Гамма-коррекция

Гамма-коррекция — коррекция яркости цифрового изображения с помощью степеннóй функции. Гамма-коррекция позволяет:

• приспособить изображение под устройство ввода-вывода с нелинейной яркостной характеристикой;
• повысить контрастность, разборчивость тёмных участков изображения, не делая при этом чрезмерно контрастными или яркими светлые детали снимка.

Пример гамма-коррекции изображения на ЭЛТ.

Демонстрация гамма-коррекции изображения. Значения γ от 0,5 до 4 от исходного изображения (γ=1).

Значение γ=1 соответствует «идеальному» монитору, который имеет линейную зависимость отображения от белого к чёрному. Но таких мониторов не бывает — зависимость, в особенности для электронно-лучевых устройств, нелинейна. Большее значение гаммы означает более высокую нелинейность этой зависимости. Стандартное значение гаммы для стандарта видеоизображений NTSC — 2.2. Для дисплеев компьютера значение гаммы обычно составляет значения от 1.5 до 2.0.

Математическая формула гамма-коррекции

Информация о яркости в аналоговом виде в телевидении, а также в цифровом виде в большинстве распространённых графических форматов, хранится в нелинейной шкале. Яркость пиксела на экране монитора, в первом приближении, можно считать пропорциональной

$I \sim V_{}^{\gamma}$ (1)

где I — яркость пиксела на экране дисплея (или яркости составляющих цвета, красной, зелёной и синей по отдельности), V — численное значение цвета от 0 до 1, а γ — показатель гамма-коррекции.

Отретушированное для прессы изображение NASA в исходном и гамма-корректированном виде. Неотретушированную фотографию можно найти здесь

Исторически это обусловлено тем, что у электронно-лучевой трубки зависимость между количеством испускаемых фотонов и напряжением на катоде близка к формуле (1). Для жидкокристаллических мониторов, проекторов и т. д., где зависимость между напряжением и яркостью имеет более сложный характер, используются специальные компенсационные схемы.

При переносе графического файла между компьютерами копия изображения может выглядеть светлее или темнее, чем оригинал. Ситуация усложняется, если на компьютерах установлены различные операционные системы (например Microsoft Windows и GNU/Linux), или когда машины построены на базе разных аппаратных платформ (например, IBM PC и Macintosh).

Например, встроенная в формат PNG гамма-коррекция работает следующим образом: данные о настройках дисплея, видеоплаты и программного обеспечения (информация о гамме) сохраняется в файле вместе с самим изображением, что и обеспечивает идентичность копии оригиналу при переносе на другой компьютер.

Исправление гамма-коррекции фотоснимка

Если фотоснимок выглядит слишком темным или блеклым, попробуйте произвести его гамма-коррекцию. Помимо профессиональных средств обработки изображений эту возможность поддерживает, например, компактная программа просмотра изображений IrfanView.

Проявление скрытых особенностей изображения

Гамма-коррекция позволяет проявить скрытые особенности полутонового изображения, показав в более четком виде скрытые тенью полутоновые переходы в его тёмной области. В частности, такие особенности в ряде случаев удается выявить на лунных снимках НАСА (подробнее...).

Повышение контрастности печатного текста

Если буквы в отсканированном тексте выглядят слишком блёклыми и имеют недостаточную черноту, понижение (например до 0.5) показателя гамма-коррекции изображения увеличит контрастность букв на фоне бумаги. Понижение гамма-коррекции по сравнению с простым повышением контрастности позволяет увеличить «черноту» отпечатанных символов, но при этом не проявить дефекты бумаги (которые являются оттенками более светлых тонов).

См. также

• PaulMG «ГАММА-КОРРЕКЦИЯ и с чем ее едят»