Gamma

Les « Gradation »(Etalonnage) ou « courbe de transfert » (technique pure) définissent le lien entre la lumière et les codage numérique : une digitalisation de la lumière.

La naissance du Gamma

Codage linéaire de la lumière ne correspond pas à la vision humaine

Imaginons un système d’enregistrement et de lecture de fichier video avec un gradation linéaire :
Un gris à 18% est enregistré à 0,18 (valeur normalisée) et apparaitra bien comme un gris à 18% à l’œil.
Or pour des raisons technologiques et aussi physiologiques, la lumière/luminance n’est pas perçue (œil) et restituée (Télés) de manière simple et directe.

Codage non-linéaire de la lumière adapté à la vision humaine

L’œil ne perçoit pas la lumière de façon linéaire. Il voit plus de détail dans les « noirs » que dans les « blancs ». La lumière sera donc enregistrée /encodée de manière non linéaire, selon une courbe.

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Cette courbe correspond mieux à la perception de notre œil. Il faudra donc qu’à la lecture /décodage la courbe inverse soit appliquée. De cette manière un gris à 18% est enregistré à 0,5 (valeur normalisée) et apparaitra bien comme un gris à 18% à l’œil

le Gamma SDR

C’est celui communément de la TV HD. L’opérateur mathématique Gamma est utilisé pour cette courbe éponyme.!! voici sa représentation.

Gamma 2.6 : P3 DCI

Mais certaines courbes de gradation ne sont pas des Gamma parfaits. Une petite partie est linéaire (une droite) puis ensuite un courbe gamma classique.

Par soucis de simplification, heureusement, un Gamma parfait s’en approche.

Gamma 2.2 : sRGB Simplifié
Gamma 2.35- 2.4 :  Gamma Rec. 709 et Rec. 2020 simplifié
Remarques :
  • Plus le Gamma est grand, plus la courbe est écrasée.
  • Attention un même fichier de vidéo numérique n’affichera donc pas les mêmes luminosité en fonction du Gamma / Gradation / Courbe avec laquelle il est interprété / ouvert. C’est une question FONDAMENTALE.
  • Chose absolument nécessaire d’un point de vue qualitatif … surtout en 8bit

Les caméras : le marketing des « Log »

Les capteurs de caméra ont une dynamique plus grande que les systèmes de diffusion SDR (Standard Dynamic Range) et même parfois HDR .
Une « courbe » Log (on parle alors de « Gradation ») permet d’enregistrer toute cette dynamique de manière optimale et aussi esthétique.

  • Sony : S-log, S-log 2 & S-Log 3
  • Canon : Canon Log,  Canon Log 2 & Canon Log 3
  • Arri : Log C
  • AstroDesign : A-Log
  • DJI : D-Log
  • FujiFilm : F-Log
  • Nikon : N-Log
  • Panasonic : V-Log GH5, V-Log Varicam
  • Blackmagic : il y en trop !
  • RED : Il y en a trop!
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Gradation HDR : HLG et PQ

La dynamique HDR introduit 2 nouvelles courbes de gradation adaptées à cette technologie de diffusion (les caméras RAW étant depuis longtemps HDR) : HLG et PQ
En effet et une fois de plus, c’est une technologie qui coute cher aussi bien en post production qu’au visionnage.
En 2019 le matériel haut de gamme ont une luminosité maximum autour de 1000 nits …. alors que la norme est prévue pour aller jusqu’à 10000 nits.

La courbe de gradation HLG (Hybrid -Log-Gamma) permet de créer un fichier HDR avec une compatibilité maximum. C’est à dire qu’il sera décodé/lu aussi bien sur un :
– Moniteur HDR (HLG)
– Moniteur SDR (Rec2020 Gamma 2,4).
Sa profondeur est de 10 bit et sa luminance max est fixe et fixée à 1000 nits.
HLG est donc compatible avec SDR (UHDTV) !!

Un fichier HDR avec une courbe de gradation PQ (Perceptual Quantizer) assure un maximum de qualité.
Le but de la courbe PQ étant de se rapprocher toujours au plus prêt des capacités de l’œil humain, elle suit le plus fidèlement possible la sensibilité de l’œil sur la plage HDR. Elle peut donc enregistrer/restituer un maximum d’information. Sa profondeur est de 10 ou 12 bit.

  • 50% des nuances décrivent la luminance entre 0 et 100 nits (SDR)
  • 24% des nuances décrivent la luminance entre 100 et 1000 nits (HDR en 2020)
  • 26% des nuances décrivent la luminance entre 1000 et 10000 nits (HDR complet)

Bien que Souvent limité à 1000 nits ou 4000 nits, son codage est absolu – indépendant de la luminance Max!

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