La correzione di Gamma

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Ciò che viene fotografato non è ciò che vediamo, o almeno non propriamente. Uno dei problemi principali è relativa alla luminosità lineare, o ancora meglio alla Correzione di Gamma.

Partiamo dall’inizio: un’immagine RAW, per apparire come vogliamo, deve essere corretta fotometricamente (o anche radiometricamente). Ciò significa che i valori dei pixel sono direttamente proporzionali all’intensità della luce che colpisce ogni fotosito. In altre parole, se in un punto del sensore la quantità di luce che colpisce i siti fotosensibili fosse il doppio che in un altro punto, i valori dei pixel nel primo punto sarebbero il doppio dei valori dei pixel nel secondo punto. Questa caratteristica è detta anche luminosità lineare ed è richiesta per la maggior parte dell’elaborazione dell’immagine.

Tuttavia, la visione umana ha una risposta percettiva non lineare alla luminosità e paradossalmente la luminosità lineare non è percepita come lineare.

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correzione di gamma
La striscia superiore ha una luminosità lineare che varia dal nero al bianco. La striscia in basso è uguale a quella in alto ma ha subito una correzione di gamma.

Una percezione lineare della luminosità si verifica quando le variazioni della luminosità percepita hanno la stessa proporzione delle variazioni del valore di luminosità. Ad esempio, nell’immagine in alto, la striscia superiore ha una luminosità lineare, che cambia nell’asse orizzontale da nero a bianco. In questo modo, -ad esempio- a un terzo della sua lunghezza, il valore di luminosità è pari a un terzo della distanza tra il bianco e il nero. Tuttavia, la luminosità percepita non è lineare, ad esempio cambia molto di più dallo 0% al 20% della sua lunghezza rispetto a una percentuale compresa tra il 40% e il 60%.

La striscia inferiore ha anche la luminosità che cambia dal nero al bianco. Ma in questo caso, la luminosità è stata corretta, o meglio è stata corretta la gamma, ed ora la luminosità percepita cambia più gradualmente, tanto che i nostri occhi sono la percepiscon lineare.

L’occhio umano percepisce variazioni lineari di luminosità quando avvengono in modo geometrico. Siamo in grado di rilevare due patch ha luminosità diversa quando sono diversi in più di uno per cento circa. In altre parole, la nostra percezione della luminosità è approssimativamente logaritmica.

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Considerando che la luminosità lineare non è percettivamente lineare, gli spazi di colore RGB solitamente includono una correzione gamma.

correzione di gamma
La funzione di Correzione Gamma (curva di colore blu). Con valori di ingresso inferiori, la curva presenta una pendenza molto ripida, espandendo ampiamente le tonalità più scure. A partire da 0,236 la pendenza è meno ripida.

Nel modello di correzione gamma, l’ingresso è la luminosità lineare, con valori da 0 (nero) a 1 (massima luminosità) e viene applicato su ogni componente colore RGB. L’uscita è la luminosità corretta gamma (non lineare). La correzione gamma è una funzione di potenza, il che significa che la funzione ha la forma y = xγ, dove l’esponente è costante numerica nota come gamma (questa è la funzione: x elevata a gamma). Lo spazio di colore sRGB molto noto utilizza circa una gamma di 2,2. Tuttavia, anche quando si dice “la gamma è 2.2” il valore per il termine gamma nella formula per la correzione gamma è 1/2.2, l’inverso del valore riferito e non direttamente il valore.

Matematicamente parlando, la correzione gamma nello spazio colore sRGB non è esattamente una funzione di potenza, è possibile leggere i dettagli qui su Wikipedia, ma numericamente parlando, è molto vicino alla funzione che abbiamo visto sopra con una gamma 2,2.

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Ai valori di ingresso più scuri, la correzione aggiunge una luminosità in rapida crescita all’ingresso. Ad esempio, una luminosità di 0,1 viene corretta fino a 0,35 (+0,25), tale comportamento va fino a raggiungere 0,236 che viene mappato su 0,52 (+0,28). Poi l’aggiunta di luminosità diminuisce gradualmente, e per esempio una luminosità di 0,8 viene mappata a 0,9 (+0,1).