Gamma (photographie)

Courbe caractéristique d'un négatif.

En photographie et cinématographie argentiques, le gamma, ou facteur de contraste, caractérise le contraste de l'émulsion. Plus sa valeur absolue est élevée, plus l'émulsion est contrastée et inversement. Une émulsion négative a un gamma positif puisqu'elle s'opacifie avec lumière, à l'inverse une émulsion inversible (diapositive) a un gamma négatif.

Le gamma s'évalue à partir d'un sensitogramme par la pente de partie rectiligne de la courbe de Hurter-Driffield, qui représente la densité D (c'est-à-dire le logarithme de l'opacité) de l'image d'une pellicule photographique selon le logarithme de la lumination H reçue. La lumination, parfois appelée exposition, est le produit de l'éclairement lumineux reçu par l'émulsion photographique par le temps d'exposition[1]. Sa formule générale est donc :

${\displaystyle \gamma ={\frac {\Delta D}{\Delta \log H}}.}$

Le contraste apparent d'un tirage papier en photographie ou d'un tirage positif en cinématographie résulte du gamma de l'émulsion utilisée à la prise de vue et de celui du support de tirage. Un transfert exact est assuré lorsque le produit de ces gamma est égal à 1. Un gamma supérieur à 1 donne un contraste accentué, et une impression de netteté accrue. Les pellicules inversibles ont un gamma négatif, d'une valeur absolue supérieure à 1.

Particulièrement en noir et blanc, on peut modifier le gamma en jouant sur la lumination et le temps de traitement dans le révélateur. Avec une forte lumination et un faible temps de traitement, on obtient un gamma plus faible. Un gamma d'émulsion négative est typiquement compris entre 0,5 et 0,7. Cela permet une plus grande latitude d'exposition : même avec un écart important de lumination, le sujet peut être dans la partie linéaire de la courbe, nécessairement limitée par la densité maximale et la densité de voile, résultant du traitement d'un film non exposé. Pour compenser, le film de tirage positif a un contraste supérieur à 1. Le tirage positif reproduit, en augmentant le contraste, une partie de la zone d'exposition correcte du film négatif. Au tirage, on peut mesurer et ajuster finement cette zone pour obtenir le résultat désiré, soit au tirage sur papier, soit, en film cinématographique, après examen de la copie de travail tirée avec les valeurs normales.

Le gamma caractérise l'effet d'un révélateur et d'un temps de développement sur la pellicule. Cependant, on utilise fréquemment la partie non linéaire du pied de courbe dans la composition. Les ombres de l'image sont ainsi moins contrastées, ce qui permet d'y distinguer des nuances dans le tirage. De plus, les émulsions courantes n'ont pas de partie linéaire bien définie. Des fabricants proposent des procédés conventionnels pour définir les deux points entre lesquels on mesure la pente. Le point inférieur est celui où la densité atteint une valeur de 0,1 au dessus de la densité de voile. Le point supérieur est celui où la lumination est de 1,5 supérieure à celle du point inférieur[2]. Kodak donne, sous le nom de facteur de contraste (Contrast Index) un indice similaire au gamma. Le point inférieur est le même, mais le point supérieur est à l'intersection de la courbe avec un arc de cercle centré sur le point inférieur, de 2 de rayon sur une échelle logarithmique orthonormée[3].

En vidéo, le terme gamma provoque souvent des confusions, parce qu'il désigne deux grandeurs distinctes[4] :

La caractéristique de transfert d'un transducteur optique électronique

C'est la relation entre l'éclairement, si c'est un capteur, ou l'exitance, si c'est un radiateur (comme un écran de télévision), et la tension à ses bornes. Elle n'est pas linéaire quand le transducteur est à tube. Le gamma est la pente de la droite qui représente le mieux la caractéristique du tube dans sa partie utile sur un graphique à échelles logarithmiques[5]. Ce gamma transpose celui de la photographie.

La correction de gamma

C'est l'amplification non linéaire que l'on applique au signal électrique avant la transmission pour obtenir un rendu satisfaisant[5]. Cet ajustement volontaire de la caractéristique du signal n'a pas de rapport nécessaire avec le précédent. Même si les transducteurs sont linéaires, le bruit de fond est moins visible avec un encodage non-linéaire. La correction de gamma peut se comprendre comme un moyen de transmettre non pas la luminance d'un objet, mais sa luminosité perçue.

Si on représente d'ordinaire la fonction de transfert d'opacité des émulsions photographiques sur une échelle logarithmique, dans les systèmes vidéo, particulièrement à tube cathodique, on présente la tension en entrée et la luminosité en sortie sur une échelle linéaire. En conséquence, la caractéristique de gamma, qui représente au fond la même chose qu'en film, est une relation suivant une loi de puissance approchant la relation liant l'amplitude du signal de luminance (en volts) d’un signal de télévision et l'exitance (en lm/m²) de l'image sur l'écran à tube cathodique.