我们的电脑显示器、家用平板电视或家用投影仪有许多控件来管理图像质量。最终,这取决于这么几个因素。
一是显示设备的最大亮度,其次是它的对比度能力,这取决于它能达到的黑电平。老式 的LED 显示器的黑电平能力很差,因为即使是在全黑的画面下背光也会透过来。第三点是我们的个人偏好,第四是所谓的伽玛评级。
伽玛(希腊符号为γ)是输入的亮度级别(也就是要求显示器显示的级别)与显示器实际显示的输出亮度级别的关系。
公式为 γ = 1/dlog (Vout)/dlog (Vin)
然而,理解伽玛并不需要理解这些代数的对数。
一个更简单的公式是 Y(传统字母 Y,而不是希腊字母 γ),它表示以百分比表示的输出亮度,例如显示设备显示的亮度,等于 X(以百分比表示的输入亮度)的伽马值。
显示设备有一个伽玛值,它反映了显示设备响应输入信号的行为。多年来,2.4 的伽玛值已被选为显示设备本身具有的理想伽玛值。因此,我们可以绘制 Gamma 为 2.4 的 Gamma 曲线。曲线的公式为 Y=X 2.4
绘制好的曲线如图所示,以及其他值的伽玛评级。X轴和Y轴都从0到最大值1。0代表绝对黑色,1代表最大亮度。零也代表 0%,1 代表 100%。伽玛等级为 2.4 的伽玛曲线是右侧最远的一条,呈浅绿色。这里我们可以看到,在 0% 亮度下,X 和 Y 值相同,在 100% 亮度下,它们也相同。在中间亮度值处,X 和 Y 值相差很大。对于 2.4 伽马曲线,输入值(X 轴)为 0.5(亮度为 50%)时,输出值(Y 轴)为 0.18(亮度为 18%)。因此,在中间值处,我们对输入的响应输出最低。这会导致中间值比输入要求的值更暗。然而,这是已经被确定为最令人愉悦的伽玛曲线。2.4 Gamma 曲线的左侧是 2.2 Gamma 曲线。该曲线的中间亮度值比 Gamma 2.4 曲线更亮,并且是曾经估算的最佳曲线的 Gamma 等级,但这是在早期显示器无法显示更加明亮的图像时。现在我们可以在更多的环境光下观看电影,2.4 Gamma 曲线成为首选。
显示设备伽玛曲线图
绿线显示伽马等级为 1。用Y=X表示,所以它是一条直线。如果我们将 Gamma 调整为小于 1 的数字,例如 0.9 和 0.7,则曲线与 Gamma 大于 1 时的曲线相反。此类曲线显示在绿线左侧,橙色线是伽玛0.9,白线是伽玛0.7。显示器上伽玛值小于 1 的图像的对比度较浅,中间亮度过大。我指出这一点是因为许多显示设备都具有调整 Gamma(Gamma 校正)的能力,而调整此控件时所做的就是改变 Gamma 曲线。
请注意,在图中,除了在 0 和 1 处收紧的位置外,没有一条 Gamma 曲线在任何点处彼此相交。因此,在绘图区域中的任何数据点,只有一条 Gamma 曲线在其曲线中存在该点。
显示设备使用8bit颜色,这意味着任何像素的亮度包括每种颜色除了0(2 8 = 256)之外还可以有255个值,并且有红、蓝、绿三种颜色。所以,一共有三个通道。如果三个颜色值相同,则任何一个像素的输出都将是灰色阴影,因此对于黑白电影,这三个值始终相同,从 0 到 255。对于彩色图像,所有三个值都彼此不相同(灰色除外)。如果它们都为 0,则该像素为黑色。如果任一通道(例如绿色)为255,而其他通道为0,则该像素将是最亮的绿色。如果所有三个通道均为 255,则像素将为最大亮度白色。
Delta E {dE = deltaE( I1, I2 )} 是对预期颜色与实际显示颜色之间的颜色误差的测量。显示设备的测量 Delta E 值应小于 3,以使人眼可察觉到的误差缩减到最小。从科学角度讲,Delta E 值为 1 时被认为具有 JND(Just Notable Difference明显可见差异),因此如果它小于 1,则根本无法被检测到。更现代的 Delta E 2000 测量的东西与此基本相同,但不涉及任何人眼检测差异的阈值。
我们的显示设备一般能够创建预设,这意味着你可以调整各种显示设置,例如亮度、对比度、色调、色彩饱和度和伽玛。我用我的家庭影院显示设备(75 寸的索尼 LED)用来播放老的宽屏电影、老黑白电影、电视新闻节目、YouTube 视频和新动作电影(例如“星球大战”)。通常,显示设备中会包含用于游戏和其他用途的预设命名。你可能需要将这些预设名变成自定义名称,但如果你的显示设备无法支持自定义名称,则我们需要记清你对哪个预设进行了调整。