理解伽马(Gamma),伽马射线,伽马,伽马刀,伽马函数,伽马分布,伽马射线暴,伽马值,伽马发动机,伽马2号武器箱我们在《理解摄像机》里曾经提到过伽马(Gamma),说伽马就是成像物件形成画面的“反差系数”。如果伽马曲线比较陡,则输出的画面反差比较高,如果伽马曲线比较缓,则输出的画面反差比较低。这个概念说起来好像并不难懂,但在实际的摄像机操作中,调整伽马对画面的影响似乎远不止“调整反差”那么简单,难道说伽马还有别的什么意义吗?在一些高级的摄像机里,不但有Master Gamma(总伽马)的调整,还有R/G/B Gamma(通道伽马),甚至BLK Gamma(黑伽马)的调整,为什么一个跟反差有关的参数弄得这么复杂呢?看来似乎仅仅知道“伽马影响反差”恐怕不容易驾驭这些马仔。好,今天我们就讲讲伽马在数字成像中的作用,以及各种不同的马仔都是怎么回事。
要说马得先说骑马的人。人类对外界的刺激会产生反应,比如我们能感知物体重量、声音大小、味道咸淡、气温高低、光线强弱。而人类对这些外界刺激的变化所做出的反应是“非线性”的,换种说法就是,人类“感知刺激变化的比例”与“实际的刺激变化的比例”并不一致。举个例子,一杯水了放了一勺糖,我们会觉得甜,但放两勺糖,我们并不会觉得有“2倍甜”,顶多会觉得又甜了一点点,这就是非线性反应,但如果我们用“甜度计”去测量,那么甜度是原先的2倍,实际的物理变化是线性的,而人类是非线性的,你要加很多倍的糖,人类才能觉得“2倍甜”,这就是人类的德性。
再举个例子,比如声音,我们把音量提高2倍分贝,用响度计测量,声音的强度比原来高2倍,但人耳却听不出来强了2倍,因为我们人耳也是“非线性”,非要强N多倍,才能感受到强了2倍。如果你玩音响,音响系统里就有个“等响度”的概念,就是把音量调节按人耳的非线性增量来设置,等响度设备调节2倍音量,我们听起来的确大了2倍,其实实际音量已经大N多倍了。
好了,人眼,人眼也是非线性的“设备”,你提高2倍的亮度,人眼根本不领情,觉得只亮了一点点,你要提高到8倍亮度,人眼就觉得“这应该比原来亮2倍了”(如果电灯是活的,它非吐血不可)。正因为人眼这种特性,人眼可以同时看清亮度差别很大的物体,比如我们逆着阳光,可以看清天上的云朵和树干上的纹理;在黑暗的房间里,我们可以同时看清蜡烛的火焰和角落里的拖鞋;这些物体(云朵和树干、蜡烛和拖鞋)的亮度差非常巨大,而我们人眼并不会觉得它们亮度差很远,只会觉得“就暗了一点嘛”或者“就亮了一点嘛”,而实际却暗了很多或亮了很多,这就是“非线性系统”的本事。
看下面这个图,横坐标是入射光线,纵坐标是人眼反应。入射光线从全黑到有一点亮度的时候,我们人眼就觉得“嗯,够亮了”(我们人能在月光下活动就靠这个本事)。然后,光线继续加强,到了很强的时候,我们人眼的反应却变得非常迟钝,亮度再提高,也不会觉得亮了很多。人眼对光线变化的这条“反应曲线”就是人眼的“伽马曲线”。
所谓伽马,其实就是一个“成像物件”对入射光线做出的“反应”。然后根据不同亮度下的不同反应值获得的曲线,就是伽马曲线。人眼作为一个“成像物件”,其伽马曲线不是一条直线,说明人眼对光线的反应是非线性的。D、CMOS也是成像物件,它们对光线的反应又如何呢?
胶片在发明和发展的过程中,用化学成像的方式充分模拟了人眼的“非线性感受光的能力”。胶片在其宽容度范围内,对光线强弱变化的反应比较接近人眼,因此胶片经曝光经冲洗获得的相片,我们就认为是“正确和
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