達芬奇里log是什麼，從RAW素材導入到轉碼成高灰度畫面這個過程的原理又是什麼？

通過一些資料了解RAW是原始數據不是圖像而LOG是對比度很低的灰度圖像（也有說是曲線？那麼原始數據RAW通過log曲線轉化成可見圖像的原理又是什麼？） 所以我有個猜想 達芬奇導入RAW素材的時候經過CAMERARAW我們預先設置的色彩空間和伽馬曲線，素材被轉碼變成灰度很高的畫面 這個過程就是log 轉碼出來的素材叫做log素材

我知道我的理解可能牛頭不對馬腳，但是找了好多資料都沒有淺顯易懂的說明LOG到底是什麼東西，從RAW轉碼成高灰度畫面經歷了哪些過程。不知道大家怎麼理解？ 小白求科普

從數學說起

大家在高中的時候想必都接觸過「對數函數」這玩意，也肯定被它虐得死去活來過（比如我現在就在刷一套對數卷，期末是區統考搞得老師瘋了啊）

不過別急著關網頁！不用回憶別的，咱就來回憶一下它的圖像吧：

現在記住這個圖像就行，其他的我們後面再說。

RAW是個啥？

數碼相機運用的基本原理是「光電效應」，愛因斯坦在上個世紀折騰出來的這玩意說起來很簡單——在高於某特定頻率的電磁波照射下，某些物質內部的電子會被光子激發出來而形成電流，即光生電。

這玩意在物理學上可是個大新聞，對量子物理的發展意義非凡，不過此處，我們主要運用的原理就是：光子擊打在感測器上，產生電信號，這個電信號經過ADC(模數轉換器)處理變為數字信號，被相機的元件記錄下來，這一步記下來的數據，就被稱為「RAW」。

說起來簡單，在最早期黑白的時候也的確簡單，但是彩色階段，就有點問題了。

問題就是——感測器只能感應光強，不能感應色彩。

對黑白照片來說，自然是沒啥事，反正如實記錄就行，可到了彩色就懵逼了，相機怎麼知道這個像素是啥顏色嘞？

於是，大名鼎鼎的「拜耳濾鏡」就出現了！

思路很簡單，既然只能感受光強，我就乾脆把三基色光分開來，讓每個像素只感應一種顏色不就好了？說干就干，咱們偉大的Bryce Bayer（柯達公司的一個科學家）就搞出了這麼個玩意：

就是這麼個矩陣，其中綠色的像素佔50%，紅藍各佔25%（綠色比例多是因為人眼對綠色敏感）

這種感測器的RAW文件，仍然只記錄了每個像素點的光強，而非顏色信息。

最關鍵的步驟——解拜耳

好么，咱現在已經把光分開了，也把他們分別記錄下來了，可怎麼把這些分散的三色信息變成一個個單獨的複色像素呢？總不見得把這玩意拿給人看吧？

這其實就是拜耳濾鏡所記錄圖像的樣子

於是，解拜耳（debayer）這個東西就出現了！

思路也不複雜，對RAW數據進行矩陣運算（最基礎的演算法是對4×4的一個單元進行九次矩陣運算解出16個像素信息然後重複此過程）就能得出像素的色彩信息啦！最終得出的就是這樣的一個圖像

解拜耳的演算法在各家機內，各家圖像軟體里，都不一樣。但是相對於黑白的感測器，高頻信息肯定會有所損失，彩色濾鏡對光強也會有衰減，色彩信息也難以真實還原，一般觀點認為，比較好的演算法能還原感測器實際細節表現能力的70%-80%（忘了哪裡聽來的……）

(實際上應該可以通過系統奈奎斯特頻率來算解析度 但我一個高中生就不賣弄這種東西了 算不來)

當然，在這個解拜耳的過程中，演算法還完成了針對色溫、曝光調整、圖像調整等等一系列的工作，因為RAW數據是完全原始的感光數據且位深度高，因此這一步的調整空間很大，色溫不用說，完全是在這一步用演算法進行設置的，調整範圍極廣，曝光調整也一樣，寬容度高的機器（比如RED Weapon 8k這種妖孽 有17檔寬容度）隨便拉個5EV不是事兒啊。

說到這裡，相信有一個概念已經明確了，RAW不是一種可以直接看的格式，需要解拜耳運算才能變為我們常見的圖像編碼。

Log的故事

上文說到，解拜耳的過程中還有圖像調整，Log就是在這一步被轉換的，雖然RAW數據具有很大的可調整性，但是數據量太大，加之有的機器不支持把RAW文件外錄出來，只能保存視頻文件，一個問題就產生了——視頻文件的可調性太差，不能滿足後期的需求啊！

此處，我們需要引入一個概念，即Rec.709，709制式是ITU規定的一種高清電視制式，其中就規定了一種Rec.709色彩標準，我們手中的單反錄出的視頻往往就是這種色彩標準的。這種色彩標準的好處就是，不經過後期就能看，壞處也很顯著，後期根本就沒法看，因為高光和暗部的細節全被一刀切了，沒了。

這裡有張BMD的對比圖，可以很明顯看到Rec.709的高光和暗部沒了

因此，我們就設計了Log這樣一種記錄方式來用更小的文件獲取更大的後期空間，其實Log不是一種專門的視頻格式，因為該編碼AVC還是AVC，該封MP4還是MP4，改變的只是像素的信息罷了。

還記得上面那張函數圖么？現在再來看看吧：

我們把X軸當作輸入信號看，Y軸當作輸出看（只看圖像的形狀，別管正負性了）不難發現，這根曲線的特點很明顯，暗部提亮，高光壓住，創造出的就是一種很平的圖像。

當然，這只是明度變化，還有色彩的轉換，我們知道RAW文件的位深度極高，記錄的色彩範圍極其豐富，因此在Log中我們還要將飽和度也降下來一些，來獲得更大的後期空間。相信看了上面應該就能明白，這裡不涉及色彩空間的轉換，因為RAW這個東西本就沒有色彩空間一說。

當然，log這種「壓縮」色彩和層次的做法肯定會產生banding之類的問題 這個具體可以去看樓下cafe的回答 寫的很棒。

所以，直接回答題主的問題吧：

原始數據RAW通過log曲線轉化成可見圖像的原理又是什麼？

在解拜耳的過程中套用Log曲線，降低飽和度，最終得到一種可見的，後期空間大的圖像。而Camera Raw在其中的作用就是完成這一系列處理。

本人只是個高中生影視愛好者，畢竟才疏學淺，文中難免有紕漏，還請各位大神不吝賜教！謝謝！

另外，附上一些相關的問題與回答:

Raw、Log、Rec.709有什麼區別？ - 色彩空間

為何 RAW 格式相片可以無限制調整白平衡？ - Adobe Photoshop

數字攝影機log模式下，18%中灰的測游標准還適用嗎？ - 攝影技術

謝妖，寫完了才發現這是去年的帖子，並且白龍已經回答的很好了，好吧，承蒙台愛，激動的半夜睡不著，從自己的角度，寫份稍微通俗點的教程吧，反正這行是小眾，寫對了沒啥人看，寫錯了估計也沒人罵我。

實話說這個問題有點坑，要回答清楚很燒腦也很費時。

----------認真回答的分割線-----------

想了解log圖像，Raw格式，必須要從人眼的特性說起。

根據廣泛意義上的人眼醫學測量，我們人眼的解析度通常被認定為8bit。

也就是說，像上圖這樣的漸變黑~白，我們人眼最大的分辨能力，就只有256（也就是2的8次方）個台階，再多再細膩，人眼將無法區分，我們稱之為8bit色彩寬容度（也有叫8bit色彩空間的，不準確）。

既然如此，所有的民用顯示設備生產廠商，就「摳門」的把所有的顯示和傳輸設備（比如電視台的發射通道、網路傳輸帶寬標準等）甚至包括印刷，都以8bit色彩寬容度為標準定義，多了也是浪費嘛，也增加設備成本，資本家們雞賊著呢。

所以當你打開PS，R,G,B三個通道，可以看到每個通道都是0~255=256（級）。

但是大自然的亮度灰階可不止256級啊，成千上萬甚至上億級的灰階，當然，地球由於大氣的散射，通常我們生活的區域，人類能接觸到的灰階區域也就是數千級，並且，人眼的敏感度也不完全是線性的，這是後話。

如果我們按照傳統意義上的8bit線性色彩寬容度的設備去拍攝高對比的自然影像，得到的是如下圖的結果

高亮的區域將被截止，示波器上也看的很清楚，我們稱之為白切。

假如我們縮小光圈，白雲的層次可以保留下來，但暗部又會被黑切，寬容度不夠嘛，沒辦法。

相信很多手機黨在拍照片的時候，都會遇到這種情況，如何兩全呢？讓我們先來了解一下感光器件。

我們前面說過，設備生產廠商在定義顯示和傳輸標準的時候「摳門兒」，定義了8bit寬容度標準，但實際上我們拍攝的核心部件CMOS的硬體寬容度，遠遠不止2的8次方（256級），甚至可以達到2的12次方~2的15次方那麼多，比256級多4~8倍（經評論區@劉楷傑提醒，我數學不及格，應該是2的4次方~2的8次方倍），最高達到32768級，你用的iphone這類民品廉價的感光器件也可以達到4098灰度級，完全可以把那個爆掉的雲彩的白切信息給拉回來，但遺憾的是，傳輸和顯示標準依然上不去，這些標準哪怕上去一點，設備生產成本也會翻翻，鬱悶的是人眼還未必能感覺的出來。

怎麼辦呢？在專業的領域，工程師們想到了一個辦法，既然CMOS有這個能力，我們何不把CMOS最原始的信息存儲下來，把這些信息完整的提交給專業用戶，讓有經驗的他們在做後期的時候，來選擇保留什麼捨棄什麼，這就是RAW，CMOS的原始信息就是所謂的RAW格式。

大信息量的RAW格式就這樣被記錄下來了，但如何在軟體里顯示全這些信息呢？很多軟體也是跑在民用產品里的啊，比如筆記本電腦，普通台式電腦等等，像達芬奇這種專業軟體，內部運算是32bit，數學寬容度超級恐怖，但界面顯示只能8bit，沒辦法，為了儘可能的顯示全最亮和最暗的區域，工程師們想了個聰明的辦法，改變Gama曲線，讓Gama顯示曲線變得更平坦，把最亮的那部分帶進來，最暗的部分保留，就像下圖對比的那樣。

可以看到，高亮的層次，被保留下來了，損失了一些中間層次的顯示，記住，這裡損失的只是顯示，原始數據還是完整的保護在源文件中不會丟失，可以隨時調用。

另外要說的是，CMOS為了抑制暗部的噪波，通常會加一個類似直流的恆定電壓，你可以理解為讓最黑的暗部不要等於零，也就是把暗電平提升起來。

就像上圖那樣，所以，你看到的RAW原始格式，就是這麼灰灰的了。需要說明的是，這裡講的是原理，每家影像設備供應商都有自己的RAW格式標準，也有些廠商為了用戶觀察方便，把CMOS抬高的黑電平，在保存Raw格式的時候切掉了，恢復到0，所以很多照相機的Raw，看上去並沒有這麼灰，總之，Raw格式，是保留了CMOS最原始信息的圖像格式，除了寬容度大之外，還有很多很多優點，比如在反拜耳運算的時候調整曝光、白平衡等等，理解就好，不細說。

再來說Log

Raw既然那麼好，那記錄圖像為什麼不都用Raw呢？原因很多，其中一個最重要的原因是，由於Raw寬容度是12~15bit的，所以信息量和文件量都巨大，以4k 12bit Raw格式為例，每秒的數據量為：4096*2304*12(bit)/8(換算成Bye)*25(fps)/1024(換算成KB)/1024(換算成MB)=337.5MB/秒，如此大的數據量和計算量，絕大多數廉價的民品根本無法承受，SD卡120MB/s已經算很快的了，但明顯遠遠不夠，專業的15bit寬容度的專業攝影機非壓縮Raw數據量更是達到了恐怖的421.9MB/s，普通的CF卡都跟不上，USB3介面的SSD移動硬碟也吃不消，民品設備沒有別的辦法，只能選擇H.264或者ProRes（mov）這種8bit帶有損壓縮的格式進行存儲，數據量可以壓到50~150MB/s之間，用廉價的存儲設備進行存儲，占的空間也很小，窮百姓的家庭電腦也可以伺候。

可是，8bit寬容度。。。。那個雲彩咋辦？犧牲了捨不得，8bit又帶不進來，痛苦。

工程師們想到了一個辦法，為了兼顧准專業領域的需求，採用了和前面提到的Raw格式顯示一樣的處理方法，改變Gama，拉灰圖像，讓丟失的雲彩被拉回來，對，就這麼干，改變Gama，存8bit H.264！

可是。。。。可是。。。。丟失的中間層次可就永遠都回不來了，那可是人眼最為敏感的中間調層次啊，丟失太多實在捨不得。。。

於是，他們再次研究人眼的特性，發覺人眼的敏感度不是線性的，他們對中間層次最為敏感，對高亮部分的層次敏感度要低一些，並且，大多數圖像高亮的部分都是所謂藍天白雲，窗外的強光什麼的，細節部分比較少，所以，高光部分的層次可以少保留一點，把擠出來的空間儘可能的給中間調和暗部，讓Gama曲線彎曲！

於是就有了如下的方案：

這是一個妥協的方案，永久的犧牲了少部分中間調，拉回了部分高亮的層次。

你看這根新的彎曲的曲線像什麼？問問數學系的小夥伴？對數曲線！（說彈道曲線的粗來面壁去，一點不給我面子）

Log，這就是log方案的由來。當然我這個是手畫的，並不準確，湊合著看吧。

每個攝影機生產廠商根據自己的特點與需求，都有自己的Log曲線，並且根據CMOS年代的不同，每隔一段時間會發布一個新的Log，比如大法就有S-log,S-log2,S-log3。也許以後還有S-log4、5。

看到這裡，明白個大概了吧，現在是凌晨5點多，我也很累了，關於Log使用上的優缺點，看以後的有沒有時間寫吧。

純手碼字，請勿隨意轉載，圖也是自己的，誰侵誰刪，如有錯誤，虛心感謝指正，高票白龍的文章寫得很不錯，可以一起看看。