Problemi di qualità di sezioni in ombra dell'immagine su computer con sistemi Windows, immagini troppo scure su dispositivi Apple sono causate molto spesso dalle garatteristiche gamma. In questa sezione ci occupiamo del tema valore di gamma e della sua influenza sulla resa del colore. Sia per la gestione del colore che per la scelta del monitor ottimale è indispensabile essere ben informati sull'argomento. Vi consigliamo di leggere la nostra guida se attribuite una grande importanza alla qualità visiva. 

Le seguenti spiegazioni sono una traduzine dell'articolo „Is the Beauty of a Curve Decisive for Color Reproduction? Learning About LCD Monitor Gamma“ redatto in giapponese e pubblicato il 13 luglio 2009. Copyright 2011 ITmedia Inc. Tutti i diritti sono riservati.


Che cosa è il valore di gamma del monitor?

Il termine gamma ha la sua origine dalla terza lettera dell'alfabeto greco, nel quale la lettere Γ è maiuscola e la lettera γ minuscola. La parola gamma viene spesso utilizzata, per esempio con i termini raggi gamma o Gamma-GTP e conosciuto è anche il nome del sistema stellare Gamma Velorum. Nella tecnologia del computer, il termine gamma si riferisce in generale alla luminosità delle sfumature del grigio (scala dei grigi) tra il punto bianco e il punto nero.

Ma diamo un'occhiata a questo valore di gamma, di particolare interesse durante il processo di gestione del colore con monitor, stampante e scanner. Dal momento in cui questi dispositivi vengono collegati al PC, vengono immesse informazioni cromatiche tra i diversi dispositivi. Siccome ogni dispositivo ha le caratteristiche o tendenze cromatiche proprie, le informazioni cromatiche non possono essere restituite con la stessa precisione con cui sono state inviate. Le caratteristiche di gamma sono le proprietà di comunicazione del colore tra input e output.

Per riprodurre i colori sullo schermo di un monitor PC utilizza i tre colori base rosso (R), verde (G) e blu (B).  I valori di ciascun canale RGB viene codificato tramite numeri binari a 8 bit e la combinazione di tutte e tre le componenti RGB fornisce 256 valori distinti con una profondità colore di 2563 = circa 16,77 milioni di colori (detta anche "full color"): 256R x 256 G x 256 B.

Mentre alcuni monitor sono anche compatibili con una gestione a 10 bit di informazioni per colore RGB (210 = 1024 tonalità) o 10.243 (approssimativamente 1.064.330.000 tonalità), lo sviluppo di questo standard è progredito alquanto lentamente a causa di sistemi operativi o applicazioni incompatibili. Attualmente il modello di colore standard per il monitor per PC è il colore RGB a 8 bit e 16,77 milioni di colori.

Durante lo scambio di informazioni cromatiche tra PC e monitor la soluzione ideale sarebbe che l'informazione a 8 bit e ogni componente RGB venga riprodotta nello stesso identico modo dal PC, più precisamente il rapporto tra input e output sia di 1:1. A causa delle caratteristiche cromatiche differenti tra PC e monitor, tuttavia, l'informazione non viene mai trasmessa con una perfetta corrispondenza di 1:1.

La riproduzione dei colori nel monitor dipende principalmente dal valore di gamma che impone una relazione fissa numerica per ognuno dei tre canali RGB in ingresso e luminanza in uscita dal monitor. Questa relazione è rappresentata da una formula dove l'x descrive i valori originali, mentre sull'asse y abbiamo i valori in uscita dopo aver effettuato l'operazione (y uguale a x elevato a gamma).

Le caratteristiche di gamma vengono espresse con l'equazione y=xy. Il valore ideale di gamma del 1,0 è y =x. A causa del fatto che ogni monitor ha le proprie caratteristiche di gamma, in generale la coordinata y non corrisponde perfettamente a x. Il diagramma riportato qui sotto indica una curva adattata al valore di riferimento per Windows con 2,2. Il valori di riferimento per Mac OS è 1,8.

idealer Gamma-Wert vs. Windows-Standard vs. MacOS-Standard

In generale si può asserire che il valore di gamma del monitor nella riproduzione delle sfumature tende ad una rappresentazione più scura. Per permettere lo scambio preciso di informazioni cromatiche, vengono introdotti segnali dati, nei quali le tonalità sono già state schiarite. In questo modo si cerca di ottenere un rapporto 1:1 tra entrata e uscita. Questo tipo di allineamento di informazioni cromatiche viene definita correzione di gamma.

Un facile sistema di correzione di gamma. Se consideramo le caratteristiche di gamma del monitor e immettiamo informazioni cromatiche con valori di gamma opportunamente adeguati, le sfumature di colore (per esempio regolando i livelli delle tonalità intermedie), la gestione del colore può avvicinarsi alla formula ideale y=x. Dal momento che la correzione di gamma viene eseguita normalmente in modo automatico, otterrete una gestione corretta automaticamente sul monitor del PC. La precisione della correzione di gamma potrà tuttavia variare a seconda del produttore e del modello utilizzato (vedi i dettagli sottostanti).

Farbverwaltung zur Annäherung an den Idealwert „y = x“

La relazione della gamma tra i diversi sistemi operativi e il monitor LCD

Nella maggioranza dei casi, il valore ideale per sistema operativo Windows è indicato con un valore del 2,2. Questo è possibile in quanto Windows presuppone l'uso di un monitor che  utilizza un valore standard di 2,2. La maggiorparte dei monitor LCD si basano su un valore di riferimento di 2,2.

Il sistema Mac OS dispone di un valore di riferimento  gamma per monitor di 1,8 e che funziona allo stesso modo del sistema Windows. Se viene collegato un monitor con i valori gamma di 1,8 ad un Mac, otterremo una resa pressoché ideale.

Bild bei Gammawert von 2,2 und 1,8

Un esempio di rappresentazione della stessa immagini rispettivamente con un valore gamma di 2,2 (foto a sinistra) e di 1,8 (foto a destra). Nell'immagine con un valore gamma di 1,8 l'immagine risulta notevolmente più chiara. Il monitor LCD utilizzato è un monitor a 20 pollici EV2023W FlexScan di EIZO (pagina ITmedia).

I monitor LCD permettono una configurazione semplice del valore gamma mediante il menù OSD. Inoltre, è possibile selezionare il valore gamma dalle impostazioni disopnibili, incluso il valore di gamma 1,8 utilizzato dal sistema Mac.

Konfiguration des Gammawerts im OSD-Menü bei EIZO Monitoren

Le differenze dei valori standard di gamma dei sistemi operativi sono insorte per ragioni storiche. Windows ha assunto il valore di gamma utilizzato dalla televisione (2,2), mentre il sistema Mac OS ha adottato il valore di gamma di riferimento delle stampanti professionali (1,8). Il sistema Mac è sempre stato la piattaforma tradizionale per le arti grafiche e la prestampa che ancor oggi si basa sul valore di gamma standard 1,8. D'altronde il valore gamma di 2,2 è lo standard per lo spazio sRGB (definito per venire incontro alle esigenze delle immagini su internet e di contenuti digitali in generale) e per AdobeRGB (molto diffuso per la stampa con un gamut di colori esteso).

Visto il numero sempre maggiore di impiego di spazi cromatici come sRGB e AdobeRGB, Apple Computer ha deciso nel 2009 l'introduzione di Mac OS x 10,6 Snow Leopard che offre un valore standard di gamma di 2,2.


Correzione interna della gamma per un miglioramento delle tonalità cromatiche del monitor LCD

Come accennato, l'ambiente Windows parte dal presupposto che il valore gamma standard è di 2,2. Molti monitor LCD possono essere impostati su questo valore. A causa delle singole tendenze di ciascun monitor LCD (e dei rispettivi moduli LCD) non è possibile riprodurre una curva gamma lineare di 2,2.

I moduli LCD dispongono abitualmente di una curva gamma a forma di S con livelli massimi e minimi divergenti dai colori RGB. Questo fenomeno si incontra in modo evidente nelle aree molto chiare o scure dell'immagine e che si manifestano come scostamenti o ombreggiature.

Grazie alla funzione di correzione interna di gamma queste inesattezze della curva gamma possono essere rettificate, al fine di  ottenere un valore che si avvicina il più possibile alla curva ideale. Le specifiche tecniche dei dispositivi forniscono un valore utile di riferimento che consente di constatare se il monitor dispone di una funzione interna di correzione del valore di gamma: un monitor può essere considerato compatibile con la correzione di gamma interna se il numero massimo di colori rappresentabili si aggira circa su 1.064.330.000 o 68 miliardi di tonalità o più precisamente se nelle specifiche tecniche la tabella di riferimento colore (Look Up Table) disponibile raggiunge 10 o 12 bit.

Una funzione di correzione interna della gamma sfrutta un numero più ampio di sfumature intermedie e le reindirizza correttamente. Le informazioni tonali vengono poi inviate dal PC al monitor e trasmesse a 8 bit per canale RGB. All'interno del monitor viene effettuata una riassegnazione delle tonalità per incrementarle a 10 bit (circa 1.064.330.000 colori) o 12 bit (circa 68 miliardi di colori). Il colore ottimale a 8 bit per canale RGB (circa 16,77 milioni di color) viene identificato mediante il riferimeno alla tabella LUT e restituita sullo schermo. In questo modo vengono corrette eventuali irregolarità della curva gamma e scostamenti del rispettivo colore RGB, al fine di ottenere un output sullo schermo che si avvicini il più possibile al valore ideale y=xy.

Ma analizziamo la tabella Look Up Table che contiene le informazioni cromatiche caricate precedentemente. I risultati di certi  calcoli operatvi possono essere semplicemente rilevati nella tabella LUT, senza dover effettuare direttamente alcun calcolo. Ciò aumenta la velocità di elaborazione e trasmissione del sistema. La tabella colore LUT di un monitor  LCD definisce i colori ottimalia  8 bit per canale RGB ottimali sulla base dai dati cromatici disponibili dalla tabella LUT a 10 bit o 12 bit.

Graukeiltest
A sinistra: scudo del grigio con effetto di banding o aliasing (1), a destra: scudo lineare
ideale Gamma-Kurve vs. unkorrigierte Kurve
rosso = curva gamma ideale, blu= curva gamma non corretta
Ideale Gammakurve
rosso = curva gamma ideale, blu= curva gamma corretta

Una breve panoramica sulla funzione di correzione interna della gamma. L'invio di valori cromatici a 8 bit RGB da un PC viene sottoposto ad una ulteriore differenziazione dei colori a 10 o più bit. Il risultato viene in seguito indirizzato avvalendosi della Look Up Table a 8 bit per assegnare a ciascun canale RGB il tono più opportuno. Dopo la correzione interna della gamma, l'esito raggiunto si avvicina alla curva gamma ideale e offre una resa cromatica notevolmente migliorata.

I monitor LCD di EIZO utilizzano la correzione della gamma in modo proattivo. Nei modelli concepiti espressamente per la rappresentazione di immagini di alta qualità e in alcuni modelli della linea ColorEdge per la gestione del colore di segnali in ingresso a 8 bit RGB dal PC vengono sottoposti ad una molteplice differenziazione delle gradazioni e il calcolo eseguito a 14 e 16 bit. Lo scopo principale di questa operazione di calcolo è ottenere un ulteriore miglioramento delle gradazioni, in particolare nella rappresentazione delle tonalità scure. Agli utenti che sono alla ricerca di un monitor davvero altamente qualitativo si consiglia proprio la scelta di un monitor con simili caratteristiche.


Verifica del valore gamma del monitor LCD

Come conclusione abbiamo preparato dei test di prova e verifica del valore gamma del monitor LCD. Fissate le immagini sullo schermo, cambiate la distanza dallo schermo e contemplate le immagini seguenti ad occhi semiaperti. Confrontate la cornici quadrate rappresentate e le righe che li circondano. Cercate in particolari disegni o forme nella tonalità grigi apparentemente uniformi (luminosità). Questi schemi nelle cornici quadrate e alle righe nello loro intensità luminosa corrispondono approssimativamente al valore gamma attualmente impostato nel monitor.

Gamma Test

Sulla base del valore di gamma di 2,2,  l'impostazione del monitor della gamma è bassa se la cornice quadrata appare molto scura. Se la cornice appare chiara, il valore della gamma è elevato.  E' possibile adeguare le impostazioni della gamma modificando i parametri della luminosità del monitor o della scheda grafica.

Ovviamente, è ancora più semplice regolare il valore di gamma se siete in possesso di un monitor che consente di impostare direttamente i valori manualmente - come i monitor LCD di EIZO.  Per una resa cromatica ottimale è possibile definire il valore della gamma del monitor mediante la calibrazione del monitor.