Die Gamma-Korrektur geht zurück auf die Entwicklung des Fernsehers. Hier wollte die Industrie preiswerte Geräte. Um die Kosten so gering wie möglich zu halten, sollte im Empfangsgerät nur eine minimale Signalverarbeitung durchgeführt werden.
In einer idealen Welt, in der sich alle Komponenten von der Bilderfassung bis zu Darstellung auf dem Monitor oder auf dem Papier linear verhalten, wäre das Licht, das ein Monitor ausstrahlt, direkt proportional zur Energiezufuhr. Aber in der Realität verhält sich die Signal-zu-Licht-Intensität bei dem meisten Geräten anders.
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| Diese Sichtweise stellt eine positive Deutung unseres Helligkeitssehens dar – anders ausgedrückt könnte man sagen, dass wir mehr als die doppelte Energiezufuhr brauchen, um doppelt so viel zu sehen. Wir beurteilen optische Reize mit einem logarithmischen Maßstab. Gleichmäßig ansteigende Intensitäten empfinden wir als nicht gleichmäßig. | |||
Die Helligkeit der Umgebung beeinflusst ebenfalls, wie hell oder dunkel uns ein Punkt oder eine Fläche erscheint.
Dunkle Bilder zeigen wenig Kontrast, denn unser visuelles System passt automatisch die Helligkeit an. Darum hat der Film ein höheres Gamma als 1 – so wird der Kontrast der Szene vergrößert.
Geräte mit einem hohen Gammawert stellen mehr Tonwerte in den dunklen Bildbereichen zur Verfügung als Geräte mit einem niedrigeren Gamma. In einer Umgebung unter Farbmanagement merkt der Benutzer nichts davon. Bei einer Konvertierung von einem Farbraum in einen Farbraum mit einem anderen Gamma wird die Helligkeitsverteilung kompensiert und die Helligkeiten bleiben erhalten.
Monitor: Die Luminanz eines physikalischen Geräts ist ebenfalls keine lineare Funktion des anliegenden Signals, sondern proportional zur Spannung hoch 1.8 bis 2.5. TFT-Monitore benötigen im Grunde genommen keine Gamma-Korrektur, aber sie simmulieren die Gammafunktion, um die aktuellen Standards zu erhalten.
… womit wir also beim Gamma (auch durch den griechischen Buchstaben γ notiert) angekommen sind, dem komplexen Verhältnis zwischen unserem Helligkeitssehen, der Helligkeitswidergabe des Monitors, des Sensors der Kamera und zuguterletzt der Helligkeitswiedergabe auf dem Papier.
Alle diese nichtlinearen Geräte haben eine Transferfunktion, die sich durch eine Exponentialfunktion annähern läßt:
Per Konvention liegen Eingabe und Ausgabe in einem Bereich von 0 bis 1, wobei 0 das reine Schwarz darstellt und 1 das maximale Weiß (oder Rot, usw.). Dadurch läßt sich die Exponentialfunktion durch eine einzige Zahl, den Exponenten Gamma, beschreiben.
Auf dem Weg von der Bilderfassung bis zur Wiedergabe begegnet das Bild vielen Geräten mit einem eigenen Gamma.
Die Transferfunktion des Gesamtsystems für die Bilddarstellung ist ebenfalls eine Exponentialfunktion. Der Exponent Gamma des Gesamtsystems ist das Produkt der individuellen Gammas auf den einzelnen Stufen des Systems. Lineare Stufen stellen dabei kein Problem dar, denn sie können durch eine Exponentialfunktion mit einem Gamma von 1 dargestellt werden.
Gamma-Tutorial: PNG (Portable Network Graphics) Specification, Version 1.0
