All'interno di una foto JPEG o di un video in MPEG4, le informazioni sono codificate ad 8 bit per componente cromatica, il che si traduce in 256 diversi livelli per ciascuna componente, da zero fino a 255. Miscelando in modo diverso le tre componenti primarie RGB, ciascuna codificata ad 8 bit (256 x 256 x 256), è possibile ottenere 16.777.216 combinazioni diverse, i “famigerati” 16 milioni di colori. Per ogni componente, rapportando i 256 differenti livelli in una scala da 0 al 100%, il livello 128 sarà pari ad una intensità di segnale del 50% mentre il livello 255 sarà pari al 100%.

Se un display ideale è in grado di generare una luminanza di 100 cd/m2 con il “bianco” al 100% (quindi con una immagine che abbia 255 di rosso, 255 di verde e 255 di blu), riproducendo una immagine che rechi un “grigio” al 50% (ovvero 128 di rosso, 128 di verde e 128 di blu), il livello di luminanza non sarà pari a 50 cd/m2 ma a meno della metà: circa 22 cd/m2. Lo stesso display ideale che riproduce una immagine con intensità del “grigio” al 20%, restituirà un livello di luminanza di appena 2,9 cd/m2. In pratica, non c'è linearità tra il segnale in ingresso e l'energia con la quale viene riprodotta la luce dal display.

Differenza tra segnale in ingresso e segnale in uscita: quest'ultimo è la "curva" del gamma
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La relazione che c'è tra l'intensità del segnale da riprodurre e la luminanza emessa dal display è di tipo esponenziale, viene definita “gamma” (o “curva del gamma”, visto che si tratta di una curva e non di un segmento rettilineo) e l'esponente che caratterizza questa relazione, per le immagini riprodotte dai display “mobile” deve essere pari a circa 2,2 sia che si tratti di una foto o di un filmato, anche a risoluzione 4K. Con gamma più elevato (superiore a 2,2), l'immagine risulta molto più scura sulle basse luci, con la tendenza a nascondere vicino al “nero” i primissimi livelli. Al contrario, con gamma più basso (inferiore a 2,2), le basse luci saranno più luminose (quindi con display più leggibile con elevata luce in ambiente) ma con una percezione del contrasto soggettivamente inferiore.

Il nostro foglio xls con il calcolo dei valori del gamma su 15 punti della scala dei grigi
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Nell'analisi del nostro Gamma Benchmark, misuriamo il valore del gamma in più punti della scala dei grigi, con più risoluzione sulle basse luci e con pubblicazione di varie curve relative alle diverse impostazioni del display, qualora fossero disponibili. Il valore principale del benchmark - quello che viene messo a confronto - nella tabella è lo scostamento del gamma medio rispetto al riferimento di 2,2. Gli altri due valori riportati sono lo scarto minimo e quello massimo che non hanno effetti al momento nella posizione all'interno della classifica ma che sono comunque importanti, nel senso che scarti minimi e massimi più elevati caratterizzano un display di qualità inferiore. La media viene calcolata tra tutti i valori misurati, quindi con maggior “peso” per i primi gradini della scala dei grigi.

C'è anche da sottolineare che il "riferimento" del gamma di 2,22 ha senso soltanto quando la luce in ambiente è piuttosto bassa. In ambienti illuminati oppure all'aperto il discorso si ribalta e un display con gamma molto più basso, compreso ad esempio tra 1,5 e 1,7, avrà un enorme vantaggio rispetto ad un display con gamma 2,22 poiché le informazioni sulle cosiddette "basse luci" (le zone più scure) saranno più visibili. Per questo motivo ci sarà anche una seconda chart con il valore del gamma di riferimento pari a 1,6 e quindi relativo all'utilizzo del prodotto con molta luce in ambiente (ovvero quasi sempre). Al momento non ho ancora trovato prodotti mobile con gamma "intelligente", che sono in grado di cambiare la curva del gamma a seconda della quantità di luce in ambiente. Al momento sembra che l'unico automatismo possibile sia il controllo della retroilluminazione. Spero vivamente di essere smentito quanto prima.

Il gamma e il rapporto di contrasto nativo di un display sono fortemente correlati. Ipotizziamo di avere un display ideale, con gamma 2,2 e con luminanza massima di 200 cd/m2. Se allo stesso display facciamo riprodurre una immagine con grigio al 2%, dovremmo poter misurare una luminanza di circa 0,03 cd/m2 il che presuppone un rapporto di contrasto, tra il 100% e il grigio al 2%, di circa 6.500:1. Purtroppo, i display con tecnologia LCD per il settore “mobile” al momento hanno un rapporto di contrasto di quasi un ordine di grandezza inferiore (in media tra 900:1 e 500:1 tra bianco e nero, figuriamoci tra bianco e grigio al 2%). Per questo motivo, nei display con rapporto di contrasto più contenuto, sarà normale che il valore del gamma ai primi gradini della scala dei grigi sia più basso rispetto al riferimento.

Maggiori informazioni sulla curva del gamma sono disponibili in questo articolo.