伽马

Gamma是描述场景亮度与图像像素级别之间关系的方程的指数。

当图像传感器的原始输出(线性)转换为标准颜色空间的图像文件像素时,会应用以下公式(非常近似,我们将在下面解释)。

像素级别 = (RAW 像素级别) gamma_camera ~= 曝光gamma_camera (1)

当图像文件发送到显示设备(显示器或打印机)时,

输出亮度 = (像素级) gamma_display (2)

系统总伽玛值为 gamma_camera * gamma_display。显示器伽玛的标准值为:Macintosh 中使用的旧颜色空间为 1.8,Windows 中使用的颜色空间(例如sRGB (默认值)和 Adobe RGB (1998))为 2.2。

伽马值呈线性显示
左:场景到文件;右:文件到显示

右侧的三条曲线由Stepchart为佳能 EOS-10D 生成,显示了 Gamma 如何随 RAW 转换器设置而变化。

在胶片和相纸的特性曲线中,使用对数刻度(例如,密度(-log 10 (吸收光)与 log 10 (曝光量))),γ 是转移曲线的平均斜率(不包括曲线末端附近的“趾部”和“肩部”区域),即

伽玛值代表对比度。

请参阅柯达在《感光和图像结构数据》中的定义。

为了获得正确的MTF值,Imatest必须对像素级别进行线性化处理——即移除相机的伽马编码。这就是SFR输入对话框中Gamma参数的作用,其默认值为0.5,这是数码相机的典型值。然而,该值会随着相机和RAW转换器设置(尤其是对比度)的变化而发生显著变化。

右侧展示了佳能 EOS-10D 在三种 RAW 转换器设置下的特性曲线。伽马值与 0.5 存在较大偏差。伽马值为 0.679 时,MTF50 误差可能达到 9%。为了获得最佳精度,我们建议使用Colorcheck或Stepchart来测量伽马值,它们可以提供更详细的结果。

容易混淆的地方:数码相机很少使用精确的伽马曲线:通常会在伽马曲线上叠加一条“色调再现曲线”(即“S”形曲线),以扩展动态范围并保持视觉对比度。这会降低高光部分(有时也包括暗部)的对比度,同时保持或增强中间色调的对比度。您可以在右侧的曲线 1 和 3 中看到这一点。因此,建议在进行 SFR 测量时使用“线性响应”(即不在伽马曲线上叠加任何 S 形曲线)。

传递函数也可能是自适应的:对于低对比度场景,相机的伽玛值可能高于高对比度场景。这可能会给静态帧率 (SFR) 测量带来麻烦。但总的来说,这并非坏事;它与安塞尔·亚当斯区域曝光系统中的显影调整(N-1、N、N+1 等)非常相似。因此,在倾斜边缘附近放置 Q-13 或 Q-14 色卡是个不错的做法。

要了解有关伽玛的更多信息,请阅读数码相机中的色调质量和动态范围以及显示器校准。

Capture One LE with Film Curve
1. 将 Capture One LE 设置为胶片标准
(默认值)。Gamma = 0.679。
Capture One LE with Linear Curve
2. 捕获一个 LE,线性响应。Gamma =
0.508。推荐用于SFR运行。
Canon FVU with Standard contrast
3. Canon FVU 设置为标准对比度。
Gamma = 0.642。