TV영상신호인 감마(Gamma)신호 조정

 

HD 비디오의 빛 표현 방법 중 마지막 세 번째는 어두운 영역을 선택적으로 조절 할 수 있는 기능입니다. 이는 HD 비디오가 가지고 있는 유용한 기술 중의 하나이며 실제HDTV제작에서 가장 빈번하게 사용할 수 있는 방법입니다.이번 포스팅에서 감마에 대한 내용을 정리해 보겠습니다. 

 

1. 어두운 영역의 빛 표현-Black Gamma

감마(Gamma)의 조절은 주로 중간 영역의 변화와 관련 있는데 반해서, 블랙감마(BlackGamma)는 감마 곡선의 하단부 어두운 영역만을 선택적으로 밝게 하거나 어둡게 표현할 수 있습니다.

 

블랙감마의 선택 영역은 0%(IRE)로부터

①15%(IRE)까지 ②25%(IRE)까지 ③35%(IRE)까지 ④50%(IRE)까지의

범위 중에서 선택할 수 있습니다. 선택된 영역에서 블랙 감마를 증가시키면 해당영역의 밝기 밝아지거나 어두워지면서 노출과 피사체의 디테일의 표현이 변화하게 됩니다. 이 기술은 조명법과의 상관관계에서는 보조광(fill light)의 역할에 해당됩니다. 예를 들어 넓은 야외 촬영에서 건물의 그림자와 같이 조명으로 처리하기 힘든 경우 블랙감마 기능을 이용해서 선택 영역의 밝기를 훌륭하게 표현할 수 있습니다. 블랙 감마는 HD비디오 신호에서 블랙의 기준점이 되는 마스터 블랙과는 다른 개념으로, 마스터 블랙은 감마곡선 형태 전체를 바꾸지만 블랙감마는 선택 영역 범위에 만 표현 변화를 가져옵니다.

 

 

2. 감마(Gamma) 조정

감마(Gamma)는 CRT의 특성중 화상의 밝기가 입력되는 전압에 비례하여 직선적으로 상승하지 않고 빔 전류 대 입력전압은 지수 함수적으로 상승합니다. 이런 특성은 신호의 어두운 부분이 실제보다 더 어둡게 나타나고, 밝은 부분은 실제보다 더 밝게 나타나는 것을 의미합니다. 따라서 카메라는 감마 보상을 통해 카메라에 입사되는 빛이 CRT의 밝기와 비례하도록 신호를 출력합니다.

 

TV 시스템에서 본래 장면의 휘도 대수 값에 대한 재생 휘도의 대수 값으로 나타나는 곡선의 기울기를 감마(Gamma)라고 합니다. 카메라에 입사되는 빛은 카메라 출력과 선형관계가 있으므로 1/e의 지수로 보상되어야 하는데, 이 지수가 카메라의 감마입니다. TV 시스템의 감마 지수는 약 2.2이므로 TV 시스템의 비직선성을 위해 보상해야할 카메라 감마는 약 0.45입니다.

 

 

하지만, 최근에 디스플레이 시장을 주도하는 PDP나 LCD 디스플레이의 경우 입력전압과 출력 밝기가 선형적인 특성으로 만들 수 있을 뿐만 아니라 다양한 감마(Gamma) 곡선을 사용하여 색감을 보상하는 경우가 많습니다. 최근 카메라에서도 다양한 감마(Gamma) 테이블을 선택할 수 있고, 지수도 바꿀 수 있을 뿐만 아니라 감마(Gamma) 곡선도 수정하는 기능을 제공하는 경우가 있습니다. 하지만 카메라와 디스플레이에서 모두 감마(Gamma) 곡선을 변경하면 뜻하지 않는 결과를 얻을 수도 있으니 주의해야 합니다.

 

 

감마(Gamma) 보정은 그레이 스케일 차트가 사용되며, 차트의 주요 계단들이 상대 비디오 전압으로 표시되어 보정 정도를 알 수 있도록 되어있습니다. 표준 그레이 스케일은 TV 시스템(전체 20 : 1의 콘트라스트 비율)에서 쉽게 재현될 수 있는 최대부터 최소까지 10여 단계의 계조를 가지며, 상대적 광반사율은 3-60%로 각 단계는 다음 단계보다 2배 밝지만 실제 우리 눈에는 대수적인 단위가 직선적으로 보입니다. 감마(Gamma) 조정에 앞서 블랙 레벨과 최대치(P-P) 진폭은 정확히 조정되어야 합니다. 감마(Gamma) 조정은 녹색, 적색, 청색 순으로 하며, Grayscale 차트의 각 계단에서 R, G, B 신호가 일치하도록 반복하여 조정합니다.

 

 

Gamma조정 파형