IL GAMMA NEL FILM

Questa sezione descrive il gamma nel film fotografico. Fornirò qualche nozione di base del processo fotografico che spiegano perchè la rappresentazione fisicamente accurata della riproduzione dei valori di luminanza non fornisce soggettivamente buoni risultati. I sistemi video hanno ereditato questa "gemma del tempio" dalla fotografia. In modo soggettivo è possibile ottenere buone immagini solo se vengono presi accorgimenti appropriati rispetto alle condizioni di vista (di osservazione).

Quando il film fotografico viene esposto alla luce e poi sviluppato, l'immagine luminosa della scena sul film causa un processo di alterazione/sviluppo di piccoli grani di argento metallico. Questo processo intrinsecamente crea una immagine negativa: dove esiste luce si crea la produzione di piccoli grani d'argento, i piccoli grani d'argento assorbono la luce e appaiono scuri. Il film colore comprende 3 strati di emulsione sensibili a lunghezze d'onda di banda diversa, approssimativamente rosso, verde e blu. Il processo di sviluppo converte l'argento contenuto in questi 3 strati in tinte che agiscono come filtri colorati per assorbire la luce rossa, verde e blu.

Il film può essere caratterizzato da una funzione di trasferimento che relaziona l'exposure (esposizione) della scena alla trasmittance (trasmittanza) del film sviluppato. Il valore di esposizione su qualsiasi parte del film è proporzionale alla luminanza del punto corrispondente della scena. Una alta esposizione causa la produzione di più argento e quindi un maggior assorbimento di luce da parte del negativo.

La trasmittance viene definita come l'unità diminuita della frazione di luce assorbita dal film sviluppato.

La density (densità) viene definita come il negativo del logaritmo in base 10 della trasmittanza.

Un film pulito ha una density di 0; il film con una trasmittance di 0.1 ha una densità di 1 e il film con una trasmittance di 0.01 ha una densità di 2. In pratica è difficile raggiungere una densità maggiore di 3 e pertanto è difficile ottenere una proporzione di dinamica maggiore di 1000:1.

Il film ha qualche cosa di simile a una relazione non lineare tra esposizione e trasmittanza, di solito si evidenzia disegnando la densità come una funzione del logaritmo dell'esposizione questo D-log E curve (curva dell'esposizione in base al logaritmo della densità) è stato introdotto per la prima volta da Hurter e Driffield e pertanto è anche chiamato il H&D plot. In termini di quantità fisiche dell'esposizione e trasmittanza un D-log E plot è fondamentalmente in ambiente log-log.

Il H&D plot (la curva di H&D) di un tipico film reversal ha una forma a S che comprime sia i bianchi che i neri con un segmento ragionevolmente dritto nella parte centrale della curva. L'uso diffuso della curva D-log E nel lavoro sul film (l'importanza della parte centrale lineare della curva determina la corretta esposizione) porta molte persone alla errata conclusione che il film abbia una risposta logaritmica alla luminanza in termini di quantità fisiche!

Ma l'andamento lineare della curva log-log è caratteristica di una funzione di potenza non un logaritmo di per se stesso. In termini di quantità fisiche la trasmittanza è una funzione di potenza dell'esposizione. L'andamento del segmanto lineare della curva, in ambiente log-log, è l'esponente della funzione di potenza. Il valore numerico dell'esponente della funzione di potenza, nella regione della curva con andamento lineare, è noto come "gamma".

Siccome lo sviluppo del film produce un negativo si rende necessaria una seconda operazione di processo, se necessaria, per produrre una immagine positiva. Questo di solito significa una stampa positiva su carta o plastica dal film negativo. (Detto per inciso, nel film reversal usato per le diapositive 35mm, l'argento sviluppato viene rimosso da un processo di "sbianca", quindi l'argento originario non esposto e non sviluppato latente che resta sul film viene convertito in argento metallico per produrre una immagine positiva. Nel film colore l'argento metallico viene quindi convertito in strati di colore.

Questo processo in cascata, che viene ripetuto due volte nella processazione della maggior parte dei film cinematografici, rende importante che la funzione individuale di potenza di ogni stadio venga mantenuta sotto stretto controllo, sia nella progettazione che nello sviluppo del film. Come prima approssimazione l'intenzione è quella di ottenere un gamma grosso modo unitario attraverso l'intera cascata del processo. Step individuali possono distanziarsi dalla linearità, di quel tanto che è possibile ricuperare approssimativamente sino alla fine della catena di processo.

E ora una sorpresa! ...se un sistema di film viene progettato e processato per produrre esattamente una riproduzione lineare dell'intensità, le stampe lette per riflessione risultano buone. Ma se proiettato per trasparenza, diapositive e film cinematografico, appaiono piatte e apparentemente mancanti di contrasto. La ragione di questo coinvolge un altro aspetto della percezione umana della visione.

Come spiegato nella sezione Percezione, la visione umana si adatta a un campo molto largo di condizioni d'osservazione. Uno dei modi che la visione umana usa per rendere possibile questo ampio spettro è quello di incrementare la propria sensibilità a piccole variazioni di brillantezza quando l'area di interesse è circondata da elementi brillanti. Intuitivamente, la luce da un contorno brillante può essere pensata come uno sparpagliamento di innesco/eccitazione in tutte le aree della visione, compreso l'area di interesse, riducendone il contrasto apparente. Parlando per similitudine, l'effetto è simile al "flare" (fiammeggio) (N.d.T. è un fenomeno che si verifica nei dispositivi di rivelazione dell'immagine delle telecamere e elettronica associata. Viene compensato elettronicamente con apposite tarature e procedure sulla testa camera.) e il sistema visivo lo compensa tirando il proprio limite di contrasto per incrementare la visibilità degli elementi neri in presenza di un contorno brillante. Inversamente quando la regione di interesse è circondata da un'area relativamente scura, la scala del contrasto del sistema visivo diminuisce e quindi la nostra abilità di discernere gli elementi neri della scena diminuisce.

L'effetto viene dimostrato nel disegno qui sotto.

L'effetto dovuto al contorno.
I tre quadrati grigi circondati dal bianco sono identici ai tre quadrati grigi circondati dal nero, ma il contrasto della serie con contorno nero appare più basso della serie con il contorno bianco.

Questo ha implicazioni per il dover mostrare immagini in aree e ambienti scuri come un cinematografo, la proiezione di diapositive, il guardare la TV in ambiente domestico. Se una immagine viene vista in ambiente "nero" o  "a luce abbassata" e l'intensità della scena riprodotta è fisicamente corretta l'immagine apparirà mancante di contrasto.

I sistemi di film sono compensati per ovviare all'effetto del contorno. I film intesi per essere osservati con un contorno nero sono progettati e processati per avere un gamma maggiore dell'unità - circa 1.5 - in modo che la scala del contrasto della scena venga espansa nel momento in cui il film viene visto per proiezione (in ambiente buio).

I segnali video sono codificati in modo simile, si tiene conto di un contorno a luce bassa dell'abiente di visione nel modo che descriverò tra un momento.

La conclusione importante da trarre da questa sezione è che la codifica dell'immagine non è semplicemente relativa alla matematica, alla fisica, alla chimica e all'elettronica; le considerazioni sulla percezione giocano un ruolo essenziale nei sistemi d'immagine di successo.