Brand

Gamma korekce polopatě

Určitě už jste někdy slyšeli o takzvané gamma korekci. A možná jste se jí vyhnuli obloukem. Tak dneska už nemusíte. Mám pro vás totiž článek, ve kterém se pěkně polopaticky a na praktických ukázkách dozvíte, co to gamma korekce je, k čemu nám ve fotografii slouží a proč byste měli vědět, jak v praxi funguje.

Gamma korekce je už sám o sobě odstrašující pojem. Navíc když člověk zjistí, že se jedná o jakousi matematickou funkci, která prý mění rozložení jasů a stínů v obraze, tak takové čtení raději "odloží na neurčito". A já se nedivím. Můžu vám tady ale naprosto bez obav prozradit, že gamma korekce je velmi snadno pochopitelný pomocník každého fotografa. Opravdu to není vůbec nic složitého a stojí za to tuto funkci pochopit. Nebo snad nechcete vědět, proč nejsou všechny vaše fotky extrémně tmavé?

Citlivost lidského oka

Ještě než se dostanu k tématu samotné gamma korekce, zastavme sen a krátký moment u lidského zraku. Je to vcelku fantastický "nástroj", který nám umožňuje vidět vše kolem sebe. Zajímavé ovšem je, jak je lidský zrak citlivý na světelné vjemy. Nebudu zde rozebírat ani fyziku a ni medicínu a rovnou uvedu ověřený fakt: světelné změny kolem sebe vnímáme relativně. Rozsvícení malé lampy v temné místnosti bude znamenat subjektivní dojem několikanásobné změny intenzity osvětlení. Srovnejme to se situací, kdy za slunečného dne vyjdeme ze stínu (stromu, domu,...) na světlo. Taková situace nás zdaleka tolik neoslní a přitom se jedná o nesrovnatelně větší změnu v intenzitě světla, které proniká do našich očí.

Lidé totiž vnímají změny při slabém osvětlení intenzivněji, než změny při osvětlení silném. Důvod je prozaický (příroda to zařídila dobře). Kdyby tomu tak nebylo, tak bychom za běžného slunečného dne oslepli. Respektive by byl vnější světelný stimul na náš mozek příliš silný a (lékaři prominou, ale fotografové to pochopí) vznikl by v daném místě přepal :)  Laicky řečeno je náš zrak uzpůsobený tomu, abychom mohli běžně fungovat ve velmi široké škále situací. Dokážeme se zorientovat i ve velmi tmavém pokoji a přitom za slunečného dne nám mozek nehlásí "mimo dynamický rozsah" :)

Zajímavost: citlivost filmu

Zajímavostí pak je, že filmové materiály jsou na tom "podobně", jako lidské oko. Pokud jste někdy fotili na film, tak víte, že kvalitní film dokáže nabídnout neuvěřitelnou škálu odstínů šedé a přitom je vcelku "blbuvzdorný" vůči přeexpozici a podexpozici. Charakteristická křivka filmu není lineární, ale podobá se spíše takzvané "S" křivce.

Gamma korekce (při pořízení fotografie)

Digitální fotoaparáty fungují běžně tak, že dopadem určitého množství světla na snímač vzniká signál, který se pak převádí ve vizuální obraz (velmi zjednodušeně řečeno). A v praxi platí to, že 2x více fotonů (světla) dá vzniknout 2x silnějšímu signálu. Ať už se jedná o světla nebo stíny. Jinak řečeno, průběh funkce vyjadřující vztah mezi množstvím světla a signálem je vždy lineární, viz níže.

gamma-krivka.png 

V praxi prostě platí, že 2x více světla na snímači = 2x světlejší fotka. A zde nám vzniká zásadní rozpor mezi tím, jak vidí lidské oko a mezi tím, jak svět kolem sebe zaznamenávají fotoaparáty. Lidské oko vnímá změny relativně, zatímco digitální snímač vše "vidí stejně". Co s tím? Odpovědí je gamma korekce.

Gamma korekce je nástroj, kterým upravíme rozložení tónů v celém rozsahu (kromě černé a bílé) tak, aby bylo efektivnější. Díky gamma korekci se lépe využije bitová hloubka a navíc rozložení tónů odpovídá tomu, na co jsme zvyklí.

Takto by vypadala běžná fotka přímo z fotoaparátu bez jakékoliv gamma korekce: gamma-korekce-bez-korekce.jpg

Že se vám zdá podexponovaná? Kdepak... žádná podexpozice ani přeexpozice, vše je "technicky správně". Ovšem s tím rozdílem, že nezvykle mnoho obrazových informací je natěsnáno do stínů. Histogram je natěsnaný vlevo.  A to proto, že se jedná o záznam světel a stínů s lineárním průběhem. A to vše zcela zbytečně... proč stíny zbytečně omezovat?

Podívejte se na přechod od černé k bílé (viz níže). Takhle nějak vypadá lineární průběh od černé k bílé. Stíny jsou stěsnané do velmi malé části a světlé tóny se roztahují do nezvykle velkého prostoru. Tomuto lineárnímu rozložen odpovídala fotka uvedená výše.

linearni-prechod.jpg

 

Ovšem po zásahu gamma korekce budou mít stíny mnohem větší "životní prostor":gamma-korekce-po-korekci.jpg 

Gamma korekce je velmi užitečný pomocník, který redistribuuje světla a stíny ve fotce tak, že stínům dá více prostoru. Je to v podstatě úsporný systém - rozložení tónů je efektivnější, protože stíny nejsou tak namačkané a světla nejsou zbytečně roztahaná. Navíc gamma korekce přibližuje záznam lidskému relativnímu vnímání.

Gamma korekce (při prohlížení fotografie)

Teď už víme, že při pořízení fotky je nutná gamma korekce. A to proto, že lineární průběh citlivosti snímače by poskytl stínům příliš málo "bitů" pro záznam. To by bylo neefektivní, a tak gamma korekcí dáme stínům větší prostor (v podstatě se křivkou zesvětlí). Což v podstatě odpovídá i způsobu, jak vnímají světlo kolem sebe lidé.

Problém ale je, že záznam upravený gamma korekcí se nám bude zdát při zobrazení na současných monitorech subjektivně příliš světlý. A proto je potřeba, aby zobrazovací zařízení provedlo před zobrazením další gamma korekci. Tato druhá gamma korekce (provedená grafickou kartou / monitorem) sníží nebo zcela vynuluje efekt původní gamma korekce, ovšem jen pro účely zobrazení. Původní fotka zůstane i nadále gamma korigována. Jen pro účely zobrazení se původní gamma korekce potlačí, protože by se nám fotka zdála na obrazovce nereálně světlá. Níže je uvedený nákres, jak to v praxi funguje.

 gamma.gif

Vlevo je gamma korekce při pořízení. Uprostřed opačná gamma korekce provedená při zobrazení. Vpravo je pak výsledek, který vidíme na monitoru.

Zajímavostí je, že CRT monitory mívaly samy o sobě gamma korekci, která téměř akorát vynulovala korekci záznamovou (konstrukční náhoda). A tak při zobrazování na CRT monitorech už nebyla potřeba téměř žádná "umělá" gamma korekce.

Matematicky je to...

Matematicky vyjádřeno: Vstup = Výstup gamma

Kde Vstup je vstupní hodnotou a výstup je výstupní hodnotou. Gama je pak koeficient gamma korekce, kdy gamma<1 "zvedá" křivku nahoru a gamma>1 snižuje křivku dolů.

Nejčastější hodnotu pro gamma korekci je 1/2.2, což platí pro nejen pro JPEGy v sRGB nebo Adobe RGB prostoru (nejčastější případy). Výjimkou jsou RAWy, které nejsou gamma korigovány při záznamu. Na to beru prohlížeče a editory zřetel a korekci provedou posléze, jinak by (kvůli gamma dekódování ze strany grafické karty / monitoru) byl RAW při zobrazení příliš tmavý.

Gamma úpravy při editaci

Gamma korekci můžeme provádět my sami při editaci fotek. Nejčastěji se jedná o funkci nazvanou Křivky (Curves). Stačí měnit tvar křivky a tím i ovlivňovat rozložení jasů a stínů ve fotkách, čímž ovlivňujeme i barvy (světlost, tmavost). Navíc lze měnit křivky v samostatných RGB kanálech.

Shrnutí

Problém gamma korekce je v tom, že ji nelze "uchopit", nicméně lze si ji vzdáleně představit snad jako křivku např. v Photoshopu. Je to prostě jen jakási funkce, o které mnoho fotografů ani neví. A přesto je tak užitečná.

Souhrnně řečeno - gamma korekce umožňuje lepší (efektivnější) redistribuci stínů a světel ve fotce, čímž se vlastně přibližuje tomu, jak vnímají světlo lidé. Aby se pak ale fotka na monitoru nejevila příliš světlá, provede grafická karta / monitor opačnou gamma korekci, čímž se původní efekt sníží. Ovšem jen pro účely zobrazení - původní fotka zůstane s původní gamma korekcí i nadále, aby stíny měly dostatek "životního prostoru".

Jakékoliv doplňkové informace, postřehy nebo vlastní nápady jsou vítány v komentářích níže ;)

Diskuse

Drahoš

29.3.2017 09:23

Dobrý den,

moc hezky napsáno jen pro mě trochu složitá. Mohli byste, prosím, jasně a polopatisticky napsat jak fotku upravit PŘED TISKEM aby následně na papíře vypadala jako před touto upravou na monitoru? Tisknu ve fotolab.cz 20x30cm a dost s tímto bojuju :-(

S pozdravem Drahoš

Ondrej Hloch

29.3.2017 14:19

Drahos:

Chce to zacit u kalibrace monitoru...

Michal

3.4.2017 14:22

Tak nějaké doporučení u nich najdeš https://www.fotolab.cz/o-nas/napoveda/technicke-specifikace.html

, ale je to poplatné určení téhle služby.

 

Ale už z principu se nemůže papír rovnat monitoru, lze se tomu jen přiblížit a hlavně zajistit si aby každá další kopie vypadala stejně.

Pro vkládání komentářů musíte být přihlášen.

Další články z kategorie Fotografujeme

Všechny články kategorie

Království zamrzlé za polárním kruhem

Lofoty, fjordy, zima, sníh, slunce, polární záře, peří, sněžnice, mačky, cepíny a fototechnika. Sama o sobě pro mě tato slova…

19.3.2019

Václav

Krajinářská fotografie: prosinec 2018 - únor 2019

S Vánoční oblevou posledních let jsem se už smířil a ani tuto zimu to nedopadlo jinak. Ale na rozdíl od minulých let byl…

4.3.2019

Michal Balada

Mořské panny na jeden nádech

Abychom se trošku odreagovali od žraloků, delfínů, vraků a tréninků, zaskočili jsme si s Apneamanem v tomto roce několikrát do…

5.12.2018

Václav

Krajinářská fotografie: září - listopad 2018

Podzim byl letos opravdu povedený, v podstatě navázal na horké léto. Bohužel nebyl příliš vlhký, přesto se v galerii objevilo…

3.12.2018

Michal Balada

Krajinářská fotografie: květen - srpen 2018

Horké léto je za námi, takže nastal čas ohlédnout se za snímky, které jste do galerie Fotorádce vložili za poslední čtyři…

5.9.2018

Michal Balada

Za jeleny a novými lokalitami na Highlands a Skye

Do země Williama Wallace jsem se vydal fotografovat už mnohokrát. Poprvé během tříletého pobytu v Londýně, následně s několika…

1.8.2018

Václav