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Qu’est-ce que le gamma ?

décembre 2006, par Daniel Metz

 

Le problème du gamma des moniteurs s’est posé dès l’apparition de la télévision dans la première moitié du XXe siècle. Les ingénieurs vidéo de l’époque furent confrontés à une restitution très sombre et contrastée des images sur les postes de télévision.

Fig.1. Sur l’écran de gauche, la restitution de la luminance captée par la caméra vidéo est trop sombre. Sur l’écran de droite, la restitution de la luminance est correcte. Dans ce cas, la caméra vidéo a été équipée d’un dispositif de linéarisation de la luminance.

La cause de ce phénomène a été très vite cernée. La luminosité émise par les luminophores d’un tube cathodique n’est pas proportionnelle à la tension électrique appliquée dans le tube. Si une tension de 1 Volt donne la luminance maximum de 100, une tension moyenne de 0,5 V ne donnera pas une luminance de 50 %, mais une luminance plus faible de seulement 18 % et le phénomène ira en s’amplifiant à mesure qu’on se rapproche des valeurs proches du zéro. En sortie, l’augmentation de la luminance est à la traîne par rapport aux valeurs d’entrée. C’est cette non-linéarité qu’on appelle gamma.

Fig.2. La courbe représentée sur ce graphique correspond à l’assombrissement de l’image par les caractéristiques de l’écran.

Le gamma (symbole γ) se traduit graphiquement par une courbe où chaque valeur d’entrée est élevée à la puissance gamma pour donner la valeur de sortie. Dans notre exemple, la valeur d’entrée 50 % est élevé à la puissance 2,5, ce qui donne une valeur de sortie de 18 %. En mathématique, on l’appelle une fonction de puissance car le gamma est un exposant.

Fig.3. Le même moniteur avec le même gamma. Mais cette fois-ci, le fichier image a été corrigé en amont.

Pour pallier cette distorsion, il existe 2 possibilités. L’une consiste à intervenir directement dans le récepteur TV en y introduisant un circuit électronique de compensation. Cela sous-entend un accroissement de la complexité du téléviseur grand public, des réglages supplémentaires et donc une augmentation du prix. L’autre solution consiste à effectuer la compensation de la non-linéarité du tube dès la source de production, c’est-à-dire dans la caméra. La correction consiste alors en une suramplification des niveaux de gris correspondant à l’atténuation qu’ils subissent sur le téléviseur.

Le redressement des images dès la source est donc devenu le flux standard en vidéo, et par extension en informatique et en photographie numérique. Dans la pratique, on a donc pas à s’occuper sur notre écran de cette fameuse correction gamma puisque toutes les images que nous manipulons ont déjà reçu une correction du gamma leur permettant de s’afficher correctement sur un moniteur. Cette opération effectuée à la source se nomme aussi courbe de transfert ou compression du gamma. Par contre, nous verrons plus loin qu’il est parfois nécessaire d’ajuster le moniteur vers ce gamma standard, mais cela n’a rien à voir avec la correction du gamma.

Aujourd’hui nous utilisons essentiellement des écrans LCD dont le gamma est souvent proche de 2,2. Les anciens tubes cathodiques ont un gamma de 2,5 qui a servi de norme pour établir la valeur d’un gris moyen à 18 % lorsqu’il est mesuré en luminance. Aujourd’hui la courbe de transfert ou correction gamma appliquée en amont sur les image photo ou vidéo est normalisée sur un gamma de 1/2,2

Cette particularité des moniteurs qu’on appelle gamma n’est pas considérée comme un défaut gênant en soi, car dans la pratique la plupart des périphériques de sortie restituent également la luminosité avec une courbe de distribution tonale non linéaire.

Réglage du gamma

Nous l’avons déjà dit plus haut, nous n’avons pas à nous préoccuper de la correction du gamma puisqu’elle est prise en charge dès la source et toutes les images sont traitées pour être visualisées sous un gamma de 2,2.

Néanmoins, il est possible que votre écran s’écarte de la norme gamma 2,2 (ou autre gamma selon l’utilisation). Bien que la plupart des écrans actuels ont un gamma naturel proche de 2,2, une légère dérive est toujours possible. Le réglage du gamma consiste à ajuster de façon précise le moniteur sur le gamma standard, opération prise en charge par la carte vidéo ou bien par l’entremise du profil-écran.

Le gamma en photographie argentique

Ce qu’on appelle gamma en photographie argentique recouvre pratiquement le même concept que le gamma de la vidéo. Mais au lieu d’utiliser une courbe décrite dans des coordonnées linéaire comme ci-dessus dans la fig.2, on utilise des coordonnées "log -log"(on remplace la progression des valeurs linéaires par leur logarithme ) afin de spécialiser le résultat uniquement sur l’aspect du contraste. La courbe prend alors l’apparence d’une "pente" rectiligne qu’on nomme gamma ou facteur de contraste.

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