RAW vs LOG

攝影師都知道 RAW 檔保留了感光原件上的數據，也就是說 RAW 檔已盡可能保留了影像的細節。可惜，只有拍攝照片時，才可使用 RAW 檔。 拍攝影片時，並沒有 RAW 檔這回事。那麼，攝影師該如何保留更多影片的細節供後製之用？答案就是 LOG。

S-LOG、C-LOG、Z-LOG、D-LOG，全部都是 LOG 影片

幾乎全部的高階單反及無反（微單）都可拍攝影片，而相機總有一種或以上支援 LOG 模式的色彩風格(Profiles)。根據廠商的演算法，各品牌都有自家的 LOG 演算法，如 Sony 的 LOG 模式稱為 S-LOG；Nikon 的叫作 Z-LOG；Canon 的是 C-LOG。 數年前，只有高階的攝錄機及相機才支援 LOG 模式，現在連 DJI 的 Mavis Pro 航拍機及 Osmo Pocket 等拍攝工具都具備 LOG 模式。DJI 的 LOG 模式被名為 D-LOG。

相信大家都猜到 LOG 模式之所以普及，一定與影像質素有關。無可否認，以 LOG 模式拍攝出來的影片可擁有較高的動態範圍(High Dynamic Range, HDR)，意味擁有更闊的曝光範圍，及可保留更多色調。 原理說起來很簡單，如果大學是念數學及物理的，一聽便會明瞭。LOG 模式的巧妙之處在於運用了數學上的 LOG(Logarithmic) 函數來重新分配曝光值。

由此可見，LOG 的確是指數學上的 LOG(Logarithmic) 曲線函數，並不是一種獨立的影像格式或風格，而是格式或風格用上了 LOG 函數的轉換。

非線性(Non-Linear)的曝光

先來了解數碼影像如何被記錄。當光線透穿過鏡頭，聚焦於感光元件上，感光元件便會把每個像素的光量轉化成電壓(Voltage)。光量越大，電壓越高。 光線的強度是模擬(Analog)的，意思是連續的；而電壓是數碼的(Digital)。相機藉著「模擬數碼轉換器(A/D Converter, ADC)」把光線的強度轉成電壓，再編成一個表示曝光量的數值。 最後依所選的影片格式如 MPEG-4 等來編碼及壓縮。

以上的影像記錄過程是線性的(Linear)，光線越強，數字化後的曝光值越大。攝錄機、單反、無反和手機都預設以這種方法錄製影片，影片才可於一般電視和電腦螢幕上有正常的反差。

這個傳統的影像記錄過程有個很大的缺點，就是它的記錄方式是線性的，可惜曝光量卻不是線性。把光圈從 f/5.6 調到 f/4，曝光增加了一級，但曝光量倍增了。再由 f/4 調到 f/2.8，曝光值再加一級，但曝光再被倍增。 由 f/5.6 到 f/2.8 只是 2 級的曝光，但曝光量已增加了 4 倍。可以看到曝光本身不是線性的，而是更接近於對數(Logarithmic)的幾何增長。

實際例子

或者大家的相機可以 10 位元(bits)或以上來記錄顏色，但為了簡化計算，假設相機的位元深度(Bit Depth)只是 8-bit，即只可以 8 位元來表達色彩。8 位元可以產生 256 (2 的 8 次方) 個數值。 換個話說，8 位元可以表達 256 個光度。以 0 表示最黑，而 255 表示最白。

感光元件的「模擬數碼轉換器(A/D Converter, ADC)」會把接收到的曝光量轉成 0-255 的數值。讓我們把曝光等級與相對明亮值繪在圖表上。



X 軸表示曝光等級，每增加一個等級，曝光量會增加一倍。假設相機的動態範圍是 8 級，就在 X 軸列出 8 個曝光等級。 Y 軸則表示每個曝光等級的光度(0-255)。

可有發現由 2⁷ 到 2⁸ 佔用了 Y 軸的一半長度？ 全條 Y 軸的最大值是 255，而 2⁸ 減 2⁷ 已是 128。 單是這段高光位已佔了一半的位元深度(Bit Depth)。

最可笑是相機只用了 1/16 的位元深度(Bit Depth)來表達由 0 到 2⁴，一共 4 級的明亮度。 以 1/16 的 Y 軸來記錄首 4 個曝光等級的明亮度，實在太「偏心」了吧！ 這也解釋了數碼相機對暗位處理為何如此差劣。

LOG 就是解決辦法

之前說過「模擬數碼轉換器(A/D Converter, ADC)」把光度轉成電壓的過程是線性(Linear)的。只要在編碼及壓縮前，把曝光值套上 LOG 曲線函數，便可拉近各曝光等級所佔用的位元深度(Bit Depth)。



從上圖可以看到各曝光等級都獲得差不多的 Y 軸長度，即是大家的位元深度(Bit Depth)都差不多。解決了之前，相機花了超過一半的位元深度(Bit Depth)來記錄最光一級的問題。

LOG 的幅作用

指出 LOG 的幅作用前，先看正常模式，即線性保存影像的模樣。



上圖是平時按下錄影鍵時所獲得的影像。

但曝光值經過 LOG 函數轉換後，以正常(非 HDR)螢幕觀看影片的話，影像會被淡化。影像的反差和飽和度變得弱了。



上圖是套用了 Sony A7 III 的 HLG3 風格的影像。HLG 3 是 Sony 一種運用了 LOG 曲線的風格。可見 LOG 影像在對比度和飽和度方面都較平(Flat)。 留意暗位的地方，正常的影片上，欄杆的暗位黑漆漆一片。而 LOG 影片的欄杆依然保留了大量的暗位細節。再比較一下兩者的天空，明顯地，LOG 影片上的天空（光位）擁有較多的細節。

只要影像細節被保留下來，對比度或是飽和度都只是額外的後製工序。

為什麼 LOG 曲線的應用最初只給高端的相機？使用 LOG 模式拍攝出來的影片，全都要進行調色(Color Grading)。沒有誰喜歡色彩平淡的影片吧？ 廠商起初以為只有專業的攝影師才願意花時間去調色，沒想到攝影愛好者同樣願意花時間調色。

除非有朝一日，大部份觀眾都使用 HDR 螢幕，調色才會變成可有可無的步驟，因 HDR 顯示裝置能正確還原影片應有的對比和色彩。



以上是被調色(Color Graded)後的 LOG 影片。明顯地，調色過的 LOG 影片依然比原影片保留了更多細節。

對 LOG 影片調色 (Color Grading) 很講求經驗，否則只會一蹋糊塗。一旦掌握了，拍出來的影片將會去到另一個層次。現在很多對畫質有追求的攝影師已使用支援 LOG 的顏色風格(Profiles)，如 Sony 的 S-LOG2、S-LOG3、CINE4、HLG3等。 注意，不同顏色 Profiles 對曝光的寬容度都不同。小編個人則偏愛 Sony 的 HLG3 Profile。