西蒙‧波娃 - 不開口的渴望 十二月 1, 2007
我渴望能見你一面，但請你記得，我不會開口要求要見你。這不是因為驕傲，你知道我在你面前毫無驕傲可言，而是因為，唯有你也想見我的時候，我們見面才有意義。
I’m so eager to see you againbut i wouldn’t ask to see younot because i’m proudin fact, in front of youi cede all my prideyet only if you asked to see meour meeting would be meaningful to me
1950年 Simone de Beauvoir 西蒙‧波娃〈法國作家〉
2008年1月31日 星期四
Gamma
什麼是 Gamma 值？
初接觸色彩科學遇到第一個專有名詞通常就是『Gamma值』，或稱『Gamma曲線』。如果不是已經鑽研這個領域有一段時間的研究者，很難從字面上去判斷 Gamma 到底代表什麼意思？難道是宇宙放射線中的『γ』？但即使是已經有了學習基礎的色彩管理者，想藉由簡短的幾句話來描述 Gamma值，也是相當地困難。特別是為什麼要稱為『Gamma』，而不用一般淺顯易懂地 Contrast 對比、Brightness 明度 或 Luminance 照度來取代呢？Gamma 似乎與顯示裝置的明亮對比關係密切，可是卻使用一個完全不能理解的名稱？為什麼？
初接觸色彩科學遇到第一個專有名詞通常就是『Gamma值』，或稱『Gamma曲線』。如果不是已經鑽研這個領域有一段時間的研究者，很難從字面上去判斷 Gamma 到底代表什麼意思？難道是宇宙放射線中的『γ』？但即使是已經有了學習基礎的色彩管理者，想藉由簡短的幾句話來描述 Gamma值，也是相當地困難。特別是為什麼要稱為『Gamma』，而不用一般淺顯易懂地 Contrast 對比、Brightness 明度 或 Luminance 照度來取代呢？Gamma 似乎與顯示裝置的明亮對比關係密切，可是卻使用一個完全不能理解的名稱？為什麼？
- 起源於人類視覺研究 Gamma 修正
將 Gamma 歸類於明暗部與中間調之數學表示是一個比較籠統，但較容易接受的說法。實際上，Gamma 背後代表了一連串人類視覺研究的故事。這個故事的起點就是，人的視覺究竟對什麼敏感？限於本講篇幅，Mr.OH! 會另闢章節解釋這些故事和實驗，總歸人類視覺研究發現了兩個特性：
- 人眼對灰度變化的感覺比對色調變化的感覺來得敏銳
- 人眼對低亮度變化的感覺比對高亮度變化的感覺來得敏銳
這兩個特性對顯示工業，進而是數位影像都影響深遠。舉例來說，如果要作出一台顯示器能夠完整地表現出所有高傳真的畫面，無論是高亮度天空或暗部的陰影，則顯示器的對比至少要達到 5000:1 以上，基於成本和技術，現實生活之中，根本無法達到這樣的要求，目前量產產品只能做出 500~1000:1的顯示器。
Gamma 對應 RGB 顏色明度之示意圖
因此，顯示工業勢必要有所取捨！人眼的第二特性，指出人眼所能分辨的亮差層次是以對數方式分佈，而非以線性方式分佈。換言之，在人視覺心理感知度上，面對高亮度達100燭光的畫面時，您可能區分得出99或101燭光的差異，但反過來，在黑暗的環境例如僅1燭光時，你可以分辨出 0.01燭光的差異，也就是說在一燭光以下常人的視覺敏銳度會提高100倍。有了這項研究依據，顯示工業作了選擇，也就是在較暗的畫面時我們選擇較高的 Gamma值，以犧牲亮部層次來換取更多的暗部表現，相對地，一些明亮的畫面中我們就改選擇較低的Gamma值以犧牲部分的暗部層次，來使得亮部層次(如雲彩)更為明顯，這便是伽瑪校正（Gamma Correction）原理的由來。
我們可以將 Gamma 公式如左表示，對應出每一個色彩號碼的實際亮度： Output Luminance ＝ 255 X ( 輸入 RGB 值 / 255）︿ Gamma ，這樣同學可以透過數值曲線瞭解 Gamma 值對應 RGB 所產生的變化。Mr.OH! 現假設 一RGB值為 127 （相當於 50% 灰色），如果使用 Gamma 1.0 線性表示，輸出對應也是 127 ，但如果改以 Gamma 2.5 代入 RGB值只剩下 45（相當於 18% 灰色），但顏色變得太黑了，改換成 Gamma 2.2，換算 RGB 輸出還可以保有更多的暗部層次。
MAC 系統選用 1.8 / PC 系統選用 2.2 Gamma 值
瞭解上面的說明後，就不難瞭解為了尋求完整描述包含亮部、暗部的調整細節，不管是研究顯示器製造或是數位影像檔案壓縮統稱 Gamma 作為代表。而 Gamma 的影響更進入的人們的生活之中，從電視、遊樂器到電腦等，幾乎無所不在，但卻鮮少有人瞭解背後的意義。像是 Apple 蘋果電腦的 MAC 系統，為了達到較深色彩顯示，統調其 Gamma 設定為 1.8；而大多數的 PC / Windows 系統都遵循 Gamma 2.2 為標準。許多專業的硬體設備也針對 Gamma 設定提供手動曲線調整，甚至還有 RGB 分色調整的功能，以三種的Gamma曲線來分別對應三種RGB的發光體，再反應至人眼睛內的三種感光細胞，達到顯示最佳化的目的。由於 Gamma 值的設定直接影響人的視覺觀感，如果同學想要簡單又有效率的凸顯自己的照片作品，達到高傳真要求，深入研究 Gamma 曲線設定，可以幫助你很快的進入狀況。
Adobe RGB 與 sRGB 色域空間
整體來說（上圖），Adobe RGB 色域空間比 sRGB 和 CMYK 要來得大且完整
進入色彩管理，同學們更會發現色域空間的選擇多了甚多，從熟知的 sRGB、Adobe RGB 到 CIE RGB、NTSC(1953)、WideGamunt RGB 種種的選擇。最為常用的當然就是 1998年10月，由 IEC(國際電氣標準會議)所策定之標準色域空間定義。sRGB 係（standard RGB） 的簡稱，目前有 IEC61966-2.1 國際標準規格書規範其使用規格，幾乎所有的數位影像輸出入都支援此一規格。
不過，近年來影像設備發展快速進步，sRGB 的色域範圍（見上圖）相對狹窄，已經無法滿足更高端的專業色彩需求。也因此，越來越多的 DSLR 數位相機支援 Adobe RGB 這個更寬廣的色域空間；然而選擇 Adobe RGB 可以獲得更佳顏色表現嗎？其實，目前顯示器、印表機或者印刷機支援 Adobe RGB 仍不夠普遍，即時數位相機已經超越了顯示裝置所能表現的色域空間範圍，一旦進入後製修圖，難免還是有誤差發生。原則上，sRGB 仍是大多數軟硬體設備支援的標的，選擇 Adobe RGB 作為作業的準繩，關鍵還是在於 DSLR 以外的軟硬設備。
2008年1月3日 星期四
LCD interface
目前一般彩色LCD的連接方式有這麼幾種：MCU模式，RGB模式，SPI模式，VSYNC模式，MDDI模式等。
1.MCU模式:
目前最常用的連接模式，一般是8080模式和6800模式，這個主要是時序的區別。 （68系統已經不存在了）。會解碼命令，由 timing generator 產生時序信號，驅動 COM 和SEG驅動器。 8080模式資料位傳輸有8位元，9位元，16位元和18位元。連線分為：CS/，RS(暫存器選擇），RD/，WR/， RESET/，再來就是資料線了。用MCU模式時由於資料可以先存到IC內部GRAM後再往LCD寫，所以這種模式LCD可以直接接在MEMORY的總線上。優點是：控制簡單方便，無需CLK和同步信號。缺點是：要耗費GRAM，所以難以做到大LCD（QVGA以上）。
2.RGB模式:
可以分為模擬 RGB， ADC介面和數子RGB介面。至於需要不需要HSNC，VSNC信號，要看採用什麼樣制式的控制驅動模式。行同步，Frame同步，CLK之類的信號是針對RGB介面的TFT LCD，沒有內部RAM，具有HSYNC，VSYNC，ENABLE，CS，RESET，RS信號，由於它不帶RAM所以資料是直接往LCD上寫，不能保存，所以要往LCD不斷的寫資料，不這樣做LCD就會變白。所以通常接個外部RAM，把資料存在外部RAM裏，再往LCD上刷。或乾脆把LCD接在帶RAM的多媒體IC上，此類LCD不含LCD CONTROLLER，需要帶CONTROLLER CPU才能支援，這樣的LCD是不能接在MEMORY介面上的
3.SPI模式:
採用較少，連線為CS/，SLK，SDI，SDO四根線，連線少但是軟體控制比較複雜。
4.VSYNC模式:
該模式是在MCU模式下增加了一根VSYNC（Frame同步）信號線而已，應用於運動畫面更新
5.MDDI模式:
高通公司於2004年提出的介面MDDI（Mobile Display Digital Interface），通過減少連線可提高移動電話的可靠性並降低功耗，這將取代SPI模式而成為移動領域的高速串列介面。連線主要是 host_data, host_strobe, client_data, client_strobe, power, GND幾根線
資料來源：Google
1.MCU模式:
目前最常用的連接模式，一般是8080模式和6800模式，這個主要是時序的區別。 （68系統已經不存在了）。會解碼命令，由 timing generator 產生時序信號，驅動 COM 和SEG驅動器。 8080模式資料位傳輸有8位元，9位元，16位元和18位元。連線分為：CS/，RS(暫存器選擇），RD/，WR/， RESET/，再來就是資料線了。用MCU模式時由於資料可以先存到IC內部GRAM後再往LCD寫，所以這種模式LCD可以直接接在MEMORY的總線上。優點是：控制簡單方便，無需CLK和同步信號。缺點是：要耗費GRAM，所以難以做到大LCD（QVGA以上）。
2.RGB模式:
可以分為模擬 RGB， ADC介面和數子RGB介面。至於需要不需要HSNC，VSNC信號，要看採用什麼樣制式的控制驅動模式。行同步，Frame同步，CLK之類的信號是針對RGB介面的TFT LCD，沒有內部RAM，具有HSYNC，VSYNC，ENABLE，CS，RESET，RS信號，由於它不帶RAM所以資料是直接往LCD上寫，不能保存，所以要往LCD不斷的寫資料，不這樣做LCD就會變白。所以通常接個外部RAM，把資料存在外部RAM裏，再往LCD上刷。或乾脆把LCD接在帶RAM的多媒體IC上，此類LCD不含LCD CONTROLLER，需要帶CONTROLLER CPU才能支援，這樣的LCD是不能接在MEMORY介面上的
3.SPI模式:
採用較少，連線為CS/，SLK，SDI，SDO四根線，連線少但是軟體控制比較複雜。
4.VSYNC模式:
該模式是在MCU模式下增加了一根VSYNC（Frame同步）信號線而已，應用於運動畫面更新
5.MDDI模式:
高通公司於2004年提出的介面MDDI（Mobile Display Digital Interface），通過減少連線可提高移動電話的可靠性並降低功耗，這將取代SPI模式而成為移動領域的高速串列介面。連線主要是 host_data, host_strobe, client_data, client_strobe, power, GND幾根線
資料來源：Google
CCIR601與CCIR656
這兩種標準都是 video transmission 的 interface，在 video frame format 的規格應該是相同的，也就是每張 frame 是 720x480， YUV 4:2:2 的格式，兩者的差別在於 interface 規格的不同，在 CCIR656 中，有 8 bit 的 data bus 和 clock 的訊號，也就是說 CCIR656 是同步傳輸的，decoder 端不用自己產生 clock。在 CCIR601 中，訊號內包含了兩個同步訊號：Horizontal Synchronization 和 Vertical Synchronization，decoder 要自己去鎖定這個同步訊號
再自己產生 clock 來解。
1. 基本上 CCIR 656 的 CLK 為 27MHz, DataBus 為 8Bits. CCIR 601 的 CLK 為 13.5MHz，Data 為 16Bits.但兩者同為 YUV4:2:2,所以品質是相同的,CCIR 656 需要 9Pins、CCIR 601需要 19Pins,所以 CCIR 656 DATABUS 較省,但 CLK 較快.|
2. CCIR 656 收到 DATA 後需轉換成 CCIR 601 後再轉換成 YUV4:4:4,且 CLK 需除頻(/2)為 13.5MHz；CCIR601 直接將 DATA 轉換成 4:4:4 即可, CLK 不變.
3. CCIR 656 需從 DATA 中解出 VS、HS, CCIR 601 則直接使用輸入的 VS、HS 即可.
由於 CCIR 656 PIN 腳較少且 27MHz 的 CLK 對現在的 IC 根本不算快,所以使用 CCIR 656 可能會比較適合.
資料來源: Google
再自己產生 clock 來解。
1. 基本上 CCIR 656 的 CLK 為 27MHz, DataBus 為 8Bits. CCIR 601 的 CLK 為 13.5MHz，Data 為 16Bits.但兩者同為 YUV4:2:2,所以品質是相同的,CCIR 656 需要 9Pins、CCIR 601需要 19Pins,所以 CCIR 656 DATABUS 較省,但 CLK 較快.|
2. CCIR 656 收到 DATA 後需轉換成 CCIR 601 後再轉換成 YUV4:4:4,且 CLK 需除頻(/2)為 13.5MHz；CCIR601 直接將 DATA 轉換成 4:4:4 即可, CLK 不變.
3. CCIR 656 需從 DATA 中解出 VS、HS, CCIR 601 則直接使用輸入的 VS、HS 即可.
由於 CCIR 656 PIN 腳較少且 27MHz 的 CLK 對現在的 IC 根本不算快,所以使用 CCIR 656 可能會比較適合.
資料來源: Google
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