bd704a76adbc6324f555eb5f080a9da37531f64f
[ffmpeg.git] / libavcodec / nvenc.c
1 /*
2  * NVIDIA NVENC Support
3  * Copyright (C) 2015 Luca Barbato
4  *
5  * This file is part of Libav.
6  *
7  * Libav 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  * Libav 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 Libav; if not, write to the Free Software
19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include "config.h"
23
24 #include <cuda.h>
25 #include <nvEncodeAPI.h>
26 #include <string.h>
27
28 #define CUDA_LIBNAME "libcuda.so"
29
30 #if HAVE_DLFCN_H
31 #include <dlfcn.h>
32
33 #define NVENC_LIBNAME "libnvidia-encode.so"
34
35 #elif HAVE_WINDOWS_H
36 #include <windows.h>
37
38 #if ARCH_X86_64
39 #define NVENC_LIBNAME "nvEncodeAPI64.dll"
40 #else
41 #define NVENC_LIBNAME "nvEncodeAPI.dll"
42 #endif
43
44 #define dlopen(filename, flags) LoadLibrary((filename))
45 #define dlsym(handle, symbol)   GetProcAddress(handle, symbol)
46 #define dlclose(handle)         FreeLibrary(handle)
47 #endif
48
49 #include "libavutil/common.h"
50 #include "libavutil/hwcontext.h"
51 #include "libavutil/hwcontext_cuda.h"
52 #include "libavutil/imgutils.h"
53 #include "libavutil/mem.h"
54 #include "avcodec.h"
55 #include "internal.h"
56 #include "nvenc.h"
57
58 #define NVENC_CAP 0x30
59 #define BITSTREAM_BUFFER_SIZE 1024 * 1024
60
61 #define LOAD_LIBRARY(l, path)                   \
62     do {                                        \
63         if (!((l) = dlopen(path, RTLD_LAZY))) { \
64             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,         \
65                    "Cannot load %s\n",          \
66                    path);                       \
67             return AVERROR_UNKNOWN;             \
68         }                                       \
69     } while (0)
70
71 #define LOAD_SYMBOL(fun, lib, symbol)        \
72     do {                                     \
73         if (!((fun) = dlsym(lib, symbol))) { \
74             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,      \
75                    "Cannot load %s\n",       \
76                    symbol);                  \
77             return AVERROR_UNKNOWN;          \
78         }                                    \
79     } while (0)
80
81 const enum AVPixelFormat ff_nvenc_pix_fmts[] = {
82     AV_PIX_FMT_NV12,
83     AV_PIX_FMT_YUV420P,
84     AV_PIX_FMT_YUV444P,
85     AV_PIX_FMT_CUDA,
86     AV_PIX_FMT_NONE
87 };
88
89 static const struct {
90     NVENCSTATUS nverr;
91     int         averr;
92     const char *desc;
93 } nvenc_errors[] = {
94     { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
95     { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
96     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
97     { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
98     { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
99     { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
100     { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
101     { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
102     { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
103     { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
104     { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
105     { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
106     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
107     { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
108     { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR(ENOBUFS), "not enough buffer"        },
109     { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
110     { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
111     { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
112     { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
113     { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
114     { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
115     { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
116     { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
117     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
118     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
119     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
120 };
121
122 static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
123 {
124     int i;
125     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
126         if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
127             if (desc)
128                 *desc = nvenc_errors[i].desc;
129             return nvenc_errors[i].averr;
130         }
131     }
132     if (desc)
133         *desc = "unknown error";
134     return AVERROR_UNKNOWN;
135 }
136
137 static int nvenc_print_error(void *log_ctx, NVENCSTATUS err,
138                              const char *error_string)
139 {
140     const char *desc;
141     int ret;
142     ret = nvenc_map_error(err, &desc);
143     av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d)\n", error_string, desc, err);
144     return ret;
145 }
146
147 static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
148 {
149     NVENCContext *ctx         = avctx->priv_data;
150     NVENCLibraryContext *nvel = &ctx->nvel;
151     PNVENCODEAPICREATEINSTANCE nvenc_create_instance;
152     NVENCSTATUS err;
153
154 #if CONFIG_CUDA
155     nvel->cu_init                      = cuInit;
156     nvel->cu_device_get_count          = cuDeviceGetCount;
157     nvel->cu_device_get                = cuDeviceGet;
158     nvel->cu_device_get_name           = cuDeviceGetName;
159     nvel->cu_device_compute_capability = cuDeviceComputeCapability;
160     nvel->cu_ctx_create                = cuCtxCreate_v2;
161     nvel->cu_ctx_pop_current           = cuCtxPopCurrent_v2;
162     nvel->cu_ctx_destroy               = cuCtxDestroy_v2;
163 #else
164     LOAD_LIBRARY(nvel->cuda, CUDA_LIBNAME);
165
166     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_init, nvel->cuda, "cuInit");
167     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_device_get_count, nvel->cuda, "cuDeviceGetCount");
168     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_device_get, nvel->cuda, "cuDeviceGet");
169     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_device_get_name, nvel->cuda, "cuDeviceGetName");
170     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_device_compute_capability, nvel->cuda,
171                 "cuDeviceComputeCapability");
172     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_ctx_create, nvel->cuda, "cuCtxCreate_v2");
173     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_ctx_pop_current, nvel->cuda, "cuCtxPopCurrent_v2");
174     LOAD_SYMBOL(nvel->cu_ctx_destroy, nvel->cuda, "cuCtxDestroy_v2");
175 #endif
176
177     LOAD_LIBRARY(nvel->nvenc, NVENC_LIBNAME);
178
179     LOAD_SYMBOL(nvenc_create_instance, nvel->nvenc,
180                 "NvEncodeAPICreateInstance");
181
182     nvel->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
183
184     err = nvenc_create_instance(&nvel->nvenc_funcs);
185     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
186         return nvenc_print_error(avctx, err, "Cannot create the NVENC instance");
187
188     return 0;
189 }
190
191 static int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
192 {
193     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
194     NVENCContext *ctx                           = avctx->priv_data;
195     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv             = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
196     int ret;
197
198     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
199     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
200     params.device     = ctx->cu_context;
201     params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
202
203     ret = nv->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvenc_ctx);
204     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
205         ctx->nvenc_ctx = NULL;
206         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot open the NVENC Session");
207     }
208
209     return 0;
210 }
211
212 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
213 {
214     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
215     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
216     int i, ret, count = 0;
217     GUID *guids = NULL;
218
219     ret = nv->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvenc_ctx, &count);
220
221     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
222         return AVERROR(ENOSYS);
223
224     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
225     if (!guids)
226         return AVERROR(ENOMEM);
227
228     ret = nv->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvenc_ctx, guids, count, &count);
229     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
230         ret = AVERROR(ENOSYS);
231         goto fail;
232     }
233
234     ret = AVERROR(ENOSYS);
235     for (i = 0; i < count; i++) {
236         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
237             ret = 0;
238             break;
239         }
240     }
241
242 fail:
243     av_free(guids);
244
245     return ret;
246 }
247
248 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
249 {
250     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
251     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
252     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
253     int ret, val = 0;
254
255     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
256     params.capsToQuery = cap;
257
258     ret = nv->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvenc_ctx, ctx->params.encodeGUID, &params, &val);
259
260     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
261         return val;
262     return 0;
263 }
264
265 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
266 {
267     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
268     int ret;
269
270     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
271     if (ret < 0) {
272         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Codec not supported\n");
273         return ret;
274     }
275
276     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
277     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P && ret <= 0) {
278         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "YUV444P not supported\n");
279         return AVERROR(ENOSYS);
280     }
281
282     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
283     if (ret < avctx->width) {
284         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Width %d exceeds %d\n",
285                avctx->width, ret);
286         return AVERROR(ENOSYS);
287     }
288
289     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
290     if (ret < avctx->height) {
291         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Height %d exceeds %d\n",
292                avctx->height, ret);
293         return AVERROR(ENOSYS);
294     }
295
296     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
297     if (ret < avctx->max_b_frames) {
298         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Max B-frames %d exceed %d\n",
299                avctx->max_b_frames, ret);
300
301         return AVERROR(ENOSYS);
302     }
303
304     return 0;
305 }
306
307 static int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
308 {
309     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
310     NVENCLibraryContext *nvel       = &ctx->nvel;
311     char name[128]                  = { 0 };
312     int major, minor, ret;
313     CUdevice cu_device;
314     CUcontext dummy;
315     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
316
317     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
318         loglevel = AV_LOG_INFO;
319
320     ret = nvel->cu_device_get(&cu_device, idx);
321     if (ret != CUDA_SUCCESS) {
322         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
323                "Cannot access the CUDA device %d\n",
324                idx);
325         return -1;
326     }
327
328     ret = nvel->cu_device_get_name(name, sizeof(name), cu_device);
329     if (ret != CUDA_SUCCESS)
330         return -1;
331
332     ret = nvel->cu_device_compute_capability(&major, &minor, cu_device);
333     if (ret != CUDA_SUCCESS)
334         return -1;
335
336     av_log(avctx, loglevel, "Device %d [%s] ", cu_device, name);
337
338     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP)
339         goto fail;
340
341     ret = nvel->cu_ctx_create(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device);
342     if (ret != CUDA_SUCCESS)
343         goto fail;
344
345     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
346
347     ret = nvel->cu_ctx_pop_current(&dummy);
348     if (ret != CUDA_SUCCESS)
349         goto fail2;
350
351     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
352         goto fail2;
353
354     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
355         goto fail3;
356
357     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
358
359     if (ctx->device == cu_device || ctx->device == ANY_DEVICE)
360         return 0;
361
362 fail3:
363     nvel->nvenc_funcs.nvEncDestroyEncoder(ctx->nvenc_ctx);
364     ctx->nvenc_ctx = NULL;
365
366 fail2:
367     nvel->cu_ctx_destroy(ctx->cu_context_internal);
368     ctx->cu_context_internal = NULL;
369
370 fail:
371     if (ret != 0)
372         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC (major %d minor %d)\n",
373                major, minor);
374
375     return AVERROR(ENOSYS);
376 }
377
378 static int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
379 {
380     NVENCContext *ctx         = avctx->priv_data;
381     NVENCLibraryContext *nvel = &ctx->nvel;
382
383     switch (avctx->codec->id) {
384     case AV_CODEC_ID_H264:
385         ctx->params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
386         break;
387     case AV_CODEC_ID_HEVC:
388         ctx->params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
389         break;
390     default:
391         return AVERROR_BUG;
392     }
393
394     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
395         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
396         AVCUDADeviceContext *device_hwctx;
397         int ret;
398
399         if (!avctx->hw_frames_ctx)
400             return AVERROR(EINVAL);
401
402         frames_ctx   = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
403         device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
404
405         ctx->cu_context = device_hwctx->cuda_ctx;
406
407         ret = nvenc_open_session(avctx);
408         if (ret < 0)
409             return ret;
410
411         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
412         if (ret < 0)
413             return ret;
414     } else {
415         int i, nb_devices = 0;
416
417         if ((nvel->cu_init(0)) != CUDA_SUCCESS) {
418             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
419                    "Cannot init CUDA\n");
420             return AVERROR_UNKNOWN;
421         }
422
423         if ((nvel->cu_device_get_count(&nb_devices)) != CUDA_SUCCESS) {
424             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
425                    "Cannot enumerate the CUDA devices\n");
426             return AVERROR_UNKNOWN;
427         }
428
429
430         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
431             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
432                 return 0;
433         }
434
435         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
436             return AVERROR_EXIT;
437
438         return AVERROR(ENOSYS);
439     }
440
441     return 0;
442 }
443
444 typedef struct GUIDTuple {
445     const GUID guid;
446     int flags;
447 } GUIDTuple;
448
449 static int nvec_map_preset(NVENCContext *ctx)
450 {
451     GUIDTuple presets[] = {
452         { NV_ENC_PRESET_DEFAULT_GUID },
453         { NV_ENC_PRESET_HP_GUID },
454         { NV_ENC_PRESET_HQ_GUID },
455         { NV_ENC_PRESET_BD_GUID },
456         { NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_DEFAULT_GUID, NVENC_LOWLATENCY },
457         { NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HP_GUID,      NVENC_LOWLATENCY },
458         { NV_ENC_PRESET_LOW_LATENCY_HQ_GUID,      NVENC_LOWLATENCY },
459         { NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_DEFAULT_GUID,    NVENC_LOSSLESS },
460         { NV_ENC_PRESET_LOSSLESS_HP_GUID,         NVENC_LOSSLESS },
461         { { 0 } }
462     };
463
464     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
465
466     ctx->params.presetGUID = t->guid;
467     ctx->flags             = t->flags;
468
469     return AVERROR(EINVAL);
470 }
471
472 static void set_constqp(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_RC_PARAMS *rc)
473 {
474     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
475     rc->constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
476     rc->constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
477     rc->constQP.qpIntra  = avctx->global_quality;
478 }
479
480 static void set_vbr(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_RC_PARAMS *rc)
481 {
482     if (avctx->qmin >= 0) {
483         rc->enableMinQP    = 1;
484         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
485         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
486         rc->minQP.qpIntra  = avctx->qmin;
487     }
488
489     if (avctx->qmax >= 0) {
490         rc->enableMaxQP = 1;
491         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
492         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
493         rc->maxQP.qpIntra  = avctx->qmax;
494     }
495 }
496
497 static void set_lossless(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_RC_PARAMS *rc)
498 {
499     rc->rateControlMode  = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
500     rc->constQP.qpInterB = 0;
501     rc->constQP.qpInterP = 0;
502     rc->constQP.qpIntra  = 0;
503 }
504
505 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx,
506                                         NV_ENC_RC_PARAMS *rc)
507 {
508     NVENCContext *ctx    = avctx->priv_data;
509
510     switch (ctx->rc) {
511     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
512         if (avctx->global_quality < 0) {
513             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
514                    "The constant quality rate-control requires "
515                    "the 'global_quality' option set.\n");
516             return;
517         }
518         set_constqp(avctx, rc);
519         return;
520     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR:
521     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
522         if (avctx->qmin < 0 && avctx->qmax < 0) {
523             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
524                    "The variable bitrate rate-control requires "
525                    "the 'qmin' and/or 'qmax' option set.\n");
526             return;
527         }
528     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
529         if (avctx->qmin < 0) {
530             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
531                    "The variable bitrate rate-control requires "
532                    "the 'qmin' option set.\n");
533             return;
534         }
535         set_vbr(avctx, rc);
536         break;
537     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
538         break;
539     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY:
540     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP:
541         if (!(ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY)) {
542             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
543                    "The multipass rate-control requires "
544                    "a low-latency preset.\n");
545             return;
546         }
547     }
548
549     rc->rateControlMode = ctx->rc;
550 }
551
552 static void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
553 {
554     NVENCContext *ctx    = avctx->priv_data;
555     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->config.rcParams;
556
557     if (avctx->bit_rate > 0)
558         rc->averageBitRate = avctx->bit_rate;
559
560     if (avctx->rc_max_rate > 0)
561         rc->maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
562
563     if (ctx->rc > 0) {
564         nvenc_override_rate_control(avctx, rc);
565     } else if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
566         set_lossless(avctx, rc);
567     } else if (avctx->global_quality > 0) {
568         set_constqp(avctx, rc);
569     } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
570         rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
571         set_vbr(avctx, rc);
572     }
573
574     if (avctx->rc_buffer_size > 0)
575         rc->vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
576
577     if (rc->averageBitRate > 0)
578         avctx->bit_rate = rc->averageBitRate;
579 }
580
581 static int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
582 {
583     NVENCContext *ctx                      = avctx->priv_data;
584     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->config;
585     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
586     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
587
588     vui->colourDescriptionPresentFlag = 1;
589     vui->videoSignalTypePresentFlag   = 1;
590
591     vui->colourMatrix            = avctx->colorspace;
592     vui->colourPrimaries         = avctx->color_primaries;
593     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
594
595     vui->videoFullRangeFlag = avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG;
596
597     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
598     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
599     h264->outputAUD     = 1;
600
601     h264->maxNumRefFrames = avctx->refs;
602     h264->idrPeriod       = cc->gopLength;
603
604     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS)
605         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
606
607     if (ctx->profile)
608         avctx->profile = ctx->profile;
609
610     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P)
611         h264->chromaFormatIDC = 3;
612     else
613         h264->chromaFormatIDC = 1;
614
615     switch (ctx->profile) {
616     case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
617         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
618         break;
619     case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
620         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
621         break;
622     case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
623         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
624         break;
625     case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444:
626         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
627         break;
628     case NV_ENC_H264_PROFILE_CONSTRAINED_HIGH:
629         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_CONSTRAINED_HIGH_GUID;
630         break;
631     }
632
633     h264->level = ctx->level;
634
635     return 0;
636 }
637
638 static int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
639 {
640     NVENCContext *ctx                      = avctx->priv_data;
641     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->config;
642     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
643
644     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
645     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
646     hevc->outputAUD     = 1;
647
648     hevc->maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
649     hevc->idrPeriod            = cc->gopLength;
650
651     /* No other profile is supported in the current SDK version 5 */
652     cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
653     avctx->profile  = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
654
655     if (ctx->level) {
656         hevc->level = ctx->level;
657     } else {
658         hevc->level = NV_ENC_LEVEL_AUTOSELECT;
659     }
660
661     if (ctx->tier) {
662         hevc->tier = ctx->tier;
663     }
664
665     return 0;
666 }
667 static int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
668 {
669     switch (avctx->codec->id) {
670     case AV_CODEC_ID_H264:
671         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
672     case AV_CODEC_ID_HEVC:
673         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
674     }
675     return 0;
676 }
677
678 static int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
679 {
680     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
681     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
682     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_cfg = { 0 };
683     AVCPBProperties *cpb_props;
684     int ret;
685
686     ctx->params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
687
688     ctx->params.encodeHeight = avctx->height;
689     ctx->params.encodeWidth  = avctx->width;
690
691     if (avctx->sample_aspect_ratio.num &&
692         avctx->sample_aspect_ratio.den &&
693         (avctx->sample_aspect_ratio.num != 1 ||
694          avctx->sample_aspect_ratio.den != 1)) {
695         av_reduce(&ctx->params.darWidth,
696                   &ctx->params.darHeight,
697                   avctx->width * avctx->sample_aspect_ratio.num,
698                   avctx->height * avctx->sample_aspect_ratio.den,
699                   INT_MAX / 8);
700     } else {
701         ctx->params.darHeight = avctx->height;
702         ctx->params.darWidth  = avctx->width;
703     }
704
705     ctx->params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
706     ctx->params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
707
708     ctx->params.enableEncodeAsync = 0;
709     ctx->params.enablePTD         = 1;
710
711     ctx->params.encodeConfig = &ctx->config;
712
713     nvec_map_preset(ctx);
714
715     preset_cfg.version           = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
716     preset_cfg.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
717
718     ret = nv->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvenc_ctx,
719                                          ctx->params.encodeGUID,
720                                          ctx->params.presetGUID,
721                                          &preset_cfg);
722     if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
723         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot get the preset configuration");
724
725     memcpy(&ctx->config, &preset_cfg.presetCfg, sizeof(ctx->config));
726
727     ctx->config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
728
729     if (avctx->gop_size > 0) {
730         if (avctx->max_b_frames > 0) {
731             /* 0 is intra-only,
732              * 1 is I/P only,
733              * 2 is one B-Frame,
734              * 3 two B-frames, and so on. */
735             ctx->config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
736         } else if (avctx->max_b_frames == 0) {
737             ctx->config.frameIntervalP = 1;
738         }
739         ctx->config.gopLength = avctx->gop_size;
740     } else if (avctx->gop_size == 0) {
741         ctx->config.frameIntervalP = 0;
742         ctx->config.gopLength      = 1;
743     }
744
745     if (ctx->config.frameIntervalP > 1)
746         avctx->max_b_frames = ctx->config.frameIntervalP - 1;
747
748     ctx->initial_pts[0] = AV_NOPTS_VALUE;
749     ctx->initial_pts[1] = AV_NOPTS_VALUE;
750
751     nvenc_setup_rate_control(avctx);
752
753     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
754         ctx->config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
755     } else {
756         ctx->config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
757     }
758
759     if ((ret = nvenc_setup_codec_config(avctx)) < 0)
760         return ret;
761
762     ret = nv->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvenc_ctx, &ctx->params);
763     if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
764         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot initialize the decoder");
765
766     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
767     if (!cpb_props)
768         return AVERROR(ENOMEM);
769     cpb_props->max_bitrate = avctx->rc_max_rate;
770     cpb_props->min_bitrate = avctx->rc_min_rate;
771     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
772     cpb_props->buffer_size = avctx->rc_buffer_size;
773
774     return 0;
775 }
776
777 static int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
778 {
779     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
780     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
781     int ret;
782     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER out_buffer = { 0 };
783
784     switch (ctx->data_pix_fmt) {
785     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
786         ctx->frames[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
787         break;
788     case AV_PIX_FMT_NV12:
789         ctx->frames[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
790         break;
791     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
792         ctx->frames[idx].format = NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
793         break;
794     default:
795         return AVERROR_BUG;
796     }
797
798     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
799         ctx->frames[idx].in_ref = av_frame_alloc();
800         if (!ctx->frames[idx].in_ref)
801             return AVERROR(ENOMEM);
802     } else {
803         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER in_buffer      = { 0 };
804
805         in_buffer.version  = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
806
807         in_buffer.width  = avctx->width;
808         in_buffer.height = avctx->height;
809
810         in_buffer.bufferFmt  = ctx->frames[idx].format;
811         in_buffer.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_UNCACHED;
812
813         ret = nv->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, &in_buffer);
814         if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
815             return nvenc_print_error(avctx, ret, "CreateInputBuffer failed");
816
817         ctx->frames[idx].in     = in_buffer.inputBuffer;
818     }
819
820     out_buffer.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
821     /* 1MB is large enough to hold most output frames.
822      * NVENC increases this automatically if it is not enough. */
823     out_buffer.size = BITSTREAM_BUFFER_SIZE;
824
825     out_buffer.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_UNCACHED;
826
827     ret = nv->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvenc_ctx, &out_buffer);
828     if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
829         return nvenc_print_error(avctx, ret, "CreateBitstreamBuffer failed");
830
831     ctx->frames[idx].out  = out_buffer.bitstreamBuffer;
832
833     return 0;
834 }
835
836 static int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
837 {
838     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
839     int i, ret;
840
841     ctx->nb_surfaces = FFMAX(4 + avctx->max_b_frames,
842                              ctx->nb_surfaces);
843     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
844
845
846     ctx->frames = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->frames));
847     if (!ctx->frames)
848         return AVERROR(ENOMEM);
849
850     ctx->timestamps = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
851     if (!ctx->timestamps)
852         return AVERROR(ENOMEM);
853     ctx->pending = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(*ctx->frames));
854     if (!ctx->pending)
855         return AVERROR(ENOMEM);
856     ctx->ready = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(*ctx->frames));
857     if (!ctx->ready)
858         return AVERROR(ENOMEM);
859
860     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
861         if ((ret = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
862             return ret;
863     }
864
865     return 0;
866 }
867
868 #define EXTRADATA_SIZE 512
869
870 static int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
871 {
872     NVENCContext *ctx                     = avctx->priv_data;
873     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv       = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
874     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
875     int ret;
876
877     avctx->extradata = av_mallocz(EXTRADATA_SIZE + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
878     if (!avctx->extradata)
879         return AVERROR(ENOMEM);
880
881     payload.version              = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
882     payload.spsppsBuffer         = avctx->extradata;
883     payload.inBufferSize         = EXTRADATA_SIZE;
884     payload.outSPSPPSPayloadSize = &avctx->extradata_size;
885
886     ret = nv->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvenc_ctx, &payload);
887     if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
888         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot get the extradata");
889
890     return 0;
891 }
892
893 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
894 {
895     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
896     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
897     int i;
898
899     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
900     if (ctx->nvenc_ctx) {
901         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
902                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
903
904         nv->nvEncEncodePicture(ctx->nvenc_ctx, &params);
905     }
906
907     av_fifo_free(ctx->timestamps);
908     av_fifo_free(ctx->pending);
909     av_fifo_free(ctx->ready);
910
911     if (ctx->frames) {
912         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
913             if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA) {
914                 nv->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, ctx->frames[i].in);
915             } else if (ctx->frames[i].in) {
916                 nv->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvenc_ctx, ctx->frames[i].in_map.mappedResource);
917             }
918
919             av_frame_free(&ctx->frames[i].in_ref);
920             nv->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvenc_ctx, ctx->frames[i].out);
921         }
922     }
923     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
924         if (ctx->registered_frames[i].regptr)
925             nv->nvEncUnregisterResource(ctx->nvenc_ctx, ctx->registered_frames[i].regptr);
926     }
927     ctx->nb_registered_frames = 0;
928
929     av_freep(&ctx->frames);
930
931     if (ctx->nvenc_ctx)
932         nv->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvenc_ctx);
933
934     if (ctx->cu_context_internal)
935         ctx->nvel.cu_ctx_destroy(ctx->cu_context_internal);
936
937     if (ctx->nvel.nvenc)
938         dlclose(ctx->nvel.nvenc);
939
940 #if !CONFIG_CUDA
941     if (ctx->nvel.cuda)
942         dlclose(ctx->nvel.cuda);
943 #endif
944
945     return 0;
946 }
947
948 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
949 {
950     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
951     int ret;
952
953     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
954         AVHWFramesContext *frames_ctx;
955         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
956             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
957                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
958             return AVERROR(EINVAL);
959         }
960         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
961         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
962     } else {
963         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
964     }
965
966     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
967         return ret;
968
969     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
970         return ret;
971
972     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
973         return ret;
974
975     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
976         return ret;
977
978     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
979         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
980             return ret;
981     }
982
983     return 0;
984 }
985
986 static NVENCFrame *get_free_frame(NVENCContext *ctx)
987 {
988     int i;
989
990     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
991         if (!ctx->frames[i].locked) {
992             ctx->frames[i].locked = 1;
993             return &ctx->frames[i];
994         }
995     }
996
997     return NULL;
998 }
999
1000 static int nvenc_copy_frame(NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *in, const AVFrame *frame)
1001 {
1002     uint8_t *buf = in->bufferDataPtr;
1003     int off      = frame->height * in->pitch;
1004
1005     switch (frame->format) {
1006     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1007         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1008                             frame->data[0], frame->linesize[0],
1009                             frame->width, frame->height);
1010         buf += off;
1011
1012         av_image_copy_plane(buf, in->pitch >> 1,
1013                             frame->data[2], frame->linesize[2],
1014                             frame->width >> 1, frame->height >> 1);
1015
1016         buf += off >> 2;
1017
1018         av_image_copy_plane(buf, in->pitch >> 1,
1019                             frame->data[1], frame->linesize[1],
1020                             frame->width >> 1, frame->height >> 1);
1021         break;
1022     case AV_PIX_FMT_NV12:
1023         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1024                             frame->data[0], frame->linesize[0],
1025                             frame->width, frame->height);
1026         buf += off;
1027
1028         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1029                             frame->data[1], frame->linesize[1],
1030                             frame->width, frame->height >> 1);
1031         break;
1032     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1033         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1034                             frame->data[0], frame->linesize[0],
1035                             frame->width, frame->height);
1036         buf += off;
1037
1038         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1039                             frame->data[1], frame->linesize[1],
1040                             frame->width, frame->height);
1041         buf += off;
1042
1043         av_image_copy_plane(buf, in->pitch,
1044                             frame->data[2], frame->linesize[2],
1045                             frame->width, frame->height);
1046         break;
1047     default:
1048         return AVERROR_BUG;
1049     }
1050
1051     return 0;
1052 }
1053
1054 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1055 {
1056     NVENCContext               *ctx = avctx->priv_data;
1057     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
1058     int i;
1059
1060     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1061         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1062             if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1063                 if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1064                     nv->nvEncUnregisterResource(ctx->nvenc_ctx,
1065                                                 ctx->registered_frames[i].regptr);
1066                     ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1067                 }
1068                 return i;
1069             }
1070         }
1071     } else {
1072         return ctx->nb_registered_frames++;
1073     }
1074
1075     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1076     return AVERROR(ENOMEM);
1077 }
1078
1079 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1080 {
1081     NVENCContext               *ctx = avctx->priv_data;
1082     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
1083     AVHWFramesContext   *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1084     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1085     int i, idx, ret;
1086
1087     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1088         if (ctx->registered_frames[i].ptr == (CUdeviceptr)frame->data[0])
1089             return i;
1090     }
1091
1092     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1093     if (idx < 0)
1094         return idx;
1095
1096     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1097     reg.resourceType       = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1098     reg.width              = frames_ctx->width;
1099     reg.height             = frames_ctx->height;
1100     reg.bufferFormat       = ctx->frames[0].format;
1101     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1102     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1103
1104     ret = nv->nvEncRegisterResource(ctx->nvenc_ctx, &reg);
1105     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1106         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1107         return AVERROR_UNKNOWN;
1108     }
1109
1110     ctx->registered_frames[idx].ptr    = (CUdeviceptr)frame->data[0];
1111     ctx->registered_frames[idx].regptr = reg.registeredResource;
1112     return idx;
1113 }
1114
1115 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1116                               NVENCFrame *nvenc_frame)
1117 {
1118     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
1119     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
1120     int ret;
1121
1122     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1123         int reg_idx;
1124
1125         ret = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1126         if (ret < 0) {
1127             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input CUDA frame\n");
1128             return ret;
1129         }
1130         reg_idx = ret;
1131
1132         ret = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1133         if (ret < 0)
1134             return ret;
1135
1136         nvenc_frame->in_map.version            = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1137         nvenc_frame->in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1138
1139         ret = nv->nvEncMapInputResource(ctx->nvenc_ctx, &nvenc_frame->in_map);
1140         if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1141             av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1142             return nvenc_print_error(avctx, ret, "Error mapping an input resource");
1143         }
1144
1145         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped = 1;
1146         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1147         nvenc_frame->in                        = nvenc_frame->in_map.mappedResource;
1148     } else {
1149         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER params = { 0 };
1150
1151         params.version     = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1152         params.inputBuffer = nvenc_frame->in;
1153
1154         ret = nv->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, &params);
1155         if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
1156             return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot lock the buffer");
1157
1158         ret = nvenc_copy_frame(&params, frame);
1159         if (ret < 0) {
1160             nv->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, nvenc_frame->in);
1161             return ret;
1162         }
1163
1164         ret = nv->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvenc_ctx, nvenc_frame->in);
1165         if (ret != NV_ENC_SUCCESS)
1166             return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot unlock the buffer");
1167     }
1168
1169     return 0;
1170 }
1171
1172 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1173                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1174 {
1175     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
1176
1177     switch (avctx->codec->id) {
1178     case AV_CODEC_ID_H264:
1179         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1180             ctx->config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1181         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1182             ctx->config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1183         break;
1184     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1185         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1186             ctx->config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1187         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1188             ctx->config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1189         break;
1190     }
1191 }
1192
1193 static inline int nvenc_enqueue_timestamp(AVFifoBuffer *f, int64_t pts)
1194 {
1195     return av_fifo_generic_write(f, &pts, sizeof(pts), NULL);
1196 }
1197
1198 static inline int nvenc_dequeue_timestamp(AVFifoBuffer *f, int64_t *pts)
1199 {
1200     return av_fifo_generic_read(f, pts, sizeof(*pts), NULL);
1201 }
1202
1203 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1204                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1205                                AVPacket *pkt)
1206 {
1207     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
1208
1209     pkt->pts      = params->outputTimeStamp;
1210     pkt->duration = params->outputDuration;
1211
1212     /* generate the first dts by linearly extrapolating the
1213      * first two pts values to the past */
1214     if (avctx->max_b_frames > 0 && !ctx->first_packet_output &&
1215         ctx->initial_pts[1] != AV_NOPTS_VALUE) {
1216         int64_t ts0 = ctx->initial_pts[0], ts1 = ctx->initial_pts[1];
1217         int64_t delta;
1218
1219         if ((ts0 < 0 && ts1 > INT64_MAX + ts0) ||
1220             (ts0 > 0 && ts1 < INT64_MIN + ts0))
1221             return AVERROR(ERANGE);
1222         delta = ts1 - ts0;
1223
1224         if ((delta < 0 && ts0 > INT64_MAX + delta) ||
1225             (delta > 0 && ts0 < INT64_MIN + delta))
1226             return AVERROR(ERANGE);
1227         pkt->dts = ts0 - delta;
1228
1229         ctx->first_packet_output = 1;
1230         return 0;
1231     }
1232     return nvenc_dequeue_timestamp(ctx->timestamps, &pkt->dts);
1233 }
1234
1235 static int nvenc_get_output(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt)
1236 {
1237     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
1238     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
1239     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM params    = { 0 };
1240     NVENCFrame *frame;
1241     int ret;
1242
1243     ret = av_fifo_generic_read(ctx->ready, &frame, sizeof(frame), NULL);
1244     if (ret)
1245         return ret;
1246
1247     params.version         = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1248     params.outputBitstream = frame->out;
1249
1250     ret = nv->nvEncLockBitstream(ctx->nvenc_ctx, &params);
1251     if (ret < 0)
1252         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot lock the bitstream");
1253
1254     ret = ff_alloc_packet(pkt, params.bitstreamSizeInBytes);
1255     if (ret < 0)
1256         return ret;
1257
1258     memcpy(pkt->data, params.bitstreamBufferPtr, pkt->size);
1259
1260     ret = nv->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvenc_ctx, frame->out);
1261     if (ret < 0)
1262         return nvenc_print_error(avctx, ret, "Cannot unlock the bitstream");
1263
1264     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1265         nv->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvenc_ctx, frame->in_map.mappedResource);
1266         av_frame_unref(frame->in_ref);
1267         ctx->registered_frames[frame->reg_idx].mapped = 0;
1268
1269         frame->in = NULL;
1270     }
1271
1272     frame->locked = 0;
1273
1274     ret = nvenc_set_timestamp(avctx, &params, pkt);
1275     if (ret < 0)
1276         return ret;
1277
1278     switch (params.pictureType) {
1279     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1280         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1281 #if FF_API_CODED_FRAME
1282 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1283     case NV_ENC_PIC_TYPE_INTRA_REFRESH:
1284     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1285         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1286         break;
1287     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1288         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1289         break;
1290     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1291         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1292         break;
1293     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1294         avctx->coded_frame->pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1295         break;
1296 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1297 #endif
1298     }
1299
1300     return 0;
1301 }
1302
1303 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
1304 {
1305     NVENCContext *ctx = avctx->priv_data;
1306     int nb_ready, nb_pending;
1307
1308     /* when B-frames are enabled, we wait for two initial timestamps to
1309      * calculate the first dts */
1310     if (!flush && avctx->max_b_frames > 0 &&
1311         (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE || ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE))
1312         return 0;
1313
1314     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->ready)   / sizeof(NVENCFrame*);
1315     nb_pending = av_fifo_size(ctx->pending) / sizeof(NVENCFrame*);
1316     if (flush)
1317         return nb_ready > 0;
1318     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
1319 }
1320
1321 int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1322                           const AVFrame *frame, int *got_packet)
1323 {
1324     NVENCContext *ctx               = avctx->priv_data;
1325     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *nv = &ctx->nvel.nvenc_funcs;
1326     NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { 0 };
1327     NVENCFrame         *nvenc_frame = NULL;
1328     int enc_ret, ret;
1329
1330     params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1331
1332     if (frame) {
1333         nvenc_frame = get_free_frame(ctx);
1334         if (!nvenc_frame) {
1335             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No free surfaces\n");
1336             return AVERROR_BUG;
1337         }
1338
1339         ret = nvenc_upload_frame(avctx, frame, nvenc_frame);
1340         if (ret < 0)
1341             return ret;
1342
1343         params.inputBuffer     = nvenc_frame->in;
1344         params.bufferFmt       = nvenc_frame->format;
1345         params.inputWidth      = frame->width;
1346         params.inputHeight     = frame->height;
1347         params.outputBitstream = nvenc_frame->out;
1348         params.inputTimeStamp  = frame->pts;
1349
1350         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1351             if (frame->top_field_first)
1352                 params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1353             else
1354                 params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1355         } else {
1356             params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1357         }
1358
1359         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &params);
1360
1361         ret = nvenc_enqueue_timestamp(ctx->timestamps, frame->pts);
1362         if (ret < 0)
1363             return ret;
1364
1365         if (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE)
1366             ctx->initial_pts[0] = frame->pts;
1367         else if (ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE)
1368             ctx->initial_pts[1] = frame->pts;
1369     } else {
1370         params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1371     }
1372
1373     enc_ret = nv->nvEncEncodePicture(ctx->nvenc_ctx, &params);
1374     if (enc_ret != NV_ENC_SUCCESS &&
1375         enc_ret != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
1376         return nvenc_print_error(avctx, enc_ret, "Error encoding the frame");
1377
1378     if (nvenc_frame) {
1379         ret = av_fifo_generic_write(ctx->pending, &nvenc_frame, sizeof(nvenc_frame), NULL);
1380         if (ret < 0)
1381             return ret;
1382     }
1383
1384     /* all the pending buffers are now ready for output */
1385     if (enc_ret == NV_ENC_SUCCESS) {
1386         while (av_fifo_size(ctx->pending) > 0) {
1387             av_fifo_generic_read(ctx->pending, &nvenc_frame, sizeof(nvenc_frame), NULL);
1388             av_fifo_generic_write(ctx->ready,  &nvenc_frame, sizeof(nvenc_frame), NULL);
1389         }
1390     }
1391
1392     if (output_ready(avctx, !frame)) {
1393         ret = nvenc_get_output(avctx, pkt);
1394         if (ret < 0)
1395             return ret;
1396         *got_packet = 1;
1397     } else {
1398         *got_packet = 0;
1399     }
1400
1401     return 0;
1402 }