RAZUMEVANJE KOREKCIJE GAMA

Gama je pomembna, a redko razumljena značilnost skoraj vseh sistemov za digitalno slikanje. Določa razmerje med numerično vrednostjo slikovne pike in njeno dejansko svetilnostjo. Brez gama sence, ki jih zajamejo digitalni fotoaparati, ne bi bile tako vidne našim očem (na standardnem monitorju). Imenuje se tudi korekcija gama, kodiranje gama ali stiskanje gama, vendar se vse nanašajo na podoben koncept. Razumevanje, kako deluje gama, lahko izboljša tehniko osvetlitve, poleg tega pa pomaga kar najbolje izkoristiti urejanje slik.

ZAKAJ JE GAMA UPORABNA

1. Naše oči ne zaznavajo svetlobe tako, kot jo kamere . Pri digitalnem fotoaparatu, ko dvakratno število fotonov zadene senzor, ta prejme dvakrat več signala ("linearno" razmerje). Precej logično, kajne? Naše oči ne delujejo tako. Namesto tega zaznavamo dvojno svetlobo kot le delček svetlejšo – in vedno bolj pri višjih intenzivnostih svetlobe (»nelinearno« razmerje).

Referenčni ton Izberite: je
zaznala 50 % svetlobe

Zaznano kot 50 % kot Bright by Our Eyes

Kamera

Če imate težave z razlago grafa, si oglejte vadnico o orodju za krivulje Photoshopa.
Natančnost primerjave je odvisna od tega, ali imate dobro umerjen monitor, nastavljen na gama zaslona 2,2.
Dejansko zaznavanje bo odvisno na pogoje gledanja in nanje lahko vplivajo drugi bližnji toni.
Pri izjemno zatemnjenih prizorih, na primer pod svetlobo zvezd, začnejo naše oči videti linearno, kot to počnejo kamere.

V primerjavi s fotoaparatom smo veliko bolj občutljivi na spremembe temnih tonov kot na podobne spremembe svetlih tonov. Za to posebnost obstaja biološki razlog:omogoča našemu vidu, da deluje v širšem obsegu svetilnosti. V nasprotnem primeru bi bil tipičen razpon svetlosti, ki ga srečamo na prostem, prevelik.

Toda kako je vse to povezano z gama? V tem primeru je gama tisto, kar prevaja med svetlobno občutljivostjo našega očesa in občutljivostjo kamere. Ko je digitalna slika shranjena, je torej "kodirana z gama" — tako da dvakratna vrednost v datoteki bolj ustreza tistemu, kar bi zaznali kot dvakrat svetlejše.

Tehnična opomba:Gama je opredeljena z V =V , kjer je V izhodna vrednost svetilnosti in V vhodna/dejanska vrednost svetilnosti. Ta formula povzroči, da se modra črta zgoraj ukrivi. Ko je gama<1, se črta loči navzgor, medtem ko se pri gama>1 zgodi nasprotno.

2. Slike, kodirane z gama, učinkoviteje shranjujejo tone . Ker kodiranje gama prerazporedi tonske nivoje bližje temu, kako jih zaznavajo naše oči, je za opis danega tonskega obsega potrebnih manj bitov. V nasprotnem primeru bi bil presežek bitov namenjen opisu svetlejših tonov (kjer je kamera relativno bolj občutljiva), pomanjkanje bitov pa bi ostalo za opis temnejših tonov (kjer je kamera relativno manj občutljiva):

Izvirnik↓ Kodiran z uporabo samo 32 ravni (5 bitov) Linearno kodirano Gama kodirano

Opomba:Zgornji gradient, kodiran z gama, je prikazan s standardno vrednostjo 1/2,2
Glejte vadnico o bitni globini za ozadje o razmerju med nivoji in biti.

Opazite, kako linearno kodiranje uporablja nezadostne nivoje za opis temnih tonov - čeprav to vodi do presežka nivojev za opisovanje svetlih tonov. Po drugi strani pa z gama kodiranim gradientom tone približno enakomerno porazdeli po celotnem obsegu ("zaznavno enakomerno"). To tudi zagotavlja, da nadaljnje urejanje slik, barve in histogrami temeljijo na naravnih, zaznavno enotnih tonih.

Vendar imajo slike v resničnem svetu običajno vsaj 256 ravni (8 bitov), ​​kar je dovolj, da so toni videti gladki in neprekinjeni v tisku. Če bi namesto tega uporabili linearno kodiranje, bi bilo potrebnih 8X toliko ravni (11 bitov), ​​da bi se izognili posterizaciji slik.

POTEK DELA GAMA:KODIRANJE IN POPRAVEK

Kljub vsem tem prednostim kodiranje gama doda plast kompleksnosti celotnemu procesu snemanja in prikazovanja slik. Naslednji korak je tisti, kjer se večina ljudi zmede, zato se tega dela lotite počasi. Slika, kodirana z gama, mora imeti ob ogledu uporabljen "popravek gama", ki jo dejansko pretvori nazaj v svetlobo iz prvotnega prizora . Z drugimi besedami, namen kodiranja gama je snemanje slike - ne prikaz slike. Na srečo ta drugi korak ("gama zaslona") samodejno izvedeta vaš monitor in video kartica. Naslednji diagram prikazuje, kako se vse to ujema:

Slika kamere RAW
je shranjena kot datoteka JPEG 1. Slikovna datoteka Gamma+JPEG je prikazana
na računalniškem monitorju 2. Prikaži gama=neto učinek
3. Sistem Gama

1. Prikazuje sliko v barvnem prostoru sRGB (ki kodira z uporabo gama približno 1/2,2).
2. Prikazuje gama zaslona, ​​ki je enaka standardu 2,2

1. Gama slike . To uporabi vaš fotoaparat ali programska oprema za razvijanje RAW, kadar koli se zajeta slika pretvori v standardno datoteko JPEG ali TIFF. Prerazporedi izvorne tonske ravni kamere v tiste, ki so zaznavno bolj enotne, s čimer najučinkoviteje izkoristi dano bitno globino.

2. Gama zaslona . To se nanaša na neto vpliv vaše video kartice in prikazovalne naprave, tako da je lahko dejansko sestavljen iz več gam. Glavni namen gama zaslona je kompenzacija gama datoteke — s čimer se zagotovi, da slika ni nerealno svetlejša, ko je prikazana na vašem zaslonu. Višja gama zaslona povzroči temnejšo sliko z večjim kontrastom.

3. Sistem Gamma . To predstavlja neto učinek vseh vrednosti gama, ki so bile uporabljene za sliko, in se imenuje tudi "gama za ogled". Za zvesto reprodukcijo prizora bi moralo biti to idealno blizu ravne črte (gama =1,0). Ravna črta zagotavlja, da je vhod (izvirni prizor) enak izhodu (svetloba, prikazana na vašem zaslonu ali v tisku). Vendar je sistemska gama včasih nastavljena nekoliko večja od 1,0, da se izboljša kontrast. To lahko pomaga nadomestiti omejitve zaradi dinamičnega razpona prikazovalne naprave ali zaradi neidealnih pogojev gledanja in bleščanja slike.

GAMA SLIKOVNE DATOTEKE

Natančna gama slike je običajno določena z barvnim profilom, ki je vdelan v datoteko. Večina slikovnih datotek uporablja gamo kodiranja 1/2,2 (na primer tiste, ki uporabljajo barvo sRGB in Adobe RGB 1998), velika izjema pa so datoteke RAW, ki uporabljajo linearno gamo. Vendar pa jih pregledovalniki slik RAW običajno prikažejo ob predpostavki standardne gama kodiranja 1/2,2, saj bi bile drugače videti pretemne:

Linearna slika RAW
(gama slike =1,0) Gama kodirana slika
(gama slike =1/2,2)

Če barvni profil ni vdelan, se običajno predpostavlja standardna gama 1/2,2. Datoteke brez vdelanega barvnega profila običajno vključujejo veliko datotek PNG in GIF, poleg nekaterih slik JPEG, ki so bile ustvarjene z nastavitvijo »shrani za splet«.

Tehnična opomba o Camera Gamma . Večina digitalnih fotoaparatov snema svetlobo linearno, zato se domneva, da je njihova gama 1,0, vendar blizu skrajnih senc in svetlih delov to morda ne drži. V tem primeru lahko gama datoteke predstavlja kombinacijo gama kodiranja in gama fotoaparata. Vendar pa je gama fotoaparata v primerjavi s tem običajno zanemarljiva. Proizvajalci fotoaparatov lahko uporabijo tudi subtilne tonske krivulje, kar lahko vpliva tudi na gama datoteke.

PRIKAZ GAMA

To je gama, ki jo nadzirate, ko izvajate kalibracijo monitorja in prilagajate nastavitev kontrasta. Na srečo se je industrija približala standardni gama zaslona 2,2, tako da ni treba skrbeti za prednosti in slabosti različnih vrednosti. Starejši računalniki macintosh so uporabljali gama zaslona 1,8, zaradi česar so bile slike, ki niso v sistemu Mac, videti svetlejše v primerjavi s tipičnim osebnim računalnikom, vendar temu ni več tako.

Spomnimo se, da gama zaslona kompenzira gama slikovne datoteke in da je neto rezultat te kompenzacije sistemska/splošna gama. Za standardno gama kodirano slikovno datoteko (— ), spreminjanje gama zaslona (— ) bo imel torej naslednji splošni učinek (— ) na sliki:

Gama zaslona 1.0 Gama zaslona 1.8 Gama zaslona 2.2 Gama zaslona 4.0

Diagrami predvidevajo, da je bil vaš zaslon umerjen na standardno gama 2,2.
Spomnite se, da je bila slikovna datoteka gama (— ) in gama zaslona (— ) je enaka celotni sistemski gama (— ). Upoštevajte tudi, kako višje vrednosti gama povzročijo, da se rdeča krivulja upogne navzdol.

Če imate težave pri sledenju zgornjim tabelam, ne obupajte! Dobro je, da najprej razumete, kako tonske krivulje vplivajo na svetlost in kontrast slike. V nasprotnem primeru si lahko samo ogledate portretne slike za kvalitativno razumevanje.

Kako razlagati grafikone . Prva slika (skrajno levo) postane precej svetlejša, ker gama slike (— ) ni popravljen z gama zaslona (— ), kar ima za posledico splošno gama sistema (— ), ki se zaviha navzgor. Na drugi sliki gama zaslona ne popravi popolnoma game slikovne datoteke, zaradi česar je splošna gama sistema še vedno nekoliko ukrivljena navzgor (in zato še vedno rahlo posvetli sliko). Na tretji sliki gama zaslona natančno popravi gama slike, kar ima za posledico splošno linearno sistemsko gama. Nazadnje, na četrti sliki gama zaslona prekomerno kompenzira gama slike, zaradi česar je celotna gama sistema ukrivljena navzdol (s tem potemni sliko).

Celotna gama zaslona je dejansko sestavljena iz (i) izvorne game monitorja/LCD in (ii) morebitnih popravkov gama, uporabljenih na samem zaslonu ali grafični kartici. Vendar pa je učinek vsakega močno odvisen od vrste prikazovalne naprave.

CRT monitorji LCD (ploščati) monitorji

CRT monitorji. Zaradi nenavadne inženirske sreče je izvorna gama CRT 2,5 – skoraj obratno kot naše oči. Vrednosti iz datoteke, kodirane z gama, bi se torej lahko poslale naravnost na zaslon in bi bile samodejno popravljene ter videti skoraj OK. Vendar pa je treba uporabiti majhen popravek gama ~1/1,1, da dosežemo skupno gama zaslona 2,2. To je običajno že nastavljeno s privzetimi nastavitvami proizvajalca, vendar se lahko nastavi tudi med kalibracijo monitorja.

LCD monitorji . LCD monitorji niso bili tako srečni; zagotavljanje splošne gama zaslona 2,2 pogosto zahteva precejšnje popravke, poleg tega pa so veliko manj dosledni kot CRT-ji. LCD-ji zato zahtevajo nekaj, kar se imenuje iskalna tabela (LUT), da se zagotovi, da so vhodne vrednosti prikazane z uporabo predvidene gama zaslona (med drugim). Oglejte si vadnico o kalibraciji monitorja:iskalne tabele za več o tej temi.

Tehnična opomba:gama zaslona je lahko nekoliko zmedena, ker se ta izraz pogosto uporablja izmenično s korekcijo gama, saj popravlja za datoteko gama. Vendar vrednosti, podane za vsakega, niso vedno enakovredne. Popravek gama je včasih določen glede na kodirno gamo, ki jo želi kompenzirati – ne glede na dejansko uporabljeno gama. Na primer, dejanska gama, uporabljena s "popravkom gama 1,5", je pogosto enaka 1/1,5, saj gama 1/1,5 izniči gama 1,5 (1,5 * 1/1,5 =1,0). Višja vrednost korekcije gama lahko zato osvetli sliko (nasprotno od višje gama zaslona).

DRUGE OPOMBE IN DODATNO BRANJE

Spodaj so navedene druge pomembne točke in pojasnila.

• Dinamični razpon . Poleg tega, da zagotavlja učinkovito uporabo slikovnih podatkov, kodiranje gama tudi dejansko poveča dinamični razpon snemanja za določeno bitno globino. Gama lahko včasih tudi pomaga zaslonu/tiskalniku pri upravljanju omejenega dinamičnega razpona (v primerjavi z izvirno sceno) z izboljšanjem kontrasta slike.
• Popravek gama . Izraz "popravek gama" je v resnici samo vseobsegajoča fraza, ko se gama uporabi za izravnavo neke druge prejšnje gama. Zato bi se verjetno morali izogibati uporabi tega izraza, če se namesto tega lahko sklicuje na specifično vrsto gama.
• Stiskanje in razširitev gama . Ti izrazi se nanašajo na situacije, ko je uporabljena gama manjša ali večja od ena. Datotečna gama bi se torej lahko štela za kompresijo gama, medtem ko bi se gama zaslona lahko štela za razširitev gama.
• Uporabnost . Strogo gledano se gama nanaša na tonsko krivuljo, ki sledi preprostemu potenčnemu zakonu (kjer je V =V), vendar se pogosto uporablja za opis drugih tonskih krivulj. Na primer, barvni prostor sRGB je dejansko linearen pri zelo nizki svetilnosti, nato pa sledi krivulji pri višjih vrednostih svetilnosti. Niti krivulja niti linearna regija ne sledita standardnemu zakonu moči gama, vendar je celotna gama približno 2,2.
• Ali je gama obvezna? Ne, slike linearne gama (RAW) bi bile še vedno prikazane tako, kot jih vidijo naše oči – vendar le, če bi bile te slike prikazane na zaslonu linearne gama. Vendar bi to izničilo sposobnost gama za učinkovito snemanje tonskih ravni.

Za več o tej temi obiščite tudi naslednje vadnice:

• Tehnike digitalne osvetlitve:osvetlitev v desno, izrezovanje in šum
  Naučite se, zakaj datoteke gama in linearne RAW vplivajo na optimalno osvetlitev fotografije.
• Kako umeriti kalibracijo monitorja za fotografiranje
  Naučite se natančno nastaviti gama zaslona vašega računalnika.