WebRTC 集成 FFmpeg D3D12VA HEVC 硬件编码 avcodec_open2 返回 -22 问题排查与解决方案

筏.k2025-12-05 8:10

WebRTC 集成 FFmpeg D3D12VA HEVC 硬件编码 avcodec_open2 返回 -22 问题排查与解决

📅 更新时间：2025年12月4日

🏷️标签：WebRTC | FFmpeg | HEVC | D3D12VA | 硬件编码 | CBS | 调试技巧

文章目录

  • [📖 前言](#📖 前言)
    • [🔧 项目环境](#🔧 项目环境)
  • [🔴 第一部分：问题描述](#🔴 第一部分：问题描述)
    • [1. 问题现象](#1. 问题现象)
    • [2. 初步分析](#2. 初步分析)
  • [🔍 第二部分：调试过程](#🔍 第二部分：调试过程)
    • [理解 FFmpeg 编解码器调用链](#理解 FFmpeg 编解码器调用链)
      • [📋 `avcodec_open2` 的内部机制](#📋 avcodec_open2 的内部机制)
      • [📋 编解码器的 `init` 函数指针在哪里定义？](#📋 编解码器的 init 函数指针在哪里定义？)
      • [📋 完整调用链](#📋 完整调用链)
      • [📋 如何手动追踪函数指针？](#📋 如何手动追踪函数指针？)
    • [1. 定位 init 函数](#1. 定位 init 函数)
      • [📋 添加调试日志](#📋 添加调试日志)
    • [2. 深入 configure 函数](#2. 深入 configure 函数)
      • [📋 查看 configure 函数定义](#📋 查看 configure 函数定义)
    • [3. 分析 ff_cbs_init 源码](#3. 分析 ff_cbs_init 源码)
    • [4. 追查 CBS_H265 宏定义](#4. 追查 CBS_H265 宏定义)
    • [5. 检查编译配置](#5. 检查编译配置)
  • [🧩 第三部分：根因分析](#🧩 第三部分：根因分析)
    • [1. CBS（Coded Bitstream）模块介绍](#1. CBS（Coded Bitstream）模块介绍)
    • [2. D3D12VA HEVC 编码器为何需要 CBS？](#2. D3D12VA HEVC 编码器为何需要 CBS？)
    • [3. 配置文件层次结构](#3. 配置文件层次结构)
  • [📚 第四部分：调试方法论总结](#📚 第四部分：调试方法论总结)
    • [1. 完整调试流程](#1. 完整调试流程)
    • [2. 核心调试技巧](#2. 核心调试技巧)
      • [📋 错误码分析](#📋 错误码分析)
  • [📌 总结](#📌 总结)

📖 前言

在 WebRTC-m141 项目中集成 FFmpeg 的 hevc_d3d12va 硬件编码器时，avcodec_open2() 调用失败，返回错误码 -22（AVERROR(EINVAL)，表示参数无效）。

经深入调试发现：FFmpeg 的 CBS（Coded Bitstream）模块中 H.265 支持未启用，导致编码器初始化时调用 ff_cbs_init 找不到 H.265 的比特流处理器。本文完整记录从错误码到精确定位根因的调试过程，以及最终解决方案。

🔧 项目环境

项目 说明
项目类型 WebRTC 音视频通信项目
WebRTC 版本 m141
平台 Windows x64
编译器 Visual Studio 2019/2022
构建系统 GN + Ninja
FFmpeg 来源 WebRTC third_party 集成版本
目标 为 H.265/HEVC 视频添加 D3D12VA 硬件编码加速

🔴 第一部分：问题描述

1. 问题现象

在实现 hevc_d3d12va 硬件编码时，使用以下代码初始化编码器：

cpp 复制代码 
// 查找 D3D12VA HEVC 硬件编码器
const AVCodec* codec = avcodec_find_encoder_by_name("hevc_d3d12va");
......

// 分配编码器上下文
AVCodecContext* codec_ctx = avcodec_alloc_context3(codec);

// 设置编码参数
......

// 设置硬件设备上下文
......

// 打开编码器 - 这里失败！
AVDictionary* opts = nullptr;
ret = avcodec_open2(codec_ctx, codec, &opts);
if (ret < 0) {
    RTC_LOG(LS_ERROR) << "avcodec_open2 failed: " << ret;
    return false;
}

错误输出：

复制代码 
avcodec_open2 failed: -22

2. 初步分析

错误码解析：

cpp 复制代码 
// -22 对应 AVERROR(EINVAL)
// EINVAL = 22，表示 "Invalid argument"（参数无效）

使用 FFmpeg 的错误转换函数可获取详细信息：

cpp 复制代码 
void PrintFFmpegError(int error_code) {
    char errbuf[AV_ERROR_MAX_STRING_SIZE];
    av_strerror(error_code, errbuf, sizeof(errbuf));

    RTC_LOG(LS_ERROR) << "FFmpeg Error: "
                      << error_code << " - "
                      << errbuf;
}

// 输出：FFmpeg Error: -22 - Invalid argument

⚠️ 问题：错误信息过于笼统，无法判断具体是哪个参数无效！需要深入源码调试。

🔍 第二部分：调试过程

理解 FFmpeg 编解码器调用链

在开始调试之前，需要先理解一个关键问题：avcodec_open2 返回 -22，但我 Ctrl+点击只能跳转到 avcodec_open2 函数本身，如何追踪到具体编码器的初始化函数？

📋 avcodec_open2 的内部机制

avcodec_open2 是一个通用入口函数 ，它内部通过函数指针 调用具体编解码器的 init 回调：

c 复制代码 
// 文件：libavcodec/avcodec.c 第 337-349 行

    if (!(avctx->active_thread_type & FF_THREAD_FRAME) ||
        avci->frame_thread_encoder) {
        if (codec2->init) {                    // 第 339 行：检查 init 是否存在
            lock_avcodec(codec2);
            ret = codec2->init(avctx);         // ⭐ 第 341 行：调用编解码器的 init 函数！
            unlock_avcodec(codec2);
            if (ret < 0) {                     // 第 343 行：如果返回 < 0 就失败
                avci->needs_close = codec2->caps_internal & FF_CODEC_CAP_INIT_CLEANUP;
                goto free_and_end;             // 跳转到清理代码
            }
        }
        avci->needs_close = 1;
    }

🔑 关键 ：codec2->init 是一个函数指针，IDE 无法自动跳转到具体实现。

📋 编解码器的 init 函数指针在哪里定义？

每个编解码器都有一个 FFCodec 结构体定义，其中的 .init 字段指向具体的初始化函数：

c 复制代码 
// 文件：libavcodec/d3d12va_encode_hevc.c 第 797-815 行

const FFCodec ff_hevc_d3d12va_encoder = {
    .p.name         = "hevc_d3d12va",
    CODEC_LONG_NAME("D3D12VA hevc encoder"),
    .p.type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
    .p.id           = AV_CODEC_ID_HEVC,
    .priv_data_size = sizeof(D3D12VAEncodeHEVCContext),
    .init           = &d3d12va_encode_hevc_init,   // ← init 指向这里！
    // ...
};

📋 完整调用链

复制代码 
   avcodec_open2(ctx, codec, opts)
                │
                ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  avcodec.c 第 341 行                                        │
│  ret = codec2->init(avctx);                                 │
│         ↓                                                   │
│  通过函数指针调用 (FFCodec.init 字段)                        │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
                │
                ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  d3d12va_encode_hevc.c 第 688-709 行                        │
│  d3d12va_encode_hevc_init(avctx)                            │
│  {                                                          │
│      ctx->codec = &d3d12va_encode_type_hevc;                │
│      // ... 设置 profile/level ...                          │
│      return ff_d3d12va_encode_init(avctx);  ← 第 709 行     │
│  }                                                          │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
                │
                ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  d3d12va_encode.c                                           │
│  ff_d3d12va_encode_init(avctx)   ← 通用 D3D12VA 初始化      │
│  {                                                          │
│      // Step 1-11: 硬件设备初始化...                         │
│      // Step 12: ctx->codec->configure(avctx);  ← 失败点    │
│  }                                                          │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘
                │
                ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  d3d12va_encode_hevc.c                                      │
│  d3d12va_encode_hevc_configure(avctx)                       │
│  {                                                          │
│      ff_cbs_init(&priv->cbc, AV_CODEC_ID_HEVC, avctx);      │
│      // ↑ 返回 -22 因为 CONFIG_CBS_H265=0                   │
│  }                                                          │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

📋 如何手动追踪函数指针？

由于 C 语言用函数指针实现多态，IDE 无法自动跳转。可以用以下方法：

方法 命令/操作 说明
IDE 全局搜索 Ctrl+Shift+F 搜索 hevc_d3d12va 找到编码器定义
grep/findstr findstr /s /n "hevc_d3d12va" *.c Windows 命令行搜索
看 .init 字段 找到FFCodec 结构体中的 .init 确定 init 函数名
添加日志 在可疑函数开头加av_log 确认是否被调用


1. 定位 init 函数

通过上面的分析，我们知道 D3D12VA HEVC 编码器的初始化入口是 ff_d3d12va_encode_init，位于 libavcodec/d3d12va_encode.c。

通过在该函数中逐步添加日志，可以精确定位失败位置。

📋 添加调试日志

在 ff_d3d12va_encode_init 函数中添加分步日志：

c 复制代码 
// 文件：libavcodec/d3d12va_encode.c

int ff_d3d12va_encode_init(AVCodecContext *avctx)
{
    FFHWBaseEncodeContext *base_ctx = avctx->priv_data;
    D3D12VAEncodeContext       *ctx = avctx->priv_data;
    int err;
    HRESULT hr;

    av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "[D3D12VA DEBUG] Step 1: ff_hw_base_encode_init...\n");
    err = ff_hw_base_encode_init(avctx, base_ctx);
    if (err < 0) {
        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "[D3D12VA DEBUG] Step 1 FAILED: returned %d\n", err);
        goto fail;
    }
    av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "[D3D12VA DEBUG] Step 1 OK\n");

    // ... Step 2-11：检查设备接口、视频编码支持、配置文件、码率控制等 ...

    av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "[D3D12VA DEBUG] Step 12: codec->configure...\n");
    if (ctx->codec->configure) {
        err = ctx->codec->configure(avctx);
        if (err < 0) {
            av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "[D3D12VA DEBUG] Step 12 FAILED: configure returned %d\n", err);
            goto fail;
        }
    }
    av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "[D3D12VA DEBUG] Step 12 OK\n");

    // ... Step 13-16：初始化序列参数、设置 Level、创建编码器等 ...
}

日志输出显示：

复制代码 
[D3D12VA DEBUG] Step 1: ff_hw_base_encode_init...
[D3D12VA DEBUG] Step 1 OK
[D3D12VA DEBUG] Step 2: QueryInterface ID3D12Device3...
[D3D12VA DEBUG] Step 2 OK
...
[D3D12VA DEBUG] Step 11 OK
[D3D12VA DEBUG] Step 12: codec->configure...
[D3D12VA DEBUG] Step 12 FAILED: configure returned -22

🎯 定位结果 ：错误发生在 Step 12，ctx->codec->configure 返回 -22。

2. 深入 configure 函数

对于 HEVC 编码器，ctx->codec->configure 指向 d3d12va_encode_hevc_configure，位于 libavcodec/d3d12va_encode_hevc.c。

📋 查看 configure 函数定义

在 d3d12va_encode_hevc_configure 中继续添加日志：

c 复制代码 
static int d3d12va_encode_hevc_configure(AVCodecContext *avctx)
{
    FFHWBaseEncodeContext  *base_ctx = avctx->priv_data;
    D3D12VAEncodeContext      *ctx = avctx->priv_data;
    D3D12VAEncodeHEVCContext *priv = avctx->priv_data;
    int err;

    av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "[HEVC Configure DEBUG] Entering d3d12va_encode_hevc_configure\n");

    av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "[HEVC Configure DEBUG] Step 12.1: ff_cbs_init...\n");
    err = ff_cbs_init(&priv->cbc, AV_CODEC_ID_HEVC, avctx);
    if (err < 0) {
        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "[HEVC Configure DEBUG] Step 12.1 FAILED: ff_cbs_init returned %d\n", err);
        return err;
    }
    av_log(avctx, AV_LOG_ERROR, "[HEVC Configure DEBUG] Step 12.1 OK\n");

    // ... 后续配置代码 ...
}

日志输出显示：

复制代码 
[HEVC Configure DEBUG] Entering d3d12va_encode_hevc_configure
[HEVC Configure DEBUG] Step 12.1: ff_cbs_init...
[HEVC Configure DEBUG] Step 12.1 FAILED: ff_cbs_init returned -22

🎯 进一步定位 ：错误发生在 Step 12.1，ff_cbs_init 返回 -22。

3. 分析 ff_cbs_init 源码

查看 libavcodec/cbs.c 中的 ff_cbs_init 实现（实际函数名通过 CBS_FUNC(init) 宏展开）：

c 复制代码 
// 文件：libavcodec/cbs.c

static const CodedBitstreamType *const cbs_type_table[] = {
#if CBS_APV
    &CBS_FUNC(type_apv),
#endif
#if CBS_AV1
    &CBS_FUNC(type_av1),
#endif
#if CBS_H264
    &CBS_FUNC(type_h264),
#endif
#if CBS_H265
    &CBS_FUNC(type_h265),  // <-- H.265 类型由 CBS_H265 宏控制
#endif
    // ...
};

av_cold int CBS_FUNC(init)(CodedBitstreamContext **ctx_ptr,
                        enum AVCodecID codec_id, void *log_ctx)
{
    CodedBitstreamContext *ctx;
    const CodedBitstreamType *type;
    int i;

    type = NULL;
    for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(cbs_type_table); i++) {
        if (cbs_type_table[i]->codec_id == codec_id) {
            type = cbs_type_table[i];
            break;
        }
    }
    if (!type)
        return AVERROR(EINVAL);  // <-- 这里返回 -22！

    // ... 后续初始化代码 ...
}

🔍 关键发现 ：在 cbs_type_table 中找不到 AV_CODEC_ID_HEVC 对应的类型，所以返回 EINVAL！

4. 追查 CBS_H265 宏定义

查看 libavcodec/cbs_internal.h：

c 复制代码 
// 文件：libavcodec/cbs_internal.h

#ifndef CBS_H265
#define CBS_H265 CONFIG_CBS_H265  // <-- 关键！取决于 CONFIG_CBS_H265
#endif

这意味着 CBS_H265 的值由 CONFIG_CBS_H265 编译配置宏决定。

5. 检查编译配置

搜索 CONFIG_CBS_H265，在配置文件中发现：

bash 复制代码 
# 在 WebRTC FFmpeg 配置目录中搜索
grep -r "CONFIG_CBS_H265" chromium/config/

搜索结果：

c 复制代码 
// 文件：chromium/config/Chromium/win/x64/config.h
#define CONFIG_CBS_H265 0  // ❌ 被禁用了！

// 文件：chromium/config/Chromium/win/x64/config.asm
%define CONFIG_CBS_H265 0  // ❌ 被禁用了！

🔍 根因确认 ：CONFIG_CBS_H265 被设置为 0，导致 H.265 的 CBS 支持未编译进 FFmpeg！

🧩 第三部分：根因分析

1. CBS（Coded Bitstream）模块介绍

CBS 是 FFmpeg 中用于解析和生成编码比特流的通用框架，支持多种编解码标准：

CBS 类型 配置宏 用途
CBS_H264 CONFIG_CBS_H264 H.264/AVC 比特流处理
CBS_H265 CONFIG_CBS_H265 H.265/HEVC 比特流处理
CBS_AV1 CONFIG_CBS_AV1 AV1 比特流处理
CBS_VP9 CONFIG_CBS_VP9 VP9 比特流处理

2. D3D12VA HEVC 编码器为何需要 CBS？

是 否 D3D12VA HEVC
编码器初始化 configure 函数 ff_cbs_init CBS_H265
是否启用? 初始化 H.265
比特流处理器 返回 EINVAL
-22 生成 VPS/SPS/PPS 编码器就绪

原因分析：

D3D12VA HEVC 编码器需要 CBS 模块来：

  1. 生成序列头：VPS（视频参数集）、SPS（序列参数集）、PPS（图像参数集）
  2. 组装比特流：将编码后的 NAL 单元组装成符合 HEVC 规范的比特流
  3. 管理比特流结构：处理 HEVC 的分层结构

如果 CBS H.265 支持未启用，编码器无法完成这些基础操作，自然无法初始化。

3. 配置文件层次结构

WebRTC 中 FFmpeg 的配置分布在多个文件中：

复制代码 
third_party/ffmpeg/
├── chromium/config/
│   ├── Chromium/           # Chromium 构建配置
│   │   └── win/x64/
│   │       ├── config.h    # C 语言配置宏
│   │       └── config.asm  # 汇编配置宏
│   └── Chrome/             # Chrome 构建配置
│       └── win/x64/
│           ├── config.h
│           └── config.asm
└── libavcodec/
    ├── cbs.c               # CBS 实现
    └── cbs_internal.h      # CBS 内部头文件

📚 第四部分：调试方法论总结

1. 完整调试流程

复制代码 
模糊错误码 (-22)
  ↓ 查询错误码含义 (EINVAL)
明确是参数无效
  ↓ 找到 API 入口函数 (ff_d3d12va_encode_init)
定位初始化函数
  ↓ 逐步添加日志 (Step 1, 2, 3...)
确认失败步骤 (Step 12)
  ↓ 深入子函数 (d3d12va_encode_hevc_configure)
细化定位 (Step 12.1)
  ↓ 分析失败函数源码 (ff_cbs_init)
找到返回错误的具体代码行
  ↓ 追溯条件依赖 (CBS_H265 宏)
找到配置文件
  ↓ 修改配置并重新编译
问题解决

2. 核心调试技巧

📋 错误码分析

cpp 复制代码 
// FFmpeg 常见错误码
-22  = AVERROR(EINVAL)      // 参数无效
-12  = AVERROR(ENOMEM)      // 内存不足
-38  = AVERROR(ENOSYS)      // 功能未实现
-11  = AVERROR(EAGAIN)      // 需要重试/更多数据
-558323010 = AVERROR_BUG    // 内部错误

📌 总结

问题本质

WebRTC 集成的 FFmpeg 默认禁用了 CONFIG_CBS_H265，导致 D3D12VA HEVC 编码器在初始化时调用 ff_cbs_init 找不到 H.265 的比特流处理器，返回 AVERROR(EINVAL)（-22）。

解决方案（两处关键修改）

  1. config.h ：#define CONFIG_CBS_H265 1
  2. config.asm ：%define CONFIG_CBS_H265 1

适用场景

  • ✅ WebRTC 项目需要 H.265 D3D12VA 硬件编码
  • ✅ 自定义 FFmpeg 模块配置
  • ✅ GN 构建系统的 FFmpeg 集成
  • ✅ 遇到 avcodec_open2 返回 -22 错误的排查

调试方法论

当遇到 FFmpeg 或类似大型 C 项目中某个 API 调用返回错误码时，按以下步骤定位根因：

  1. 确认错误码含义 ：如 -22 对应 AVERROR(EINVAL)，表示参数无效
  2. 找到 API 的实现入口 ：根据调用的编码器/解码器类型，找到对应的 init 函数
  3. 在 init 函数中逐步添加日志 ：在每个可能失败的函数调用前后添加 av_log 输出，标记 Step 1、Step 2... 并打印返回值
  4. 编译运行，观察日志：确认是哪个 Step 失败
  5. 递归深入：进入失败的那个函数，继续添加 Step X.1、Step X.2... 的日志，重复步骤 4
  6. 直到找到返回错误码的具体代码行 ：通常是某个条件判断失败，如 if (!type) return AVERROR(EINVAL);
  7. 分析失败原因 ：检查为什么条件不满足，可能涉及编译配置宏（如 CONFIG_XXX）、运行时参数、硬件能力查询等
  8. 追溯配置来源 ：如果是编译配置问题，搜索相关宏定义，找到 config.h 等配置文件进行修改

💡 最后建议 ：遇到类似问题时，记住日志先行、分步定位、源码验证、配置追溯的调试思路。

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