[mane162]

Hola de nuevo a todos, en nuestro capitulo de hoy trataremos de explicar un parámetro que se encuentra en el tone mapping y que me resulta muy interesante, se trata del gamma monitor, no os habeis preguntado porque ese valor que viene por defecto de 2,5? Ha sido complicado de recoger información sobre el tema (sobre todo en lo que se refiere a una extensa definción), espero que quede lo suficientemente claro. Empecemos con la definicion de gamma:
QUE ES LA GAMMA?
En los primeros días de la televisión, se descubrió que los Tubos de Rayos Catódicos (TRC) no producen una intensidad de luz en proporción directa con el voltaje de entrada. De hecho, los TRC producen una intensidad luminosa que es proporcional al valor del voltaje de entrada elevado a la potencia de la variable gamma.

El valor de esa gamma depende del TRC, pero suele ser un valor cercano a 2,5. La respuesta gamma de un TRC se debe a los efectos de la electrostática sobre el cañón de electrones.
Un TRC con una gamma de 2,2 tiene una respuesta como la que se ve en este gráfico:

Observese la diferencia que existe entre el 50% en una progresión lineal (punto A) y el punto equivalente (B) en la progresión hecha con la fórmula Luz = (Voltaje)2.5, que da como resultado un 18%.
Véase que el efecto de la gamma del TRC es oscurecer los medios tonos con relación a las zonas de luces y sombras. Un voltaje de entrada del 50% produce sólo una intensidad luminosa del 18%.

QUE HACEN LOS ESTANDARES DE TELEVISION CON LA GAMMA?
Cómo la mayoría de los sensores que se usan en las cámaras de televisión producen voltajes proporccionales a la intensida de la escena, hay que aplicar una corrección para la gamma del TRC a la señal de la cámara para evitar que los medios tonos de las tomas se vean demasiado oscuros en la pantalla de televisión.

Cuando se sentaron los valores usuales para las televisiónes, se decidió efectuar una corrección debido a la gamma de las pantallas de televisión usando un circuito de corrección dentro de las cámaras que debía aplicar una gamma de 0,45 = 1/2,2. Se eligió este valor para corregir la gamma de 2,5 de los TRC y, a la vez, compensar la aparente reducción de contraste que se produce cuando se observa una pantalla de televisión situada en la penumbra típica de una sala de estar. Aplicar esta corrección en los estudios de grabación era más económico que aplicarla en todas y cada una de las pantallas de televisión.

QUE HACEN LOS MONITORES DE ORDENADOR CON LA GAMMA?
Muchas pantallas de ordenador pasan por alto el efecto de la gamma de los monitores. Los valores del frame buffer (Ver nota 1) que proporcionan los programas de ordenador se convierten de forma lineal en cargas de voltaje que estimulan el TRC de la pantalla. Los valores del frame buffer no van en proporción con la intensidad resultante. Un valor de frame buffer de 1/2 el máximo producirá menos de 1/2 la intensidad, como se veía en el gráfico anterior.

Algunos monitores de ordenador como los de [la desaparecida] NeXT o los de Silicon Graphics (SGI) tienen en su hardware tablas de corrección (lookup tables) para corregir la gamma del monitor. En estos sistemas, los valores de frame buffer que proporcionan las aplicaciones se corrigen para la gamma del TRC mediante una tabla de corrección en el controlador del dispositivo. Esto produce una gamma del sistema de 1.0 que redistribuye linealmente los valores del frame buffer conforma a la intensidad.

Los ordenadores Macintosh de Apple contienen tablas de corrección en el hardware de sus dispositivos visuales que se usan para corregir la gamma de TRC. Sin embargo, los valores por defecto de las tablas de corrección no compensan por completo la gamma del TRC. En lugar de ello, la gamma del TRC se compensa sólo parcialmente, lo que produce una gamma de 1.8. Esta gamma de 1.8 se acerca muy estrechamente a la respuesta de una impresora Laserwriter, que tiene una respuesta no lineal debido a la ganancia de punto y otros factores.

Un dispositivo de salida de un bit que produce escalas de grises alternando dos valores sólo puede tener una respuesta de intensidad lineal, no importa cuál sea la gamma del monitor. Este hecho es la base de las pruebas que se desarrollan a continuación.

La falta de normalización en la forma de enfrentarse a la gamma de los monitores ha causado problemas muy significativos en sistemas cono la Red de Internet (World Wide Web), en el que se distribuyen imagenes para su visualización en distinto tipos de dispositivos de salida. Una imagen que se ve bien en el monitor de una marca tendrá los tonos medios demasiado brillantes o demasiado oscuros en los de otra debido a la diferencia en la gamma de los dispositivos. La falta de corrección para la gamma también afecta a los tonos de color. Así, por ejemplo, un color que tenga un componente rojo del 50% y uno verde del 25% que se muestre en un TRC con una gamma de 2,5 que no haya sido compensada se verá con una intensidad luminosas del 18% de rojo y el 3% de verde. Además de verse oscurecido, el color se habrá vuelto más rojizo. Los tonos de color rojo oscuro de la piel humana suelen ser la manisfestación habitual de que no se ha hecho una corrección de la gamma.

Y QUE HAY DE FIDELIDAD EN LOS COLORES?
Como ya he dicho antes, la gamma de un dispositivo de salida puede tener un efecto fundamental en los tonos de los colores al cambiar las intensidades relativas de rojo, azul y verde de una forma no lineal. La falta de corrección de la gamma es con toda probabilidad el factor que más alteraciones de color causa en los distintos monitores.

Otro fenónemo afecta también a los tonos de color de los monitores. Los colores primarios del rojo, verde y azul pueden ser distintos en dispositivos diferentes. Los colores se pueden medir de una forma independiente del dispositivo usando el modelo de color CIE, que se basa en un análisis del sistema visual humano. Dos fuentes de color con las mismas coordenadas de color CIE serán exactamente iguales para el ojo humano. El color de una fuente se especifica en el sistema CIE usando dos coordenadas: x e y. No es necesario especificar una tercera coordenada dado que x, y y z se han normalizado para que x + y + z = 1. Esta normalización se usa cuando se representa un color independientemente de su intensidad.

Una caracterización bastante completa de la respuesta de color de un dispositivo de salida se puede obtener especificando:

Los valores de la gamma o curvas de respuesta de los canales, rojo, verde y azul.

Los colores CIE que se producen cuando el dispositivo reproduce los colores blanco, rojo, verde y azul. El primero es lo que se denomina "Punto blanco" y los otros tres lo que se llama "Cromaticidades primarias

CUAL ES LA GAMMA DE MI DISPOSITIVO DE SALIDA?
Como ya he dicho antes, un dispositivo de salida que simule las escalas de tonos grises alternando de forma escalonada píxeles que oscilan entre un valor de 0% (negro) y 100% (blanco) tendrá una intensidad de respuesta lineal, sin importar la gamma del monitor. Este hecho se usa para demostrar los efectos de la gamma del dispositivo en la siguiente imagen:

Demostración visual de la gamma.

Esta imagen tiene dos filas de tres cuadros cada una. Los valores de cada fila son de 25%, 50% y 75%. Los de la fila superior usan valores de gris. Los de la fila inferior simulan los grises alternando valores. En un dispositivo de salida que haga una corrección de la gamma, los cuadros de arriba tendrán la misma apariencia de brillo que los cuadros de la de abajo. En un sistema que no corrija la gamma, los de la fila de arriba parecerán más oscuros que los de la fila de abajo. Para observar este efecto, lo mejor es situarse a una distancia de unos dos metros.

la otra imagen de más abajo le permitirá calcular la gamma de su dispositivo de salida. Póngase a unos dos metros de distancia y elija la columna de esa imagen que, según su criterio, tenga un brillo ingual en la fila superior y en la inferior. El número que se lea en la zona inferior de la columna que elija será la gamma de su sistema.

Imagen para medir la gamma

Observad como puede varias una imagen dependiendo del valor de gamma que le demos:


Espero como siempre que sea útil.

mane162

[devista]

Muchas gracias, muy interesante.

[Fernando Tella]

Siempre he tenido curiosidad por esto del valor de gamma. ¡Gracias!

[iker]

muy bueno esto:

Hola de nuevo a todos, en nuestro capitulo de hoy....

muchas gracias de nuevo mane!

[tañedor]

Un buen resumen, pero la mayoría de los usuarios de maxwell usan 3dsmax, que hoy por hoy solo funciona en pcs bajo windows. Es recomendable que sepáis que a no ser que se use un mac, intentar hacer una gestión de color correcta en un pc puede ser de lo mas frustrante e incorrecto pues windows no implementa paquetes de gestión de color. A quien se le pueda ocurrir usar la calibración de photoshop es un valiente pues sus probabilidades de éxito son escasas. Conocer las diferencias de gamma entre diferentes sistemas como mac y windows es recomendable, tratar de tener una gestión de color profesional en una plataforma pc bajo windows es irrisorio puesto que windows no integra un sistema de calibracion y gestion de color , amen de que el tratamiento de una imagen en su gestión de color deberá ser diferente si tendrán un flujo de salida para video, internet o soporte offset, por no hablar de perfiles de color y dispositivos de entrada y salida.
Un saludo para todos y el que se atreva con la gestión de color profesional, desde ya muchos pero que muchos ánimos.

[Pperezu]

No se que decir, la verdad, me quedo sin palabras.

Estoy asistiendo durante los últimos meses a estas definiciones/tutoriales/explicaciones con absoluto asombro, porque somos todos (o casi todos) un poco perros y medio sabemos de que van las cosas, pero no profundizamos. Estos mensajes son de lo mejor que me ha pasado jamás. No se si nos merecemos tu esfuerzo, pero en todo caso lo menos que puedo hacer es darte abiertamente las gracias.

Muchísimas gracias por este y por los anteriores...

[jomaga]

Jeje, Mane eres un monstruo. Muchas gracias, de verdad, por tu tiempo y dedicacion. A ver si el siguiente capitulo lo escribo yo

[smota]

Mane:

La verda es que da gusto con tus tutoriales. Muchisimas gracias.

[alexmax3d]

Mane, eres un MONSTRUO.
Mientras esperamos la release, nos empapamos tus tutos.
Un saludo, mákina.

[mane162]

Devista: muchas gracias
Fernando Tella: muchas gracias:
Iker: . Muchas gracias tio
Tañedor: estoy completamente de acuerdo contigo, software y mas software para llevar a cabo la calibracion bajo entorno windows pero de dudosa eficacia. Como tu pienso que es un tema apasionante. Muchas gracias
Ppezu: Muchisimas gracias por tus palabras!!!!. Lo importante es que aprendamos todos de todos. Yo en este apartado he aprendido igual que vosotros. De este modo tendremos una buena biblioteca donde echar mano en caso de dudas.
Jomaga: hombre Jose!!como esta usted? Cuando salga la release si que va a haber trabajo como pare reventar. Ahi seremos todos los que nos tengamos que poner las pilas . un saludo tio.
Smoke: muchas gracias
ALexmax3D: Hola señor alejandro, cuanto tiempo sin saber nada de usted. Es usted un esclavo de su trabajo (recuerdo de parte de Toñi )
Un saludo tio.

Muchisimas gracias por vuestras palabras
Best Regards

mane162

[tom]

Gracias Mane!
(It would be better if you can post an English version, too.)

[mane162]

Gracias Mane!
(It would be better if you can post an English version, too.)

Hello Tom, here it is for all english people. For me it´s so diffucult a direct translation of this words , so i hope it doesnt matter the changes:

GAMMA AND LEVEL BLACK
Gamma describes the nonlinear relationship between the pixel levels in your computer and the luminance of your monitor (the light energy it emits) or the reflectance of your prints. The equation is,
Luminance = C * valuegamma + black level
C is set by the monitor Contrast control. Value is the pixel level normalized to a maximum of 1. For an 8 bit monitor with pixel levels 0 - 255, value = (pixel level)/255. Black level is set by the (misnamed) monitor Brightness control. The relationship is linear if gamma = 1. The chart on the right illustrates the relationship for gamma = 1, 1.5, 1.8 and 2.2 with C = 1 and black level = 0.
Gamma affects middle tones; it has no effect on black or white. If gamma is set too high, middle tones appear too dark. Conversely, if it's set too low, middle tones appear too light. [Note: Film is different. Gamma increases with development time; highlights are strongly affected.]

Gamma, as defined above, is also called display gamma-- the product of monitor's native gamma and video card lookup table (LUT) gamma. (Most video cards have LUTs.) As we shall see, it is closely related to film gamma, which is the average slope of the film response curve.

Black level is the monitor luminance or print reflectance for value = pixel level = 0; i.e., it is the deepest black in the monitor or print. It is a constant that includes the effects of viewing flare (stray light). In good monitor viewing environments it can be very small, less than 0.01, relative to a normalized maximum Luminance of 1. It's also around 0.01 for high quality prints (higher for mediocre paper/ink combinations). Sometimes black level appears inside the exponent, but it makes little difference since it's a constant.

WHY GAMMA?
The eye doesn't respond linearly to light; it responds to relative brightness or luminance differences. The smallest luminance difference the eye can distinguish in bright light (Delta L) is expressed by the Weber-Fechner law,
Delta L/L = 0.01 = 1%
(G. Wyszecki & W. S. Stiles, "Color Science," Wiley, 1982, pp. 567-570). Most video cards display 8 bits per color (256 levels), even if you store and edit in 16 bits per color channel. With gamma = 1, the relative luminance difference at the highest luminance levels would be less than 0.004 (1/256)-- much less than the eye can distinguish, but it increases rapidly for lower levels. In dark areas it can be large enough to cause perceptible banding between levels. This can be corrected by applying a gamma curve, as illustrated in the graph on the right, which shows the relative luminance difference between pixel levels for gamma = 1, 1.5, 1.8, and 2.2. The relative difference is most consistent for gamma = 2.2. It remains under 0.01 at high brightness levels, but it is lower than gamma = 1 for luminances under 0.2.
Relative differences are not displayed uniformly when luminance is plotted on a linear scale, but they are on logarithmic scales: relative differences such as doubling or halving the luminance (changing it by one exposure zone) occupy the same distance, independently of the absolute level.

A deeper insight into the meaning of gamma can be gained by looking at a logarithmic plot of Luminance vs. Pixel level. If we take the logarithm of both sides of the luminance equation, above, and neglect black level (set it to zero), the equation becomes log(Luminance) = log(C * valuegamma) = log(C) + gamma * log(value). In a logarithmic plot, gamma becomes the slope of a straight line, as illustrated on the left for gamma = 1 and 2.2. Now compare this plot to photographic paper, on the right.


For photographic film and paper, gamma is defined at the average slope of the response curve in its linear region. As we can see in this diagram for Kodak Polymax photographic paper, higher contrast corresponds to a steeper slope-- higher gamma. In comparing these two plots, note that the independent variable, Log10(Exposure) corresponds to Log10(Pixel level), while Log10(Luminance) corresponds to -Density. (Both slopes are positive because the paper is a negative material.) One unit on a Log10 scale (such as Density) equals 3.32 exposure zones (f-stops); one exposure zone equals 0.301 Density units.

Comparing these two plots should make it clear that gamma in film is essentially the same as gamma in monitors: it is the slope of the characteristic curve that relates Density (-Log10(Luminance)) to the independent variable. In other words,

GAMMA IS CONTRAST
The Contrast control on monitors and television sets is actually brightness, and the Brightness control is, as we've seen, black level. The nomenclature is confusing but deeply entrenched. In television sets operating in typical viewing conditions, where high ambient light limits the visible dynamic range, the Contrast control affects the apparent contrast.
The native gamma of monitors-- the relationship between grid voltage and luminance-- is typically around 2.5, though it can vary considerably. This is well above any of the display standards, so you must be aware of gamma and correct it.

A display gamma of 2.2 is the de facto standard for the Windows operating system and the Internet-standard sRGB color space. The standard for Mcintosh and prepress file interchange is 1.8. Video cameras have gammas of approximately 0.45-- the inverse of 2.2. The viewing or system gamma is the product of the gammas of all the devices in the system-- the image acquisition device (film+scanner or digital camera), color lookup table (LUT), and monitor. System gamma is typically between 1.1 and 1.5. Viewing flare and other factor make images look flat at system gamma = 1.0.

GAMMA AND BLACK LEVEL CHART
The chart below enables you to set the black level (brightness) and estimate display gamma over a range of 1 to 3 with precison better than ±0.1. The gamma pattern is on the left; the black level pattern is on the right. Before using the chart, the monitor should be turned for on at least 15 minutes (30 preferred). For flat screen (LCD) monitors, Screen resolution (right-click on the wallpaper, Properties, Settings) should be set to the monitor's native resolution.
Gamma is estimated by locating the position where the average luminance across the gamma pattern is constant. The corresponding gamma is shown on the left. You should be far enough from your monitor so the line pattern is not clearly visible. The example below shows what to look for. The solid areas are calculated from the equation,

pixel level = 255*luminance(1/gamma) ; luminance = 0.5.

This chart features gradual density changes along horizontal scan lines (thus eliminating risetime problems). It allows more precise gamma estimation than most traditional charts. I encourage you to download it and check it occasionally.

Your monitor's gamma should be 2.2 or 1.8.
2.2 is recommended for Windows, the Internet sRGB color space, and the popular Adobe RGB (1998) color space. 1.8 is the standard for older Macintosh systems and prepress file interchange (Mac users, see note below). I aim for gamma = 2.2. Most laptop LCD screens are poorly suited for critical image editing because gamma is extremely sensitive to viewing angle.


Here's an example of the effect that a change in gamma can have on the appearance of an image.


I hope its usefull

mane162

[tom]

THX Mane!