Enphotographie argentique fixe oucinématographique et envidéo, legamma caractérise lecontraste d'un support de captation ou de diffusion d'images.
Enphotographie etcinématographie argentiques, legamma, ou facteur decontraste, caractérise le contraste de l'émulsion. Plus savaleur absolue est élevée, plus l'émulsion est contrastée et inversement. Une émulsion négative a un gamma positif puisqu'elle s'opacifie avec lumière, à l'inverse uneémulsion inversible (diapositive) a un gamma négatif.
Le gamma s'évalue à partir d'unsensitogramme par la pente de partie rectiligne de lacourbe de Hurter-Driffield, qui représente ladensitéD (c'est-à-dire lelogarithme de l'opacité) de l'image d'unepellicule photographique selon le logarithme de laluminationH reçue. La lumination, parfois appeléeexposition, est le produit de l'éclairement lumineux reçu par l'émulsion photographique par le temps d'exposition[1]. Sa formule générale est donc :
Le contraste apparent d'un tirage papier en photographie ou d'un tirage positif en cinématographie résulte du gamma de l'émulsion utilisée à la prise de vue et de celui du support de tirage. Un transfert exact est assuré lorsque le produit de ces gamma est égal à 1. Un gamma supérieur à 1 donne un contraste accentué, et une impression de netteté accrue. Les pellicules inversibles ont un gamma négatif, d'une valeur absolue supérieure à 1.
Particulièrement en noir et blanc, on peut modifier le gamma en jouant sur la lumination et le temps de traitement dans le révélateur. Avec une forte lumination et un faible temps de traitement, on obtient un gamma plus faible. Un gamma d'émulsion négative est typiquement compris entre 0,5 et 0,7. Cela permet une plus grande latitude d'exposition : même avec un écart important de lumination, le sujet peut être dans la partie linéaire de la courbe, nécessairement limitée par la densité maximale et la densité devoile, résultant du traitement d'un film non exposé. Pour compenser, le film de tirage positif a un contraste supérieur à 1. Le tirage positif reproduit, en augmentant le contraste, une partie de la zone d'exposition correcte du film négatif. Au tirage, on peut mesurer et ajuster finement cette zone pour obtenir le résultat désiré, soit au tirage sur papier, soit, en film cinématographique, après examen de la copie de travail tirée avec les valeurs normales.
Le gamma caractérise l'effet d'un révélateur et d'un temps de développement sur la pellicule. Cependant, on utilise fréquemment la partie non linéaire du pied de courbe dans la composition. Les ombres de l'image sont ainsi moins contrastées, ce qui permet d'y distinguer des nuances dans le tirage. De plus, les émulsions courantes n'ont pas de partie linéaire bien définie. Des fabricants proposent des procédés conventionnels pour définir les deux points entre lesquels on mesure la pente. Le point inférieur est celui où la densité atteint une valeur de 0,1 au dessus de la densité de voile. Le point supérieur est celui où la lumination est de 1,5 supérieure à celle du point inférieur[2].Kodak donne, sous le nom defacteur de contraste (Contrast Index) un indice similaire au gamma. Le point inférieur est le même, mais le point supérieur est à l'intersection de la courbe avec un arc de cercle centré sur le point inférieur, de 2 de rayon sur une échelle logarithmique orthonormée[3].
Envidéo, le termegamma provoque souvent des confusions, parce qu'il désigne deux grandeurs distinctes[4] :
Si on représente d'ordinaire lafonction de transfert d'opacité des émulsions photographiques sur une échelle logarithmique, dans les systèmesvidéo, particulièrement àtube cathodique, on présente la tension en entrée et la luminosité en sortie sur une échelle linéaire. En conséquence, lacaractéristique de gamma, qui représente au fond la même chose qu'en film, est une relation suivant uneloi de puissance approchant la relation liant l'amplitude du signal de luminance (en volts) d’un signal detélévision et l'exitance (en lm/m²) de l'image sur l'écran à tube cathodique.
Untube cathodique (ou CRT,cathode ray tube) convertit un signal vidéo en lumière, si c'est un écran, ou la lumière en signal, si c'est un capteur, au moyen d'un flux d'électrons que produit uncanon à électrons, dont la réponse est non-linéaire. La relation approximative qui relie leflux lumineuxL et latension électriqueVs est
oùγ est la lettregrecquegamma, etk une constante dépendant de l'alimentation de chauffage du canon à électrons, et duluminophore utilisé, le gain étant contrôlé par la tension d'accélération. Pour un tube cathodique,γ vaut environ 2,5.
Par simplicité, considérons un tube monochrome. Lesignal vidéo est compris entre 0 et 1. Le gamma n'affecte pas ces valeurs, puisque quel que soitγ, 0γ = 0 et 1γ = 1 ; il transforme les valeurs intermédiaires. Quand le signal vaut 0,5, la luminance lumineuse de l'écran n'est que de 0,52,5 ≈ 0,2.
L'appareillage électronique qui gère des capteurs et des écrans tient compte de leurs caractéristiques de gamma pour produire, soit le signal, soit la luminosité prévue par la norme de transmission.
Le meilleur rendu de l'image ne s'obtient pas, en général, avec une transmission linéaire de la luminosité. Avec une caractéristique non-linéaire, le bruit de fond est moins apparent, et l'augmentation du contraste dans les hautes et moyennes lumières donne une impression de précision, sans faire disparaître totalement les détails dans les ombres.
Lacorrection de gamma ne compense pas principalement les non-linéarités des capteurs et des écrans, elle donne, exactement comme en photographie, une meilleure qualité d'image, avec un encodage plus proche de la sensibilité visuelle humaine[6]. En d'autres termes, le signal transmis subit une transformation que résume cette autre fonction gamma :
oùVC est la tension corrigée etVS est la tension source , etk’/k une constante de gain. Pour la télévision, laRec. 709 prévoit un γ de 2,2.
Un écran couleur reçoit trois signaux vidéo (rouge, vert et bleu) et en général chaque couleur a sa propre valeur de gamma, notéeγR,γV ouγB. Cependant, dans les affichages les plus simples, une seule valeur deγ est utilisée et ajustable pour chacune des trois couleurs composantes.
D'autres dispositifs d'affichage ont des valeurs différentes de gamma : par exemple, l'affichage d'uneGame Boy Advance a un gamma élevé entre 3 et 4 dépendant des conditions de luminosité ambiante. Dans les affichages à cristaux liquides (LCD) comme ceux des ordinateurs portables, la relation entre le signal de tensionVS et le flux lumineuxL est fortement non linéaire et ne peut pas être décrite par une simple valeur gamma ; unécran à plasma permet un transfert linéaire.
Le réglage du gamma, comme celui du niveau de noir et celui de la luminosité maximale, est désormais une décision concernant la qualité visuelle de l'image, appelée souventrendu.
La fonction gamma, ou son inverse, a une pente infinie ou nulle à zéro. Cela conduit à des problèmes durant la conversion depuis ou vers l'espace colorimétrique gamma. Pour cette raison, les normes de signal définissent un niveauvn en dessous duquel la correction ne s'applique pas, qui définissent un segment de droite près de zéro. Des correctifs s'appliquent pour obtenir la continuité.
La recommandationsRGB s'applique aux écrans d'ordinateurs utilisés pour les travaux graphiques.
Le signal est défini entre 0 et 1.
Du fait de l'aménagement du pied de courbe, le gamma ne s'applique, comme en photographie, qu'à la partie moyenne du signal.
La luminance de seuil correspond à un niveau où l'effet de la lumière ambiante sur l'écran prédomine le plus souvent.
