当前位置:文档之家› Gamma和色域空间

Gamma和色域空间

MR.OH!主述
ANAN 編撰名詞釋疑
短短的十篇講座,Mr.OH! 希望能幫助同學們建立色彩管理和校準概念,為了避免干擾學習進度和講座流程,Mr.OH!在這個單元的最後一講中,安排名詞釋疑,針對色彩管理講座中所提到的幾個重點名詞,Gamma值、ΔE 、與色域空間作一個完整的解釋。

什麼是 Gamma 值?
同學初接觸色彩科學遇到第一個專有名詞通常就是『Gamma值』,或稱『Gamma曲線』。

如果不是已經鑽研這個領域有一段時間的研究者,很難從字面上去判斷 Gamma 到底代表什麼意思?難道是宇宙放射線中的『γ』?但即使是已經有了學習基礎的色彩管理者,想藉由簡短的幾句話來描述 Gamma值,也是相當地困難。

特別是為什麼要稱為『Gamma』,而不用一般淺顯易懂地 Contrast 對比、Brightness 明度 或 Luminance 照度來取代呢?Gamma 似乎與顯示裝置的明亮對比關係密切,可是卻使用一個完全不能理解的名稱?為什麼?
起源於人類視覺研究 Gamma 修正
將 Gamma 歸類於明暗部與中間調之數學表示是一個比較籠統,但較容易接受的說法。

實際上,Gamma 背後代表了一連串人類視覺研究的故事。

這個故事的起點就是,人的視覺究竟對什麼敏感?限於本講篇幅,Mr.OH! 會另闢章節解釋這些故事和實驗,總歸人類視覺研究發現了兩個特性:
1.人眼對灰度變化的感覺比對色調變化的感覺來得敏銳
2.人眼對低亮度變化的感覺比對高亮度變化的感覺來得敏銳
這兩個特性對顯示工業,進而是數位影像都影響深遠。

舉例來說,如果要作出一台顯示器能夠完整地表現出所有高傳真的畫面,無論是高亮度天空或暗部的陰影,則顯示器的對比至少要達到 5000:1 以上,基於成本和技術,現實生活之中,根本無法達到這樣的要求,目前量產產品只能做出
500~1000:1的顯示器。

Gamma 對應 RGB 顏色明度之示意圖
因此,顯示工業勢必要有所取捨!人眼的第二特性,指出人眼所能分辨的亮差層次是以對數方式分佈,而非以線性方式分佈。

換言之,在人視覺心理感知度上,面對高亮度達100燭光的畫面時,您可能區分得出99或101燭光的差異,但反過來,在黑暗的環境例如僅1燭光時,你可以分辨出 0.01燭光的差異,也就是說在一燭光以下常人的視覺敏銳度會提高100倍。

有了這項研究依據,顯示工業作了選擇,也就是在較暗的畫面時我們選擇較高的Gamma 值,以犧牲亮部層次來換取更多的暗部表現,相對地,一些明亮的畫面中我們就改選擇較低的Gamma值以犧牲部分的暗部層次,來使得亮部層次(如雲
彩)更為明顯,這便是伽瑪校正(Gamma Correction)原理的由來。

我們可以將 Gamma 公式如左表示,對應出每一個色彩號碼的實際亮度: Output Luminance = 255 X ( 輸入 RGB 值 / 255)^ Gamma ,這樣同學可以透過數值曲線瞭解 Gamma 值對應 RGB 所產生的變化。

Mr.OH! 現假設 一RGB值為 127 (相當於 50% 灰色),如果使用 Gamma 1.0 線性表示,輸出對應也是 127 ,但如果改以 Gamma 2.5 代入 RGB值只剩下 45(相當於 18% 灰色),但顏色變得太黑了,改換成 Gamma 2.2,換算 RGB 輸出還可以保有更多的暗部層次。

MAC 系統選用 1.8 / PC 系統選用 2.2 Gamma 值
瞭解上面的說明後,就不難瞭解為了尋求完整描述包含亮部、暗部的調整細節,不管是研究顯示器製造或是數位影像檔案壓縮統稱 Gamma 作為代表。

而 Gamma 的影響更進入的人們的生活之中,從電視、遊樂器到電腦等,幾乎無所不在,但卻鮮少有人瞭解背後的意義。

像是 Apple 蘋果電腦的 MAC 系統,為了達到較深色彩顯示,統調其 Gamma 設定為 1.8;而大多數的 PC / Windows 系統都遵循 Gamma 2.2 為標準。

許多專業的硬體設備也針對 Gamma 設定提供手動曲線調整,甚至還有 RGB 分色調整的功能,以三種的Gamma曲線來分別對應三種RGB的發光體,再反應至人眼睛內的三種感光細胞,達到顯示最佳化的目的。

由於 Gamma 值的設定直接影響人的視覺觀感,如果同學想要簡單又有效率的凸顯自己的照片作品,達到高傳真要求,深入研究 Gamma 曲線設定,可以幫助你很快的進入狀況。

Adobe RGB 與 sRGB 色域空間
整體來說(上圖),Adobe RGB 色域空間比 sRGB 和 CMYK 要來得大且完整
進入色彩管理,同學們更會發現色域空間的選擇多了甚多,從熟知的 sRGB、Adobe RGB 到 CIE RGB、NTSC(1953)、WideGamunt RGB 種種的選擇。

最為常用的當然就是 1998年10月,由 IEC(國際電氣標準會議)所策定之標準色域空間定義。

sRGB 係(standard RGB) 的簡稱,目前有 IEC61966-2.1 國際標準規格書規範其使用規格,幾乎所有的數位影像輸出入都支援此一規格。

不過,近年來影像設備發展快速進步,sRGB 的色域範圍(見上圖)相對狹窄,已經無法滿足更高端的專業色彩需求。

也因此,越來越多的 DSLR 數位相機支援 Adobe RGB 這個更寬廣的色域空間;然而選擇 Adobe RGB 可以獲得更佳顏色表現嗎?其實,目前顯示器、印表機或者印刷機支援 Adobe RGB 仍不夠普遍,即時數位相機已經超越了顯示裝置所能表現的色域空間範圍,一旦進入後製修圖,難免還是有誤差發生。

原則上,sRGB 仍是大多數軟硬體設備支援的標的,選擇 Adobe RGB 作為作業的準繩,關鍵還是在於 DSLR 以外的軟硬設備。

ΔE - Delta E
數位色彩無可避免的必須和大量的數學交手!除了,Gamma 以外,Delta E 可能是同學遇到第二多的問號?不同於 Gamma 以對數模擬人類視覺的表現,Delta E 提供簡單的數據讓我們能夠確定色彩精度。

簡單的說,Delta-E是一種描述『差異』的測量方法,可以較容易地計算出色彩精度差距。

│數位影像坊│攝影家手札│DV哈燒網│KeyBuy買賣│圖庫│購物│芳香屋│自然寫真│登入 加入會員│ 本網站內容之著作權屬於各原創作者, 任何部分均不得以任何形式或任何方式重製或轉載.
Delta E 大多數運用於彩色製版印刷中,也有少部份用來測量數位相機、掃描器與印表機之色彩偏差。

絕大多數的色彩測量都仰賴儀器和電腦完成,主要檢測 CIELAB架構下各色彩與標準差值。

Delta-E 通常還被用來描述人眼所能覺察的色彩和色調中的最微小差異。

我們知道受限於技術、墨水、紙張和其他種種因素,印刷原本和副本之間必定會存在的差異,Delta-E 可以規範出何者是人們感知內所能忍受的範圍。

一般來說,Delta-E位於3到6之間變化是可以被接受的。

不同 Delta-E範圍內的色彩效果是不一樣的,舉例來說,ΔE = 1.6~3.2,人眼基本上是分辨不出色彩的差異;3.2~6.5,專業訓練的印刷師傅可以辨別其不同,多數人仍感到色彩是相同地;ΔE = 6.5~13,色彩差別已經可以判別,但色調本身仍然相同;當ΔE =13~25,可以確認是不同的色調表現,卻也可辨別出色彩的從屬,ΔE
超過25以上,則代表是另一種不同的顏色了。

相关主题