감마 보정

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감마 보정(감마 교정, 영어: gamma correction, gamma nonlinearity, gamma encoding)은 비디오 카메라, 컴퓨터 그래픽 등에서 비선형 전달 함수(nonlinear transfer function)를 사용하여 빛의 강도(intensity) 신호를 비선형적으로 변형하는 것을 말한다. 일반적으로 감마 보정(gamma correction)이란 용어가 널리 쓰이나, 대부분의 경우 감마 부호화(gamma encoding)란 표현이 더 적절하다.

디스플레이 등의 특성에 따라 감마 값을 미세하게 조정하는 것은 감마 조정이며, 감마 보정과는 다른 개념이다.

목차 1 용어 1.1 감마 보정 용어에 대해 2 감마 보정의 목적 3 감마 보정에 대한 오해 4 같이 보기 5 바깥 고리

[편집] 용어

일반적으로 '감마보정'(gamma correction)이란 용어가 널리 쓰이나, 대부분의 경우 감마 부호화(gamma encoding)란 표현이 기술적으로 더 적절하다.

비선형 전달 함수는 보통 다음과 유사하며, 감마( γ, gamma) 값으로 그 특성이 결정된다.

V_C˜V_S^{(1 / γ)}

여기서 V_C는 보정된 전압이고, V_S는 입력 전압이다.

이렇게 신호를 비선형적으로 변형하여 부호화하는 것을 비선형 부호화(nonlinear coding)이라고 한다. 이러한 감마 보정은 보통 비디오 카메라에서 수행된다.

[편집] 감마 보정 용어에 대해

감마 보정(gamma correction)이란 용어는 비선형 부호화의 목적을 제대로 반영하고 있지 않기 때문에 오해의 여지가 많다. 이 때문에 많은 사람들은 ‘감마 보정은 CRT 등 출력 장치의 비선형성을 보정하기 위한 것’이라고 오해를 한다. 실제 목적은 인간 시각의 비선형성에 맞추어 정보를 부호화하려는 것이므로, 많은 경우 감마 부호화(gamma encoding)라는 표현이 더 적합하다.

[편집] 감마 보정의 목적

인간의 시각은 베버의 법칙(Weber's law)에 따라 밝기에 대해 비선형적으로 반응한다. (청각과 같은 다른 감각들도 자극에 대해 비선형적으로 반응한다.) 이 때문에 예를 들어 채널 당 8 bit와 같이 한정된 정보표현량(bit depth)안에서 선형적으로 빛의 밝기를 기록하면 사람의 눈으로 보기에는 양이 변할때 부드럽게 느껴지지 않고 단절되어 보이는 현상(posterization)이 발생한다. 따라서, 주어진 정보표현량의 한계 안에서 최적의 화질을 보여주기 위해선 비선형적으로 부호화해야 할 필요가 있다. (예. Rec. 709 transfer function과 같은 비선형 함수 사용)

디지털 카메라의 경우 내부에 저장되어 있는 데이터를 JPEG, TIFF 형식으로 저장하는 과정에서 감마 보정이 이루어진다. 디지털 카메라에서 지원하는 대부분의 RAW 그래픽 파일 포맷은 감마 보정이 적용되지 않은 데이터이다. 하지만, 니콘의 압축형 NEF (compressed NEF)의 경우 bit depth를 9.4 bit으로 줄이는 양자화(quantization)과정에서 감마 곡선과 유사한 비선형 곡선(전달 함수)을 사용한다.

[편집] 감마 보정에 대한 오해

• '감마 보정은 CRT의 비선형성을 보정하기 위한 것이다' : CRT의 비선형성은 감마 보정의 주된 이유가 아니다. 감마 보정을 통해 비선형적으로 부호화하는(nonlinear coding) 주된 이유는 인간 시각의 비선형성에 대응하여, 주어진 bit depth 하에서 최대한 좋은 화질을 보여주기 위해서 이다.
• '영상 데이터를 저장하기 위해서는 선형 부호화가 이상적이다' : 선형 부호화는 영상 데이터에 효율적이지 않다. 선형 부호화를 사용하여 영상 데이터를 고화질로 저장하기 위해서는 각 성분(R,G,B 혹은 Y,Cb,Cr)마다 11 비트 이상이 필요하다. 11비트보다 적은 비트를 사용할 경우 포스터라이제이션이 발생하게 된다. 비선형 부호화(감마 보정)를 사용할 때는 8비트면 충분하다.

[편집] 같이 보기

• 로그 부호화 (Log Encoding)

[편집] 바깥 고리

• Rehabilitation of gamma 감마에 대한 설명. 감마와 관련된 여러 오해들에 대해 자세히 설명하고 있다. (PDF, 영어)
• Linear and nonlinear coding 선형 부호화 및 비선형 부호화에 대한 설명 (영어)
• Frequently Asked Questions about Gamma 감마 FAQ (영어)
• Xona.com - Color List - shows vast improvements gamma correction makes (2,000+ colors with and without gamma correction) (영어)
• Gamma tutorial (from the PNG specification) (영어)
• Measuring Gamma for Monitors (Gernot Hoffman) (영어)
• Monitor test pattern for correct gamma correction (by Norman Koren) (영어)
• Links browser Gamma Calibration page (영어)
• High Dynamic Range Image Encodings (영어)