COMPRENDRE LA CORRECTION GAMMA

Le gamma est une caractéristique importante mais rarement comprise de pratiquement tous les systèmes d'imagerie numérique. Il définit la relation entre la valeur numérique d'un pixel et sa luminance réelle. Sans gamma, les nuances capturées par les appareils photo numériques n'apparaîtraient pas comme elles le faisaient à nos yeux (sur un moniteur standard). Il est également appelé correction gamma, codage gamma ou compression gamma, mais tout cela fait référence à un concept similaire. Comprendre comment fonctionne le gamma peut améliorer sa technique d'exposition, en plus d'aider à tirer le meilleur parti de l'édition d'images.

POURQUOI GAMMA EST UTILE

1. Nos yeux ne perçoivent pas la lumière comme le font les caméras . Avec un appareil photo numérique, lorsque deux fois plus de photons frappent le capteur, il reçoit deux fois plus de signal (une relation "linéaire"). Assez logique, non ? Ce n'est pas comme ça que nos yeux fonctionnent. Au lieu de cela, nous percevons deux fois la lumière comme n'étant qu'une fraction plus lumineuse - et de plus en plus pour des intensités lumineuses plus élevées (une relation "non linéaire").

Tonalité de référence Sélectionnez :

Perçu comme 50 % aussi lumineux par nos yeux

Détecté à 50 % de luminosité par la caméra

Reportez-vous au didacticiel sur l'outil de courbes Photoshop si vous rencontrez des difficultés pour interpréter le graphique.
La précision de la comparaison dépend d'un moniteur bien calibré réglé sur un gamma d'affichage de 2,2.
La perception réelle dépendra sur les conditions de visionnement et peut être affecté par d'autres tonalités à proximité.
Pour les scènes extrêmement sombres, comme sous la lumière des étoiles, nos yeux commencent à voir de manière linéaire comme le font les caméras.

Par rapport à un appareil photo, nous sommes beaucoup plus sensibles aux changements de tons sombres qu'aux changements similaires de tons clairs. Il y a une raison biologique à cette particularité :elle permet à notre vision de fonctionner sur une plage de luminance plus large. Sinon, la plage de luminosité typique que nous rencontrons à l'extérieur serait trop écrasante.

Mais comment tout cela est-il lié au gamma ? Dans ce cas, le gamma est ce qui se traduit entre la sensibilité à la lumière de notre œil et celle de la caméra. Lorsqu'une image numérique est enregistrée, elle est donc "encodée gamma" - de sorte que le double de la valeur dans un fichier correspond plus étroitement à ce que nous percevions comme étant deux fois plus lumineux.

Note technique :Gamma est défini par V =V , où V est la valeur de luminance de sortie et V est la valeur de luminance d'entrée/réelle. Cette formule fait courber la ligne bleue ci-dessus. Lorsque gamma<1, la ligne s'arque vers le haut, alors que l'inverse se produit avec gamma>1.

2. Les images encodées gamma stockent les tons plus efficacement . Étant donné que l'encodage gamma redistribue les niveaux tonals plus près de la façon dont nos yeux les perçoivent, moins de bits sont nécessaires pour décrire une gamme tonale donnée. Sinon, un excès de bits serait consacré à décrire les tons les plus clairs (où l'appareil photo est relativement plus sensible), et un manque de bits serait laissé pour décrire les tons les plus sombres (où l'appareil photo est relativement moins sensible) :

Original↓ Encodé en utilisant seulement 32 niveaux (5 bits) Encodé linéairement Gamma encodé

Remarque :Gradient codé ci-dessus gamma affiché en utilisant une valeur standard de 1/2,2

Remarquez comment l'encodage linéaire utilise des niveaux insuffisants pour décrire les tons sombres - même si cela conduit à un excès de niveaux pour décrire les tons clairs. D'autre part, le gradient codé gamma distribue les tons à peu près uniformément sur toute la gamme ("perceptuellement uniforme"). Cela garantit également que l'édition d'image, la couleur et les histogrammes ultérieurs sont tous basés sur des tons naturels et perceptuellement uniformes.

Cependant, les images du monde réel ont généralement au moins 256 niveaux (8 bits), ce qui est suffisant pour que les tons apparaissent lisses et continus dans une impression. Si l'encodage linéaire était utilisé à la place, 8 fois plus de niveaux (11 bits) auraient été nécessaires pour éviter la postérisation de l'image.

FLUX DE TRAVAIL GAMMA :ENCODAGE ET CORRECTION

Malgré tous ces avantages, le codage gamma ajoute une couche de complexité à l'ensemble du processus d'enregistrement et d'affichage des images. La prochaine étape est celle où la plupart des gens deviennent confus, alors prenez cette partie lentement. Une image encodée gamma doit avoir une "correction gamma" appliquée lorsqu'elle est visualisée, ce qui la reconvertit efficacement en lumière à partir de la scène d'origine . En d'autres termes, le but du codage gamma est d'enregistrer l'image, et non d'afficher l'image. Heureusement, cette deuxième étape (le "gamma d'affichage") est automatiquement effectuée par votre moniteur et votre carte vidéo. Le diagramme suivant illustre comment tout cela s'emboîte :

L'image RAW de l'appareil photo
est enregistrée en tant que fichier JPEG 1. Le fichier image Gamma+JPEG est visualisé
sur un écran d'ordinateur 2. Affichage Gamma=Effet Net
3. Gamma du système

1. Représente une image dans l'espace colorimétrique sRGB (qui encode en utilisant un gamma d'environ 1/2,2).
2. Représente un gamma d'affichage égal à la norme de 2,2

1. Gamma d'image . Ceci est appliqué soit par votre appareil photo soit par le logiciel de développement RAW chaque fois qu'une image capturée est convertie en un fichier JPEG ou TIFF standard. Il redistribue les niveaux de tonalité natifs de l'appareil photo en niveaux plus uniformes sur le plan de la perception, optimisant ainsi l'utilisation d'une profondeur de bits donnée.

2. Afficher le gamma . Cela fait référence à l'influence nette de votre carte vidéo et de votre périphérique d'affichage, il peut donc en fait être composé de plusieurs gammas. L'objectif principal du gamma d'affichage est de compenser le gamma d'un fichier, garantissant ainsi que l'image n'est pas éclairée de manière irréaliste lorsqu'elle est affichée sur votre écran. Un gamma d'affichage plus élevé donne une image plus sombre avec un contraste plus important.

3. Gamma du système . Cela représente l'effet net de toutes les valeurs gamma qui ont été appliquées à une image, et est également appelé "gamma de visualisation". Pour une reproduction fidèle d'une scène, celle-ci doit idéalement être proche d'une ligne droite (gamma =1,0). Une ligne droite garantit que l'entrée (la scène d'origine) est la même que la sortie (la lumière affichée sur votre écran ou dans une impression). Cependant, le gamma du système est parfois réglé légèrement supérieur à 1,0 afin d'améliorer le contraste. Cela peut aider à compenser les limitations dues à la plage dynamique d'un périphérique d'affichage, ou à des conditions de visualisation non idéales et à la lumière parasite de l'image.

GAMMA DU FICHIER IMAGE

Le gamma précis de l'image est généralement spécifié par un profil de couleur intégré au fichier. La plupart des fichiers image utilisent un gamma d'encodage de 1/2,2 (comme ceux qui utilisent les couleurs sRGB et Adobe RGB 1998), mais la grande exception concerne les fichiers RAW, qui utilisent un gamma linéaire. Cependant, les visionneuses d'images RAW les affichent généralement en supposant un gamma d'encodage standard de 1/2,2, car elles apparaîtraient autrement trop sombres :

Image RAW linéaire
(gamma de l'image =1,0) Image codée gamma
(image gamma =1/2,2)

Si aucun profil de couleur n'est intégré, un gamma standard de 1/2,2 est généralement supposé. Les fichiers sans profil de couleur intégré incluent généralement de nombreux fichiers PNG et GIF, en plus de certaines images JPEG créées à l'aide d'un paramètre "enregistrer pour le Web".

Note technique sur le gamma de la caméra . La plupart des appareils photo numériques enregistrent la lumière de manière linéaire, de sorte que leur gamma est supposé être de 1,0, mais près des ombres et des hautes lumières extrêmes, cela peut ne pas être vrai. Dans ce cas, le gamma du fichier peut représenter une combinaison du gamma d'encodage et le gamma de la caméra. Cependant, le gamma de la caméra est généralement négligeable en comparaison. Les fabricants d'appareils photo peuvent également appliquer des courbes tonales subtiles, qui peuvent également avoir un impact sur le gamma d'un fichier.

AFFICHER GAMMA

Il s'agit du gamma que vous contrôlez lorsque vous effectuez le calibrage du moniteur et réglez votre paramètre de contraste. Heureusement, l'industrie a convergé vers un gamma d'affichage standard de 2,2, vous n'avez donc pas à vous soucier des avantages/inconvénients des différentes valeurs. Les ordinateurs macintosh plus anciens utilisaient un gamma d'affichage de 1,8, ce qui rendait les images non mac plus lumineuses par rapport à un PC typique, mais ce n'est plus le cas.

Rappelez-vous que le gamma d'affichage compense le gamma du fichier image et que le résultat net de cette compensation est le gamma système/global. Pour un fichier image encodé gamma standard (— ), en changeant le gamma d'affichage (— ) aura donc l'impact global suivant (— ) sur une image :

Afficher Gamma 1.0 Afficher Gamma 1.8 Afficher Gamma 2.2 Afficher Gamma 4.0

Les diagrammes supposent que votre écran a été calibré sur un gamma standard de 2,2.
Rappelez-vous d'avant le gamma du fichier image (— ) plus le gamma d'affichage (— ) est égal au gamma global du système (— ). Notez également comment des valeurs gamma plus élevées entraînent une courbe rouge vers le bas.

Si vous rencontrez des difficultés pour suivre les tableaux ci-dessus, ne désespérez pas ! C'est une bonne idée de commencer par comprendre comment les courbes tonales affectent la luminosité et le contraste de l'image. Sinon, vous pouvez simplement regarder les images de portrait pour une compréhension qualitative.

Comment interpréter les graphiques . La première image (à l'extrême gauche) est considérablement éclaircie car le gamma de l'image (— ) n'est pas corrigé par le gamma d'affichage (— ), résultant en un gamma global du système (— ) qui se courbe vers le haut. Dans la deuxième image, le gamma d'affichage ne corrige pas complètement le gamma du fichier image, ce qui donne un gamma global du système qui se courbe encore un peu vers le haut (et donc éclaircit encore légèrement l'image). Dans la troisième image, le gamma d'affichage corrige exactement le gamma de l'image, ce qui donne un système gamma linéaire global. Enfin, dans la quatrième image, le gamma d'affichage surcompense le gamma de l'image, ce qui entraîne un gamma global du système qui se courbe vers le bas (assombrissant ainsi l'image).

Le gamma global de l'affichage est en fait composé (i) du gamma natif du moniteur/LCD et (ii) de toutes les corrections gamma appliquées dans l'affichage lui-même ou par la carte vidéo. Cependant, l'effet de chacun dépend fortement du type de périphérique d'affichage.

Moniteurs CRT Moniteurs LCD (écran plat)

Moniteurs CRT. En raison d'un peu de chance en ingénierie, le gamma natif d'un CRT est de 2,5 - presque l'inverse de nos yeux. Les valeurs d'un fichier codé gamma pourraient donc être envoyées directement à l'écran et elles seraient automatiquement corrigées et apparaîtraient presque correctes. Cependant, une petite correction gamma d'environ 1/1,1 doit être appliquée pour obtenir un gamma d'affichage global de 2,2. Ceci est généralement déjà défini par les paramètres par défaut du fabricant, mais peut également être défini lors de l'étalonnage du moniteur.

Moniteurs LCD . Les moniteurs LCD n'ont pas eu cette chance; assurer un gamma d'affichage global de 2,2 nécessite souvent des corrections substantielles, et ils sont également beaucoup moins cohérents que les CRT. Les écrans LCD nécessitent donc ce qu'on appelle une table de consultation (LUT) afin de garantir que les valeurs d'entrée sont représentées à l'aide du gamma d'affichage prévu (entre autres). Consultez le didacticiel sur l'étalonnage du moniteur :tables de consultation pour en savoir plus sur ce sujet.

Note technique :Le gamma d'affichage peut être un peu déroutant car ce terme est souvent utilisé de manière interchangeable avec la correction gamma, puisqu'il corrige pour le fichier gamma. Cependant, les valeurs données pour chacun ne sont pas toujours équivalentes. La correction gamma est parfois spécifiée en termes de gamma d'encodage qu'elle vise à compenser - et non du gamma réel appliqué. Par exemple, le gamma réel appliqué avec une "correction gamma de 1,5" est souvent égal à 1/1,5, puisqu'un gamma de 1/1,5 annule un gamma de 1,5 (1,5 * 1/1,5 =1,0). Une valeur de correction gamma plus élevée pourrait donc éclaircir l'image (à l'opposé d'un gamma d'affichage plus élevé).

AUTRES NOTES ET LECTURES COMPLÉMENTAIRES

D'autres points importants et clarifications sont énumérés ci-dessous.

• Plage dynamique . En plus d'assurer l'utilisation efficace des données d'image, le codage gamma augmente également la plage dynamique enregistrable pour une profondeur de bits donnée. Le gamma peut parfois également aider un écran/une imprimante à gérer sa plage dynamique limitée (par rapport à la scène d'origine) en améliorant le contraste de l'image.
• Correction gamma . Le terme "correction gamma" n'est en réalité qu'une expression fourre-tout lorsque le gamma est appliqué pour compenser un autre gamma antérieur. On devrait donc probablement éviter d'utiliser ce terme si le type gamma spécifique peut être fait référence à la place.
• Compression et expansion gamma . Ces termes font référence à des situations où le gamma appliqué est inférieur ou supérieur à un, respectivement. Un gamma de fichier pourrait donc être considéré comme une compression gamma, alors qu'un gamma d'affichage pourrait être considéré comme une expansion gamma.
• Applicabilité . À proprement parler, gamma fait référence à une courbe tonale qui suit une simple loi de puissance (où V =V), mais il est souvent utilisé pour décrire d'autres courbes tonales. Par exemple, l'espace colorimétrique sRGB est en fait linéaire à très faible luminosité, mais suit ensuite une courbe à des valeurs de luminosité plus élevées. Ni la courbe ni la région linéaire ne suivent une loi de puissance gamma standard, mais le gamma global est approximé à 2,2.
• Le gamma est-il obligatoire ? Non, les images gamma linéaires (RAW) apparaîtraient toujours telles que nos yeux les ont vues, mais seulement si ces images étaient affichées sur un écran gamma linéaire. Cependant, cela annulerait la capacité du gamma à enregistrer efficacement les niveaux de tonalité.

Pour en savoir plus sur ce sujet, consultez également les didacticiels suivants :

• Techniques d'exposition numérique :exposition à droite, écrêtage et bruit
  Découvrez pourquoi les fichiers RAW gamma et linéaires influencent l'exposition optimale d'une photo.
• Comment calibrer le calibrage de votre moniteur pour la photographie
  Découvrez comment régler avec précision le gamma d'affichage de votre ordinateur.