감마보정(Gamma Correction)이란 무엇인가?

 

 

어떤 과정을 거치던지   마지막으로  보는 것은 사람의 눈이다.

즉, 사람의 눈에  좋은 화면이  최고인 것이다.

우리가 매일  밖에서  보는 자연의 경치와  비슷하면  편안함과  보기좋은 영상이라고  느끼는데,

어떤 장치(예를 들면 모니터)를  통하여  영상을  표현할때   사람의 눈 특성을 고려하여  영상을  보일 필요가 있다.

 

사람의 눈은  컬러보다 밝기의 차이에 더 민감하다.

이유는  사람의 눈에 있는  센서세포는  밝기에 반응하는 세포수가  컬러반응세포보다   절대적으로 많기 때문이다.

                                                              (   눈   )

 

우리눈은  실제장면과 모니터화면을  통하여 바라본 장면이 같기를 원한다.

이상적으로는  카메라와  모니터가   표현에 있어  1:1 이고  화면픽셀만 아주 많다면 현실과 모니터는 거의 같을 것이다.

그러나  현실은  카메라의 왜곡과   모니터의  왜곡은  필연적이다.

 

즉 모니터에  0을 넣으면 0이 나오고,  0.5를  넣으면 0.5가 나오고, 1을 넣으면 1이 나오면  비례관계이다.

하지만  모니터의 물리적 특성상  비례가 되지 않고 아래 그래프처름   전압에 따른 밝기가 다르게 된다.

모니터에는 0V가 어둡고, 1V가 완전히 밝은데  이런 관계를 그래프로 보였다.

0.3V까지는  미약하게  밝다가 값자기 조금의 전압에도 많은  밝기변화를 가지는 곡선성격을 가진다.  

 

이런 특성을 보이는 모니터에   비례적으로 받은 카메라의 영상을  디스플레이 시키면

CRT의  휘도특성곡선(감마곡선)  때문에  비례적으로 표현하지 못하고 화면이 어둡게 표현된다.

일반적인 CRT의 감마는 2.2로서  감마보정없이 보이면  밝은 부분은 더 밝아지고 어두운 부분은 더 어두워져서

콘트라스트가 너무 강하게 되어 화면이 전반적으로 어둡게 된다. 

 

이것을  정상적인 화면으로 보일려면

모니터에서 입력되는 신호를 강제적으로 펴서 비례로 보이든가,

모니터가 휘어지는 특성만큼  카메라에서 반대로 휘게 만들면 화면은 비례적으로 나오게된다.(즉 감마보정) 

즉 CRT의 2.2감마를 마추기 위해 카메라에서 0.45로 촬영하면  잘 해결된다.

 

초기 흑백TV가 나왔을때  CRT모니터의  감마보정을 각가정 TV에 모두 설치하면 단가가 많이 올라간다고 판단 했었다.

방송국 카메라에서 영상을 만들때  감마보정을 하여  쏘면  각 가정에서 TV별 하는 것 보다   엄청난 원가 이익이 생긴다.

즉 카메라는 몇대이지만   모니터는 수천만대 이기 때문이다.  또 가정에서 감마조절도 일괄성이 없어 문제가 된다.

이렇게 되어 카메라에서  모니터의  감마보정을 하여  영상신호를 보내게 되었다.

 

 

수치적 해석을 해보면

화면에서 블랙은 0이고  화이트는 1인데

현재 화면의 어떤 점을 찍기위해  신호선에  0.7V가 들어온다면  모나터감마가 2.2일때 아래와 같다.

 

    0.7^2.2  =  0.4562634..... 의 값으로 출력하게 된다.   즉 0.7가 0.7V의 밝기를 보이지 못하고 0.45V의 밝기를 보인다.

    0.5^2.2  =  0.21763...

    0.3^2.2  =  0.0707....        

    0.2^2.2  =  0.0289....    즉 비례관계가  아닌것이다.

                                    

    0.7V외에 0.2V를   살펴보면   0.02V가 입력된것이 되어   더욱 이상한 곡선을 그린다.                            

  

 이러한 연유로  0.7V 입력이 0.7V밝기를 보이는 비례값에 되도록  카메라에서 먼저 꼬아서 보낸다. 

 마찬가지로 0.2V도 같으며 0.3V~1V의 신호영역이 모두 이 보정값에 맞춰서 내보내도록 되어 있다. 

 

         CRT감마곡선                              카메라감마보정                                최종시청상태

 

 

 

 

자!

이젠  정리해보자!

아래 처름 CRT에서  감마=1.0을 적용하여  카메라에서 내보내면 모니터의 비대칭곡선때문에 영상의 밝기가 그래프처름 이상해 진다.

이런 연유로  CRT의 감마값인 2.2를  카메라단에서 역적용하여 모니터로 보내면 모니터 출력은 비례적 밝기를 유지 할수 있다.

 

 

위 그림은

CRT를 사람들이 보는 경우를 예를 들었지만

요즘은 CRT보다  LCD나  플라즈마 TV나  LED TV및 프로젝션 TV를 많이 본다.

이들 디스플레이들은 모두가  감마가 다르기에 해당 디스플레이별로 적당한  감마값이  있다

 

 CRT Gamma :  2.2

 LCD Gamma : 

 LED Camma :

 플라즈마 TV  Gamma :

 

 ~~작성중

 

  

 

카메라에는 위의 블럭도 같은 기능들이 처리되는데

두번째 줄에  Gamma Correction 이라는 말이 보인다. 

이 블럭에서 위의 기능이 처리되도록 되어 있다.

 

 

 

참조 : http://blog.naver.com/msnayana?Redirect=Log&logNo=80091661553