Передаточные функции в обработке изображений

Эта статья посвящена передаточным функциям, используемым в отображении и обработке фото и видео, и описанию взаимосвязи между электрическим сигналом, светом сцены и отображаемым светом.

Определения

Оптоэлектронная передаточная функция (OETF) — функция, получающая на вход относительную линейную яркость сцены (объекта съемки), и преобразующая её в цифровое изображение или видеосигнал. Как правило, это преобразование происходит в камере или сканере.^[1][2] После OETF-функции цифровой сигнал может быть дополнительно подвергнут компрессии (с потерями или без) для более эффективного сохранения и/или передачи.

Электронно-оптическая передаточная функция (EOTF) — функция, получаящая на вход цифровое изображение или видеосигнал, и преобразующая его в линейную яркость изображения на экране.^[1][2] Используется устройством с дисплеем.

Оптооптическая передаточная функция (OOTF) — функция, получающая на вход относительную линейную яркость сцены (объекта съемки) и преобразующая её в линейную яркость изображения на дисплее. OOTF является результатом OETF и EOTF и, как правило, является нелинейной.^[1][2]

Список передаточных функций

Линейные OETF-функции

• Формат RAW: Как правило, цифровые фотоаппараты сохраняют данные с сенсора камеры в линейном формате (в два раза больше света — в два раза выше цифровое значение в файле). Однако, некоторые форматы RAW используют нелинейное квантование.^[3][4][5]
• Некоторые OETF и EOTF используют линейные функции, которые затем сопровождаются нелинейными (например, sRGB и Rec. 709)^[6]

Логарифмические OETF-функции

• Производители цифровых фото- и видеокамер используют различные логарифмические профили для расширения динамического диапазона^[7][8]

HDR-видео

Для HDR-видео были разработаны следующие передаточные функции:

• Перцептивное квантование (PQ) — передаточная функция, разработанная компаний Dolby для HDR, стандартизированна в Rec. 2100.^[2]
• Hybrid log–gamma (HLG) — нелинейная передаточная функция, в которой для нижней половины значений сигнала используется гамма-кривая, а для верхней половины значений сигнала — логарифмическая кривая.^[9] Разработана NHK и BBC, стандартизированна в Rec. 2100.^[2]