Corrección gamma

Ejemplo de correccion gamma en un Tubo de rayos catodicos

El efecto de la corrección gamma de una imagen: la imagen original se tomó a varias potencias, mostrando como potencias superiores a la unidad producen sombras mas oscuras, mientras que potencias inferiores que la unidad hacen que las zonas oscuras sean mas claras.

La corrección gamma, no-linearidad gamma, codificación gamma, o simplemente gamma, es como se denomina cierta operación no-lineal que se usa para codificar y decodificar luminancia o valores triestimulos en sistemas de video o imagen. La corrección gamma es, en su forma mas sencilla, definida por la siguiente ley de potencias:

$V_{\text{out}} = A {V_{\text{in}}}^{\gamma}$

donde $A$ es una constante y las entradas y salidas son valores reales no negativos; en el caso común de $A = 1$, las entradas y salidas caen típicamente en el rango 0-1. Un valor gamma γ < 1 a veces se denomina gamma de codificación, y el proceso de codificar con esta compresión no-lineal basada en una ley de potencias se llama compresión gamma; a la inversa un valor gamma y > 1 se llama gamma de decodificación y la aplicación de la ley de potencias expansiva se llama expansión gamma.

Explicación

La codificación gamma de imágenes es necesaria para compensar ciertas propiedades de la visión humana, para maximizar el uso de los bits de ancho de banda relativos a como los humanos perciben la luz y el color. La visión humana bajo condiciones habituales de iluminación (ni completamente oscuro ni cegadoramente brillante) sigue aproximadamente una función de potencia tipo gamma. Si las imágenes no están codificadas con gamma entonces se dedican demasiados bits o demasiado ancho de banda a los valores mas brillantes de la imagen que los humanos no son capaces de diferenciar, y demasiados pocos bits o ancho de banda a valores mas oscuros a los que los humanos son mas sensibles y que requieren mas bits para mantener la misma calidad visual. La codificación gamma de imágenes en punto flotante no es necesaria (y puede ser contra-productiva) porque un formato en punto flotante ya proporciona una codificación pseudo-logarítmica.

Un error común es pensar que la codificación gamma se desarrollo para compensar por las características de entrada-salida del tubo de rayos catódicos (CRT por sus siglas en inglés). En las pantallas CRT la corriente de electrones, y en consecuencia la intensidad de la luz, varia de forma no-lineal en función del voltaje aplicado. Modificar la señal de entrada mediante compresión gamma puede cancelar esta no-linealidad de modo que la imagen de salida tiene la luminancia deseada. Sin embargo, las características gamma del dispositivo de visualización no son un factor en la codificación gamma de imagenes y video — necesitan codificación gamma para maximizar la calidad visual de la senal, independientemente de las características gamma del dispositivo de visualización. La similaridad entre la física de los tubos de rayos catódicos con la inversa de la función gamma necesaria para transmitir video es una combinación de suerte y de ingeniería que simplifico los circuitos electrónicos en las primeras televisiones^{[cita requerida]}

En fotografía

Cuando una película fotográfica se expone a la luz, el resultado de la exposición se puede representar en una gráfica que muestra el logaritmo de la exposición el el eje de abscisas y la densidad (o el logaritmo de la transmitancia) en el eje de ordenadas. Estas curvas se conocen como curvas Hurter–Driffield. Puesto que ambos ejes usan unidades logarítmicas, la pendiente de la sección lineal de la curva se denomina el exponente gamma de la película. Las películas en negativo suelen tener una gamma inferior a uno; las películas en positivo (diapositivas) típicamente tiene un gamma superior a uno.

La película fotográfica tiene mucha mayor capacidad de registrar ligeras diferencias en tonalidad de las que se pueden reproducir en papel fotográfico. Similarmente, la mayoría de las pantallas de video no son capaces de visualizar el rango de luminosidades (rango dinámico) que se puede capturar una cámara digital típica.

Por este motivo se ha invertido un esfuerzo artístico considerable en elegir que parte reducida del original debe mostrarse. La corrección gamma, o selección de contraste, es parte del repertorio fotográfico que se usa para ajustar la imagen reproducida.

Análogamente las cámaras digitales registran luz usando sensores electrónicos que normalmente tienen respuestas lineales. En el proceso de representar los valores originales lineales en forma de RGB convencional (por ejemplo, para almacenarlos en fomato JPEG) se realizan transformaciones del espacio de color y otras operaciones. En particular, casi todos los espacios estándares RGB y formatos de ficheros usan una codificación no-lineal (una compresión gamma) de las intensidades deseadas de los colores primarios; a mayores, la reproducción deseada esta casi siempre relacionada de forma no-lineal -a causa del mapeo de tonos- con las intensidades medidas en la escena.

Véase también

• Brillo
• Gestión del color
• Graduación del color
• Contraste
• Luminancia
• Mapeo tonal

Enlaces externos (en ingles)

• Rehabilitation of Gamma by Charles Poynton
• Gamma tutorial (from the PNG specification)
• Frequently Asked Questions about Gamma
• CGSD - Gamma Correction Home Page by Computer Graphics Systems Development Corporation
• The Lagom LCD monitor test pages
• Gamma Control Adjustment for HDTVs
• Gamma for Computer Games
• Batch gamma adjuster for Windows/Linux
• Stanford University CS 178 interactive Flash demo about gamma correction.