카메라에서의 Gray Scale과 감마(Gamma)와 R, G, B gamma balance

   카메라에서 Gamma를 자주 언급하게 되는데 원래 Gamma = 출력/입력 으로 나타낸다.  앞에서 설명한  "Knee point /Black gamma 조종" 이라 말하는 끝 부분을 잘 이해하자!

   카메라의 블랙 밸런스와 화이트 밸런스가 잘 정렬되었을 때 영상이 블랙으로부터 화이트까지 R, G, B신호의 변화가 일정하게 같이 일치 되도록 R, G, B 각각의 감마가 조정돼 있어야 한다. 이 R, G, B의 Gamma값의 변화가 서로 달라 Gamma balance가 트러지면 아무리 White Balance, Black Balance, Flare Balance 등을 잘 정리해도 윤택한 영상을 만들어 낼 수 없다. 우리가 white/ Black의 R, G, B Painting 기능을 이용해 트러진 컬러를 일부 교정할 수 있지만 색상만 맞출 수 있을 뿐이지 윤기나는 컬러로 조정될 수 없다. 이유는 Gamma  balance가 트러져 있기 때문이다.

  White Balance, Black Balance, Flare balance, Gamma Balance를 정확히 점검하거나 조정하기 위해서는 규격에 맞는 그레이 스케일 차트(Gray Scale Chart)가 준비되어야 한다.

  카메라를 제작한 회사에 따라서 약간의 차이가 있지만 카메라 앞에 균등한 조명을 준비하고 그레이 스케일 차트를 잡았을 때 아이리스와 Black Master controller를 조정하여 비디오의 Master Black 레벨과 화이트 레벨을 정확히 설정했을 때 서로 교차되는 각 단계의 영상이 White Balance와 Black Balance가 잘 조정된 상태에서, X와 같은 모양의 직선성을 이루고, 각 Gray Scale의 단계가 최소화돼 있어야 한다.

  이는 R, G, B 각각의 감마가 일치돼 있다는 의미다. 그리고 교차점의 위치가 Gamma Level이 되는데 카메라에 따라서 대개 47 IRE～63 IRE에 있게 된다. 일반적으로 감마값이 1일 경우 카메라의 Black Level이 0 IRE이냐 7.5 IRE이냐에 따라서 Master Black Level이 달라지고 교차되는 Gray Scale의 Level 즉 감마 Level이 그 Master Black Level 만큼 변화 된다. R, G, B 전체의 감마를 변화시키면 Black에서 White까지 변화율이 달라진다.

  전체적인 감마의 변화는 화질에 지대한 영향을 미친다. 다시 말하여 감마를 낮게 조정하면 영상의 밝은 부분이 폭넓게 조정되고 감마를 높게 하면 블랙 부분의 조정 폭이 넓어진다. 따라서 대체적으로 감마가 낮을수록 전체적인영상은 밝게 조정되고 감마가 높게 되면 전체적인 영상이 어둡게 된다.

그레이 스케일 차트를 사용하기 위한 조건을 살펴본다면

1. 색온도가 3,200K°이면서 1,500～2,000 lux 정도의 연색성이 좋은 광원을 사용한다.

2. 그레이 스케일 차트와 카메라의 높이를 같게 하고 정면에서 잡는다.

3.차트를 잡고 포커스를 정확히 한 다음 아이리스를 조정하여 화이트가 100IRE가 되도록 하고 화이트 밸런스를 확인한다.

    

 

                                                               그림  gray scale chart

 

   그레이 스케일(Gray Scale) 패턴(Pattern)을 보면 여러 단계(일반 11단계)가 있는데 이것을 제작하기가 매우 어렵다. 따라서 가격도 매우 고가이면서 수명이 짧다. 수명이 짧다는 것은 그레이 스케일의 보존이 어렵다. 시간이 지나면 퇴색해져서 기능을 오랫동안 유지하기 어렵다는 것이다. 카메라를 조정할 때 밝은 라이트를 그레이 스케일에 조명해야함은 물론 평상시 빛을 받아 퇴색된다. 따라서 사용하지 않을 때는 암실에 보관해야 된다. 이때 또 하나 주의할 것은 습기에 약하다는 것이다.

  이 Gray Scale은 카메라의 감마(Gamma) 특성을 조정할 수 있다. 위의 조건에서 카메라로 잡았을 때 Waveform Monitor는 X자처럼 표시되는데 순 White의 Level이 100IRE가 되게 하고 Black Level이 0또는 7.5IRE인 경우 Master Black Level에 일치하도록 조정하여 X자 모양이 직선성을 유지하여야 하고 서로 교차되면서 만나는 가운데의 Level이 Gamma가 된다.

  소니의 HD Camera의 Gamma Level은 55～63 IRE 정도이다. 물론 Gray Scale Chart가 바래서 Video Level이 달라지면 카메라의 Flare Level도 Gamma Level도 정확히 조정할 수 없다. 소니 HD Camera는 일반적으로 Gamma 값이 0.45으로 지정돼 있다.

  정확한 그레이 스케일은 EIA에서 정해진 반사율(反射率) 수치가 있어 명도 순서와 반사율의 관계를 알아보면 대략 다음의 표와 같다.

N(N－1)≒반사율(%)

    그레이 스케일 패턴의 반사율(%)

명도 순서	반사율(%)
9	78.66
8	59.10
7	43.06
6	30.55
5	19.77
4	12.00
3	6.55
2	3.15