         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to create nvenc instance");
192
193     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
194
195     return 0;
196 }
197
198 static av_cold int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
199 {
200     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
201     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
202     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
203     NVENCSTATUS ret;
204
205     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
206     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
207     params.device     = ctx->cu_context;
208     params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
209
210     ret = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvencoder);
211     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
212         ctx->nvencoder = NULL;
213         return nvenc_print_error(avctx, ret, "OpenEncodeSessionEx failed");
214     }
215
216     return 0;
217 }
218
219 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
220 {
221     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
222     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
223     int i, ret, count = 0;
224     GUID *guids = NULL;
225
226     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvencoder, &count);
227
228     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
229         return AVERROR(ENOSYS);
230
231     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
232     if (!guids)
233         return AVERROR(ENOMEM);
234
235     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvencoder, guids, count, &count);
236     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
237         ret = AVERROR(ENOSYS);
238         goto fail;
239     }
240
241     ret = AVERROR(ENOSYS);
242     for (i = 0; i < count; i++) {
243         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->init_encode_params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
244             ret = 0;
245             break;
246         }
247     }
248
249 fail:
250     av_free(guids);
251
252     return ret;
253 }
254
255 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
256 {
257     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
258     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
259     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
260     int ret, val = 0;
261
262     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
263     params.capsToQuery = cap;
264
265     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvencoder, ctx->init_encode_params.encodeGUID, &params, &val);
266
267     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
268         return val;
269     return 0;
270 }
271
272 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
273 {
274     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
275     int ret;
276
277     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
278     if (ret < 0) {
279         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Codec not supported\n");
280         return ret;
281     }
282
283     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
284     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
285         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "YUV444P not supported\n");
286         return AVERROR(ENOSYS);
287     }
288
289     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOSSLESS_ENCODE);
290     if (ctx->preset >= PRESET_LOSSLESS_DEFAULT && ret <= 0) {
291         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Lossless encoding not supported\n");
292         return AVERROR(ENOSYS);
293     }
294
295     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
296     if (ret < avctx->width) {
297         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Width %d exceeds %d\n",
298                avctx->width, ret);
299         return AVERROR(ENOSYS);
300     }
301
302     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
303     if (ret < avctx->height) {
304         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Height %d exceeds %d\n",
305                avctx->height, ret);
306         return AVERROR(ENOSYS);
307     }
308
309     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
310     if (ret < avctx->max_b_frames) {
311         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Max B-frames %d exceed %d\n",
312                avctx->max_b_frames, ret);
313
314         return AVERROR(ENOSYS);
315     }
316
317     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_FIELD_ENCODING);
318     if (ret < 1 && avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
319         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
320                "Interlaced encoding is not supported. Supported level: %d\n",
321                ret);
322         return AVERROR(ENOSYS);
323     }
324
325     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_10BIT_ENCODE);
326     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
327         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "10 bit encode not supported\n");
328         return AVERROR(ENOSYS);
329     }
330
331     return 0;
332 }
333
334 static av_cold int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
335 {
336     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
337     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
338     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
339     char name[128] = { 0};
340     int major, minor, ret;
341     CUresult cu_res;
342     CUdevice cu_device;
343     CUcontext dummy;
344     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
345
346     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
347         loglevel = AV_LOG_INFO;
348
349     cu_res = dl_fn->cu_device_get(&cu_device, idx);
350     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
351         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
352                "Cannot access the CUDA device %d\n",
353                idx);
354         return -1;
355     }
356
357     cu_res = dl_fn->cu_device_get_name(name, sizeof(name), cu_device);
358     if (cu_res != CUDA_SUCCESS)
359         return -1;
360
361     cu_res = dl_fn->cu_device_compute_capability(&major, &minor, cu_device);
362     if (cu_res != CUDA_SUCCESS)
363         return -1;
364
365     av_log(avctx, loglevel, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d ]\n", idx, name, major, minor);
366     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP) {
367         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC\n");
368         goto fail;
369     }
370
371     cu_res = dl_fn->cu_ctx_create(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device);
372     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
373         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
374         goto fail;
375     }
376
377     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
378
379     cu_res = dl_fn->cu_ctx_pop_current(&dummy);
380     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
381         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed popping CUDA context: 0x%x\n", (int)cu_res);
382         goto fail2;
383     }
384
385     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
386         goto fail2;
387
388     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
389         goto fail3;
390
391     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
392
393     dl_fn->nvenc_device_count++;
394
395     if (ctx->device == dl_fn->nvenc_device_count - 1 || ctx->device == ANY_DEVICE)
396         return 0;
397
398 fail3:
399     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
400     ctx->nvencoder = NULL;
401
402 fail2:
403     dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context_internal);
404     ctx->cu_context_internal = NULL;
405
406 fail:
407     return AVERROR(ENOSYS);
408 }
409
410 static av_cold int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
411 {
412     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
413     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
414
415     switch (avctx->codec->id) {
416     case AV_CODEC_ID_H264:
417         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
418         break;
419     case AV_CODEC_ID_HEVC:
420         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
421         break;
422     default:
423         return AVERROR_BUG;
424     }
425
426     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
427 #if CONFIG_CUDA
428         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
429         AVCUDADeviceContext *device_hwctx;
430         int ret;
431
432         if (!avctx->hw_frames_ctx)
433             return AVERROR(EINVAL);
434
435         frames_ctx   = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
436         device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
437
438         ctx->cu_context = device_hwctx->cuda_ctx;
439
440         ret = nvenc_open_session(avctx);
441         if (ret < 0)
442             return ret;
443
444         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
445         if (ret < 0) {
446             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Provided device doesn't support required NVENC features\n");
447             return ret;
448         }
449 #else
450         return AVERROR_BUG;
451 #endif
452     } else {
453         int i, nb_devices = 0;
454
455         if ((dl_fn->cu_init(0)) != CUDA_SUCCESS) {
456             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
457                    "Cannot init CUDA\n");
458             return AVERROR_UNKNOWN;
459         }
460
461         if ((dl_fn->cu_device_get_count(&nb_devices)) != CUDA_SUCCESS) {
462             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
463                    "Cannot enumerate the CUDA devices\n");
464             return AVERROR_UNKNOWN;
465         }
466
467         if (!nb_devices) {
468             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
469                 return AVERROR_EXTERNAL;
470         }
471
472         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", nb_devices);
473
474         dl_fn->nvenc_device_count = 0;
475         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
476             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
477                 return 0;
478         }
479
480         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
481             return AVERROR_EXIT;
482
483         if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
484             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
485             return AVERROR_EXTERNAL;
486         }
487
488         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->device, dl_fn->nvenc_device_count);
489         return AVERROR(EINVAL);
490     }
491
492     return 0;
493 }
494
495 typedef struct GUIDTuple {
496     const GUID guid;
497     int flags;
498 } GUIDTuple;
499
500 static void nvenc_map_preset(NvencContext *ctx)
501 {
502     GUIDTuple presets[] = {
503         { NV_ENC_PRESET_DEFAULT_GUID },
504         { NV_ENC_PRESET_HQ_GUID,                  NVENC_TWO_PASSES }, /* slow */
505         { NV_ENC_PRESET_HQ_GUID,                  NVENC_ONE_PASS }, /* medium */
506         { NV_ENC_PRESET_HP_GUID,                  NVENC_ONE_PASS }, /* fast */
507         { NV_ENC_PRESET_HP_GUID },
508         { NV_ENC_PRESET_HQ_GUID },
509         { NV_ENC_PRESET_BD_GUID },
510         { NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_DEFAULT_GUID, NVENC_LOWLATENCY },
511         { NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HQ_GUID,      NVENC_LOWLATENCY },
512         { NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HP_GUID,      NVENC_LOWLATENCY },
513         { NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_DEFAULT_GUID,    NVENC_LOSSLESS },
514         { NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_HP_GUID,         NVENC_LOSSLESS },
515     };
516
517     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
518
519     ctx->init_encode_params.presetGUID = t->guid;
520     ctx->flags = t->flags;
521 }
522
523 static av_cold void set_constqp(AVCodecContext *avctx)
524 {
525     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
526     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
527
528     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
529     rc->constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
530     rc->constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
531     rc->constQP.qpIntra = avctx->global_quality;
532
533     avctx->qmin = -1;
534     avctx->qmax = -1;
535 }
536
537 static av_cold void set_vbr(AVCodecContext *avctx)
538 {
539     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
540     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
541     int qp_inter_p;
542
543     if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
544         rc->enableMinQP = 1;
545         rc->enableMaxQP = 1;
546
547         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
548         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
549         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
550
551         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
552         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
553         rc->maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
554
555         qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
556     } else if (avctx->qmin >= 0) {
557         rc->enableMinQP = 1;
558
559         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
560         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
561         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
562
563         qp_inter_p = avctx->qmin;
564     } else {
565         qp_inter_p = 26; // default to 26
566     }
567
568     rc->enableInitialRCQP = 1;
569     rc->initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
570
571     if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
572         rc->initialRCQP.qpIntra = av_clip(
573             qp_inter_p * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset, 0, 51);
574         rc->initialRCQP.qpInterB = av_clip(
575             qp_inter_p * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset, 0, 51);
576     } else {
577         rc->initialRCQP.qpIntra = qp_inter_p;
578         rc->initialRCQP.qpInterB = qp_inter_p;
579     }
580 }
581
582 static av_cold void set_lossless(AVCodecContext *avctx)
583 {
584     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
585     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
586
587     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
588     rc->constQP.qpInterB = 0;
589     rc->constQP.qpInterP = 0;
590     rc->constQP.qpIntra = 0;
591
592     avctx->qmin = -1;
593     avctx->qmax = -1;
594 }
595
596 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx)
597 {
598     NvencContext *ctx    = avctx->priv_data;
599     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
600
601     switch (ctx->rc) {
602     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
603         if (avctx->global_quality <= 0) {
604             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
605                    "The constant quality rate-control requires "
606                    "the 'global_quality' option set.\n");
607             return;
608         }
609         set_constqp(avctx);
610         return;
611     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR:
612     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
613         if (avctx->qmin < 0 && avctx->qmax < 0) {
614             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
615                    "The variable bitrate rate-control requires "
616                    "the 'qmin' and/or 'qmax' option set.\n");
617             set_vbr(avctx);
618             return;
619         }
620     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
621         if (avctx->qmin < 0) {
622             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
623                    "The variable bitrate rate-control requires "
624                    "the 'qmin' option set.\n");
625             set_vbr(avctx);
626             return;
627         }
628         set_vbr(avctx);
629         break;
630     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
631     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY:
632     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP:
633         break;
634     }
635
636     rc->rateControlMode = ctx->rc;
637 }
638
639 static av_cold void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
640 {
641     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
642
643     if (avctx->bit_rate > 0) {
644         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
645     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
646         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
647     }
648
649     if (avctx->rc_max_rate > 0)
650         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
651
652     if (ctx->rc < 0) {
653         if (ctx->flags & NVENC_ONE_PASS)
654             ctx->twopass = 0;
655         if (ctx->flags & NVENC_TWO_PASSES)
656             ctx->twopass = 1;
657
658         if (ctx->twopass < 0)
659             ctx->twopass = (ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY) != 0;
660
661         if (ctx->cbr) {
662             if (ctx->twopass) {
663                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY;
664             } else {
665                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
666             }
667         } else if (avctx->global_quality > 0) {
668             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
669         } else if (ctx->twopass) {
670             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
671         } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
672             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
673         }
674     }
675
676     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
677         set_lossless(avctx);
678     } else if (ctx->rc >= 0) {
679         nvenc_override_rate_control(avctx);
680     } else {
681         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
682         set_vbr(avctx);
683     }
684
685     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
686         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
687     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
688         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
689     }
690 }
691
692 static av_cold int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
693 {
694     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
695     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
696     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
697     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
698
699     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
700     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
701     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
702     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
703         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
704
705     vui->colourDescriptionPresentFlag =
706         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
707
708     vui->videoSignalTypePresentFlag =
709         (vui->colourDescriptionPresentFlag
710         || vui->videoFormat != 5
711         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
712
713     h264->sliceMode = 3;
714     h264->sliceModeData = 1;
715
716     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
717     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
718     h264->outputAUD     = 1;
719
720     if (avctx->refs >= 0) {
721         /* 0 means "let the hardware decide" */
722         h264->maxNumRefFrames = avctx->refs;
723     }
724     if (avctx->gop_size >= 0) {
725         h264->idrPeriod = cc->gopLength;
726     }
727
728     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
729         h264->outputBufferingPeriodSEI = 1;
730         h264->outputPictureTimingSEI   = 1;
731     }
732
733     if (cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY ||
734         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP ||
735         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR) {
736         h264->adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
737         h264->fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
738     }
739
740     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
741         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
742     } else {
743         switch(ctx->profile) {
744         case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
745             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
746             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
747             break;
748         case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
749             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
750             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
751             break;
752         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
753             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
754             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
755             break;
756         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444P:
757             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
758             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
759             break;
760         }
761     }
762
763     // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
764     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
765         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
766         avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
767     }
768
769     h264->chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
770
771     h264->level = ctx->level;
772
773     return 0;
774 }
775
776 static av_cold int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
777 {
778     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
779     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
780     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
781     NV_ENC_CONFIG_HEVC_VUI_PARAMETERS *vui = &hevc->hevcVUIParameters;
782
783     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
784     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
785     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
786     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
787         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
788
789     vui->colourDescriptionPresentFlag =
790         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
791
792     vui->videoSignalTypePresentFlag =
793         (vui->colourDescriptionPresentFlag
794         || vui->videoFormat != 5
795         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
796
797     hevc->sliceMode = 3;
798     hevc->sliceModeData = 1;
799
800     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
801     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
802     hevc->outputAUD     = 1;
803
804     if (avctx->refs >= 0) {
805         /* 0 means "let the hardware decide" */
806         hevc->maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
807     }
808     if (avctx->gop_size >= 0) {
809         hevc->idrPeriod = cc->gopLength;
810     }
811
812     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
813         hevc->outputBufferingPeriodSEI = 1;
814         hevc->outputPictureTimingSEI   = 1;
815     }
816
817     switch(ctx->profile) {
818     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN:
819         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
820         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
821         break;
822     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_10:
823         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
824         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
825         break;
826     }
827
828     // force setting profile as main10 if input is 10 bit
829     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt)) {
830         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
831         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
832     }
833
834     hevc->chromaFormatIDC = IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) ? 3 : 1;
835
836     hevc->pixelBitDepthMinus8 = IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) ? 2 : 0;
837
838     hevc->level = ctx->level;
839
840     hevc->tier = ctx->tier;
841
842     return 0;
843 }
844
845 static av_cold int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
846 {
847     switch (avctx->codec->id) {
848     case AV_CODEC_ID_H264:
849         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
850     case AV_CODEC_ID_HEVC:
851         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
852     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
853     }
854
855     return 0;
856 }
857
858 static av_cold int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
859 {
860     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
861     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
862     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
863
864     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
865     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
866     AVCPBProperties *cpb_props;
867     int res = 0;
868     int dw, dh;
869
870     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
871     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
872
873     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
874     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
875
876     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
877
878     nvenc_map_preset(ctx);
879
880     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
881     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
882
883     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder,
884                                                     ctx->init_encode_params.encodeGUID,
885                                                     ctx->init_encode_params.presetGUID,
886                                                     &preset_config);
887     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
888         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Cannot get the preset configuration");
889
890     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
891
892     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
893
894     if (avctx->sample_aspect_ratio.num && avctx->sample_aspect_ratio.den &&
895         (avctx->sample_aspect_ratio.num != 1 || avctx->sample_aspect_ratio.num != 1)) {
896         av_reduce(&dw, &dh,
897                   avctx->width * avctx->sample_aspect_ratio.num,
898                   avctx->height * avctx->sample_aspect_ratio.den,
899                   1024 * 1024);
900         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
901         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
902     } else {
903         ctx->init_encode_params.darHeight = avctx->height;
904         ctx->init_encode_params.darWidth = avctx->width;
905     }
906
907     // De-compensate for hardware, dubiously, trying to compensate for
908     // playback at 704 pixel width.
909     if (avctx->width == 720 &&
910         (avctx->height == 480 || avctx->height == 576)) {
911         av_reduce(&dw, &dh,
912                   ctx->init_encode_params.darWidth * 44,
913                   ctx->init_encode_params.darHeight * 45,
914                   1024 * 1024);
915         ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
916         ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
917     }
918
919     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
920     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
921
922     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
923     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
924
925     if (avctx->gop_size > 0) {
926         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
927             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B-Frame, 3 two B-frames, and so on. */
928             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
929         }
930
931         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
932     } else if (avctx->gop_size == 0) {
933         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
934         ctx->encode_config.gopLength = 1;
935     }
936
937     ctx->initial_pts[0] = AV_NOPTS_VALUE;
938     ctx->initial_pts[1] = AV_NOPTS_VALUE;
939
940     nvenc_setup_rate_control(avctx);
941
942     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
943         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
944     } else {
945         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
946     }
947
948     res = nvenc_setup_codec_config(avctx);
949     if (res)
950         return res;
951
952     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
953     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
954         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "InitializeEncoder failed");
955     }
956
957     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
958         avctx->has_b_frames = 2;
959
960     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
961         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
962
963     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
964     if (!cpb_props)
965         return AVERROR(ENOMEM);
966     cpb_props->max_bitrate = ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate;
967     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
968     cpb_props->buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize;
969
970     return 0;
971 }
972
973 static av_cold int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
974 {
975     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
976     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
977     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
978
979     NVENCSTATUS nv_status;
980     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
981     allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
982
983     switch (ctx->data_pix_fmt) {
984     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
985         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
986         break;
987
988     case AV_PIX_FMT_NV12:
989         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
990         break;
991
992     case AV_PIX_FMT_P010:
993         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV420_10BIT;
994         break;
995
996     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
997         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
998         break;
999
1000     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
1001         ctx->surfaces[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_10BIT;
1002         break;
1003
1004     default:
1005         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format\n");
1006         return AVERROR(EINVAL);
1007     }
1008
1009     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1010         ctx->surfaces[idx].in_ref = av_frame_alloc();
1011         if (!ctx->surfaces[idx].in_ref)
1012             return AVERROR(ENOMEM);
1013     } else {
1014         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1015         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1016         allocSurf.width = (avctx->width + 31) & ~31;
1017         allocSurf.height = (avctx->height + 31) & ~31;
1018         allocSurf.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1019         allocSurf.bufferFmt = ctx->surfaces[idx].format;
1020
1021         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1022         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1023             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateInputBuffer failed");
1024         }
1025
1026         ctx->surfaces[idx].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1027         ctx->surfaces[idx].width = allocSurf.width;
1028         ctx->surfaces[idx].height = allocSurf.height;
1029     }
1030
1031     ctx->surfaces[idx].lockCount = 0;
1032
1033     /* 1MB is large enough to hold most output frames.
1034      * NVENC increases this automaticaly if it is not enough. */
1035     allocOut.size = 1024 * 1024;
1036
1037     allocOut.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1038
1039     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1040     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1041         int err = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateBitstreamBuffer failed");
1042         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1043             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[idx].input_surface);
1044         av_frame_free(&ctx->surfaces[idx].in_ref);
1045         return err;
1046     }
1047
1048     ctx->surfaces[idx].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1049     ctx->surfaces[idx].size = allocOut.size;
1050
1051     return 0;
1052 }
1053
1054 static av_cold int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
1055 {
1056     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1057     int i, res;
1058     int num_mbs = ((avctx->width + 15) >> 4) * ((avctx->height + 15) >> 4);
1059     ctx->nb_surfaces = FFMAX((num_mbs >= 8160) ? 32 : 48,
1060                              ctx->nb_surfaces);
1061     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
1062
1063
1064     ctx->surfaces = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->surfaces));
1065     if (!ctx->surfaces)
1066         return AVERROR(ENOMEM);
1067
1068     ctx->timestamp_list = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
1069     if (!ctx->timestamp_list)
1070         return AVERROR(ENOMEM);
1071     ctx->output_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1072     if (!ctx->output_surface_queue)
1073         return AVERROR(ENOMEM);
1074     ctx->output_surface_ready_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1075     if (!ctx->output_surface_ready_queue)
1076         return AVERROR(ENOMEM);
1077
1078     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1079         if ((res = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
1080             return res;
1081     }
1082
1083     return 0;
1084 }
1085
1086 static av_cold int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
1087 {
1088     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1089     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1090     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1091
1092     NVENCSTATUS nv_status;
1093     uint32_t outSize = 0;
1094     char tmpHeader[256];
1095     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1096     payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1097
1098     payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1099     payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1100     payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1101
1102     nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1103     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1104         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetSequenceParams failed");
1105     }
1106
1107     avctx->extradata_size = outSize;
1108     avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1109
1110     if (!avctx->extradata) {
1111         return AVERROR(ENOMEM);
1112     }
1113
1114     memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1115
1116     return 0;
1117 }
1118
1119 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1120 {
1121     NvencContext *ctx               = avctx->priv_data;
1122     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1123     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1124     int i;
1125
1126     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
1127     if (ctx->nvencoder) {
1128         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
1129                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
1130
1131         p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &params);
1132     }
1133
1134     av_fifo_freep(&ctx->timestamp_list);
1135     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_ready_queue);
1136     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_queue);
1137
1138     if (ctx->surfaces && avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1139         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1140             if (ctx->surfaces[i].input_surface) {
1141                  p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].in_map.mappedResource);
1142             }
1143         }
1144         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1145             if (ctx->registered_frames[i].regptr)
1146                 p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1147         }
1148         ctx->nb_registered_frames = 0;
1149     }
1150
1151     if (ctx->surfaces) {
1152         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1153             if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1154                 p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1155             av_frame_free(&ctx->surfaces[i].in_ref);
1156             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1157         }
1158     }
1159     av_freep(&ctx->surfaces);
1160     ctx->nb_surfaces = 0;
1161
1162     if (ctx->nvencoder)
1163         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1164     ctx->nvencoder = NULL;
1165
1166     if (ctx->cu_context_internal)
1167         dl_fn->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context_internal);
1168     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal = NULL;
1169
1170     if (dl_fn->nvenc)
1171         dlclose(dl_fn->nvenc);
1172     dl_fn->nvenc = NULL;
1173
1174     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
1175
1176 #if !CONFIG_CUDA
1177     if (dl_fn->cuda)
1178         dlclose(dl_fn->cuda);
1179     dl_fn->cuda = NULL;
1180 #endif
1181
1182     dl_fn->cu_init = NULL;
1183     dl_fn->cu_device_get_count = NULL;
1184     dl_fn->cu_device_get = NULL;
1185     dl_fn->cu_device_get_name = NULL;
1186     dl_fn->cu_device_compute_capability = NULL;
1187     dl_fn->cu_ctx_create = NULL;
1188     dl_fn->cu_ctx_pop_current = NULL;
1189     dl_fn->cu_ctx_destroy = NULL;
1190
1191     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
1192
1193     return 0;
1194 }
1195
1196 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1197 {
1198     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1199     int ret;
1200
1201     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1202         AVHWFramesContext *frames_ctx;
1203         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
1204             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1205                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
1206             return AVERROR(EINVAL);
1207         }
1208         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1209         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
1210     } else {
1211         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
1212     }
1213
1214     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
1215         return ret;
1216
1217     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
1218         return ret;
1219
1220     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
1221         return ret;
1222
1223     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
1224         return ret;
1225
1226     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1227         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
1228             return ret;
1229     }
1230
1231     return 0;
1232 }
1233
1234 static NvencSurface *get_free_frame(NvencContext *ctx)
1235 {
1236     int i;
1237
1238     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1239         if (!ctx->surfaces[i].lockCount) {
1240             ctx->surfaces[i].lockCount = 1;
1241             return &ctx->surfaces[i];
1242         }
1243     }
1244
1245     return NULL;
1246 }
1247
1248 static int nvenc_copy_frame(AVCodecContext *avctx, NvencSurface *inSurf,
1249             NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *lockBufferParams, const AVFrame *frame)
1250 {
1251     uint8_t *buf = lockBufferParams->bufferDataPtr;
1252     int off = inSurf->height * lockBufferParams->pitch;
1253
1254     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P) {
1255         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1256             frame->data[0], frame->linesize[0],
1257             avctx->width, avctx->height);
1258
1259         buf += off;
1260
1261         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch >> 1,
1262             frame->data[2], frame->linesize[2],
1263             avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1264
1265         buf += off >> 2;
1266
1267         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch >> 1,
1268             frame->data[1], frame->linesize[1],
1269             avctx->width >> 1, avctx->height >> 1);
1270     } else if (frame->format == AV_PIX_FMT_NV12) {
1271         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1272             frame->data[0], frame->linesize[0],
1273             avctx->width, avctx->height);
1274
1275         buf += off;
1276
1277         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1278             frame->data[1], frame->linesize[1],
1279             avctx->width, avctx->height >> 1);
1280     } else if (frame->format == AV_PIX_FMT_P010) {
1281         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1282             frame->data[0], frame->linesize[0],
1283             avctx->width << 1, avctx->height);
1284
1285         buf += off;
1286
1287         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1288             frame->data[1], frame->linesize[1],
1289             avctx->width << 1, avctx->height >> 1);
1290     } else if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
1291         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1292             frame->data[0], frame->linesize[0],
1293             avctx->width, avctx->height);
1294
1295         buf += off;
1296
1297         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1298             frame->data[1], frame->linesize[1],
1299             avctx->width, avctx->height);
1300
1301         buf += off;
1302
1303         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1304             frame->data[2], frame->linesize[2],
1305             avctx->width, avctx->height);
1306     } else if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV444P16) {
1307         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1308             frame->data[0], frame->linesize[0],
1309             avctx->width << 1, avctx->height);
1310
1311         buf += off;
1312
1313         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1314             frame->data[1], frame->linesize[1],
1315             avctx->width << 1, avctx->height);
1316
1317         buf += off;
1318
1319         av_image_copy_plane(buf, lockBufferParams->pitch,
1320             frame->data[2], frame->linesize[2],
1321             avctx->width << 1, avctx->height);
1322     } else {
1323         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid pixel format!\n");
1324         return AVERROR(EINVAL);
1325     }
1326
1327     return 0;
1328 }
1329
1330 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1331 {
1332     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1333     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1334     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1335
1336     int i;
1337
1338     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1339         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1340             if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1341                 if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1342                     p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder,
1343                                                 ctx->registered_frames[i].regptr);
1344                     ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1345                 }
1346                 return i;
1347             }
1348         }
1349     } else {
1350         return ctx->nb_registered_frames++;
1351     }
1352
1353     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1354     return AVERROR(ENOMEM);
1355 }
1356
1357 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1358 {
1359     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1360     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1361     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1362
1363     AVHWFramesContext *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1364     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1365     int i, idx, ret;
1366
1367     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1368         if (ctx->registered_frames[i].ptr == (CUdeviceptr)frame->data[0])
1369             return i;
1370     }
1371
1372     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1373     if (idx < 0)
1374         return idx;
1375
1376     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1377     reg.resourceType       = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1378     reg.width              = frames_ctx->width;
1379     reg.height             = frames_ctx->height;
1380     reg.bufferFormat       = ctx->surfaces[0].format;
1381     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1382     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1383
1384     ret = p_nvenc->nvEncRegisterResource(ctx->nvencoder, &reg);
1385     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1386         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1387         return AVERROR_UNKNOWN;
1388     }
1389
1390     ctx->registered_frames[idx].ptr    = (CUdeviceptr)frame->data[0];
1391     ctx->registered_frames[idx].regptr = reg.registeredResource;
1392     return idx;
1393 }
1394
1395 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1396                                       NvencSurface *nvenc_frame)
1397 {
1398     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1399     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1400     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1401
1402     int res;
1403     NVENCSTATUS nv_status;
1404
1405     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1406         int reg_idx = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1407         if (reg_idx < 0) {
1408             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input CUDA frame\n");
1409             return reg_idx;
1410         }
1411
1412         res = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1413         if (res < 0)
1414             return res;
1415
1416         nvenc_frame->in_map.version = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1417         nvenc_frame->in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1418         nv_status = p_nvenc->nvEncMapInputResource(ctx->nvencoder, &nvenc_frame->in_map);
1419         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1420             av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1421             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Error mapping an input resource");
1422         }
1423
1424         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped = 1;
1425         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1426         nvenc_frame->input_surface             = nvenc_frame->in_map.mappedResource;
1427         return 0;
1428     } else {
1429         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1430
1431         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1432         lockBufferParams.inputBuffer = nvenc_frame->input_surface;
1433
1434         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1435         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1436             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking nvenc input buffer");
1437         }
1438
1439         res = nvenc_copy_frame(avctx, nvenc_frame, &lockBufferParams, frame);
1440
1441         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, nvenc_frame->input_surface);
1442         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1443             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking input buffer!");
1444         }
1445
1446         return res;
1447     }
1448 }
1449
1450 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1451                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1452 {
1453     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1454
1455     switch (avctx->codec->id) {
1456     case AV_CODEC_ID_H264:
1457         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1458             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1459         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1460             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1461       break;
1462     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1463         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1464             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1465         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1466             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1467         break;
1468     }
1469 }
1470
1471 static inline void timestamp_queue_enqueue(AVFifoBuffer* queue, int64_t timestamp)
1472 {
1473     av_fifo_generic_write(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1474 }
1475
1476 static inline int64_t timestamp_queue_dequeue(AVFifoBuffer* queue)
1477 {
1478     int64_t timestamp = AV_NOPTS_VALUE;
1479     if (av_fifo_size(queue) > 0)
1480         av_fifo_generic_read(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1481
1482     return timestamp;
1483 }
1484
1485 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1486                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1487                                AVPacket *pkt)
1488 {
1489     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1490
1491     pkt->pts = params->outputTimeStamp;
1492
1493     /* generate the first dts by linearly extrapolating the
1494      * first two pts values to the past */
1495     if (avctx->max_b_frames > 0 && !ctx->first_packet_output &&
1496         ctx->initial_pts[1] != AV_NOPTS_VALUE) {
1497         int64_t ts0 = ctx->initial_pts[0], ts1 = ctx->initial_pts[1];
1498         int64_t delta;
1499
1500         if ((ts0 < 0 && ts1 > INT64_MAX + ts0) ||
1501             (ts0 > 0 && ts1 < INT64_MIN + ts0))
1502             return AVERROR(ERANGE);
1503         delta = ts1 - ts0;
1504
1505         if ((delta < 0 && ts0 > INT64_MAX + delta) ||
1506             (delta > 0 && ts0 < INT64_MIN + delta))
1507             return AVERROR(ERANGE);
1508         pkt->dts = ts0 - delta;
1509
1510         ctx->first_packet_output = 1;
1511         return 0;
1512     }
1513
1514     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1515
1516     return 0;
1517 }
1518
1519 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencSurface *tmpoutsurf)
1520 {
1521     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1522     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1523     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1524
1525     uint32_t slice_mode_data;
1526     uint32_t *slice_offsets;
1527     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1528     NVENCSTATUS nv_status;
1529     int res = 0;
1530
1531     enum AVPictureType pict_type;
1532
1533     switch (avctx->codec->id) {
1534     case AV_CODEC_ID_H264:
1535       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1536       break;
1537     case AV_CODEC_ID_H265:
1538       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1539       break;
1540     default:
1541       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1542       res = AVERROR(EINVAL);
1543       goto error;
1544     }
1545     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1546
1547     if (!slice_offsets)
1548         goto error;
1549
1550     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1551
1552     lock_params.doNotWait = 0;
1553     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1554     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1555
1556     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1557     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1558         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking bitstream buffer");
1559         goto error;
1560     }
1561
1562     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1563         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1564         goto error;
1565     }
1566
1567     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1568
1569     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1570     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1571         nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open");
1572
1573
1574     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1575         p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->in_map.mappedResource);
1576         av_frame_unref(tmpoutsurf->in_ref);
1577         ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped = 0;
1578
1579         tmpoutsurf->input_surface = NULL;
1580     }
1581
1582     switch (lock_params.pictureType) {
1583     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1584         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1585     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1586         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1587         break;
1588     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1589         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1590         break;
1591     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1592         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1593         break;
1594     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1595         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1596         break;
1597     default:
1598         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1599         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1600         res = AVERROR_EXTERNAL;
1601         goto error;
1602     }
1603
1604 #if FF_API_CODED_FRAME
1605 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1606     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
1607 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1608 #endif
1609
1610     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt,
1611         (lock_params.frameAvgQP - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
1612
1613     res = nvenc_set_timestamp(avctx, &lock_params, pkt);
1614     if (res < 0)
1615         goto error2;
1616
1617     av_free(slice_offsets);
1618
1619     return 0;
1620
1621 error:
1622     timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1623
1624 error2:
1625     av_free(slice_offsets);
1626
1627     return res;
1628 }
1629
1630 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
1631 {
1632     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1633     int nb_ready, nb_pending;
1634
1635     /* when B-frames are enabled, we wait for two initial timestamps to
1636      * calculate the first dts */
1637     if (!flush && avctx->max_b_frames > 0 &&
1638         (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE || ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE))
1639         return 0;
1640
1641     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->output_surface_ready_queue)   / sizeof(NvencSurface*);
1642     nb_pending = av_fifo_size(ctx->output_surface_queue)         / sizeof(NvencSurface*);
1643     if (flush)
1644         return nb_ready > 0;
1645     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
1646 }
1647
1648 int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1649                           const AVFrame *frame, int *got_packet)
1650 {
1651     NVENCSTATUS nv_status;
1652     NvencSurface *tmpoutsurf, *inSurf;
1653     int res;
1654
1655     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1656     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1657     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1658
1659     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1660     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1661
1662     if (frame) {
1663         inSurf = get_free_frame(ctx);
1664         if (!inSurf) {
1665             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No free surfaces\n");
1666             return AVERROR_BUG;
1667         }
1668
1669         res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, inSurf);
1670         if (res) {
1671             inSurf->lockCount = 0;
1672             return res;
1673         }
1674
1675         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1676         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1677         pic_params.inputWidth = avctx->width;
1678         pic_params.inputHeight = avctx->height;
1679         pic_params.outputBitstream = inSurf->output_surface;
1680
1681         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1682             if (frame->top_field_first)
1683                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1684             else
1685                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1686         } else {
1687             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1688         }
1689
1690         pic_params.encodePicFlags = 0;
1691         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1692
1693         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &pic_params);
1694     } else {
1695         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1696     }
1697
1698     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1699     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS &&
1700         nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
1701         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "EncodePicture failed!");
1702
1703     if (frame) {
1704         av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_queue, &inSurf, sizeof(inSurf), NULL);
1705         timestamp_queue_enqueue(ctx->timestamp_list, frame->pts);
1706
1707         if (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE)
1708             ctx->initial_pts[0] = frame->pts;
1709         else if (ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE)
1710             ctx->initial_pts[1] = frame->pts;
1711     }
1712
1713     /* all the pending buffers are now ready for output */
1714     if (nv_status == NV_ENC_SUCCESS) {
1715         while (av_fifo_size(ctx->output_surface_queue) > 0) {
1716             av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1717             av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1718         }
1719     }
1720
1721     if (output_ready(avctx, !frame)) {
1722         av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1723
1724         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmpoutsurf);
1725
1726         if (res)
1727             return res;
1728
1729         av_assert0(tmpoutsurf->lockCount);
1730         tmpoutsurf->lockCount--;
1731
1732         *got_packet = 1;
1733     } else {
1734         *got_packet = 0;
1735     }
1736
1737     return 0;
1738 }