Επιτέλους Gamma: Το γνωστό μας gamma εμφανίζεται κατά την μη γραμμική κωδικοποιήση/αποκωδικοποίηση που αναφέρθηκε στο τέλος του προηγούμενου ποστ. Όλα τα πρότυπα ορίζουν τον τρόπο που θα γίνει η κωδικοποίηση του σήματος με μια συνάρτηση που είναι γνωστή ως (opto-electronic) transfer function. To
Rec. 709 ορίζει την παρακάτω συνάρτηση για την κωδικοποίηση κατά την
λήψη:
Πρακτικά η παραπάνω σχέση μας λέει σε τι τιμές να κωδικοποιήσουμε την φωτεινότητα που πιάνει η κάμερα. Το gamma σε αυτή την περίπτωση είναι ο εκθέτης δηλαδή το 0.45. Υπάρχουν όμως και δύο άλλοι όροι. Το 0.099 (offset το οποίο σχετίζεται με το επίπεδο του μαύρου μας και το ρυθμιστικό του brightness) και το 1.099 (gain το οποίο καθορίζει την μέγιστη φωτεινότητα και σχετίζεται με το ρυθμιστικό του contrast). Την παραπάνω συνάρτηση μπορούμε να την απλοποιήσουμε παραλείποντας αυτούς τους όρους όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:
Αν το κάνουμε αυτό βλέπουμε πως ο εκθέτης πλέον αντιστοιχεί σε μια τιμή κοντά στο 0.5
Όταν το σήμα φτάσει στην τηλεόραση προς αναπαραγωγή θα πρέπει να εφαρμοστεί μια αντίστροφη συνάρτηση, ώστε να πάρουμε την αρχική φωτεινότητα που είχαμε στην λήψη. Αυτή η αντίστροφη συνάρτηση θα έχει και αντίστροφο εκθέτη. Στην συγκεκριμένη περίπτωση 1/0.5 = 2. Αυτή είναι και η τιμή που αναφέρεται ως gamma για τις τηλεοράσεις και τις συσκευές αναπαραγωγής γενικότερα.
Σύμφωνα με τα παραπάνω όμως για να πάρω στην αναπαραγωγή μου την φωτεινότητα της λήψης θα πρέπει να ρυθμίσω το gamma της τηλεόρασης στο 2. Και γιατί τότε το 2.2 είναι αυτό που θεωρείται σαν κοινό αποδεκτό στάνταρ ? Γιατί το Rec 709 δεν ορίζει ξεκάθαρα τον εκθέτη που θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί κατά την αναπαραγωγή/αποκωδικοποίηση, αλλά ορίζει μόνο αυτόν της λήψης/κωδικοποίησης ? Μήπως το ζητούμενο τελικα δεν είναι να δούμε ακριβώς την φωτεινότητα της λήψης ?
Για να απαντήσουμε στα παραπάνω ερωτήματα θα πρέπει να ανατρέξουμε και πάλι στον τρόπο που λειτουργεί η όραση μας και πιο συγκεκριμένα στο γεγονός πως την ίδια εικόνα την αντιλαμβανόμαστε διαφορετικά όταν οι συνθήκες παρατήρησης είναι διαφορετικές.
Αν για την αναπαραγωγή χρησιμοποιήσουμε εκθέτη/gamma=2 θα αντιληφθούμε την ίδια εικόνα με την λήψη σε εκθέτη/gamma=0.5 μόνο αν οι συνθήκες αναπαραγωγής και λήψης είναι ίδιες. Και αυτό το τελευταίο συνήθως δεν ισχύει γιατί οι συνθήκες λήψεις είναι πολύ πιο φωτεινές από τις συνθήκες αναπαραγωγής.
Αυτή η διαφορά περιγράφεται συνήθως με την εισαγωγή ενός άλλου μεγέθους που ονομάζεται end-to-end gamma.
End-To-End gamma: Αν χρησιμοποιήσουμε ακριβώς αντίστροφους εκθέτες για κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση παίρνουμε end-to-end gamma ίσο με 1. Το end-to-end gamma υπολογίζεται απλά πολλαπλασιάζοντας τους εκθέτες (0.5*2 = 1) και όταν είναι ίσο με την μονάδα δηλώνει ότι κατά την αναπαραγωγή έχω την ίδια φωτεινότητα που είχα και στην λήψη, αλλά όπως ειπώθηκε πιο πριν δεν είναι αυτό το ζητούμενο.
Ένα πρότυπο που ορίζει τόσο εκθέτη για την λήψη όσο και για την αναπαραγωγή είναι το sRGB. Για την λήψη ο εκθέτης ορίζεται κοντά στο 0.5 και για την αναπαραγωγή στο 2.2. Το end-to-end gamma σε αυτή την περίπτωση είναι 1.1. Ένα άλλο πρότυπο είναι αυτό του ψηφιακού κινηματογράφου που ορίζει για την αναπαραγωγή gamma 2.6 με end-to-end gamma κοντά στο 1.5.
Σε γενικές γραμμές το end-to-end gamma κυμαίνεται μεταξύ τιμών 1.0-1.5 ανάλογα με τις συνθήκες που υπάρχουν κατά την αναπαραγωγή. Όσο πιο σκοτεινές οι συνθήκες τόσο πιο πολύ μπορούμε να ανεβάσουμε το gamma μας πλησιάζοντας το 1.5 end-to-end gamma.
Έχω την εντύπωση πως στις τηλεοράσεις το 2.2 θεωρείται καθιερώμενο επειδή είναι μια καλή τιμή "γενικής χρήσεως", αλλά δεν είναι απαραιτήτως και η σωστή τιμή για όλες τις περιπτώσεις. Σε συνθήκες με πολύ λίγο φως μπορεί να ανέβει και πιο πάνω, ενώ αντίθετα σε συνθήκες πάρα πολύ φωτεινές επιβάλλεται να κατέβουμε πιο κάτω.
References και υλικό για σχετική μελέτη:
Digital Video and HDTV (google books link)
Video Demystified (google books link)
A review of RGB color spaces (.pdf)
Digital Cinema Specs (.pdf)
Gamma FAQ (html)
Rehabilitation of gamma (.pdf)
Υ.Γ 1: Θα με ενδιέφερε η γνώμη ατόμων έμπειρα με την λήψη όπως ο Kosh που είδα ότι διάβασε το νήμα
Υ.Γ 2: Αν έχω μεταφέρει κάποια ανακρίβεια ή αν έχω κάνει κάποιο λάθος δεν θα με στεναχωρήσει καθόλου η διόρθωση του :ernaehrung004:
.
]
