что такое гамма в телевизоре
Избранные статьи
Статьи раздела
Обсуждаемые статьи
VanekCem 5 сентября 2018, 22:06
WilliamGar 20 апреля 2020, 20:37
snegirooow 7 ноября 2021, 00:10
StephenDyect 20 апреля 2020, 22:22
Последние темы форума
vipersnike 12 марта 2016, 02:11
evilgunner 29 февраля 2016, 06:51
galina 16 февраля 2016, 13:20
Популярные темы форума
Evgene 14 января 2015, 18:12
vipersnike 12 марта 2016, 02:11
evilgunner 29 февраля 2016, 06:51
Какая гамма правильная? Да, что еще за «гамма»?
Итак, гаммой называют не что иное, как показатель степени. При уровне сигнала 50% и гамме 2,5, уровень яркости будет около 18%.
Зная об этой особенности электронно-лучевых трубок, при записи или при кодировании видеоконтента используется функция, противоположная гамме воспроизводящего устройства. В результате, получается две гаммы, которые компенсируют друг друга, что в результате дает линейную гамму 1,0. Итак, чем гамма больше, тем больше график «провисает» вниз, а сильнее всего это будет ощущаться на темных участках изображения. Чем выше гамма, тем контрастнее выглядит изображение из-за того, что его темные участки («тени») становятся заметно ярче, а переходы от оттенка к оттенку — более заметтными. Чем выше гамма, тем лучше будут различимы детали в тенях, но изображение будет восприниматься, как менее контрастное:
На скриншотах: нормальная гамма, низкая гамма, высокая гамма
Но вернемся к нашим проекторам. Чтобы увидеть гамму проектора, мы традиционно измеряем его яркость на каждом уровне сигнала от 0% до 100% с шагом 10%. Зная, какой % от максимальной яркости получается на каждом уровне сигнала, мы делаем вывод о гамме. Например, «гамма проектора близка к 2,3». Но какая гамма является правильной? Здесь мы сталкиваемся с рядом любопытных моментов.
Программа HCFR показывает гамму проектора X (от 2,1 в тенях до 1,3… мда)
Прежде всего, существует эффект, когда в темноте (на темном фоне) изображение кажется менее контрастным, чем при свете (на светлом фоне):
По этой причине в домашнем кинотеатре используется более высокая гамма, чем в гостиной. Но это — если мы говорим об одном и том же изображении. Проблема в том, что при свете уровни черного проектора меняются, что также необходимо учитывать.
К примеру, в программном обеспечении для калибровки проекторов CalMAN предлагается следующая рекомендация:
меню коррекции гаммы у серьезного проектора
На сайте другой калибровочной программы, ChromaPure, дается чуть другая точка зрения, которая довольно подробно объясняется. А говорят они следующее:
1. Стандарт sRGB, созданный для компьютерных мониторов, рекомендует не совсем гамму в 2,2, как принято считать. На самом деле, там рекомендуется сильно более низкий уровень гаммы в нижней части диапазона (менее 1,9) и более высокий в верхней части диапазона, хотя средняя гамма и составляет 2,2.
В целом, подход sRGB стандарта признается правильным, но мониторы, как известно, используются в довольно освещенных помещениях.
2. Следующее их заявление — гамма 2,4 тоже неправильная. Точнее, она правильная, если у вас бесконечная контрастность и нулевой уровень черного, чего в реальности не бывает. Использование гаммы 2,4 дает в итоге ненатуральное изображение с «эффектом высокой контрастности».
3. Абсолютно правильный подход был недавно реализован в стандарте BT.1886. Данный стандарт берет за основу гамму 2,4, после чего модифицирует кривую сообразно уровням черного и белого. Таким образом, если проектор поддерживает сей продвинутый стандарт, у него должны иметься встроенные сенсоры, определяющие освещенность. В обычных условиях правильная калибровка по данному стандарту дает гамму 2,3-2,4 в верхней части и 2,1-2,2 в нижней части.
В итоге, Chromapure заявляют, что гамма должна быть либо фиксированной на уровне 2,22 (sRGB), либо соответствовать стандарту BT.1886 (см. рисунок выше).
Избранные статьи
Статьи раздела
Обсуждаемые статьи
PaulPhoenix 9 января 2020, 08:39
feste 2 декабря 2019, 20:37
PaulPhoenix 18 ноября 2019, 21:34
PaulPhoenix 27 сентября 2019, 15:34
PaulPhoenix 16 декабря 2018, 23:29
Последние темы форума
perfect 24 августа 2019, 09:50
perfect 24 августа 2019, 09:49
perfect 24 августа 2019, 09:48
perfect 24 августа 2019, 09:47
perfect 24 августа 2019, 09:41
Скучный пост про диаграммы.
Те, кто пытаются разобраться в самостоятельной калибровке изображения проектора, довольно быстро усваивают, как выглядит на графике и как ведет себя обычная гамма (степенная функция 2,2; 2,4 и пр.). Однако, с появлением стандарта BT.1886, было много разговоров о нем, но не каждый смог бы сделать однозначное заявление: «проектор откалиброван под BT.1886». Чтобы сделать такое заявление, надо точно знать, как выглядит BT.1886 на графике. И помните, что помимо входного сигнала в формуле BT.1886 учитываются яркость черного и макс. яркость белого. Собственно, многие знают про BT.1886, что в ней за основу берется гамма 2,4, но учитывается уровень черного проектора. Стало быть, можно калибровать под 2,4? Увы, это не так. Давайте посмотрим, как функция BT.1886 будет выглядеть для проектора с контрастностью 500:1, 1000:1, 2000:1 и т.д.
Отмечу сразу, что BT.1886 — стандарт, актуальный для обычного 1080p/HD-контента. Речь не идет о HDR и т.п.
Напомню, что гамма-коррекция или функция электронно-оптического преобразования существует чтобы правильно имитировать отклик ЭЛТ-телевизоров. Более подробно — см. в приведенном выше русскоязычном описании стандарта.
Если говорить о гамма-коррекции, то одна из ее особенностей состоит в том, что диапазон сигнала от 0% до 50% описывает диапазон яркости от 0% до 19% (гамма 2,4). Другими словами, для описания темных и почти черных оттенков гораздо число оттенков и градаций. Другими словами, для описания темных и почти черных объектов выделяется гораздо больше оттенков и градаций, чем для описания ярких объектов. Это соответствует идее о том, что наше зрение более чувствительно к изменениям темных оттенков. Таким образом, что также верно, поскольку глаз более чувствителен к изменению яркости темных объектов. Стало быть, поведению гамма-функции в темном диапазоне нужно уделять не меньшее внимание, чем ее общему виду. Да, и, безусловно, речь здесь идет о работе в затемненном помещении, без динамического регулирования контрастности и имеется в виду не максимальная контрастность проектора, а его реальная контрастность в том режиме, в котором мы смотрим кино в полной темноте. Еще раз: речь ни в коем случае не идет о заявляемой производителем динамической контрастности. В ходе калибровки измерительное оборудование должно определить реальный уровень контрастности проектора.
Итак, гамма-функция, определенная по стандарту BT.1886 использует в своем уравнении минимальную яркость черного (LB), максимальную яркость белого (LW) и уровень сигнала (V) в диапазоне от 0% до 100% (0-1). Единица измерения яркости – канделы/м2, или ниты. 1 фут-ламберт = 3,426 нит.
Хорошая новость состоит в том, что уровень максимальной яркости почти не сказывается на виде графика, и нам не нужно отдельно рассматривать более яркие и менее яркие проекторы. Приведенные ниже графики подразумевают макс. яркость (L W ), равную 54 нит (примерно 16 фут-ламберт). Минимальная яркость определяется исходя из контрастности.
Идеальный дисплей с бесконечной контрастностью
В случае, если у нас имеется идеальный дисплей в вакууме, обладающий абсолютным черным цветом, то LB = 0, и уравнение BT.1886 не будет отличаться от гамма-функции с показателем 2,4.
Отсюда ясно, что топовые проекторы с глубоким уровнем черного можно калибровать под гамму 2,4. Но речь здесь идет об уровнях контрастности 10000:1 и выше.
Однако, как изменится функция BT.1886, если подставить в нее параметры яркости/контрастности недорогих домашних проекторов?
Контрастность 500:1
 |  |  |  |
| BT.1886 vs 2,2 | BT.1886 vs 2,1 | BT.1886 vs 1,8 | BT.1886 vs 1,9 |
Итак, на диаграмме красным пунктиром отмечена гамма BT.1886, черными точками отмечены графики гаммы с различными степенными показателями, с которыми мы сравниваем различные участки гаммы BT.1886.
При контрастности 500:1, в зоне 50%-100% гамма стремится к 2,2, но на 5%-10% яркость ближе к гамме 1,8. На уровне сигнала около 35% гамма похожа на 2,1.
Таким образом, в целом график выглядит, как плавный переход от 2,1 к 2,2, с падением до 1,8 ближе к о%.
 |  |  |
| BT.1886 vs 2,0 | BT.1886 vs 2,1 | BT.1886 vs 2,2 |
Гамма в целом похожа на 2,1. Тени 0%-20% близки к 2,0. 20%-35% — 2,1.
Контрастность 1000:1
 |  |  |
| BT.1886 vs 2,0 | BT.1886 vs 2,1 | BT.1886 vs 2,22 |
Гамма близка к 2,22 в диапазонах 50% — 100% и близка к 2,0 на 0%-15%. Начиная от 15% до 30% она близка к 2,1.
В итоге, уровень гаммы 2,22 выглядит идеальным, но на уровнях до 20% требуется приподнять уровень яркости теней до 2,0.
Контрастность 1500:1
 |  |  |
| BT.1886 vs 2,1 | BT.1886 vs 2,22 | BT.1886 vs 2,3 |
В целом гамма близка к 2,22, хотя на высоких яркостях показатель чуть выше и стремится к 2,3. Вид кривой на яркости в районе 15% близко к 2,1.
Контрастность 2000:1
 |  |  |
| BT.1886 vs 2,1 | BT.1886 vs 2,25 | BT.1886 vs 2,3 |
Тени до 20% выглядят как 2,1. В среднем функция стремится к 2,25 и 2,3 – ближе к 100%.
Контрастность 3000:1
 |  |
| BT.1886 vs 2,2 | BT.1886 vs 2,3 |
Тени выглядят как 2,2 вплоть до 30%. Далее функция приближается к 2,3.
Контрастность 5000:1
 |  |
| BT.1886 vs 2,2 | BT.1886 vs 2,3 |
Функция очень близка к 2,3. 2,2 – вплоть до 15%.
Контрастность 10000:1
 |  |
| BT.1886 vs 2,3 | BT.1886 vs 2,35 |
Грубо говоря, график близок к 2,3, даже если учитывать тени. Вторая половина (50%-100%) близка к 2,35.
Выводы
Стандарт ФЭОП BT.1886 использует в качестве цели показатель гаммы 2,4, однако на практике лишь у топовых проекторов с контрастностью 10000:1 гамма BT.1886 будет хотя бы отдаленно похожа на 2,4. Выбор гаммы 2,22 выглядит оправданным для устройств с контрастностью 1000:1 – 1500:1.
Приведенные таблицы можно использовать для выбора самого близкого к BT.1886 режима гаммы, если проектор позволяет выбирать режимы (2,2; 2,3; 2,4 и пр.). Некоторые модели позволяют настраивать кривую по нескольким точкам — в этом случае можно откалибровать проектор под BT.1886 самостоятельно.
Кстати говоря, вопрос необходимости использовать гамму BT.1886 в рамках данного поста вообще не рассматривался.
Избранные статьи
Статьи раздела
Обсуждаемые статьи
PaulPhoenix 9 января 2020, 08:39
feste 2 декабря 2019, 20:37
PaulPhoenix 18 ноября 2019, 21:34
PaulPhoenix 27 сентября 2019, 15:34
PaulPhoenix 16 декабря 2018, 23:29
Последние темы форума
perfect 24 августа 2019, 09:50
perfect 24 августа 2019, 09:49
perfect 24 августа 2019, 09:48
perfect 24 августа 2019, 09:47
perfect 24 августа 2019, 09:41
Что такое Гамма-коррекция, EOTF, BT.1886
Пожалуй, для человека, который интересуется тонкостями цветопередачи, понимание гамма-коррекции дисплея является одной из самых непростых задач. Гамма-коррекция дисплея также именуется EOTF (Electro Optical Transfer Function). Правда, часто словом EOTF называют новый стандарт гамма-коррекции BT.1886, но в самом тексте стандарта становится понятно, что под EOTF подразумевается просто гамма-коррекция дисплея.
Действительно, «гамма» — не очень удобное и не очень понятное слово, а вот «функция электро-светового преобразования» (EOTF) точно определяет, с чем мы имеем дело: очевидно, есть электричество с одной стороны и свет с другой, а функция нужна для того, чтобы определить, как именно свет зависит от электричества. Безусловно, слово «optical» можно при желании перевести и иначе, но тогда это будет сбивать с толку.
Вообще, зачем все это и чего мы хотим добиться? Возьмем 8-битный цвет. От черного до белого всего 256 градаций. Мы хотим, чтобы эти градации были не только различимы, но и чтобы различия между каждыми двумя оттенками воспринималась нами, как одинаковая. Воспринимаемая яркость называется светлотой. Мы хотим, чтобы разница, к примеру, между цветом 25 и 26 (почти черный) была для нашего глаза такой же, как, скажем, между 201 и 202 (почти белый). В общем, по мере увеличения цифры, характеризующей цвет, мы хотим, чтобы светлота росла линейно.
История вопроса — нелинейность восприятия
А в чем, собственно, проблема?
Если у меня в руке какой-нибудь прибор наподобие люксметра, а вы меня попросите сделать картинку проектора в два раза ярче, то я вас спрошу: в два раза ярче для люксметра, или для зрения? То есть, рост измеримого параметра яркости в два раза не будет соответствовать увеличению светлоты, воспринимаемой яркости, в два раза.
Spacediver с avsforum.com приводит график различных представлений о том, какая именно функция отражает степень увеличения светлоты по мере роста измеримой яркости:
По оси y — светлота, по оси x — яркость. Видно, что на каждом графике отмечены 10 точек, которые соответствуют десяти градациям воспринимаемой яркости (светлоты). Согласно некоторым из формул, 50% различимых нами оттенков заключены в 20% диапазона яркости от черного до серого. Господи, мы различаем эти точки, как имеющие одинаковую разницу по яркости… Это ужасно!
История вопроса — ЭЛТ кинескопы
И вот, жили мы себе и не задумывались, после чего человечество изобрело кинескопы. И вот, казалось бы, пора обратить внимание на гамма-функцию… но оказалось незачем. Спасло положение счастливое совпадение: оказалось, что у кинескопов подаваемое напряжение (то есть сигнал) влияет на яркость свечения тоже нелинейно. Да еще как нелинейно! Примерно по формуле яркость = напряжение 2,4
Другими словами, сначала отклик на увеличения напряжения идет минимальный, а под конец минимальное увеличение напряжения дает огромный рост излучаемой яркости.
Две функции встретились: светлота = яркость 1/2,4 и яркость = напряжение 2,4
От их слияния получилось простое светлота = напряжение. Более-менее линейная зависимость воспринимаемой яркости и интенсивности сигнала! Вот это удача! Более-менее, потому что EOTF кинескопов мог быть с показателем от 2,2 до 2,5.
Вот и даже в стандарт Rec.709 гамма-функция дисплея не вошла.
Имитация ЭЛТ
А потом выяснилось, что для дома и для компьютера это перебор — оттенки серого в районе черного цвета плохо различимы, и поэтому в sRGB стандарте используется показатель гамма-функции 2,2. Благодаря гамме 2,2 оттенки почти-черного становятся лучше различимыми, но вот «середина» становится немного неконтрастной. Так и ходим мы с тех пор между гаммой 2,2 и 2,4.
Измерение гамма-функции
Вы выводите на экран изображения с яркостью 0, 10%, 20%… 90%, 100% и измеряете яркость, вносите полученные значения в таблицу, строите график и смотрите, на что это похоже.
Как правило, если гамма ниже 2,2, то это можно использовать при свете, поскольку тени будут более различимы. Выше 2,4 для обычного HD видео не требуется. Как гамма 2,2, так и 2,4, могут считаться правильными вариантами.
Что-то пошло не так?
Да, оказалось, что большинство домашних дисплеев не обладают черным цветом, близким к идеальному. Взгляните еще раз на рисунок:
У нас не идеальный черный, а мы все еще полагаем, что минимальный прирост яркости будет встречен глазом, как хорошо различимый. У нас не идеальный черный, а проектор ведет себя, будто он идеальный, в результате чего никакой равномерности изменения воспринимаемой яркости не происходит — черные оттенки слишком слаборазличимы!
Возьмем пример spacedivera с avsforum.com. Если у нас максимальная яркость 100 кд/м2 (чтобы получить фут-ламберты, надо разделить на число Пи), а яркость черного — 10 кд/м2, то мы можем попытаться сдвинуть график гамма-коррекции вверх:
Или же, что более правильно, сдвинуть вверх только черный, а график перемасштабировать:
Казалось бы, «какие же мы хитрые», но нет! Ну не ведет себя глаз подобным образом на яркости 10 кд/м2. Около 0 — ведет, а тут — нет.
На помощь приходит стандарт ITU-BT.1886. Он опирается на гамму с показателем 2,4. Однако, в формуле зашиты также и максимальная яркость и минимальная яркость дисплея. Максимальная и минимальная яркости, реально демонстрируемые диспллем являются в формуле гаммы BT.1886 переменными, приходящими на замену настройкам «яркость» и «контрастность», к которым так привыкли пользователи. Напомню, традиционно яркость регулирует яркость черного, а контрастность — яркость белого. Гамма-функция для примера выше должна выглядеть вот так:
Ну а при идеальном черном гамма BT.1886 будет равна… гамма-функции с показателем 2,4.
BT.1886
Стандарт ITU-BT.1886 — первая попытка прийти к общему знаменателю по гамма-функции, или «EOTF». В нем заявляется, что за основу, действительно, берется степенная функция с показателем 2,4. Затем в формулу вводится переменная часть, зависящая от уровня черного цвета и уровня белого (максимальной яркости). Данная формула гаммы решает вопрос, связанный с тем обстоятельством, что при использовании дисплея с высоким уровнем черного, использование классической степенной гаммы приводит к ухудшению различимости оттенков темно-темно-серого, к воспринимаемой неравномерности изменения яркости цветов от черного к белому. Несмотря на кажущееся усложнение, BT.1886 призвана добиться более одинакового результата у различных дисплеев различных ценовых категорий.
Тем не менее, требования по настройке гаммы на базе измерений яркости противоречат принципам бюджетных устройств с их стремлением к простоте, как для удешевления, так и для простоты эксплуатации. Тем не менее, зашить в режим «Кино» проектора информацию о его яркости черного и белого не должно быть такой уж большой проблемой.