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调色：LUT、Log与Rec.709简介

by Huang Lu, Jun 21, 2017

 

1.1 
什么是LUT
LUT， 英文全称为 Look Up Table。 直译为中文为“ 颜色查找表”。 LUT 的本质为数学转换模型， 通过对颜色的采样与差值计算， 将色彩输入数值转换为特定的数值输出。 其作用于图像的结果就是图像的颜色产生了变化，所以 LUT 可以通俗地理解为一种色彩效果的预设。

在影视制作领域， LUT 通常应用在三个方面 ： 1、 用于显示设备的色彩校准 ； 2、 用于图像色彩空间的转换， 如 Blackmagic Cinema Camera Film to Rec.709 的 LUT， 是用来将 BMCC 摄影机拍摄的 Log 视频转换成 Rec.709 标准视频的 LUT， 这类 LUT 通常运用在调色制作中。 3、用于特殊色彩效果的设计与模拟。
1.2
什么是Log
Log 图像文件， 起源于柯达的 Cineon 胶片扫描系统。 该系统将物理的胶片信息， 以 Log 对数函数曲线的计算方式， 转换为数字信息。 以这种方式转换的图像信息， 拥有更多的高亮信息、 阴影部分信息， 以及更宽的色域范围。 由于 Log 视频具有 Log 曲线特性， 并且拥有比 Rec.709 更宽的色域范围， 所以 Log 视频在普通显示器上呈现出低对比度、 低饱和度的特征。
现在各数字摄影机厂商， 都将 Log 函数曲线的记录方式应用在了各自的摄影机之中。 由于各个品牌的技术差异， 其拍摄视频的 Log 函数曲线、 色域范围都不尽相同。
1.3
什么是Rec.709
Rec.709 色彩标准是高清电视的国际标准。 1990 年， 国际电信联盟将 Rec.709 作为 HDTV 的统一色彩标准。 它有相对较小色域和用于互联网媒体的sRGB 色彩空间相同。 大部分影片在后期发行的过程当中， 都需要在原片的基础上参照 Rec.709 色彩标准进行转码， 以期提供符合主流播放形式如网络视频、 蓝光 DVD 等的电影载体。
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在调色中运用Rec.709 to Log类型LUT的意义
在很多片子中，我们经常用到 Log to Rec.709 这类型的 LUT。 这类 LUT 将拍摄的 RAW 文件或者 Log视频， 快速转换为拥有正常灰阶范围、 正常对比度、 正常饱和度的 Rec.709 标准图像。 让调色师拥有一个好的调色起点， 使其能在一个相对较短的工作时间内， 获得一个完美的调色效果。 所以运用 Log to Rec.709 的LUT， 在调色流程中， 被广泛调色师所接受。
那么对于 Rec.709 to Log 类型的 LUT， 很多人认为使用该类 LUT 调色是错误的， 无意义的。 为什么大家普遍会这么认为？ 因为大家都明白前期拍摄的窄色域视频， 在后期是无法变成宽色域的视频 ； 前期拍摄的窄动态范围， 在后期也无法变成宽动态范围。 而Rec.709 to Log 恰恰就是较窄色域和较窄动态范围的 Rec.709 标准文件， 到较宽色域和较宽动态范围的Log 文件的转换。 当然这不是真正的内在转换，只是让Rec.709 拥有 Log 的外观特征。 在 Rec.709 的视频上加载 Rec.709 to Log 类型的 LUT， 势必会造成视频信息损失、裁切的问题。 所以大家普遍认为用 Lut 将Rec.709 转换成 Log 是不可行的。 其实这种看法是片面的。
Rec.709 to Log， 并不是毫无意义的技术。 在以前的胶片放映时代，就有运用过 Rec.709 to Log 类型LUT 的情况。当时一些影片，运用摄像机拍摄 Rec.709的视频， 需要将数字的视频文件转换成电影胶片， 以在影院放映。 这时候， 就需要在视频上加载 Rec.709 to Log 类型的 LUT， 将 Rec709 转换成 Log， 再制作成胶片， 在电影院放映时， 色彩才能正确呈现。
在现在影视制作的全数字流程下， Rec.709 to Log 类型的 LUT 同样拥有用武之地。 当一个项目中同时拥有 Log 素材和 Rec.709 素材， 并且以 Log 素材为主， 那么我们在调色时， 需要对素材进行色彩管理 ：即给 Rec.709 素材加载 Rec.709 to Log 类型的的LUT，将 Rec.709 素材转换为 Log 素材。 这里所说的色彩管理， 是指将不同色彩空间、 不同Gamma 曲线的图像素材， 统一为一种较大的色彩空间， 然后在该色彩空间的基础上进行调色。
为什么要将色彩空间统一后再做调色？ 因为各品牌摄影机的色彩空间和 Gamma 曲线都不相同， 导致图像的色彩与反差不相同。 这种情况下做镜头间的颜色匹配会有难度。 有时候来回调整多次仍然不能有一个满意的结果。 统一色彩空间后， 各种图像的饱和度、 色相、 Gamma 曲线都在一个标准之内， 图像的色彩外观都趋于统一， 这时匹配颜色时， 就会容易许多， 调色效率也会大大提高。
在上文与题目中，作者多次提到 “ Rec.709 to Log类型的 LUT”。 注意， 这里有“ 类型” 两字。 因为这是一类 LUT，而不是一个 LUT。 Rec.709 to Log 是对这类 LUT 的一个统称。 为什么 Rec.709 to Log 不是一个 LUT 呢？ 上文中提到过：各品牌摄影机拍摄的 RAW文件、 Log 视频的色彩空间和 Gamma 曲线都是不同的， 正是由于这个原因， Rec.709 to Log 类型的 LUT就会包含对多种 Log 的转换。 例如 Rec.709 to Slog3 SGamut3.Cine 的 LUT， 意思就是将 Rec.709 视频的色彩空间与 Gamma 曲线，转换为 SONY 摄影机的SGamut3.Cine 色彩空间与 Slog3 Gamma 曲线。
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在调色中如何运用Rec .709 to Log类型的LUT
在调色中如何具体运用 Rec.709 to Log 类型的LUT 呢？ 下面作者将以亲自参与调色的“ 五粮液集团CAVE 数字沙盘影片” 为例说明。
五粮液集团 CAVE 数字沙盘影片的剪辑时间线上大部分是 RED EPIC 拍摄的 R3D 文件， 少量为Canon 5D Mark 2 补拍的 Rec.709 文件。 导演喜欢Kino35 ORIG STANDARD WB LUT 的胶片效果。亮部偏黄， 暗部偏青。 导演要求在该 LUT 的颜色基础上， 适当增加饱和度与亮度反差。
以下范例中的 R3D 素材与 Rec.709 素材在拍摄时， 白平衡均设置为 6500K。

对于 R3D 素材， 按照一般习惯我们将色彩空间设为 REDcolor4，Gamma 曲线设为 RED logFilm。在R3D 素材上加载 Log Kino35 ORIG STANDARD WB 的 LUT， 并增加节点， 根据画面实际情况进行饱和度和反差的调整。 R3D 素材调色前后对比如图 1 所示。

R3D 素材调色节点如图 2 所示。
对于 Rec.709 文件，我们先给其加载 Rec709 to REDlogFilm的 LUT， 让其外观转换为REDlogFilm 的 Gamma 曲线和颜色。 再给其加载 Log Kino35 ORIG STANDARD WB 的 LUT。这时图像 颜色与上述 R3D 素材感觉一致， 最后增加节点适当调整亮度以匹配上述 R3D 镜头。Rec.709 素材调色前后对比如图3所示。
Rec.709 素材调色节点如图4 所示。
在该范例中， 由于运用 LUT 转换色彩和模拟胶片色彩效果， 在色相上我们没有再进行任何变化。 只是针对亮度进行了调整， 以达到镜头间的匹配。 最终的匹配结果令人满意。
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如何制作适合各种项目特点的Rec.709 to Log LUT
在网络上我们可以很容易地下载到各种免费的 Log to Rec.709 的 LUT。 一些主流摄影机的 Log to Rec.709 LUT 甚至预设在达芬奇调色软件中。 但是在国内网络上，却很难下载到适合自身素材和工作流程的 Rec.709 to Log 的 LUT。 因为这种类型的 LUT 并不是现在调色使用的主流 LUT。 这就给国内偏爱运用 Rec.709 to Log 类型的 LUT 做色彩管理和调色的调色师们带来了一定的困难。
现在有一款用于 LUT 制作的软件， 名为 LUTCalc。LUTCalc 是 一 款 使 用JavaScript 编写的开源工具， 用于生成、 分析、 可视化 Lut 文件。 该软件有网页的免费使用版本， 地址为：
https://cameramanben.github.io/LUTCalc/LUTCalc/index.html

LUTCalc 中预置了现在主流摄影机的色域、Gamma 曲线、 Rec.709 标准等参数。 经过作者的测试， LUTCalc 完全可以用来制作 Rec.709 to Log类型的 LUT， 可以满足一般制作的需要。 图 5 为制作Rec709 to REDlogFilm LUT 的设置截图。

在软件左边界面中， 我们可以定义录制视频的Gamma、Gamut （色域），以及输出 LUT 的 Gamma、Gamut（色域）。
在软件右边界面中，可设置精度（如 3D 、33*33*33）、 亮度范围（Data 或是 Legal）； LUT 使用类型（调色 LUT， 或是摄像机 / 显示设备 LUT）。
还可直观地显示输入与输出亮度曲线的对比图；分量示波器、 矢量示波器等。
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在调色中运用Rec.709 to Log类型LUT的总结
无论是在以前的数字中间片时代， 还是现在的全数字流程时代， 运用 LUT 进行色彩管理和匹配， 都是非常科学、 合理和必要的。
运用 Rec.709 to Log 类型的 LUT 进行调色， 其优势是调色效率高。 适合调色周期较短的项目。 可有效帮助调色师快速匹配镜头颜色。
其劣势是会造成色彩信息的裁切与损失。 因为LUT 转换色彩， 是一种有损的转换， 会裁切掉一些数据。 在实际制作中， 如果裁切的信息不多， 或者由于片子播放平台要求不高（比如网络发布， 会对片子进行较大压缩）， 那么完全可以运用 Rec.709 to Log 类型的LUT 进行色彩管理和匹配。
运用 Rec.709 to Log 类型的 LUT 调色， 看似本末倒置， 但实际上根据项目特点和实际要求， 灵活运用， 其优势是要大大强于劣势的。

 

文/ 北京伟景行数字展示科技有限公司 罗成圆


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