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Perché si applica una curva tonale

Ai dati scene-referred, che sono dati in uno spazio lineare viene tipicamente applicata una curva tonale, il cui scopo è far rientrare il range dinamico (rapporto tra massima e minima luminanza) della scena nel range dinamico di una periferica standard (monitor, stampante) in modo “piacevole”.

Se la scena avesse un range dinamico simile a quello del monitor, non ci sarebbe bisogno di una curva tonale, o meglio si potrebbe usare una curva tonale “lineare” che non fa nulla (ma magari se ne applicherebbe lo stesso una non lineare per dare qualche effetto “artistico”).

Ma tipicamente non è così perché una scena del mondo reale può avere un range dinamico molto elevato (per esempio 1:100000) mentre il range dinamico di un monitor o di una stampante è di solito più basso (per esempio 1:1000). In tal caso la curva tonale ha il compito di riportare l’impressione complessiva di luminanza, contrasto e colore del mondo reale nell’intervallo limitato di una periferica standard in modo che risulti piacevole (successivamente la TRC del profilo di output applicherà la curva che trasforma i dati di luminanza in dati di chiarezza).

Cosa modifica la curva tonale

Una curva tonale ideale dovrebbe modificare solo la luminanza dei dati scene-referred, ma in pratica esistono due tipi di curva tonale:

• la curva RGB, applicabile a immagini in modalità RGB, simultaneamente sui tre canali;
• la curva cosiddetta “di luminosità”, applicabile al canale L di HSL, oppure L* di L*a*b*, oppure Y di XYZ.

Una curva tonale RGB oltre (ovviamente) alla luminosità modifica anche la tinta e la saturazione e questo è quello che succede con la curva tonale di Photoshop. (A proposito, l’entità delle modifiche di tinta e saturazione dipendono dallo spazio RGB in cui si lavora, e tra gli spazi RGB standard, quello che ha effetti minori è lo spazio ProPhoto: questo è stato affermato da Bruce Fraser e verificato da Marco Noldin nel suo blog).

Anche la curva tonale di ACR e Lr è una curva RGB, ma modificata in modo che la tinta (H di HSL) venga  conservata e rimanga solo la variazione di saturazione (soprattutto sulle curve “forti”). Questa è una scelta del programmatore di ACR, Thomas Knoll (vedi questo post nel Forum di Adobe Camera Raw). Dopo una variazione di curva tonale è dunque forse necessario, in Lr e ACR, regolare la saturazione globale.

L’algoritmo di questa modifica pare sia basato, partendo da una modifica di R, G e B,  sul mantenere il numero maggiore e quello minore e modificare quello intermedio in modo che la tinta rimanga uguale (vedi lo stesso post sopra indicato).

Come è composta la curva tonale

ACR e Lr costruiscono una curva tonale complessiva sulla base di quattro controlli (due cursori che stanno nella tacca delle impostazioni di Base e due curve che stanno nella tacca Curva):

• cursore Brightness (Luminosità, da – 150 a 150);
• cursore Contrast (Contrasto, da -50 a 100);
• curva Parametric (parametrica);
• curva Point (a punti).

Nel caso che ognuno di questi quattro controlli sia sulla propria posizione di default, cioè

• cursore Brightness (Luminosità): 50;
• cursore Contrast (Contrasto): 25;
• curva Parametric: curva dritta o lineare, tutti i quattro cursori a 0;
• curva Point: Medium Contrast (Contrasto medio);

viene generata una curva tonale di default rappresentata qui sotto (tratta dal blog di Sandy McGuffog):

Se invece i due cursori vengono messi a 0 e le due curve sono lineari, cioè

• cursore Brightness (Luminosità): 0;
• cursore Contrast (Contrasto): 0;
• curva Parametric: curva dritta o lineare, tutti i quattro cursori a 0;
• curva Point: Linear (Lineare);

allora la curva tonale complessiva risultante è lineare (cioè diritta).

Negli altri casi (cioè quando almeno uno dei quattro controlli è modificato) ne risulta una diversa curva tonale complessiva, che si può pensare ottenuta dalla curva tonale di default a cui si sommano gli effetti di questi quattro controlli.

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Fino alla versione 3 di Camera Raw c’erano solo due controlli per la curva tonale: il cursore Brightness (Luminosità) e il cursore Contrast (Contrasto), per la ridistribuzione “grossolana” di luminosità e contrasto.

Dalla versione 3 è stata introdotta la Point Curve (Curva a punti), che permette, dopo aver fatto la ridistribuzione “grossolana” di agire più finemente. Successivamente è stata introdotta la Parametric Curve (Curva parametrica) per equivalenza con Lightroom.

Le curve Parametric e Point (qui sopra in Camera Raw 6, qui sotto in Lightroom 3) agiscono sui dati lineari (come la curva tonale di default e quella complessiva), ma sono presentate come curve con gamma 2.2. Le regolazioni vengono convertite in gamma 1 e concatenate con le regolazioni dei cursori Brightness e Contrast; quindi convertite nello spazio di output prescelto.

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Quando si dà il comando Reset Camera Raw Defaults in ACR (Ripristina impostazioni predefinite Camera Raw) vengono resettati i valori dei due cursori e le forme delle due curve ai loro default e quindi la curva tonale complessiva torna ad essere la curva tonale di default.

Curva tonale nel profilo DNG

Ora che esistono i profili colore DNG per ACR e Lr che possono anche contenere una curva tonale, le cose si fanno un po’ più complicate perché la curva di default non è più necessariamente questa, ma quella impostata nel profilo.

Nel DNG Profile Editor è possibile scegliere una curva tonale tra tre curve tonali di base:

• la curva default di Camera Raw, che  è quella indicata qui sopra e anche qui sotto a sinistra in rosso;
• una curva diritta, cioè lineare, qui sotto in centro e in rosso:
• una curva tonale che abbiamo creato apposta per un profilo che stiamo modificando, qui sotto a destra e in rosso:

I numeri di In e Out che si vedono in basso a queste curve sono relativi ai dati lineari interni (cioè in ProPhoto gamma 1).

Il meccanismo di ACr e Lr è tale per cui la curva di base del profilo diventa la curva di default di ACR. In altre parole ogni regolazione fatta con i due cursori e le due curve in ACR e Lr agisce sulla curva di base del profilo. O, in altre parole ancora, se i quattro controlli sono ai loro valori di default (con l’eccezione dei Blacks che devono essere a 0) ACR e Lr forniscono esattamente quello che il profilo descrive.

Curva tonale lineare

Talvolta è necessario (o utile) che la curva tonale di una immagine sia “lineare”. Questo è utile per esempio per creare immagini HDR, high dynamic range. Oppure se si dispone di un monitor ad alto range dinamico, oppure quando la scena ha un basso range dinamico.

La linearità si può ottenere agendo sia sul profilo dell’immagine sia sui quattro comandi (due cursori e due curve).

Per quanto riguarda il profilo, deve essere creato con una curva tonale di base lineare:

Quando si usa questo profilo su una immagine, se i quattro cursori indicati sopra sono ai loro valori di default, la curva tonale dell’immagine è quella del profilo, cioè lineare.

Oppure, senza agire nel profilo, si può ottenere un curva tonale lineare mettendo a 0 i due cursori e le due curve indicate sopra.

In ogni caso se anche il cursore Blacks è messo a 0 i dati dell’immagine sono proprio i dati RGB di ProPhoto a gamma 1, e quindi usabili per esempio in un flusso HDR.

Questa immagine lineare si può aprire con Photoshop, che applica un gamma abbastanza facile da eliminare.

Vedi anche Modificare un profilo DNG di fotocamera e Usare un profilo DNG di fotocamera.