Gamma...

Geldik ortalığın karışıp vaziyet almamız gerektiği noktaya. Elimden geldiğince sade anlatmaya gayret göstereceğim fakat siz yine de vaziyet alın.

Bu mevzu, iyi anlaşıldığında yaptığınız işin kalitesini epey artıracak, anlaşılmadığında ise doğal afetlere yol açabilecek bir mevzudur. Dikkatle takip edip araştırmaya özen gösteriniz.

Başlarken önemli bir hususu not olarak belirtelim. Birçok teknik noktada karşımıza çıkacak bir durum. Predictable vs Accurate. Tahmin edilebilir vs kesin, doğru, kusursuz. Birincisi algıda tutarlıyken matematiksel olarak yanlıştır. İkincisi matematiksel olarak tutarlıyken algıda genelde ! yanlıştır.

Gamma

Bir fotoğraf makinesini ele alalım. Sensörün algıladığı ışık, ortamdan gelen ışıkla doğru orantılıdır. Ortamdaki ışık iki katına çıktığında sensörün algıladığı ışık da iki katına çıkar. Bu böyle doğrusal bir şekilde ilerler. Dijital luminance üretiminde de durum aynıdır. Giriş voltajı iki katına çıkarsa gösterilmesi gereken parlaklık da iki katına çıkar ve orantılı bir şekilde devam eder. Bu durum bize Gamma 1.0 denen doğrusal giriş çıkış çizgisini verir.

Gamma 1.0. Input voltajı neyse Output parlaklığı da odur. Ortamdaki ışık neyse sensörün algıladığı ışık da odur. Input 50 ise Output da 50 dir, 20 ise 20 , 70 ise 70 tir. Tabi bundan doğal ne olabilir, doğa ana adildir, doğrudur, her canlının varlığın ihtiyacı başkadır eyvallah fakat yukarıdaki tablo tam da insan gözünün nasıl "çalışmadığını" gösteren bir tablodur.

Başta ışık karanlık bazlı ele alalım. Bulunduğumuz ışıksız bir ortamda karanlık karanlıktır veya siyah siyahtır daha siyah diye bir durum söz konusu değildir. Fakat parlaklık ve ışık yoğunluğu için aynı şeyi söyleyemeyiz. Her zaman daha beyaz veya daha doğrusu daha parlak vardır. Bu yüzden sonu net belirgin olmayan, içerisinde çok fazla ışık frekansı (bit değeri) taşıyan parlaklıkla, sınırı belli olan karanlık arasında eşit bir dağılım yapılmaya kalktığında ışığın karanlığı istila ettiğini, parlak basamakların karanlık basamaklara göre çok daha fazla olduğunu, parlaklığa daha fazla bit ayrıldığını göreceksiniz. Doğal şartlarda bu durum böyledir. Resimde de değerleri verilmiş beyaz karelerin beyaza/parlaklığa doğru ön yargılı oluşuna dikkat edin. Aşağıdaki kademeleşme daha iyi anlamamıza yardımcı olacaktır.

Kademeler siyah tonlarında ayrışma için çok azken parlak tonlarda gittikçe fazlalaşır. Hatta bir noktadan sonra beyazlar ayrışamaz hale gelir. Parlak alanlara fazla bit verilmişken karanlık alanlarda bit sayısı çok azdır.

Fotoğraf makinesi üzerinden devam edelim. Linear çalışan bu cihazların sensörlerinde bulunan pikseller ışık dengelemesi kabiliyetine sahip değildirler. Bu yüzden gündüz vakti exposure'u gökyüzüne göre ayarlarsak yeryüzü veya foreground karanlıkta kalır. Foreground'a göre ayarlarsak da gökyüzü patlar.

Tam bu noktada insan gözünün nasıl çalıştığını ele alalım. Doğal ışık şartlarında insan gözünün yukarıda bahsettiğimiz ön yargıyı dengelemek için karanlığa doğru ön yargısı vardır. Gözümüz karanlıktaki detayları daha iyi algılarken parlak detayları daha az algılar. Bu da bize geniş ve orantılı bir tonlama detayı algılama kapasitesi verir. Eğer ışığı doğrusal olarak algılıyor olsaydık güneşi bırakalım gün ışığının parlaklığından dışarı çıkamazdık.

Hal böyle olunca insan gözü parlaklığı algılamada Exponentiation denen bir eğriyle düzeltme yapar. Burada dikkat etmemiz gereken nokta gözümüzün görüntüyü karartmaya meyilli olması değil, ayrıştıramayacağımız parlaklık değerlerini kesip, ayrıştırılabilir karanlığın parlaklık değerlerini zenginleştirmesidir.

Pembe eğri insan gözünün yaptığı düzeltmedir. Değeri Gamma 1/2.2 = 0.4545454

Yukarıdaki örneğe göre siyah ve beyazın daha eşit dağıldığı görülebilir.

Gamma düzeltmesi sonrası siyah basamaklarıyla beyaz basamaklarının, bit değerlerinin dengeli olduğu ortadadır. Ekran etkisini görmezden gelerek (aşağıda anlatılacak) kıyaslamak için alt alta koyalım.

Linear

Gamma 1/2.2 - 04545454

Bu noktaya kadar Gamma ile ilgili temel anlayışı ortaya koymaya çalıştık. Şimdi işler biraz karışacak. Buraya kadar sindirerek geldiyseniz sabredin. Sabrın sonu selamet.

Gözümüzün bir Gamma Encoding (kodlama) e sahip olduğunu, kameraların görüntüleri Gamma encoding ile "kaydettiğini" biliyoruz. Dijital ortamda görüntülerin Gamma 1/2.2 ile kaydedilmiş olması bazı sorunlar doğurur. Bu sorunların en önemlisi kaydedilen resmin olduğundan parlak görünmesidir. ( Görünen Gamma 1/2.2 eğrisini PS veya AE'de bir bitmap'e Curves efektiyle uygulayıp sonucu görün). Bu noktada display cihazları devreye girerek Gamma Correction (düzeltme) ile görüntüyü tekrar linearize eder. Doğrusallaştırır. Neredeyse bütün görüntüleme cihazları, çıktıya Gamma 2.2 denen bir düzeltme uygular. Bu sRGB Rec709 gibi bütün renk profilleri içinde ufak değer farklılıklarıyla gömülüdür. Renk uzayı yazımızda bundan bahsetmiştik. Bu sayede kaydedilen dosya iki Gamma'nın birleşmesiyle ekranda düzgün ve orantılı görünür. (Kameranın ekranındaki görüntü de ekran tarafından Gamma düzeltmesine maruz kalır)

1 Resim Gamma = Bu, kamera veya yazılımın görüntüyü standart bir JPEG, PNG, TIFF vb. dosyası olarak kaydederken uyguladığı Gamma 1/2.2 değeridir. Kaynaktan gelen ton kademelerini gözün algıladığı orantılara çeker.

2 Ekran Gamma = Görüntüleme cihazının kaydedilen dosyaya uyguladığı Gamma değeridir. Ekran Gamma'sı (2.2) Resim Gamması'nın tam tersi bir değerdir. Resim Gamma'sının gerçek dışı parlaklığını dengeleme işlevi görür.

3 Sistem Gamma = Bu, iki Gamma değerinin birleştirilerek görüntüdeki tonlamaların tekrar doğrusallaştırılması işlemidir. Görünen Gamma olarak da bilinir. İki Gamma'nın birleşmesiyle resimde görüldüğü gibi doğrusal bir Gamma oluşur (Gamma 1.0). Bu Gamma'nın saf Gamma 1.0 dan farkı iki farklı işlemden geçerek tonların orantılanmasıyla oluşmasıdır. Bu da bize sahnenin aslına uygun bir görüntü, tonlama, parlaklık verir. Yukarıdaki örnekleri tekrar hatırlayalım.

İlk Linear Gamma 1.0

Gamma 1/2.2 + Gamma 2.2 sonucu tekrar üretilen Sistem Gamma 1.0

Şimdi komplikasyonu biraz açıklamak gerekir. Eğer kaydettiğimiz resmi hiçbir Gamma düzeltmesi olmadan izleme imkanımız olsaydı iki Gamma 1/2.2 eğrisi, yani gözümüzün Gamması + Resme kaydedilen Gamma üst üste biner ve bu da kaçınılmaz olarak gerçek dışı parlak ve tonlamaları birbirine yakın, ayrışmamış bir görüntü verirdi. Ekranınızda Gamma ayarı varsa muhtemelen 2.2 ye ayarlanmış değeri düşürerek tonlamanın nasıl değiştiğini görebilirsiniz. Aşağıdaki resmi inceleyiniz.

Kaydettiğimiz Gamma 1/2.2 uygulanmış resmi Gamma'sız linear bir şekilde görecek olsaydık soldaki gibi gerçekdışı bir görüntüyle karşılaşırdık. Üstüne resim de Gamma 1/2.2 olmadan kaydedilseydi göreceğimiz sadece beyaz bir ekran olurdu.

Son olarak internette sağda solda gördüğünüz bütün resimler Gamma 1/2.2 ile encode edilirken görüntüleyici tarafından Gamma 2.2 ile decode edilir. Bunların istisnası bazı RAW, EXR, TIFF, HDR dosyalarıdır. Bunlar Linear Gamma kullanırlar.

Gammayı fiziksel ve dijital olarak kapsamlı bir şekilde anlatmaya çalıştık. Kendiniz de bu konuda araştırma yapmaya devam ediniz. Bu konuyu sindirdiğimizi varsayarsak direkt bağlantılı bir konu olan Linear Workflow'a geçeceğiz.

Selametle kalın.