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什麼是伽瑪?如何在 BenQ 專業螢幕應用?

BenQ Taiwan
2019/12/02

伽瑪的定義

伽瑪被認定為在數位顯示器上黑色過渡到白色的平滑程度。它通常與 2.2 或 2.4 等數字相關聯,該數字代表著從黑色到白色或從白色到黑色曲線的曲率。一些典型的伽瑪曲線如圖 1 所示,而獲得伽瑪曲線值的公式如公式 1 所示。

圖 1:不同的伽瑪值及其相關曲線

公式 1:伽瑪曲線值

為什麼 Gamma 2.2 是標準?

許多人可能想知道為什麼會將標準伽瑪曲線定義為伽瑪 2.2?在輸出亮度和輸入電壓或數字值之間存在冪律關係的主要原因是因為視覺系統無法以線性方式工作。讓我們看一下圖 2,在底下那一行,線性強度表示在線性方式下,從黑色到白色所增加的強度。而在第一行,視覺編碼表示強度以冪律定律的方式從黑色漸進到白色。請注意,在 0.0 和 0.1 之間,線性強度存在較大的視覺間隙,而在視覺編碼中,介於 0.0 和 0.1 之間的視覺間隙要小得多。線性強度從 0.9 到 1.0,差異幾乎感覺不出來,而在視覺編碼中,兩者差異則明顯許多。從視覺編碼行中的整體灰度來看,每個灰度補丁之間的差異幾乎相同。Ebner 和 Fairchild 在 1998 年的研究中也發現了這種現象,他們發現使用 0.43 的指數將線性強度轉換為亮度,中性色可以提供最佳的灰色感官編碼。0.43 的指數約為 2.33,非常接近伽瑪 2.2。 因此,伽瑪值 2.2 已成為進行正確校準的黃金標準。

圖 2:視覺編碼和線性強度的視覺差異

伽瑪曲線和視覺感知

那麼,伽瑪曲線如何影響整體圖像品質或感知?Gamma 2.2 在亮區和陰影之間可以提供平衡或中性的色調,您可以輕鬆地區分兩者之間的灰度。 Gamma 1.0 則是一個有趣的曲線,它輸入信號和輸出亮度之間呈現 45 度直線關係,且它在顯示端未進行任何處理,因此您將看到一個非常明亮且“平坦”的圖像,其中幾乎沒有對比度,如圖 3 所示。

圖 3: Gamma 1.0(左側)與 Gamma 2.2(右側)的差異

由於 Mac OS,Gamma 1.8 非常受歡迎。伽瑪 1.8 曲線產生的圖像比伽瑪 2.2 曲線稍微亮一些,因此在某些情況下會是首選。然而從 Mac OSX 10.6 起,伽瑪 2.2 就已成為 Mac OS 的標準伽瑪曲線。伽瑪 1.8 與伽瑪 2.2 的示例如圖 4 所示。

圖 4 : Gamma 1.8(左側)與 Gamma 2.2(右側)的差異

因為 Rec.709 標準,Gamma 2.4 被廣泛用於電影和電視行業,能夠以稍微增強的對比度使色彩飽和,來激發觀眾的視覺感知和興趣,但缺點就是圖像的整體亮度可能會降低。伽瑪 2.4 與伽瑪 2.2 的示例如圖 5 所示。

圖 5: Gamma 2.4(左側)與 Gamma 2.2(右側)的差異

由於最新的 DCI-P3 標準,Gamma 2.6 開始越來越受到歡迎。DCI-P3 得到了許多新的數位劇院的背書。使用伽瑪 2.6 曲線時,圖像肯定會顯得更暗但非常飽和,而這正是多數導演所要求的效果!因此 DCI-P3 才會要求伽瑪 2.6 曲線。伽瑪 2.6 與伽瑪 2.2 的示例如圖 6 所示。

圖 6: Gamma 2.6(左側)與 Gamma 2.2(右側)的差異

但是如果伽瑪曲線不平滑會怎樣? 如果伽瑪曲線不平滑;這意味著從黑色到白色的過渡並不是確實增量的,如圖 7 所示。如此一來,視覺上的灰度差異看起來在視覺上就不會有所不同,並且也帶有顏色(非中性灰色)。當這種現象出現在灰度圖像時,該圖像將失去細節,並產生與預期不同的圖像。

圖 7:不平滑的伽瑪曲線會導致感知灰度和 RGB 漸層(在左側)中出現偽像。 在平滑的伽瑪曲線(右側)中,在感知的灰度和 RGB 漸層中沒有偽像出現。

如何調整伽瑪?

圖 8:在顯示器 OSD 上選擇伽瑪曲線

圖 9:使用 BenQ Palette Master Element 軟件選擇伽瑪曲線

既然現在對伽瑪曲線如何影響圖像品質以及擁有良好的伽瑪曲線有多重要有了一些基本想法,那麼我們該如何調整伽瑪曲線呢? 通常有兩種方法,第一種方法很簡單,您只需在你的螢幕上找到 OSD,通常在專業的色彩管理顯示器(例如 BenQ SW 系列顯示器或 PD 系列顯示器)上,“色彩模式”選項中有一個“自定模式”。 在“自定模式”中,您可以自由選擇不同的設置,例如色域或伽瑪曲線。 在“伽瑪”的選項下,您可以選擇原廠校準的伽瑪曲線,範圍從 1.6 到 2.6,間隔為 0.2。

在 SW 系列專業螢幕中調整伽瑪曲線的另一種方法是利用 BenQ 專有的校準軟件 Palette Master Element,與外部校準器(如 X-rite i1 Display Pro,i1 Pro 2 或 Datacolor Spyder 5)連接時,您只需在“進階”模式下選擇所需的伽瑪曲線,並按照螢幕上的說明完成校準,便可以確保伽瑪曲線已準備就緒,就這麼簡單。如果您擁有我們的 SW 系列顯示器,這是調整伽瑪曲線的首選方法。

小結

我們已經在本文的前段討論了伽瑪曲線的定義以及它與視覺反應的重要關聯。我們還探討了伽瑪曲線如何影響圖像品質或感知,以及一些典型的伽瑪值及其應用。最後,我們了解了保持平滑伽瑪曲線的重要性,以及如何在 BenQ SW / PD 專業螢幕上借助 Palette Master Element 軟件和外部校準器,選擇不同的伽瑪曲線。

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