เมื่อ Black และ White ถูกแล้ว ทำไมภาพยังมืดหรือสว่างผิดได้?
Gamma Calibration สำหรับ SDR
ในบทที่ผ่านมา เราพูดถึง Black Level, White Level และ White Balance & Grayscale ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญของภาพ
แต่ถึง Black จะถูก White จะถูก และสมดุล RGB จะดีแล้ว ภาพก็ยังสามารถดูมืดเกินไป สว่างเกินไป หรือมีน้ำหนักของแสงและเงาที่ไม่ถูกต้องได้
เพราะภาพไม่ได้มีแค่ “ดำที่สุด” กับ “ขาวที่สุด”
ระหว่างสองจุดนี้ยังมีระดับความสว่างอีกมากมาย และสำหรับระบบ SDR (Standard Dynamic Range) ความสัมพันธ์ของระดับเหล่านี้คือเรื่องของ Gamma
ก่อนอื่น SDR กับ HDR ใช้คนละระบบ
สำหรับ SDR เราจะพบ Gamma เช่น 2.2, 2.4 และ BT.1886
ส่วน HDR10 ใช้ PQ ตาม SMPTE ST 2084 ซึ่งมีหลักการและ Reference แตกต่างออกไป
ดังนั้น Gamma 2.2 หรือ 2.4 ไม่ใช่ Target สำหรับ HDR10
บทนี้เราจะคุยเฉพาะ Gamma สำหรับ SDR ส่วน PQ/EOTF และ HDR Tone Mapping จะไปคุยกันแยกในบท HDR
Black กับ White ถูกแล้ว ทำไมภาพยังดูไม่ถูก?
ลองนึกถึงฉากหนึ่งในหนัง
ตัวละครยืนอยู่ในห้องค่อนข้างมืด มีแสงจากหน้าต่างส่องเข้ามาด้านหนึ่งของใบหน้า
บริเวณที่มืดที่สุดของห้องอาจดำได้ถูกต้องแล้ว รายละเอียดในเงามืดยังมองเห็น ไม่ได้จมหายไปกับสีดำ
ขณะเดียวกัน บริเวณหน้าต่างที่สว่างที่สุดก็อาจถูกต้อง รายละเอียดในส่วนสว่างยังอยู่ ไม่ได้ขาวจนหายไปหมด
ฟังดูเหมือนภาพน่าจะถูกต้องแล้วใช่ไหมครับ?
แต่จริง ๆ ยังไม่พอ
เพราะสิ่งที่เรามองอยู่ไม่ได้มีแค่ ส่วนที่มืดที่สุดกับส่วนที่สว่างที่สุด
ยังมีใบหน้าของตัวละคร เสื้อผ้า ผนัง เฟอร์นิเจอร์ รวมถึงแสงและเงาที่ค่อย ๆ เปลี่ยนระดับอยู่เต็มภาพ
ลองสมมติว่าแสงจากหน้าต่างตกลงบนใบหน้าของตัวละคร
ถ้าความสว่างช่วงกลาง มากเกินไป ด้านที่ควรมีเงาบนใบหน้าจะสว่างขึ้น เงาดูบางลง ใบหน้าดูแบน และบรรยากาศของห้องที่ควรจะมืดก็อาจดูสว่างกว่าที่ควร
แต่ถ้าความสว่างช่วงกลาง น้อยเกินไป ผลจะกลับกัน
เงาบนใบหน้าจะดูหนักขึ้น ด้านที่ไม่ได้รับแสงอาจมืดเกินไป เสื้อผ้าและรายละเอียดต่าง ๆ ในห้องเริ่มดูจม ทั้งที่จุดดำที่สุดของภาพไม่ได้มีปัญหาเลย
นี่คือจุดสำคัญ
Black อาจถูก
White ก็อาจถูก
แต่ความสว่างที่อยู่ระหว่าง Black กับ White ยังผิดได้
บริเวณที่ค่อนข้างมืดเรามักเรียกว่า Shadow ส่วนระดับความสว่างช่วงกลางที่มีทั้งใบหน้า ผิว วัตถุ และรายละเอียดจำนวนมาก เราเรียกว่า Midtone
และสำหรับภาพ SDR สิ่งที่กำหนดว่าระดับเหล่านี้ควรถูกถ่ายทอดออกมาสว่างมากน้อยแค่ไหน ก็คือเรื่องของ Gamma
Gamma คืออะไร?
ลองคิดว่าระหว่าง ดำที่สุด → ขาวที่สุด มีระดับความสว่างเรียงอยู่จำนวนมาก
Gamma เป็นตัวกำหนดว่า เมื่อสัญญาณภาพเดินจากดำไปหาขาว แต่ละระดับระหว่างทางควรถูกแสดงออกมาสว่างมากน้อยแค่ไหน
ความสัมพันธ์นี้ไม่ได้เพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรง แต่มีลักษณะเป็น Curve
เพราะฉะนั้น Gamma จึงไม่ได้มีหน้าที่เพียงทำให้ “ทั้งภาพสว่างขึ้น” หรือ “ทั้งภาพมืดลง” แต่มีผลกับน้ำหนักของแสงและเงาที่อยู่ระหว่างสองจุดนั้น
นี่เป็นเหตุผลว่าทำไม TV หรือ Projector สองเครื่องสามารถมี Black และ White ใกล้เคียงกัน แต่พอเปิดหนังเรื่องเดียวกัน ภาพหนึ่งกลับดูเปิดและแบนกว่า ขณะที่อีกภาพดูเข้มและมีเงาหนักกว่าได้
[Gamma Calibration สำหรับ SDR]
ภาพนี้ช่วยให้เห็นง่ายขึ้นว่า แม้จุดเริ่มต้นและปลายทางจะเหมือนกัน แต่ลักษณะของความสว่างระหว่าง Black กับ White สามารถแตกต่างกันได้
และความแตกต่างตรงนี้เองที่เราตรวจสอบในการ Gamma Calibration
Gamma 2.2 กับ 2.4 ต่างกันอย่างไร?
ใครเคยเข้า Picture Menu ของ TV หรือ Projector น่าจะเคยเห็นตัวเลขเหล่านี้
สิ่งแรกที่ควรรู้คือ
Gamma 2.4 ไม่ได้ดีกว่า 2.2 เพียงเพราะตัวเลขสูงกว่า
เมื่อ Black และ White เท่ากัน โดยทั่วไป Gamma ที่สูงขึ้นจะทำให้ช่วงกลางของภาพมืดลง ส่วน Gamma ที่ต่ำกว่าจะทำให้ช่วงกลางสว่างขึ้น
สภาพแวดล้อมในการรับชมจึงมีส่วนในการเลือก Target ด้วย แต่ไม่ควรจำเป็นสูตรตายตัวว่า
ห้องสว่าง = 2.2
ห้องมืด = 2.4
เพราะยังต้องดูทั้ง Display, Black Level และสภาพห้องจริงร่วมกัน
ส่วน BT.1886 เป็น Reference EOTF ที่กำหนดโดย ITU-R สำหรับจอที่ใช้ในงาน HDTV studio production และไม่ควรเข้าใจว่า BT.1886 เท่ากับ Gamma 2.4 แบบตรง ๆ ในทุกกรณี
ถ้าภาพช่วงกลางมืดหรือสว่างเกินไป เราทำอะไรเองได้บ้าง?
ถ้า Black และ White ถูกต้องอยู่แล้ว อย่าเพิ่งใช้ Brightness หรือ Contrast ไล่แก้ช่วงกลางของภาพ เพราะอาจทำให้จุดดำหรือจุดขาวที่ถูกอยู่แล้วเสียตามไปด้วย
สิ่งที่ผู้ใช้ลองตรวจสอบเองได้ก่อนคือ
- เลือก Picture Mode เช่น Cinema, Movie หรือ Filmmaker
- ตรวจว่า Dynamic Contrast, Auto Brightness หรือระบบปรับความสว่างอัตโนมัติเปิดอยู่หรือไม่
- ทดลอง Gamma Preset ที่เครื่องมี เช่น 2.2, 2.4 หรือ BT.1886
- เปลี่ยนทีละค่า แล้วกลับไปดูฉากเดิมเพื่อเปรียบเทียบ
ถ้าภาพช่วงกลางมืดเกินไป ลอง Gamma Setting ที่ทำให้ช่วงกลางสว่างขึ้น
ในทางกลับกัน ถ้าภาพดูเปิดเกินไป เงาบางจนภาพดูแบน ก็สามารถทดลอง Target ที่ทำให้ช่วงกลางมีน้ำหนักมากขึ้น
แต่ถ้าเปลี่ยน Gamma Preset แล้วยังไม่หาย ก็ไม่ควรรีบเข้าไปปรับ Multi-Point ด้วยสายตา
เพราะ Gamma ไม่จำเป็นต้องผิดทั้ง Curve
บางเครื่องอาจผิดเฉพาะช่วงมืด บางเครื่องผิดช่วงกลาง หรืออาจคลาดเคลื่อนหลายช่วงไม่เท่ากัน
ตรงนี้เองที่ Measurement เริ่มมีประโยชน์
จากสิ่งที่ตาเห็น สู่สิ่งที่เครื่องมือวัดบอกเรา
สมมติเราดูภาพแล้วรู้สึกว่า
“หน้าคนดูมืดไป”
สายตาบอกเราได้ประมาณนี้
แต่เครื่องมือวัดสามารถบอกต่อได้ว่า จริง ๆ แล้วผิดที่ระดับไหน ผิดไปมากน้อยเท่าไร และส่วนอื่นของภาพที่เราคิดว่าถูกนั้นถูกจริงหรือไม่
Calibration Software อย่าง ColourSpace สามารถวัดระดับความสว่างหลายจุด แล้วนำผลที่ Display แสดงจริงมาเปรียบเทียบกับ Reference
Before Calibration
[ColourSpace EOTF Before Calibration]
ภาพนี้เป็นผล Measurement จริงก่อน Calibration
เราจะเห็นว่าเส้น Measurement ยังไม่ Tracking ไปกับ Reference ตลอดทั้ง Curve และ RGB แต่ละ Channel ก็ยังมีความแตกต่างกันในบางช่วง
ตรงนี้ทำให้เห็นว่า ปัญหาที่เรามองจากภาพจริงอาจไม่ได้เกิดจาก Gamma เพียงอย่างเดียว แต่อาจมี Grayscale หรือ RGB Balance เข้ามาเกี่ยวข้องด้วย
แทนที่จะเดาจากสายตาว่าควรเพิ่มหรือลดค่าอะไร Measurement จึงช่วยให้รู้ก่อนว่า อะไรผิด และผิดอยู่ตรงไหน
After Calibration
[ColourSpace EOTF After Calibration]
หลัง Calibration จะเห็นว่า Measurement Tracking เข้าใกล้ Reference มากขึ้น และ RGB แต่ละ Channel เกาะกันได้ดีขึ้น
จุดประสงค์จึงไม่ใช่การทำให้ภาพ “มืดลง” หรือ “สว่างขึ้น” ตามความรู้สึก
แต่เป็นการแก้ส่วนที่คลาดเคลื่อนให้กลับมาใกล้ Reference มากขึ้น โดยไม่ไปทำลายส่วนที่ถูกต้องอยู่แล้ว
นี่คือความแตกต่างระหว่าง “ปรับจนรู้สึกว่าภาพดีขึ้น” กับ “วัดว่าอะไรผิด แล้วแก้ตรงจุดที่ผิด”
Reference ของ Gamma มาจากไหน?
Target ที่ใช้ในการ Calibration ไม่ได้เป็นตัวเลขที่ผู้ผลิต TV หรือ Calibration Software คิดขึ้นมาเอง
หนึ่งใน Reference สำคัญสำหรับ SDR คือ ITU-R BT.1886 ซึ่งกำหนด Reference EOTF สำหรับจอที่ใช้ในงาน HDTV studio production
ส่วน HDR มีมาตรฐานอย่าง SMPTE ST 2084 (PQ) และ ITU-R BT.2100 ซึ่งเราจะกลับมาพูดถึงอีกครั้งในบท HDR
ColourSpace และ Calibration Software จึงทำหน้าที่เป็น เครื่องมือสำหรับวัดและเปรียบเทียบ Display กับ Reference ไม่ใช่ผู้กำหนด Reference เหล่านี้ขึ้นมาเอง
FAQ — คำถามเกี่ยวกับ Gamma Calibration
Gamma มีผลกับภาพอย่างไร?
Gamma มีผลกับระดับความสว่างระหว่าง Black และ White โดยเฉพาะ Shadow และ Midtone จึงส่งผลกับน้ำหนักของแสง เงา และมิติที่เราเห็นในภาพ
ภาพมืดเกินไปควรเพิ่ม Brightness หรือไม่?
ไม่เสมอไป หาก Black Level ถูกต้อง แต่ช่วงกลางของภาพมืดเกินไป ปัญหาอาจเกี่ยวข้องกับ Gamma การเพิ่ม Brightness อาจทำให้ Black Level ที่ถูกต้องอยู่แล้วเปลี่ยนตามไปด้วย
Gamma 2.2 กับ 2.4 อันไหนดีกว่า?
ไม่มีค่าไหนดีกว่าเพียงเพราะตัวเลขสูงกว่า การเลือก Target ต้องดูทั้ง Reference, Display และสภาพแวดล้อมในการรับชม
ผู้ใช้สามารถปรับ Gamma เองได้ไหม?
สามารถทดลอง Gamma Preset ที่ TV หรือ Projector มีให้ได้ แต่ถ้าปัญหาเกิดเฉพาะบางช่วงของ Curve การใช้ Measurement จะช่วยให้รู้ว่าจุดไหนผิดและควรแก้มากน้อยเพียงใด
Gamma สำหรับ SDR ใช้กับ HDR ได้หรือไม่?
ไม่ได้โดยตรง HDR10 ใช้ PQ ตาม SMPTE ST 2084 ซึ่งเป็นคนละระบบกับ Gamma ที่ใช้กับ SDR
ในบทที่ผ่านมา เราพูดถึง Black Level, White Level และ White Balance & Grayscale…
Black Level, White Level
→ ลิงก์ไป EP.3 black-level-white-level-dynamic-range
White Balance & Grayscale
→ ลิงก์ไป EP.4 white-balance-grayscale-calibration
จาก Gamma ต่อไปคือเรื่องของ “สี”
ตอนนี้เราได้พื้นฐานสำคัญของภาพ SDR ต่อเนื่องกันแล้ว
Black / White → White Balance / Grayscale → Gamma
คำถามต่อไปคือ
สีสด = สีถูกต้องหรือไม่?
TV หรือ Projector ที่สร้างสีได้กว้างกว่า หมายความว่าสีแม่นยำกว่าด้วยหรือเปล่า?
เราจะไปต่อกันใน
EP.6 — Color Gamut & Color Accuracy
แหล่งข้อมูลอ้างอิง
ITU-R BT.1886 — Reference EOTF for HDTV studio displays
ITU-R BT.1886
ITU-R BT.2100 — High Dynamic Range Television
ITU-R BT.2100
SMPTE ST 2084 — PQ EOTF
SMPTE ST 2084
Light Illusion — ColourSpace Calibration Guides
ColourSpace Calibration Guides
ปรึกษาและวางแผนระบบกับ HDT
หากคุณกำลังวางแผนสร้าง Home Theater หรือต้องการออกแบบระบบภาพและเสียงสำหรับบ้าน ธุรกิจ หรือโครงการ ทีมงาน HDT พร้อมให้คำปรึกษาตั้งแต่การวางระบบ เลือกอุปกรณ์ ติดตั้ง ตรวจวัด และปรับแต่ง เพื่อให้ระบบเหมาะกับพื้นที่ รูปแบบการใช้งาน และงบประมาณ
ติดต่อ HDT Homedigital
☎️ โทรศัพท์ : 091-4462515 (Ball)
💬 LINE ID : zeezed-100
ⓕ Official Facebook Page : HDT Homedigital
ติดตามผลงานติดตั้ง รีวิวอุปกรณ์ และบทความด้าน Home Theater, Audio Calibration และ Video Calibration ได้ทาง Facebook Page: HDT Homedigital
HDT Homedigital
Bring The Cinema To Your Room
Home Theater Design • Supply • Installation • Audio Calibration • Video Calibration
