www.ibetter.com

上海备得数码科技有限公司

一条曲线是否决定了色彩还原? 了解液晶显示器的伽玛

阴影区域显示效果差、高光溢出,或者在Mac上制作的图像在Windows计算机上颜色太暗等问题,往往是由于伽玛特性引起的。 在本部分中,我们将讨论对液晶显示器色彩还原具有重要影响的伽玛。 了解伽玛对于色彩管理和产品选择都非常有用。 注重画质的用户应检查这个信息。

* 以下是2009年7月13日在ITmedia上发表的日文文章“一条曲线是否决定了色彩还原?了解液晶显示器的伽玛”的翻译。 版权所有2011 ITmedia公司。保留所有权利。

 

显示器的伽玛究竟是什么?

术语伽玛来源于希腊字母表的第三个字母,大写为Γ,小写为γ。 伽玛这个词经常用于日常生活中,例如伽玛射线、Gamma Velorum星,以及伽玛-GTP。 在计算机图像处理中,这个术语通常是指中间色调(灰色)的亮度。

让我们来更加详细地了解一下伽玛。 在PC环境中,处理色彩时所使用的硬件包括显示器、打印机和扫描仪。 当使用这些连接到PC的设备时,我们从每个设备输入并向它们输出色彩信息。 由于每个设备都有自己独特的色彩处理特性(或倾向),所以色彩信息不能完全按照输入进行输出。 输入和输出中出现的色彩处理特性被称为伽玛特性。

PC显示器上还原的色彩基于三原色的组合: 红色 (R)、绿色 (G) 和蓝色 (B)。 每种RGB颜色具有8位数据(28 = 256个色调)。 256×3(256 R色调*256 G色调*256 B色调)共有大约1677万种颜色(称为“全色”)。

某些显示器也用兼容每种RGB颜色10位的色彩处理(210= 1024种色调),或1024×3(约1064330000种颜色),但操作系统和应用程序对这种显示器尚不支持。 目前,每种RGB颜色8位,共1677万色,是PC显示器的标准色彩环境。

当一台PC和显示器交流色彩信息时,理想的关系是,从PC到显示器的每种RGB颜色输入的8位颜色信息都能够准确输出,也就是说,输入:输出的关系为1:1。 然而,由于PC和显示器的伽玛特性不同,色彩信息并未按照1:1的输入:输出关系传输。

色彩的zui终效果取决于伽玛值 (γ) 所导致的关系,该数值在数字上代表了每个硬件设备的伽玛特性。 如果色彩信息输入表示为x,输出表示为y,则伽玛值的关系可以通过方程y = x来表示γ。

扫描线

伽玛特性通过方程y = x来表示γ。 在1.0的理想伽玛值下,y = x;但由于每台显示器都有自己独特的伽玛特性(伽玛值),所以y一般不等于x。 上图显示的是一个调整到标准Windows伽玛值2.2的曲线。 Mac OS的标准伽玛值是1.8。

 

通常情况下,由于显示器伽玛的性质,中间色调往往显得较深。 人们一直在想办法,将所输入数据信号的中间色调的亮度调高至接近1:1的输入:输出平衡,以实现色彩信息的准确交流。 以这种方式通过平衡色彩信息来匹配设备的伽玛特性,称为伽玛校正。

伽玛曲线

一个简单的伽玛校正系统。 如果我们考虑显示器的伽玛特性,并以相应调整的伽玛值输入色彩信息(即中间色调亮度调高的色彩信息),色彩处理接近y = x的理想情况。 由于伽玛校正通常会自动进行,用户通常能够毫不费力地在PC显示器上获得正确的色彩处理结果。 然而,不同制造商和产品的伽玛校正精度各不相同(详见下文)。

 

操作系统和液晶显示器之间的伽玛关系

在大多数情况下,如果一台计算机运行的是Windows操作系统,使用的伽玛值为2.2的显示器就可以达到接近理想的色彩。 这是因为Windows假定显示器的伽玛值为2.2,即Windows的标准伽玛值。 大多数液晶显示器都是基于2.2的伽玛值而设计的。

Mac OS的标准显示器伽玛值是1.8。 同样的概念也适用于Windows。 将一台Mac连接到伽玛值为1.8的显示器,我们就能获得接近理想的色彩还原了。

同一图像以2.2(左图)和1.8(右图)伽玛值显示的示例

同一图像以2.2(左图)和1.8(右图)伽玛值显示的示例。 在1.8的伽玛值下,整体形象显得更加明亮。 所使用的液晶显示器是艺卓的20英寸宽屏幕FlexScan EV2023W型(ITmedia网站)。

 

要在Windows和Mac混合使用的环境下实现均衡的色彩处理,建议对两个操作系统之间的伽玛值进行标准化。 更改Mac OS的伽玛值很容易;但是Windows没有提供这样的标准功能。 由于Windows用户需要通过显卡驱动程序或单独的色彩调整软件进行色彩调整,所以更改伽玛值可能会非常复杂。 如果在Windows环境中使用的显示器提供了用于调整伽玛值的功能,获得更准确的结果可能会更加方便。

如果我们知道某一图像是在伽玛值为1.8的Mac OS环境中创建的,或者从一位Mac用户那里接收到的图像看起来不自然地偏深,将显示器的伽玛设置改为1.8应该能显示出创造者原本使用的颜色。

 

伽玛调整
艺卓Nanao液晶显示器允许用户在屏幕菜单中设置伽玛值,大大简化了这一过程。 除了2.2的初始伽玛值,用户可以选择多个设置,包括Mac OS的1.8标准伽玛值。

 

稍微偏题一下,Windows和Mac OS之所以采用不同的标准伽玛值,其原因与这两套操作系统的设计理念和历史有关。 Windows采用对应于电视的伽玛值 (2.2),而Mac OS则采用了对应于商用打印机的伽玛值 (1.8)。 Mac OS与商用打印机和桌面出版应用有着悠久的历史渊源,所以1.8一直是其基本伽玛值,即使现在也是如此。 另一方面,2.2的伽玛值也是sRGB色彩空间和Adobe RGB的标准,前者是互联网和一般数字内容的标准,后者则广泛应用于宽色域印刷。

鉴于sRGB和Adobe RGB这样的色彩空间已经成为市场的主流,预计2009年9月苹果电脑公司即将发布的新Mac OS,Mac OS X 10.6 Snow Leopard,将把默认伽玛值从1.8变为2.2。 2.2的伽玛值有望成为未来Mac电脑的主流。

 

通过内部伽玛校正改善液晶显示器的色调

在上一页中,我们提到Windows环境的标准伽玛值为2.2,而且很多液晶显示器都可以调整到2.2的伽玛值。 但是,由于液晶显示器(或安装在其中的液晶面板)各自的特点,很难获得一条平滑的2.2伽玛曲线。

传统上,液晶面板具有特有的S形伽玛曲线,与RGB色彩的曲线存在许多偏差。 这种现象对于深色和浅色色调尤为明显,在用户看来,常常表现为色调跳跃、色彩偏差和色彩混杂。

注重图像质量的液晶显示器具有内部伽玛校正功能,可对伽玛曲线上这样的不规则性进行校正,以接近理想的y = xγ。 设备规格中有一个特别有用的数字,可以帮助我们判断显示器是否具有内部伽玛校正功能: 如果颜色zui大数量约为10,6433万或680亿,或者规格说明查找表 (LUT) 为10位或12位,则可以判断显示器应该兼容内部伽玛校正功能。

内部伽玛校正功能提供并分配多个色阶。 当从PC到液晶显示器的输入采用每种RGB色彩8位的颜色信息时,在液晶显示器上显示多个色阶,以将其增加至10位(约106,433万色)或12位(约680亿色)。 每种RGB色彩8位(约1677万色)的zui佳颜色通过参照LUT来识别并显示在屏幕上。 这样能够校正每种RGB颜色的伽玛曲线不规则性和偏差,导致屏幕上的输出接近理想的y = xγ。

让我们来了解一些关于LUT的信息。 LUT是一个包含预先进行的某些计算结果的表。 只要参照LUT就可以简单地获得某些计算结果,而无需实际进行计算。 这样加快了处理速度,并减少了系统负荷。 液晶显示器的LUT能够从10位或以上的多个色阶颜色数据中识别zui佳8位RGB颜色。

伽玛调整
内部伽玛校正功能的概述。 来自PC的8位RGB色彩信息输入取决于10位或更多位的多个色阶。 这随后通过参照LUT重新映射到zui佳8位RGB色调。 内部伽玛校正后,结果接近理想的伽玛曲线,极大改进了屏幕色阶和色彩还原。
 

 

如需了解更多艺卓产品,欢迎访问https://ibetter.com/eizo

首页    合作品牌    EIZO    EIZO知识    一条曲线是否决定了色彩还原? 了解液晶显示器的伽玛
发布时间:2019-11-12
浏览量:0
热门产品推荐