Log Gamma Profile

Définition

Log Gamma (profil gamma logarithmique ou courbe log) est une courbe de tonalité non linéaire qui convertit les données brutes de la caméra en un espace colorimétrique logarithmique. Cela maximise l'utilisation de la profondeur de bits disponible en allouant plus de données aux détails des ombres qu'aux hautes lumières.

L'idée : la perception humaine est logarithmique, pas linéaire. Nous percevons les différences dans les zones sombres plus nettement que dans les zones claires.

Réalité perceptive :
 Différence entre 0% et 10% de luminosité : TRÈS perceptible
 Différence entre 90% et 100% de luminosité : À peine perceptible

La courbe log s'adapte à cela :
 Zone 0-10% : Absorbe 30% de la profondeur de bits
 Zone 90-100% : N'absorbe que 10% de la profondeur de bits
 
Résultat : Stockage optimal de l'information

Principe physique

Courbes de tonalité linéaires vs. log

Courbe de tonalité LINÉAIRE (comme le standard Rec.709) :

Sortie de luminosité
 │
 │ ╱ Écrêtage des hautes lumières
 100%├─────────────────────────╱
 │ ╱
 │ ╱
 │ Zone des tons moyens ╱
 │ ╱
 │ ╱
 │ Trop sombre╱ 
 │ Ombres
 0%└──────────────────────────
 0% 100% Luminosité d'entrée

Problème : Écrêtage fréquent des hautes lumières, ombres bruitées

Courbe de tonalité LOGARITHMIQUE (comme ARRI LogC) :

Sortie de luminosité
 │
 │ ╱ Grande "plage" pour les détails d'ombre
 100%├──╱───────────────────────────
 │ ╱ 
 │╱ Courbe plate maximisant l'utilisation de la plage dynamique
 │
 │ Hautes lumières douces (moins d'écrêtage)
 │
 0% └──────────────────────────────
 0% 100% Luminosité d'entrée

Avantage : Répartition uniforme de l'information, pas d'écrêtage

Définition mathématique

Formule LogC (standard ARRI) :

Pour une entrée X (0 à 1) :
 Si X < 0 :
 Y = cut / E 
 Sinon :
 Y = C * log₁₀(a*X + b) + d

Résultat : La courbe log préserve l'information de manière exponentielle

Concrètement, cela signifie :
 - De petites différences d'entrée dans les ombres = de grandes différences de sortie
 - De grandes différences d'entrée dans les hautes lumières = de petites différences de sortie
 - Utilisation maximale du stockage 10-bit ou 12-bit

Spécifications techniques

Standards Log dans les caméras modernes

Comparaison des courbes de tonalité Log vs. Rec.709

Différence visuelle à exposition égale :

ARRI Alexa avec sortie Rec.709 (dans la caméra) :
 → L'image semble immédiatement "colorée"
 → Les couleurs sont saturées
 → Hautes lumières rapidement surexposées
 → Ombres sombres et bruitées
 → Ne peut pas être post-traitée

ARRI Alexa avec sortie LogC :
 → L'image semble plate et désaturée
 → Couleurs très atténuées
 → Tous les détails visibles (y compris les hautes lumières)
 → Ombres propres, beaucoup d'informations détaillées
 → Doit être étalonnée en post-production avec une LUT

Résultat en post-production :
 Sortie Log avec LUT Rec.709 :
 = Identique au Rec.709 intégré à la caméra
 Mais avec une flexibilité d'étalonnage complète + une plage dynamique plus grande

Le Log en pratique

Tournage - Stratégie d'exposition

Exposition Log (Règle d'or) :

"Exposer pour les hautes lumières en Log"

Scénario : Intérieur avec contre-jour par la fenêtre

Exposition traditionnelle Rec.709 :
 1. Mesurer sur la fenêtre
 2. Exposer de manière à ce que la fenêtre ne soit pas surexposée
 3. Intérieurs sombres, mais OK
 4. Aucune flexibilité en post-production

Exposition Log :
 1. Mesurer sur la fenêtre
 2. Exposer 1,5 à 2 stops au-dessus de la normale ("surexposer")
 3. Intérieurs lumineux, fenêtre également lumineuse
 4. Le moniteur affiche une image plate et surexposée
 5. En post-production : LUT appliquée, parfaitement équilibrée

Psychologiquement difficile :
 - Le directeur de la photographie voit une image lumineuse et plate
 - Doit faire confiance à la post-production pour qu'elle soit correcte
 - Très différent de "exposer pour les hautes lumières" dans le film traditionnel

Post-production - Étalonnage avec Log

Flux de travail d'étalonnage Log standard (DaVinci) :

1. Importer le matériel
 → Fichiers LogC
 → Aspect plat et désaturé

2. Appliquer la LUT de visualisation
 → LUT ARRI Rec.709
 → L'image semble "normale"
 → Mais : L'étalonnage se fait dans l'espace Log

3. Étalonner dans l'espace Log
 → Ombres : Peut monter de +5 à +6 stops
 → Tons moyens : ±3 stops possibles
 → Hautes lumières : Peut descendre de -2 à -3 stops
 → Pas de postérisation, tonalité propre

4. Sortie finale
 → Master Rec.709
 → ProRes 422 HQ (avec LUT intégrée)
 → Ou : DCP (package cinéma)

Avantage : Récupération des ombres en Log

Scène : Extérieur nuit (faiblement sous-exposée)

Traditionnel Rec.709 :
 1. Capture sous-exposée
 2. Ombres remontées en post-production
 3. Résultat : Bruitées, le bruit est visible
 4. Limite d'étalonnage : environ +0,5 stop de remontée possible

Flux de travail Log :
 1. Capture sous-exposée (semble très sombre)
 2. Espace Log : Les ombres peuvent être remontées de +3 à +4 stops
 3. Résultat : Ombres propres avec des détails
 4. Limite d'étalonnage : +5 à +6 stops possibles

Gagnant : Le Log offre une flexibilité beaucoup plus extrême pour les ombres

Différents standards Log

ARRI LogC (Standard de l'industrie)

Spécifications :
 - Développé par ARRI (2010)
 - Largement adopté (ARRI, RED, Blackmagic, etc.)
 - Large gamut de couleurs (Alexa Wide Gamut)
 - Profondeur de 10 à 12 bits
 - Préserve environ 14 stops de plage dynamique

Avantages :
 ✓ Standard de l'industrie (le plus facile à partager)
 ✓ Excellente récupération des ombres
 ✓ Compatible avec de nombreux outils
 ✓ Bibliothèques de LUT largement répandues

Inconvénients :
 ✗ Propriétaire (mais quasi-standard)
 ✗ Nécessite une LUT appropriée pour la sortie

Sony S-Log3 (DR étendue)

Spécifications :
 - Développé par Sony
 - Extensible à une plage dynamique similaire au RAW
 - Profondeur de 10 bits
 - Gamut de couleurs propre (S-Gamut3)

Avantages :
 ✓ Optimisé de manière très agressive pour la plage dynamique
 ✓ Idéal pour les scènes à fort contraste
 ✓ Très bon comportement des hautes lumières

Inconvénients :
 ✗ Moins de support LUT que LogC
 ✗ Science des couleurs spécifique à Sony
 ✗ Moins de compatibilité avec d'autres caméras

RED REDlogFilm (Log subtil)

Spécifications :
 - Implémentation Log de RED
 - Plus subtil que ARRI LogC (moins plat)
 - Support natif 12 bits
 - Espace colorimétrique propriétaire

Avantages :
 ✓ Courbe de tonalité plus subtile (plus conviviale pour le moniteur)
 ✓ Natif 12 bits (plus de profondeur de bits)
 ✓ Idéal pour un look cinéma

Inconvénients :
 ✗ Spécifique à RED
 ✗ Moins de compatibilité croisée
 ✗ Nécessite des outils REDcine-X spécifiques

Flux de travail Log + LUT

Qu'est-ce qu'une LUT ?

LUT = Look-Up Table (Table de correspondance)

Fonction : Mappage de la courbe de tonalité

Entrée : Valeur Log (0-1023 pour 10 bits)
Sortie : Valeur Rec.709 (0-1023 pour 10 bits)

Exemple :
 Log 128 → Rec.709 210 (Plus lumineux, plus de couleur)
 Log 256 → Rec.709 450
 Log 512 → Rec.709 800
 Log 1023 → Rec.709 1023

Résultat : Conversion automatique

Exemple de LUT ARRI Rec.709

Description : Conversion standard ARRI LogC → Rec.709

Transformation visuelle :
 Entrée (LogC) : Plat, désaturé, faible contraste
 Sortie (709) : Normal, saturé, contraste plein

Fichier : ARRI_LogC_to_Rec709_v2.cube

Utilisation dans DaVinci :
 1. Importer un fichier LogC
 2. Appliquer un nœud : LUT 3D "ARRI_LogC_to_Rec709"
 3. L'image semble immédiatement étalonnée
 4. Étalonner par-dessus

Important : La LUT est appliquée au monitoring,
 pas aux données brutes elles-mêmes
 (Étalonnage non destructif)

Création de LUT personnalisées

Les coloristes professionnels créent souvent des LUT personnalisées :

Processus :

1. Capturer un tableau de test (en Log)
 → Boules grises à différents niveaux de lumière
 → Cibles de couleur connues

2. Étalonnage
 → Exporter en DNG/OpenEXR
 → En post-production : Ajuster sur un moniteur de référence
 → Étalonner le tableau

3. Extraire la LUT
 → DaVinci / Baselight : Générer la LUT
 → Un fichier LUT 3D est créé
 → Peut maintenant être utilisé pour tous les métrages

Résultat : LUT spécifique à la caméra, étalonnée sur moniteur

Log pour différents types de scènes

1. Scènes dramatiques à fort contraste

Scénario : Intérieur Film Noir (contraste très élevé)

Configuration :
 - Lumière principale forte (ISO 800)
 - Lumière de remplissage minimale
 - Souhaité : Ombres dramatiques

Avantage du Log :
 - Peut gérer des contrastes extrêmes
 - Les ombres conservent les détails malgré un contraste élevé
 - Les hautes lumières conservent les informations de couleur
 
Résultat : Étalonnage agressif possible sans perte de qualité

2. Extérieurs de jour

Scénario : Scène de plage (plage dynamique extrêmement élevée nécessaire)

Défi :
 - Ciel très lumineux (surexposé rapidement)
 - Ombres très sombres (sous-exposées rapidement)
 - Environ 18 stops de plage dynamique à gérer

Solution Log :
 - Exposer pour les tons moyens
 - Le ciel reste détaillé en Log
 - Les ombres peuvent être remontées sans bruit
 
Résultat : Détails du ciel + détails du sol possibles

3. Scènes d'intérieur de nuit

Scénario : Dîner aux chandelles (très sombre)

Défi :
 - Lumière minimale (chandelles uniquement)
 - Ombres très sombres, légèrement bruitées
 - Mais : Détails d'ombre souhaités

Solution Log :
 - Surexposer agressivement en Log
 - Le moniteur affiche une image plate
 - En post-production : Remonter les ombres sans bruit
 - Les couleurs conservent leur saturation

Résultat : Détails dans les zones sombres récupérables

Perspective d'avenir

Évolution du Log (2024-2030) :

Standard actuel :
 - ARRI LogC dominant
 - Sony S-Log3 en croissance
 - RED REDlogFilm niche

Tendance future :
 - Plus de caméras adoptant des profils similaires à LogC
 - Standardisation sur une base plus large
 - Génération de LUT basée sur l'IA
 - Étalonnage en espace Log basé sur le cloud

Prédiction : Le Log deviendra encore plus dominant, le Rec.709 en caméra deviendra plus rare

Règle pratique

Quand utiliser le Log ?

Production haut de gamme (Budget > 500k €) ?
 → Log obligatoire pour la flexibilité d'étalonnage
 
Production standard (Budget 100k-500k €) ?
 → Log recommandé, Rec.709 acceptable
 
Production économique (< 100k €) ?
 → Rec.709 OK, Log optionnel
 
Streaming / Réseaux sociaux ?
 → Rec.709 standard
 
Distribution DCP / Cinéma ?
 → Log standard (puis masterisé en Rec.709)

Voir aussi

• Rec.709 – Gamma de sortie standard
• Étalonnage des couleurs – Utilisation pratique du Log
• LUT – Tables de correspondance pour la conversion Log
• ARRI LogC – Log standard de l'industrie
• Plage dynamique – Le Log préserve la plage dynamique
• Enregistrement RAW – Flexibilité similaire au Log