Index
EOTF - koniec z gammą
Jasność obrazu emitowanego przez wyświetlacz wideo (obojętnie jakiego typu) zależy od amplitudy (poziomu) sygnału wejściowego, lecz nie jest to zależność liniowa (przykładowo: dwukrotnemu wzrostowi sygnału nie towarzyszy dwukrotny wzrost luminancji panelu). Odpowiedź tę opisuje funkcja EOTF (Electro-Optical Transfer Function). W ogólności może to być dowolna zależność. Od kilkudziesięciu już lat w technice wideo obowiązuje jednak jedna i ta sama postać funkcji EOTF, którą w uproszczeniu opisuje prosta zależność potęgowa:
L = Vingamma x Lmax,
gdzie L to luminancja; Vin – poziom sygnału wejściowego (kod danego odcienia) w znormalizowanej skali (0-1), zaś Lmax – maksymalna luminancja panelu.
Krzywe funkcji OETF (odwrotności EOTF) opisują charakterystykę urządzeń rejestrujących obraz. By zwiększyć zakres dynamiki wideo, kamery mają załamanie (kolanko) na charakterystyce OETF (krzywa różowa), by przenieść dodatkowe informacje w bielach. Linia żółta obrazuje funkcję proponowaną przez BBC, niebieska – przez Dolby.
Przetłumaczmy to na język zrozumiały dla humanistów. Dla małych sygnałów (ciemnych i szarości) jasność obrazu narasta powoli (wolniej niż w zależności liniowej), zaś dla dużych – zdecydowanie szybciej. Tak więc, zmianom małych sygnałów towarzyszą małe różnice jasności obrazu (mała dyskretyzacja ich poziomów), zaś zmianom dużych sygnałów towarzyszą duże zmiany jasności. Ta nieliniowość była historycznie pożądana – z trzech względów. Po pierwsze, charakterystyka opisana gammą równą 2,4 odpowiadała naturalnej charakterystyce pracy wyświetlaczy (CRT). Po drugie, dobrze kompensowała problem szumów – bardziej dokuczliwych przy małych amplitudach sygnału niż przy dużych. Po trzecie, gamma 2,4 dobrze kompensuje naturalną nieliniowość ludzkiego wzroku. W skali małych zmian natężenia światła reakcję wzroku można przybliżyć prawem logarytmicznym, natomiast w skali większych różnic lepiej opisuje ją funkcja potęgowa (z wykładnikiem wynoszącym około 0,42).
Funkcja EOTF opisana gammą przetrwała w niezmienionej postaci dobrych kilkadziesiąt lat (kineskopy są produkowane od lat 30. ubiegłego stulecia). Jak to możliwe? Nadawany sygnał wideo jest (wciąż) 8-bitowy, a to oznacza, że użyteczna dynamika (kontrast) obrazu telewizyjnego pozostaje dzisiaj na śmiesznym, zdawałoby się, poziomie 200:1. Wprawdzie kontrast dobrych matryc telewizyjnych LCD jest dziś o rząd wielkości większy (a najlepszych plazm był kolejne 10 razy większy), lecz nie był to dotąd wystarczający powód ku temu, by zająć się nową funkcją EOTF. Niemniej, kuriozalny jest fakt, że dopiero 4 lata temu, a więc po wyeliminowaniu ekranów CRT, funkcja ta została oficjalnie ustandaryzowana w ramach dokumentu ITU-R Rec BT.1866.
