IL GAMMA IN VIDEO

In un sistema video il gamma correction viene applicato nella telecamera per  il duplice scopo di codificare in uno spazio di percezione uniforme e di precompensare la non linearità del CRT.

La prima di queste due considerazioni fu importante nei primi tempi della televisione per minimizzare il rumore introdotto dalla trasmissione via etere in VHF. Tuttavia le stesse considerazioni di visibilità del rumore si applicano alla registrazione analogica su nastro e anche per minimizzare il rumore di quantizzazione che viene introdotto all'inizio del sistema digitale quando il segnale che rappresenta l'intensità viene quantizzato in un numero limitato di bits. 
Di conseguenza i segnali video vengono sempre gestiti in forma di "gamma corrected". 

Come spiegato precedentemente, quando si osserva una immagine sullo schermo in un ambiente a luce ridotta è importante per ragioni di percezione "tirare" (aumentare) la proporzione di contrasto dell'immagine riprodotta. La condizione di contorno a luce ridotta è tipica del guardare la TV. Nel video il "tirare" viene fatto nella telecamera, sottocompensando leggermente la funzione attuale del CRT per ottenere una funzione di potenza finale con un esponente di 1.1 o 1.2 . Questa tecnica produce immagini che sono molto più soggettivamente piacevoli di quello prodotte con correzione matematica dei sistemi primitivi.

Gli standard video specificano un valore di gamma di 2.2 per scopi di precorrezione: il prodotto dell'esponente 1/2.2 della camera e l'esponente 2.5 del monitor produce l'esponente finale desiderato di circa 1.13.

La funzione di trasferimento standardizzata per la TV ad alta definizione, parte della Rec. CCIR 709 si basa su una funzione di potenza di 0.45. Tuttavia una vera funzione di potenza richiede un guadagno infinito nella zona vicina la nero che in una telecamera o in uno scanner potrebbe introdurre una grande quantità di rumore nelle regioni del nero dell'immagine. La Rec. CCIR 709 introduce un segmento lineare vicino al nero per minimizzare l'effetto. La curva di potenza ha l'intercettazione di Y spostato negativamente e il suo guadagno aumentato in modo che il segmento lineare incontri la curva dove i loro valori e inviluppi sono uguali. La mappatura dell'unità non viene turbata.

DETTAGLI DELLA FUNZIONE DI TRASFERIMENTO DEI CRT

Questa sezione fornisce informazioni tecniche riguardo la non linearità dei CRT che è importante se volete determinare la funzione di trasferimento del vostro CRT o calibrare il vostro monitor o capire l'nterfacciamento tra voltaggio elettrico e un frame buffer di un computer e un monitor.

In un grafico precedente abbiamo gia visto la relazione tra segnale in ingresso a un monitor rispetto alla luminanza prodotta sulla faccia dello schermo. Le caratteristiche del grafico rispecchiano una scala di grigi o ripettivamente uno dei tre segnali rosso verde e blu. L'asse X del grafico mostra il livello del segnale in ingresso, dal nero di riferimento al bianco di riferimento. Il segnale di ingresso può essere presentato come un codice digitale o un voltaggio analogico. L'asse Y mostra l'intesità risultante.

Per segnali a voltaggio analogico sono in uso due standards. La scala da 54 mV a 714 mV viene usata in sistemi video che hanno il set-up (nero di riferimento) al 7.5%, comprendendo il composito 525/59.94, sistemi come l'NTSC e video per computer che si uniformano ai livelli dell'arcaico standard EIA-343-A. I frame buffer dei computer, convertitori da digitale a analogico che usano il set-up al 7.5%, universalmente posseggono una tolleranza piccola rispetto al voltaggio analogico associato al nero di riferimento.
La tolleranza e' tipicamente di +/- 5% dell'intera scala. Questo porta a errori di livello del nero che producono gravi errori nell'intensità riprodotta per il nero. In assenza di una taratura del monitor perfetta potete compensare questo errore regolando il black level o brightness del monitor.

L'accuratezza della riproduzione del livello del nero viene migliorata se si usa uno standard  video analogico che ha il set-up a 0. La scala di voltaggio va da 0 a 700 mV ed e'  associata a standard video 625/50 europeo (PAL) e allo standard HDTV (alta definizione) come proposta.

Per l'RGB in componenti a 8 bit che si trova ovunque nei computer, il nero di riferimento corrisponde al codice digitale 0 e il bianco di riferimento al codice digitale 255. Lo standard CCIR Rec. 601, codifica per il video digitale da studio, posiziona il nero al codice 16 e il bianco al codice 235. Entrambi questi standard di codifica possono essere usati in associazione con interfaccia analogica che abbia entrambi i set-up sia a 7.5% che a 0%.  La codifica di immagini con gamut colorimetrico esteso può posizionare i codici di nero e di bianco ancora entro la scala da 0 a 255 per ragioni che hanno a che fare con la riproduzione del colore che sono al di fuori degli scopi di questo articolo.

La non linearità nella funzione voltaggio rispetto a intensità di un CRT ha origine dall'interazione elettrostatica tra il catodo e la griglia che controlla la corrente del cannone elettronico. Al contrario di quanto viene creduto normalmente, i fosfori del CRT per quanto riguarda essi stessi, sono da ritenersi lineari sino a una intensità di circa gli 8/10 del bianco al picco, zona nella quale comincia a farsi sentire la saturazione.

Sapendo che il CRT è intrinsecamente non lineare e che la sua risposta è basata su una funzione di potenza, molti utilizzatori tentano di sommare la non linearità del CRT in un singolo parametro numerico usando la relazione:

Questo modello mostra una grande variabilità nel valore del gamma dovuto principalmente all'errore di black level che il modello non può risolvere a causa del suo essere penalizzato verso lo zero. Il modello forza il voltaggio zero a mappare l'intensità zero per qualsiasi valore di gamma. Errori di black level che posizionano la funzione di trasferimento verso l'alto possono solo essere sistemati scegliendo un valore di gamma che è molto piu' piccolo di 2.5.

Errori di black level che spostano la curva verso il basso possono essere aggiustati solo con un valore di gamma piu' grande di 2.5.

In effetti il solo modo in cui un singolo parametro di gamma possa sistemare una variazione di black level e' quello di alterare la curva della funzione. L'apparente grande variabilita' del gamma sotto questo modello ha fornito al gamma una cattiva reputazione.