Mục đích của việc hiệu chỉnh gamma trong màn hình ngày nay là gì và nó liên quan đến đồ họa và nhiếp ảnh như thế nào?


15

Tôi đang khá bối rối với mục đích chỉnh sửa gamma và mối quan hệ giữa các hình ảnh được chỉnh sửa và không được chỉnh sửa gamma về mặt đồ họa và nhiếp ảnh cũng như quản lý màu sắc nói chung (chuyển đổi từ RGB tuyến tính sang không gian RGB được chỉnh sửa gamma và sau đó hiển thị nó trên màn).

Từ nhiều nguồn, chủ yếu là http://www.guillermoluijk.com/article/gamma/index.htm và câu hỏi # 23026151 tại StackOverflow (Tôi có cần chỉnh sửa gamma đầu ra màu cuối cùng trên máy tính / màn hình hiện đại không?) , Tôi ' đã đi đến kết luận rằng:

Hiệu chỉnh gamma ban đầu được thiết kế để bù cho phản ứng phi tuyến tính của màn hình CRT đối với tín hiệu đầu vào. CRT không thể tự khuếch đại tín hiệu đầu vào và do đó tín hiệu đầu ra từ PC cần được điều chỉnh để tăng (không phải ngày nay) hiệu chỉnh gamma 2.2 chuẩn và không gian màu sRGB.

Tuy nhiên, màn hình hiện đại không bị mất tín hiệu như CRT đã làm. Chúng cũng có thể hiển thị một số phi tuyến tính nhưng do tín hiệu đầu vào thường chỉ được mang theo 8 bit trên mỗi kênh (256 sắc thái), chúng có thể tự bù cho một số phi tuyến tính trong khả năng tái tạo màu của chúng vì chúng có khả năng tái tạo hơn 256 sắc thái trong một kênh. Điều này có nghĩa là hiệu chỉnh gamma cùng với sRGB và tất cả các không gian màu được điều chỉnh gamma chỉ là một di sản từ thời CRT và mục đích duy nhất của nó là hiển thị tuyến tính tín hiệu đầu vào.

Cũng có những bài báo cho rằng hiệu chỉnh gamma ở đây để bù đắp cho sự phi tuyến tính của tầm nhìn của con người(CambridgeInColour.com - Hiểu về hiệu chỉnh gamma) gần tương ứng với đường cong gamma vì chúng ta có khả năng phát hiện ra những khác biệt nhỏ trong các màu tối hơn nhưng không làm tốt với những điểm sáng hơn (độ sáng của một điểm phải tăng theo cấp số nhân xuất hiện sáng hơn). Đây không phải là cách cảm biến camera ghi lại cảnh. Dữ liệu thô từ một cảm biến thu được trong RGB tuyến tính và được phát triển thành không gian màu RGB được điều chỉnh gamma (bóng được nâng lên và đèn tối). Mặc dù vậy, hiệu chỉnh gamma có nghĩa là bù cho việc mất tín hiệu đầu ra, vì vậy điều tôi tin rằng màn hình hiện đại làm là chúng chỉ mô phỏng hành vi của CRT để hủy hiệu chỉnh gamma và hiển thị cảnh giống như được chụp bởi camera - nói đại khái là camera ánh xạ sắc thái 1: 1 cho màn hình. Tốt,

Điều đó có nghĩa là mọi sắc thái trong bất kỳ không gian màu RGB nào cũng phải có chính xác các giá trị RGB giống nhau trong mọi không gian RGB khác bao gồm cả RGB tuyến tính (ví dụ # 010A1F trong sRGB dịch chính xác thành # 010A1F trong RGB tuyến tính về lưu trữ trong tệp bitmap 8bpc) và chỉ tùy thuộc vào màn hình và bộ điều hợp đồ họa cách họ sắp xếp việc chuyển màu và liệu hai bên có phải thực hiện bất kỳ tính toán bổ sung nào để chuyển đổi hình ảnh sang không gian màu đích không? Nói cách khác, việc thay đổi không gian màu trong trình chỉnh sửa đồ họa thực tế không liên quan gì đến chính các giá trị RGB, chỉ lưu ý không gian màu mới trong siêu dữ liệu hình ảnh? Tôi tin rằng đây không phải là trường hợp vì việc quản lý màu như vậy sẽ trở nên vô dụng khi sử dụng giao diện màn hình / bộ điều hợp đồ họa kỹ thuật số - bộ điều hợp đồ họa có thể chỉ cần gửi dữ liệu RGB đơn giản bất kể không gian màu được sử dụng như không có mức tăng tương tự (gamma) áp dụng cho các giá trị theo thang đo tuyến tính từ 0 đến 255. Ngoài ra, gam màu của các cấu hình màu khác nhau sẽ giống nhau nếu không có lỗi làm tròn được đưa ra, hoặc?

Một chút nhầm lẫn cuối cùng của tôi có thể đến từ sự hiểu lầm về chuyển đổi cấu hình màu và bảng mức độ phơi sáng (cái đầu tiên) trong bài viết http://www.guillermoluijk.com/article/superhdr/index.htm (có thể được dịch bằng cách sử dụng Google dịch). Tôi có hiểu chính xác rằng các giá trị tuyến tính được biến đổi bằng cách sử dụng hàm số mũ (hay gamma nghịch đảo), thu hẹp phạm vi âm về phía bóng và do đó làm tối hình ảnh không? Đây có phải là những gì xảy ra nếu chúng ta lưu RGB tuyến tính và hiển thị nó dưới dạng hình ảnh được điều chỉnh gamma cho màn hình máy tính?

Tôi xin lỗi vì đã hỏi một câu hỏi phức tạp như vậy nhưng nó rất khó để tìm ra một nguồn thông tin thực sự tốt giải thích tất cả những điều không chắc chắn phát sinh. Cảm ơn bạn trước bất kỳ câu trả lời có thể giúp sửa chữa sự hiểu lầm của tôi.


4
Bạn có thể muốn cố gắng cô đọng câu hỏi này. Mặc dù vẫn có thể trả lời nó từ tiêu đề một mình, tôi nghĩ rằng chỉnh sửa nó sẽ là một cách tốt để giúp bạn tự hiểu chủ đề.
JenSCDC

1
Tôi đang bắt đầu thực hiện một câu trả lời, trong một phần không nhỏ bởi vì tôi nhận ra rằng tôi đã quên rất nhiều, và trả lời câu hỏi của ai đó là một cách tốt để học lại nó.
JenSCDC

Lý do chính đơn giản là khả năng tương thích ngược. Bạn muốn có thể sử dụng cùng một máy tính và cùng một phần mềm với màn hình CRT cũ và màn hình LCD hiện đại. Phần mềm tiếp tục làm điều tương tự như những gì nó đã làm ngày xưa: nó tạo ra hình ảnh trong không gian màu sRGB. Điều này, tất nhiên, bao gồm sự điều chỉnh gamma thông thường. Sau đó, màn hình CRT cũ sẽ sử dụng hình ảnh như hiện tại, trong khi màn hình hiện đại về cơ bản sẽ "hoàn tác" việc chuyển đổi từ không gian màu tuyến tính sang không gian màu sRGB.
Jukka Suomela

Và làm thế nào nó liên quan đến nhiếp ảnh: được cung cấp các công cụ phù hợp, nó không. Điều chỉnh gamma (và nói chung là chuyển đổi giữa các không gian màu khác nhau) diễn ra tự động; Người dùng bình thường không thể nhìn thấy nó. Nó chỉ là một kỹ thuật mà các lập trình viên máy tính sẽ phải nhận thức được, nhưng người dùng cuối hoàn toàn không cần biết về nó. (Tất nhiên trừ khi bạn rõ ràng muốn nhập một cái gì đó như giá trị màu thập lục phân trong không gian màu sRGB, trong trường hợp đó bạn rất có thể biết bạn đang làm gì.)
Jukka Suomela

Câu trả lời:


10

từ Charles Poynton "Sự phục hồi của gamma" :

Quan niệm sai: Tính phi tuyến của màn hình CRT là một khiếm khuyết cần được sửa chữa.

Sự thật: Độ phi tuyến của CRT rất gần với độ nhạy sáng của thị giác con người. Sự phi tuyến tính làm cho phản ứng của CRT gần như đồng nhất về mặt nhận thức. Không phải là một khiếm khuyết, tính năng này rất đáng mong đợi.

Quan niệm sai lầm: Mục đích chính của hiệu chỉnh gamma là để bù đắp cho tính phi tuyến của CRT.

Sự thật: Mục đích chính của hiệu chỉnh gamma trong video, đồ họa trên máy tính để bàn, prepress, JPEG và MPEG là mã hóa các giá trị độ chói hoặc tristimulus (tỷ lệ với cường độ) thành một miền đồng nhất về mặt nhận thức, để tối ưu hóa hiệu suất nhận thức của một số bit giới hạn trong mỗi thành phần RGB (hoặc CMYK).

Phần còn lại của bài viết cũng rất khai sáng :)


Cảnh trong Tự nhiên là ở gamma tuyến tính, và nên được trình bày trên màn hình hoặc trên giấy theo cách tương tự, với một chút gamma để bù cho ngọn lửa - thường là gamma 1.1 hoặc 1.2.
Iliah Borg

1
Luận án tiến sĩ của Tiến sĩ Poynton hiện đang trực tuyến: poynton.ca/PDFs/Poynton-2018-PhD.pdf . Chương 3 và 4 liên quan đến các đường cong cổ điển, chương 8 giới thiệu OETF "Bart Lightness" có hình dạng tương tự như đường cong Dolby PQ (SMPTE-2084). Ở cấp cao của thang đo, nó biến đổi liền mạch từ một gamma thành một đường cong log, đó là những gì chúng ta thực sự mong đợi. Toàn bộ cuốn sách rất giác ngộ!
Jeroen van Duyn

7

Xem xét ví dụ này từ Cambridge in Color :

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Bằng cách áp dụng mã hóa gamma, chúng tôi có thể thể hiện hình ảnh gốc chính xác hơn, với cùng độ sâu bit (5, trong ví dụ này).

Điều này đạt được bằng cách sử dụng 32 cấp độ theo cách tương ứng gần hơn với mắt người. Nói cách khác, đó là một hình thức nén. JPEG, ví dụ, thực sự có thể lưu trữ khoảng 11 điểm dừng của dải động mặc dù chỉ sử dụng 8 bit cho mỗi kênh.

Và giống như bất kỳ hình thức nén nào khác, sẽ không có vấn đề gì nếu bạn không quan tâm đến kích thước tệp (và tốc độ thấp hơn mà bạn có thể đọc hoặc ghi các tệp lớn hơn). Về lý thuyết, bạn có thể sử dụng định dạng giống như JPEG sử dụng gamma tuyến tính, nếu bạn sẵn sàng phân bổ 11 bit cho mỗi kênh thay vì 8.

Vì vậy, để tóm tắt, gamma chỉ là một hình thức nén: nó làm giảm kích thước tệp cần thiết để lưu trữ một lượng thông tin nhất định khi mắt nhận biết. Ngoài ra, nó cho phép bạn lưu trữ các chuyển màu tinh tế hơn trong cùng độ sâu bit.


7

Tôi là một cựu kỹ sư phát sóng, và tôi hiện đang làm việc trong các bộ phim và truyền hình với tư cách là biên tập viên và giám sát viên VFX.

Nhiều tuyên bố ở đây là không chính xác. Gamma trong đường dẫn tín hiệu là một lợi ích mong muốn và là lựa chọn thiết kế của các kỹ sư video đầu tiên để giảm nhiễu nhận biết khi truyền.

Tất cả các ống chân không, bao gồm CRT, thể hiện các phi tuyến tính khác nhau (xem luật Langmuir-Child) CRT có thể thay đổi từ "gamma" từ 1,5 đến hơn 3,5 (khi được điều khiển bởi tín hiệu điện áp) tùy thuộc vào sự khác biệt về thiết kế. Các phi tuyến ít xảy ra sự cố với đơn sắc, nhưng trở nên quan trọng hơn với màu sắc, vì vậy NTSC chỉ định một gamma tín hiệu là 1 / 2.2. Thiết kế và mạch hỗ trợ CRT điều chỉnh gamma thực tế từ luật Langmuir-Child (thường được hiểu là 1,5, nhưng thường cao hơn với CRT do một số yếu tố) đến mức phù hợp với "gamma" nhận thức của con người là ~ 2,5. Đối với NTSC, TV được cho là có mục tiêu gamma là ~ 2.4, ** trong khi PAL chỉ ra ~ 2.8

Gamma cao hơn trong các tiêu chuẩn tín hiệu phát sóng tương tự cũ đặc biệt là để giảm nhiễu nhận biết, dựa trên nhận thức của con người là phi tuyến tính. Trong trường hợp sử dụng này, lợi dụng sự phi tuyến tính để che giấu nhiễu bằng hiệu ứng "bù" của gamma mã hóa tín hiệu. Điều này khá hàn lâm.

Có một số cách mà thiết kế CRT TV & Monitor có thể đã được thay đổi để đạt được độ tuyến tính trái ngược với đường cong kiểu gamma, nhưng đường cong gamma trong phát sóng analog giảm tiếng ồn rõ ràng 30 dB. Gamma là mong muốn sau đó NHƯ VẬY NGAY BÂY GIỜ .

Gamma là cần thiết ngay cả khi màn hình LCD có thể được sử dụng theo cách tuyến tính (gamma 1.0). Các tuyên bố ở đây rằng gamma không còn cần thiết nữa là hoàn toàn không thể hiểu được mục đích hiện tại của việc áp dụng đường cong trước nhấn mạnh.

Gamma là thứ cho phép sRGB (hoặc Rec709) trông "tốt" mặc dù độ sâu bit chỉ là 8 bit trên mỗi kênh. Đây là một ví dụ:

Đây là một hình ảnh trong sRGB, 8 bit, với sự nhấn mạnh trước gamma (tức là hình ảnh web bình thường). bình thường

Đây là hình ảnh trông như thế nào nếu không có lợi ích của gamma (nghĩa là nếu đó là giá trị tuyến tính và hiển thị tuyến tính, không có sự nhấn mạnh trước gamma). xấu

Gamma cung cấp cho BITS THÊM trong các khu vực tối hơn để chuyển màu mượt mà hơn và độ ồn thấp hơn.

Nếu bạn muốn đi hoàn toàn tuyến tính, toàn bộ đường dẫn tín hiệu của bạn sẽ cần ít nhất 12 bit cho mỗi kênh. 8 bpc KHÔNG CÓ KHẢ NĂNG. Mã hóa với một đường cong và giải mã trên màn hình cho phép sử dụng một đoạn dữ liệu nhỏ hơn một byte cho mỗi kênh màu.

Trong phim, chúng tôi sử dụng tuyến tính làm không gian làm việc , nhưng khi làm việc với tuyến tính, chúng tôi ở mức 32 bit trên mỗi điểm nổi kênh . Khi chúng tôi trao đổi các tệp hình ảnh tuyến tính, chúng tôi sử dụng EXR Half, tức là 16 bit cho mỗi kênh nổi. (Và nếu chúng tôi sử dụng tệp DPX 10 bit, dữ liệu hình ảnh được mã hóa bằng đường cong LOG).

NHƯNG

Các màn hình máy tính chúng tôi sử dụng vẫn là 8 hoặc 10 bit CHO HIỂN THỊ, vì vậy tất cả các hình ảnh tuyến tính vẫn cần phải được điều chỉnh gamma trước khi gửi đến màn hình. Tại sao?

Hầu hết các màn hình "tốt" chỉ là 8 bit mỗi chan và nhiều màn hình chỉ là "6 bit bên trong" có nghĩa là chúng có hình ảnh 8 bit mỗi chan và hiển thị là 6 bit mỗi kênh. Làm thế nào họ có thể làm cho một hình ảnh chấp nhận được?

GAMMA!

10 bit cho mỗi màn hình kênh rất hiếm và đắt tiền (như NEX PA271W của tôi). NEC của tôi có thể nhận tín hiệu 10 bit và sử dụng LUT nội bộ 14 bit để định hình. Nhưng 10 bit vẫn không đủ cho tuyến tính!

Gamma hoặc một số dạng đường cong preemph / deemph được yêu cầu ngay cả trong 10 bit. 12 bit là mức tối thiểu để hiển thị tuyến tính hợp lý và thậm chí sau đó không thể chấp nhận được đối với ngành công nghiệp phim truyện.

Chúng tôi sử dụng máy chiếu 12 bit cho DCDM (Rạp chiếu phim kỹ thuật số) và đoán xem? Không chỉ DCDM sử dụng CIE X, YNHZZ, chúng tôi C useNG sử dụng gamma máy chiếu là 2,6 !!!

DCI được tạo ra cho các rạp chiếu phim và là hệ sinh thái khép kín của riêng nó, không phụ thuộc vào các công nghệ cũ như CRT. Nếu có một số "lợi thế" để sử dụng không gian tuyến tính (gamma 1.0), thì nó đã được sử dụng, nhưng thực tế không phải vậy.

Tuyến tính KHÔNG được sử dụng trong rạp chiếu phim kỹ thuật số vì ƯU ĐÃI đang sử dụng đường cong gamma .

Vì vậy, xin vui lòng ngừng nói rằng chúng tôi chỉ sử dụng gamma vì lý do di sản, vì đó là sai.

Xin vui lòng đọc Poynton về chủ đề này , vì ông làm rõ những vấn đề này một cách dễ hiểu.

Cảm ơn bạn đã đọc.

Lưu ý: ** Trong khi NTSC chỉ định gamma tín hiệu là 1 / 2.2, TV được dự kiến ​​sẽ có gamma 2,4 cho mức tăng gamma của hệ thống. Rất hữu ích khi chỉ ra rằng Rec709 (HDTV) và sRGB giống hệt nhau ngoại trừ đường cong chuyển. Và thật thú vị, Rec709 (thông qua BT1886) chỉ định "gamma hiển thị vật lý" là 2.4 (tức là gamma của màn hình) và màn hình sRGB thường được đặt ở mức 2.4 trở lên (các cuộc khảo sát cho thấy hầu hết người dùng đặt chúng từ 2.5 trở lên). Nhưng gamma TÍN HIỆU thì khác, xấp xỉ. 1 / 2.2 cho sRGB và khoảng 1 / 2.0 cho Rec709. trong cả hai trường hợp, có một mức tăng gamma hệ thống được cố ý dựa trên môi trường xem dự kiến.


Tôi luôn tự hỏi tại sao ngành công nghiệp âm thanh không sử dụng cùng một cách tiếp cận mà thay vào đó lại ném hơn 16 bit cho mỗi mẫu ...
Zeus

Xin chào @Zeus, có một số lý do (nếu bạn hỏi đây là câu hỏi tôi có thể đưa ra câu trả lời sâu hơn). Về cơ bản, ngay cả ở mức 16 hoặc 24 bit, các luồng âm thanh có băng thông thấp hơn nhiều so với video (nói chung) và tính toán dễ dàng hơn để xử lý. Tuy nhiên, DOES âm thanh sử dụng các loại nhấn mạnh trước và nhấn mạnh trong nhiều trường hợp (tốc độ bit đặc biệt thấp). Và trên thực tế, thính giác cũng không tuyến tính (như tất cả các nhận thức) nhưng âm thanh 8 bit là "loại" như 4 bit cho mỗi video kênh. Hãy nhớ rằng video 8 bit mỗi chan sử dụng tổng cộng 24 bit cho mỗi pixel, do đó, so sánh với âm thanh 16 bit là táo / cam.
Myndex

Cảm ơn @Myndex, thật không may, điều này sẽ lạc đề ở đây như một câu hỏi. Tôi chỉ tò mò tại sao ngay từ đầu / không nhấn mạnh như vậy đã không được sử dụng cho âm thanh ngay từ đầu, với điều kiện là nghe tự nhiên như đối với thị giác. Nhân tiện, tôi có nghĩa là 16 bit trên mỗi kênh, tất nhiên (như trên CD); âm thanh 8 bit tuyến tính (tồn tại chính thức) khủng khiếp hơn nhiều so với video 8 bit tuyến tính từ ví dụ của bạn (thậm chí không tồn tại như một tiêu chuẩn). Tôi hiểu rằng sự đánh đổi là thấp hơn, nhưng lợi ích thì cao: mất một nửa độ phân giải cứ sau 3 dB cảm thấy điên rồ ...
Zeus

Tôi nghĩ rằng có một trang web liên quan đến trao đổi ngăn xếp sẽ chào đón các câu hỏi âm thanh. Bất kể: Mỗi bit trong âm thanh 16 bit bằng 6 dB (điện áp), do đó, có tổng dải động là 96 dB. 6dB (điện áp) là "gấp đôi" (hoặc một nửa) khi điện áp lớn, NHƯNG con người có xu hướng cảm nhận 10 dB như một lượng "một nửa" theo nghĩa đen. Pre / De thr đã được sử dụng trong âm thanh từ đầu. Các bản ghi có đường cong RIAA, băng từ sử dụng đường cong NAB, v.v ... Bạn có nghĩa là mất một nửa độ phân giải cứ sau 3 dB ???
Myndex

Trong mã hóa kỹ thuật số tuyến tính, một nửa điện áp là một nửa phạm vi kỹ thuật số (theo định nghĩa), tức là mất 1 bit độ phân giải. Đây là rất nhiều cho một cái gì đó được coi là "mềm hơn một chút" (-6dB, đó là con số tôi muốn nói, không phải 3). Nếu chúng tôi muốn thu được ít nhất ~ 35dB (đối với lời nói hoặc dàn nhạc), thì đó đã mất 6 bit cho âm thanh mềm nhất (và thậm chí sau đó, nếu được chuẩn hóa đúng cách). Tôi biết về sự nhấn mạnh 'tương tự' (có một chút khác biệt và phụ thuộc vào tần số), nhưng chưa bao giờ nghe thấy một từ được sử dụng cho kỹ thuật số, do đó, câu hỏi của tôi ...
Zeus

3

Có rất nhiều bài viết khó hiểu về hiệu chỉnh gamma với nhiều tham chiếu mơ hồ về gamma và tầm nhìn của con người. Lý do cho gamma là lịch sử và là kết quả của đường cong phản ứng của các màn hình loại CRT cũ (không liên quan gì đến tầm nhìn của con người). Với màn hình phẳng hiện đại ngày nay, không có lý do hợp lý nào cho việc mã hóa gamma và chỉnh sửa tiếp theo, nhưng nó đã trở thành tiêu chuẩn công nghiệp.

Các tình cờ mối quan hệ tương tự giữa đường cong gamma và đường cong phản ứng của tầm nhìn của con người không mang lại một số lợi thế trong việc giúp cắt giảm kích thước tập tin như độ sâu bit của ảnh có thể được giảm mà không ảnh hưởng đến nhận thức chất lượng hình ảnh.


1

OP hoàn toàn chính xác, ngoại trừ gamma làm cho tông màu tối sáng hơn, không mờ hơn. Điều này tồn tại chỉ trong tập tin, không phải trong mắt. Dữ liệu luôn được giải mã trở lại tuyến tính ban đầu TRƯỚC bất kỳ mắt nào nhìn thấy nó. Bất kỳ sự khác biệt nào trong mắt khi nhìn thấy cảnh ban đầu và nhìn thấy dữ liệu được giải mã được sao chép, chỉ đơn giản là một lỗi tái tạo không mong muốn.

Gamma chỉ được thực hiện để khắc phục những tổn thất nghiêm trọng của màn hình CRT. CRT là phi tuyến, nó hiển thị các tông màu sáng, nhưng mất các tông màu tối hơn. Vì vậy, gamma làm cho các tông màu tối quá sáng, để sau đó hy vọng sẽ xuất hiện trở lại bình thường (tuyến tính) sau khi mất CRT. Tuy nhiên, màn hình LCD là tuyến tính và do đó không cần gamma nữa mà để duy trì khả năng tương thích với tất cả các hình ảnh RGB cũ trên thế giới, tất cả các tiêu chuẩn vẫn bao gồm cùng một gamma. Thật dễ dàng cho màn hình LCD chỉ đơn giản là giải mã và loại bỏ nó. Và dữ liệu vẫn hoạt động trên CRT.

Gamma KHÔNG CÓ CÁCH về mắt người .. ngoài việc chúng ta muốn thấy dữ liệu gốc tuyến tính được sửa. Mắt có phản ứng nghịch đảo tương tự, hoàn toàn ngẫu nhiên, nhưng mắt người KHÔNG BAO GIỜ nhìn thấy dữ liệu gamma. Nó luôn được giải mã đầu tiên (bằng cách mất CRT hoặc chip LCD) và mắt người chỉ nhìn thấy dữ liệu tuyến tính một lần nữa (hy vọng). Giống như nó đã thấy cảnh ban đầu, cũng không cần gamma ở cảnh ban đầu. Mắt không cần giúp đỡ. Đi ra ngoài và nhìn vào một cái cây. Không có gamma ở đó. Chúng ta có thực sự tưởng tượng mắt chúng ta không thể nhìn rõ cây không? :) Đừng nghĩ về điều đó nhiều hơn một chút. Bộ não giải mã phản ứng của mắt và CRT hoặc LCD giải mã mã hóa dữ liệu. Những người tuyên bố gamma là về mắt chỉ đơn giản là không biết, họ chỉ đang lặp lại những thứ sai họ đã nghe. Không khó để nghe nó, nhưng nó rất sai. Những kẻ này nên giải thích khi nào và bằng cách nào mắt người có thể nhìn thấy gamma mà họ tưởng tượng là cần thiết. Nó không thể, nó không có cơ hội.

Gamma không có khoảng 8 bit .. Dữ liệu được mã hóa, sau đó được giải mã và hy vọng là giống hệt nhau, vì vậy chúng ta có thể thấy một bản sao chính xác của cảnh tuyến tính ban đầu. Gamma đã được thực hiện trở lại vào đầu NTSC TV (1940), trước khi có bất kỳ bit nào, nhưng chúng tôi đã có CRT. :) Gamma chỉ là về tổn thất CRT. Tinh khiết và đơn giản. Và trở lại vào ngày CRT, gamma là vô cùng cần thiết.

Dữ liệu RGB được chuẩn hóa (là 0..1 giá trị phần trăm) trước khi thêm gamma, thường là với số mũ 1 / 2.2 (xấp xỉ căn bậc hai). 18% là (0,18 ^ 1 / 2.2) = 0,46, hoặc 46% trên biểu đồ, hoặc 117 trên thang điểm 0..255. (Hình ảnh mọi người 18% cũng phải là 50%. :) 18% là 18%, nhưng chúng tôi thấy gần 50%, chỉ vì dữ liệu biểu đồ được mã hóa gamma.) bất kỳ số mũ nào vẫn là 1, do đó không tăng phạm vi động. Và không bị cắt do gamma, điểm cuối không thể di chuyển. Và tất nhiên, vì dữ liệu được giải mã trước khi bất cứ ai nhìn thấy nó. Toàn bộ (mã hóa, sau đó giải mã) chỉ là một no-op. Không có thay đổi cho mắt, hy vọng. Nhưng trong các tập tin, dữ liệu được chuẩn hóa (là một FRACTION) cho số mũ trở thành một số lớn hơn, sáng hơn, ngoại trừ không có mắt nào có thể nhìn thấy nó trong đó.

Gamma CHỈ được thực hiện để sửa phản hồi của màn hình CRT.


1

Tôi tin rằng mắt chúng ta có đường cong phản ứng này, nhưng phản ứng này đối với sự thay đổi đột ngột về lượng ánh sáng, đặc biệt là nếu nó cao hơn nhưng đồng thời não giải mã phản ứng đó bằng cách thu hẹp mống mắt của chúng ta để duy trì cùng (nhận thức tuyến tính) có trong khi ở điều kiện xem ổn định cho đến khi chuyển sang điều kiện xem mới diễn ra suôn sẻ.

Hiệu chỉnh gamma về cơ bản xuất phát từ tính phi tuyến tính của súng điện tử CRT cần Mã hóa nhiều hơn (tức là áp dụng 0,45 gamma) để gửi đầu ra đồng đều (đầu ra tuyến tính) vì các đặc tính của súng điện tử CRT tạo ra tín hiệu như thể nó được giải mã (tức là 2,2 gamma đường cong áp dụng). Trong những ngày CRT, họ đã mã hóa tất cả dữ liệu kỹ thuật số để duy trì tính đồng nhất của việc xem và trao đổi dữ liệu trên internet để các định dạng tệp hình ảnh được mã hóa chủ yếu với Đường cong Gamma của sRGB rất giống với Đường cong Gamma .45455) và đã hủy bỏ Súng CRT. .

Bây giờ Sau khi tất cả dữ liệu trên internet được mã hóa và do hành vi tuyến tính của công nghệ LCD đó (tức là tín hiệu đầu vào = giá trị đầu ra), họ thấy rằng đã quá muộn để giải mã lại tất cả dữ liệu Kỹ thuật số sau khi nó trở thành tiêu chuẩn nên họ đã đưa ra một giải pháp hợp lý! và nó bắt chước lại khiếm khuyết CRT và họ đã tạo ra màn hình LCD với một con chip giải mã tín hiệu (tức là áp dụng đường cong 2.2 gamma) giống như một Hệ thống kế thừa :) nếu không thì họ nên giải mã tất cả dữ liệu trên internet.

Vì vậy, đừng bị mắc kẹt trong sự nhầm lẫn của mắt phi tuyến tính này, bạn sẽ có vòng tròn vô tận của những suy nghĩ vô vọng.

Và đây là mối quan hệ với Gamma và đôi mắt của chúng ta

Dữ liệu hình ảnh tuyến tính được tạo bởi cảm biến máy ảnh Tệp RAW có mặc định gamma = 1.00 (bản chất cảm biến máy ảnh) tức là (không giải mã hoặc mã hóa = không chỉnh sửa) khi tệp Raw "hiển thị" trên màn hình, nó trở nên tối "chỉ nhìn tối" và có 10 & 12 bit trên mỗi kênh là các tệp lớn nhưng thật đáng buồn là chúng tôi không được hưởng lợi ở độ sâu này vì mắt chúng ta không nhạy cảm với các giá trị sáng vì nó quá nhạy cảm với các giá trị tối và có thể phân biệt bất kỳ thay đổi tinh tế nào trong bóng tối (và tôi sẽ được giải thích dưới đây).

Bởi vì hình ảnh bị "xem tối" do bản chất Màn hình, các mức độ sáng bị lãng phí cho các giá trị sáng nhiều hơn so với giá trị trung bình và các giá trị tối (vì gamma màn hình đã xem các âm giữa được kéo xuống "nên chúng tôi sẽ có lợi hơn nhiều nếu tối các giá trị có cùng cơ hội.

Vì vậy, họ phát hiện ra rằng áp dụng hiệu chỉnh Gamma (ví dụ bằng cách mã hóa dữ liệu thô sang một số định dạng như JPEG với .45455 gamma của sRGB) bằng cách may mắn chuyển đổi nó thành 8 bit trên mỗi kênh, nghĩa là kích thước tệp thấp hơn ngoài việc xem hoặc hiển thị đúng các giá trị độ sáng là (đó là bằng cách đốt cháy .45455 gamma thành các pixel) và có bóng tối và âm trung trở lại) rất phù hợp với bản chất của mắt.

Lời giải thích của tôi là bởi vì các tế bào Rod trong mắt chúng ta có khả năng nhìn ban đêm và bản chất quá nhạy cảm của việc phân biệt các giá trị tối >> chúng ta đã tạo ra khoảng 120 triệu tế bào Rod Vs chỉ 6 hoặc triệu cho các tế bào Cones nhạy cảm với màu đơn sắc và bước sóng

Tôi nghĩ rằng đó không phải là Đường cong phản ứng mắt chịu trách nhiệm cho điều đó và đừng cố liên kết giữa Gamma của Mắt và Giám sát Gamma theo bất kỳ cách nào khác và Vui lòng sửa lỗi cho tôi nếu tôi sai :). Tôi đã gặp khó khăn trong việc tìm hiểu các vấn đề về Gamma để tất cả những gì tôi có về nó.

Đây là một trong những tài liệu tham khảo tốt nhất về lý do và giải pháp gamma

http://www.w3.org/TR/PNG-GammaAppcill.html


0

Đây là bản nháp đầu tiên của tôi về câu trả lời - Tôi sẽ nói chi tiết hơn khi thời gian cho phép, nhưng tôi muốn cung cấp cho OP một số câu trả lời. Ý kiến ​​được chào đón nhiều hơn.

Những thứ về CRT không thực sự được áp dụng nữa. Nhưng có một lý do thực tế rất tốt để tiếp tục sử dụng hình ảnh được mã hóa gamma. Sử dụng mã hóa gamma làm cho các chỉnh sửa như các đường cong trông "bình thường" vì mắt không phản ứng tuyến tính với ánh sáng - tìm kiếm việc tạo không gian LAB để biết thêm về điều này.

Ví dụ, nhìn vào ảnh chụp màn hình này:nhập mô tả hình ảnh ở đây

Hình ảnh bên trái là bản gốc, hình ảnh ở giữa là bản sao trong gamma 2.2 và hình ảnh bên phải là bản sao trong gamma 1.0. Đường cong áp dụng cho mỗi bản sao có thể được nhìn thấy. Với hình dạng của đường cong, phiên bản 2.2 hoặc 1.0 trông giống như những gì bạn mong đợi?


0

Vì thực tế gamma không cần thiết trong những ngày này, đặc biệt là khi làm việc trong các biểu diễn bit cao của hình ảnh. Tuy nhiên, điều đó có nghĩa là một phần mềm hoàn chỉnh viết lại trong quá nhiều trường hợp - hoặc quá trình chuyển đổi không liền mạch (giả sử, các đường cong quen thuộc thay đổi hình dạng hoàn toàn, như ông Blankertz vừa đề cập).


-1

Màn hình LCD là "tuyến tính" và không cần gamma ngày nay, nhưng màn hình CRT là phi tuyến, và vẫn còn. Và tất cả các kho lưu trữ hình ảnh hiện có trên thế giới đều có gamma cho CRT, vì vậy việc tiếp tục thêm gamma sẽ dễ dàng hơn nhiều so với thay đổi tất cả phần mềm và làm lỗi thời tất cả các hình ảnh hiện có.

Mắt người hoàn toàn không sử dụng gamma. Mắt nhìn thấy cảnh ban đầu tốt mà không có gamma. Gamma CHỈ để sửa các tổn thất dự kiến ​​của màn hình CRT (vì vậy chúng tôi thấy tái tạo cảnh ban đầu). Các màn hình LED biết chỉ giải mã gamma và loại bỏ nó, không có vấn đề gì lớn (vì mắt người mong muốn nhìn thấy một bản sao hoàn toàn của dữ liệu cảnh ban đầu mà không có gamma, nên việc tái tạo sẽ giống nhau). Sẽ là một điều xấu khi xem nó là dữ liệu gamma. Rất may, mắt người không có cơ hội để nhìn thấy bất kỳ dữ liệu gamma nào. Các trang web cho chúng ta biết mắt cần gamma chỉ không biết nuthin 'về gamma.

Biểu đồ của chúng tôi được mã hóa gamma, tuy nhiên, vì dữ liệu được mã hóa (vì lý do trên), cho đến trước khi nó được hiển thị cho mắt người. Điểm giữa của dữ liệu được mã hóa của chúng tôi không phải là 50%, nhưng khoảng 73% trong dữ liệu gamma (các điều chỉnh máy ảnh như cân bằng trắng và độ tương phản thay đổi nó nhiều hơn một chút). Nếu bạn phơi sáng một hình ảnh chính xác một điểm dừng, điểm 255 sẽ chuyển sang tỷ lệ khoảng 3/4 và tỷ lệ KHÔNG đến 50%. Thẻ màu xám 18% là 18% trong dữ liệu lót, nhưng khoảng 46% trong dữ liệu gamma. Mọi người cho rằng không chính xác phải bằng 50% bằng cách nào đó thậm chí có thể nghĩ đến việc hiệu chỉnh máy đo ánh sáng của họ với nó. :) Nhưng mắt không bao giờ nhìn thấy dữ liệu gamma, nó luôn được giải mã trước, bằng cách này hay cách khác. Con mắt hy vọng luôn nhìn thấy một bản tái tạo trung thực của cảnh ban đầu.

Nhưng FWIW, máy in cũng cần hầu hết sự thay đổi gamma. Không có giá trị 2.2, nhưng không quá xa nó (do tăng điểm, v.v.). Apple quan sát các tiêu chuẩn thế giới 2.2 bây giờ, nhưng tất cả chúng ta đều biết các máy tính Mac đời đầu được sử dụng để sử dụng gamma 1.8. Điều này KHÔNG dành cho màn hình, họ đã sử dụng chính những màn hình mà Windows đã sử dụng (màn hình có thể hoán đổi cho nhau). Nhưng Apple đã từng bán máy in laser hồi đó và gamma 1.8 dành cho máy in của họ. Sau đó, phần cứng video Mac đã thêm một chút nữa để đưa nó lên 2.2 mà CRT cần. Ngày nay, các máy in phải giảm bớt một chút so với dữ liệu 2.2 mà họ nhận được, nhưng họ vẫn cần nhiều dữ liệu.

Ngày nay, tiêu chuẩn là gamma 2.2, do đó tất cả các dữ liệu RGB hiện có trên thế giới vẫn tương thích.


1
LED là loại đèn nền. Lý do chính để điều chỉnh gamma là KHÔNG tối ưu hóa cho CRT ngay cả khi nó đã từng.
Euri Pinhollow
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.