Man liest (und wir schreiben ja auch) an vielen Stellen von LUTs. Doch wer nicht schon einen gewissen Einblick in Video- und Filmtechnologie hat, versteht vielleicht bis heute gar nicht, was eine LUT eigentlich ist. Dem wollen wir mit etwas Grundlagenwissen nachhelfen...
Was ist eine LUT?
Also mal ganz von Anfang an: Was ist eigentlich eine LUT. Die Abkürzung steht für "Look Up Table" - was frei übersetzt soviel bedeutet wie eine Tabelle zum Nachschlagen. LUTs gibt es nicht es erst seit der Erfindung der digitalen Farbkorrektur, sondern sie finden sich schon seit Jahrzehnten in der Informatik als trickreiche Abkürzung bei komplexen Berechnungen.
Die zugrunde liegende Idee ist dabei recht einfach zu verstehen. Anstatt eine Berechnung millionenfach aufs Neue auszuführen, speichert man die Rechenergebnisse in Tabellen. Anschließend kann man das Ergebnis "einfach" in der Tabelle nachschlagen, anstatt es aufwändig berechnen zu müssen. Man tauscht bei einer LUT also gesparte Rechenzeit gegen zusätzlichen Speicherplatz.
Zusätzliche Interpolation
Ist der Lösungsraum (also die Anzahl der möglichen Rechnungen und Ergebnisse) dabei sehr groß, dann lässt sich nicht jedes Ergebnis jeder prinzipiell möglichen Rechnung effizient speichern. Spielt jedoch die absolute Genauigkeit des Ergebnisses keine essentielle Rolle, nützt ein weiterer typischer LUT-Trick: Man speichert nur eine kleine Anzahl an exakten Ergebnissen und interpoliert anschließend zwischen den Punkten in der LUT-Tabelle, um dem korrekten Ergebnis möglichst nahe zu kommen.
Je mehr Ergebnisse man speichert, desto mehr Speicher braucht die Tabelle. Dafür werden auch die interpolierten Schätzungen exakter. Einen signifikanten Vorteil bringen LUTs vor allem, wenn sie komplett in den Cache des Prozessors passen. Dies ist ein relativ kleiner, aber sehr schneller Speicher, der direkt an den Rechenwerken des Rechners sitzt. Auf diesen Speicher kann der Prozessor blitzschnell zugreifen, so dass kleine LUTs hier deutlich schnellere Ergebnisse liefern können als lange Rechenoperationen.
Überschlägt man, wie oft eine Farbkorrektur für jeden Pixel eines 4K-Frames bis zu 60 mal in der Sekunde eine Farbtransformation berechnen muss, sind das ca. 442.368.000 RGB-Transformationen - pro Sekunde! Gerade auf älteren Rechnern ließe sich ohne LUTs somit keine Echtzeit-Farbtransformation erzielen.
