Вопрос по теории: гамма-предыскажение и гамма-компенсация

  • Автор темы Автор темы Girmice
  • Дата начала Дата начала
Статус
Закрыто для дальнейших ответов.

Girmice

Участник
Топикстартер
Сообщения
16
Реакции
1
Всем здравствйте=) На одном из форум по фотографии я задал вопрос относительно материала изложенного в книге Шадрина "Коломитрическая настройка мониторов". И меня направили на этот форум=) Так что сюда я просто скопирую свой вопрос, который сформулировал на том форуме. Надеюсь, что здесь то мне уж точно должны ответить)))

Я всегда воспринимал гамму на интуитивном уровне не вдаваясь в глубокое понимание теоретических основ (я занимаюсь дизайном и 3Д Визуализацией, так что подвигать ползунки и поменять свет я могу на любом этапе, что признаться сильно расслабляет))))
Но позавчера черт меня дернул и захотелось разобраться.
Открыл авторитетную на мой взгляд книгу Френкеля и Шадрина Коломитрическая настройка мониторов.


В ней на 31 странице вводятся понятия:
гамма-предыскажение
гамма-компенсация предискажения
И попытка осознать всю эту цепочку разрывает мой мозг.


В этом источнике говорится (по крайней мере я так понял после того как 2 дня перечитывал 3 страницы), что гамма-предыскажение это дескретизация на уровне ФАЙЛА, которая создана специально что бы подогнать градации серого под гамму восприятия человеческой зрительной системы. Сделано это я так понял по тому, что градации серого задаются битами и их количество в отличии от реального мира ограниченно. Соответственно использовать их надо максимально эффективно с т.з. восприятия человеком.
На этом этапе приводится пример в котором очевидно дается зависимость (на теоретическом примере) когда изменение в файле значения на 1 вызывает изменение физической яркости пикселя на 1 в случае линейной зависимости и иное значение в случае гаммы-предискажение. В итоге шаг повышения светлоты в тенях меньше чем на свету, что в принципе в целом очень убедительно и логично.


А затем пишется, что такую нелинейность "линейный" кинескоп не способен воспроизвести корректно и изображение получится слишком светлым.
По этому вводится понятие гамма-компенсации которое осуществляется благодаря совпадению - степень нелинейности зависимости свечения люминофора на ЭЛТ мониках от напряжения для ПС платформ 2,2


И на этом месте у меня разрывается мозг.

Во-первых я не понимаю зачем вообще говорить о линейном кинескопе, насколько мне известно таких в природе просто не существует. А следовательно путается местами причина и следствие.

Во-вторых я представляю себе цепочку.
файл (значение в файле) - сигнал (то что подается на монитор) - свечение (итоговое физическое свечение пикселя)

файл/свечение - нелинейная зависимость.
Это то что подогнано под восприятие глаза.
Соответственно по логике уравнений класса так 9 очевидно, что для того, что бы в итоге получилась НЕЛИНЕЙНАЯ функция... нужно, что бы кинескоп таки был линеен (сигнал-свечение).


Открыв другой источник я обнаружил что в нем совершенно иная логика и причинно-следственная связь.

Вот ссылочка на пдф http://books.google.ru/books?id=43E7dJ2 ... 86&f=false


Однако тоже есть косяки.
Нелинейность кинескопа представляется как целенаправленное решение, в то время как мне всегда казалось что это просто технологическая особенность которую нельзя избежать и с которой приходится считаться. В пользу того, что это преподносится как целенаправленное решение говорит постановка вопроса: "примером ее реального воплощения является устройство ЭЛ трубки..." причем это написано в контексте "процедуры КОРРЕКЦИИ изображения". И это тоже выносит мозг, т.к. для коррекции таким образом придется менять мониторы или менять их настройки=)))

Но в тоже время гамма-предискажения в отлчии отп ервого источника ставится на второе место и является СЛЕДСТВЕМ.
Т.е. если в первом источнике гворилось что это отправная точка, т.к. нужно подгонять гамму под восприятие человека
Во втором источнике это ИСЛЮЧИТЕЛЬнО инструмент компенсации нелинейности кинескопа.
Что в целом тоже блин логично.



В общем это шиндец, я понимаю что на практкие для меня разницы никакой что там причина а что следствие, один фиг калибруется монитор и двигаются ползунки в программах аля тени повыразительней ис ерый как серый=)
Но меня просто изводит, когда я чего-то не понимаю... а этого я не понимаю
bu.gif
bu.gif
bu.gif
=)))
Точнее мне понятно второе объяснение. Когда гамма-предискажения на уровне файла вторична, никак не связана с человеческим глазом, а призвана лишь погасить нелинейность мониторов.

Но смущает то что уровень источника уж больно крут для таких ошибок. Да и к тому же во 2-м источнике так же есть помарка в изложении и логики.

В общем вот... помогите, научите=)
 
Есть толковая книга "Digital Video and HD Algorithms and Interfaces, 2nd Ed", ISBN 9780123919267, автор Charles Poynton (он же автор "1080" в HDTV), где подробно и, что немаловажно, с блок-схемами аппаратов и цепочками преобразований (иногда весьма замысловатыми, напр., Silicon Graphics или Macintosh QuickDraw) проясняется история с гаммой в разных её ипостасях.

Глава про гамму из первой редакции книги есть в открытом доступе:
http://www.poynton.com/PDFs/TIDV/Gamma.pdf

Ещё несколько коротких, но весьма полезных статей, и всё волшебным образом само встанет на свои места:

The rehabilitation of gamma
http://www.poynton.com/papers/IST_SPIE_9801/index.html

Gamma Correction on the Apple Macintosh
http://www.poynton.com/notes/mac/Macintosh_gamma_abs.html

Gamma FAQ - Frequently-Asked Questions about Gamma
http://www.poynton.com/GammaFAQ.html

Frequently-questioned answers about gamma - GammaFQA
http://www.poynton.com/notes/color/GammaFQA.html

Приятного чтения!
 
Приятного чтения!
Спасибо=))))))))))))

А по поводу того, что я написал может кто нить помочь и объяснить где я ошибся и в какую сторону рассуждений смотреть?
 
Дам Вам ещё одну ссылку из которой Вы узнаете, что вносить предыскажение в телевизионный сигнал было предложено ещё до появления цветных телевизоров. А то, что мы теперь называем "гаммой" - есть дань совместимости с телевизором.
 
Есть:
- гамма устройства
- гамма компенсации гаммы устройства (приведение к заданному значению - вот оно то и "подогнано под восприятие глаза")
- гамма абстрактных пространств редактирования
- гамма собственно изображения (Вы её не приводили, но в литературе встречается и например в инструменте Уровни средний ползунок назван именно так.)
Все эти четыре термина описывают совершенно разные вещи, но в той или иной литературе могут называться одним словом - гамма и о какой из четырёх идёт речь можно понять только из контекста, надеюсь теперь Вы соотнесёте к какой именно Гамме из четырёх относятся приведённые Вами те или иные цитаты и всё встанет на своё место.
 
Последнее редактирование:
- гамма компенсации гаммы устройства (приведение к заданному значению - вот оно то и "подогнано под восприятие глаза")
В том-то и дело что нет.
Ели верить написанному на стр. 30 в книге Шадрина, то под глаз подгоняет гамма-предискажение.

А гамма-компенсацией является сама натвиная гамма устройства которая компенсирует гамму-предискажения.

В общем делаю попытку разобраться, позорюсь так сказать налюдях)

В общем во всей технике имеющей дело с цветом и кодирующей в 8 битах первым делается гамма-предискажение.
Она устанавливает НЕЛИНЕЙНУЮ связь значений в файле и светимостью (Cd.m2) точки на мониторе.

Коротко можно записать ФАЙЛ/СВЕЧЕНИЕ

С целью добиться таких переходов, которые бы максимально соответствовали чувствительности глаза.

И только затем в дело вступает гамма компенсация. Компенсация не нелинейности монитора а предискажения.
Кроме того, это не может быть гамма компенсация нелинейности монитора, потому что в роли гаммы компенсации выступает сама эта нелинейность монитора))))
Выражая коротко НАПРЯЖЕНИЕ/СВЕЧЕНИЕ
 
Последнее редактирование:
Я подумал и смог четко сформулировать конкретный вопрос.

В книге Шадрина на 32 странице есть слова: "однако информация, искаженная при кодировании не могла быть достоверно визуализирована линейной видосистемой - изображение при визуализации оказалось бы слишком светлым".

Т.е. логически подразумевается, что сначала происходит кодирование.
НО (!!!)
Как такое может быть?
Ведь до этого суть этого этого кодирование объяснялась как установка свизи между значениями в файле и свечением пикселя (!!!).
На 31 странице есть примечание где четко математически приводится в соответвие:
1 значение в файле и N измеряемых в Cd/m2.

Но такую связь НЕВОЗМОЖНО установить напрямую, без учета нелинейности устройства. Или линейности,это не важно, главное, что без данных о соотношении светимость/напряжение.
Здесь же она каким-то образом сначала устанавливается.
А затем столь же мистическим образом говорится, что картинка получится слишком светлая, надо бы ее компенсировать.
Может кто нибудь прокоментировать, где я ошибаюсь или что-то не так понимаю?
 
Последнее редактирование:
Иными словами...
У нас есть система: ФАЙЛ-СИГНАЛ(НАПРЯЖЕНИЕ)-СВЕЧЕНИЕ
1) Нелинейность кинескопа на уровне СИГНАЛ-СВЕЧЕНИЕ
2) Ее нужно компенсировать. За счет ФАЙЛ-СИГНАЛ


И только после того как у нас есть УРАВНЕНИЯ которые описывают сигнал-свечение и файл-сигнал
ТОЛЬКО после этого мы можем выразить СВЕЧЕНИЕ через значения в ФАЙЛЕ, т.е. только после этого мы можем рассчитать гамма-предискажение для конкретной системы, что ыб привести ее нелинейность в строгое соответствие с нелинейностью восприятия человеческим глазом.
 
Приложил файлом схему "системы", на всякий случай :) Там справа не представлен, но подразумевается компонент "зрение". Важно, что волшебным образом нелинейная характеристика ЭЛТ (степенная функция с показателем 5/2=2.5) с хорошей точностью является функцией, обратной перцепционной чувствительности человеческого зрения (степенная функция с показателем 0.42; 1/0.42=2.4). Люминофоры линейны до ~80% их максимума. Для минимизации шумов квантования и максимизации использования пространства кодов (т.е. хотелось обойтись минимумом битов, понимая, что зрение не различает два уровня яркости, отличающихся менее чем на 1%) цифровое устройтсво ввода (напр., камера) намеренно (ибо оно линейно - просто считает фотоны) вносит "предыскажения", "предкомпенсацию", как угодно, но на выходе дают сигнал, линейный перцепционно. В видео на стороне камеры дополнительно делается "недокомпенсация" (гамма ~1.2) для компенсации эффектов восприятия в тёмных условиях просмотра (см., напр., BT.709).

Нарисуйте Вашу полную схему, от физического источника света (напр., отражённого от отпечатка) через всю систему до выхода из глаза, проставьте степени этих функций, и всё встанет на свои места. Компоненты - не терять!
 

Вложения

  • Gamma.PNG
    Gamma.PNG
    271.2 КБ · Просм.: 1 136
Статус
Закрыто для дальнейших ответов.