Kaip gama kreivė padeda pasirinkti projektorių arba televizorių?

Rinkdamiesi geriausią televizorių ar projektorių paprastai nesuvokiame, kad pagrindinę išvadą pirkimo išvakarėse galime padaryti, jei per stebuklą išmatuosime kelis svarbius parametrus. Viena iš jų – gama kreivė, kuri objektyviai parodo pasirinkto modelio spalvų galimybes. Prieš parodydami, kaip gama veikia vaizdą projektoriuje ar televizoriuje, turime šiek tiek įsigilinti į teoriją. Problemos esmė ta, kad žmogaus akis mato kitaip nei fotoaparatas ar kitas prietaisas.

Panagrinėkime įprastą gradientą nuo juodos iki baltos spalvos, kuriame yra 256 pilkos spalvos atspalviai nuo 0 % iki 100 %, t. y. nuo 0 iki 255.

Šioje juostoje parodyta, kaip skaitmeninis fotoaparatas mato perėjimą iš tamsiosios pusės į šviesiąją – perėjimas yra labai sklandus, linijinis. Tačiau žmogaus akis tą pačią juostą mato labai skirtingai. Gamta taip sutvarkė, kad mes visada „pjauname” į tamsiąją pusę, o šviesūs tonai tarsi išgaruoja, jų beveik nepastebime.

Paprasčiausias pavyzdys – atverti bet kokią nespalvotą nuotrauką: dauguma svarbių objektų tonų pilkumo skalės lygių bus kairėje gradiento pusėje, tamsesnėje.

Yra dar viena problema: linijinis kodavimas negali atkurti pakankamo tamsių tonų gradacijos lygių skaičiaus. Tai reiškia, kad, linijiniu būdu apdorojant šviesos srautą, pilki tonai ir atspalviai išnyksta: tamsa mūsų akims ateis taip pat staiga, kaip ir pietų naktis.

Koduojant 5 bitais 32 gradacijos lygiai matysime tokį „gradientą”.

Kaip matome, tamsioje dalyje gradiento juosta „nupjaunama” daug rečiau nei dešiniajame krašte. Kuo šviesiau, tuo daugiau atspalvių. Tačiau mes beveik nepastebime šviesiosios gradiento dalies, todėl dauguma spalvų mūsų suvokime tiesiog „išnyksta”.

Išvada: linijinis signalo kodavimas iškreipia vaizdo suvokimą, nes iš jo atimami natūralūs spalviniai atspalviai.

Štai kur sumanūs matematikai sugalvojo būdą, kaip apgauti savo regėjimą – naudojant gama kreivę. Ši pakopinė funkcija pagerina tamsių tonų detalumą šviesių tonų sąskaita, kai mums „visos katės yra pilkos”. Ir tai daroma labai gražiai, nedidinant perduodamos informacijos kiekio.

Taigi į matomą zoną grįžta daug tonų, kurie buvo „išryškinti” ir iškrito linijinio signalo kodavimo metu. Gama kreivė rodo, kaip tiksliai atkuriama pilkos skalės šviesumas.

Dažniausiai šiuolaikiniuose skaitmeniniuose prietaisuose naudojamas vaizdo etalonas yra gama kreivė, kurios koeficientas yra 2.2. Šiuo atveju gradientas atrodys taip:

Atkreipkite dėmesį, kaip tolygiai valdomas gradientas ir kiek daug atspalvių atsirado šviesos zonoje, prieinamoje mūsų regėjimui? Dėl gama korekcijos. Gražus mokslas – matematika!

Norėdami įsitikinti gama korekcijos stebuklais, pateikiame keletą spalvotų nuotraukų su skirtingomis gama reikšmėmis: 1.0 t. y. be gama, su linijiniu kodavimu , 1.8, 2.2 i 3.0.

Didelis skirtumas, ar ne??

Beje, kai kurie iš šių kadrų gali atrodyti kontrastingesni už kitus, tačiau taip nėra. Šių vaizdų juodasis ir baltasis taškas yra vienodi, todėl kontrastas yra toks pat. Todėl „kontrastui” kasdienine prasme daug svarbesnė yra gama.