Κωδικοποίηση Gamma (Raw & Jpeg)

Το Gamma είναι ένα σημαντικό αλλά σπάνια κατανοητό χαρακτηριστικό σχεδόν όλων των ψηφιακών συστημάτων απεικόνισης. Καθορίζει τη σχέση μεταξύ της αριθμητικής τιμής ενός pixel και την πραγματική φωτεινότητα του. Χωρίς γάμμα, οι σκιές που συλλαμβάνονται από τις ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές δεν θα φαινόντουσαν όπως τις βλέπουμε με τα μάτια μας (για μια τυπική οθόνη). Αναφέρονται επίσης ως διόρθωση γάμμα, κωδικοποίηση γάμμα ή συμπίεση γάμμα, αλλά αυτά όλα αναφέρονται στην ίδια ιδέα. Η κατανόηση του πώς λειτουργεί το γάμμα μπορούν να βελτιώσει την τεχνική σας στην έκθεση, εκτός του ότι θα σας βοηθήσουν να  αξιοποιήσετε στο έπακρο την επεξεργασία της εικόνας.

ΓΙΑΤΙ ΤΑ GAMMA ΕΙΝΑΙ ΧΡΗΣΙΜΑ

 

1. Τα μάτια μας δεν αντιλαμβάνονται το φως με τον τρόπο που το κάνει η κάμερά μας. Σε μια ψηφιακή φωτογραφική μηχανή, όταν χτυπήσει δύο φορές ένας αριθμός φωτονίων στον αισθητήρα, το σήμα θα ληφθεί δύο φορές (μία «γραμμική» σχέση). Αρκετά λογικό, έτσι; Τα μάτια μας λειτουργούν κάπως διαφορετικά. Αντ' αυτού, αντιλαμβανόμαστε το διπλάσιο του φωτός απλώς ως καλύτερο φωτισμό και κάπως έτσι αυξάνεται όπως αυξάνεται το φως (μια «μη γραμμική» σχέση). 

Σε σύγκριση με μια φωτογραφική μηχανή, είμαστε πολύ πιο ευαίσθητοι στις αλλαγές των σκούρων τόνων απ’ ότι είμαστε σε παρόμοιες αλλαγές σε φωτεινά χρώματα. Υπάρχει μια βιολογική αιτία για αυτήν την ιδιαιτερότητα: η ορασή μας μπορεί να λειτουργήσει σε ένα ευρύτερο φάσμα φωτεινότητας. Διαφορετικά, το τυπικό φάσμα της φωτεινότητας που συναντούμε σε εξωτερικούς χώρους θα ήταν υπερβολικό για τα μάτια μας.

Πώς όμως όλα αυτά σχετίζονται με το gamma; Σε αυτή την περίπτωση, το γάμμα είναι αυτό που μεταφράζει την ευαισθησία στο φως των ματιών μας σε αναλογίες της κάμερας. Όταν, λοιπόν,  μια ψηφιακή εικόνα αποθηκεύεται, κωδικοποιούνται και τα γάμμα - έτσι ώστε το διπλάσιο της τιμής σε ένα αρχείο να είναι πιο κοντά σε αυτό που αντιλαμβανόμαστε εμείς ως δύο φορές πιο φωτεινό.

Τεχνική παρατήρηση: Γάμμα ορίζεται ως Vout = Vin στην gamma, όπου Vout είναι η τιμή της φωτεινότητας εξόδου και Vin είναι η είσοδος ή αλλιώς η πραγματική τιμή φωτεινότητας. Ο τύπος αυτός δημιουργεί την μπλε καμπύλη που είδαμε παραπάνω. Όταν το γάμμα είναι μικρότερο του 1, η καμπύλη κινείται προς τα επάνω επιταχύνοντας, ενώ το αντίθετο συμβαίνει με γάμμα μεγαλύτερο του 1.

2. Οι κωδικοποιημένα εικόνες Gamma αποθηκεύουν τους τόνους πιο αποτελεσματικά. Δεδομένου ότι η κωδικοποίηση γάμμα αναδιανέμει τονικά επίπεδα πλησιέστερα προς το πώς τα μάτια μας τα αντιλαμβάνονται, χρειάζονται λιγότερα bits για να περιγράψουν ένα συγκεκριμένο τονικό εύρος. Ένας μεγαλύτερος αριθμός bits χρειάζεται βέβαια για να περιγράψει τους πιο φωτεινούς τόνους (όπου η κάμερα είναι σχετικά περισσότερο ευαίσθητη), καθώς και λιγότερα bits θα έφταναν για να περιγράψει τους πιο σκούρους τόνους (όπου η κάμερα είναι σχετικά λιγότερο ευαίσθητη)

 Σημείωση: Το παραπάνω γάμα κωδικοποιημένο δείγμα παρουσιάζεται βάση μιας κατ’ αποκοπή αξίας της τάξης του 1/2.2

Δείτε το άρθρο για το βάθος bit όσον αφορά τη σχέση μεταξύ των επιπέδων και των bits.

Παρατηρήστε πώς η γραμμική κωδικοποίηση χρησιμοποιεί ανεπαρκή επίπεδα για να περιγράψει τους πιο σκοτεινούς τόνους - ακόμα και αν αυτό οδηγεί σε υπερβολή των χρησιμοποιούμενων επιπέδων για περιγραφή των πιο φωτεινών τόνων. Από την άλλη, η γάμμα κωδικοποίηση διανέμει τους τόνους σχεδόν ομοιόμορφα σε όλο το φάσμα ("αντιληπτικά ενιαία"). Αυτό διασφαλίζει επίσης ότι στην μετέπειτα επεξεργασίας εικόνας, το χρώμα και τα ιστογράμματα είναι όλα βασισμένα στα φυσικά και οι τόνοι ομοιόμορφα αντιληπτοί.

Ωστόσο, οι πραγματικές εικόνες έχουν συνήθως τουλάχιστον 256 επίπεδα (8 bits), τα οποία είναι αρκετά για να κάνουν τους τόνους να φαίνονται ομαλοί και συνεχείς σε μια εκτύπωση. Αν η γραμμική κωδικοποίηση χρησιμοποιηθεί αντ' αυτού, θα χρειαστούν τα οκταπλάσια επίπεδα (11 bits), για την αποφυγή posterization της εικόνας.

ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΗΣΗ & ΔΙΟΡΘΩΣΗ

 

Παρ 'όλα αυτά τα οφέλη, η κωδικοποίηση γάμμα προσθέτει ένα επιπλέον επίπεδο πολυπλοκότητας στην όλη διαδικασία της καταγραφής και προβολής εικόνων. Το επόμενο βήμα είναι αυτό που οι περισσότεροι άνθρωποι συγχέουν, γι 'αυτό διαβάστε με προσοχή. Μια γάμμα κωδικοποιημένη εικόνα πρέπει να έχει «διόρθωση γάμμα" εφαρμοσμένη πάνω της κατά την προβολή της - η οποία την ξαναμετατρέπει αποτελεσματικά ώστε να αναπαραστήσει το φως από την αρχική σκηνή. Με άλλα λόγια, ο σκοπός της κωδικοποίησης γάμμα είναι η καταγραφή της εικόνας - όχι η εμφάνιση της εικόνας. Ευτυχώς αυτό το δεύτερο βήμα (το "αναπαριστόμενο γάμμα") παράγεται  αυτόματα από την οθόνη σας και την κάρτα βίντεο. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει πως όλα αυτά «παντρεύονται» μεταξύ τους.

1. Απεικονίζει μια εικόνα στο χρωματικό χώρο sRGB (που κωδικοποιείται χρησιμοποιώντας γάμμα περίπου 1/2.2).

2. Απεικονίζει ένα γάμμα οθόνης ίσο με το κανονικό (2,2).

1. Gamma Εικόνας. Αυτό εφαρμόζεται είτε από τη φωτογραφική σας μηχανή είτε από κάποιο πρόγραμα αναπαραγωγής αρχείων RAW κάθε φορά που μια φωτογραφία, μετατρέπεται σε ένα πρότυπο JPEG ή TIFF αρχείο. Ανακατανέμονται τα τονικά επίπεδα σε αυτά που είναι πιο αντιληπτά ευρύτερα, καθιστώντας έτσι πιο αποτελεσματική την χρήση του συγκεκριμένου βάθος bit.

2. Gamma Προβολής. Αυτό αναφέρεται στην καθαρή επίδραση της κάρτας γραφικών σας και της συσκευής προβολής, έτσι ώστε να μπορεί στην πραγματικότητα να αποτελείται από αρκετά gamma. Ο κύριος σκοπός του γάμμα της οθόνη είναι να αντισταθμίσει το γάμμα ενός αρχείου - εξασφαλίζοντας έτσι ότι η εικόνα δεν είναι εξωπραγματικά φωτεινή όταν εμφανίζεται στην οθόνη σας. Ένα υψηλότερο γάμμα προβολής εμφανίζεται σε μια πιο σκοτεινή εικόνα με μεγαλύτερη αντίθεση.

3.Gamma  Συστήματος. Αυτό αντιπροσωπεύει το καθαρό αποτέλεσμα του συνόλου των αξιών γάμμα που έχουν εφαρμοστεί σε μια εικόνα και επίσης αναφέρεται ως "γάμμα επισκόπησης". Για την πιστή αναπαραγωγή μιας σκηνής, αυτό θα πρέπει ιδανικά να είναι κοντά σε μια ευθεία γραμμή (γ = 1,0). Μια ευθεία γραμμή που εξασφαλίζει ότι η είσοδος(η αρχική σκηνή) είναι ίδια με το αποτέλεσμα (το φως που εμφανίζεται στην οθόνη σας ή σε μια εκτύπωση). Ωστόσο, το γάμμα συστήματος είναι μερικές φορές ελαφρώς μεγαλύτερο από 1,0 προκειμένου να βελτιωθεί η αντίθεση. Αυτό μπορεί να βοηθήσει να αντισταθμίσετε τους περιορισμούς από το δυναμικό εύρος μιας συσκευής. 

GAMMA ΑΡΧΕΙΟΥ ΕΙΚΟΝΑΣ

Το ακριβή γάμμα μιας εικόνα συνήθως καθορίζεται από ένα χρωματικό προφίλ που είναι ενσωματωμένο μέσα στο αρχείο. Τα περισσότερα αρχεία εικόνας χρησιμοποιούν την γάμμα κωδικοποίηση του 1/2.2 (όπως αυτή που χρησιμοποιείται από τα πρότυπα sRGB και Adobe RGB 1998), αλλά η μεγάλη εξαίρεση είναι στα αρχεία RAW, τα οποία χρησιμοποιούν γραμμικά γάμμα. Ωστόσο, τα προγράμματα θέασης RAW εικόνας συνήθως τα εμφανίζουν κατά το πρότυπο γάμμα κωδικοποίησης 1/2.2, διότι διαφορετικά θα φαίνονταν πολύ σκούρες οι εικόνες:

Αρχείο RAW

Αρχείο JPEG

Εάν δεν υπάρχει ενσωματωμένο ένα συγκεκριμένο προφίλ χρώματος, το πρότυπο γάμμα 1/2.2 είναι συνήθως αυτό που εφαρμόζεται. Τα αρχεία χωρίς ένα ενσωματωμένο προφίλ χρωμάτων είναι συνήθως πολλά PNG και GIF αρχεία, αλλά και ορισμένες εικόνες JPEG που έχουν δημιουργηθεί με τη χρήση της εντολής “Save for web”.

Τεχνική σημείωση σχετικά με το Gamma της κάμερας. Οι περισσότερες ψηφιακές κάμερες καταγράφουν ελαφρά γραμμικά, οπότε το γάμα τους αναμένεται να είναι 1.0, αλλά πλησίον των ακραίων σκιών και λευκών αυτό δεν θα ισχύει. Στην περίπτωση αυτή, το γάμμα του αρχείου μπορεί να αντιπροσωπεύει ένα συνδυασμό των γάμμα κωδικοποίησης και γάμα της φωτογραφικής μηχανής. Ωστόσο, το γάμα της φωτογραφικής μηχανής είναι συνήθως αμελητέο. Κατασκευαστές φωτογραφικών μηχανών εφαρμόζουν επίσης και λεπτές τονικές καμπύλες, που μπορεί να έχουν επίπτωση και στο γάμμα ενός αρχείου.

GAMMA ΟΘΟΝΗΣ

Αυτό είναι το γάμμα που ελέγχετε, όταν καλιμπράρετε την οθόνη σας  και να προσαρμόζετε την αντίθεσης σας. Ευτυχώς, η βιομηχανία έχει συγκλίνει σε ένα πρότυπο γάμμα οθόνης, το 2,2, έτσι δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για τα πλεονεκτήματα / μειονεκτήματα των διαφορετικών τιμών. Παλαιότεροι υπολογιστές Macintosh χρησιμοποιούσαν ως γάμμα επίδειξης το 1.8, το οποίο έκανε τις μη-mac εικόνες να φαίνονται πιο φωτεινές σε σχέση με ένα τυπικό PC, αλλά αυτό δεν ισχύει πλέον.

Υπενθυμίζουμε ότι το γάμμα οθόνης αντισταθμίζει το γάμα του αρχείο εικόνας, και ότι το καθαρό αποτέλεσμα αυτής της επεξεργασίας είναι το συνολικό γάμμα.

Αν δυσκολεύεστε να δείτε τα διαγράμματα κάντε κλικ για μεγέθυνση

Αν έχετε πρόβλημα με τα ανωτέρω διαγράμματα, μην απελπίζεστε! Είναι μια καλή ιδέα να κατανοήσετε πρώτα τον τρόπο με τον οποίο οι καμπύλες φωτεινότητας και τονικότητας της εικόνας επιδρούν στην αντίθεση. Διαφορετικά, μπορείτε απλά να δείτε τις εικόνες παραπάνω για μια ποιοτική κατανόηση.

Πώς να ερμηνεύσετε τα διαγράμματα. Η πρώτη εικόνα (άκρα αριστερά) δείχνει μεγαλύτερη φωτεινότητα σημαντικά διότι το γάμμα της εικόνας, δεν διορθώνεται από το γάμα οθόνης, με αποτέλεσμα το συνολικό γάμμα συστήματος να κάμπτει προς τα πάνω. Στη δεύτερη εικόνα, η ένδειξη γάμμα δεν είναι τελείως σωστή για το γάμμα αρχείου εικόνας, με αποτέλεσμα το συνολικό γάμμα συστήματος να εξακολουθεί να είναι προς τα πάνω λίγο (επομένως, φωτίζει ακόμα την εικόνα λίγο). Στην τρίτη εικόνα, το γάμμα οθόνης διορθώνει σωστά το γάμμα της εικόνας, με αποτέλεσμα μια σωστή συνολική γραμμική καμπύλη γάμμα συστήματος. Τέλος, στην τέταρτη εικόνα του γάμμα οθόνης υπερ-αντισταθμίζετε το γάμμα εικόνας, με αποτέλεσμα το συνολικό γάμμα συστήματος να κάμπτει προς τα κάτω (έτσι έχουμε συσκότιση της εικόνας). 

Το συνολικό γάμμα οθόνης στην πραγματικότητα αποτελείται από (i) το μητρικό γάμμα του Monitor ή LCD και (ii) τυχόν διορθώσεις γάμμα που εφαρμόζονται στην οθόνη ακαριαία από το λειτουργικό της ή από την κάρτα βίντεο. Ωστόσο, το αποτέλεσμα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το είδος της συσκευής προβολής.

CRT οθόνες. Λόγω μιας περίεργης συγκυρίας και με λίγη τύχη, η μητρική γάμμα μιας CRT είναι 2,5 - σχεδόν το αντίστροφο από τα μάτια μας. Τιμές από ένα γ-κωδικοποιημένο αρχείο θα μπορούσε, επομένως, να σταλούν κατευθείαν στην οθόνη και να αποκωδικοποιηθούν αυτόματα ώστε να εμφανίζονται σχεδόν τέλεια. Ωστόσο, μια μικρή διόρθωση γάμα περίπου 1/1.1 πρέπει να εφαρμοστεί για την επίτευξη ενός συνολικού γάμμα οθόνης της τάξης 2,2. Αυτό συνήθως έχει προληφθεί από τις προεπιλεγμένες ρυθμίσεις του κατασκευαστή, αλλά μπορεί επίσης να ρυθμιστεί κατά τη βαθμονόμηση της οθόνης.

Οθόνες LCD. Οι κατασκευαστές στις LCD δεν ήταν τόσο τυχεροί. Η εξασφάλιση ενός συνολικού γάμμα οθόνης 2,2 απαιτεί συχνά σημαντικές διορθώσεις, και είναι επίσης πολύ κατώτερο μιας CRT. Οι οθόνες LCD επομένως απαιτούν κάτι που ονομάζεται πίνακας look-up (LUT), προκειμένου να διασφαλιστεί η σωστή τιμή.

Τεχνική παρατήρηση: Το γάμμα οθόνης μπορεί να σας μπερδεύει επειδή ο όρος αυτός συχνά χρησιμοποιείται εναλλακτικά ως διόρθωση γάμμα, καθώς διορθώνει το γάμμα του αρχείου. Η διόρθωση γάμμα μερικές φορές που ορίζεται σε σχέση με την κωδικοποίηση γάμμα που έχει ως στόχο να αντισταθμίσει - δεν είναι το πραγματικό γάμμα που εφαρμόζεται. Για παράδειγμα, το πραγματικό γάμμα αντίστοιχο με μια "διόρθωση γάμμα του 1,5" είναι ίσο με 1/1.5, δεδομένου ότι ένα γάμμα ίσο με 1/1.5 ακυρώνει ένα  γάμμα ίσο με 1,5 (1,5 * 1/1.5 = 1,0). Μια υψηλότερη τιμή διόρθωσης γάμμα ίσως φωτίσει την εικόνα.

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

Δυναμικό Εύρος. Εκτός από την εξασφάλιση της αποδοτικής χρήσης των δεδομένων εικόνας, η κωδικοποίηση γάμμα αυξάνει επίσης στην πραγματικότητα την καταγεγραμμένη δυναμική περιοχή για ένα δεδομένο βάθος bit.Το Gamma μπορεί μερικές φορές να βοηθήσει, επίσης, μια οθόνη / εκτυπωτή να διαχειριστεί το περιορισμένο δυναμικό εύρος του (σε σχέση με την αρχική σκηνή) βελτιώνοντας την αντίθεση της εικόνας. 

Διόρθωση Gamma. Ο όρος «διόρθωση γάμμα» είναι στην πραγματικότητα ένας γενικός εκλαϊκευμένος όρος. Θα πρέπει μάλλον να αποφεύγετε τη χρήση αυτού του όρου, αν το συγκεκριμένο είδος γάμμα μπορεί να αναφερθεί αντ 'αυτού.

Συμπίεση & Αποσυμπίεση Gamma. Οι όροι αυτοί αναφέρονται σε καταστάσεις όπου το γάμμα που εφαρμόζεται είναι μικρότερο ή μεγαλύτερο από ένα, αποδεκτό. Το γάμμα αρχείου θα μπορούσε να θεωρηθεί ως συμπιεστής γάμμα, ενώ το γάμμα οθόνης θα μπορούσε να θεωρηθεί αποσυμπιεστής γάμμα.

Προσαρμοστικότητα. Για να κυριολεκτήσουμε, το γάμμα παραπέμπει στην τονική καμπύλη που ακολουθεί ένα απλό νόμο δύναμης (όπου Vout είναι ίσο με Vin εις την gamma), αλλά συχνά χρησιμοποιείται για να περιγράψει άλλες τονικές καμπύλες. Για παράδειγμα, ο χρωματικός χώρος sRGB είναι πραγματικά γραμμικός και με πολύ χαμηλή φωτεινότητα, αλλά στη συνέχεια ακολουθεί μια καμπύλη σε υψηλότερες τιμές φωτεινότητας. Ούτε η καμπύλη ούτε η γραμμική περιοχή ακολουθούν τον πρότυπο νόμο της δύναμης γάμμα, αλλά το συνολικό γάμμα προσεγγίζει στο 2,2. 

Είναι απαραίτητο το Gamma; Οχι, τα γραμμικού γάμμα αρχεία (RAW) θα εξακολουθήσουν να εμφανίζονται όπως τα μάτια μας τα είδαν - αλλά μόνο εάν αυτές οι εικόνες αυτές παρουσιάζονται σε μια οθόνη με γραμμική απεικόνιση γάμμα. Ωστόσο, αυτό θα μας στερούσε την ικανότητα να προσαρμόσουμε το γάμα με στόχο την καταγραφή των κατάλληλων τονικών επίπεδων. 

Συντάκτης Andreas Kakaris

Φωτογράφος | Designer | Αρχισυντάκτης

Γεννήθηκε το 1982 και ασχολείται με τη φωτογραφία τα τελευταία χρόνια. Δηλώνει ανίατος και ακούραστος Flâner. Το 2010 δημιούργησε την Team Raw με σκοπό την ελεύθερη πρόσβαση στην εκπαίδευση για την φωτογραφία. Συναντήστε τον στο  facebook.

Πέμπτη 31 Μαρτίου 2011 Ετικέτες γάμμα, καμπλύλες γάμμα, μαθήματα φωτογραφίας, gamma, gamma κωδικοποίηση 2 σχόλια

2 σχόλια to "Κωδικοποίηση Gamma (Raw & Jpeg)"

• 

  1 Απριλίου 2011 στις 11:30 μ.μ.
  Ρεβεκκα says:

  Καλο μηνα σας ευχομαι...

• 

  1 Μαΐου 2011 στις 2:36 π.μ.
  Ρεβεκκα says:

  Καλο μηνα κ καλη Πρωτομαγια...