ガンマ曲線

横軸に入力される明るさ、縦軸に記録または表示される明るさをとると、入力と出力がそのまま比例する場合は直線になります。しかし実際の映像では、明るさをそのまま比例させるのではなく、暗い部分、中間の明るさ、明るい部分にそれぞれどの程度の階調を割り当てるかを変化させています。その関係をグラフで表したものがガンマ曲線です。

ガンマ曲線を見ることで、

「カメラが捉えた明るさを、映像の中でどのような明るさとして記録するか」

あるいは、

「入力された映像信号を、ディスプレイがどの程度の明るさで表示するか」

を知ることができます。

ガンマ曲線とガンマ値

ガンマ曲線の曲がり方を表す数値がガンマ（γ）値です。

γ＝1であれば入力と出力は比例し、グラフは直線になります。γの値が変わると曲線の形が変わり、中間階調を中心として映像の明るさの見え方が変化します。

ただし、映像制作で使われるすべてのガンマ曲線が、単純なひとつのγ値だけで表されるわけではありません。

Rec.709やsRGB、各メーカーのLogガンマなどでは、目的に応じて複数の数式や区間を組み合わせた曲線が使われています。そのため現在では、「ガンマ」という言葉は単純なγ値だけではなく、映像の階調をどのように配分するかを決める曲線全体を指して使われることもあります。

なぜ曲線にするのか

カメラの撮像素子が受ける光の量と、人間が感じる明るさは単純な比例関係ではありません。また、映像を記録できるデータ量にも上限があります。

そこで、すべての明るさを均等に記録するのではなく、必要な部分により多くの階調を割り当てることで、限られた信号の範囲を有効に使います。

この階調の割り当て方を決めているのがガンマ曲線です。

撮影用ガンマと表示用ガンマ

ガンマ曲線は、カメラで映像を記録するときにも、ディスプレイで映像を表示するときにも使われます。

カメラ側では、撮像素子が捉えた明るさをどのような階調として記録するかを決めます。

ディスプレイ側では、入力された映像信号を実際にどの程度の輝度で表示するかを決めます。

この二つを適切に組み合わせることで、撮影した映像を意図した明るさやコントラストで見ることができます。

Logガンマとガンマ曲線

Log撮影を理解するときにも、ガンマ曲線は重要です。

通常の撮影用ガンマは、撮影した映像がそのまま表示されても自然に見えることを重視して階調を配分します。

これに対してLogガンマは、カメラが捉えた広いダイナミックレンジを限られた記録範囲に収めることを優先したガンマ曲線です。

通常の撮影用ガンマと比べると、Logガンマでは特に明るい部分ほど曲線の傾きが緩やかになります。

被写体の明るさが増しても、記録される値の増加を緩やかにすることで、高輝度部分がすぐに上限に達することを防ぎます。いわば、明るい側の曲線を寝かせて、ハイライトの階調を圧縮して記録するわけです。

その結果、Log撮影した映像を通常のモニターでそのまま見ると、コントラストが低く、白っぽい「眠い画」に見えます。これは画質が悪いのではなく、通常なら白飛びして失われる可能性のある明部の階調を、後のカラーグレーディングに利用できるよう残しているためです。