La correzione gamma

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Il problema: la teoria



Tutti i monitor che visualizzano le nostre immagini restituiscono una luminanza (generalmente individuata con il termine più generico "luminosità / brightness") in maniera differrente l'uno dall'altro. Dovendo sintetizzare un comportamento comune possiamo approssimare identificando una risposta univoca per gruppi di monitor.
Se prendiamo l'esempio dei CRT (cathode ray tube, tubo a raggi catodici) osserviamo come una variazione del voltaggio in ingresso corrisponde ad una variazione della luminanza percepita sullo schermo. Questo rapporto tra luminanza tradotta in Volt e luminanza restuita dallo schermo [cd/m²] però non segue un andamento lineare, bensì esponenziale. Ciò equivale a dire che ad ogni raddoppio dell'input non corrisponde un raddoppio dell'output, come sarebbe auspicabile.
Ciò che ne consegue è una rappresentazione a schermo dei toni intermedi tra il bianco ed il nero non lineare.


Se rappresentiamo i toni intermedi su di una scala monocromatica ponendo il nero sulla sinistra all'origine di un asse x, ed il bianco sul valore x=1 otterremo uno scostamento verso destra rispetto a x=0.5 del grigio medio (o grigio al 50%), con il risultato di averlo a circa x=0.72.
scala di grigi


ciò è legato al fatto che il rapporto tra ingresso ed uscita corrisponde a:   formula correzione gamma
dove C è una costante caratteristica del monitor in esame e gamma si approssima al valore 2.2.
Al fine di compensare questa situazione ed avere sullo schermo un andamento lineare di questo tipo:

scala di grigi corretta

Dovremmo avere un gamma pari ad 1, di modo che l'esponente diventi ininfluente e l'andamento cambi da esponenziale a lineare. Per ottenere questo risultato è necessario compensare il succitato gamma tipico dei monitor CRT che è pari 2.2 con un gamma inverso, ovvero 1/2.2 ~ 0.45. Con una curva speculare ed opposta compensiamo lo scostamento rispetto all'andamento ideale lineare.
Per comprendere meglio trasferiamo la scala monocromatica dei valori di grigio (output) su di un asse y mantenendo sull'asse x visto in precedenza la scala dei valori di input. Possiamo così graficizzare le curve date dal rapporto tra le luminanze di input e le luminanze percepite:

diagramma curve di luminanza


Come si nota, un comune monitor CRT ad un valore di input di 0.5 risponde con un valore di 2.18, attuando una "compressione gamma" dovuta al tipico valore dall'esponente pari a 2.2. La correzione, come già detto sopra, si attua forzando una "espansione gamma" attraverso un valore dell'esponente pari 1/2.2 ~ 0.45.

Allo stato attuale della tecnologia i pannelli LCD (liquid cristals display) si comportano in maniera differente dai CRT. L'andamento delle curve non è esemplificabile attraverso un semplice andamento esponenziale, ma è molto più complesso e discontinuo. Tuttavia i progettisti cercano per quanto possibile di simulare una risposta simile ai CRT. Non è un caso infatti che la loro giusta regolazione sia molto più problematica. In generale si può affermare che la loro risposta tenda ad esasperare i toni medio scuri, con conseguente tendenza a rendere poco leggibilii dettagli nelle zone più scure delle immagini. Per ovviare a questo problema molti pannelli escono dalla fabbrica con impostazioni standard (o di default) con una luminanza spesso eccessiva, che ha come risultato una perdita di contrasto dei mezzi toni ed una perdita di distinzione dei toni più chiari.

La soluzione: la pratica


Una volta compreso il problema e la sua soluzione teorica, possiamo affidarci a strumenti software appositi per intervenire.
Alcuni programmi attuano una correzione, ma non tutti. Ad esempio i browser generalmente non attuano alcuna correzione. Quindi diventa importante agire a monte, con software che gesticono la correzione per tutte quelle situazioni "non corrette".
Il modo più semplice di intervento è attraverso il pannelo di controllo della scheda grafica. Diversi produttori forniscono un software richiamabile dalla sezione impostazioni del sistema operativo. Un grafico simile a quello illustrato aiuta nella impostazione delle curve con diversi valori di gamma. Porre attenzione perchè spesso il grafico risulta avere gli assi invertiti. Generalmente è possibile agire sulle curve nei tre canali rosso-verde-blu separatamente. Questa possibiltà è utile per corregere eventuali dominanti di colore.

Per una regolazione iniziale è possibile utilizzare il grafico illustrato qui sotto:

test gamma


Avendo compreso che la variazione di gamma non incide sugli estremi ma solo sui toni intermedi, è possibile ora variare gamma finchè tutte le gradazioni di grigio siano distinguibili fra loro. Così facendo aggiustiamo solamente il contrasto dei toni medi (mid-tone contrast) senza alterare il contrasto tra il bianco ed il nero puro. (Finchè perlomeno non si agisca, oltre che sul gamma, anche sulle posizioni degli estremi delle curve).

Diminuire il valore di gamma fino al punto in cui l'area 1 e 2 si distinguano con difficoltà. Stiamo così attuando una espansione o codifica di gamma dal valore pc-standard 2.2 verso il valore inverso 1/2.2 ~ 0.45. Questa regolazione va compiuta avendo cura di schermare la luce parassita naturale od artificiale, proveniente da finestre o lampade presenti nell'ambiente.
Questa sarà una regolazione monocromatica di prima ed ampia approssimazione però utile ad una corretta visione dei dettagli nelle zone nolto scure o molto chiare delle immagini.

Oltre la correzione gamma

Per affinare la calibrazione dello schermo in maniera completa si possono utilizzare software specializzati: ancora, alcune schede grafiche e monitor forniscono una procedura semi-automatica che ci può guidare passo passo al completamento. Se possediamo qualche prodotto della Adobe potremo utilizzare Adobe gamma loader.

Un metodo molto utile che, al termine di una calibrazione, può aiutare alla verifica: al riparo di luce parassita confrontare l'immagine sullo schermo appena calibrato e sullo schermo della reflex con cui la stessa immagine è stata scattata. In linea generale gli schermi delle moderne reflex forniscono già una calibrazione che difficlmente un utente è in grado di migliorare, l'unico limite risiede nella qualità dell'lcd che sulle moderne reflex ha raggiunto un livello soddisfacente.


Tuttavia il metodo più affidabile qualora si voglia stampare con fedeltà rimane l'utilizzo di strumenti come gli specifici spettrofotometri per monitor che si applicano sulla superficie dello schermo durante il tempo necessario alla calibrazione.

Tratteremo presto in maniera approfondita la correzione del colore in molti dei suoi aspetti in maniera completa.

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