La nuova misura del gamma

Emidio Frattaroli 15 Ottobre 2007 Display e Televisori

Tra le indagini più importanti per la verifica della qualità di videoproiettori e display, la misura della linearità della scala dei grigi e della curva del gamma è una delle più importanti. In questo articolo viene proposto un nuovo grafico per la rappresentazione grafica del gamma e dei valori di luminosità misurati

Conclusioni

Da oggi in avanti, sulle pagine di AV Magazine utilizzeremo questo tipo di grafico per tutti i prodotti, siano essi display o videoproiettori, in modo da analizzare in un colpo solo sia i valori del gamma sia i livelli del segnale in uscita lungo tutta la scala dei grigi, in modo da sottolineare anche eventuali espansioni o compressioni del segnale. Qualche piccola differenza sarà introdotta solo nella metodologia di misura, che sarà diversa per i display al plasma e per quelli a tubo catodico ma che descriveremo in un'altra occasione.

Accanto a questa nuova rappresentazione grafica, aggiungeremo anche i valori del gamma medi, calcolati come media matematica su tutta la scala dei grigi (10%-90%),  basse luci (2%-20%) e alte luci (80%-98%), in modo da avere numeri direttamente confrontabili. Nell'immediato futuro introdurremo anche degli istogrammi che permetteranno di confrontare i valori del gamma con gli ultimi prodotti testati e con quelli di riferimento, rendendo di fatto ogni prova una vera comparativa.

Per concludere, invito tutti i lettori iscritti al forum di discussione e interessati a questo argomento a inserire commenti, valutazioni ma anche suggerimenti sul lavoro appena presentato, con l'obiettivo di rendere questo tipo di analisi ancora più semplice ed efficace.

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Commenti (13)

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  • Girmi

    24 Ottobre 2007, 19:45

    Due colori per le due linee invece dell'animazione?

    Mi secca un po' fare la voce fuori dal coro, ma ho qualche perplessità sulla chiarezza dei valori in ordinata ed in ascissa e sulla immediatezza dell'interpretazioni dei dati espressi.

    Sembra che a valori di Y (intensità del segnale luminoso) corrispondano dei valori sempre di Y in uscita.
    Cosa che per un display è impossibile, dato che lavorano in RGB.

    Se è una scala di grigi quella che viene misurata, forse sarebbe più chiaro indicarla come valori di K o N (le sigle di solito usate per indicare il nero) o in valori percentuali, come adesso in ascissa per il segnale in ingresso.

    L'attuale scala di grigi espressa in cd/m^2 (direi dato che manca la legenda) a mio avviso non è chiarisima perché i valori variano a seconda della luminosità massima di ogni display e di conseguenza variano i valori intermedi senza alcun riferimento.
    Insomma, due display possono avere il grigio 50% a 30cd/m^2 o a 80cd/m^2 ed essere entrambi perfettamente linearizzati.
    La stessa variazione della luminosità massima nelle condizioni normale e calibrata confonde ulteriormente, imho.

    In parole povere, e se ho compreso bene il senso di tutto il lavoro che avete fatto e che ti confesso non ho ancora potuto studiare a fondo, quello che dovrebbe apparire immediatamente è che per ottenere un valore del grigio pari, ad esempio, al 50% applicando il gamma target di 2,2 si deve applicare un segnale pari a 64 Y (o 29% Y) o, al contario, che per determinati valori di Y in entrata (ad esempio 64 Y) ed in base al gamma target (2.2) il valore di luminosità in uscita deve essere del 50% o deve essere chiaro lo scostamento.

    A parte i numeri, che per alcuni possono significare molto poco, aiuterebbe avere un riferimento iconografico almeno a fianco delle coordinate. Una sfumatura o delle rampe o dei pallini sulle linee.
    Qualcosa che allinei subito otticamente il grigio in entrata e quello in uscita, al di là dei valori numerici che li esprimono.

    Altra cosa, a me sembra di aver sempre visto i grafici relativi alle funzioni di traferimento relative a immagini, calibrazioni ecc…, con i valori di input in ordinata e quelli di output in uscita.
    Cioè al contrario di come sono adesso.
    Ma come sai, su questo posso dire di essere troppo influenzato dalle mie esperienze per dire se quello che non è chiaro a me non lo sia per altri.

    Infine, cos'è il Delta w?
    È per caso il Delta E riferito al bianco target?
    Se sì, come è possibile che sia indicato con valori millesimali?

    Ciao.
  • Emidio Frattaroli

    25 Ottobre 2007, 16:21

    Originariamente inviato da: Girmi
    Mi secca un po' fare la voce fuori dal coro, ma ho qualche perplessità sulla chiarezza dei valori in ordinata ed in ascissa e sulla immediatezza dell'interpretazioni dei dati espressi.
    Ti scoccia essere fuori dal coro??? Ma meno male che ci sei, invece! E' proprio grazie a questo tipo di suggerimenti che potremo migliorare il risultato. Quindi non ti azzardare a mollare!

    Originariamente inviato da: Girmi
    Due colori per le due linee invece dell'animazione?

    ...Insomma, due display possono avere il grigio 50% a 30cd/m^2 o a 80cd/m^2 ed essere entrambi perfettamente linearizzati.
    La stessa variazione della luminosità massima nelle condizioni normale e calibrata confonde ulteriormente, imho.
    Hai centrato il problema, Girmi. Visto che i valori massimi sono normalizzati ad 1, in realtà sul grafico il dato di massima luminanza, sia esso pari a 200 cd/mq, sia esso pari a 350 cd/mq, è sempre pari ad 1 ed è sempre nello stesso punto. I valori ottenuti inviando segnale ad intensità inferiore, saranno compresi tra 0 ed 1.

    E' soprattutto per questo motivo che non è possibile mettere i due tracciati nello stesso grafico. Ho fatto la scelta di indicare anche il valore di illuminanza o di luminanza.

    In pratica l'obiettivo del grafico è triplice:

    1 - indicare la progressione del coefficiente del gamma per dare un'idea della non-linearità della scala dei grigi e per questo motivo non servono neanche altri valori.

    2 - esaltare eventuali punti in cui si hanno gli stessi valori di livello in uscita, come ho già indicato nell'articolo e anche per questa non servono altri valori: basta seguire l'andamento della linea e controllare se rimane alla stessa altezza per valori in ingresso diversi.

    3- il terzo obiettivo è di dare indicazioni anche sui livelli in uscita misurati. Questo terzo obiettivo impedisce di inserire due misurazioni in uno stesso grafico per ovvi motivi.

    Originariamente inviato da: Girmi
    Sembra che a valori di Y (intensità del segnale luminoso) corrispondano dei valori sempre di Y in uscita.
    La premessa è che sul grafico in ascissa e ordinata ci sono valori relativi. In pratica al massimo (in alto a destra) c'è il valore 1.

    In ingresso al prodotto in esame viene consegnato un segnale video a percentuali crescenti (per l'appunto definito Y o luminanza). In uscita viene misurato un valore che, a seconda del prodotto in esame (proiettore o display), è espresso in lux o cd/mq. Anche il livello di uscita viene chiamato generalmente Y. Potremmo anche mettere al posto di Yout la grandezza corrispondente: quindi cd/mq o lumen. Un'idea interessante.

    Originariamente inviato da: Girmi
    Se è una scala di grigi quella che viene misurata, forse sarebbe più chiaro indicarla come valori di K o N (le sigle di solito usate per indicare il nero) o in valori percentuali, come adesso in ascissa per il segnale in ingresso.
    Mi sembra di aver già messo i valori percentuali del segnale in ingresso che, per l'ultima versione del grafico, vanno dal 10% al 100%.

    Originariamente inviato da: Girmi
    L'attuale scala di grigi espressa in cd/m^2 (direi dato che manca la legenda) a mio avviso non è chiarisima perché i valori variano a seconda della luminosità massima di ogni display e di conseguenza variano i valori intermedi senza alcun riferimento.
    Esatto: sono cd/mq visto che è stata misurata la luminanza. E hai ragione anche sul fatto che dovrei comunque metterla da qualche parte l'unità di misura...

    Originariamente inviato da: Girmi
    ... per ottenere un valore del grigio pari, ad esempio, al 50% applicando il gamma target di 2,2 si deve applicare un segnale pari a 64 Y (o 29% Y) o, al contario, che per determinati valori di Y in entrata (ad esempio 64 Y) ed in base al gamma target (2.2) il valore di luminosità in uscita deve essere del 50% o deve essere chiaro lo scostamento.
    Un momento: sono certo che se leggessi prima tutto l'articolo probabilmente sarebbe superflua ogni mia ulteriore spiegazione. Mi sembra un po' assurdo che siamo qui a discutere e tu non l'abbia ancora approfondito, no?

    In ogni modo, ecco come procedo: prima di tutto si misura il livello in uscita (per il samsung si misurano le cd/mq) quando in ingresso si consegna un segnale bianco alla massima intensità (quindi, visto che misuriamo in RGB 4:4:4 è pari a 255, 255, 255). Il valore misurato è il punto di riferimento del grafico e viene normalizzato ad 1.

    Ad un certo punto si invia un segnale con gigio (bianco al 50%), si misura di nuovo l'intensità della luminanza, si normalizza il dato rispetto al valore misurato con bianco al 100% e si plotta il punto (il pallino) nella posizione opportuna del grafico. Se il valore misurato con segnale in ingresso pari al 50% (quindi 128, 128, 128), dopo essere stato normalizzato rispetto al valore misurato con bianco al 100% fosse caratterizzato da un gamma 2.2 cadrebbe quasi in mezzo alla zona verde.

    Se invece misurassimo un valore inferiore (il grigio riprodotto dal TV è troppo basso) il punto sul grafico cadrebbe più in basso, nella zona gialla o in quella rossa. Se il livello misurato fosse troppo elevato rispetto al valore atteso, il punto cadrebbe nelle zone gialle o rosse più in alto.

    Sulla porzione superiore delle zone colorate, ho inserito tutti i valori del gamma per tutti i punti con arrotondamento alla seconda cifra decimale. Nella zona inferiore ci sono i valori di luminanza o illuminanza, ma giusto come riferimento. Per il Samsung si tratta di valori di luminanza.

    Spero di essere stato chiaro.

    Originariamente inviato da: Girmi
    ... aiuterebbe avere un riferimento iconografico almeno a fianco delle coordinate. Una sfumatura o delle rampe o dei pallini sulle linee.
    Qualcosa che allinei subito otticamente il grigio in entrata e quello in uscita, al di là dei valori numerici che li esprimono.
    Ed è proprio per questo motivo che ho inserito quelle linee verticali: proprio per dare un riferimento preciso per associare ciascun punto sul grafico al relativo livello in ingresso. I riferimenti per i valori del gamma sono evidenziati con i colori dello sfondo del grafico.

    Originariamente inviato da: Girmi
    ... Altra cosa, a me sembra di aver sempre visto i grafici relativi alle funzioni di traferimento relative a immagini, calibrazioni ecc…, con i valori di input in ordinata e quelli di output in uscita
    Per i grafici del livello di uscita in funzione di quello in ingresso è l'esatto contrario. In ascissa c'è il livello in ingresso e in ordinata che il livello di uscita. Anche Colorfacts usa lo stesso approccio. Dai un'occhiata al sito del manuti: tutti i suoi grafici sul gamma sono presi dal colorfacts.

    Originariamente inviato da: Girmi
    ... Infine, cos'è il Delta w?
    È per caso il Delta E riferito al bianco target?
    Se sì, come è possibile che sia indicato con valori millesimali?
    Si tratta molto brutalmente della distanza tra il punto del bianco misurato rispetto a quello di riferimento (0,313x 0,329y) nello spazio CIE 1931.

    Per fare un paio di esempi esagerati, la distanza tra il punto del rosso (0,640x 0,330y) e il bianco di riferimento è pari a 0,327. La distanza tra il giallo (0,419x 0,505y) e il bianco di riferimento è pari a 0,2055. Visto che lo spazio CIE 1931 non è percettualmente uniforme e visto che è una dato piuttosto complicato da capire, per il bilanciamento del bianco lungo la scala dei grigi abbiamo optato per il rapporto tra le componenti RGB normalizzate, utili anche per chi si voglia cimentare nella calibrazione. Per l'angolo di visione, per il momento lasciamo questo valore, in attesa di migliori soluzioni.


    Emidio
  • Girmi

    25 Ottobre 2007, 18:21

    Urca, che poema!
    Mi rileggo bene le premesse e ci risentiamo.

    Ciao.
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