Как гамма-кривая помогает выбрать проектор или телевизор?

Выбирая самый лучший телевизор или проектор, мы чаще всего и не подозреваем, что главный вывод накануне покупки можно сделать, если каким-то чудом померять несколько важнейших параметров. Один из них - гамма-кривая, которая объективно покажет о цветовых возможностях облюбованной модели. Перед тем, как наглядно продемонстрировать, каким образом гамма влияет на изображение в проекторе или телевизоре, необходимо немного углубится в теорию. Корни проблемы кроются в том, что человеческий глаз видит иначе, чем камера или любой другой девайс.

Текст: Алексей СОРОКИН

Рассмотрим обычный градиент, бегущий от черного к белому и содержащий 256 градаций серого от 0% до 100%, то есть - от 0 до 255.

На этой полоске показано, как цифровая камера видит переход от темной стороны к светлой – переход очень плавный, линейный. А вот человеческий глаз ту же полоску видит совсем по-другому. Природа так устроила, что мы все время «косим» в темную сторону, а светлые тона - как бы испаряются, мы их почти не воспринимаем.

Самый простой пример – откройте любую черно-белую фотографию: большинство тонов (уровней серого) на значимых объектах будут располагаться в левой половине градиента, в более темной.

Есть еще одна проблема: линейное кодирование не может передать  достаточное число уровней градации темных тонов. Это означает, что при линейной обработке светового потока исчезнут серые тона и полутона: темнота для нашего зрения наступит также резко, как южная ночь.

При кодировании в 5 бит (32 уровня градации) мы увидим следующий «градиент».

Как видим, в темной части полоска градиента «порезана» значительно реже, чем на правом краю. Чем светлее, тем больше оттенков. Но в том-то и дело, что светлую часть градиента мы практически не воспронимаем, а потому большинство цветовых оттенков в нашем восприятии просто «растворятся».

Вывод: линейное кодирование сигнала искажают восприятие изображения, лишая его естественных цветовых оттенков.

Вот тут хитроумные математики и придумали, как обмануть собственное  зрение - с помощью гамма-кривой. Эта степенная функция улучшает детализацию в тёмных тонах за счёт ее потери в светлых, где все равно для нас «все кошки серые». Причем, делает это очень красиво – без увеличения объема передаваемой информации.

Таким образом, в зону видимости возвращается множество оттенков, «засвеченных» и выпадающих при линейном кодировании сигнала. Гамма-кривая показывает, насколько точно переданы градации серого с точки зрения светлости.

 Чаще всего за эталон изображения для современных цифровых устройств берется гамма-кривая с коэффициентом 2.2. Градиент в этом случае будет выглядеть таким образом:

Заметили, как ровно разлинован градиент и сколько оттенков появилось в светлой зоне, доступных нашему зрению? Спасибо гамма-коррекции. Красивая наука - математика!

Чтобы собственными глазами увидеть, какие чудеса творит гамма-коррекция, приведем цветные картинки с разной гаммой: 1.0 (то есть без гаммы, с линейным кодированием), 1.8, 2.2 и 3.0.

Существенная разница, не правда ли?

Попутно заметим, что некоторые из этих кадров могут показаться контрастнее других, но это не так. Черная и белая точки в этих изображениях идентичны, а, следовательно, одинаков и контраст. Таким образом, значение гаммы гораздо более важно для «контрастности» изображения в бытовом смысле этого слова.