Gammakorrigering

Gammakorrigering eller gammakorrigering (ibland - gamma ) - förbetoning av ljusstyrkan hos de svartvita eller färgseparerade komponenterna i en färgbild när den spelas in i tv och digitalfotografering . Som en överföringsfunktion för gammakorrigering används oftast en makt - lagsfunktion i formen

Where fungerar som en koefficient , och ingångs- och utdatavärdena är icke-negativa reella tal . I det allmänna fallet, om , är ingångs- och utdatavärdena i intervallet från 0 till 1. När de är lika med ett är halvtonsöverföringskarakteristiken linjär och objektets belysningsskillnader i högdagrar och skuggor visas på samma sätt [1] .

I fallet när denna parameter är mindre än en, förbättras igenkänningen av detaljer i svagt upplysta områden. Detta förhållande, som kallas "kodningsgamma", används vid omvandling av en optisk bild till en elektrisk signal eller digital fil i sändande kameror och digitalkameror . När den mottagna signalen reproduceras på ett kinescope , på grund av särdragen i dess ljusegenskaper, inträffar en omvänd transformation, som ett resultat av vilken det resulterande gamma av hela systemet närmar sig enhet, vilket ger en proportionell överföring av halvtoner i hela området [ 2] . En liknande process inträffar när en bild reproduceras på LCD-skärmar på grund av de omvända korrigeringskretsarna hos grafikkort [3] .

Origins

I modern digital-tv och digital fotografering gör gammakorrigering under kodning det möjligt att ta hänsyn till särdragen i uppfattningen av halvtoner av mänsklig vision för att öka effektiviteten vid användning av färgdjup . Det är känt att ögat under normala förhållanden skiljer mellan skillnader i belysning bättre i skuggor än i högdagrar [3] . I avsaknad av gammakorrigering kodas för många halvtoner i högdagrarna i den digitala bilden, som betraktaren inte kan urskilja. Tvärtom, för lite information finns kvar i skuggorna, vilket minskar kvaliteten på bilden [4] . I fallet med linjär kodning av JPEG-filer enligt det befintliga 8-bitarssystemet är " postering " av bilden oundviklig när ögat urskiljer stegvisa tonala övergångar [3] .

För första gången dök gammakorrigering upp i analog tv och dess användning berodde på det faktum att i katodstrålerör är förhållandet mellan antalet emitterade fotoner och katodspänningen olinjärt och nära en effektfunktion . Därför infördes en gammakorrigering i videosignalen , linjärt beroende på den överförda ljusstyrkan , för att kompensera för distorsionen av ljusstyrkan av kinescope [2] . Varje färg-tv- system har sina egna gammakorrigeringsstandarder som följer SMPTE [5] rekommendationerna . För moderna flytande kristallskärmar , där förhållandet mellan spänning och ljusstyrka är mer komplext, används speciella kompensationskretsar.

Fotografi och kinematografi

För fotografiska material i gelatin -silver visas beroendet av bildens optiska densitet på den erhållna exponeringen av den karakteristiska kurvan . Båda koordinaterna i förhållande till vilka kurvan är byggd - exponering och optisk densitet - har logaritmiska skalor. Därför är den rätlinjiga sektionen av den karakteristiska kurvan en kraftlag, och dess lutning mot abskissaxeln kännetecknar kontrastförhållandet och kallas ofta "gamma" för den fotografiska emulsionen . Detta koncept har ingenting att göra med gammakorrigering i elektroniska enheter, och ljudsammanträffandet har bara ett etymologiskt ursprung. Negativa fotografiska filmer och filmer har gamma mindre än en, medan positiva filmer har mer gamma . Med korrekt val av positivt fotografiskt material till negativet närmar sig det slutliga gamma enhet, vilket ger en proportionell överföring av halvtonerna i motivet. Gamma av reversibla fotografiska material är också nära enhet.

Beroendet av fotomatrisens analoga elektriska signal på den erhållna exponeringen är också linjär. I processen för analog-till-digital konvertering omvandlas en linjär signal till en icke-standardiserad datamatris, som vanligtvis kallas en RAW-fil . För att vara läsbar i visualiseringsenheter konverteras en RAW-fil till data från någon av de allmänt accepterade JPEG , TIFF eller PSD- standarderna och genomgår gammakorrigering under konverteringsprocessen, vilket ger ökat informationsinnehåll i skuggor [6] . Denna gammakorrigering tillhandahålls i de flesta färgrymder , som RGB och CMYK . Digital biograf , vars DCI-standarder kräver att varje bildruta i en film lagras i JPEG 2000-standarden , använder samma icke-linjära halvtonskonvertering när den digitaliseras. Samtidigt utförs professionell fotografering i olika RAW-format, samt i fotografier som inte är föremål för gammakorrigering.

Denna teknik låter dig få maximal fotografisk latitud vid ingången , med efterföljande inmatning av gammakorrigering när du skapar den slutliga digitala masterkopian och dess fotoutmatning till film . I billiga digitala biokameror som inte lämpar sig för inspelning av okomprimerad RAW-video, används icke-standard gammakorrigering för att utöka utbudet. Till exempel, i kameror i Canon Cinema EOS- familjen och Canon EOS digitala SLR-kameror med funktionen av professionell film, accepteras "Canon Log Gamma" i allmänhet med en mjukare böjning av högdagrarna [7] .

Gammakorrigeringsstandarder

I de flesta analoga tv-system är kodningsgammakorrigeringen i intervallet 1,2-1,3 [2] . Standardgammavärdet för sRGB- och Adobe RGB-färgrymder är 2,2 [3] . Samma värde accepteras i Windows operativsystem och de flesta andra. I den första generationens Macintosh -datorer var bildskärmens gamma 1,8, men senare ersattes standarden av en allmänt accepterad. Gråskalekurvan för RAW- filer är linjär eftersom den inte är gammakorrigerad, men för normal visning visar tittare RAW-filer med en standardkorrigering på 2,2 [8] .

Det ursprungliga gammavärdet för de flesta katodstrålerörsmonitorer är 2,5, och för att få ett standarddisplay gamma på 2,2 utför grafikkortet ytterligare signalkorrigering. Detsamma gäller flytande kristallskärmar, vars displaykarakteristik är ännu mer icke-linjär än rörens. Inställningsverktyg för grafikkort och interna signalbearbetningsmoduler i bildskärmar gör att du kan applicera en modifierad signal på bildskärmarnas ingång och på så sätt justera displayens gamma.

Gammakorrigering och färgprofil

Övervakningsgammavärden påverkar direkt hur ljus en bild kommer att visas utan färgkorrigering.

När du överför en bildfil mellan datorer kan kopian av bilden verka ljusare eller mörkare än originalet. Olika operativsystem (till exempel Microsoft Windows , GNU/Linux och Macintosh ) har olika standarder för inline gammakorrigering.

I professionellt arbete tar programvaran hänsyn till färgprofilerna för bilden och skärmen och kan göra nödvändiga justeringar.

Till exempel fungerar gammakorrigeringen som är inbyggd i PNG -formatet enligt följande: data om visningsinställningarna , grafikkort och programvara (gammainformation) sparas i filen tillsammans med själva bilden, vilket säkerställer att kopian är identisk med originalet när den överförs till en annan dator.

Gammakorrigering som filter

I de flesta bildbehandlingsprogram är gammakorrigering inbyggd som ett bearbetningsfilter. Om du vill göra en bild ljusare eller mörkare kan du använda gammakorrigering. För videoinnehåll finns det speciella processorer som tillåter linjär gammakorrigering [9] .

Vid ljusning är det till exempel möjligt att nya detaljer dyker upp i mörka områden som tidigare inte var synliga.

Se även

Källor

  1. ↑ Television, 2002 , sid. 37.
  2. ↑ 1 2 3 Television, 2002 , sid. 60.
  3. ↑ 1 2 3 4 Vad är gammakorrigering . Lärobok . Cambridge i färg. Datum för åtkomst: 21 december 2014. Arkiverad från originalet 21 december 2014.
  4. ↑ Charles Poynton. Ofta ifrågasatta svar om gamma  . GammaFQA . Färgteknik (24 december 2010). Datum för åtkomst: 19 december 2014. Arkiverad från originalet 11 december 2014.
  5. ↑ Teknik och bioteknik, 2009 , sid. 42.
  6. ↑ Johnson, 2007 , sid. 198.
  7. ↑ Jem Schofield. Förstå EOS C300 :s Canon Log Gamma  . kunskapsbas . Canon USA (2 november 2011). Hämtad 14 januari 2016. Arkiverad från originalet 8 augusti 2015.
  8. ↑ Pavel Kosenko. Hur ser en Raw-fil ut? . LiveJournal (12 januari 2011). Hämtad 21 december 2014. Arkiverad från originalet 25 oktober 2014.
  9. ↑ Kramer och Caliber UK scalers . Hämtad 10 mars 2015. Arkiverad från originalet 2 april 2015.

Litteratur

Länkar