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Gamma와
Linear-Color-Space
            이민웅
         Shader Study
http://cafe.naver.com/shader
뭔가 부드럽다… 왜(?)



          간지난다!
sRGB
     • HP, MS에서 지정한 표준 컬러 스페이스, 1996
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          – 윈도우 sRGB(2.2) 맥 color sync(1.8)
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                                    CIEXYZ 다이어 그램에서 삼각형은 sRGB의 표현영역
                                    CIEXYZ 모두를 표현할 수 있는 디바이스는 없음
Gamma, Color Space의 이해 이장호 - kasa
시각의 특성
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   으면 자극의 변화가 커야지 그 변화를 인지할 수 있음
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선형 부호화
              • 밝기를 선형적으로 나눈것
              • 0이 검정, 255가 흰색
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Posterization : 분해된 사진의 원판을 써서 연속적인 톤[색조]의 사진 등에서 불연속적인 톤[색조]의 복제를 만드는 기법
네이버 백과사전 (포스터라이제이션)
선형으로 부호화를 하게 되면,
밝은 부분에서는 시각이 지각할 수
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•   채널 당 8 bit와 같이 한정된 정보양 안에               비선형적으로 부호화
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                                            력값 0.92~1는 이 함수를 거치면
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    가 있다. Rec. 709 transfer function과 같     즉, 밝은 부분은 큰 차이가 나야
    은 비선형 함수를 사용합니다.                        만 서로 다른 값으로 기록되게 됩
                                            니다
• 비선형적으로 기록한 데이터를 사람에게 보여주
  기 위해서는 보여주는 기기(보통 컴퓨터)에서 다
  음 그림의 녹색 함수와 유사한 함수를 사용하여
  원래의 밝기대로 보여주어야 합니다.
Gamma
• Gamma encoding, Decoding을 의미
  – Gamma = 감마 부호화 = 감마보정
           (Gamma encoding)   (Gamma correction)



• 감마보정의 잘못된 속설
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  – LCD 모니터들은 CRT가 아니기 때문에 감마 특성
    과 별 관련이 없음
• 감마 보정의 이유
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• 게임에서 쓰는 모든 텍스쳐는 감마가 적용
  된 텍스쳐!
• 디스플레이 출력 시, 올바른 색상을 표현하
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         감마보정




                CRT감마
Texture는 Gamma Space

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Gamma / linear space example

Source image (16 b/ch)        Gamma (contrasted)                    Linear (contrasted)




           Kaplanyan-CryEngine3(SIGGRAPH 2010 Advanced RealTime Rendering Course)
Gamma and linear color-space
감마 보정




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    0.45
                                          2.2
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  return float4( pow(finalCol, 1.0 / 2.2), pixelAlpha);
 sampler2D SamplerColor = sampler_state   하드웨어 사용시
 {                                        Texture : D3DSAMP_SRGBTEXTURE
    …                                     RenderTarget write: D3DRS_SRGBWRITEENABLE
    SRGBTexture=FALSE;
 };

 technique PostProcess
 {
    pass P0
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    ….
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 }

기본적으로 SRGBTexture는 꺼져있음
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Gamma and linear color-space
Gamma and linear color-space
Gamma and linear color-space
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Gamma and linear color-space
Reference
감마 보정(gamma correction), 감마 인코딩(gamma encoding)의 이해(http://shotgunlee.egloos.com/10607756)
http://www.w3.org/TR/PNG-GammaAppendix.html
http://www.poynton.com/PDFs/Rehabilitation_of_gamma.pdf
http://www.poynton.com/notes/Timo/index.html
위키백과 감마 보정 http://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%90%EB%A7%88_%EB%B3%B4%EC%A0%95
위키백과 베버의 법칙 http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B2%A0%EB%B2%84%EC%9D%98_%EB%B2%95%EC%B9%99
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Gamma and linear color-space

  • 1. Gamma와 Linear-Color-Space 이민웅 Shader Study http://cafe.naver.com/shader
  • 3. sRGB • HP, MS에서 지정한 표준 컬러 스페이스, 1996 • 감마는 2.2 – 윈도우 sRGB(2.2) 맥 color sync(1.8) – HDTV, 모니터, 프린터, 인터넷용 • 블랙으로는 1, 화이트로는 2.4로 비균일 CIEXYZ 다이어 그램에서 삼각형은 sRGB의 표현영역 CIEXYZ 모두를 표현할 수 있는 디바이스는 없음 Gamma, Color Space의 이해 이장호 - kasa
  • 4. 시각의 특성 • 인간의 시각은 베버의 법칙에 따라 밝기에 대해 비 선형적으로 반응 • 베버의 법칙 – 감각기에서 자극의 변화를 느끼기 위해서는 처음 자극 에 대해 일정 비율 이상으로 자극을 받아야 된다는 법 칙 • 예를 들면 – 처음에 약한 자극을 받으면 자극의 변화가 적어도 그 변화를 인지할 수 있다. 하지만 처음에 강한 자극을 받 으면 자극의 변화가 커야지 그 변화를 인지할 수 있음 • 즉, 자극 사이의 절대적인 차이가 아닌, 자극 사이 의 비율이 중요 ( 인간 시각의 비선형성 때문 )
  • 5. 선형 부호화 • 밝기를 선형적으로 나눈것 • 0이 검정, 255가 흰색 • 어두분 부분은 25, 26 차이는 사람이 매우 크게 느낌 – ( (26/255 - 25/255)/ (25/255) *100 ) – 밝기 차이 비율 : 4% • 밝은부분은 200, 201의 차이는 거의 못 느낌 – ( (201/255 - 200/255)/ (200/255) *100 ) – 밝기 차이 비율 : 0.5% • 빛의 밝기를 선형적으로 나누어 부호화하면 어두운 부분은 사람이 보기에 밝기 변화가 매우 큰 현상이 나타남 – Posterization , contouring(윤곽?), banding(변색?) Posterization : 분해된 사진의 원판을 써서 연속적인 톤[색조]의 사진 등에서 불연속적인 톤[색조]의 복제를 만드는 기법 네이버 백과사전 (포스터라이제이션)
  • 6. 선형으로 부호화를 하게 되면, 밝은 부분에서는 시각이 지각할 수 없는 쓸모 없는 데이터가 많아지고, 어두운 부분에서는 데이터가 부족해서 화질이 떨어지게 됩니다
  • 7. 채널 당 8 bit와 같이 한정된 정보양 안에 비선형적으로 부호화 서 선형적으로 빛의 밝기를 기록하 다음 그래프의 파란색 부분을 보 면, 사람의 눈이 민감하게 반응하는 '어 면 입력값(tristimulus value) 두운 부분'의 경우 밝기가 변할 때 부드 0~0.018은 이 함수를 거치면 럽게 느껴지지 않고 단절되어 보이는 현 0~0.081 사이의 값이 됩니다. 상(posterization, contouring, banding) 즉, 어두운 부분의 경우 세밀하게 이 발생합니다. 따라서, 주어진 정보양 나누어 기록합니다. 이에 반해 입 의 한계 안에서 최적의 화질을 보여주기 력값 0.92~1는 이 함수를 거치면 위해선 비선형적으로 부호화하여 '어두 운 부분'의 차이를 세밀하게 기록할 필요 0.96~1 사이의 값이 됩니다. 가 있다. Rec. 709 transfer function과 같 즉, 밝은 부분은 큰 차이가 나야 은 비선형 함수를 사용합니다. 만 서로 다른 값으로 기록되게 됩 니다
  • 8. • 비선형적으로 기록한 데이터를 사람에게 보여주 기 위해서는 보여주는 기기(보통 컴퓨터)에서 다 음 그림의 녹색 함수와 유사한 함수를 사용하여 원래의 밝기대로 보여주어야 합니다.
  • 9. Gamma • Gamma encoding, Decoding을 의미 – Gamma = 감마 부호화 = 감마보정 (Gamma encoding) (Gamma correction) • 감마보정의 잘못된 속설 – 모니터의 출력 특성 때문 – LCD 모니터들은 CRT가 아니기 때문에 감마 특성 과 별 관련이 없음 • 감마 보정의 이유 – 주어진 대역폭 내에서 최대한의 화질을 보여주기 위해서
  • 10. Gamma Correction • gamma가 1.0이 되어야 함을 의미 1보다 작으면 인코딩(compression) 1보다 크면 디코딩(expansion)
  • 11. Gamma Space • 게임에서 쓰는 모든 텍스쳐는 감마가 적용 된 텍스쳐! • 디스플레이 출력 시, 올바른 색상을 표현하 기 위해서, 1 / 2.2로 감마를 상쇄 감마보정 CRT감마
  • 12. Texture는 Gamma Space Pixel Shader는 Linear Space
  • 13. Gamma / linear space example Source image (16 b/ch) Gamma (contrasted) Linear (contrasted) Kaplanyan-CryEngine3(SIGGRAPH 2010 Advanced RealTime Rendering Course)
  • 15. 감마 보정 sRGB 읽기 sRGB 쓰기 0.45 2.2 1/2.2 Uncharted 2: HDR Lighting
  • 18. 감마 보정 Diffuse 텍스쳐를 가져올 때 감마적용 float3 diffuseCol = pow( tex2D( diffTex, texCoord ), 2.2 ); 최종 칼라를 리턴할때 감마보정 return float4( pow(finalCol, 1.0 / 2.2), pixelAlpha); sampler2D SamplerColor = sampler_state 하드웨어 사용시 { Texture : D3DSAMP_SRGBTEXTURE … RenderTarget write: D3DRS_SRGBWRITEENABLE SRGBTexture=FALSE; }; technique PostProcess { pass P0 { …. SRGBWRITEENABLE=FALSE; } } 기본적으로 SRGBTexture는 꺼져있음 하드웨어 감마 보정시는 켜야 함
  • 24. 연기, GUI, 총 Glow 볼것
  • 26. Reference 감마 보정(gamma correction), 감마 인코딩(gamma encoding)의 이해(http://shotgunlee.egloos.com/10607756) http://www.w3.org/TR/PNG-GammaAppendix.html http://www.poynton.com/PDFs/Rehabilitation_of_gamma.pdf http://www.poynton.com/notes/Timo/index.html 위키백과 감마 보정 http://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%90%EB%A7%88_%EB%B3%B4%EC%A0%95 위키백과 베버의 법칙 http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B2%A0%EB%B2%84%EC%9D%98_%EB%B2%95%EC%B9%99 Gamma, Color Space의 이해 – 이장호 – Kasa GDC2008_PostProcessingInTheOrangeBox Ndc11 올바른 HDR을 이용한 Bloom과 Dof ㈜소프트네트 이창희 GPU Gems3 chapter24_the_importance_of_being_linear Hable-Uncharted2(SIGGRAPH 2010 Advanced RealTime Rendering Course) Uncharted2-Hdr-Lighting gamma(감마) – 임정환 Picture Perfect - Gamma Through the Rendering Pipeline Kaplanyan-CryEngine3(SIGGRAPH 2010 Advanced RealTime Rendering Course)