На заре появления телевидения входной линейный видео-сигнал без какой-либо коррекции выглядел очень темным на экране телевизора. Кроме того, света обладали избыточной информацией о тоновых переходах, тогда как в тенях наблюдался их недостаток. Т.е. телевизоры обладали нелинейностью. Для компенсации этой нелинейности необходимо было ввести некоторую коррекцию. Поскольку аппаратно реализовать коррекцию линейного сигнала в телевизорах было крайне дорогим удовольствием, было решено изменять непосредственно исходный видеосигнал. Так возник стандарт коррекции с гаммой 2.5. Позже в мониторах Apple была использована гамма 1.8. А все современные мониторы, включая мониторы Apple, уже используют гамму 2.2. Что представляет собой гамма?

Гамма-коррекция - это изменение яркости изображения, которое может быть представлено простой степенной функцией вида O = I γ, где γ - степень (называемая гаммой), в которую возводится входный сигнал I, чтобы получить выходной O. Также могут использоваться и более сложные функции, описывающие тональное распределение. То есть гамма определяет результирующую яркость и контраст изображения.

Рассмотрим всю цепочку коррекции сигнала:

1. Сцена линейно фиксируется сенсором камеры. Происходит некоторая нормализация и очистка сигнала в фотокамере.

2. В RAW-файл записывается линейный сигнал. Надо сказать, что эта линейность достаточно условная и идеально-линейных сенсоров не существует. Но в целом можно утверждать, что в RAW-файлах информация линейна.

3. Происходит преобразование линейного RGB в целевое пространство, например, sRGB. Выполняется гамма-коррекция вида O = I 1/γ, где γ - гамма, либо более сложная коррекция как в случае sRGB или L* (см.ниже). В результате у изображения повышается яркость. Далее могут происходить различные коррекции (контраст, насыщенность и т.д.)

4. Для вывода на экран происходит гамма-коррекция опять к линейному виду через O = I γ.

5. Происходит преобразование линейного RGB в пространство монитора (обычно через системный профиль). Снова выполняется гамма-коррекция вида O = I 1/γ и полученное изображение отравляется на экран.

6. Все изображение экрана вместе с выводимым изображением в видеокарте преобразуется к линейному виду через O = I γ.

7. Полученное линейное представление выводится на матрице монитора.

Если приглядеться к этой цепочке, то становится очевидным, что гамма-преобразования происходят многократно. Это на самом деле весьма избыточно и, что самое неприятное, в результате этих трансформаций накапливаются ошибки, искажающие цвет. К сожалению, эти исторически возникшие операции сейчас уже практически невозможно исключить или оптимизировать. Очень много устройств выводят изображения на экран как есть, полагая, что исходные изображения в формате sRGB или AdobeRGB.

В следующей таблице представлены стандартные гаммы цветовых пространств:

 

Name

Gamma
Adobe RGB (1998) 2.2
Apple RGB 1.8
Best RGB 2.2
Beta RGB 2.2
Bruce RGB 2.2
CIE RGB 2.2
ColorMatch RGB 1.8
Don RGB 4 2.2
ECI RGB v2 L*
Ekta Space PS5 2.2
NTSC RGB 2.2
PAL/SECAM RGB 2.2
ProPhoto RGB 1.8
Rec.709 ≈1.9
SMPTE-C RGB 2.2
sRGB ≈2.2
Wide Gamut RGB 2.2

Гамма-преобразования выполняются по следующими формулами:

Как видно, некоторые стандарты, включая sRGB, используют в отличии от простой экспоненциальной функции небольшой прямолинейный участок (slope). Стандарт sRGB приблизительно равен гамме 2.2, поэтому в вышеприведенной таблице указано это значение. Кривая L* (используемая в Lab) максимально имитирует гамму-коррекцию человеческого глаза и примерно равняется 2.45. Cтандарт BT.709 (Rec.709, он же стандарт HDTV, cейчас этот стандарт устарел и заменен новым BT.1886), из которого были заимствованы цвета для sRGB, имеет гамму 1.93.

Поскольку, обработка фотографий практически всегда часто включает искажения яркостей тех или иных областей, зритель в итоге видит изображение, которое не соответствует снятой сцене. Поэтому на этапе преобразования из RAW в RGB следует применять такую гамму, которая максимально будет близка к желаемому результату. То есть нет никакого смысла на этом этапе строго применять гамму sRGB, 2.2 или каку-либо другую.

Нужно отметить, что зрение человека нелинейно. Для нормального восприятия окружающего мира, мозг человека производит коррекцию сигнала, получаемого с сетчатки глаза. Считается, что эта коррекция близка к экспоненциальной функции. То есть изначально линейный сигнал подвергается повышению, причем в тенях сильнее, чем в светах. Связано это с необходимостью видеть детали в тенях. Умение распознать опасность, скрытую в тени, было жизненно необходимым для человека.

Пожалуй, это все, что нужно вкратце знать о гамме. Удачи!

Дополнительно:

Что такое коррекция гаммы

 

 

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить