No Image

Что такое гамма в фотошопе

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
22 января 2020

Дуглас К. Карусо
Представление

Почти в каждом учебнике, статье, документе или обсуждении о системах компьютерной графики, термин "гамма" обычно упоминается как " регулирование, которое затрагивает полутона изображения на компьютерном экране " или подобном объяснении. Следующее – типичный пример:
Чтобы не входить в длинное обсуждение о том, что такое гамма, вот – наш совет: Если Вы не имеете обоснованных причин делать иначе, мы предлагаем использовать по умолчанию гамму на Макинтоше 1.8 [Mac] или 2.2 на РС”<"Реальный мир фотошоп">.
Хотя правильное использование гаммы важно в пре-прессе, существует недостаток информации о том, что такое "гамма", как она определяется количественно, как она исправляется, есть большое количество определений “гаммы”, по сути не дающих истинного значения этого термина.
Эта статья объяснит, что такое "гамма", как она рассчитывается, как она затрагивает изображение на компьютерном экране, концепция компенсации и исправлении гаммы, и как назначение и изменение гаммы затрагивают все процессы подготовки изображения к печати – отображение изображения на мониторе, сканирование, цветокоррекция изображения в Photoshop’е.
Что такое Гамма?

Термин "Гамма" в системах компьютерной графики относится к нелинейной характеристике электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) монитора. Электронно-лучевая трубка основа телевизоров или компьютерных мониторов. Электронно-лучевая трубка не производит световую интенсивность, которая является равной входному напряжению. Вместо этого, интенсивность свечения ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ по существу пропорциональна входному напряжению, управляемому "гаммой" (). Гамма регулирует электростатические заряды в электронных пушках, а не светимостью люминофора.
Значение гаммы для большинства ЭЛТ – приблизительно 2.5. Математическая формула – y=x*2.5.Где x- представляет входное напряжение в процентах; y – яркость в процентах. Рисунок 1 указывает кривые для различных значений гаммы.

Поскольку гамма монитора имеет дело с частью кривой со значениями от минимума 0 к максимуму 1.0, значения яркости будут всегда равны или меньше, чем значения напряжения. При яркости равной 0 (черный) и 1 (белый), вывод равняется вводу.
Между этими двумя значениями, уровни сигнала яркости изменяются, в зависимости от процента напряжения. Например, ввод напряжения 50 % приводит к выводу уровня сигнала яркости 18 % при гамме 2.5 или приблизительно 36 % от входного значения. Но, при входном напряжении 80 %, сигнал яркости (вывод) равен 50 %, или 62 % от входного значения. Неравенство ввода против значений вывода меньше у гаммы 1.8 и равно при гамме 1.0. Гамма 1.0 представляет совершенно линейный ответ яркости к напряжению, напряжение на 50 % приводит к сигналу яркости на 50 %.
Что случается с изображением, когда оно рассматривается на мониторе с гаммой 2.5? Изображение темное, без детализации от полутонов к теневым областям. Область тона на 50 % будет иметь яркость только на 18 % (Y =.502.5=17.7 %). Есть также изменение цвета:
Давайте возьмем цвет со значением 50 % – красного и 25 % зеленого. Когда этот цвет рассматривается на компьютерной системе с неправильной гаммой, он будет иметь на экране 18 % красного и 3 % зеленого. Уменьшилось значение зеленого, и цвет стал более красный, а также изображение стало более темным.
Различия в гамме создают нелинейное изменение цветов. Под нелинейностью подразумевается, что некоторые цвета могут измениться к красному, другие могут изменятся в сторону зеленого или синего. Хотя мы можем говорить, что цвета будут более темными при более высоких значениях гаммы, Вы не можете сказать, что цвета будут все казаться более красными или более синими. Каждый цвет в зависимости от значения гаммы изменяется индивидуально.
Есть некоторые выгоды от нелинейной характеристики гаммы электронно-лучевой трубки. Чувствительность человеческого глаза на свет, также – нелинейна. Глаз может отличать различия между более светлыми тонами лучше, чем между более темными. Фактически, гамма 2.5 мониторапочти обратна чувствительности человеческого глаза.
Исправление Гаммы

Не все компьютерные мониторы имеют гамму точно 2.5; некоторые могут быть 2.2, в то время как другие могут быть ближе к 2.7. Кроме того, красные, зеленые, и синие электронные пушки могут иметь индивидуальные значения напряжение / яркость.

Рисунок 2 показывает исправленные значения гаммы системой калибровки монитора. Гамма Красного, зеленого, и синего различны.

Типичный рабочий процесс включает сканирование, цветокоррекцию, цветоделение, вывод фотоформ, изготовление пластин, и собственно печать. От шага к шагу должна быть совместимость данных между соседними шагами.
Если сканер откалиброван, используя гамму 2.2, а гамма станции редактирования – фактически 1.8, света и тени могут смотреться хорошо, но полутона будут слишком светлыми. Если цель состоит в том, чтобы достигнуть гаммы 1.0 (input=output), то формула для исправления гаммы: y=x1/. Где – гамма монитора.

1/2.5 гамма – почти совершенное зеркальное изображение гаммы 2.5.
Утилиты типа Adobe Gamma или аппаратные средства (колориметры) используются для калибровки монитора, и устанавливают различные значения гаммы монитора. Это обеспечивает выбор для отображения изображений и графики для различных целей типа препресс, сети, или видео. Процесс калибровки регулирует цвет, яркость и контраст, и изменяет гамму R, G, и B. Значения таблицы Look Up Tables (LUTs) в графической карте компьютера изменяются на новые. Компьютеры Макинтош имеют таблицы LUTs, которые имеют значение гаммы 1.4. Это эффективно изменяет гамму Макинтоша на 1.8, которая стала стандартом для этой платформы. Гамма 1.8 грубо соответствует гамме печати. Стандартная офсетная печать производит растискивание растровой точки на 50 % приблизительно 22 % – Swop (17% – Евростандарт): Когда точка со значением 50%, на оттиске имеет 72 %. На печати полутона получаются более темными, чем требуется, что близко напоминает, кривые гаммы электронно-лучевой трубки [Mac] ЭЛТ. PC не имеет никаких встроенных аппаратных средств, которые редактируют гамму, но большинство графических приложений имеют утилиты калибровки монитора и исправления гаммы. Стандарт Гаммы для Windows – 2.2, которая обеспечивает большую однородность цветового пространства, чем 1.8. Фактически, это – гамма используется в рекомендуемом рабочем пространстве RGB для Photoshop : Adobe RGB (1998).
Гамма Сканера

Читайте также:  Смартфон honor 8x premium 128 gb black

Теперь, когда монитор калиброван и гамма выбрана, компенсация гаммы равная 1.0 может применяться устройствами ввода данных и прикладным программным обеспечением.
В отличие от ЭЛТ, большинство сканеров имеют линейную характеристику- они имеют гамму 1.0, то есть входная яркость=выходной яркости. Однако, сканируя изображение с гаммой 1.0 и показывая его на экране с гаммой 1.8 (2.2 на PC) полутона изображения получаются слишком темные.
Чтобы показывать изображение правильно, компенсация гаммы сканера должна быть установлена близко к гамме монитора. Когда гамма сканера установлена на 1.8, это – в действительности обратная функция гаммы монитора, или 1/1.8, которая применяется для того, что бы все тоны и цвета были показаны правильно на мониторе. (См. Рис 4).

Таблица 1 показывает фактическое действие гаммы на Макинтоше и РС . Компенсация гаммы применялась или сканером (строки 2 и 5), или в Photoshop (строки 3 и 6).

Практически, это – упрощение процесса компенсации гаммы. В зависимости от таких факторов как – ошибки экспозиции, высоко ключевые или низко ключевые изображения – компенсация гаммы может быть больше или меньше гаммы монитора. Также может потребоваться дальнейшее регулирование гаммы в Photoshop

На рисунке 5 полутоновое (grayscale) изображение с разными значениями гаммы сканера. . Они были нетронуты в Photoshop. Полутон (50 % серого) отмечен на контрольной шкале.
Увеличение уровня гаммы сканера увеличило детализацию изображения от полутонов к теневым областям. Области полутона – тени (от 0 до 128) были расширены, распределяя пиксели и делая больше разницу между ними, так что детали стали более различимы. Область света- полутона (от 128 до 255) сжата, так что детали менее видимы или полностью потеряны.
Поскольку человеческий глаз отличает различия в более темных тонах менее эффективно, чем в более легких тонах, смещение полутонов к теневым областям заставляет изображение казаться тонально правильным. Также можно переусердствовать в исправлении гаммы, как показано на рисунке 5, изображение справа, внизу. Детали в светах и четверти тона потеряны, а область от трех четвертей тона к теням была расширена, что начало придавать фотографии плакатный вид. Также очевиден в тенях шум Сканера.
Гамма в Photoshop

Всем сканированным или созданным RGB- изображениям в Photoshop должно быть назначено рабочее пространство редактирования . Гамма этого пространства независима от гаммы монитора и не обязательно должна соответствовать ему.
Adobe RGB –рекомендуемое рабочее пространство редактирования RGB и имеет гамму 2.2.
(Как откорректировать изображение используя гамму рабочего пространства можно прочитать здесь)
Гамма изображения может быть изменена инструментами редактирования, средний регулятор в инструменте Уровни (Levels)- Adobe назвала регулятором Гаммы с соответствующей логарифмической разбивкой шкалы значений .

На рисунке 7 показана контрольная шкала, отсканированная как одноцветноеизображение с гаммой сканера 1.0. Для целей сравнения, света были установлены в точке 0 %, а тень была установлена на точке 100 %. Затем в Photoshop’е Гамма была изменена и изображения были сохранены в отдельные файлы. Проценты отмечены на каждом поле шкалы.
В изображении с гаммой 0.8 и 1.0, первые несколько шагов имеют большую разницу по процентам, но после две трети тона разница почти неразличима. Здесь очень немного деталей в тенях, но много деталей в светах. В изображении с гаммой 1.8 света и четверть тона, а так же полутона и тени имеют более равномерное изменение процентов.
Гамма не только затрагивает тон изображения, но также влияет на значение цвета.

Цветное фото на рисунке 8 отсканировано с разными значениями гаммы. Для примера приведено изображение, сканированное с гаммой 1.0, тоновый диапазон которого, в области светов был обрезан до уровня 190.
Параметр ГАММА важен в технологическом процессе подготовки изображений для печати – по сути Мы имеем дело с тремя разными параметрами – гамма монитора, компенсация гаммы монитора и гамма изображения.

Гамма-коррекция (иногда — гамма) — предыскажения яркости чёрно-белого или цветоделённых составляющих цветного изображения при его записи в телевидении и цифровой фотографии. В качестве передаточной функции при гамма-коррекции чаще всего используется степенная в виде

V out = A V in γ <displaystyle V_< ext>=A>>^<gamma >>

Где A <displaystyle A> служит коэффициентом, а входные V in <displaystyle V_< ext>> и выходные V out <displaystyle V_< ext>> значения — неотрицательные вещественные числа. В общем случае, если A = 1 <displaystyle A=1> , то входные и выходные значения находятся в пределах от 0 до 1. При равенстве γ <displaystyle <gamma >> единице, характеристика передачи полутонов линейна, и перепады освещённости объекта в светах и тенях отображаются одинаково [1] .

В случае, когда этот параметр меньше единицы, улучшается распознавание деталей на слабо освещённых участках. Такое соотношение, называемое «гаммой кодирования», используется при преобразовании оптического изображения в электрический сигнал или цифровой файл в передающих камерах и цифровых фотоаппаратах. При воспроизведении полученного сигнала на кинескопе, за счёт особенностей его световых характеристик происходит обратное преобразование, в результате которого результирующая гамма всей системы приближается к единице, обеспечивая пропорциональную передачу полутонов во всём диапазоне [2] . Аналогичный процесс происходит при воспроизведении изображения на жидкокристаллических дисплеях за счёт цепей обратной коррекции видеокарт [3] .

Читайте также:  Современные телевизоры 2018 как выбрать

Содержание

История возникновения [ править | править код ]

В современном цифровом телевидении и цифровой фотографии гамма-коррекция при кодировании позволяет учитывать особенности восприятия полутонов человеческим зрением для повышения эффективности использования глубины цвета. Известно, что в нормальных условиях глаз лучше различает перепады освещённости в тенях, чем в света́х [3] . При отсутствии гамма-коррекции, в светах цифрового изображения кодируется слишком много полутонов, которые неспособен различить зритель. Напротив, в тенях остаётся слишком мало информации, снижая качество изображения [4] . В случае линейного кодирования файлов JPEG по существующей 8-битной системе, неизбежна «постеризация» изображения, когда глаз различает ступенчатые тональные переходы [3] .

Впервые гамма-коррекция появилась в аналоговом телевидении и её применение было обусловлено тем, что у электронно-лучевых трубок взаимосвязь между количеством испускаемых фотонов и напряжением на катоде нелинейна и близка к степенной функции. Поэтому, в видеосигнал, линейно зависящий от передаваемой яркости, вводилась гамма-коррекция, компенсирующая искажения яркости кинескопом [2] . Для каждой системы цветного телевидения существуют собственные стандарты гамма-коррекции, соответствующие рекомендациям SMPTE [5] . Для современных жидкокристаллических дисплеев, где зависимость между напряжением и яркостью имеет более сложный характер, используются специальные компенсационные схемы.

Фотография и кинематограф [ править | править код ]

Для желатиносеребряных фотоматериалов зависимость оптической плотности изображения от полученной экспозиции отображается характеристической кривой. Обе координаты, относительно которых строится кривая — экспозиции и оптической плотности — имеют логарифмические шкалы. Поэтому прямолинейный участок характеристической кривой представляет собой степенную зависимость, а его наклон к оси абсцисс характеризует коэффициент контрастности и часто называется «гаммой» фотоэмульсии. Это понятие не имеет ничего общего с гамма-коррекцией в электронных устройствах, и совпадение звучания имеет лишь этимологическое происхождение. У негативных фото- и киноплёнок гамма меньше единицы, а у позитивных — больше. При правильном подборе позитивного фотоматериала к негативу итоговая гамма приближается к единице, обеспечивая пропорциональную передачу полутонов объекта съёмки. Гамма обращаемых фотоматериалов также близка к единице.

Зависимость аналогового электрического сигнала фотоматрицы от полученной экспозиции также линейна. В процессе аналогово-цифрового преобразования линейный сигнал преобразуется в нестандартный массив данных, который принято называть файлом RAW. Для возможности чтения в устройствах визуализации RAW-файл конвертируется в данные одного из общепринятых стандартов JPEG, TIFF или PSD, и в процессе конвертации подвергается гамма-коррекции, обеспечивая повышенную информативность в тенях [6] . Такая гамма-коррекция предусмотрена в большинстве цветовых пространств, таких как RGB и CMYK. В цифровом кинематографе, стандарты DCI которого предусматривают хранение каждого кадрика фильма в стандарте JPEG 2000, используется такое же нелинейное преобразование полутонов при оцифровке. При этом профессиональная съёмка ведётся в различных форматах RAW, как и в фотографии не подвергающихся гамма-коррекции.

Такая технология позволяет получить на входе максимальную фотографическую широту, с последующим вводом гамма-коррекции при создании конечной цифровой мастер-копии и её фотовыводе на киноплёнку. В бюджетных цифровых кинокамерах, не приспособленных для записи несжатого видео RAW, для расширения диапазона используется нестандартная гамма-коррекция. Например, в камерах семейства Canon Cinema EOS и цифровых зеркальных фотоаппаратах Canon EOS с функцией профессиональной киносъёмки общепринята «Canon Log Gamma» с более плавным изгибом в области светов [7] .

Стандарты гамма-коррекции [ править | править код ]

В большинстве систем аналогового телевидения гамма-коррекция кодирования находится в пределах 1,2—1,3 [2] . Стандартное значение параметра гаммы для цветовых пространств sRGB и Adobe RGB — 2,2 [3] . Такое же значение принято в операционной системе Windows и большинстве других. В компьютерах Macintosh первых поколений гамма монитора составляла 1,8, но позднее стандарт был заменён на общепринятый. Кривая полутонов файлов RAW линейна, поскольку не подвергается гамма-коррекции, но для нормального отображения на дисплее, программы просмотра показывают RAW-файлы со стандартной коррекцией 2,2 [8] .

Собственная гамма большинства мониторов, основанных на электронно-лучевых трубках, составляет 2,5 и для получения стандартной гаммы отображения 2,2 видеокарта производит дополнительную коррекцию сигнала. То же относится к жидкокристаллическим дисплеям, характеристика отображения которых ещё более нелинейна, чем у трубок. Средства настроек видеокарт и внутренние модули обработки сигнала в мониторах позволяют подавать на вход дисплеев модифицированный сигнал, и таким образом корректировать гамму отображения.

Гамма-коррекция и цветовой профиль [ править | править код ]

Значения гаммы монитора напрямую влияют на то, с какой яркостью будет показано изображение без применения цветокоррекции.

При переносе графического файла между компьютерами копия изображения может выглядеть светлее или темнее, чем оригинал. В разных операционных системах (например, Microsoft Windows, GNU/Linux и Macintosh) существуют разные стандарты встроенной гамма-коррекции.

При профессиональной работе программное обеспечение учитывает цветовые профили изображения и монитора и может вносить необходимые коррективы.

Например, встроенная в формат PNG гамма-коррекция работает следующим образом: данные о настройках дисплея, видеоплаты и программного обеспечения (информация о гамме) сохраняются в файле вместе с самим изображением, что и обеспечивает идентичность копии оригиналу при переносе на другой компьютер.

Гамма-коррекция как фильтр [ править | править код ]

В большинство программных продуктов для обработки изображений гамма-коррекция встроена как фильтр обработки. Если изображение необходимо высветлить или затемнить, можно использовать гамма-коррекцию. Для видео контента существуют специальные процессоры, позволяющие в линейном режиме осуществлять гамма-коррекцию [9] .

При осветлении, например, возможно появление новых деталей в тёмных областях, которые ранее не были заметны.

Как изменение параметров цветового пространства можно использовать при цветокоррекции.

— Ну что, дядя Аркадий, есть у Модеста музыкальный слух?
— Как тебе сказать… Пианино можете продавать.

История из детства

Пианино продали, музыке я так и не учился и никогда не играл гаммы под строгим маминым взглядом… Поэтому речь пойдёт о других гаммах. Цветовые пространства RGB описываются набором параметров, среди которых: цветовая температура белой точки, primaries — координаты основных цветов (красного, зелёного, синего) и гамма.

Читайте также:  Флешка только для чтения как форматировать

Согласно документации Adobe Photoshop, гамма — это яркость средних тонов (только не линейная, а логарифмическая). Чем меньше её значение, тем изображение светлее. В универсальных цветовых пространствах используется тёмная и контрастная гамма 2,2 (Adobe RGB (1998), sRGB, Wide Gamut RGB) либо более светлая — 1,8 (Apple RGB, ECI RGB).

А причём здесь цветокоррекция? Дело в том, что гамму рабочего цветового пространства можно изменить. Изображение станет светлее или темнее, появятся дополнительный контраст и детализация в тенях или светах, но «цифры», цветовые значения RGB меняться не будут.

В данном случае в качестве базового используется цветовое пространство Adobe RGB (1998). Остальные параметры стабильны, меняется только гамма. А с ней — и общее впечатление от фотографии. С гаммой 1,0 видны все детали даже в глубоких тенях, зато героиня становится слишком бледной, и в светах не хватает контраста, мыльная пена сливается в сплошное белое пятно. С гаммой 3,0 за счёт полной потери деталей в глубоких тенях получаем хороший контраст в светах и средних тонах. И очень загорелую девушку.

На мой взгляд, разумным компромиссом и хорошей «точкой отсчёта» для дальнейшей коррекции будет гамма 1,8. Контраст на лице более естественный, чем с исходной гаммой 2,2, детали в тенях проработаны лучше, а света хоть и стали менее контрастными, но детали в них всё равно различимы.

Гистограммы помогают отследить, как перераспределяется информация (общий контраст и локальная детализация) в пределах тонового диапазона при изменении значения гаммы.

Каждый раз менять настройки рабочего цветового пространства не слишком удобно. Намного проще заготовить впрок набор ICC-профилей на базе рабочего пространства. В панели настроек Color Settings (в Adobe Photoshop CS3 она находится в пункте меню Edit), в разделе Working Spaces выбираем Custom RGB в пункте RGB. Меняем значение Gamma, присваиваем будущему профилю понятное название (например, «Adobe RGB — Gamma 1,8») и, вернувшись в Color Settings, выбираем Save RGB. Adobe Photoshop сохранит профиль в системную папку, и можно приступать к изготовлению следующего. Рекомендую сделать сразу полный набор — от гаммы 0,75 до 3,0 с шагом в 0,2-0,3.

Возвращаемся в настройках Color Settings к основному рабочему пространству. Подбирать подходящую гамму для каждого фото теперь можно при помощи функции Assign Profile (в Adobe Photoshop CS3 — в пункте меню Edit).

Когда выберете подходящее значение гаммы, лучше избавиться от привязки к самодельному профилю, а конвертировать фото в цветовое пространство Lab и потом в RGB, в базовое рабочее пространство, для дальнейшей коррекции.

Снимок безнадёжно тёмный, но по гистограмме видно — детали в нём есть. Только большая их часть в тенях: чтобы извлечь их оттуда, придётся выбирать очень низкое значение гаммы.

Ну вот, теперь есть простор для работы с кривыми. В нашем распоряжении примерно четверть тонового диапазона.

Ещё один пример — съёмка «против света», на фоне яркого окна.

С точки зрения освещённости снимок состоит из двух частей — яркого окна и тёмных фигур за столом. Людей надо существенно осветлять, но при этом от жалюзи на окне не останется и следа, и персонажи как бы повиснут в воздухе. Напротив, проработку деталей на фоне хотелось бы улучшить.

Придётся решать эти задачи отдельно. Делаем копию файла (команда Duplicate в пункте меню Edit). Основному файлу присваиваем профиль с минимальным значением гаммы 0,75, а копии — с максимальным 3,0.

Оба файла переводим в Lab, а потом обратно в RGB, избавляемся от «лишних» профилей. В основном файле появился отличный запас для корректировки— больше трети тонового диапазона. При помощи кривых делаем тени контрастнее, немного осветляем четвертьтона и получаем вполне приличных людей за столом. За счёт полного исчезновения окна и деталей на отражениях.

Теперь переносим (удерживая , чтобы слои точно совпали друг с другом) копию в основной файл. Новому слою назначаем режим Luminocity. Цвет жалюзи будет близким к нейтральному, так как окно на светлом слое почти белое. А детализация появится как раз за счёт тёмного слоя.

Осталось сделать подходящую маску, чтобы не затемнять людей и стол. Лучшие маски всегда получаются из самых контрастных каналов. В данном случае — из синего. Добавляем к тёмному слою пустую маску и копируем в неё синий канал, например, при помощи команды Apply Image в пунк-те меню Image. При помощи кривой делаем маску (именно маску, а не сам слой) темнее — так, чтобы силуэты людей стали совсем чёрными.

Практически «мёртвая» фотография стала вполне приличной. Удалось добиться проработки деталей в средних тонах и в тенях, не потеряв детали на пересвеченном фоне.

И ещё один совет. Изменив значение гаммы, иногда можно спасти безнадёжное на первый взгляд фото. Но не забывайте — в высоких светах и особенно в глубоких тенях обычно прячется изрядное количество цифрового мусора (шумов, артефактов сжатия и т. п.). Пока фото тёмное, не видно и мусора, а при цветоделении он и вовсе пропадает. Но, добившись хорошей проработки деталей в тенях, вы можете получить также чёткий, отлично различимый мусор. Будьте готовы, что с ним придётся бороться.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector