伽玛值、图表对比度和MTF计算

根据ISO 12233标准，伽玛值（从浅灰到深灰色调的像素值对数与曝光量对数关系的平均斜率）用于线性化输入数据，即去除相机或 RAW 转换器应用的伽玛编码。伽玛值的默认值为 0.5 = 1/2，这在数码相机中较为常见，但可能会受到相机或 RAW 转换器设置的影响。

测试设置

为了使用 Imatest 的SFRplus 、 eSFR ISO 、 SFRreg 、 Checkerboard或SFR模块准确计算边缘 SFR，使用正确的伽玛值进行清晰度计算非常重要。

如果已知边缘对比度且≤10:1（中等或低对比度），则可以在“图表对比度（用于伽玛计算）”框中输入边缘对比度，然后选中“用于MTF”复选框。系统将计算图表图像中每个边缘的伽玛值，并将其显示在“边缘/MTF”图中。有关详细信息（包括公式），请参阅“伽玛和MTF测量” 。

测量伽马射线

如果色卡对比度未知，则应根据ISO 14524标准通过获取光电转换函数 (OECF) 来测量伽玛值。这可以通过灰阶阶梯色卡图像并运行Colorcheck 、 Stepchart 、 Multicharts （交互式）或Multitest 等软件来实现。即使使用从色卡（如上所述）导出的伽玛值来计算 MTF，也应输入标称伽玛值。

伽马误差

伽玛值的微小误差对MTF测量的影响很小（对于正常对比度测试卡，10%的伽玛误差会导致MTF50误差为2.5%）。当使用dcraw将RAW图像转换为sRGB或伽玛值为2.2（Adobe RGB）的色彩空间时，伽玛值应设置为0.45。如果伽玛值小于0.3或大于0.8，背景将变为粉红色，以指示异常（可能错误）的选择。

技术细节

伽玛值是图像像素级别与亮度之间关系的方程的指数。对于显示器或打印件而言，

输出亮度 = (像素级) ^{gamma_display}

当将线性图像传感器的原始输出转换为标准颜色空间的图像文件像素时，应用上述操作的近似逆运算。

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

总系统伽玛值为 gamma_display * gamma_camera。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。

右侧的三条曲线由Stepchart为佳能 EOS-10D 生成，显示了 Gamma 值如何随 RAW 转换器设置而变化。在胶片和相纸的特性曲线中（例如，密度（-log ₁₀ （吸收光）与 log ₁₀ （曝光））使用对数刻度），Gamma 值是传输曲线的平均斜率（不包括曲线两端附近的“趾部”和“肩部”区域），即：

Gamma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。