Gamma korrekció

Gamma-korrekció vagy gamma-korrekció (néha - gamma ) – a színes kép fekete-fehér vagy színnel elválasztott összetevőinek fényerejének előtérbe helyezése televíziós és digitális fényképezéskor . A gamma-korrekció átviteli függvényeként leggyakrabban hatványtörvény -függvényt használnak az űrlapon

V_{{{\text{out}}}}=A{V_{{{\text{in}}}}}^{{\gamma }}

Ahol együtthatóként szolgál , és a bemeneti és kimeneti értékek nem negatív valós számok . Általános esetben, ha , akkor a bemeneti és kimeneti értékek 0 és 1 közötti tartományban vannak. Ha eggyel egyenlő, akkor a féltónus átviteli karakterisztika lineáris, és az objektum megvilágítási különbségei a csúcsfényekben és az árnyékokban ugyanúgy megjelennek. [1] . $A$ $V_{{{\text{in)))$ $V_{{{\text{out}}}}$ $A=1$ ${\gamma }$

Abban az esetben, ha ez a paraméter egynél kisebb, a gyengén megvilágított területeken javul a részletek felismerése. Ezt az arányt, amelyet "kódolási gamma-nak" neveznek, akkor használják, amikor az optikai képet elektromos jellé vagy digitális fájllá alakítják át átviteli kamerákban és digitális fényképezőgépekben . A vett jel kineszkópon történő reprodukálásakor annak fényjellemzőinek sajátosságaiból adódóan inverz transzformáció következik be, melynek eredményeként a teljes rendszer eredő gammája megközelíti az egységet, a féltónusok arányos átvitelét biztosítva a teljes tartományban . 2] . Hasonló folyamat megy végbe, amikor a videokártyák fordított korrekciós áramkörei miatt folyadékkristályos kijelzőkön kép reprodukálódik [3] .

Eredet

A modern digitális televíziózásban és digitális fényképezésben a kódolás közbeni gamma-korrekció lehetővé teszi a féltónusok emberi látással történő érzékelésének sajátosságainak figyelembevételét a színmélység használatának hatékonyságának növelése érdekében . Ismeretes, hogy normál körülmények között a szem jobban megkülönbözteti a megvilágításbeli különbségeket az árnyékokban, mint a fényes területeken [3] . Gamma-korrekció hiányában a digitális kép csúcspontjaiban túl sok féltónus kódolódik, amit a néző nem tud megkülönböztetni. Éppen ellenkezőleg, túl kevés információ marad az árnyékban, ami rontja a kép minőségét [4] . JPEG fájlok lineáris kódolása esetén a meglévő 8 bites rendszer szerint a kép „ poszterizálása ” elkerülhetetlen, ha a szem lépcsőzetes tónusátmeneteket különböztet meg [3] .

A gamma-korrekció először jelent meg az analóg televíziózásban , és annak alkalmazását az okozta, hogy a katódsugárcsövekben a kibocsátott fotonok száma és a katódfeszültség közötti kapcsolat nemlineáris és közel áll a teljesítményfüggvényhez. Ezért a videojelbe gamma-korrekciót vezettek be , amely lineárisan függ az átvitt fényerőtől , hogy kompenzálja a fényerő kineszkóp általi torzulását [2] . Minden színes televíziós rendszernek megvannak a saját gamma-korrekciós szabványai, amelyek követik az SMPTE [5] ajánlásait . A modern folyadékkristályos kijelzők esetében, ahol a feszültség és a fényerő közötti kapcsolat bonyolultabb, speciális kompenzációs áramköröket használnak.

Fényképészet és filmművészet

Zselatin -ezüst fényképészeti anyagoknál a kép optikai sűrűségének a kapott expozíciótól való függését a karakterisztikus görbe mutatja . Mindkét koordináta , amelyhez a görbe felépül – az expozíció és az optikai sűrűség – logaritmikus skálával rendelkezik. Ezért a jelleggörbe egyenes szakasza hatványtörvény, és az abszcissza tengelyhez viszonyított meredeksége jellemzi a kontrasztarányt , és gyakran nevezik a fényképészeti emulzió "gammának" . Ennek a felfogásnak semmi köze az elektronikai eszközök gamma-korrekciójához, a hangegybeesésnek pedig csak etimológiai eredete van. A negatív fotó- és filmfilmek gamma-értéke egynél kisebb, míg a pozitív filmeknél több . A pozitív fotóanyag negatívhoz való helyes kiválasztásával a végső gamma megközelíti az egységet, és biztosítja a téma féltónusainak arányos átvitelét. A megfordítható fényképészeti anyagok gamma is közel áll az egységhez.

A fotomátrix analóg elektromos jelének függése a kapott expozíciótól szintén lineáris. Az analóg-digitális átalakítás során a lineáris jelet nem szabványos adattömbbé alakítják, amelyet általában RAW-fájlnak neveznek . Annak érdekében, hogy a vizualizációs eszközökben olvasható legyen, a RAW fájlt az általánosan elfogadott JPEG , TIFF vagy PSD szabványok valamelyikéből alakítják át adatokká , és az átalakítási folyamat során gamma-korrekción mennek keresztül, ami megnövelt információtartalmat biztosít az árnyékban [6] . Ez a gamma-korrekció a legtöbb színtérben elérhető , például az RGB és a CMYK színtérben . A digitális mozi , amelynek DCI szabványai megkövetelik, hogy a film minden egyes képkockáját a JPEG 2000 szabványban tárolják, ugyanazt a nemlineáris féltónus-konverziót használja digitalizáláskor. Ugyanakkor a professzionális fényképezés különféle RAW formátumokban, valamint olyan fényképeken történik, amelyek nem tartoznak gamma-korrekciónak.

Ez a technológia lehetővé teszi a maximális fényképezési szélesség elérését a bemeneten , majd a gamma-korrekció bemenetét a végső digitális mestermásolat és annak fényképkimenete filmre történő készítésekor . Az olcsó digitális mozi kamerákban, amelyek nem alkalmasak tömörítetlen RAW-videók rögzítésére, nem szabványos gamma-korrekciót alkalmaznak a tartomány bővítésére. Például a Canon Cinema EOS család kameráiban és a professzionális operatőri funkcióval rendelkező Canon EOS digitális tükörreflexes fényképezőgépekben a „Canon Log Gamma” általánosan elfogadott, a kiemelések simább hajlításával [7] .

Gamma korrekciós szabványok

A legtöbb analóg televíziós rendszerben a kódolási gamma-korrekció 1,2-1,3 tartományba esik [2] . Az sRGB és Adobe RGB színterek alapértelmezett gammaértéke 2,2 [3] . Ugyanezt az értéket fogadja el a Windows operációs rendszer és a legtöbb más. Az első generációs Macintosh számítógépekben a monitor gamma 1,8 volt, de később a szabványt felváltották egy általánosan elfogadott. A RAW fájlok szürkeárnyalatos görbéje lineáris, mert nem gamma korrigált, de normál megjelenítés esetén a nézők a RAW fájlokat 2,2-es szabványos korrekcióval jelenítik meg [8] .

A legtöbb katódsugárcsöves monitor natív gamma értéke 2,5, és a szabványos 2,2-es kijelző gamma eléréséhez a videokártya további jelkorrekciót végez. Ugyanez vonatkozik a folyadékkristályos kijelzőkre is, amelyek megjelenítési jellemzői még a csöveknél is nemlineárisabbak. A videokártya-beállító eszközök és a monitorok belső jelfeldolgozó moduljai lehetővé teszik, hogy módosított jelet vigyen a kijelzők bemenetére, és így állítsa be a kijelző gammát.

Gamma korrekció és színprofil

A monitor gammaértékei közvetlenül befolyásolják, hogy a kép milyen fényes legyen színkorrekció nélkül.

Képfájl számítógépek közötti átvitelekor a kép másolata világosabbnak vagy sötétebbnek tűnhet, mint az eredeti. A különböző operációs rendszerek (például Microsoft Windows , GNU/Linux és Macintosh ) eltérő szabványokkal rendelkeznek a soron belüli gamma-korrekcióhoz.

A professzionális munka során a szoftver figyelembe veszi a kép és a monitor színprofilját, és el tudja végezni a szükséges beállításokat.

Például a PNG formátumba épített gamma-korrekció a következőképpen működik: a képernyőbeállításokról , a videokártyáról és a szoftverről (gamma információk) a képpel együtt a fájlba kerül mentésre, ami biztosítja, hogy a másolat azonos legyen az eredetivel. amikor átviszik egy másik számítógépre.

Gamma korrekció szűrőként

A legtöbb képalkotó szoftverben a gamma-korrekció feldolgozási szűrőként van beépítve. Ha világosítani vagy sötétíteni szeretne egy képet, használhatja a gamma-korrekciót. A videótartalomhoz speciális processzorok vannak, amelyek lehetővé teszik a lineáris gamma-korrekciót [9] .

Például világosításkor előfordulhat, hogy új részletek jelennek meg a korábban nem látható sötét területeken.

Lásd még

Források

↑ Televízió, 2002 , p. 37.
↑ 1 2 3 Televízió, 2002 , p. 60.
↑ 1 2 3 4 Mi a gamma-korrekció ? Tankönyv . Cambridge színesben. Hozzáférés dátuma: 2014. december 21. Az eredetiből archiválva : 2014. december 21. (Orosz)
↑ Charles Poynton. Gyakran ismételt válaszok a gammáról . GammaFQA . Színtechnológia (2010. december 24.). Hozzáférés dátuma: 2014. december 19. Az eredetiből archiválva : 2014. december 11.
↑ A mozi technikája és technológiája, 2009 , p. 42.
↑ Johnson, 2007 , p. 198.
↑ Jem Schofield. Az EOS C300 Canon Log Gamma bemutatása . tudásbázis . Canon USA (2011. november 2.). Letöltve: 2016. január 14. Az eredetiből archiválva : 2015. augusztus 8..
↑ Pavel Kosenko. Hogyan néz ki egy nyers fájl? . LiveJournal (2011. január 12.). Letöltve: 2014. december 21. Az eredetiből archiválva : 2014. október 25.. (Orosz)
↑ Kramer és Caliber UK mérlegek . Letöltve: 2015. március 10. Az eredetiből archiválva : 2015. április 2. (határozatlan)

Irodalom

Jaconia V. E. 4. fejezet A televíziós kép torzulásai // Televízió . - M . : Forródrót - Telecom, 2002. - S. 59-61. — 640 p. - ISBN 5-93517-070-1 .
Stoletov A. _ Véget ér a film és a digitális háború? // A mozi technikája és technológiája: folyóirat. - 2009. - 4. sz. - S. 42-43.
Chris Johnson. 10. fejezet A zónarendszer és a digitális fényképezés // The Practical Zone System for Film and Digital Photography = The Zone System in Digital and Classical Photography / Diane Heppner. - 4. kiadás - Oxford: Focal Print, 2007. - 285 p. - ISBN 978-0-240-80756-0 .

Linkek

Alekszej Ignatenko. Gamma korrekció (nem elérhető link) . 5. előadás . A VMK MGU Számítógépes Grafikai és Multimédia Laboratóriuma (2011. március 23.). Hozzáférés dátuma: 2014. december 21. Az eredetiből archiválva : 2014. december 21. (Orosz)