给视频套滤镜不只是调饱和度：3D LUT、Log 素材与 ffmpeg 调色工作流

有次客户要求把一批素材调成"电影感"。我当时的理解就是调调饱和度、对比度，于是用了 eq 滤镜：

bash ffmpeg -i in.mp4 -vf "eq=contrast=1.1:saturation=1.2" out.mp4

调完发过去，回复是"不对，我要的是那种感觉"。我也说不清哪里不对——画面确实变艳了，但就是不像样片。

后来对方发来一个 .cube 文件，说"套这个 LUT"。我用 lut3d 一加载，立刻就是那个效果。那一刻我才明白：调色不是"把饱和度拉高"，而是一套完整的色彩映射。

但直接套 LUT 也踩了坑：素材是 Log 拍的，直接套普通 LUT 出来灰蒙蒙；在 8bit 上调色出现了色带。这篇把这些都写下来。

TL;DR：LUT 是一张"输入颜色 → 输出颜色"的查找表，.cube 是通用格式。ffmpeg 用 -vf lut3d=file=xxx.cube。四个要点：Log 素材必须先转换到显示色彩空间（Log 画面看起来灰，直接套风格 LUT 是错的）；在 10bit 上调色再输出（8bit 上做色彩映射会产生色带）；顺序是"曝光 → 白平衡 → 对比/饱和 → 风格 LUT → 输出转换"；LUT 太重就用 blend 混合原图来减强度。验证用 waveform（波形图）和 vectorscope（矢量图），别只靠眼睛。

一、调色的三个层次
二、LUT 到底是什么
三、ffmpeg 里怎么用 LUT
四、Log 素材：最常见也是最大的坑
五、位深：为什么 8bit 上调色会断层
六、正确的调色顺序
七、LUT 太重怎么办：强度控制
八、性能
九、验证：用示波器看，别只靠眼睛
十、坑清单

一、调色的三个层次

层次	工具	做什么
基础校正	`eq`（亮度/对比度/饱和度/gamma）、`colorlevels`（色阶）、`colorbalance`（白平衡）	把画面"修正常"（曝光准、白平衡准）
曲线调整	`curves`	精细控制各通道的映射曲线
风格化	LUT（`lut3d`）	一次性套用一套完整的色彩风格

大多数人以为的"调色"只是第一层——调饱和度和对比度。这能对画面产生影响，但做不到"电影感"，因为那是一整套非线性、跨通道的色彩映射（比如把暗部往青蓝偏、亮部往暖橙偏，同时压缩高光）。

这种复杂的映射用 eq 参数是表达不出来的，只能靠 LUT。

二、LUT 到底是什么

LUT = Look-Up Table（查找表）：给定输入颜色，查表得到输出颜色。

类型	结构	能表达什么
1D LUT	每个通道一张一维表（R、G、B 各自独立映射）	只能做 gamma、通道独立的调整
3D LUT	三维立方体（比如 33³ = 35937 个采样点）	任意的色彩映射（包括跨通道、饱和度联动）
HALD CLUT	把 3D LUT 编码成一张图片	同上，用图片方式传递

我们用的都是 3D LUT，因为它能表达完整的色彩变换。

.cube 文件格式（文本，可以直接打开看）：

# Generated by ...
LUT_3D_SIZE 33
DOMAIN_MIN 0.0 0.0 0.0
DOMAIN_MAX 1.0 1.0 1.0

0.000000 0.000000 0.000000      ← 输入 (0,0,0) → 输出 (0,0,0)
0.030303 0.000000 0.000000
...

LUT_3D_SIZE 33 表示每边 33 个采样点（常见的还有 17、25、65）。采样点越多越精确，但文件越大、计算越慢。33³ 是最常见的平衡点。

重要认知：LUT 是"死的"映射。它不知道你的素材是什么样——如果素材本身曝光不准、白平衡偏了，套 LUT 只会把错误一起放大。所以先做基础校正，再套 LUT。

三、ffmpeg 里怎么用 LUT

基本用法

ffmpeg -i input.mp4 -vf "lut3d=file=filmic.cube" -c:v libx264 -crf 18 output.mp4

用第二个输入的方式（更灵活）

ffmpeg -i input.mp4 -i filmic.cube \
  -filter_complex "[0:v][1:v]lut3d[out]" \
  -map "[out]" -map 0:a -c:v libx264 -crf 18 -c:a copy output.mp4

插值方式

lut3d 有个 interp 参数，决定"落在采样点之间的颜色怎么算"：

-vf "lut3d=file=filmic.cube:interp=tetrahedral"

取值	说明
`nearest`	最近邻，最快，可能有色阶
`trilinear`	三线性插值，默认，质量和速度平衡
`tetrahedral`	四面体插值，质量最好，慢一点

建议用 tetrahedral——尤其是对渐变（天空）多的素材，三线性插值可能产生轻微的色带。

其他 LUT 相关滤镜

滤镜	用途
`lut1d`	应用 1D LUT
`lut3d`	应用 3D LUT
`haldclut`	用 HALD 图片做 LUT（有些 LUT 以图片形式分发）
`lut` / `lutrgb` / `lutyuv`	用表达式自定义映射（适合简单的数学变换）

四、Log 素材：最常见也是最大的坑

这是我踩的第一个坑。

Log 曲线（Sony S-Log、Canon C-Log、Panasonic V-Log、ARRILogC）是相机为了保留更多动态范围设计的：把传感器记录的亮度用一条对数曲线"压扁"存储。

所以 Log 素材看起来是灰的、低对比度、低饱和度——这是正常的，信息都在，只是需要"展开"。

错误的做法：直接给 Log 素材套一个"风格 LUT"（比如某个电影模拟 LUT）。

原因：那种风格 LUT 的设计前提是"输入是 Rec.709 的正常画面"。你喂给它一个灰扑扑的 Log 画面，出来的结果就是对比度不够、颜色发闷。

正确的流程：

Log 素材
   ↓ ① 转换到 Rec.709（这一步由"技术 LUT"或色彩空间转换完成）
Rec.709 正常画面
   ↓ ② 基础校正（曝光/白平衡）
校正后画面
   ↓ ③ 套风格 LUT
成片

第①步有两种做法：

做法 A：用厂商提供的"Log → Rec.709"技术 LUT（推荐，最准）

ffmpeg -i log_footage.mp4 \
  -vf "lut3d=file=SLog3_to_Rec709.cube:interp=tetrahedral" \
  -c:v libx264 -crf 18 rec709.mp4

做法 B：用 zscale 做色彩空间转换（没有 LUT 文件时）

ffmpeg -i log_footage.mp4 \
  -vf "zscale=t=linear:npl=100,zscale=p=709:t=709:m=709:r=tv" \
  -c:v libx264 -crf 18 rec709.mp4

（HDR 的 PQ/HLG 素材转 SDR 需要 tone mapping，项目里 HDR 那篇讲过，这里不重复。）

两步合并（技术转换 + 风格 LUT）：

ffmpeg -i log_footage.mp4 \
  -vf "lut3d=file=SLog3_to_Rec709.cube,lut3d=file=filmic.cube" \
  -pix_fmt yuv420p10le \
  -c:v libx264 -crf 18 output.mp4

滤镜链按顺序执行——先技术转换，后风格 LUT，这个顺序不能反。

五、位深：为什么 8bit 上调色会断层

第二个坑。

8bit 意味着每个通道只有 256 个可能的值。LUT 的映射是"连续"的，但输出必须四舍五入到 256 个档位之一——在渐变区域（天空、墙面、皮肤），相邻档位之间就会出现可见的跳变，也就是色带（banding）。

Log 素材尤其严重：它原本的动态范围被压缩在 8bit 里，展开之后每个档位代表的亮度跨度很大，色带非常明显。

解决：在 10bit（或更高）上调色，最后再输出目标位深。

ffmpeg -i input.mp4 \
  -vf "lut3d=file=filmic.cube,format=yuv420p10le" \
  -c:v libx264 -pix_fmt yuv420p10le -crf 20 output_10bit.mp4

如果最终要 8bit（兼容性考虑），输出时加抖动（dither）把量化误差打散：

ffmpeg -i input.mp4 \
  -vf "lut3d=file=filmic.cube,format=yuv420p10le" \
  -c:v libx264 -pix_fmt yuv420p \
  -vf "zscale=d=error_diffusion" \      # 注意：不要写两个 -vf
  -crf 20 output_8bit.mp4

（正确写法是把所有滤镜放一个 -vf 里）：

ffmpeg -i input.mp4 \
  -vf "lut3d=file=filmic.cube,format=yuv420p10le,zscale=d=error_diffusion,format=yuv420p" \
  -c:v libx264 -crf 20 output_8bit.mp4

抖动的效果：色带变成一层细微的噪点，人眼对噪点的容忍度远高于对色带的——这是"用不明显的噪声换取没有明显色带"的经典手法。

判断有没有色带：看渐变区域（天空、虚化背景），或者用 histogram 滤镜看直方图是否出现"梳齿"。

六、正确的调色顺序

我现在的标准流程（ffmpeg 滤镜链从前到后）：

1. 曝光/色阶         colorlevels / eq=brightness
2. 白平衡            colorbalance / colorchannelmixer
3. 对比度/饱和度      eq=contrast:saturation
4. 曲线（可选）       curves
5. 风格 LUT          lut3d
6. 位深/范围转换      format + zscale
7. 锐化（可选）       unsharp

为什么是这个顺序：

前面的步骤是"修正"，要在"风格化"之前完成（风格 LUT 会放大一切）；
位深转换放最后（中间过程保持高精度）；
锐化放最后（锐化色彩映射后的画面，而不是之前）。

完整示例：

ffmpeg -i log.mp4 \
  -vf "lut3d=file=SLog3_to_Rec709.cube,\
colorlevels=rimin=0.02:gimin=0.02:bimin=0.02:rimax=0.98:gimax=0.98:bimax=0.98,\
colorbalance=rs=0.03:gs=0.0:bs=-0.03:rm=0.02:gm=0.0:bm=-0.02,\
eq=contrast=1.05:saturation=1.05,\
lut3d=file=filmic.cube:interp=tetrahedral,\
format=yuv420p10le" \
  -c:v libx264 -pix_fmt yuv420p10le -crf 20 -preset slow \
  -c:a copy output.mp4

注意多行 -vf 的写法：用反斜杠换行时，行首不要有空格（否则会被当成滤镜名的一部分导致解析失败）。这是很常见的错误。

七、LUT 太重怎么办：强度控制

第三个坑：很多风格 LUT 是为特定素材设计的，套到你的素材上可能"太重"（比如暗部压得太死、肤色偏得太厉害）。

ffmpeg 的 lut3d 没有内建的强度参数，但可以用 blend 滤镜把调色结果和原图混合：

ffmpeg -i input.mp4 \
  -filter_complex "\
[0:v]split[a][b];\
[a]lut3d=file=filmic.cube[lut];\
[lut][b]blend=all_mode=normal:all_opacity=0.6[out]" \
  -map "[out]" -map 0:a -c:v libx264 -crf 18 -c:a copy output.mp4

解释：

split 把原图复制成两份；
一份套 LUT；
blend 把"调色后"和"原图"按 all_opacity=0.6 混合——0.6 就是 LUT 强度；
all_mode=normal 表示上层（第一个输入）以不透明度 0.6 覆盖下层。

强度参考：

强度	效果
0.3~0.5	轻微风格化（更自然）
0.6~0.8	明显的风格（常用）
1.0	完整 LUT（可能过重）

我的习惯：先套 1.0 看效果，然后逐步降到 0.7 左右——大多数情况下 0.6~0.8 比 1.0 好看，因为保留了素材本身的色彩特征。

八、性能

lut3d 是逐像素操作，成本不低。实测（1080p，8 核）：

配置	处理速度	说明
8bit + trilinear	45 fps	快
10bit + trilinear	28 fps
10bit + tetrahedral	16 fps	质量最好，慢
4K 10bit + tetrahedral	4 fps	很慢，要有耐心

优化建议：

LUT 尺寸：33³ 够用，别用 65³（慢 4 倍，肉眼差别极小）；
插值：不追求极致用 trilinear；
先缩放在调色前还是后：如果需要输出 720p，先缩放再调色（像素少，快得多）——画质差异可忽略；
调色和编码合并成一条命令（避免中间落盘：调色输出 raw 再编码会非常慢且占磁盘）。

不要先调色输出一个无损中间文件再编码——1080p 10bit 无损中间文件每分钟几个 GB，磁盘和 IO 都是灾难。一条命令做完。

九、验证：用示波器看，别只靠眼睛

ffmpeg 自带示波器滤镜，这是我后来养成的习惯（输出一张图，看数据而不是凭感觉）：

波形图（waveform）：看亮度分布和曝光

ffmpeg -i input.mp4 -vf "waveform=m=1:i=0.1:filter=lowpass,scale=1024:512" \
  -frames:v 1 waveform.png

波形压在顶部 → 过曝；
压在底部 → 欠曝；
理想是分布在中下部（暗部有细节、亮部不溢出）。

矢量图（vectorscope）：看色彩和饱和度

ffmpeg -i input.mp4 -vf "vectorscope=m=color:i=0.1,scale=512:512" \
  -frames:v 1 vectorscope.png

点越靠中心 → 饱和度越低；
越靠边缘 → 越饱和（可能溢出，广播标准有上限）；
皮肤色调应该落在"肤色线"附近（矢量图上通常有标记）。

直方图：

ffmpeg -i input.mp4 -vf "histogram=level_height=256:display_mode=stack" \
  -frames:v 1 hist.png

对比调色前后：把原片和成片的波形图并排看，能立刻确认"暗部有没有被压死""亮部有没有溢出"。这比盯着屏幕猜靠谱得多——眼睛会被整体观感欺骗，示波器不会。

一个实用技巧：抽几个代表性帧（暗场景、亮场景、人物特写）各做一次示波器，批量处理时作为验收依据。

十、坑清单

用 eq 调饱和度当调色 → 只能做很有限的调整。风格化必须用 LUT。
给 Log 素材直接套风格 LUT → 灰蒙蒙。先做 Log → Rec.709 转换。
8bit 上调色 → 色带。在 10bit 上调色，输出 8bit 时加抖动。
两个 -vf 参数 → 后者覆盖前者，前面的滤镜被丢掉。所有滤镜写在一个 -vf 里。
多行 -vf 行首有空格 → 解析失败（空格被当成滤镜名）。
LUT 文件路径含空格或特殊字符 → 要转义（file='my lut.cube'）。
LUT 插值用 nearest → 渐变区域色阶明显。用 tetrahedral 或 trilinear。
先调色后缩放 → 慢（对 4K 像素做调色）。先缩放。
先调色输出中间文件再编码 → 磁盘爆掉。一条命令做完。
LUT 套太重 → 用 blend 混合原图减强度（0.6~0.8）。
不看示波器只靠眼睛 → 主观判断容易被"变艳了"误导。看波形图和矢量图。
忽略色彩范围（tv/pc） → limited 和 full 混用会导致发灰或者过曝。确认 color_range。
HDR 素材当普通素材调色 → 需要 tone mapping，不然高光全白。
批量套同一个 LUT → 不同镜头的曝光不同，套同样 LUT 效果不一致。理想是分镜头调，至少要抽查。
用网上的 LUT 不看授权 → 很多 LUT 是商业授权的。确认能不能商用。
调色后直接 -c:a copy 但视频流参数变了 → 这没问题（音频独立），但要确认封装兼容性。

最后说说这次之后我对"调色"的理解变化。

以前我觉得调色是"审美活"——是摄影师/调色师的领域，做技术的插不上手。做完这批之后我明白：调色的审美部分确实在人工，但它的工程部分（色彩空间、位深、LUT 格式、验证方法）完全是技术活，而且后者决定了前者的下限。

具体来说：

色彩空间搞错 → 再好的 LUT 也出不来正确结果；
位深不够 → 一定会出色带，跟 LUT 好坏无关；
没有验证手段 → 你不知道自己的调整是不是"修好了"还是"修过头了"。

所以现在遇到调色需求，我的第一句话是"素材是什么色彩空间、什么位深、有没有 Log"，而不是"你想要什么风格"。前者决定了能不能做对，后者只是参数选择。

还有一点：示波器是性价比最高的学习工具。把同一段素材套不同 LUT、不同强度，各出一张波形图并排看，很快就能建立"参数变化 → 画面变化"的直觉。比看十篇教程有用。