Gamma Explained

Best Binary Options Brokers 2020:
  • BINARIUM
    BINARIUM

    The Best Binary Options Broker 2020!
    Perfect For Beginners and Middle-Leveled Traders!
    Free Education.
    Free Demo Account.
    Get Your Sign-Up Bonus Now!

  • BINOMO
    BINOMO

    Recommended Only For Experienced Traders!

Options Trading Greeks: Gamma For Speed

Gamma measures the rate of change for delta with respect to the underlying asset’s price. The gamma of an option is expressed as a percentage and reflects the change in the delta in response to a one point movement of the underlying stock price. Like the delta, the gamma is constantly changing, even with tiny movements of the underlying stock price.

The Gamma is one of the most important Options Greeks.

It generally is at its peak value when the stock price is near the strike of the option and decreases as the option goes deeper into or out of the money. Options that are very deeply into or out of the money have gamma values close to 0.

Effect of volatility and time to expiration on gamma

Gamma is important because it shows us how fast our position delta will change as the market price of the underlying asset changes.

When volatility is low, the gamma of At-The-Money options is high while the gamma for deeply into or out-of-the-money options approaches 0. The reason is that when volatility is low, the time value of such options are low but it goes up dramatically as the underlying stock price approaches the strike price.

When volatility is high, gamma tends to be stable across all strike prices. This is due to the fact that when volatility is high, the time value of deeply in/out-of-the-money options are already quite substantial. Thus, the increase in the time value of these options as they go nearer the money will be less dramatic and hence the low and stable gamma.

As the time to expiration draws nearer, the gamma of At-The-Money options increases while the gamma of In-The-Money and Out-of-The-Money options decreases.

How to put gamma work for you

In simple terms, the gamma is the option’s sensitivity to changes in the underlying price. In other words, the higher the gamma, the more sensitive the options price is to the changes in the underlying price.

When you buy options, the trade has a positive gamma – the gamma is your friend. When you sell options, the trade has a negative gamma – the gamma is your enemy. The closer we are to expiration, the higher is the gamma.

When you buy options and expect a significant and quick move, you should go with closer expiration. The options with closer expiration will gain more if the underlying moves. The tradeoff is that if the underlying doesn’t move, the negative theta will start to kick off much faster.

Best Binary Options Brokers 2020:
  • BINARIUM
    BINARIUM

    The Best Binary Options Broker 2020!
    Perfect For Beginners and Middle-Leveled Traders!
    Free Education.
    Free Demo Account.
    Get Your Sign-Up Bonus Now!

  • BINOMO
    BINOMO

    Recommended Only For Experienced Traders!

When you sell options, you have negative gamma that will increase significantly as the options approach expiration. This is the biggest risk of selling weekly options.

Should you trade weekly options?

Going with close expiration will give you higher positive theta per day but higher negative gamma. That means that a sharp move of the underlying will cause much higher loss. So if the underlying doesn’t move, then theta will kick off and you will just earn money with every passing day. But if it does move, the loss will become very large very quickly. Another disadvantage of close expiration is that in order to get decent credit, you will have to choose strikes much closer to the underlying.

As we know, there are no free lunches in the stock market. Everything comes with a price. When the markets don’t move, trading close expiration might seem like a genius move. The markets will look like an ATM machine for few weeks or even months. But when a big move comes, it will wipe out months of gains. If the markets gap, there is nothing you can do to prevent a large loss.

Does it mean you should not trade weekly options? Not at all. They can still bring nice gains and diversification to your options portfolio. But you should treat them as speculative trades, and allocate the funds accordingly. Many options “gurus” describe those weekly trades as “conservative” strategy. Nothing can be further from the truth.

Example

Lets sat you have a call with a delta of .60. If the price of the underlying security rises by $1, then the price of the call would therefore rise by $.60. If the gamma value was .10, then the delta would increase to .70. This means that another $1 rise in the price of the underlying security would result in the price of the option increasing by $.70, and the delta would also increase again in accordance with the gamma.

This highlights how moneyness affects the delta value of an options contract, because when the contract gets deeper into the money, each price movement of the underlying security has a bigger effect on the price. The gamma is also affected by moneyness, and it decreases as an in the money contract moves further into the money.

This means that as a contract gets deeper into the money, the delta continues to increase but at a slower rate. The gamma of an out of the money contract would also decrease as it moved further out of the money. Therefore, gamma is typically at its highest for options that are at the money, or very near the money.

List of gamma positive strategies

  • Long Call
  • Long Put
  • Long Straddle
  • Long Strangle
  • Long Calendar Spread
  • Vertical Debit Spread

List of gamma negative strategies

  • Short Call
  • Short Put
  • Short Straddle
  • Short Strangle
  • Vertical Credit Spread
  • Covered Call Write
  • Covered Put Write
  • Iron Condor
  • Butterfly

Summary

  • Gamma measures the rate of change for delta with respect to the underlying asset’s price.
  • All long options have positive gamma and all short options have negative gamma.
  • The gamma of a position tells us how much a $1.00 move in the underlying will change an option’s delta.
  • We never hold our trades till expiration to avoid increased gamma risk.

A/V VETERAN

TV Tech Explained: Mind Your Gamma

In an ideal world the brightness of the image on a video display will be directly proportional to the input signal. That is, if you plot a graph with the percent of total luminance in the signal on the bottom (x-axis) against the luminance actually achieved by the set, it would be a straight diagonal line: 20% of the signal produces 20% of the total luminance, 40% of the signal produces 40% of the total luminance, and so forth. Simple, no?

Well, it’s not exactly that simple. The CRT (cathode ray tube) technology available when television was first developed was anything but linear. It was very insensitive at the dark end of the range and more sensitive at higher levels. To get a linear response an inverse correction was performed on the source material. As shown in the opening figure , the goal was the straight thin line in the middle. We refer to this as gamma, but the more accurate term, at the display side, is gamma correction. Notice from the graph that gamma affects the broad middle center of the brightness range. That is, it doesn’t alter either the full black or peak white level of the image. Or at least if done properly it shouldn’t!

So why, with today’s solid-state technology does this odd correction persists when it isn’t really needed? Simple: over 75 years of content produced with that gamma, not to mention hundreds of millions of dollars in studio and consumer gear designed to work with it.

Gamma in conventional SD and HD sources has been typically referred to as a number, such as 1.8, 2.0, 2.2, and 2.4. Where these numbers come from requires a mathematical depth we don’t need to dive into here. But basically the higher the number the darker the perceived image.

Until recently there was no fully agreed-upon level for gamma, nor did gamma specify the actual peak luminance required of the image. The content producers and the public were free to choose — assuming that the TV offered gamma control. Typically, however, the most appropriate values were 2.2 or 2.4, depending on the program material and the viewing environment (a lower gamma number typically works best in a brightly lit room). But some TV makers go their own way when labeling their gamma control. Sony, for example, offers gamma options numbered from Minimum (-3) to Maximum (+3).

But in 2020 the industry adopted a new gamma standard: BT.1886. It’s similar to a gamma of 2.4, but offers better performance at the darkest end of the brightness range. It’s adoption is growing, but it’s not offered as a specific selection on most HDTVs. In that case I generally recommend a setting of 2.2 or 2.4 (I’d love to see an additional option of 2.3 — yes, I’m that fussy — instead of the almost useless 1.8 often provided).

The three photos shown below were created using photo editing software to adjust the overall brightness and not just the gamma but they convey the concept.

But in 2020 the industry was also contemplating the next big step forward for the video marketplace, hopefully one with more staying power than 3D. That step, of course, was high dynamic range (HDR), which was likely already in heavy development at the time in the inner bowels of the industry’s research labs.

The move HDR appeared to be a good time for a break in the decades-long way of doing gamma, at least for HDR sources. The powers that be settled on the term EOTF, for Electro Optical Transfer Function, to describe the relation between a source’s electrical footprint and visible and measurable optical image that results from it. A more intelligible term, to be sure, but confusing nonetheless. The term EOTF can actually be used for either SDR or HDR, but it’s referenced more often for HDR. For SDR, the word gamma persists. Tradition (cue Fiddler on the Roof ).

The HDR format was developed with a peak brightness goal of 10,000 nits. No consumer display can come even close to that. No professional monitor can do it either. Most Ultra HD HDR program material is mastered at lower levels, typically 1000 nits or 4000 nits. But to even play that without visible white clipping requires some clever processing tricks and a new term: Progressive Quantization. But that’s a subject for next time.

Learn OpenGL. Урок 5.2 — Гамма-коррекция

Гамма-коррекция

Итак, мы вычислили цвета всех пикселей сцены, самое время отобразить их на мониторе. На заре цифровой обработки изображений большинство мониторов имели электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). Этот тип мониторов имел физическую особенность: повышение входного напряжение в два раза не означало двукратного увеличения яркости. Зависимость между входным напряжением и яркостью выражалась степенной функцией, с показателем примерно 2.2, также известным как гамма монитора.

Часть 1. Начало

Часть 2. Базовое освещение

Часть 3. Загрузка 3D-моделей

Часть 4. Продвинутые возможности OpenGL

Часть 5. Продвинутое освещение

Часть 6. PBR

Эта особенность мониторов (по случайному совпадению) очень напоминает то, как люди воспринимают яркость: с подобной же (но обратной) степенной зависимостью. Чтобы лучше это понять, взгляните на следующее изображение:

Верхняя строка показывает как воспринимается яркость человеческим глазом: при увеличении яркости в 2 раза (например, от 0.1 до 0.2) картинка действительно выглядит так, будто она в два раза ярче: изменения видны довольно отчетливо. Однако, когда мы говорим о физической яркости света, как, например, о количестве фотонов, выходящих из источника света, верную картину дает нижняя шкала. На ней удвоение значения дает правильную с физической точки зрения яркость, но поскольку наши глаза более восприимчивы к изменениям темных цветов, это кажется несколько странным.

Поскольку для человеческого глаза более привычен верхний вариант, мониторы и по сей день используют степенную зависимость при выводе цветов, так что исходные, в физическом смысле, значения яркости преобразуются в нелинейные значения яркости, изображенные на верхней шкале. В основном это сделано потому, что так выглядит лучше.

Эта особенность мониторов действительно делает картинку лучше для наших глаз, но когда дело доходит до рендеринга графики появляется одна проблема: все параметры цвета и яркости, которые мы устанавливаем в наших приложениях, основаны на том, что мы видим на мониторе. А это означает что все эти параметры на самом деле являются нелинейными. Взгляните на график:

Серая линия соответствует значениям цвета в линейном пространстве; сплошная красная линия представляет собой цветовое пространство отображаемое монитором. Когда мы хотим получить в 2 раза более яркий цвет в линейном пространстве, мы просто берем и удваиваем его значение. Например, возьмем цветовой вектор , то есть темно-красный цвет. Если бы мы удвоили его значение в линейном пространстве, он стал бы равным . С другой стороны, при выводе на дисплей, он будет преобразован в цветовое пространство монитора как , как видно из графика. Вот здесь и возникает проблема: удваивая темно-красный свет в линейном пространстве, мы фактически делаем его более чем в 4.5 раза ярче на мониторе!

До этого туториала мы предполагали, что работали в линейном пространстве, но на самом деле мы работали в цветовом пространстве, определяемом монитором, поэтому все установленные нами цвета и переменные освещения были физически не корректны, а всего лишь выглядели правильными конкретно на нашем мониторе. Руководствуясь данным предположением мы (и художники) обычно устанавливаем значения освещения ярче, чем они должны быть (т.к. монитор затемняет их), что в результате делает большинство последующих вычислений в линейном пространстве неверными. Также обратите внимание, что оба графика начинаются и заканчиваются в одних и тех же точках, затемнению на дисплее подвержены только промежуточные цвета.

Как я уже говорил, поскольку значения цветов выбраны на основании отображаемой монитором картинки, все промежуточные вычисления освещения, проводимые в линейном пространстве физически некорректны. Это становится все очевиднее, когда мы начинаем использовать более продвинутые алгоритмы освещения. Просто взгляните на изображение:

Как видно, цветовые значения (которые мы предварительно обновили) с использованием гамма-коррекции куда лучше сочетаются между собой, а темные области становятся светлее, что увеличивает их детализацию. Налицо гораздо лучшее качество изображения, при весьма незначительных модификациях.

Без должным образом настроенной гаммы монитора освещение выглядит неправильно, и художникам будет довольно трудно получить реалистичные и красивые результаты. Чтобы решить эту проблему необходимо применять гамма-коррекцию.

Гамма-коррекция

Идея гамма-коррекции заключается в том, чтобы применить инверсию гаммы монитора к окончательному цвету перед выводом на монитор. Снова посмотрим на график гамма-кривой в начале этого урока, обратив внимание на еще одну линию, обозначенную штрихами, которая является обратной для гамма-кривой монитора. Мы умножаем выводимые значения цветов в линейном пространстве на эту обратную гамма-кривую ( делаем их ярче), и как только они будут выведены на монитор, к ним применится гамма-кривая монитора, и результирующие цвета снова станут линейными. По сути мы делаем промежуточные цвета ярче, чтобы сбалансировать их затенение монитором.

Приведем еще один пример. Допустим, у нас опять есть темно-красный цвет . Перед отображением этого цвета на монитор мы сперва применяем кривую гамма-коррекции к его компонентам. Значения цвета в линейном пространстве, при отображении на мониторе, возводятся в степень, приблизительно равную 2.2, поэтому инверсия требует от нас возведения значений в степень 1 / 2.2. Таким образом, темно-красный цвет с гамма-коррекцией становится = = . Затем этот скорректированные цвет выводится на монитор, и в результате он отображается как = . Как видите, когда мы используем гамма-коррекцию монитор отображает цвета, точно такими, какими мы задаем их в линейном пространстве в нашем приложении.

Гамма равная 2.2 это дефолтное значение, которое приблизительно выражает среднюю гамму большинства дисплеев. Цветовое пространство в результате применения этой гаммы называется цветовым пространством sRGB. Каждый монитор имеет свои собственные гамма-кривые, но значение 2.2 дает хорошие результаты на большинстве мониторов. Из-за этих небольших отличий многие игры позволяют игрокам изменять настройку гаммы.

Существует два способа применения гамма-коррекции к вашим сценам:

  • Использовать встроенную в OpenGL поддержку sRGB для кадрового буфера.
  • Выполнять гамма-коррекцию вручную, в фрагментных шейдерах.

Первый вариант проще, но дает вам меньше контроля. Установив флаг GL_FRAMEBUFFER_SRGB, вы сообщаете OpenGL, что каждая следующая за этим команда рисования должна выполнить гамма-коррекцию в цветовое пространство sRGB, прежде чем записать данные в цветовой буфер. После включения GL_FRAMEBUFFER_SRGB OpenGL автоматически выполнит гамма-коррекцию после запуска каждого фрагментного шейдера для всех последующих кадровых буферов, включая дефолтный кадровый буфер.

Включение флага GL_FRAMEBUFFER_SRGB выполняется при помощи обычного вызова glEnable:

Теперь отрендеренные вами буферы цвета будут иметь скорректированную гамму и, поскольку это делается аппаратно это ничего нам не стоит. Единственное, о чем вы должны помнить при таком подходе (хотя и при другом подходе тоже), что гамма-коррекция преобразует цвета из линейного пространства в нелинейное, поэтому очень важно, чтобы вы выполняли гамма-коррекцию только на последнем, заключительном этапе. Если вы примените гамма-коррекцию до окончательного вывода, все последующие операции над этими цветами будут работать с неправильными значениями. Например, если вы используете несколько кадровых буферов, вы, вероятно, хотите, чтобы промежуточные результаты оставались в линейном пространстве и только последний буфер применял гамма-коррекцию перед отправкой на монитор.

Второй подход требует немного больше работы, но зато дает нам полный контроль над операциями с гаммой. Мы применяем гамма-коррекцию на соответствующем этапе фрагментного шейдера, так что к результирующим цветам применяется гамма-коррекция непосредственно перед отправкой на монитор:

Последняя строка кода возводит каждый компонент цвета fragColor в степень , корректируя результат работы данного шейдера.

Проблема этого подхода заключается в том, что вы должны применять гамма-коррекцию для каждого фрагментного шейдера, который вносит свой вклад в окончательный вывод, поэтому, если у вас есть дюжина фрагментных шейдеров для нескольких объектов, вам придется добавить код гамма-коррекции в каждый из них. Более разумным решением было бы добавить этап пост-обработки в ваш цикл рендеринга и применять гамма-коррекцию на финальном кваде в качестве последнего шага. Тогда вам нужно будет сделать это всего один раз.

Собственно, эти 2 строчки кода и представляют собой технические реализации гамма-коррекции. Не слишком впечатляет, правда? Подождите, есть еще пара нюансов, которые вы должны учитывать при гамма-коррекции.

sRGB текстуры

Всякий раз, когда вы рисуете или редактируете изображение на своем компьютере, вы выбираете цвета на основе того, что видите на мониторе. Фактически, это означает, что все созданные или редактируемые вами изображения находятся не в линейном пространстве, а в пространстве sRGB, то есть удвоение темно-красного цвета на экране, основанное на воспринимаемой вами яркости, на деле не равно удвоению красной составляющей цвета.

В результате, художники, рисующие текстуры, создают их в пространстве sRGB, и если мы используем эти текстуры в нашем приложении как они есть, мы должны учитывать это. До того как мы применили гамма-коррекцию это не создавало проблем, поскольку текстуры выглядели хорошо в пространстве sRGB, и без гамма-коррекции мы также работали в этом пространстве, так что текстуры отображались именно так, как задумано. Однако теперь, когда мы отображаем все в линейном пространстве, цвета текстуры передаются неверно, как видно на следующем изображении:

Текстура пересвечена, и это происходит потому, что гамма-коррекция, фактически, была применена к ней дважды! Посудите сами: когда мы создаем изображение на основе того, что видим на мониторе, мы корректируем гамму цветовых значений изображения, чтобы они выглядели верно на экране. Поскольку мы снова выполняем гамма-коррекцию при рендере, изображения становятся слишком яркими.

Чтобы решить эту проблему, мы должны убедиться, что художники, рисующие текстуры, работают в линейном пространстве. Однако, поскольку большинство художников даже не знают, что такое гамма-коррекция, и им проще работать в пространстве sRGB, это, скорее всего, не вариант.

Еще одно решение состоит в том, чтобы скорректировать или преобразовать эти sRGB-текстуры обратно в линейное пространство, прежде чем делать какие-либо манипуляции над их цветами. Мы можем сделать это следующим образом:

Тем не менее проделывать это для каждой текстуры в пространстве sRGB довольно хлопотно. К счастью, OpenGL дает нам еще одно решение наших проблем, предоставляя нам внутренние форматы текстур GL_SRGB и GL_SRGB_ALPHA.

Если мы создадим текстуру в OpenGL с любым из указанных двух текстурных форматов sRGB, OpenGL автоматически преобразует их цвета в линейное пространство, как только мы их используем, что позволит нам правильно работать в линейном пространстве со всеми извлеченными из текстуры значениями цвета. Мы можем объявить текстуру как sRGB следующим образом:

Если вы хотите использовать альфа-компонент в своей текстуре, вам нужно будет обозначить внутренний формат текстуры как GL_SRGB_ALPHA.

Вы должны быть осторожны при объявлении своих текстур как sRGB, поскольку не все текстуры будут находиться в пространстве sRGB. Текстуры, используемые для окраски объектов, такие как диффузные карты, почти всегда находятся в пространстве sRGB. Текстуры, используемые для извлечения параметров освещения, такие как бликовые карты и карты нормалей, наоборот, почти всегда находятся в линейном пространстве, поэтому, если вы объявите их как sRGB, освещение поедет. Будьте внимательны, при указании типов текстур.

Объявив наши диффузные текстуры как sRGB, вы снова получите ожидаемый результат, но на этот раз гамма-коррекцию достаточно применить всего 1 раз.

Затухание

Еще один момент, который будет иным при использовании гамма-коррекции — затухание освещения. В реальном физическом мире освещение затухает почти обратно пропорционально квадрату расстояния от источника света. На человеческом языке это означает, что сила света уменьшается при удалении от источника света, как показано ниже:

Однако при использовании этого уравнения эффект затухания слишком силен, и световое пятно получает небольшой радиус, что выглядит физически не слишком достоверно. Поэтому мы использовали другие уравнения для затухания (мы обсуждали это в туториале, посвященном основам освещения), которые дают больше возможностей настройки, или вообще линейный вариант:

Без гамма-коррекции линейный вариант дает гораздо более правдоподобные результаты, чем квадратичный, но когда мы включаем гамма-коррекцию, линейное затухание выглядит слишком слабым, и физически верное квадратичное неожиданно дает лучшие результаты. На рисунке ниже показаны различия между вариантами:

Причиной этого различия является то, что функции затухания света меняет яркость, и поскольку мы отображали нашу сцену не в линейном пространстве, мы выбрали функцию затухания, которая выглядела лучше всего на нашем мониторе, хоть и не была физически правильной. Когда мы использовали квадратичную функцию затухания без гамма-коррекции, фактически она превращалась в при отображении на мониторе, что давало гораздо больший эффект затухания. Это также объясняет, почему линейный вариант дает лучшие результаты без гамма-коррекции, ведь при нем = , что намного больше напоминает физически правильную зависимость.

Более продвинутая функция затухания, которую мы обсуждали в основах освещения, по-прежнему полезна и в сценах с гамма-коррекцией, поскольку она дает гораздо больший контроль для более точной реализации затухания (но, конечно, требует других параметров при использовании гамма-коррекции).

Я написал простую демо сцену, исходный код которой вы можете найти здесь. Нажимая клавишу пробел, вы можете переключаться между сценами с гамма-коррекцией и без, каждая из которых использует свои текстуры и функции затухания. Это не самая впечатляющая демонстрация, но она показывает, как применять данные техники.

Подведем итоги: гамма-коррекция позволяет вам работать с цветами в линейном пространстве. Поскольку физическому миру присуще линейное пространство, большинство физических вычислений будут давать лучшие результаты, например расчет затухания света. Использование гамма-коррекции позволяет гораздо легче достигать реалистичных результатов по мере усложнения применяемых техник освещения. Именно поэтому рекомендуется сразу же настроить параметры освещения для работы с гамма-коррекцией.

Gamma and White Point Explained: How to Calibrate Your Monitor

“data-newsletterpromo-image=”https://static.scientificamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg”data-newsletterpromo-button-text=”Sign Up”data-newsletterpromo-button-link=”https://www.scientificamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2020_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp”name=”articleBody” itemprop=”articleBody”>

This is the second installment of a 2-part guest post by Jim Perkins, a professor at the Rochester Institute of Technology’s medical illustration program. His first post detailed why it’s a good idea to calibrate your computer monitor regularly. This next post walks us through the process and explains the mysterious settings known as gamma and white point.

In my previous guest post, I encouraged all digital artists to invest in a monitor calibration system. Proper calibration guarantees that the image shown on screen matches the numerical color data saved in the digital file. Assuming your client uses calibrated printing equipment, there should be a nearly perfect match between the image you see on screen and the final printed piece.

If you have never calibrated your monitor, it’s almost certainly out of whack. Maybe a lot. Maybe a little. There’s really no way to know unless you generate an expensive prepress proof (e.g., a Kodak Approval, Fuji FinalProof, Creo Veris) and compare it to the on-screen image. Even a high quality monitor may not display colors accurately, especially as it ages. All monitors change over time, so calibration must be done on a regular basis. Most experts recommend doing it every few weeks to every few months.

The basics of monitor calibration are pretty simple. You hang a measuring device (colorimeter) in front of your monitor. The calibration software then displays a series of color swatches on screen. The colorimeter measures these swatches to see if the color displayed on screen matches what the color is supposed to look like. If there are discrepancies, the software can adjust the monitor to improve color accuracy.

In practice, however, calibration is a little bit trickier. First of all, you need to control some aspects of the monitor’s environment to ensure proper calibration. Second, you must make some critical decisions about how you want the monitor to display color. As I’ll discuss below, these decisions depends on whether you are creating art primarily for print, on-screen display (web, gaming), or broadcast (TV/film).

Calibration Conditions

Calibration should be done under the same conditions that you normally use the monitor. You don’t want to calibrate under one set of conditions and use the monitor under different conditions. It won’t look the same. For example, a monitor’s display can change as it warms up. So be sure to turn the monitor on at least 30 minutes before calibrating so it warms up to normal operating temperature. This was more of a concern with old CRT monitors, but applies to flat panel LCDs as well.

Next, make sure you are using your monitor under moderate ambient lighting conditions. It’s not necessary to work in the dark, but the monitor should be the strongest light source in your work area. Don’t have strong lights shining directly on the screen, as this will affect the apparent brightness of the display and can introduce a color cast. Some calibration systems have ambient light sensors to compensate for this, but they’re not perfect.

Some photo studios and prepress services go so far as to paint their walls and furniture a neutral 50% gray and use only daylight-balanced D50 fluorescent lights. The International Organization for Standardization (ISO – www.iso.org) publishes a set of guidelines called “Graphic Technology and Photography — Viewing Conditions” (ISO 3664:2009) for photographers, artists, and web developers; and a stricter set of guidelines for photo imaging labs and prepress service bureaus called “Graphic Technology – Displays for Colour Proofing – Characteristics and Viewing Conditions” (ISO 12646:2008). This is probably overkill for most artists.

Choosing Your System’s Gamma

When you connect the colorimeter and run the calibration software, it will ask you to select some important settings. The two most important settings are gamma and color temperature, both of which are fairly difficult concepts to understand.

Gamma is the relationship between the numerical value of a pixel in an image file and the brightness of that pixel when viewed on screen. The computer translates the numerical values in the image file into voltage that is sent to the monitor. This relationship is non-linear, meaning that a change in voltage does not translate into an equivalent change in brightness. For almost all TVs and computer monitors, a change in voltage results in a change in brightness raised to the 2.5 power. The gamma for these devices, therefore, is said to be 2.5.

Gamma correction is a way of compensating for this non-linear relationship between voltage and brightness. A combination of hardware and/or software can reduce the gamma to something closer to 1.0, i.e. a perfect linear relationship. This helps ensure that a change in pixel value in the digital file translates into a proportional change in brightness on screen.

Prior to calibrating a monitor, it is critical to tell the calibration software which gamma setting you wish to use. Historically, there has been a big difference in hardware gamma correction between Macs and PCs. For many years, this dictated the choice of gamma on these two platforms. However, as we’ll see below, the choice now depends more on the type of work you do and not on the operating system.

Since its introduction in 1984, the Macintosh computer had built-in correction that brought the gamma of the system down to 1.8. Therefore, we say that the “system gamma” of Macs is 1.8. Apple chose this number for a very good reason. It turns out that printing devices have a type of gamma also. A 10% gray area of pixels in a digital file is printed as a series of tiny dots that cover 10% of the surface of the paper. In theory, this should produce the appearance of a 10% gray on paper, matching the value in the digital file. In practice, however, the ink or toner bleeds into the paper and spreads (called “dot gain”), creating a pattern of dots that covers more than 10% of the paper. This makes the printed image appear darker than it should, especially in the midtones. The Mac system gamma of 1.8 compensates for this phenomenon, making the image slightly lighter so it matches the digital file.

The original Mac was designed from the outset to be a graphic arts system. Its release coincided with the introduction of the Apple Laserwriter, the Linotype Linotronics imagesetter, and Aldus Pagemaker, the first page layout program. All of these components were tied together by the PostScript page description language, also released in 1984 by a fledgling company called Adobe. This launched the desktop publishing revolution of the mid-1980s and beyond. It was no coincidence that Apple chose a system gamma that was geared towards print output.

Windows PCs, on the other hand, have never had built-in gamma correction, although this is an option on some graphics cards. This reflects the fact that PCs were always targeted towards business and the mass consumer market rather than to graphics professionals. With no hardware correction, the Windows system gamma is about 2.2.

With the release of Mac OSX 10.6 (Snow Leopard) in 2009, Apple finally changed their default system gamma from 1.8 to 2.2. They did this, of course, to ensure that video games and web images looked the same on Mac and PC systems. In doing so, however, they abandoned their traditional base of support among graphics professionals.

The choice of gamma settings, therefore, is no longer dictated by the computer platform or operating system. Instead, when calibrating your monitor, you can choose a gamma setting that is best suited to the type of work you normally do. This will override the built-in settings of the system.

If you create mostly images that will be viewed on screen – for the web, PowerPoint, video games, etc. – set your gamma to 2.2. This will help ensure that your images look consistent across the widest range of computers used in business and the mass consumer market.

On the other hand, if you still create most of your work for print (as I do), stick with 1.8. Not only is this setting more compatible with high-end printing system, it also produces noticeably lighter images on screen. This helps you see detail in shadows, something that is critical when creating and editing digital images.

Color Temperature

The other important setting when calibrating a monitor is the color temperature, sometimes called the white point because it affects the appearance of white on screen.

Several scientists in the late 1800s noted that cold, black objects radiate different colors of light as they are heated to high temperatures. This led to the development of the tungsten filament light bulb. In 1901, Max Planck proposed the idea of an ideal black body, a hypothetical object that reflects absolutely no light but radiates different wavelengths of light with increasing temperature. Although the ideal black body only exists in theory, Planck was able to determine mathematically the wavelengths (i.e., colors) of light that would be emitted at different temperatures. At relatively low temperatures, the black body would glow red, then orange, then yellow. At very high temperatures it would radiate a bluish light.

This is quite different from our emotional associations with different colors. We think of blue as being cool, while yellow, orange and red are warm colors. But in the world of physics, it’s just the opposite. You can confirm this by looking at a gas flame. The center of the flame – the hottest part – glows blue. The cooler outer edge of the flame glows yellow and orange.

Physicists express the temperature of the ideal black body in degrees Kelvin (°K). This is just a different scale for measuring temperature, like Celsius and Fahrenheit. The Kelvin scale is noteworthy because zero degrees on the Kelvin scale is known as Absolute Zero – the temperature at which all molecular motion stops (equal to -459.67° on the Fahrenheit scale)

So what does this have to do with monitor calibration? There is no such thing as pure white. Every light source has a slight hue or color cast to it. For any given light source, we can match it up to a temperature on the Kelvin scale that emits the same color of light. Below is a list of lighting conditions and their corresponding color temperatures:

*If you’ve ever driven by someone’s house at night when their TV is on, you can see the blue glow in the windows.

Note that the color temperature is not a measure of the actual temperature of each object or condition. Clearly a television is not hotter than a candle flame. Instead, the color temperature is a measure of the color hue of white light under those conditions, corresponding to the color that would be emitted by a hypothetical black body at that temperature.

Any white objects that appear on your computer screen will have one of these color casts. You probably don’t notice it because you are accustomed to thinking of a blank page on screen as being “pure” white. However, if you change the color temperature of your monitor, you will see a dramatic difference and the color cast will become obvious. On the Mac, go to the Monitor controls under System Preferences. Select the Color tab and click Calibrate. Here you have the option of changing both the gamma setting and color temperature to see how they affect your screen. However, I recommend you DO NOT save any of these changes. You’ll have a chance to choose gamma and color temperature later when you run the calibration software that came with your colorimeter.

So which color temperature setting is best? As with the gamma setting, it depends on what kind of work you do. For many years, the standard color temperature setting for graphic arts work was 5000°K (also known as D50). This is closest to neutral white and simulates common lighting conditions for reading printed materials. Therefore, I feel this is the ideal color temperature to select if you do mostly work for print.

If you create mostly web graphics or other images viewed on screen, choose 6500°K (also known as D65). This is the default color temperature of the sRGB color space and is used by mass market computer monitors, most of which are uncalibrated. It also displays images with a bluish color cast that is familiar to consumers who watch lots of TV (e.g., most Americans).

Some experts argue that all computers should switch over to 6500°K (D65), even if they are used mostly for print work. This has been a recent trend in the graphic arts. They feel that a monitor calibrated to 5000°K (D50) is too dull and yellow. Most users prefer to work at D65, which appears brighter and bluer, like a TV.

I disagree with this logic. It’s true that the screen image will appear noticeably dull and yellow if you switch from D65 to D50. However, after working on the computer for a few minutes, you won’t even notice it. If you work at D50 for a while and then switch back to D65, you’ll be shocked at how blue and gaudy the screen appears. More importantly, the D50 standard does a better job of simulating what images look like when printed on paper under normal viewing conditions. This is why the D50 standard was adopted by the graphic arts industry in the first place. Switching all monitors to D65, even for print work, seems like a one-size-fits-all approach, pandering to the masses who work on cheap, uncalibrated systems. As someone who is 6’2” and 300 lbs., I chuckle at the notion of anything that claims to be “one-size-fits-all.”

Bringing It All Together

In summary, the process of monitor calibration involves the following steps:

1. Locate your computer in the proper environment with moderate ambient lighting and no direct light sources shining on the monitor.

2. Turn the monitor on at least 30 minutes before calibrating.

3. Plug the colorimeter into the computer and hang it in front of the screen (follow the directions that come with the device).

4. Launch the calibration software that came with the device.

5. When prompted, select the values for gamma and color temperature. If you do mostly print work, I recommend gamma 1.8 and 5000°K (D50). If you create mostly web graphics, game assets, or other images viewed on screen, choose gamma 2.2 and 6500°K (D65).

6. Follow the instructions to have the colorimeter measure your monitor’s colors and make any necessary adjustments.

In my previous post, I provided a list of monitor calibration devices currently on the market. Make sure you buy one that lets you select the gamma and color temperature settings. Some of the cheaper models limit you to a gamma of 2.2 and 6500°K (D65). The Datacolor Spyder3Express ($89) is one such model, as was the original Pantone Huey (no longer available). I can’t recommend either model since you would not have the option of selecting 1.8 gamma or 5000°K (D50) color temperature.

The Datacolor Spyder3Elite and X-Rite i1Display Pro, both of which are over $200, provide the most control over color settings. They offer more gamma choices and the ability to choose a custom color temperature. While this flexibility is appealing, it can be dangerous if you don’t know what you’re doing. Only an expert in color management would need to choose a custom color temperature other than D50 or D65.

The Datacolor Spyder3Pro, X-Rite/Pantone ColorMunki Display, and the newer Pantone Huey Pro provide a choice of three or four gamma settings (including 1.8 and 2.2) as well as a choice of color temperature settings (including D50 and D65). These three models are the ideal choices for most digital artists and photographers. All three are in the $100-200 range, a small price to pay for accurate color on screen.

Jim Perkins is a Professor in the Medical Illustration program at Rochester Institute of Technology, where he teaches courses in human gross anatomy, scientific visualization, and computer graphics. He is also a practicing illustrator, creating artwork for several best-selling medical textbooks, mostly in the areas of pathology and physiology. For 20 years, he has been the sole illustrator of the Robbins and Cotran series of pathology texts. He is also part of a team of illustrators who carry on the work of the late Dr. Frank H. Netter, considered by many to be the greatest medical artist of the 20th Century. To see examples of Jim’s work, visit the following links:

The views expressed are those of the author(s) and are not necessarily those of Scientific American.

Best Binary Options Brokers 2020:
  • BINARIUM
    BINARIUM

    The Best Binary Options Broker 2020!
    Perfect For Beginners and Middle-Leveled Traders!
    Free Education.
    Free Demo Account.
    Get Your Sign-Up Bonus Now!

  • BINOMO
    BINOMO

    Recommended Only For Experienced Traders!

Like this post? Please share to your friends:
Binary Options Brokers, Signals and Strategies
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: