Gamma é uma característica importante mas raramente entendida de praticamente todos os sistemas de imagem digital. Define a relação entre o valor numérico de um pixel e sua luminância real. Sem gamma, tons capturados por câmeras digitais não apareceriam como aparecem aos nossos olhos (em um monitor padrão). Também é referido como correção gamma, codificação gamma ou compressão gamma, mas todos se referem a um conceito similar. Entender como gamma funciona pode melhorar sua técnica de exposição, além de ajudar a tirar o máximo proveito da edição de imagem.
1. Nossos olhos não percebem luz do jeito que câmeras fazem. Com uma câmera digital, quando o dobro de fótons atinge o sensor, ele recebe o dobro do sinal (uma relação "linear"). Bem lógico, certo? Não é assim que nossos olhos funcionam. Em vez disso, percebemos o dobro da luz como sendo apenas uma fração mais brilhante — e cada vez mais para intensidades de luz mais altas (uma relação "não-linear").
Tom de Referência
Selecionar:
| Percebido como 50% do Brilho pelos Nossos Olhos |
| Detectado como 50% do Brilho pela Câmera |
Consulte o tutorial sobre a ferramenta curvas do Photoshop se estiver com dificuldade para interpretar o gráfico.
Precisão da comparação depende de ter um monitor bem calibrado com gamma de exibição 2.2.
Percepção real dependerá das condições de visualização, e pode ser afetada por outros tons próximos.
Para cenas extremamente escuras, como sob luz de estrelas, nossos olhos começam a ver linearmente como câmeras.
Comparado a uma câmera, somos muito mais sensíveis a mudanças em tons escuros do que a mudanças similares em tons claros. Há uma razão biológica para esta peculiaridade: permite que nossa visão opere em uma gama mais ampla de luminância. Caso contrário, a faixa típica de brilho que encontramos ao ar livre seria avassaladora.
Mas como tudo isso se relaciona a gamma? Neste caso, gamma é o que traduz entre a sensibilidade à luz do nosso olho e a da câmera. Quando uma imagem digital é salva, ela é portanto "codificada em gamma" — para que o dobro do valor em um arquivo corresponda mais proximamente ao que perceberíamos como sendo duas vezes mais brilhante.
Nota Técnica: Gamma é definido por Vout = Vingamma, onde Vout é o valor de luminância de saída e Vin é o valor de luminância de entrada/real. Esta fórmula faz a linha azul acima curvar. Quando gamma<1, a linha arqueia para cima, enquanto o oposto ocorre com gamma>1.
2. Imagens codificadas em gamma armazenam tons mais eficientemente. Como a codificação gamma redistribui níveis tonais mais próximo de como nossos olhos os percebem, menos bits são necessários para descrever uma dada gama tonal. Caso contrário, um excesso de bits seria dedicado a descrever tons mais claros (onde a câmera é relativamente mais sensível), e uma escassez de bits restaria para descrever tons mais escuros (onde a câmera é relativamente menos sensível):
Original ↓ Codificado usando apenas 32 níveis (5 bits)
Codificado Linearmente
Codificado em Gamma
Nota: Gradiente codificado em gamma acima mostrado usando valor padrão de 1/2.2
Veja o tutorial sobre profundidade de bits para base sobre a relação entre níveis e bits.
Note como a codificação linear usa níveis insuficientes para descrever tons escuros — mesmo que isso leve a excesso de níveis para descrever tons claros. Por outro lado, o gradiente codificado em gamma distribui os tons aproximadamente uniformemente por toda a gama ("uniforme perceptual"). Isso também garante que edição subsequente de imagem, cor e histogramas sejam todos baseados em tons naturais, uniformes perceptualmente.
Porém, imagens do mundo real tipicamente têm pelo menos 256 níveis (8 bits), o que é suficiente para fazer tons parecerem suaves e contínuos em uma impressão. Se codificação linear fosse usada em vez disso, 8x mais níveis (11 bits) seriam necessários para evitar posterização de imagem.
Apesar de todos estes benefícios, codificação gamma adiciona uma camada de complexidade a todo o processo de gravação e exibição de imagens. O próximo passo é onde a maioria das pessoas se confunde, então vá devagar nesta parte. Uma imagem codificada em gamma tem que ter "correção gamma" aplicada quando visualizada — o que efetivamente a converte de volta em luz da cena original. Em outras palavras, o propósito da codificação gamma é para gravar a imagem — não para exibi-la. Felizmente este segundo passo (o "gamma de exibição") é realizado automaticamente pelo seu monitor e placa de vídeo. O diagrama a seguir ilustra como tudo se encaixa:
Imagem RAW da Câmera
1. Gamma do Arquivo de Imagem + JPEG é Visualizado
2. Gamma de Exibição = Efeito Líquido
3. Gamma do Sistema
1. Representa imagem no espaço de cor sRGB (que codifica usando gamma de aprox. 1/2.2).
2. Representa gamma de exibição igual ao padrão de 2.2
1. Gamma da Imagem. Este é aplicado ou pela sua câmera ou software de revelação RAW sempre que uma imagem capturada é convertida em um arquivo JPEG ou TIFF padrão. Redistribui níveis tonais nativos da câmera em uns mais uniformes perceptualmente, fazendo o uso mais eficiente de uma dada profundidade de bits.
2. Gamma de Exibição. Refere-se à influência líquida da sua placa de vídeo e dispositivo de exibição, então pode na verdade ser composto de vários gammas. O principal propósito do gamma de exibição é compensar o gamma de um arquivo — garantindo que a imagem não seja irrealisticamente clareada quando exibida na sua tela. Um gamma de exibição mais alto resulta em imagem mais escura com maior contraste.
3. Gamma do Sistema. Representa o efeito líquido de todos os valores gamma aplicados a uma imagem, e também é referido como "gamma de visualização". Para reprodução fiel de uma cena, este idealmente deveria ser próximo a uma linha reta (gamma = 1,0). Uma linha reta garante que a entrada (a cena original) seja a mesma que a saída (a luz exibida na sua tela ou em uma impressão). Porém, o gamma do sistema às vezes é definido ligeiramente maior que 1,0 para melhorar contraste. Isso pode ajudar a compensar limitações devido à gama dinâmica de um dispositivo de exibição, ou devido a condições de visualização não ideais e flare de imagem.
O gamma preciso da imagem é geralmente especificado por um perfil de cor embutido no arquivo. A maioria dos arquivos de imagem usa gamma de codificação de 1/2.2 (como aqueles usando espaços de cor sRGB e Adobe RGB 1998), mas a grande exceção é com arquivos RAW, que usam gamma linear. Porém, visualizadores de imagem RAW tipicamente mostram estes presumindo um gamma de codificação padrão de 1/2.2, pois caso contrário pareceriam muito escuros:
Imagem RAW Linear
Imagem Codificada em GammaSe nenhum perfil de cor estiver embutido, então um gamma padrão de 1/2.2 é geralmente assumido. Arquivos sem perfil de cor embutido tipicamente incluem muitos arquivos PNG e GIF, além de algumas imagens JPEG criadas usando configuração "salvar para web".
Nota Técnica sobre Gamma da Câmera. A maioria das câmeras digitais registra luz linearmente, então seu gamma é assumido como 1,0, mas perto das sombras e realces extremos isso pode não valer. Nesse caso, o gamma do arquivo pode representar uma combinação do gamma de codificação e do gamma da câmera. Porém, o gamma da câmera é geralmente negligenciável em comparação. Fabricantes de câmeras também podem aplicar curvas tonais sutis, que também podem impactar o gamma do arquivo.
Este é o gamma que você controla quando realiza calibração de monitor e ajusta sua configuração de contraste. Felizmente, a indústria convergiu para um gamma de exibição padrão de 2.2, então não precisa se preocupar com prós/contras de diferentes valores. Computadores Macintosh antigos usavam gamma de exibição 1.8, o que fazia imagens não-Mac aparecerem mais brilhantes relativas a um PC típico, mas isso não é mais o caso.
Lembre-se que o gamma de exibição compensa o gamma do arquivo de imagem, e que o resultado líquido desta compensação é o gamma do sistema/geral. Para um arquivo de imagem codificado em gamma padrão (—), alterar o gamma de exibição (—) terá portanto o seguinte impacto geral (—) na imagem:
Gamma de Exibição 1,0
Gamma de Exibição 1,8
Gamma de Exibição 2,2
Gamma de Exibição 4,0
Diagramas assumem que seu display foi calibrado para gamma padrão de 2.2.
Lembre-se que o gamma do arquivo de imagem (—) mais o gamma de exibição (—) iguala o gamma geral do sistema (—). Note também como valores gamma mais altos fazem a curva vermelha curvar para baixo.
Se estiver com dificuldade para seguir os gráficos acima, não desespere! É boa ideia primeiro ter entendimento de como curvas tonais impactam brilho e contraste de imagem. Caso contrário, pode apenas olhar as imagens de retrato para entendimento qualitativo.
Como interpretar os gráficos. A primeira imagem (extrema esquerda) clareia substancialmente porque o gamma da imagem (—) não é corrigido pelo gamma de exibição (—), resultando em gamma geral do sistema (—) que curva para cima. Na segunda imagem, o gamma de exibição não corrige totalmente o gamma do arquivo, resultando em gamma geral que ainda curva um pouco para cima (e portanto ainda clareia a imagem ligeiramente). Na terceira imagem, o gamma de exibição corrige exatamente o gamma da imagem, resultando em gamma geral linear. Finalmente, na quarta imagem o gamma de exibição super-compensa o gamma da imagem, resultando em gamma geral que curva para baixo (escurecendo a imagem).
O gamma de exibição geral é na verdade composto de (i) o gamma nativo do monitor/LCD e (ii) quaisquer correções gamma aplicadas dentro do próprio display ou pela placa de vídeo. Porém, o efeito de cada é altamente dependente do tipo de dispositivo de exibição.
Monitores CRT
Monitores LCD (Painel Plano)
Monitores CRT. Devido a um curioso golpe de sorte da engenharia, o gamma nativo de um CRT é 2,5 — quase o inverso dos nossos olhos. Valores de um arquivo codificado em gamma poderiam portanto ser enviados direto para a tela e seriam automaticamente corrigidos e pareceriam quase OK. Porém, uma pequena correção gamma de ~1/1,1 precisa ser aplicada para alcançar gamma de exibição geral de 2,2. Isso geralmente já é definido pelas configurações padrão do fabricante, mas também pode ser definido durante calibração de monitor.
Monitores LCD. Monitores LCD não tiveram tanta sorte; garantir gamma de exibição geral de 2.2 frequentemente requer correções substanciais, e são também muito menos consistentes que CRTs. LCDs portanto requerem algo chamado tabela de busca (LUT) para garantir que valores de entrada sejam representados usando o gamma de exibição pretendido (entre outras coisas). Veja o tutorial sobre calibração de monitor: tabelas de busca para mais sobre este tópico.
Nota Técnica: O gamma de exibição pode ser um pouco confuso porque este termo é frequentemente usado intercambiavelmente com correção gamma, já que corrige o gamma do arquivo. Porém, os valores dados para cada nem sempre são equivalentes. Correção gamma às vezes é especificada em termos do gamma de codificação que visa compensar — não o gamma real aplicado. Por exemplo, o gamma real aplicado com uma "correção gamma de 1.5" é frequentemente igual a 1/1.5, já que um gamma de 1/1.5 cancela um gamma de 1.5 (1.5 * 1/1.5 = 1.0). Um valor de correção gamma mais alto pode portanto clarear a imagem (o oposto de um gamma de exibição mais alto).
Outros pontos importantes e esclarecimentos estão listados abaixo.
Para mais sobre este tópico, visite também os seguintes tutoriais:
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