螢幕問題(什麼是Gamma?為什麼會暗部細節不好?) - PS

原先的討論中，有人提到了亮度、Gamma、暗部細節、灰階等等。

這邊就把顯示器很重要的[亮度曲線]做個簡單解說。

下面內容都是自己接觸校正以來所得到的知識，本身並不是什麼業界人士，所以有錯誤
可以幫忙點出。

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1.何謂Gamma?

首先看這張圖片
https://i.imgur.com/ncWfyJM.png

下面0~1座標代表顯示器最暗到最亮
左邊0~100代表顯示器的實際亮度(Luminance)，單位為尼特(nit)
兩條曲線分別為Gamma2.2以及2.6的數值

由圖片可以知道這台顯示器最暗的時候亮度為0，最亮的時候亮度為100

這邊可以發現整條亮度不是直線，而是曲線，並不是比例增加亮度

為什麼要弄成曲線，有很多理論探討跟研究，我們只要知道目前影像都是依照Gamma2.2
標準下去做的

曲線的算式為：輸出=輸入^Gamma值，實際亮度=最高亮度*輸出

所以圖片上的Gamma2.2數值如下

╭════════════╦════════════╦═══════════╮
║ 輸入 ║ 輸出 ║ 實際亮度 ║
╠════════════╬════════════╬═══════════╣
║ 0 ║ 0 ║ 0 ║
╠════════════╬════════════╬═══════════╣
║ 0.1 ║ 0.006309573 ║ 0.630957344 ║
╠════════════╬════════════╬═══════════╣
║ 0.2 ║ 0.028991187 ║ 2.899118655 ║
╠════════════╬════════════╬═══════════╣
║ 0.3 ║ 0.070740278 ║ 7.07402777 ║
╠════════════╬════════════╬═══════════╣
║ 0.4 ║ 0.133208513 ║ 13.32085132 ║
╠════════════╬════════════╬═══════════╣
║ 0.5 ║ 0.217637641 ║ 21.76376408 ║
╠════════════╬════════════╬═══════════╣
║ 0.6 ║ 0.325036963 ║ 32.50369625 ║
╠════════════╬════════════╬═══════════╣
║ 0.7 ║ 0.456263458 ║ 45.62634584 ║
╠════════════╬════════════╬═══════════╣
║ 0.8 ║ 0.6120656 ║ 61.20655999 ║
╠════════════╬════════════╬═══════════╣
║ 0.9 ║ 0.793110174 ║ 79.31101735 ║
╠════════════╬════════════╬═══════════╣
║ 1.0 ║ 1.0 ║ 100 ║
╰════════════╩════════════╩═══════════╯

Gamma2.6的曲線也是同樣方法計算

這邊我們可以發現不管Gamma多少，不影響最亮(100)以及最暗(0)的地方，只影響中間
其餘弧度凸或凹，Gamma越高則暗處亮度提升較慢，是造成暗處細節不清的兇手之一

看到這邊可以先打開你的電視或螢幕，找找看有沒有設定Gamma的地方，可能會有
Gamma1.8、2.0、2.2、2.4，新一點的型號還可能會有BT1886

如果有的話，就設定成Gamma2.2，看看暗處有沒有改善，如果有就算你賺到，如果沒有
也很正常，畢竟有做出設定選項，跟把選項內容做的完美是兩回事
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2.對比設定

在上面介紹Gamma公式計算亮度的時候，我們將最高亮度設定為100，實際上這個最高亮度
要依照使用著的環境光源來變動，譬如只有幾盞小燈的話可以設定為100，幾盞日光燈的
話可以設定為130，只有背景小黃燈當作電影院的可以設定為80，甚至全遮光環境可以設定
為50

不過大部分的人都不會有測量儀器，無法得知目前電視亮度到底多少，只能用肉眼來做相
對比較，譬如這張圖片https://i.imgur.com/A0dgPNQ.png

用肉眼校正的話，就是在正常使用環境光源之下，把最亮的那幾個格子弄成可以分辨差異
，而調整最高亮度方法就是設定顯示器的[對比]

這邊有個大問題就是，顯示器的黑階範圍設定會影響你要讓哪個格子最亮

實際上的亮度是切割成0~255，共256種變化，上面Gamma亮度圖片只是簡化取其中的11
點而已

你找到的校正圖片應該會在最暗的那個標示為0，最亮的標示為255，不過影像工業
譬如電影、影集，亮度只使用了16~235，0~16都視為一樣暗，235~255都視為一樣亮

所以當你顯示器的黑階為限制、標準(每家中文名稱不一樣...)的時候，應該要讓235
之後的格子都一樣白到分辨不出來

而當你顯示器的黑階為全曲、延伸、擴展的時候，應該要讓235~255的格子都能分辨差異

這張圖片分別是最高亮度100以及130，也都符合Gamma2.2的曲線

https://i.imgur.com/MEPZpim.png

不管最高亮度設定多少(對比)，只要符合同樣的Gamma值，整體的亮度增減比例是一樣的
，也就是視覺感受上的亮暗落差一樣，所以調整對比並不會影響畫質
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3.亮度設定

所有顯示器都有[亮度]這個設定選項，但其實這選項根本不是調整亮度，這個設定在目前
的數位影顯示器根本沒用，古早的CRT才有用處，為什麼廠商還要保留這選項我也不知道
，而且在溝通上還會跟實際亮度nit搞混...


這張圖片為[亮度]選項調整前後的亮度差異

https://i.imgur.com/ttu1nop.png

[亮度]這選項實際作用，是將整個亮度曲線左右偏移，橘色跟灰色是完全一樣的亮度曲線
，只是灰色整個往左偏移，當然也可以設定整個往右偏移

在校正亮度上，整體的偏移是毫無用處的，所以[亮度]設定絕對是不用去更動的，你也可
以找找看國外的評測文章(像Rtings)，裡面的設定教學都是將[亮度]設定為0(-50~50)
或是50(0~100)
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4.實際的亮度表現

看完了上面理論之後，來面對現實面

除非你買的顯示器是高階商用，或是某些品牌推出的專業顯示器

不然大部分消費者買到手的顯示器，實際的亮度表現絕對不是上面那張圖的完美曲線

這邊放一張可能中低階顯示器會出現的實際亮度
https://i.imgur.com/vPwmHQC.png

橘色的曲線為實際值，藍色標準曲線當作對照

可以發現亮度一樣是越來越亮，但是有時候亮度高過標準值，有時候又低於標準值

先放大最亮處來看

https://i.imgur.com/O3CQyE2.png

可以看出錯誤的橘色提早達到或接近最高亮度，這會讓室外陽光強烈的場景，或是大範圍
白色畫面，顯得一片慘白

再來放大暗處

https://i.imgur.com/dHhGWYy.png

可以看到錯誤的橘色在0.1跟0.2的亮度變化幾乎沒有，在0.3的時候就突然暴衝變很亮，
這時候就會發生暗處細節不佳的情形，因為亮度落差無法讓眼睛分辨，看起來都一樣黑

這邊暗處就是VA跟IPS還有OLED的重大差異，我們前面都把最暗的地方設定為0，但實際上
只有OLED可以真正顯示亮度為0的畫面，VA次暗，再來是IPS

上面的暗處放大，如果是IPS面板的話就會變成這樣

https://i.imgur.com/vFzXyqA.png

因為無法顯示全黑，導致更多地方沒有亮度落差，所以才會有IPS暗部差的說法

另外黑階設定不正確的話，也會讓最暗處顯示錯誤，如果影片或遊戲機是16~235亮度
顯示器就要跟著設定成16~235

那除了最亮調整對比，最暗看面板天性，其餘部分的亮度誤差怎麼辦?

如果你的顯示器可以上網找到評測網站，有提到哪種模式最接近標準曲線的話，就跟著設
定成一樣吧

譬如這個Sony X800E設定
https://www.rtings.com/tv/reviews/sony/x800e/settings

找不到又只有肉眼的話就無解了，就放寬心當作沒這回事繼續使用吧

有辦法借到或買到光譜儀的話，就可以校正白平衡的綠色來讓亮度曲達到標準值

專業的客觀的評測網站，都是將畫面校正成標準值之後打分數的，所以他們看的畫面絕對
跟你買到的不一樣

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