Log 模式详解

最近各个相机以及摄像机厂商纷纷推出了 Log 模式拍摄视频的功能，灰蒙蒙（低对比度、低饱和度）色调的原片成为了主流。Log 模式的原片也进入了小成本视频制作团队的视线，大部分都是套一个原厂 Log 转 Rec.709 的 LUT 了事，其实 Log 模式还有更多调色空间。本篇文章会解析一下各个厂商的 Log 标准，阐述一下 Log 的前世今生。

1 胶片时代的 Log

log 格式最早可以追溯到胶片时代。是由 Hurter 和 Driffield 在1890年发明的基于光密度法的胶片成像原理，当时的曲线名就叫 D&H 曲线，它绘制了曝光量（E）在横轴上的对数分布，而光密度的变化量在纵轴上表达。曲线为非线性曲线，曲线特征为 Log 函数，所以也称 LogE 曲线。

之所以使用 Log 函数，是因为 Log 函数符合人眼的识别光线明暗的能力：

来源 Arri 官网 [1]
上图为不同光下值人眼识别中灰（视觉 50% 灰=亮度 18% 灰）的点，可以看出来并不是按线性分布的，Log 函数就是为了拟合人眼识别的规律来储存相机记录的数据的，可以记录更多的明暗信息，拥有更高的宽容度。

柯达也有一套 Cineon 胶片扫描系统，将胶片上的物理信息以 Log 函数形式转换为数字信息。转换后的图像，拥有更宽广的高光、阴影以及色域范围。所以这种图像在普通显示器上呈现出低对比度、低饱和度的特征。

2 数码时代的 Log

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。

2.1 Arri 阿莱 Alexa

Arri 的 Log 叫 LogC ，有近百年胶片研究历史的 Arri 出的 LogC 颇受电影摄影师的欢迎。

LogC 曲线 [2]
上图为 LogC 在不同曝光条件下的记录范围，18% 中灰的值为400。

从图中可以看出 LogC 拥有14档曝光，这意味着 LogC 可以记录更多的高光信息而不会导致数据溢出，画面也会变得对比度更低。


Arri Log 对比图

2.2 Sony 索尼 阿尔法系列

索尼大法的 Log 模式比较特别，高端微单中提供了从 PP1 - PP9 9种预设，分别从Gamma曲线（电影、照片、ITU709、ITU709 [800%]、Cine1-2、 S-Log2、S-log3【A7SII】）、色彩模式和色域范围来控制最终成像的方式。
分别对应如下： [3]

PP1:　 Example setting using [Movie] gamma
PP2:　 Example setting using [Still] gamma
PP3:　 Example setting of natural color tone using the [ITU709] gamma
PP4:　 Example setting of a color tone faithful to the ITU709 standard
PP5:　 Example setting using [Cine1] gamma
PP6:　 Example setting using [Cine2] gamma
PP7:　 Example setting using [S-Log2] gamma
PP8:　 Example setting using the [S-Log3] gamma and the [S-Gamut3.Cine] under [Color Mode]
PP9:　 Example setting using the [S-Log3] gamma and the [S-Gamut3] under [Color Mode]

（值得一提的是，索尼似乎把 Log 函数曲线归入 Gamma 曲线的范畴，Gamma 曲线为指数函数，和对数函数 Log 并不能相互转换，关于 Gamma 曲线，准备另开一文详细说明。）

想必刚拿到相机的萌新会对这 9 档预设感到一头雾水吧，那边就来简单说一下各个预设的区别吧。

PP1-PP6 是不使用索尼的 Log 模式拍摄的，色彩空间在 Rec.709，也就是普通显示器的色彩空间，拍出来的视频在显示器上播放显示为正常的颜色，不会出现饱和度以及对比度下降的情况，不过记录的视频会在高光和阴影上有所缺失。PP1-PP6 的差别在于 Gamma 曲线的使用，不同设置会在阴影和高光上有所区别。

PP7 使用的是 S-Log2 曲线，PP8-9 使用的是 S-Log3 曲线。上文提过 Log 曲线拥有更宽广的动态范围，下面重点说一下这两种曲线：

S-Log2、S-Log3 曲线 [3]
上图为 S-Log3 与 S-Log2 的对比，可以看出 S-Log3 拥有比S-Log2 更多的阴影和高光的动态范围，中灰也更亮，曲线更接近于 Arri 的 LogC 曲线。

在光比很大的拍摄环境中，也推荐使用PP7-9 模式，如果想保留更多的亮部细节使用 S-Log2 的 PP7 模式，想保留更多的暗部细节可以使用 S-Log3 的 PP8-9 模式。


Sony S-Log 对比图

2.3 Canon 佳能 EOS C 系列

佳能的 Log 称为 Canon Log，分为三代。

终于有中文的介绍页面了，摘抄如下：[4]

表现更暗部区域细节的10bit/12bit Log：
Canon Log 3 与Canon Log 2、Canon Log 同为以后期处理流程为前提的伽马设置。与 Canon Log 相比，在保留更暗部区域细节及 18% 附近特性的同时，具有更大的动态范围 (相当于 1600% / 14-STOP)，在更宽广的 LOG 空间内实现均等输出。
Canon Log 2 的特点是在调色中改善画质，因此与 Canon Log 相比，暗部色调过渡更自然。然而，有些场景会产生明显的噪点，需做降噪处理或在后期制作中调整更暗部区域。针对这一点，Canon Log 3 对暗部表现加以改善，采用可调整过渡变化的简易调色伽马，使噪点不易产生，既保留了 Canon Log 的易用性，同时实现了动态范围的拓宽。
与 Canon Log 2 相同，选择 Canon Log 3 后，ISO在 100~800 下，动态范围可达 200%~1600%，在 ISO800 以上则可升至 1600%。(Canon Log 3 相当于14档范围)


Canon Log 曲线对比图 [4]
上图为佳能三代 Log 动态范围的对比，可以看出佳能的 Log 更重视暗部的细节。

值得一提的是，此处加入了 Rec.709 的对比，可见Rec.709 的动态范围之窄，大家可以记住 Rec.709 的大致，并带入其他的 Log 曲线中比较。


Canon Log 系列对比图

2.4 Panasonic GH 系列

松下的 GH 系列也拥有自家的 Log 标准，称为 V-Log。

V-Log characteristics [5]
上图为 V-Log 曲线，x 轴为曝光量，y 轴为 10 位输出值，18% 中灰的值为433，V-Log 拥有 16 档的曝光范围，暗部和亮部的细节较为均衡。


Panasonic V-Log 对比图

松下还有自家的色域标准 V-Gamut：

V-Gamut [5]
V-Gamut 的白点值和 D65 相同，通过比较可以看出 V-Gamut 支持的颜色会更多。

红绿蓝白参数分别为：
R：　　　　0.730，　 0.280
G：　　　　0.165，　 0.840
B：　　　　 0.100，　 -0.030
White：　0.3127， 0.3290

一般来说相机是没有自己的色彩空间的，因为相机传感器能接收到所有的红绿蓝的值并记录，只是在支持的色域空间显示的效果不同而已。

关于色彩空间，笔者也会另写一篇文章来介绍（又一大坑～）。

2.5 FujiFilm 富士数码系列

富士作为胶片老厂，涉足数码市场，当然也要推出自己的 Log：F-Log。

照惯例放出 F-Log 的曲线图：

F-Log curve characteristics [6]
F-Log 的 18% 中灰值为 470 比 V-Log 略高，拥有14档的曝光范围，在暗部的表现要略好一些。


FujiFilm F-Log 对比图
富士也推出了自己的色彩空间，F-Log-Gamut：

F-Log Color Primaries [6]
该颜色空间的白点依旧和 D65 相同。

红绿蓝白参数分别为：
R：　　　　0.70800，　 0.29200
G：　　　　0.17000，　 0.79700
B：　　　　 0.13100，　 0.04600
White：　0.31270，　0.32900

可以看出该色域的红黄蓝三个点均在可视范围内。

2.6 Nikon 尼康 D 系列

尼康也有类似于 Log 的函数，不过在尼康系统里称为 Flat，在 Nikon D810 以及以后的机型会支持这种格式，上一下曲线图：

尼康 Flat 曲线
从图中可以看出，尼康的 Flat 模式的曝光范围要比其他厂商的窄，所以拍出的图像也不会灰得很厉害。

2.7 DJI 大疆空拍机系列

大疆也拥有自家的 Log 曲线，称之为 D-Log，官网没有找到 D-Log 的曲线，先拿 LutCalc 中的曲线来说明一下吧。


18% 中灰值为498，画面会比之前的 Log 系列稍亮一些，曲线也接近 Rec.709，有反应说用大疆拍摄的 D-Log 视频在暗部的噪点比较多。

2.8 小结

下面放一个上文提到的所有 Log 模式的视频镇文：
https://v.vzuu.com/video/1056923834350931968

各位看官，看到这里，见了这么多不一样的灰，想必也是感觉“眼前的黑不是黑，你说的白是什么白。”
各个厂商不同的 Log 格式，无疑给了大家新增了很多门槛，希望以后出一个统一的 Log 标准，来避免这一错乱的感觉。
再次推荐 LutCalc 软件，可以生成对应自己相机 Log 模式的 LUT，这是一个被各种 Log 逼疯的程序员制作的。

3 Log 拍摄注意事项

在使用 Log 模式拍摄的时候，由于在监视器中看到的是低饱和度和低对比度的图像。

可能无法立即看到所需要的打光效果，这时建议在监视器上套用相应相机对应到 Rec.709 的 LUT，这样就可以做到正确曝光，方便后期的调色。

关于 Log 模式的内容就写到这里，如有错误，欢迎在评论区指正。
色彩空间只能放到下一篇来写了，以后也计划写 Gamma 曲线的内容，如果大家有其他内容想了解，也可以写在评论里。

首发在我的知乎专栏：如云的剪辑笔记。感兴趣的话可以关注一下。

https://zhuanlan.zhihu.com/FinalCut

参考：

[1] Arri 官网色彩问答 | ARRI Group: COLOR FAQ
[2] Arri LogC 白皮书 | 2017-11-22_Alexa_LogC_Curve_in_VFX.pdf
[3] Sony 官网 S-Log 介绍页面 | Shooting with S-Log for color grading
[4] Canon EOS C700 介绍页面 | 佳能（中国）-CINEMA EOS SYSTEM－EOS C700 FF/EOS C700FF PL－产品功能－表现力
[5] Panasonic V-Log 白皮书 | VARICAM_V-Log_V-Gamut.pdf
[6] FujiFilm F-Log 白皮书 | F_Log_DataSheet_E_Ver.1.0.pdf
[7] Nikon 官网 Flat 介绍页面 | Flat