UHD Guide Hero - 影音百科 | 什么是电视机的GAMMA和HDR EOTF?为什么在UHD/HDR时代,你应该在意这些参数?

我们不是在讨论导致浩克变绿巨人的伽码射线。我们是在讨论为什么灰度梯度对电视机画面质量至关重要。

GAMMA伽马,如果你不是在讨论布鲁斯班纳(绿巨人),它很可能不在你的兴趣清单上。事实上,在这个语境中,我们不是在讨论光纤中最强能量的部分。伽马射线,在宇宙空间中,比起电视机的伽马有意思得多。

事实上大部分人在说到电视机或者投影机的时候可能都没有听说过伽马。但这并不影响它对画面质量的重要性。在屏幕之后,有一种叫伽马校正的东西,对于你的电视机几十年来看起来是这样的具有决定性的作用。另外有一个叫EOTF(电光转换函数)的东西,一个跟GAMMA意思很接近的东西,在在现在和将来的HDR(高动态范围)时代,对于电视机看起来如何具有GAMMA同等重要的地位。

HDR image grande - 影音百科 | 什么是电视机的GAMMA和HDR EOTF?为什么在UHD/HDR时代,你应该在意这些参数?

知道GAMMA和EOTF到底是怎么回事可以让你对电视机和视频如何工作有更好的理解。也可以让你更清楚你电视机上的GAMMA设置应该如何设定。剧透:没有简单的答案。这个对话可以很容易地交给数学,这比只讨论GAMMA甚至更枯燥,所以我们先来讨论一下灰度。

Shades of gray 灰度阶梯

以下哪一张图片的飞机是正常的图像

1 7 - 影音百科 | 什么是电视机的GAMMA和HDR EOTF?为什么在UHD/HDR时代,你应该在意这些参数?

注意前景中阴影的亮度区别,飞机和山的亮度区别,以及高光部分(天空和云的亮度区别)。

上面这些PS过的图片给你一个不通GAMMA值设置的图片的不同观感。这个照片是从我的instagram上下载的,是我去Palm Spring飞机博物馆的时候拍摄的。

就我来说,正确的图像是中间这幅。因为这是我想让你看到的样子。而你的电视机,可能给你看都的是左边或者右边这样的图像。因此,你可能你需要调整你电视机的GAMMA设置,(如果它有这个功能的话)让他看起来更加接近左边和右边…..这……好吧……我的意思是,我一点都不激动,因为这是我的照片,而你让它变得更糟糕。不过对于别的视频,你可以设置你想设置的GAMMA,只要你看起来喜欢。

03 gamma HDR 1 - 影音百科 | 什么是电视机的GAMMA和HDR EOTF?为什么在UHD/HDR时代,你应该在意这些参数?

本质上,GAMMA是一个转换,就是输入信号到电视机呈现的一个转换。它可以是用在解码端的一个曲线,例如一个数码相机,也可以是一个用在编码端的可变曲线。

历史上,伽马曲线是用来补偿老一代的显像管电视机显示图像的方法的,或者直接植入到摄像机里。而现在针对平板电视,伽马曲线可以用来针对环境光进行画面的优化调整。

2 6 - 影音百科 | 什么是电视机的GAMMA和HDR EOTF?为什么在UHD/HDR时代,你应该在意这些参数?

三种GAMMA曲线的例子

你可以看到上面三种不同的GAMMA曲线的例子。最左边的是线性的,是你期望的:输入信号和电视机呈现的画面是1:1的。但在现实中它可能更接近另外两个。一个较低的GAMMA,像中间这个带一个比较浅的曲线,更大可能是针对亮房间和非电影的内容。而高一点的GAMMA,例如右边这个,是典型的针对电影和暗房间更好的曲线。在这个例子中,所有暗部(曲线的下面部分)都会更暗,而画面中亮的部分(曲线的右上方)则几乎不受影响。

如果你调整电视机里的GAMMA值,它改变的是可看见的黑色、阴影和中色调部分的“灰度”,甚至较小程度上也改变高光部分的“灰度”。GAMMA描述了图像从黑到白如何过渡,以及影响其中所有灰度。

高一点的GAMMA 值,是一个重要的曲线,意味着更广范围的暗部阴影会更暗,它可以使画面看起来更暗但是更有对比度。它也让黑暗中的细节更模糊。这是电视机评论员经常在暗部细节上喋喋不休的原因。低一点的GAMMA值具有更浅的曲线,所以阴影看起来会更亮一些。这会使图像看起来被洗过一样,比较平。(这部分还有更多可以说的,但是我留到下一节再讲)

sony porta l hdr sulla gamma tv fullhd 2017 assist ps4 pro netflix v7 32552 - 影音百科 | 什么是电视机的GAMMA和HDR EOTF?为什么在UHD/HDR时代,你应该在意这些参数?

Settings if you’ve got ’em 如果你已经找到了设置

所以什么是正确的好吧,这取决于你问谁,你在看什么内容,以及很有兴趣的是,你在哪里看。

通常GAMMA曲线是用数字形式来表示的。哪种曲线看起来最好也可以是根据不同口味来决定的。有些评论者喜欢2.4,而其他人,包括我,则认为那看起来太暗。在等式的另一边,1.8看起来有电脑画面感,画面很平,看起来不够真实。我更喜欢2.2左右,但是说真的,取决于你。

HLG Hybrid Log Gamma - 影音百科 | 什么是电视机的GAMMA和HDR EOTF?为什么在UHD/HDR时代,你应该在意这些参数?

纯正的电影癖好者会惊呼 只有2.4才能看!而游戏玩家可能说2.0让他们看到暗场景游戏中的细节。

正如我早前提到的,这个数字本身并没有考虑你在什么样的环境去观看。如果你在亮房间看电视,2.4会显得太暗了,暗部细节看不到。如果你是在一个暗房间,2.0可能使画面看起来很平,没有动态,阴影部分亮得不自然。

这跟你眼镜如何看图像有关,例如下面呈现的两个盒子。

3 6 - 影音百科 | 什么是电视机的GAMMA和HDR EOTF?为什么在UHD/HDR时代,你应该在意这些参数?

This illusion illustrates how light surrounding an image affects its perceived brightness.这幅图说明了环境光线是如何影响视觉亮度的

无论你信还是不信,上面两个方块的灰度是一样的。但是对于大部分观察者来说左边的会更亮一些。其实只有当他们的背景不同的时候,他们才看起来不一样亮度。在现实世界中,这个小方块是你的电视机,背景的区域是你的房间

如果你的电视机有GAMMA设置功能,你可以找一个夜景或者暗场景的画面来调试。设置好以后在观看大部分内容的时候都无需改变。只有当你在一天里不同时期来的时候才考虑改设置。

总体来说,调整亮度跟调整GAMMA(调整暗部的亮度)有一点类似的效果,但是调整亮度是让曲线整体上移了,虽然曲线样式保持不变,但是能显示的最暗的部分变少了。

这些设置最终是怎么起作用的取决于你的电视机。最好的画面一般满足以下条件:有一个让你舒服的GAMMA曲线,以及亮度控制设置在不让暗部细节丢失的最低限度。

虽然欢迎你了解更多,但其实没有太多必要讲更多关于GAMMA的细节了。这是因为电视机的世界发展太快了,以至于某种程度上差不多要放弃GAMMA这种说法了。

JVC RS600 Picture Menu 11 - 影音百科 | 什么是电视机的GAMMA和HDR EOTF?为什么在UHD/HDR时代,你应该在意这些参数?

A whole new world (of HDR) 一个全新的世界(HDR)

好的,这会儿先忘记GAMMA吧。随着HDR的到来,电视机在这部分如何工作的基础完全改变了。相比GAMMA, HDR使用的是EOTF,全称Electro-Optical Transfer Function(电光转换函数)。我们可以说GAMMA也是一种“电光转换函数”,但是为了讨论简便,我们认为他们是不一样的东西。

等一下,别走开!这个听起来比较困惑,但是他真的比GAMMA更有逻辑性。HDR的电光转换函数HDR’s ETOF 本质上是指定一个真实世界的亮度值。伽马,以及之前的所有内容,是给电视机一个指令:“生成你最大亮度值的20%”而EOTF是说:“生成200尼特” 。

hdr - 影音百科 | 什么是电视机的GAMMA和HDR EOTF?为什么在UHD/HDR时代,你应该在意这些参数?

所以这是那个复杂的标题的意思:”Electro,”电,代表HDR内容里的信号,”Optical”光,代表你从电视上得到的光输出。”Transfer function”转换函数就是那个从其中一个到另外一个的奇特的转换方式啦。

这多少是GAMMA校正以前在做的事情,现在只不过更加直接了。GAMMA更加具有相关性,而EOTF更加具有指定性。

使用GAMMA的时候,没有办法知道你的电视机放在你的房间里会看起来有多亮,也不知道最亮有多亮。也许“百分之20的最大亮度”是200尼特,也有可能是2到20之间的一个数值。

这有很大的不同。对于创作者(导演,制片人等等)来说,很难确保你在家里看到的是他们希望你所看到的效果。

hdr index2 img01 - 影音百科 | 什么是电视机的GAMMA和HDR EOTF?为什么在UHD/HDR时代,你应该在意这些参数?

而HDR采用的EOTF,就容易得多。不是绝对的容易,但是比之前更容易了。在制作的阶段,内容的创作者可以说:“好吧,我想要我的秀在这部分亮度是1000尼特”。那代表在视觉上最亮的那个瞬间,例如窗外的高光,或者黑暗中的手电筒光。制作团队随后就围绕这个基准来建立其他部分的亮度:这个阴影是50尼特,那片有云的天空是600尼特,等等。

当你在家里回放这段内容的时候,你的电视机会生成创作者在创作时看到的确切的物理亮度。这个结果是他们视觉上更加准确的重现。

这是理想的情况,现实没那么完美。很大原因是不是所有的电视机都能实际生成1000尼特,甚至有些内容需要4000尼特。如果电视机无法达到所需要的光输出。它要么重新映射内容(主要是压缩),要么裁切掉一部分。

换言之,可以打个比方你,电视机可以看成是一扇比较矮的门, 任何高个子的人要想过去,要么把身子压扁,要么把头砍掉,而且无论哪种都是永久性的。

4 6 - 影音百科 | 什么是电视机的GAMMA和HDR EOTF?为什么在UHD/HDR时代,你应该在意这些参数?

Two projectors, side by side.两台投影机,左右并排

注意左边照片上方的灯,是三个独立的。而右边的看到的只是一团光了。这是一个实现HDR的不同路径的例子。左右两台投影机都无法产生需要的尼特值(足够的光输出)。但是左边的是展现给你整个高光部分的细节,而牺牲了亮度。右边的是把细节砍掉了,但是创造了更亮的高光部分。

虽然不完美,但是HDR的EOTF是一个给电视机生产内容的更好的方法。便宜的电视机如何处理它物理上无法呈现的HDR内容是一个影响总体效果的关键因素。上面的左右投影机打出来的图像,是一个很好的例子。都不能全部产生HDR内容需要的亮度,但是其中一个却让你认为它效果更好,像是达到了HDR的效果。

Perceptual Quantization PQ Electro Optical Transfer Function EOTF with Gamma 2 - 影音百科 | 什么是电视机的GAMMA和HDR EOTF?为什么在UHD/HDR时代,你应该在意这些参数?

The once and future GAMMA 曾经和未来的GAMMA

尽管是过去的遗迹,GAMMA不会在电视上应用太久了。我们在非HDR的内容上已经使用了超过70年了,而且他们还在被观看。HDR电视要成为大多数还需要一些时间。很大程度讲,这些所有都是在幕后完成的,植入到内容本身,由你的电视机自动完成。但不总是这样。

如果你已经有一台投影机,或者稍高端一些的电视机,值得研究一下设置菜单,看看是否可以调整GAMMA。很可能你会更喜欢跟默认参数不同的设定。所以很希望它能帮你更好地理解到底是在调什么,除了让阴影看起来更亮以外。如果你没有,至少在下次你看到EOTF的时候,你至少可以说:“我知道所有的电-癫狂特征,这跟绿巨人有关”(开玩笑)

作者:Geoffrey Morrison
翻译:Sam Zhang 张宇森
编辑:影音新生活 Alex