카메라에서 디스플레이, 인쇄까지 - 감마 보정 및 디지털 톤 이해

[오리사냥]

감마 보정 이해

감마는 중요하지만 거의 모든 디지털 이미징 시스템의 특징을 이해하지 않습니다. 픽셀의 숫자 값과 실제 휘도 사이의 관계를 정의합니다. 감마가 없다면 디지털 카메라로 포착된 색조는 우리의 눈에 (표준 모니터)처럼 나타나지 않을 것입니다. 감마 보정, 감마 인코딩 또는 감마 압축이라고도 하지만 모두 비슷한 개념을 참조합니다. 감마의 작동 방식을 이해하면 이미지 편집을 최대한 활용할 수 있도록 돕는 것 외에도 노출 기술을 향상시킬 수 있습니다.

감마가 유용한 이유

1. 우리의 눈은 카메라가하는 방식으로 빛을 인식하지 않습니다. 디지털 카메라를 사용하면 광자 수가 센서에 두 배가 되면 신호("선형" 관계)가 두 배나 수신됩니다. 꽤 논리적, 오른쪽? 그것은 우리의 눈이 작동하는 방식이 아닙니다. 대신, 우리는 빛을 두 배만 더 밝게 인식하고 더 높은 빛 강도("비선형" 관계)를 위해 점점 더 밝아지고 있습니다.

참조 톤

고르다:

우리의 눈으로 밝은
50%로 인식

카메라에 의해 밝은
50%로 감지

그래프 해석에 문제가 있는 경우 포토샵 곡선 도구의 자습서를 참조하십시오.
비교의 정확도는 2.2의 디스플레이 감마로 잘 보정된 모니터를 설정하는 데 달려 있습니다.

실제 지각은 보기 조건에 따라 달라지며 근처의 다른 톤의 영향을 받을 수 있습니다.

별빛 아래와 같이 매우 희미한 장면의 경우, 우리의 눈은 카메라처럼 선형적으로 보기 시작합니다.

카메라에 비해, 우리는 밝은 톤의 유사한 변화에 비해 어두운 톤의 변화에 훨씬 더 민감합니다. 이 특이성에 대한 생물학적 이유가 있습니다 : 그것은 우리의 비전이 휘도의 넓은 범위를 통해 작동 할 수 있습니다. 그렇지 않으면 우리가 야외에서 만나는 밝기의 전형적인 범위는 너무 압도적 일 것입니다.

그러나 이 모든 것이 감마와 어떻게 관련이 있을까요? 이 경우 감마는 눈의 빛 감도와 카메라의 감도를 변환합니다. 따라서 디지털 이미지를 저장하면 파일의 두 배 값이 밝은 것으로 인식되는 것과 더 밀접하게 일치하도록 "감마 인코딩"입니다.

기술 주: 감마는 감마의 V아웃 =V로 정의되며, 여기서V출력 휘도 값이고V는 입력/실제 휘도 값입니다. 이 수식은 위의 파란색 선을 곡선으로 바이게 합니다. gamma<1때, 선은 위쪽으로 아치형으로, 그 반대는 감마>1로 발생합니다.

2. 감마 인코딩 된 이미지 저장 톤보다 효율적으로. 감마 인코딩은 우리의 눈이 그들을 인식하는 방법에 가까운 톤 수준을 재배포하기 때문에, 주어진 음색 범위를 설명하기 위해 적은 비트가 필요합니다. 그렇지 않으면, 비트의 과잉은 밝은 톤을 설명하기 위해 최선을 다할 것입니다 (카메라가 상대적으로 더 민감한 곳), 비트의 부족은 어두운 톤을 설명하기 위해 남아있을 것입니다 (카메라가 상대적으로 덜 민감한 곳) :

원문 언어

↓ 32 레벨 (5 비트)만 사용하여 인코딩

선형 인코딩

감마 인코딩

참고: 위의 감마 인코딩 된 그라데이션은 1/2.2의
표준 값을 사용하여 레벨과 비트 사이의 관계에 대한 배경에 대한 비트 깊이에 대한 자습서를 참조하십시오.

선형 인코딩이 밝은 톤을 설명하기 위해 과도한 수준으로 이어집니다만 선형 인코딩이 어두운 색조를 설명하기에 부족한 레벨을 사용하는 방법을 확인합니다. 반면, 감마 인코딩된 그라데이션은 전체 범위에 걸쳐 대략적으로 균일하게 톤을 분배합니다("지각 균일"). 또한 후속 이미지 편집, 색상 및 히스토그램이 모두 자연스럽고 지각적으로 균일한 색조를 기반으로 합니다.

그러나 실제 이미지는 일반적으로 최소 256레벨(8비트)을 가지며, 이는 톤이 매끄럽고 연속적으로 인쇄될 수 있도록 하기에 충분합니다. 대신 선형 인코딩을 사용하는 경우 이미지 포스터화를피하기 위해 8배(11비트)가 필요했을 것입니다.

감마 워크플로우: 인코딩 및 수정

이러한 모든 이점에도 불구하고 감마 인코딩은 이미지를 기록하고 표시하는 전체 프로세스에 복잡성을 더합니다. 다음 단계는 대부분의 사람들이 혼란스러워하는 곳이므로 천천히이 부분을 가져 가라. 감마 인코딩 된 이미지는 볼 때 "감마 보정"이 적용되어 원래 장면에서 효과적으로 빛으로 변환해야합니다. 즉, 감마 인코딩의 목적은 이미지를 표시하는 것이 아니라 이미지를 기록하는 것입니다. 다행히이 두 번째 단계 ("디스플레이 감마")는 모니터와 비디오 카드에 의해 자동으로 수행됩니다. 다음 다이어그램은 이 모든 것이 어떻게 조화를 이는지 보여 줍니다.

원시 카메라
이미지는 JPEG 파일로 저장됩니다.

1. 이미지 파일 감마

+

JPEG는
컴퓨터 모니터에서 볼 수 있습니다.

2. 디스플레이 감마

=

순 효과
 

3. 시스템 감마

1. sRGB 색상 공간에서 이미지를 묘사합니다 (약 1/2.2의 감마를 사용하여 인코딩).

2. 2.2의 표준과 동일한 디스플레이 감마를 묘사합니다.

1. 이미지 감마. 캡처된 이미지가 표준 JPEG 또는 TIFF 파일로변환될 때마다 카메라 또는 RAW 개발 소프트웨어에 의해 적용됩니다. 네이티브 카메라 색조 레벨을 더 지각적으로 균일한 것으로 재분배하여 주어진 비트 깊이를가장 효율적으로 사용합니다.

2. 디스플레이 감마. 이것은 비디오 카드 및 디스플레이 장치의 순 영향을 의미하므로 실제로 여러 감마로 구성 될 수 있습니다. 디스플레이 감마의 주요 목적은 파일의 감마를 보정하여 화면에 표시될 때 이미지가 비현실적으로 밝아지지 않도록 하는 것입니다. 디스플레이 감마가 높을수록 더 어두운 이미지가 더 어두운 이미지로 생성됩니다.

3. 시스템 감마. 이는 이미지에 적용된 모든 감마 값의 순 효과를 나타내며 "감마 보기"라고도 합니다. 장면을 충실하게 재현하려면 이 장면은 이상적으로 직선(감마 = 1.0)에 가깝습니다. 직선은 입력(원래 장면)이 출력(화면 또는 인쇄에 표시된 라이트)과 동일하도록 합니다. 그러나, 시스템 감마는 때때로 대비를 향상시키기 위해 1.0보다 약간 큰 설정됩니다. 이렇게 하면 디스플레이 장치의 동적 범위 또는 이상적이지 않은 보기 조건 및 이미지 플레어로인해 제한을 보정하는 데 도움이 됩니다.

이미지 파일 감마

정확한 이미지 감마는 일반적으로 파일 내에 포함된 색상 프로파일에 의해 지정됩니다. 대부분의 이미지 파일은 1/2.2의 인코딩 감마(예: sRGB 및 Adobe RGB 1998 색상을 사용하는 것)를 사용하지만, 가장 큰 예외는 선형 감마를 사용하는 RAW 파일입니다. 그러나 RAW 이미지 뷰어는 일반적으로 1/2.2의 표준 인코딩 감마를 추정하는 것을 표시합니다.

선형 RAW
이미지(이미지 감마 = 1.0)

감마 인코딩
이미지 (이미지 감마 = 1/2.2)

색상 프로파일이 포함되어 있지 않으면 일반적으로 1/2.2의 표준 감마가 가정됩니다. 포함된 색상 프로필이 없는 파일에는 일반적으로 "웹저장" 설정을 사용하여 생성된 일부 JPEG 이미지 외에도 많은 PNG 및 GIF 파일이 포함됩니다.

카메라 감마에 기술 노트. 대부분의 디지털 카메라는 빛을 선형으로 기록하므로 감마는 1.0으로 추정되지만 극단적 인 그림자 와 하이라이트 근처에는 이것이 사실이 아닐 수 있습니다. 이 경우, 파일 감마는 인코딩 감마와 카메라의 감마의 조합을 나타낼 수 있다. 그러나 카메라의 감마는 일반적으로 비교하여 무시할 수 있습니다. 카메라 제조업체는 미묘한 색조 곡선을적용할 수도 있으며, 이는 파일의 감마에도 영향을 미칠 수 있습니다.

디스플레이 감마

이것은 모니터 교정을 수행하고 대비 설정을 조정할 때 제어하는 감마입니다. 다행히도 업계는 2.2의 표준 디스플레이 감마에 수렴하여 서로 다른 값의 장단점에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 이전 매킨토시 컴퓨터는 1.8의 디스플레이 감마를 사용했는데, 이는 비맥 이미지가 일반적인 PC에 비해 더 밝게 보였지만 더 이상 그렇지 않습니다.

디스플레이 감마가 이미지 파일의 감마를 보정하고 이 보상의 순 결과는 시스템 /전체 감마임을 기억하십시오. 표준 감마 인코딩 된 이미지 파일(—) 표시 감마(— —) 을 변경하면 이미지에 다음과 같은 전반적인 영향을 미칩니다 .

디스플레이 감마 1.0

디스플레이 감마 1.8

디스플레이 감마 2.2

디스플레이 감마 4.0

다이어그램은 디스플레이가 표준 감마 2.2로 보정되었다고 가정합니다.

이미지 파일 감마(—) 플러스 디스플레이 감마(— )전체 시스템 감마(— )와동일하기 전에 리콜. 또한 감마 값이 높을수록 빨간색 곡선이 아래쪽으로 구부러지는 지 주목하십시오.

위의 차트를 따르는 데 어려움을 겪고 있다면 절망하지 마십시오! 먼저 톤 곡선이 이미지 밝기와 대비에 미치는 영향을 이해하는것이 좋습니다. 그렇지 않으면 인물 사진을 보고 질적인 이해를 할 수 있습니다.

차트를 해석하는 방법. 첫 번째 그림(맨 왼쪽)은 이미지감마(—)가디스플레이감마(——)에의해 수정되지 않아 크게 밝아져, 전체 시스템감마(—)그 결과 위쪽으로 곡선이 된다. 두 번째 그림에서 디스플레이 감마는 이미지 파일 감마에 대해 완전히 올바르지 않으므로 전체 시스템 감마가 약간 위쪽으로 구부러져 이미지를 약간 밝게 합니다. 세 번째 그림에서 디스플레이 감마는 이미지 감마를 정확하게 보정하여 전체 선형 시스템 감마를 생성합니다. 마지막으로, 네 번째 사진에서 디스플레이 감마는 이미지 감마를 과도하게 보정하여 아래쪽으로 곡선을 그리는 전체 시스템 감마(이로 인해 이미지를 어둡게 하는)합니다.

전체 디스플레이 감마는 실제로 (i) 네이티브 모니터/LCD 감마및 (ii) 디스플레이 자체 또는 비디오 카드에 의해 적용된 감마 보정으로 구성됩니다. 그러나 각각의 효과는 디스플레이 장치의 유형에 크게 의존합니다.

CRT 모니터

LCD(평면 패널) 모니터

CRT 모니터. 엔지니어링 행운의 이상한 비트로 인해 CRT의 기본 감마는 2.5입니다 - 거의 우리의 눈의 역. 따라서 감마 인코딩된 파일의 값은 화면으로 바로 전송될 수 있으므로 자동으로 수정되고 거의 확인이 나타납니다. 그러나, ~1/1.1의 작은 감마 보정은 2.2의 전반적인 디스플레이 감마를 달성하기 위해 적용될 필요가 있다. 일반적으로 제조업체의 기본 설정에 의해 이미 설정되지만 모니터 교정중에 설정할 수도 있습니다.

LCD 모니터. LCD 모니터는 그렇게 운이 좋지 않았습니다. 전체 디스플레이 감마를 2.2로 보장하려면 상당한 수정이 필요하며 CRT보다 일관성이 훨씬 낮습니다. 따라서 LCD는 입력 값이 의도한 디스플레이 감마를 사용하여 묘사되도록 하기 위해 조회 테이블(LUT)이라는 것이 필요합니다. 모니터 교정에 대한 자습서: 이 주제에 대한 자세한 내용은 조회 테이블참조.

기술 참고: 이 용어는 파일 감마에 대해 수정되기 때문에 이 용어가 감마 보정과 상호 교환적으로 사용되기 때문에 디스플레이 감마가 약간 혼란스러울 수 있습니다. 그러나 각각에 대해 주어진 값이 항상 동일하지는 않습니다. 감마 보정은 때때로 인코딩 감마의 관점에서 지정되어 적용되는 실제 감마가 아니라 보상하는 것을 목표로 합니다. 예를 들어, "1.5감마 보정"으로 적용된 실제 감마는 1/1.5의 감마가 1.5(1.5 * 1/1.5 = 1.0)의 감마를 취소하기 때문에 종종 1/1.5와 동일합니다. 따라서 감마 보정 값이 높을수록 이미지가 밝아질 수 있습니다(더 높은 디스플레이 감마의 반대).

기타 노트 및 추가 읽기

다른 중요한 점과 설명은 아래에 나열되어 있습니다.

• 동적 범위. 감마 인코딩은 이미지 데이터의 효율적인 사용을 보장하는 것 외에도 실제로 주어진 비트 깊이에 대한 기록 가능한 동적 범위를 증가시킵니다. 감마는 때때로 디스플레이/프린터가 이미지 대비를 개선하여 제한된 동적 범위(원래 장면에 비해)를 관리하는 데 도움이 될 수 있습니다.
• 감마 보정. 용어 "감마 보정"은 정말 감마가 다른 이전 감마를 상쇄하기 위해 적용 될 때에 대한 단지 캐치 - 모든 문구입니다. 따라서 특정 감마 유형을 대신 참조할 수 있는 경우 이 용어를 사용하지 않아야 합니다.
• 감마 압축 및 확장. 본 용어는 적용되는 감마가 각각 하나보다 적거나 큰 상황을 지칭합니다. 따라서 파일 감마는 감마 압축으로 간주될 수 있지만 디스플레이 감마 확장으로 간주될 수 있습니다.
• 적용 가능성. 엄밀히 말하면 감마는 간단한 전력법칙(감마의Vout =V)을따르는 색조 곡선을 말하지만 다른 색조 곡선을 설명하는 데 자주 사용됩니다. 예를 들어 sRGB 색상 공간은 실제로 매우 낮은 광도에서 선형이지만 더 높은 광도 값에서 곡선을 따릅니다. 곡선이나 선형 영역은 표준 감마 전력 법을 따르지 않지만 전체 감마는 2.2로 근사됩니다.
• 감마가 필요합니까? 아니, 선형 감마 (RAW) 이미지는 여전히 우리의 눈으로 볼 것으로 나타납니다 -하지만 이러한 이미지가 선형 감마 디스플레이에 표시 된 경우에만. 그러나, 이것은 효율적으로 색조 수준을 기록하는 감마의 능력을 부정 할 것이다.

이 주제에 대한 자세한 내용은 다음 자습서를 참조하십시오.

• 디지털 노출 기술: 오른쪽에 노출, 클리핑 및 소음
  감마 및 선형 RAW 파일이 사진의 최적의 노출에 영향을 미치는 이유를 알아보십시오.
• 사진에
  
  대한 모니터 교정을 보정하는 방법 컴퓨터의 디스플레이 감마를 정확하게 설정하는 방법을 알아봅니다.