Az olyan problémák, mint például az árnyékos részek nem megfelelő minőségű megjelenítése, a nem kielégítő megvilágítás, vagy a Mac rendszerű gépeken szerkesztett képeknek a Windows operációs rendszert futtató számítógépeken történő, túlságosan sötét megjelenítése az esetek jelentős részében a gammajellemzőkre vezethetők vissza. Az alábbiakban a gammaértékeket, valamint azoknak az LCD monitorok színvisszaadására gyakorolt hatását ismertetjük. A gammaértékek alapos ismerete a színkezelésen kívül a megfelelő készülék kiválasztása tekintetében is igen hasznos. A következő információk a kiváló képminőség megteremtéséhez is jelentős segítséget nyújtanak.

Az alábbiakban az „Is the Beauty of a Curve Decisive for Color Reproduction? Learning About LCD Monitor Gamma” (Alapvető fontosságú-e a gammagörbe a színvisszaadás tekintetében? Tudjon meg többet az LCD monitorok gammaértékeiről) című, eredetileg 2009. július 13-án, japán nyelven megjelent cikk fordítása olvasható. Copyright 2011 ITmedia Inc. Minden jog fenntartva.


Pontosan mit is értünk a monitor gammaértéke alatt?

A gamma kifejezés a görög ábécé harmadik betűjéből származik (nagybetűs írásmód: Γ; kisbetűs írásmód: γ). A gamma szó a mindennapi életben is igen elterjedt, gondoljunk csak a gammasugarak, a gamma-glutamil transzferáz vagy a Gamma Velorum csillagrendszer elnevezésekre. A számítógépes képfeldolgozás terén a kifejezés általában a köztes árnyalatok (szürkeárnyalatok) fényerejére utal.

Vizsgáljuk meg alaposabban a gammaértéket! A számítógépes környezetben végzett, színekkel kapcsolatos munkálatoknál a monitorok, a nyomtatók és a szkennerek kiemelkedő jelentőséggel bírnak. Ha az említett készülékeket számítógéphez csatlakoztatják, azok feldolgozzák és megosztják egymással a számukra továbbított színinformációkat. Mivel minden egyes készülék sajátos színkezelési tulajdonságokkal (illetve tendenciákkal) rendelkezik, az általuk továbbított színinformációk nem teljes mértékben egyeznek meg a velük megosztott adatokkal. Gammajellemzők alatt a színhozzárendelés be- és kimeneti adattovábbítás közötti tulajdonságai értendők.

A számítógépek monitorain megjelenő színek a piros, a zöld és a kék színeken alapulnak. Az RGB kifejezés e három alapszín angol nyelvű elnevezéseinek kezdőbetűiből áll össze. Az RGB-komponensek mindegyikét 8 bites adat jeleníti meg (28 = 256 színárnyalat). A három alapszín színátmeneteinek kombinációja 2563 = mintegy 16,77 millió színárnyalatnyi színmélységet (más néven „teljes színt”) eredményez: 256 pirosárnyalat × 256 zöldárnyalat × 256 kékárnyalat.

Miközben egyes monitorok 10 bit/RGB-szín (210 = 1024 színárnyalat), illetve 10 243 (hozzávetőleg 1 064 330 000 színárnyalat) mértékű színhozzárendelésre is alkalmasak, az operációs rendszerek és az alkalmazások nyújtotta támogatottság fejlesztése lelassult az utóbbi időkben. Napjainkban a 16,77 millió színárnyalat hozzárendelését lehetővé tevő 8 bit/RGB-szín teljesítmény tekinthető standardnak a számítógépes monitorok esetén.

A színinformációk számítógép és monitor közötti megosztásakor ideális esetben teljes mértékben pontosan, vagyis a be- és kimeneti adattovábbítás egymáshoz viszonyított 1:1 arányának megfelelően jelenik meg a monitoron a számítógép által RGB-színkomponensenként feldolgozott 8 bit színinformáció. Mivel azonban a számítógépek és a monitorok gammajellemzői eltérnek egymástól, a színinformációk be- és kimeneti továbbítása nem 1:1 arányban történik.

A színek tényleges megjelenítési módja végső soron a gammaértékektől (?) függ. A gammaértékek számértékkel fejezik ki az egyes készülékek gammajellemzőit. Ha a bemeneti színinformációkat x, a kimenetieket pedig y betűvel jelöljük, a gammaérték alkalmazásával érintett összefüggés az y = x? egyenlettel fejezhető ki.

A gammajellemzőket az y = x? egyenlet fejezi ki. Az ideálisnak tekinthető 1,0 gammaérték esetében az egyenlet y = x. Mivel azonban minden egyes monitor egyéni gammajellemzőkkel (gammaértékekkel) rendelkezik, az y általában nem egyenlő az x-szel. A szomszédos ábrán a Windows operációs rendszerekre jellemző 2,2-es gammaértéknek megfelelő görbe látható. A Mac operációs rendszerek gammaértéke általában 1,8.

idealer Gamma-Wert vs. Windows-Standard vs. MacOS-Standard

A monitorok gammaértékeivel kapcsolatban elmondható, hogy a köztes színárnyalatok általában sötétebben jelennek meg. A színinformációk pontos cseréjének elősegítése érdekében a köztes színárnyalatok világosabbá válásakor kerül sor az adatjelek bevitelére. Ily módon lehetővé válik a be- és kimenet egymáshoz viszonyított 1:1 arányának elérése. A színinformációk kiegyenlítésének ezen módját – melynek célja a gammajellemzők összehangolása – gammakorrekciónak nevezzük.

A gammakorrekció meglehetősen egyszerű folyamat. Ha figyelembe vesszük a monitor gammajellemzőit, a színinformációkat pedig a megfelelő módon beállított gammaértékkel (például világosabbá váló köztes színárnyalatokkal jellemezhető színinformációk), a színkezelés megközelíti az ideálisnak tekintett, „y = x” szerinti értéket. Mivel a gammakorrekció általában automatikus módon történik, a számítógép monitorján a felhasználó beavatkozása nélkül válik láthatóvá a korrigált színkezelés eredménye. A gammakorrekció pontossága azonban a gyártótól és az adott készüléktől függően változó (a részleteket lásd alább).

Farbverwaltung zur Annäherung an den Idealwert „y = x“

Az operációs rendszerek és az LCD monitorok gammaértékei közötti összefüggés

Windows operációs rendszert futtató számítógép és 2,2-es gammaértékű monitor használatakor az esetek többségében gyakorlatilag ideális minőségű színmegjelenítés érhető el. Ennek oka, hogy a monitor 2,2-es gammaértéke pontosan megegyezik a Windows operációs rendszerekre jellemző értékkel. Az LCD monitorok gammaértéke általában 2,2.

A Mac operációs rendszereknél a gammaérték jellemzően 1,8. Ezekben az esetekben is a Windows rendszereknél megismert elv érvényesül. Ha 1,8-es gammaértékre beállított monitort csatlakoztatunk a Mac operációs rendszert futtató számítógéphez, a színvisszaadás gyakorlatilag ideális minőségűvé válik.

Bild bei Gammawert von 2,2 und 1,8

A szomszédos példán ugyanannak a képnek 2,2 (bal oldali kép) és 1,8 (jobb oldali kép) gammaérték alkalmazásával történő ábrázolása látható. 1,8-es gammaérték mellett a kép egésze világosabbnak tűnik. A képet az EIZO 20 colos EV2023W FlexScan típusú LCD monitorján jelenítették meg (a képek az ITmedia webhelyéről származnak).

Az EIZO LCD monitorain egyszerű módon, a képernyőmenün keresztül állítható be a gammaérték. A felhasználó az alapértelmezett, 2,2-es gammaértéken kívül számos egyéb beállítást is kiválaszthat – többek között a Mac operációs rendszerek 1,8-es szabványértékét is.

Konfiguration des Gammawerts im OSD-Menü bei EIZO Monitoren

A Windows és Mac operációs rendszerek alapértelmezett gammaértékei részben történeti, részben pedig szemléletmódbeli okokból némileg eltérnek egymástól. Míg a Windows esetében a TV-készülékekkel megegyező (2,2), addig a Mac operációs rendszereknél a kereskedelmi célú nyomatatókkal azonos (1,8) gammaértéket vettek alapul. A Mac operációs rendszereket hosszú ideig elsősorban kereskedelmi célú nyomdai, valamint kiadványszerkesztésre szolgáló asztali alkalmazások futtatására használták. E területeken az 1,8-es gammaérték még napjainkban is alapvető jelentőséggel bír. Másrészről az (elsősorban internetes és digitális tartalmakra jellemző) sRGB és az (átfogó színskálájú nyomtatóknál széles körben elterjedt) AdobeRGB színterek esetében is 2,2 a szabványos gammaérték.

Az sRGB-hez és AdobeRGB-hez hasonló színterek egyre szélesebb körű alkalmazása következtében a Mac OS X 10.6 Snow Leopard operációs rendszer 2009-es szeptemberi bevezetésével az Apple Inc. társaság is áttért az 1,8-es gammaértékről a 2,2-es szabványérték alkalmazására.


Belső gammakorrekció az LCD monitorok színárnyalatainak javítása érdekében

Amint azt már említettük, az alapértelmezett gammaérték Windows-környezetben 2,2. Számos LCD monitor állítható be erre az értékre. Azonban az LCD monitorok (illetve a beépített LCD modulok) sajátosságaiból adódóan a 2,2-es egyenes gamma-görbe megjelenítése nem lehetséges.

Az LCD modulok általában az RGB színtértől eltérő, hullámvölgyekkel jellemezhető, S-alakú gamma-görbékkel rendelkeznek. E jelenség leginkább a gyakran színátmeneteknek, színeltéréseknek vagy színinterferenciának tűnő, sötétebb és világosabb színárnyalatoknál válik nyilvánvalóvá.

A gamma-görbe ezen szabálytalanságai a kiváló képminőségű LCD monitorok belső gammakorrekciós funkciójával orvosolhatók, hogy az y = x ? követelmény minél inkább teljesüljön. A készülékek műszaki adatai között általában egy különösen hasznos értéket is feltüntetnek, melynek segítségével megállapítható, hogy az adott monitor rendelkezik-e belső gammakorrekcióval: Egy monitor akkor tekinthető összeegyeztethetőnek a belső gammakorrekcióval, ha a színek maximális száma mintegy 1 064 330 000 vagy 68 milliárd, vagy ha a LUT (Look-Up-Table) táblája a műszaki adatok alapján 10 vagy 12 bites.

A belső gamma-korrekciós funkció többfokozatú színátmenetet alkalmaz a színekre és átrendezi azokat. A színinformáció RGB-színenként, 8 bites formátum szerint továbbítódik a számítógépről az LCD monitorra. Az LCD monitoron belüli, többfokozatú színátmenetek következtében ez az érték 10 bitre (hozzávetőleg 1 064 330 000 színra) vagy 12 bitre (hozzávetőleg 68 milliárd színre) nő. Az optimális szín (8 bit/RGB-szín) (hozzávetőleg 16,77 millió szín) azonosítása a Look-Up-Table tábla alapján történik, mely azután a képernyőn is megjelenik. A gamma-görbe szabálytalanságainak és az egyes RGB-színek pontatlanságainak kijavításával a képernyő színmegjelenítése megközelíti az ideálisnak minősülő y = x ? követelményt.

Most pedig vizsgáljuk meg egy kicsit alaposabban a Look-Up-Table táblát. A Look-Up-Table tábla az előzetesen kiszámolt értékeket tartalmazza. Az egyes eredmények gyorsan és egyszerűen leolvashatók a Look-Up-Table tábláról, így nem szükséges elvégezni az egyes számításokat. Ez felgyorsítja a feldolgozást és csökkenti a rendszer terhelését. Az LCD monitorok Look-Up-Table táblája a többfokozatú színátmenetek 10 vagy több bites színadatai alapján határozza meg az optimális, 8 bites RGB-színeket.

Graukeiltest
Bal oldali kép: szürkeátmenet elszíneződéssel (1) és árnyékolással (2). Jobb oldali kép: egyenletes szürkeátmenet
ideale Gamma-Kurve vs. unkorrigierte Kurve
piros = ideális gamma-görbe; kék = nem korrigált gamma-görbe
Ideale Gammakurve
piros = ideális gamma-görbe; kék = korrigált gamma-görbe

A belső gammakorrekciós funkció áttekintése. A rendszer a számítógépről származó, 8 bites bemeneti RGB-színinformációkat 10 vagy több bites, többfokozatú folyamatnak veti alá. Az eredmény ezt követően a Look-Up-Table tábla segítségével hozzárendelődik az optimális, 8 bites RGB-színárnyalathoz. A belső gammakorrekciós folyamatot követően az eredmények megközelítik az ideális gamma-görbét, ami jelentősen javítja a színátmenetet és a színvisszaadást.

Az EIZO LCD monitorai proaktív módon alkalmazzák a belső gammakorrekciót. A kifejezetten kiváló minőségű képek megjelenítésére tervezett modellek, valamint a színkezelésre szolgáló ColorEdge monitorok némelyike esetében a számítógépről származó, 8 bites, bemeneti RGB-jelek egy többfokozatú színátmeneti folyamaton mennek keresztül, az eredmények kiszámítása pedig 14, illetve 16 bit alkalmazásával történik. A számításoknak a Look-Up-Table tábla által tartalmazottnál nagyobb bitértékkel történő elvégzésének oka a színátmenet fokozása, különösen a sötétebb színárnyalatok esetében. A kiváló minőségű színvisszaadást kereső felhasználóknak ilyen monitormodellt célszerű választaniuk.


Az LCD monitor gammaértékének ellenőrzése

Az összegyűjtött képminták használatával gyorsan és egyszerűen elvégezheti az LCD monitor gammaértékének ellenőrzését. Álljon kissé távolabb az LCD monitortól, hunyja le az egyik szemét, és tekintse meg a képeket. Hasonlítsa össze a négyzetek kereteit és a körülöttük lévő csíkokat. Keresse meg azokat a mintákat, amelyek szürkeárnyalata (fényereje) látszólag azonos. A négyzetek kereteinek és a csíkos mintáknak a fényerejét leginkább megközelítő minták jelképezik a monitor aktuális gammaértékét.

Gamma Test

Ha a négyzet kerete sötétnek tűnik, a 2,2-es gammaérték alapján megállapítható, hogy túlságosan alacsonyra állították be a monitor gammaértékét. A világosnak látszó keret magas gammaértéket jelez. A gammaértéket az LCD monitor fényerő-beállításainak módosításával, illetve a grafikus kártya illesztőprogram-menüjének fényerő menüpontján keresztül állíthatja be.

Természetesen, ha olyan készüléket – például egy EIZO LCD monitort – választ, amelyen közvetlenül beállítható a gammaérték, mindez még egyszerűbben elvégezhető. A kiemelkedőbb színvisszaadás érdekében a monitor kalibrálása útján végezheti el a gammaérték beállítását és a színvisszaadás optimalizálást.