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素材读入强制转换为 RGBAF32 并内部全链路使用 F32 处理 — 实施计划

1. 现状分析

1.1 视频读入位置

视频/图像素材在以下位置被读入并解码为 GPU Texture：

层级	文件	职责
解码接口	app/codec/decoder.h / .cpp	基类 Decoder，定义 RetrieveVideo(RetrieveVideoParams) 公共接口
FFmpeg 解码	app/codec/ffmpeg/ffmpegdecoder.cpp	FFmpegDecoder::RetrieveVideoInternal() —— 核心视频解码路径
OIIO 解码	app/codec/oiio/oiiodecoder.cpp	OIIODecoder::RetrieveVideoInternal() —— 静态图片解码路径
渲染触发	app/render/renderprocessor.cpp	ProcessVideoFootage() —— 在节点图遍历中触发解码，并做颜色管理转换
遍历调度	app/node/traverser.cpp	ResolveJobs() —— 将 FootageJob 分发给 ProcessVideoFootage()

数据流：

文件 → FFmpegDecoder::RetrieveVideoInternal()
  → RetrieveFrame() 解码出 AVFrame
  → PreProcessFrame() CPU 缩放/格式转换 (sws_scale_frame)
  → ProcessFrameIntoTexture() 上传为 GPU Texture
    → YUV 格式：上传为 3 个 plane texture + YUV→RGB shader
    → RGBA/RGBA64LE：直接 glTexSubImage2D 上传
  → RenderProcessor::ProcessVideoFootage()
    → BlitColorManaged() OCIO 颜色空间转换 shader
    → 进入节点图后续处理

1.2 像素格式体系

• 核心枚举： ext/core/include/olive/core/render/pixelformat.h 定义 PixelFormat::U8 / U16 / F16 / F32
• GPU 格式映射： app/render/opengl/openglrenderer.cpp 已将 F32 + 4ch 映射到 GL_RGBA32F / GL_FLOAT
• 内部工作格式： NodeTraverser::GetCacheVideoParams().format() 决定节点图内部缓存格式
• 项目默认配置： app/config/config.cpp 中 OnlinePixelFormat = F32，OfflinePixelFormat = F16，说明设计意图就是在线编辑使用 F32

1.3 当前 F32 支持的关键缺失

1. FFmpegDecoder::GetNativePixelFormat() 不识别 F32 FFmpeg 格式

   • 仅映射 RGBA → U8、RGBA64 → U16
   • AV_PIX_FMT_RGBAF32、AV_PIX_FMT_RGBF32 等落入 default: INVALID

2. IsPixelFormatGLSLCompatible() 未将 RGBAF32 列为 GLSL 兼容

   • 这会导致即使解码器输出 RGBAF32，也会强制走 sws_scale_frame CPU 转换路径

3. ProcessFrameIntoTexture() 直接上传路径缺少 RGBAF32 分支

   • 当前只有 YUV... 和 RGBA / RGBA64LE 两个直接上传分支，没有 RGBAF32 等直接上传路径

4. PreProcessFrame() 的 sws_scale_frame 目标格式选择需验证 F32 支持

   • FFmpegUtils::GetCompatiblePixelFormat(..., maximum=F32) 理论上应返回 AV_PIX_FMT_RGBAF32，但需实测验证

5. OIIO 解码器已原生支持 F32（FLOAT → F32），无需修改

2. 目标

• 读入时转换： 无论源素材格式（YUV、U8、U16、F16 等），在解码器层面统一转换为 RGBAF32 后上传 GPU
• 内部全链路 F32： 节点图遍历、效果处理、合成、缓存等内部环节全部使用 PixelFormat::F32（4 通道）
• 导出保持灵活： 导出/编码时从 F32 转换为目标格式，保持现有编码逻辑

3. 实施方案：全局强制 F32

思路： 将 F32 作为唯一的内部工作格式，在解码器出口强制转换。

改动点：

1. 解码器层强制 F32 输出

   • FFmpegDecoder::RetrieveVideoInternal()：
     • 修改 RetrieveVideoParams 或内部逻辑，令 maximum_format 固定为 F32
     • 在 PreProcessFrame() 中，若源格式非 RGBAF32，通过 sws_scale_frame 转换到 AV_PIX_FMT_RGBAF32
     • 在 ProcessFrameIntoTexture() 中增加 AV_PIX_FMT_RGBAF32 直接上传分支（GL_RGBA32F / GL_FLOAT）
   • OIIODecoder::RetrieveVideoInternal()：
     • OIIO 读入后，若格式非 F32，通过 Frame::convert(PixelFormat::F32) 转换，再上传

2. 修复 F32 格式映射

   • FFmpegDecoder::GetNativePixelFormat() 增加 AV_PIX_FMT_RGBAF32 → PixelFormat::F32、AV_PIX_FMT_RGBF32 → PixelFormat::F32
   • FFmpegDecoder::GetNativeChannelCount() 增加对应分支
   • IsPixelFormatGLSLCompatible() 增加 AV_PIX_FMT_RGBAF32（可选，因为强制转换后解码器输出就是 RGBAF32）

3. 内部工作格式锁定 F32

   • 在 NodeTraverser 初始化或 RenderProcessor 创建时，SetCacheVideoParams() 强制 format = PixelFormat::F32
   • 移除用户层对工作格式的可选配置（或保留配置但忽略/默认 F32）
   • traverser.cpp 中 FootageJob、GenerateJob、ColorTransformJob 的格式设置已经使用 GetCacheVideoParams().format()，因此只需确保基类参数是 F32 即可

4. 导出层适配

   • FFmpegEncoder 的输入当前通过 avfilter 图做格式转换，源为 F32 时：
     • FFmpegUtils::GetFFmpegPixelFormat(F32, 4) 已返回 AV_PIX_FMT_RGBAF32
     • 验证 filter graph 的 buffer source 和 format filter 能否正确处理 RGBAF32
   • RenderProcessor::GenerateFrame() 下载 GPU texture 到 FramePtr 时，DownloadFromTexture() 已支持 GL_FLOAT，直接得到 F32 CPU buffer

4. 关键文件与修改清单

文件	修改内容
app/codec/ffmpeg/ffmpegdecoder.cpp	① GetNativePixelFormat() 增加 RGBAF32/RGBF32 → F32 映射 ② GetNativeChannelCount() 增加对应分支 ③ IsPixelFormatGLSLCompatible() 增加 RGBAF32 ④ ProcessFrameIntoTexture() 增加 RGBAF32 直接上传分支 ⑤ PreProcessFrame() 确保 divider=1 且格式为 RGBAF32 时跳过 CPU 转换
app/codec/oiio/oiiodecoder.cpp	RetrieveVideoInternal() 上传前若 frame.format() != F32 则调用 convert(F32)
app/node/traverser.cpp 或 app/render/renderprocessor.cpp	初始化时强制 SetCacheVideoParams().format = F32
app/codec/ffmpeg/ffmpegencoder.cpp	验证 filter graph 对 RGBAF32 source 的处理，必要时调整
app/render/opengl/openglrenderer.cpp	确认 GL_RGBA32F / GL_FLOAT 路径完整，补充必要错误检查
app/codec/ffmpeg/ffmpegutils.cpp	验证 GetCompatiblePixelFormat(maximum=F32) 的行为

5. 风险评估

风险	说明	缓解措施
内存带宽 ×4	F32 是 U8 的 4 倍、U16/F16 的 2 倍，显存和内存占用显著增加	这是预期代价；OfflinePixelFormat 机制可继续用于代理预览，降低分辨率同时用 F16 减少带宽
FFmpeg swscale 对 RGBAF32 支持	sws_scale_frame 是否能正确处理 AV_PIX_FMT_RGBAF32 作为目标格式需验证	先写单元测试验证；若不支持，可用 OIIO Frame::convert() 作为 fallback，或在 GPU 上通过 shader 做格式转换
OFX 插件兼容性	大部分 OFX 插件支持 kOfxBitDepthFloat，但仍有少数可能只支持 U8/U16	PluginRenderer 已有格式转换路径，F32 的支持比 F16 更成熟
性能回归	YUV→RGB 原来在 GPU 走 shader，若强制先转 RGBAF32 再上传，可能需要调整流程	YUV 素材仍保留 GPU shader 转换路径，只是 shader 输出目标 texture 格式改为 F32（OpenGL 已支持 GL_RGBA32F 作为 render target）
缓存文件体积翻倍	帧缓存从 U8/U16 改为 F32 后，磁盘缓存体积增大	可接受；必要时调整缓存策略或压缩

6. 建议的实施顺序

1. 第一阶段： 修复 FFmpegDecoder F32 映射 + 增加 RGBAF32 直接上传分支，编写解码器单元测试
2. 第二阶段： 在 OIIODecoder 添加强制 F32 转换
3. 第三阶段： 锁定内部工作格式为 F32，验证节点图全链路
4. 第四阶段： 验证导出编码路径，确认 filter graph 对 RGBAF32 的处理
5. 第五阶段： 性能测试与回归测试

7. 决策点

• 是否保留 OfflinePixelFormat = F16 的代理降级机制？还是连 proxy 也强制 F32？
• 若保留代理降级，是否需要在解码器层根据 online/offline 模式选择输出格式？