 |
Τεχνολογίες Εικόνας:
Καλύτερα να Μασάς, παρά να Μιλάς... |
Εισαγωγή
Το Φως, τα Χρώματα
και το Μάτι
Ο Δείκτης Αντίθεσης και η Οξύτητα σε μια
προβαλλόμενη εικόνα
Τί είναι τελικώς η
διόρθωση Gamma;
Εγχρωμη εικόνα: Πειράματα, Μοντέλα, Το
Διάγραμμα CIE και το Gamut
Βίντεο: Περί
Χρονικού και Χωρικού Δειγματισμού
Η Σαρωση και ο
Συγχρονισμός των σημάτων Βίντεο
Ti είναι η Ανάλυση;
Σήματα Χρωματοδιαφορών και το Ψηφιακό Βίντεο
Φωτεινότητα,
Αντίθεση και άλλες ιστορίες... (δηλαδή, πάλι Φωτεινότητα και
Αντίθεση!)
Για περισσότερο
διάβασμα... |
|
|
| Τί είναι
τελικώς η διόρθωση Gamma; |
Κατ'
αρχήν, πράγματι, το Gamma σημαίνει απλώς "γ". Και
το γάμμα αυτό δεν είναι τίποτε άλλο από ένας ταπεινός εκθέτης στον
οποίο πρέπει να υψωθεί η τιμή ενός σήματος βίντεο (της τάσης του
δηλαδή) για να επιστρέψει στην γραμμική σχέση που πρέπει να έχει με
την φωτεινότητα της σκηνής στην οποία αντιστοιχεί. Ανησυχείτε;
Κακώς. Μπροστά μας έχουμε μια παλιά καλή λύση στην
οποία η τεχνολογία καταφεύγει συστηματικά όταν θέλει να αποφύγει τον
θόρυβο: την έμφαση και την αποέμφαση. Αν έχετε χωνέψει την
ισοστάθμιση RIAA (των δίσκων βινυλίου) το Gamma είναι άσκηση
νηπιαγωγίου. Ιδού πώς έχει το πράγμα:
Το μάτι μας είναι
περισσότερο ευαίσθητο στον θόρυβο, όταν η φωτεινότητα της σκηνής
είναι χαμηλή. Στην φύση, βεβαίως, δεν υπάρχει θόρυβος, υπάρχει όμως
στα ηλεκτρονικά. Στα αναλογικά συστήματα είναι αναλογικός και
προέρχεται από τα κυκλώματα, ενώ στα ψηφιακά έχουμε να κάνουμε με
τον θόρυβο κβάντισης. Εχοντας ως δεδομένο ένα ποσοστό θορύβου, είναι
σίγουρο ότι τα λιγότερο φωτεινά μέρη του σήματος θα βρίσκονται κοντά
σε αυτόν, επομένως θα ήταν μια καλή ιδέα να τα
απομακρύνουμε. Μάλιστα, όσο πιο χαμηλή φωτεινότητα έχουν,
τόσο περισσότερο θα θέλαμε να τα απομακρύνουμε επομένως (με ολίγα
μαθηματικά) μια συνάρτηση με εκθέτη ανεξάρτητης μεταβλητής μικρότερο
της μονάδας μας έρχεται κουτί. Η διαδικασία αντιστοίχισης της
φωτεινότητας μιας σκηνής σε ένα σήμα βίντεο (δηλαδή σε μια τάση) όχι
γραμμικά, όπως θα έπρεπε, αλλά μέσω μιας εκθετικής σχέσης γίνεται με
συγκεκριμένες προδιαγραφές (CCIR Rec.709) και ονομάζεται
"αντίστροφη συνάρτηση γάμμα", ο δε εκθέτης είναι
0.45. Αν είστε λάτρης των ανατριχιαστικών λεπτομερειών, ίσως σας
ενδιαφέρει να γνωρίζετε ότι στην πραγματικότητα η CCIR Rec. 709
προβλέπει την χρήση μιας γραμμικής σχέσης στην αρχή (που υλοποιήται
με μια ευθεία με κλίση 4.5), επιλογή η οποία σχετίζεται με τον
θόρυβο της ίδιας της κάμερας που δεν θέλουμε να ενισχύσουμε -αλλά
αυτά είναι, πραγματικά, λεπτομέρειες. |
 |
 |
| Η αντίστροφη διόρθωση Gamma, όπως αυτή
πραγματοποιήται στην μηχανή λήψης. Προσέξτε ότι δίνεται έμφαση
στις χαμηλές τιμές φωτεινότητες και ότι η μέγιστη τιμή
παραμένει αναλλοίωτη. | |
Το
ενδιαφέρον, βεβαίως, βρίσκεται στο σύστημα προβολής: Εδώ, πρέπει να
εφαρμοστεί η "διόρθωση γάμμα" (θυμηθείτε ότι κατά την λήψη
χρησιμοποιήσαμε την "αντίστροφη"!) ώστε η σχέση τάσης σήματος βίντεο
και φωτεινότητας να επανέλθει στο φυσιολογικό να είναι δηλαδή
γραμμική. Στην πράξη, η διόρθωση γάμμα γίνεται με μια συνάρτησης
στην ανεξάρτητη μεταβλητή της οποίας ο εκθέτης είναι ο αντίστροφος
του εκθέτη που χρησιμοποιήσαμε για την αντίστροφη διόρθωση γάμμα,
δηλαδή (1/0.45=2.2). Επειδή η διόρθωση αυτή "τρέχει" στο σύνολο του
σήματος, μειώνει παράλληλα και την στάθμη του θορύβου.
Ο
συντελεστής γάμμα (2.2) έχει, επίσης ένα ιδιαίτερο ενδιαφέρον: Η
σχέση φωτεινότητας-τάσης ανόδου-πλέγματος σε μια οθόνη CRT είναι μια
συνάρτηση με εκθέτη 2.8, δηλαδή πολύ κοντά στο 2.2 που απαιτούμε και
αυτό είναι τυχαίο! Στην πράξη, πάντως, θεωρείται
επαρκές ώστε η διόρθωση να γίνεται αυτόματα από την ίδια την
οθόνη. Βεβαίως, σε άλλα συστήματα προβολής αυτό δεν ισχύει και
η διόρθωση γίνεται ηλεκτρονικά και κάποιες φορές μπορεί να
ρυθμιστεί.
Θεωρητικά, τώρα, δεν έχει κάποιος λόγο να
πειράξει το Gamma επειδή αφορά την διαδικασία λήψης των εικόνων (το
0.45 είναι προδιαγραφή που δεν αλλάζει, επομένως και για το 2.2
ισχύει το ίδιο), ωστόσο, υπάρχει το θέμα των Surround Effects τα
οποία (το θυμάστε;) επηρεάζουν τον δέικτη αντίθεσης και
κατ΄επέκτασιν την οξύτητα της εικόνας. Υπό προυποθέσεις λοιπόν, το
Gamma μπορεί να ρυθμιστεί με γνώμονα τις συγκεκριμένες συνθήκες και
έξω από την τυπικά σωστή τιμή του 2.2, ρύθμιση που καθορίζει τον
τρόπο με τον οποίο η συσκευή προβολής μεταφράζει το σήμα βίντεο
ιδιαίτερα κοντά στο μαύρο. O στόχος της ρύθμισης θα πρέπει να είναι
η αύξηση της οξύτητας. Αν το επιχειρήσετε θα πρέπει να θυμάστε ότι
πολύ συχνά, οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν μια
κανονικοποιημένη κλίμακα στις συσκευές τους, στις
οποίες το Gamma 2.2 ισοδυναμεί με 1. Μην μπερδευτείτε: Θα το
καταλάβετε αν το "1" είναι η default τιμή της ρύθμισης, ή το κέντρο
της κλίμακας.
Βεβαίως, όλα τα παραπάνω αναφέρονται κυρίως στην
φωτεινότητα. Ωστόσο, το χρώμα
παίζει σημαντικό ρόλο στην εντύπωση που σχηματίζουμε για μια
σκηνή. |
 |
|
| Ετσι δουλεύει η διόρθωση Gamma: Το σήμα
με την πολύ χαμηλή φωτεινότητα είναι επικίνδυνα κοντά στον
θόρυβο και το απομακρύνουμε χάρις στην συνάρτηση Gamma. Στο
playback θα εφαρμόσουμε την αντίστροφη συνάρτηση ώστε να
επανέλθει η γραμμική σχέση μεταξύ σήματος βίντεο και
φωτεινότητας. | |
|
| |
){kind=small}
){kind=small}