avcodec/nvenc: add initial QP value options
[ffmpeg.git] / libavcodec / nvenc.c
1 /*
2  * H.264/HEVC hardware encoding using nvidia nvenc
3  * Copyright (c) 2016 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 #include "nvenc.h"
25
26 #include "libavutil/hwcontext_cuda.h"
27 #include "libavutil/hwcontext.h"
28 #include "libavutil/imgutils.h"
29 #include "libavutil/avassert.h"
30 #include "libavutil/mem.h"
31 #include "libavutil/pixdesc.h"
32 #include "internal.h"
33
34 #define NVENC_CAP 0x30
35 #define IS_CBR(rc) (rc == NV_ENC_PARAMS_RC_CBR ||               \
36                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY ||    \
37                     rc == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP)
38
39 const enum AVPixelFormat ff_nvenc_pix_fmts[] = {
40     AV_PIX_FMT_YUV420P,
41     AV_PIX_FMT_NV12,
42     AV_PIX_FMT_P010,
43     AV_PIX_FMT_YUV444P,
44     AV_PIX_FMT_YUV444P16,
45     AV_PIX_FMT_0RGB32,
46     AV_PIX_FMT_0BGR32,
47     AV_PIX_FMT_CUDA,
48     AV_PIX_FMT_NONE
49 };
50
51 #define IS_10BIT(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_P010 ||    \
52                            pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
53
54 #define IS_YUV444(pix_fmt) (pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P || \
55                             pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P16)
56
57 static const struct {
58     NVENCSTATUS nverr;
59     int         averr;
60     const char *desc;
61 } nvenc_errors[] = {
62     { NV_ENC_SUCCESS,                      0,                "success"                  },
63     { NV_ENC_ERR_NO_ENCODE_DEVICE,         AVERROR(ENOENT),  "no encode device"         },
64     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_DEVICE,       AVERROR(ENOSYS),  "unsupported device"       },
65     { NV_ENC_ERR_INVALID_ENCODERDEVICE,    AVERROR(EINVAL),  "invalid encoder device"   },
66     { NV_ENC_ERR_INVALID_DEVICE,           AVERROR(EINVAL),  "invalid device"           },
67     { NV_ENC_ERR_DEVICE_NOT_EXIST,         AVERROR(EIO),     "device does not exist"    },
68     { NV_ENC_ERR_INVALID_PTR,              AVERROR(EFAULT),  "invalid ptr"              },
69     { NV_ENC_ERR_INVALID_EVENT,            AVERROR(EINVAL),  "invalid event"            },
70     { NV_ENC_ERR_INVALID_PARAM,            AVERROR(EINVAL),  "invalid param"            },
71     { NV_ENC_ERR_INVALID_CALL,             AVERROR(EINVAL),  "invalid call"             },
72     { NV_ENC_ERR_OUT_OF_MEMORY,            AVERROR(ENOMEM),  "out of memory"            },
73     { NV_ENC_ERR_ENCODER_NOT_INITIALIZED,  AVERROR(EINVAL),  "encoder not initialized"  },
74     { NV_ENC_ERR_UNSUPPORTED_PARAM,        AVERROR(ENOSYS),  "unsupported param"        },
75     { NV_ENC_ERR_LOCK_BUSY,                AVERROR(EAGAIN),  "lock busy"                },
76     { NV_ENC_ERR_NOT_ENOUGH_BUFFER,        AVERROR_BUFFER_TOO_SMALL, "not enough buffer"},
77     { NV_ENC_ERR_INVALID_VERSION,          AVERROR(EINVAL),  "invalid version"          },
78     { NV_ENC_ERR_MAP_FAILED,               AVERROR(EIO),     "map failed"               },
79     { NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT,          AVERROR(EAGAIN),  "need more input"          },
80     { NV_ENC_ERR_ENCODER_BUSY,             AVERROR(EAGAIN),  "encoder busy"             },
81     { NV_ENC_ERR_EVENT_NOT_REGISTERD,      AVERROR(EBADF),   "event not registered"     },
82     { NV_ENC_ERR_GENERIC,                  AVERROR_UNKNOWN,  "generic error"            },
83     { NV_ENC_ERR_INCOMPATIBLE_CLIENT_KEY,  AVERROR(EINVAL),  "incompatible client key"  },
84     { NV_ENC_ERR_UNIMPLEMENTED,            AVERROR(ENOSYS),  "unimplemented"            },
85     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_REGISTER_FAILED, AVERROR(EIO),     "resource register failed" },
86     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_REGISTERED,  AVERROR(EBADF),   "resource not registered"  },
87     { NV_ENC_ERR_RESOURCE_NOT_MAPPED,      AVERROR(EBADF),   "resource not mapped"      },
88 };
89
90 static int nvenc_map_error(NVENCSTATUS err, const char **desc)
91 {
92     int i;
93     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(nvenc_errors); i++) {
94         if (nvenc_errors[i].nverr == err) {
95             if (desc)
96                 *desc = nvenc_errors[i].desc;
97             return nvenc_errors[i].averr;
98         }
99     }
100     if (desc)
101         *desc = "unknown error";
102     return AVERROR_UNKNOWN;
103 }
104
105 static int nvenc_print_error(void *log_ctx, NVENCSTATUS err,
106                                      const char *error_string)
107 {
108     const char *desc;
109     int ret;
110     ret = nvenc_map_error(err, &desc);
111     av_log(log_ctx, AV_LOG_ERROR, "%s: %s (%d)\n", error_string, desc, err);
112     return ret;
113 }
114
115 static av_cold int nvenc_load_libraries(AVCodecContext *avctx)
116 {
117     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
118     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
119     NVENCSTATUS err;
120     uint32_t nvenc_max_ver;
121     int ret;
122
123     ret = cuda_load_functions(&dl_fn->cuda_dl);
124     if (ret < 0)
125         return ret;
126
127     ret = nvenc_load_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
128     if (ret < 0)
129         return ret;
130
131     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPIGetMaxSupportedVersion(&nvenc_max_ver);
132     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
133         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to query nvenc max version");
134
135     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Loaded Nvenc version %d.%d\n", nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
136
137     if ((NVENCAPI_MAJOR_VERSION << 4 | NVENCAPI_MINOR_VERSION) > nvenc_max_ver) {
138         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Driver does not support the required nvenc API version. "
139                "Required: %d.%d Found: %d.%d\n",
140                NVENCAPI_MAJOR_VERSION, NVENCAPI_MINOR_VERSION,
141                nvenc_max_ver >> 4, nvenc_max_ver & 0xf);
142         return AVERROR(ENOSYS);
143     }
144
145     dl_fn->nvenc_funcs.version = NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST_VER;
146
147     err = dl_fn->nvenc_dl->NvEncodeAPICreateInstance(&dl_fn->nvenc_funcs);
148     if (err != NV_ENC_SUCCESS)
149         return nvenc_print_error(avctx, err, "Failed to create nvenc instance");
150
151     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc initialized successfully\n");
152
153     return 0;
154 }
155
156 static av_cold int nvenc_open_session(AVCodecContext *avctx)
157 {
158     NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS params = { 0 };
159     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
160     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
161     NVENCSTATUS ret;
162
163     params.version    = NV_ENC_OPEN_ENCODE_SESSION_EX_PARAMS_VER;
164     params.apiVersion = NVENCAPI_VERSION;
165     params.device     = ctx->cu_context;
166     params.deviceType = NV_ENC_DEVICE_TYPE_CUDA;
167
168     ret = p_nvenc->nvEncOpenEncodeSessionEx(&params, &ctx->nvencoder);
169     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
170         ctx->nvencoder = NULL;
171         return nvenc_print_error(avctx, ret, "OpenEncodeSessionEx failed");
172     }
173
174     return 0;
175 }
176
177 static int nvenc_check_codec_support(AVCodecContext *avctx)
178 {
179     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
180     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
181     int i, ret, count = 0;
182     GUID *guids = NULL;
183
184     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDCount(ctx->nvencoder, &count);
185
186     if (ret != NV_ENC_SUCCESS || !count)
187         return AVERROR(ENOSYS);
188
189     guids = av_malloc(count * sizeof(GUID));
190     if (!guids)
191         return AVERROR(ENOMEM);
192
193     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeGUIDs(ctx->nvencoder, guids, count, &count);
194     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
195         ret = AVERROR(ENOSYS);
196         goto fail;
197     }
198
199     ret = AVERROR(ENOSYS);
200     for (i = 0; i < count; i++) {
201         if (!memcmp(&guids[i], &ctx->init_encode_params.encodeGUID, sizeof(*guids))) {
202             ret = 0;
203             break;
204         }
205     }
206
207 fail:
208     av_free(guids);
209
210     return ret;
211 }
212
213 static int nvenc_check_cap(AVCodecContext *avctx, NV_ENC_CAPS cap)
214 {
215     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
216     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &ctx->nvenc_dload_funcs.nvenc_funcs;
217     NV_ENC_CAPS_PARAM params        = { 0 };
218     int ret, val = 0;
219
220     params.version     = NV_ENC_CAPS_PARAM_VER;
221     params.capsToQuery = cap;
222
223     ret = p_nvenc->nvEncGetEncodeCaps(ctx->nvencoder, ctx->init_encode_params.encodeGUID, &params, &val);
224
225     if (ret == NV_ENC_SUCCESS)
226         return val;
227     return 0;
228 }
229
230 static int nvenc_check_capabilities(AVCodecContext *avctx)
231 {
232     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
233     int ret;
234
235     ret = nvenc_check_codec_support(avctx);
236     if (ret < 0) {
237         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Codec not supported\n");
238         return ret;
239     }
240
241     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_YUV444_ENCODE);
242     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
243         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "YUV444P not supported\n");
244         return AVERROR(ENOSYS);
245     }
246
247     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOSSLESS_ENCODE);
248     if (ctx->preset >= PRESET_LOSSLESS_DEFAULT && ret <= 0) {
249         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Lossless encoding not supported\n");
250         return AVERROR(ENOSYS);
251     }
252
253     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_WIDTH_MAX);
254     if (ret < avctx->width) {
255         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Width %d exceeds %d\n",
256                avctx->width, ret);
257         return AVERROR(ENOSYS);
258     }
259
260     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_HEIGHT_MAX);
261     if (ret < avctx->height) {
262         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Height %d exceeds %d\n",
263                avctx->height, ret);
264         return AVERROR(ENOSYS);
265     }
266
267     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_NUM_MAX_BFRAMES);
268     if (ret < avctx->max_b_frames) {
269         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Max B-frames %d exceed %d\n",
270                avctx->max_b_frames, ret);
271
272         return AVERROR(ENOSYS);
273     }
274
275     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_FIELD_ENCODING);
276     if (ret < 1 && avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
277         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
278                "Interlaced encoding is not supported. Supported level: %d\n",
279                ret);
280         return AVERROR(ENOSYS);
281     }
282
283     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_10BIT_ENCODE);
284     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) && ret <= 0) {
285         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "10 bit encode not supported\n");
286         return AVERROR(ENOSYS);
287     }
288
289     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_LOOKAHEAD);
290     if (ctx->rc_lookahead > 0 && ret <= 0) {
291         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "RC lookahead not supported\n");
292         return AVERROR(ENOSYS);
293     }
294
295     ret = nvenc_check_cap(avctx, NV_ENC_CAPS_SUPPORT_TEMPORAL_AQ);
296     if (ctx->temporal_aq > 0 && ret <= 0) {
297         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ not supported\n");
298         return AVERROR(ENOSYS);
299     }
300
301     return 0;
302 }
303
304 static av_cold int nvenc_check_device(AVCodecContext *avctx, int idx)
305 {
306     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
307     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
308     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
309     char name[128] = { 0};
310     int major, minor, ret;
311     CUresult cu_res;
312     CUdevice cu_device;
313     CUcontext dummy;
314     int loglevel = AV_LOG_VERBOSE;
315
316     if (ctx->device == LIST_DEVICES)
317         loglevel = AV_LOG_INFO;
318
319     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGet(&cu_device, idx);
320     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
321         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
322                "Cannot access the CUDA device %d\n",
323                idx);
324         return -1;
325     }
326
327     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetName(name, sizeof(name), cu_device);
328     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
329         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceGetName failed on device %d\n", idx);
330         return -1;
331     }
332
333     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuDeviceComputeCapability(&major, &minor, cu_device);
334     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
335         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuDeviceComputeCapability failed on device %d\n", idx);
336         return -1;
337     }
338
339     av_log(avctx, loglevel, "[ GPU #%d - < %s > has Compute SM %d.%d ]\n", idx, name, major, minor);
340     if (((major << 4) | minor) < NVENC_CAP) {
341         av_log(avctx, loglevel, "does not support NVENC\n");
342         goto fail;
343     }
344
345     if (ctx->device != idx && ctx->device != ANY_DEVICE)
346         return -1;
347
348     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxCreate(&ctx->cu_context_internal, 0, cu_device);
349     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
350         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed creating CUDA context for NVENC: 0x%x\n", (int)cu_res);
351         goto fail;
352     }
353
354     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal;
355
356     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
357     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
358         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Failed popping CUDA context: 0x%x\n", (int)cu_res);
359         goto fail2;
360     }
361
362     if ((ret = nvenc_open_session(avctx)) < 0)
363         goto fail2;
364
365     if ((ret = nvenc_check_capabilities(avctx)) < 0)
366         goto fail3;
367
368     av_log(avctx, loglevel, "supports NVENC\n");
369
370     dl_fn->nvenc_device_count++;
371
372     if (ctx->device == idx || ctx->device == ANY_DEVICE)
373         return 0;
374
375 fail3:
376     p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
377     ctx->nvencoder = NULL;
378
379 fail2:
380     dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
381     ctx->cu_context_internal = NULL;
382
383 fail:
384     return AVERROR(ENOSYS);
385 }
386
387 static av_cold int nvenc_setup_device(AVCodecContext *avctx)
388 {
389     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
390     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
391
392     switch (avctx->codec->id) {
393     case AV_CODEC_ID_H264:
394         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_H264_GUID;
395         break;
396     case AV_CODEC_ID_HEVC:
397         ctx->init_encode_params.encodeGUID = NV_ENC_CODEC_HEVC_GUID;
398         break;
399     default:
400         return AVERROR_BUG;
401     }
402
403     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
404         AVHWFramesContext   *frames_ctx;
405         AVCUDADeviceContext *device_hwctx;
406         int ret;
407
408         if (!avctx->hw_frames_ctx)
409             return AVERROR(EINVAL);
410
411         frames_ctx   = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
412         device_hwctx = frames_ctx->device_ctx->hwctx;
413
414         ctx->cu_context = device_hwctx->cuda_ctx;
415
416         ret = nvenc_open_session(avctx);
417         if (ret < 0)
418             return ret;
419
420         ret = nvenc_check_capabilities(avctx);
421         if (ret < 0) {
422             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Provided device doesn't support required NVENC features\n");
423             return ret;
424         }
425     } else {
426         int i, nb_devices = 0;
427
428         if ((dl_fn->cuda_dl->cuInit(0)) != CUDA_SUCCESS) {
429             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
430                    "Cannot init CUDA\n");
431             return AVERROR_UNKNOWN;
432         }
433
434         if ((dl_fn->cuda_dl->cuDeviceGetCount(&nb_devices)) != CUDA_SUCCESS) {
435             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
436                    "Cannot enumerate the CUDA devices\n");
437             return AVERROR_UNKNOWN;
438         }
439
440         if (!nb_devices) {
441             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No CUDA capable devices found\n");
442                 return AVERROR_EXTERNAL;
443         }
444
445         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "%d CUDA capable devices found\n", nb_devices);
446
447         dl_fn->nvenc_device_count = 0;
448         for (i = 0; i < nb_devices; ++i) {
449             if ((nvenc_check_device(avctx, i)) >= 0 && ctx->device != LIST_DEVICES)
450                 return 0;
451         }
452
453         if (ctx->device == LIST_DEVICES)
454             return AVERROR_EXIT;
455
456         if (!dl_fn->nvenc_device_count) {
457             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "No NVENC capable devices found\n");
458             return AVERROR_EXTERNAL;
459         }
460
461         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Requested GPU %d, but only %d GPUs are available!\n", ctx->device, nb_devices);
462         return AVERROR(EINVAL);
463     }
464
465     return 0;
466 }
467
468 typedef struct GUIDTuple {
469     const GUID guid;
470     int flags;
471 } GUIDTuple;
472
473 #define PRESET_ALIAS(alias, name, ...) \
474     [PRESET_ ## alias] = { NV_ENC_PRESET_ ## name ## _GUID, __VA_ARGS__ }
475
476 #define PRESET(name, ...) PRESET_ALIAS(name, name, __VA_ARGS__)
477
478 static void nvenc_map_preset(NvencContext *ctx)
479 {
480     GUIDTuple presets[] = {
481         PRESET(DEFAULT),
482         PRESET(HP),
483         PRESET(HQ),
484         PRESET(BD),
485         PRESET_ALIAS(SLOW,   HQ,    NVENC_TWO_PASSES),
486         PRESET_ALIAS(MEDIUM, HQ,    NVENC_ONE_PASS),
487         PRESET_ALIAS(FAST,   HP,    NVENC_ONE_PASS),
488         PRESET(LOW_LATENCY_DEFAULT, NVENC_LOWLATENCY),
489         PRESET(LOW_LATENCY_HP,      NVENC_LOWLATENCY),
490         PRESET(LOW_LATENCY_HQ,      NVENC_LOWLATENCY),
491         PRESET(LOSSLESS_DEFAULT,    NVENC_LOSSLESS),
492         PRESET(LOSSLESS_HP,         NVENC_LOSSLESS),
493     };
494
495     GUIDTuple *t = &presets[ctx->preset];
496
497     ctx->init_encode_params.presetGUID = t->guid;
498     ctx->flags = t->flags;
499 }
500
501 #undef PRESET
502 #undef PRESET_ALIAS
503
504 static av_cold void set_constqp(AVCodecContext *avctx)
505 {
506     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
507     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
508
509     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
510     rc->constQP.qpInterB = avctx->global_quality;
511     rc->constQP.qpInterP = avctx->global_quality;
512     rc->constQP.qpIntra = avctx->global_quality;
513
514     avctx->qmin = -1;
515     avctx->qmax = -1;
516 }
517
518 static av_cold void set_vbr(AVCodecContext *avctx)
519 {
520     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
521     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
522     int qp_inter_p;
523
524     if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
525         rc->enableMinQP = 1;
526         rc->enableMaxQP = 1;
527
528         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
529         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
530         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
531
532         rc->maxQP.qpInterB = avctx->qmax;
533         rc->maxQP.qpInterP = avctx->qmax;
534         rc->maxQP.qpIntra = avctx->qmax;
535
536         qp_inter_p = (avctx->qmax + 3 * avctx->qmin) / 4; // biased towards Qmin
537     } else if (avctx->qmin >= 0) {
538         rc->enableMinQP = 1;
539
540         rc->minQP.qpInterB = avctx->qmin;
541         rc->minQP.qpInterP = avctx->qmin;
542         rc->minQP.qpIntra = avctx->qmin;
543
544         qp_inter_p = avctx->qmin;
545     } else {
546         qp_inter_p = 26; // default to 26
547     }
548
549     rc->enableInitialRCQP = 1;
550
551     if (ctx->init_qp_p < 0) {
552         rc->initialRCQP.qpInterP  = qp_inter_p;
553     } else {
554         rc->initialRCQP.qpInterP = ctx->init_qp_p;
555     }
556
557     if (ctx->init_qp_i < 0) {
558         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
559             rc->initialRCQP.qpIntra = av_clip(
560                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->i_quant_factor) + avctx->i_quant_offset + 0.5, 0, 51);
561         } else {
562             rc->initialRCQP.qpIntra = rc->initialRCQP.qpInterP;
563         }
564     } else {
565         rc->initialRCQP.qpIntra = ctx->init_qp_i;
566     }
567
568     if (ctx->init_qp_b < 0) {
569         if (avctx->i_quant_factor != 0.0 && avctx->b_quant_factor != 0.0) {
570             rc->initialRCQP.qpInterB = av_clip(
571                 rc->initialRCQP.qpInterP * fabs(avctx->b_quant_factor) + avctx->b_quant_offset + 0.5, 0, 51);
572         } else {
573             rc->initialRCQP.qpInterB = rc->initialRCQP.qpInterP;
574         }
575     } else {
576         rc->initialRCQP.qpInterB = ctx->init_qp_b;
577     }
578 }
579
580 static av_cold void set_lossless(AVCodecContext *avctx)
581 {
582     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
583     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
584
585     rc->rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
586     rc->constQP.qpInterB = 0;
587     rc->constQP.qpInterP = 0;
588     rc->constQP.qpIntra = 0;
589
590     avctx->qmin = -1;
591     avctx->qmax = -1;
592 }
593
594 static void nvenc_override_rate_control(AVCodecContext *avctx)
595 {
596     NvencContext *ctx    = avctx->priv_data;
597     NV_ENC_RC_PARAMS *rc = &ctx->encode_config.rcParams;
598
599     switch (ctx->rc) {
600     case NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP:
601         if (avctx->global_quality <= 0) {
602             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
603                    "The constant quality rate-control requires "
604                    "the 'global_quality' option set.\n");
605             return;
606         }
607         set_constqp(avctx);
608         return;
609     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP:
610         if (avctx->qmin < 0) {
611             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
612                    "The variable bitrate rate-control requires "
613                    "the 'qmin' option set.\n");
614             set_vbr(avctx);
615             return;
616         }
617         /* fall through */
618     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR:
619     case NV_ENC_PARAMS_RC_VBR:
620         set_vbr(avctx);
621         break;
622     case NV_ENC_PARAMS_RC_CBR:
623     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY:
624     case NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP:
625         break;
626     }
627
628     rc->rateControlMode = ctx->rc;
629 }
630
631 static av_cold int nvenc_recalc_surfaces(AVCodecContext *avctx)
632 {
633     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
634     int nb_surfaces = 0;
635
636     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
637         nb_surfaces = ctx->rc_lookahead + ((ctx->encode_config.frameIntervalP > 0) ? ctx->encode_config.frameIntervalP : 0) + 1 + 4;
638         if (ctx->nb_surfaces < nb_surfaces) {
639             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
640                    "Defined rc_lookahead requires more surfaces, "
641                    "increasing used surfaces %d -> %d\n", ctx->nb_surfaces, nb_surfaces);
642             ctx->nb_surfaces = nb_surfaces;
643         }
644     }
645
646     ctx->nb_surfaces = FFMAX(1, FFMIN(MAX_REGISTERED_FRAMES, ctx->nb_surfaces));
647     ctx->async_depth = FFMIN(ctx->async_depth, ctx->nb_surfaces - 1);
648
649     return 0;
650 }
651
652 static av_cold void nvenc_setup_rate_control(AVCodecContext *avctx)
653 {
654     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
655
656     if (avctx->bit_rate > 0) {
657         ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate = avctx->bit_rate;
658     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
659         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
660     }
661
662     if (avctx->rc_max_rate > 0)
663         ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate = avctx->rc_max_rate;
664
665     if (ctx->rc < 0) {
666         if (ctx->flags & NVENC_ONE_PASS)
667             ctx->twopass = 0;
668         if (ctx->flags & NVENC_TWO_PASSES)
669             ctx->twopass = 1;
670
671         if (ctx->twopass < 0)
672             ctx->twopass = (ctx->flags & NVENC_LOWLATENCY) != 0;
673
674         if (ctx->cbr) {
675             if (ctx->twopass) {
676                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY;
677             } else {
678                 ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CBR;
679             }
680         } else if (avctx->global_quality > 0) {
681             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_CONSTQP;
682         } else if (ctx->twopass) {
683             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR;
684         } else if (avctx->qmin >= 0 && avctx->qmax >= 0) {
685             ctx->rc = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR_MINQP;
686         }
687     }
688
689     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
690         set_lossless(avctx);
691     } else if (ctx->rc >= 0) {
692         nvenc_override_rate_control(avctx);
693     } else {
694         ctx->encode_config.rcParams.rateControlMode = NV_ENC_PARAMS_RC_VBR;
695         set_vbr(avctx);
696     }
697
698     if (avctx->rc_buffer_size > 0) {
699         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = avctx->rc_buffer_size;
700     } else if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0) {
701         ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize = 2 * ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
702     }
703
704     if (ctx->aq) {
705         ctx->encode_config.rcParams.enableAQ   = 1;
706         ctx->encode_config.rcParams.aqStrength = ctx->aq_strength;
707         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "AQ enabled.\n");
708     }
709
710     if (ctx->temporal_aq) {
711         ctx->encode_config.rcParams.enableTemporalAQ = 1;
712         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Temporal AQ enabled.\n");
713     }
714
715     if (ctx->rc_lookahead > 0) {
716         int lkd_bound = FFMIN(ctx->nb_surfaces, ctx->async_depth) -
717                         ctx->encode_config.frameIntervalP - 4;
718
719         if (lkd_bound < 0) {
720             av_log(avctx, AV_LOG_WARNING,
721                    "Lookahead not enabled. Increase buffer delay (-delay).\n");
722         } else {
723             ctx->encode_config.rcParams.enableLookahead = 1;
724             ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth  = av_clip(ctx->rc_lookahead, 0, lkd_bound);
725             ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt   = ctx->no_scenecut;
726             ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt   = !ctx->b_adapt;
727             av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE,
728                    "Lookahead enabled: depth %d, scenecut %s, B-adapt %s.\n",
729                    ctx->encode_config.rcParams.lookaheadDepth,
730                    ctx->encode_config.rcParams.disableIadapt ? "disabled" : "enabled",
731                    ctx->encode_config.rcParams.disableBadapt ? "disabled" : "enabled");
732         }
733     }
734
735     if (ctx->strict_gop) {
736         ctx->encode_config.rcParams.strictGOPTarget = 1;
737         av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Strict GOP target enabled.\n");
738     }
739
740     if (ctx->nonref_p)
741         ctx->encode_config.rcParams.enableNonRefP = 1;
742
743     if (ctx->zerolatency)
744         ctx->encode_config.rcParams.zeroReorderDelay = 1;
745
746     if (ctx->quality)
747         ctx->encode_config.rcParams.targetQuality = ctx->quality;
748 }
749
750 static av_cold int nvenc_setup_h264_config(AVCodecContext *avctx)
751 {
752     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
753     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
754     NV_ENC_CONFIG_H264 *h264               = &cc->encodeCodecConfig.h264Config;
755     NV_ENC_CONFIG_H264_VUI_PARAMETERS *vui = &h264->h264VUIParameters;
756
757     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
758     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
759     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
760     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
761         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
762
763     vui->colourDescriptionPresentFlag =
764         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
765
766     vui->videoSignalTypePresentFlag =
767         (vui->colourDescriptionPresentFlag
768         || vui->videoFormat != 5
769         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
770
771     h264->sliceMode = 3;
772     h264->sliceModeData = 1;
773
774     h264->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
775     h264->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
776     h264->outputAUD     = ctx->aud;
777
778     if (avctx->refs >= 0) {
779         /* 0 means "let the hardware decide" */
780         h264->maxNumRefFrames = avctx->refs;
781     }
782     if (avctx->gop_size >= 0) {
783         h264->idrPeriod = cc->gopLength;
784     }
785
786     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
787         h264->outputBufferingPeriodSEI = 1;
788         h264->outputPictureTimingSEI   = 1;
789     }
790
791     if (cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_QUALITY ||
792         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_FRAMESIZE_CAP ||
793         cc->rcParams.rateControlMode == NV_ENC_PARAMS_RC_2_PASS_VBR) {
794         h264->adaptiveTransformMode = NV_ENC_H264_ADAPTIVE_TRANSFORM_ENABLE;
795         h264->fmoMode = NV_ENC_H264_FMO_DISABLE;
796     }
797
798     if (ctx->flags & NVENC_LOSSLESS) {
799         h264->qpPrimeYZeroTransformBypassFlag = 1;
800     } else {
801         switch(ctx->profile) {
802         case NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE:
803             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_BASELINE_GUID;
804             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_BASELINE;
805             break;
806         case NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN:
807             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_MAIN_GUID;
808             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_MAIN;
809             break;
810         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH:
811             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_GUID;
812             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH;
813             break;
814         case NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444P:
815             cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
816             avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
817             break;
818         }
819     }
820
821     // force setting profile as high444p if input is AV_PIX_FMT_YUV444P
822     if (ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUV444P) {
823         cc->profileGUID = NV_ENC_H264_PROFILE_HIGH_444_GUID;
824         avctx->profile = FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE;
825     }
826
827     h264->chromaFormatIDC = avctx->profile == FF_PROFILE_H264_HIGH_444_PREDICTIVE ? 3 : 1;
828
829     h264->level = ctx->level;
830
831     return 0;
832 }
833
834 static av_cold int nvenc_setup_hevc_config(AVCodecContext *avctx)
835 {
836     NvencContext *ctx                      = avctx->priv_data;
837     NV_ENC_CONFIG *cc                      = &ctx->encode_config;
838     NV_ENC_CONFIG_HEVC *hevc               = &cc->encodeCodecConfig.hevcConfig;
839     NV_ENC_CONFIG_HEVC_VUI_PARAMETERS *vui = &hevc->hevcVUIParameters;
840
841     vui->colourMatrix = avctx->colorspace;
842     vui->colourPrimaries = avctx->color_primaries;
843     vui->transferCharacteristics = avctx->color_trc;
844     vui->videoFullRangeFlag = (avctx->color_range == AVCOL_RANGE_JPEG
845         || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ420P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ422P || ctx->data_pix_fmt == AV_PIX_FMT_YUVJ444P);
846
847     vui->colourDescriptionPresentFlag =
848         (avctx->colorspace != 2 || avctx->color_primaries != 2 || avctx->color_trc != 2);
849
850     vui->videoSignalTypePresentFlag =
851         (vui->colourDescriptionPresentFlag
852         || vui->videoFormat != 5
853         || vui->videoFullRangeFlag != 0);
854
855     hevc->sliceMode = 3;
856     hevc->sliceModeData = 1;
857
858     hevc->disableSPSPPS = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 1 : 0;
859     hevc->repeatSPSPPS  = (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) ? 0 : 1;
860     hevc->outputAUD     = ctx->aud;
861
862     if (avctx->refs >= 0) {
863         /* 0 means "let the hardware decide" */
864         hevc->maxNumRefFramesInDPB = avctx->refs;
865     }
866     if (avctx->gop_size >= 0) {
867         hevc->idrPeriod = cc->gopLength;
868     }
869
870     if (IS_CBR(cc->rcParams.rateControlMode)) {
871         hevc->outputBufferingPeriodSEI = 1;
872         hevc->outputPictureTimingSEI   = 1;
873     }
874
875     switch(ctx->profile) {
876     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN:
877         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_GUID;
878         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN;
879         break;
880     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN_10:
881         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
882         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
883         break;
884     case NV_ENC_HEVC_PROFILE_REXT:
885         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
886         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
887         break;
888     }
889
890     // force setting profile as main10 if input is 10 bit
891     if (IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt)) {
892         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_MAIN10_GUID;
893         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_MAIN_10;
894     }
895
896     // force setting profile as rext if input is yuv444
897     if (IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt)) {
898         cc->profileGUID = NV_ENC_HEVC_PROFILE_FREXT_GUID;
899         avctx->profile = FF_PROFILE_HEVC_REXT;
900     }
901
902     hevc->chromaFormatIDC = IS_YUV444(ctx->data_pix_fmt) ? 3 : 1;
903
904     hevc->pixelBitDepthMinus8 = IS_10BIT(ctx->data_pix_fmt) ? 2 : 0;
905
906     hevc->level = ctx->level;
907
908     hevc->tier = ctx->tier;
909
910     return 0;
911 }
912
913 static av_cold int nvenc_setup_codec_config(AVCodecContext *avctx)
914 {
915     switch (avctx->codec->id) {
916     case AV_CODEC_ID_H264:
917         return nvenc_setup_h264_config(avctx);
918     case AV_CODEC_ID_HEVC:
919         return nvenc_setup_hevc_config(avctx);
920     /* Earlier switch/case will return if unknown codec is passed. */
921     }
922
923     return 0;
924 }
925
926 static av_cold int nvenc_setup_encoder(AVCodecContext *avctx)
927 {
928     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
929     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
930     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
931
932     NV_ENC_PRESET_CONFIG preset_config = { 0 };
933     NVENCSTATUS nv_status = NV_ENC_SUCCESS;
934     AVCPBProperties *cpb_props;
935     int res = 0;
936     int dw, dh;
937
938     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
939     ctx->init_encode_params.version = NV_ENC_INITIALIZE_PARAMS_VER;
940
941     ctx->init_encode_params.encodeHeight = avctx->height;
942     ctx->init_encode_params.encodeWidth = avctx->width;
943
944     ctx->init_encode_params.encodeConfig = &ctx->encode_config;
945
946     nvenc_map_preset(ctx);
947
948     preset_config.version = NV_ENC_PRESET_CONFIG_VER;
949     preset_config.presetCfg.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
950
951     nv_status = p_nvenc->nvEncGetEncodePresetConfig(ctx->nvencoder,
952                                                     ctx->init_encode_params.encodeGUID,
953                                                     ctx->init_encode_params.presetGUID,
954                                                     &preset_config);
955     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
956         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Cannot get the preset configuration");
957
958     memcpy(&ctx->encode_config, &preset_config.presetCfg, sizeof(ctx->encode_config));
959
960     ctx->encode_config.version = NV_ENC_CONFIG_VER;
961
962     dw = avctx->width;
963     dh = avctx->height;
964     if (avctx->sample_aspect_ratio.num > 0 && avctx->sample_aspect_ratio.den > 0) {
965         dw*= avctx->sample_aspect_ratio.num;
966         dh*= avctx->sample_aspect_ratio.den;
967     }
968     av_reduce(&dw, &dh, dw, dh, 1024 * 1024);
969     ctx->init_encode_params.darHeight = dh;
970     ctx->init_encode_params.darWidth = dw;
971
972     ctx->init_encode_params.frameRateNum = avctx->time_base.den;
973     ctx->init_encode_params.frameRateDen = avctx->time_base.num * avctx->ticks_per_frame;
974
975     ctx->init_encode_params.enableEncodeAsync = 0;
976     ctx->init_encode_params.enablePTD = 1;
977
978     if (ctx->bluray_compat) {
979         ctx->aud = 1;
980         avctx->refs = FFMIN(FFMAX(avctx->refs, 0), 6);
981         avctx->max_b_frames = FFMIN(avctx->max_b_frames, 3);
982         switch (avctx->codec->id) {
983         case AV_CODEC_ID_H264:
984             /* maximum level depends on used resolution */
985             break;
986         case AV_CODEC_ID_HEVC:
987             ctx->level = NV_ENC_LEVEL_HEVC_51;
988             ctx->tier = NV_ENC_TIER_HEVC_HIGH;
989             break;
990         }
991     }
992
993     if (avctx->gop_size > 0) {
994         if (avctx->max_b_frames >= 0) {
995             /* 0 is intra-only, 1 is I/P only, 2 is one B-Frame, 3 two B-frames, and so on. */
996             ctx->encode_config.frameIntervalP = avctx->max_b_frames + 1;
997         }
998
999         ctx->encode_config.gopLength = avctx->gop_size;
1000     } else if (avctx->gop_size == 0) {
1001         ctx->encode_config.frameIntervalP = 0;
1002         ctx->encode_config.gopLength = 1;
1003     }
1004
1005     ctx->initial_pts[0] = AV_NOPTS_VALUE;
1006     ctx->initial_pts[1] = AV_NOPTS_VALUE;
1007
1008     nvenc_recalc_surfaces(avctx);
1009
1010     nvenc_setup_rate_control(avctx);
1011
1012     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1013         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FIELD;
1014     } else {
1015         ctx->encode_config.frameFieldMode = NV_ENC_PARAMS_FRAME_FIELD_MODE_FRAME;
1016     }
1017
1018     res = nvenc_setup_codec_config(avctx);
1019     if (res)
1020         return res;
1021
1022     nv_status = p_nvenc->nvEncInitializeEncoder(ctx->nvencoder, &ctx->init_encode_params);
1023     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1024         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "InitializeEncoder failed");
1025     }
1026
1027     if (ctx->encode_config.frameIntervalP > 1)
1028         avctx->has_b_frames = 2;
1029
1030     if (ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate > 0)
1031         avctx->bit_rate = ctx->encode_config.rcParams.averageBitRate;
1032
1033     cpb_props = ff_add_cpb_side_data(avctx);
1034     if (!cpb_props)
1035         return AVERROR(ENOMEM);
1036     cpb_props->max_bitrate = ctx->encode_config.rcParams.maxBitRate;
1037     cpb_props->avg_bitrate = avctx->bit_rate;
1038     cpb_props->buffer_size = ctx->encode_config.rcParams.vbvBufferSize;
1039
1040     return 0;
1041 }
1042
1043 static NV_ENC_BUFFER_FORMAT nvenc_map_buffer_format(enum AVPixelFormat pix_fmt)
1044 {
1045     switch (pix_fmt) {
1046     case AV_PIX_FMT_YUV420P:
1047         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YV12_PL;
1048     case AV_PIX_FMT_NV12:
1049         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_NV12_PL;
1050     case AV_PIX_FMT_P010:
1051         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV420_10BIT;
1052     case AV_PIX_FMT_YUV444P:
1053         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_PL;
1054     case AV_PIX_FMT_YUV444P16:
1055         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_YUV444_10BIT;
1056     case AV_PIX_FMT_0RGB32:
1057         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ARGB;
1058     case AV_PIX_FMT_0BGR32:
1059         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_ABGR;
1060     default:
1061         return NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED;
1062     }
1063 }
1064
1065 static av_cold int nvenc_alloc_surface(AVCodecContext *avctx, int idx)
1066 {
1067     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1068     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1069     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1070
1071     NVENCSTATUS nv_status;
1072     NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER allocOut = { 0 };
1073     allocOut.version = NV_ENC_CREATE_BITSTREAM_BUFFER_VER;
1074
1075     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1076         ctx->surfaces[idx].in_ref = av_frame_alloc();
1077         if (!ctx->surfaces[idx].in_ref)
1078             return AVERROR(ENOMEM);
1079     } else {
1080         NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER allocSurf = { 0 };
1081
1082         ctx->surfaces[idx].format = nvenc_map_buffer_format(ctx->data_pix_fmt);
1083         if (ctx->surfaces[idx].format == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1084             av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1085                    av_get_pix_fmt_name(ctx->data_pix_fmt));
1086             return AVERROR(EINVAL);
1087         }
1088
1089         allocSurf.version = NV_ENC_CREATE_INPUT_BUFFER_VER;
1090         allocSurf.width = (avctx->width + 31) & ~31;
1091         allocSurf.height = (avctx->height + 31) & ~31;
1092         allocSurf.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1093         allocSurf.bufferFmt = ctx->surfaces[idx].format;
1094
1095         nv_status = p_nvenc->nvEncCreateInputBuffer(ctx->nvencoder, &allocSurf);
1096         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1097             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateInputBuffer failed");
1098         }
1099
1100         ctx->surfaces[idx].input_surface = allocSurf.inputBuffer;
1101         ctx->surfaces[idx].width = allocSurf.width;
1102         ctx->surfaces[idx].height = allocSurf.height;
1103     }
1104
1105     ctx->surfaces[idx].lockCount = 0;
1106
1107     /* 1MB is large enough to hold most output frames.
1108      * NVENC increases this automaticaly if it is not enough. */
1109     allocOut.size = 1024 * 1024;
1110
1111     allocOut.memoryHeap = NV_ENC_MEMORY_HEAP_SYSMEM_CACHED;
1112
1113     nv_status = p_nvenc->nvEncCreateBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, &allocOut);
1114     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1115         int err = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "CreateBitstreamBuffer failed");
1116         if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1117             p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[idx].input_surface);
1118         av_frame_free(&ctx->surfaces[idx].in_ref);
1119         return err;
1120     }
1121
1122     ctx->surfaces[idx].output_surface = allocOut.bitstreamBuffer;
1123     ctx->surfaces[idx].size = allocOut.size;
1124
1125     return 0;
1126 }
1127
1128 static av_cold int nvenc_setup_surfaces(AVCodecContext *avctx)
1129 {
1130     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1131     int i, res;
1132
1133     ctx->surfaces = av_mallocz_array(ctx->nb_surfaces, sizeof(*ctx->surfaces));
1134     if (!ctx->surfaces)
1135         return AVERROR(ENOMEM);
1136
1137     ctx->timestamp_list = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(int64_t));
1138     if (!ctx->timestamp_list)
1139         return AVERROR(ENOMEM);
1140     ctx->output_surface_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1141     if (!ctx->output_surface_queue)
1142         return AVERROR(ENOMEM);
1143     ctx->output_surface_ready_queue = av_fifo_alloc(ctx->nb_surfaces * sizeof(NvencSurface*));
1144     if (!ctx->output_surface_ready_queue)
1145         return AVERROR(ENOMEM);
1146
1147     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; i++) {
1148         if ((res = nvenc_alloc_surface(avctx, i)) < 0)
1149             return res;
1150     }
1151
1152     return 0;
1153 }
1154
1155 static av_cold int nvenc_setup_extradata(AVCodecContext *avctx)
1156 {
1157     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1158     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1159     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1160
1161     NVENCSTATUS nv_status;
1162     uint32_t outSize = 0;
1163     char tmpHeader[256];
1164     NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD payload = { 0 };
1165     payload.version = NV_ENC_SEQUENCE_PARAM_PAYLOAD_VER;
1166
1167     payload.spsppsBuffer = tmpHeader;
1168     payload.inBufferSize = sizeof(tmpHeader);
1169     payload.outSPSPPSPayloadSize = &outSize;
1170
1171     nv_status = p_nvenc->nvEncGetSequenceParams(ctx->nvencoder, &payload);
1172     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1173         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "GetSequenceParams failed");
1174     }
1175
1176     avctx->extradata_size = outSize;
1177     avctx->extradata = av_mallocz(outSize + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE);
1178
1179     if (!avctx->extradata) {
1180         return AVERROR(ENOMEM);
1181     }
1182
1183     memcpy(avctx->extradata, tmpHeader, outSize);
1184
1185     return 0;
1186 }
1187
1188 av_cold int ff_nvenc_encode_close(AVCodecContext *avctx)
1189 {
1190     NvencContext *ctx               = avctx->priv_data;
1191     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1192     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1193     int i;
1194
1195     /* the encoder has to be flushed before it can be closed */
1196     if (ctx->nvencoder) {
1197         NV_ENC_PIC_PARAMS params        = { .version        = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER,
1198                                             .encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS };
1199
1200         p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &params);
1201     }
1202
1203     av_fifo_freep(&ctx->timestamp_list);
1204     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_ready_queue);
1205     av_fifo_freep(&ctx->output_surface_queue);
1206
1207     if (ctx->surfaces && avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1208         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1209             if (ctx->surfaces[i].input_surface) {
1210                  p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].in_map.mappedResource);
1211             }
1212         }
1213         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1214             if (ctx->registered_frames[i].regptr)
1215                 p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder, ctx->registered_frames[i].regptr);
1216         }
1217         ctx->nb_registered_frames = 0;
1218     }
1219
1220     if (ctx->surfaces) {
1221         for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1222             if (avctx->pix_fmt != AV_PIX_FMT_CUDA)
1223                 p_nvenc->nvEncDestroyInputBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].input_surface);
1224             av_frame_free(&ctx->surfaces[i].in_ref);
1225             p_nvenc->nvEncDestroyBitstreamBuffer(ctx->nvencoder, ctx->surfaces[i].output_surface);
1226         }
1227     }
1228     av_freep(&ctx->surfaces);
1229     ctx->nb_surfaces = 0;
1230
1231     if (ctx->nvencoder)
1232         p_nvenc->nvEncDestroyEncoder(ctx->nvencoder);
1233     ctx->nvencoder = NULL;
1234
1235     if (ctx->cu_context_internal)
1236         dl_fn->cuda_dl->cuCtxDestroy(ctx->cu_context_internal);
1237     ctx->cu_context = ctx->cu_context_internal = NULL;
1238
1239     nvenc_free_functions(&dl_fn->nvenc_dl);
1240     cuda_free_functions(&dl_fn->cuda_dl);
1241
1242     dl_fn->nvenc_device_count = 0;
1243
1244     av_log(avctx, AV_LOG_VERBOSE, "Nvenc unloaded\n");
1245
1246     return 0;
1247 }
1248
1249 av_cold int ff_nvenc_encode_init(AVCodecContext *avctx)
1250 {
1251     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1252     int ret;
1253
1254     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1255         AVHWFramesContext *frames_ctx;
1256         if (!avctx->hw_frames_ctx) {
1257             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
1258                    "hw_frames_ctx must be set when using GPU frames as input\n");
1259             return AVERROR(EINVAL);
1260         }
1261         frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1262         ctx->data_pix_fmt = frames_ctx->sw_format;
1263     } else {
1264         ctx->data_pix_fmt = avctx->pix_fmt;
1265     }
1266
1267     if ((ret = nvenc_load_libraries(avctx)) < 0)
1268         return ret;
1269
1270     if ((ret = nvenc_setup_device(avctx)) < 0)
1271         return ret;
1272
1273     if ((ret = nvenc_setup_encoder(avctx)) < 0)
1274         return ret;
1275
1276     if ((ret = nvenc_setup_surfaces(avctx)) < 0)
1277         return ret;
1278
1279     if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER) {
1280         if ((ret = nvenc_setup_extradata(avctx)) < 0)
1281             return ret;
1282     }
1283
1284     return 0;
1285 }
1286
1287 static NvencSurface *get_free_frame(NvencContext *ctx)
1288 {
1289     int i;
1290
1291     for (i = 0; i < ctx->nb_surfaces; ++i) {
1292         if (!ctx->surfaces[i].lockCount) {
1293             ctx->surfaces[i].lockCount = 1;
1294             return &ctx->surfaces[i];
1295         }
1296     }
1297
1298     return NULL;
1299 }
1300
1301 static int nvenc_copy_frame(AVCodecContext *avctx, NvencSurface *nv_surface,
1302             NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER *lock_buffer_params, const AVFrame *frame)
1303 {
1304     int dst_linesize[4] = {
1305         lock_buffer_params->pitch,
1306         lock_buffer_params->pitch,
1307         lock_buffer_params->pitch,
1308         lock_buffer_params->pitch
1309     };
1310     uint8_t *dst_data[4];
1311     int ret;
1312
1313     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1314         dst_linesize[1] = dst_linesize[2] >>= 1;
1315
1316     ret = av_image_fill_pointers(dst_data, frame->format, nv_surface->height,
1317                                  lock_buffer_params->bufferDataPtr, dst_linesize);
1318     if (ret < 0)
1319         return ret;
1320
1321     if (frame->format == AV_PIX_FMT_YUV420P)
1322         FFSWAP(uint8_t*, dst_data[1], dst_data[2]);
1323
1324     av_image_copy(dst_data, dst_linesize,
1325                   (const uint8_t**)frame->data, frame->linesize, frame->format,
1326                   avctx->width, avctx->height);
1327
1328     return 0;
1329 }
1330
1331 static int nvenc_find_free_reg_resource(AVCodecContext *avctx)
1332 {
1333     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1334     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1335     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1336
1337     int i;
1338
1339     if (ctx->nb_registered_frames == FF_ARRAY_ELEMS(ctx->registered_frames)) {
1340         for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1341             if (!ctx->registered_frames[i].mapped) {
1342                 if (ctx->registered_frames[i].regptr) {
1343                     p_nvenc->nvEncUnregisterResource(ctx->nvencoder,
1344                                                 ctx->registered_frames[i].regptr);
1345                     ctx->registered_frames[i].regptr = NULL;
1346                 }
1347                 return i;
1348             }
1349         }
1350     } else {
1351         return ctx->nb_registered_frames++;
1352     }
1353
1354     av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Too many registered CUDA frames\n");
1355     return AVERROR(ENOMEM);
1356 }
1357
1358 static int nvenc_register_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame)
1359 {
1360     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1361     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1362     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1363
1364     AVHWFramesContext *frames_ctx = (AVHWFramesContext*)avctx->hw_frames_ctx->data;
1365     NV_ENC_REGISTER_RESOURCE reg;
1366     int i, idx, ret;
1367
1368     for (i = 0; i < ctx->nb_registered_frames; i++) {
1369         if (ctx->registered_frames[i].ptr == (CUdeviceptr)frame->data[0])
1370             return i;
1371     }
1372
1373     idx = nvenc_find_free_reg_resource(avctx);
1374     if (idx < 0)
1375         return idx;
1376
1377     reg.version            = NV_ENC_REGISTER_RESOURCE_VER;
1378     reg.resourceType       = NV_ENC_INPUT_RESOURCE_TYPE_CUDADEVICEPTR;
1379     reg.width              = frames_ctx->width;
1380     reg.height             = frames_ctx->height;
1381     reg.pitch              = frame->linesize[0];
1382     reg.resourceToRegister = frame->data[0];
1383
1384     reg.bufferFormat       = nvenc_map_buffer_format(frames_ctx->sw_format);
1385     if (reg.bufferFormat == NV_ENC_BUFFER_FORMAT_UNDEFINED) {
1386         av_log(avctx, AV_LOG_FATAL, "Invalid input pixel format: %s\n",
1387                av_get_pix_fmt_name(frames_ctx->sw_format));
1388         return AVERROR(EINVAL);
1389     }
1390
1391     ret = p_nvenc->nvEncRegisterResource(ctx->nvencoder, &reg);
1392     if (ret != NV_ENC_SUCCESS) {
1393         nvenc_print_error(avctx, ret, "Error registering an input resource");
1394         return AVERROR_UNKNOWN;
1395     }
1396
1397     ctx->registered_frames[idx].ptr    = (CUdeviceptr)frame->data[0];
1398     ctx->registered_frames[idx].regptr = reg.registeredResource;
1399     return idx;
1400 }
1401
1402 static int nvenc_upload_frame(AVCodecContext *avctx, const AVFrame *frame,
1403                                       NvencSurface *nvenc_frame)
1404 {
1405     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1406     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1407     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1408
1409     int res;
1410     NVENCSTATUS nv_status;
1411
1412     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1413         int reg_idx = nvenc_register_frame(avctx, frame);
1414         if (reg_idx < 0) {
1415             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Could not register an input CUDA frame\n");
1416             return reg_idx;
1417         }
1418
1419         res = av_frame_ref(nvenc_frame->in_ref, frame);
1420         if (res < 0)
1421             return res;
1422
1423         nvenc_frame->in_map.version = NV_ENC_MAP_INPUT_RESOURCE_VER;
1424         nvenc_frame->in_map.registeredResource = ctx->registered_frames[reg_idx].regptr;
1425         nv_status = p_nvenc->nvEncMapInputResource(ctx->nvencoder, &nvenc_frame->in_map);
1426         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1427             av_frame_unref(nvenc_frame->in_ref);
1428             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Error mapping an input resource");
1429         }
1430
1431         ctx->registered_frames[reg_idx].mapped = 1;
1432         nvenc_frame->reg_idx                   = reg_idx;
1433         nvenc_frame->input_surface             = nvenc_frame->in_map.mappedResource;
1434         nvenc_frame->format                    = nvenc_frame->in_map.mappedBufferFmt;
1435         nvenc_frame->pitch                     = frame->linesize[0];
1436         return 0;
1437     } else {
1438         NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER lockBufferParams = { 0 };
1439
1440         lockBufferParams.version = NV_ENC_LOCK_INPUT_BUFFER_VER;
1441         lockBufferParams.inputBuffer = nvenc_frame->input_surface;
1442
1443         nv_status = p_nvenc->nvEncLockInputBuffer(ctx->nvencoder, &lockBufferParams);
1444         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1445             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking nvenc input buffer");
1446         }
1447
1448         nvenc_frame->pitch = lockBufferParams.pitch;
1449         res = nvenc_copy_frame(avctx, nvenc_frame, &lockBufferParams, frame);
1450
1451         nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockInputBuffer(ctx->nvencoder, nvenc_frame->input_surface);
1452         if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1453             return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking input buffer!");
1454         }
1455
1456         return res;
1457     }
1458 }
1459
1460 static void nvenc_codec_specific_pic_params(AVCodecContext *avctx,
1461                                             NV_ENC_PIC_PARAMS *params)
1462 {
1463     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1464
1465     switch (avctx->codec->id) {
1466     case AV_CODEC_ID_H264:
1467         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceMode =
1468             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceMode;
1469         params->codecPicParams.h264PicParams.sliceModeData =
1470             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1471       break;
1472     case AV_CODEC_ID_HEVC:
1473         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceMode =
1474             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceMode;
1475         params->codecPicParams.hevcPicParams.sliceModeData =
1476             ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1477         break;
1478     }
1479 }
1480
1481 static inline void timestamp_queue_enqueue(AVFifoBuffer* queue, int64_t timestamp)
1482 {
1483     av_fifo_generic_write(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1484 }
1485
1486 static inline int64_t timestamp_queue_dequeue(AVFifoBuffer* queue)
1487 {
1488     int64_t timestamp = AV_NOPTS_VALUE;
1489     if (av_fifo_size(queue) > 0)
1490         av_fifo_generic_read(queue, &timestamp, sizeof(timestamp), NULL);
1491
1492     return timestamp;
1493 }
1494
1495 static int nvenc_set_timestamp(AVCodecContext *avctx,
1496                                NV_ENC_LOCK_BITSTREAM *params,
1497                                AVPacket *pkt)
1498 {
1499     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1500
1501     pkt->pts = params->outputTimeStamp;
1502
1503     /* generate the first dts by linearly extrapolating the
1504      * first two pts values to the past */
1505     if (avctx->max_b_frames > 0 && !ctx->first_packet_output &&
1506         ctx->initial_pts[1] != AV_NOPTS_VALUE) {
1507         int64_t ts0 = ctx->initial_pts[0], ts1 = ctx->initial_pts[1];
1508         int64_t delta;
1509
1510         if ((ts0 < 0 && ts1 > INT64_MAX + ts0) ||
1511             (ts0 > 0 && ts1 < INT64_MIN + ts0))
1512             return AVERROR(ERANGE);
1513         delta = ts1 - ts0;
1514
1515         if ((delta < 0 && ts0 > INT64_MAX + delta) ||
1516             (delta > 0 && ts0 < INT64_MIN + delta))
1517             return AVERROR(ERANGE);
1518         pkt->dts = ts0 - delta;
1519
1520         ctx->first_packet_output = 1;
1521         return 0;
1522     }
1523
1524     pkt->dts = timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1525
1526     return 0;
1527 }
1528
1529 static int process_output_surface(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt, NvencSurface *tmpoutsurf)
1530 {
1531     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1532     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1533     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1534
1535     uint32_t slice_mode_data;
1536     uint32_t *slice_offsets = NULL;
1537     NV_ENC_LOCK_BITSTREAM lock_params = { 0 };
1538     NVENCSTATUS nv_status;
1539     int res = 0;
1540
1541     enum AVPictureType pict_type;
1542
1543     switch (avctx->codec->id) {
1544     case AV_CODEC_ID_H264:
1545       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.h264Config.sliceModeData;
1546       break;
1547     case AV_CODEC_ID_H265:
1548       slice_mode_data = ctx->encode_config.encodeCodecConfig.hevcConfig.sliceModeData;
1549       break;
1550     default:
1551       av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown codec name\n");
1552       res = AVERROR(EINVAL);
1553       goto error;
1554     }
1555     slice_offsets = av_mallocz(slice_mode_data * sizeof(*slice_offsets));
1556
1557     if (!slice_offsets)
1558         goto error;
1559
1560     lock_params.version = NV_ENC_LOCK_BITSTREAM_VER;
1561
1562     lock_params.doNotWait = 0;
1563     lock_params.outputBitstream = tmpoutsurf->output_surface;
1564     lock_params.sliceOffsets = slice_offsets;
1565
1566     nv_status = p_nvenc->nvEncLockBitstream(ctx->nvencoder, &lock_params);
1567     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS) {
1568         res = nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed locking bitstream buffer");
1569         goto error;
1570     }
1571
1572     if (res = ff_alloc_packet2(avctx, pkt, lock_params.bitstreamSizeInBytes,0)) {
1573         p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1574         goto error;
1575     }
1576
1577     memcpy(pkt->data, lock_params.bitstreamBufferPtr, lock_params.bitstreamSizeInBytes);
1578
1579     nv_status = p_nvenc->nvEncUnlockBitstream(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->output_surface);
1580     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS)
1581         nvenc_print_error(avctx, nv_status, "Failed unlocking bitstream buffer, expect the gates of mordor to open");
1582
1583
1584     if (avctx->pix_fmt == AV_PIX_FMT_CUDA) {
1585         p_nvenc->nvEncUnmapInputResource(ctx->nvencoder, tmpoutsurf->in_map.mappedResource);
1586         av_frame_unref(tmpoutsurf->in_ref);
1587         ctx->registered_frames[tmpoutsurf->reg_idx].mapped = 0;
1588
1589         tmpoutsurf->input_surface = NULL;
1590     }
1591
1592     switch (lock_params.pictureType) {
1593     case NV_ENC_PIC_TYPE_IDR:
1594         pkt->flags |= AV_PKT_FLAG_KEY;
1595     case NV_ENC_PIC_TYPE_I:
1596         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_I;
1597         break;
1598     case NV_ENC_PIC_TYPE_P:
1599         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_P;
1600         break;
1601     case NV_ENC_PIC_TYPE_B:
1602         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_B;
1603         break;
1604     case NV_ENC_PIC_TYPE_BI:
1605         pict_type = AV_PICTURE_TYPE_BI;
1606         break;
1607     default:
1608         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Unknown picture type encountered, expect the output to be broken.\n");
1609         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "Please report this error and include as much information on how to reproduce it as possible.\n");
1610         res = AVERROR_EXTERNAL;
1611         goto error;
1612     }
1613
1614 #if FF_API_CODED_FRAME
1615 FF_DISABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1616     avctx->coded_frame->pict_type = pict_type;
1617 FF_ENABLE_DEPRECATION_WARNINGS
1618 #endif
1619
1620     ff_side_data_set_encoder_stats(pkt,
1621         (lock_params.frameAvgQP - 1) * FF_QP2LAMBDA, NULL, 0, pict_type);
1622
1623     res = nvenc_set_timestamp(avctx, &lock_params, pkt);
1624     if (res < 0)
1625         goto error2;
1626
1627     av_free(slice_offsets);
1628
1629     return 0;
1630
1631 error:
1632     timestamp_queue_dequeue(ctx->timestamp_list);
1633
1634 error2:
1635     av_free(slice_offsets);
1636
1637     return res;
1638 }
1639
1640 static int output_ready(AVCodecContext *avctx, int flush)
1641 {
1642     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1643     int nb_ready, nb_pending;
1644
1645     /* when B-frames are enabled, we wait for two initial timestamps to
1646      * calculate the first dts */
1647     if (!flush && avctx->max_b_frames > 0 &&
1648         (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE || ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE))
1649         return 0;
1650
1651     nb_ready   = av_fifo_size(ctx->output_surface_ready_queue)   / sizeof(NvencSurface*);
1652     nb_pending = av_fifo_size(ctx->output_surface_queue)         / sizeof(NvencSurface*);
1653     if (flush)
1654         return nb_ready > 0;
1655     return (nb_ready > 0) && (nb_ready + nb_pending >= ctx->async_depth);
1656 }
1657
1658 int ff_nvenc_encode_frame(AVCodecContext *avctx, AVPacket *pkt,
1659                           const AVFrame *frame, int *got_packet)
1660 {
1661     NVENCSTATUS nv_status;
1662     CUresult cu_res;
1663     CUcontext dummy;
1664     NvencSurface *tmpoutsurf, *inSurf;
1665     int res;
1666
1667     NvencContext *ctx = avctx->priv_data;
1668     NvencDynLoadFunctions *dl_fn = &ctx->nvenc_dload_funcs;
1669     NV_ENCODE_API_FUNCTION_LIST *p_nvenc = &dl_fn->nvenc_funcs;
1670
1671     NV_ENC_PIC_PARAMS pic_params = { 0 };
1672     pic_params.version = NV_ENC_PIC_PARAMS_VER;
1673
1674     if (frame) {
1675         inSurf = get_free_frame(ctx);
1676         if (!inSurf) {
1677             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "No free surfaces\n");
1678             return AVERROR_BUG;
1679         }
1680
1681         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1682         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1683             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1684             return AVERROR_EXTERNAL;
1685         }
1686
1687         res = nvenc_upload_frame(avctx, frame, inSurf);
1688
1689         cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1690         if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1691             av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1692             return AVERROR_EXTERNAL;
1693         }
1694
1695         if (res) {
1696             inSurf->lockCount = 0;
1697             return res;
1698         }
1699
1700         pic_params.inputBuffer = inSurf->input_surface;
1701         pic_params.bufferFmt = inSurf->format;
1702         pic_params.inputWidth = avctx->width;
1703         pic_params.inputHeight = avctx->height;
1704         pic_params.inputPitch = inSurf->pitch;
1705         pic_params.outputBitstream = inSurf->output_surface;
1706
1707         if (avctx->flags & AV_CODEC_FLAG_INTERLACED_DCT) {
1708             if (frame->top_field_first)
1709                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_TOP_BOTTOM;
1710             else
1711                 pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FIELD_BOTTOM_TOP;
1712         } else {
1713             pic_params.pictureStruct = NV_ENC_PIC_STRUCT_FRAME;
1714         }
1715
1716         if (ctx->forced_idr >= 0 && frame->pict_type == AV_PICTURE_TYPE_I) {
1717             pic_params.encodePicFlags =
1718                 ctx->forced_idr ? NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEIDR : NV_ENC_PIC_FLAG_FORCEINTRA;
1719         } else {
1720             pic_params.encodePicFlags = 0;
1721         }
1722
1723         pic_params.inputTimeStamp = frame->pts;
1724
1725         nvenc_codec_specific_pic_params(avctx, &pic_params);
1726     } else {
1727         pic_params.encodePicFlags = NV_ENC_PIC_FLAG_EOS;
1728     }
1729
1730     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPushCurrent(ctx->cu_context);
1731     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1732         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPushCurrent failed\n");
1733         return AVERROR_EXTERNAL;
1734     }
1735
1736     nv_status = p_nvenc->nvEncEncodePicture(ctx->nvencoder, &pic_params);
1737
1738     cu_res = dl_fn->cuda_dl->cuCtxPopCurrent(&dummy);
1739     if (cu_res != CUDA_SUCCESS) {
1740         av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "cuCtxPopCurrent failed\n");
1741         return AVERROR_EXTERNAL;
1742     }
1743
1744     if (nv_status != NV_ENC_SUCCESS &&
1745         nv_status != NV_ENC_ERR_NEED_MORE_INPUT)
1746         return nvenc_print_error(avctx, nv_status, "EncodePicture failed!");
1747
1748     if (frame) {
1749         av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_queue, &inSurf, sizeof(inSurf), NULL);
1750         timestamp_queue_enqueue(ctx->timestamp_list, frame->pts);
1751
1752         if (ctx->initial_pts[0] == AV_NOPTS_VALUE)
1753             ctx->initial_pts[0] = frame->pts;
1754         else if (ctx->initial_pts[1] == AV_NOPTS_VALUE)
1755             ctx->initial_pts[1] = frame->pts;
1756     }
1757
1758     /* all the pending buffers are now ready for output */
1759     if (nv_status == NV_ENC_SUCCESS) {
1760         while (av_fifo_size(ctx->output_surface_queue) > 0) {
1761             av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1762             av_fifo_generic_write(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1763         }
1764     }
1765
1766     if (output_ready(avctx, !frame)) {
1767         av_fifo_generic_read(ctx->output_surface_ready_queue, &tmpoutsurf, sizeof(tmpoutsurf), NULL);
1768
1769         res = process_output_surface(avctx, pkt, tmpoutsurf);
1770
1771         if (res)
1772             return res;
1773
1774         av_assert0(tmpoutsurf->lockCount);
1775         tmpoutsurf->lockCount--;
1776
1777         *got_packet = 1;
1778     } else {
1779         *got_packet = 0;
1780     }
1781
1782     return 0;
1783 }