macOS et la courbe de gamma

La courbe de gamma (et par extension, la valeur de gamme), c’est quoi exactement ? Il s’agit d’une correction effectuée sur les images pour prendre en compte deux choses. La première vient de la réponse de l’oeil humain, qui n’est pas linéaire. La seconde vient des écrans cathodiques, qui ne l’étaient pas non plus. Sous macOS, c’est un sujet intéressant car Apple a changé la valeur il y a quelques années, et l’arrivée du HDR complexifie les choses.
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Je ne suis pas spécialiste du sujet, donc je vais essayer de vulgariser un peu pour expliquer les deux causes de l’utilisation de la courbe. Commençons par l’oeil humain. Globalement, l’oeil est beaucoup plus sensible aux variations de luminosité quand l’environnement est sombre que quand il est lumineux. Une bougie allumée dans une pièce sombre sera perçue comme amenant beaucoup de lumières, alors que la même bougie dans une pièce éclairée sera pratiquement invisible. Pour les écrans cathodiques, le problème vient du rapport entre la tension appliquée et la luminosité obtenue. Si on obtient une luminosité x avec une tension y, une tension y/2 ne donne pas une luminosité x/2 mais plutôt une luminosité x/5. Pour obtenir un résultat qui semble linéaire, une correction est donc appliquée avec une valeur de gamma. La forum reste simple : y = x^gamma.

Ce qui est intéressant, c’est que la valeur de gamma varie en fonction des cas. A une époque, les écrans cathodiques utilisaient une valeur de 2,5, mais actuellement la norme est de 2,2. Dans les ordinateurs, les modèles d’Apple utilisaient jusqu’en 2009 une correction avec une valeur de 1,8, alors que les stations SGI travaillaient à 1,7. Typiquement, une image affichée avec un gamma de 1,8 semble plus claire qu’avec un gamma de 2,2 (la norme actuellement). La correction de gamma joue surtout sur la perception des gris, étant donné que le blanc et le noir ne varient pas. Apple avait choisi à la base une valeur de 1,8 en fonction de certaines caractéristiques de QuickDraw et des imprimantes de l’époque, le Mac étant très populaire dans le monde de la PAO. Le passage à 2,2 avec Snow Leopard a simplifié le passage entre le monde PC et le monde Mac, avec une correction identique dans les deux cas.

Ce passage est visible dans les fonds d’écrans de Snow Leopard et Leopard, spécialement avec Abstract 1. Comme Apple a essayé d’obtenir une perception identique, le fond d’écran de Snow Leopard est plus clair que celui de Leopard, étant donné que le gamma de 2,2 de Snow Leopard assombrit l’image. En modifiant rapidement le gamma avec Pixelmator en fonction des valeurs, on voit bien que les différences s’estompent. Dans la majorité des fonds d’écran présents dans les deux OS, le changement est clairement visible quand on ouvre le fichier avec le mauvais OS.

La version Leopard (prévue pour un gamma 1,8)

La version Leopard (prévue pour un gamma 1,8)


La version Leopard modifiée pour un gamma 2,2

La version Leopard modifiée pour un gamma 2,2


La version Snow Leopard, prévue pour un gamma 2,2

La version Snow Leopard, prévue pour un gamma 2,2


La version Snow Leopard, modifiée pour un gamma 1,8

La version Snow Leopard, modifiée pour un gamma 1,8

A noter que la courbe de gamma peut être modifiée (et l’est) par certains appareils, étant donné qu’elle a été pensée pour les écrans cathodiques mais que ces derniers n’existent pratiquement plus. Les fabricants d’écrans (mais aussi ceux de capteurs) utilisent donc des courbes plus adaptées au matériel que la simple courbe gamma. Enfin, quel rapport avec le HDR ? La gestion des hautes luminosités pose des soucis avec la courbe de gamma classique. Les solutions récentes consistent à utiliser des courbes logarithmiques adaptées aux hautes lumières, avec un codage sur 10 ou 12 bits pour les couleurs. Les solutions se basent soit sur une courbe qui suit celle de gamma sur les basses lumières et une courbe logarithmique sur les hautes lumières (Hybrid Log-Gamma), soit sur des courbes qui contiennent les données pour les écrans classiques et pour les écrans HDR, sous la forme de métonnées ou d’un flux secondaire. Vu que macOS Sierra et les iMac 5K supportent a priori le HDR, j’imagine qu’Apple a planifié un passage sur ce type de courbes.