详解 gamma 校正

以前用CRT显示器的时候，在显示器上面有一个选项，可以调gamma校正的数值，也不懂原理，就是知道改这个值可以改变屏幕显示的色彩。但是别以为gamma校正就仅仅是用来调整显示器的显示颜色，只要是图像显示、处理有关系的事情，几乎都和gamma校正有关系。

下面做一些提问测试，如果你有对以下任何一个提问回答yes的话，那么说明你还需要对gamma校正进行进一步的了解。

问题列表：

1 我不知道gamma校正是什么？

2 gamma是以前的CRT台式显示器遗留下来的东西，现在都是用液晶显示器，所以现在不需要gamma校正了。

3 伽玛只适用于印刷行业的图形专业人员，在印刷行业，准确的彩色复制非常重要——对于一般的图像处理，可以忽略它。

4 我是一个游戏开发者，我不需要知道它。

5我的操作系统的图形library处理了gamma校正，所以我不需管它。

6 我不用管gamma校正，把它交给一个流行的图形处理library来处理gamma校正就可以了。

7 像素RGB值(128,128,128)发射的光是像素RGB值(255,255,255)的一半。

8 从一些流行的图片格式（JPEG,PNG,GIF等等）的图片中加载像素数据进入buffer中，然后

运用图像处理规则直接作用在这些原始数据上。

如果有对任一项回答yes的话，那说明你还没有完全掌握gamma的知识。没关系，下面可以让你系统地学习一下gamma校正的知识。

一 gamma校正的起因 :人眼感知光线的特殊性

对于现实世界的光的强度来说，描述光的强弱，是根据光子在单位面积上的光子数量来描述的，这是物理规则，这是没错的，光的亮度（强度）是和光子数量成正比的。但是对于人眼来说，由于人眼的特殊构造，0.1倍光子数量的感知亮度，并不是等于0.2倍光子数量感知亮度的一半,也就是说眼睛感知亮度不是和光子数量成固定比例的，即眼睛感知亮度和光子数量之间的关系为非线性关系。为了把这两者的亮度关系说清楚，我们先定义几个名词：

物理亮度：表示光的强度，用光子数量乘以1个常量系数产生出来的值，也就是说光子数量与光的亮度（这里说的是物理亮度，不是眼睛感觉到的亮度）成正比。

感知亮度：眼睛感觉到光的亮度（光子进入眼睛视网膜，让大脑产生亮的程度）。

物理线性：以物理光子数量描述的线性数值空间，此空间值范围为[0.0,1.0]，0.0表示全黑（最暗），1.0表示全白（最亮）。

感知线性：以光子进入人眼产生的感知亮度描述的线性数值空间，此空间值范围也是[0.0,1.0]，0.0表示全黑，1.0表示全白。

我们把物理光子的亮度划为11个等级，0-10，分别对对应着由完全黑到完全白，每个等级递增0.1；然后我们也把人眼感知亮度也按同样的规则划分11个等级，如下图所示：

上图中上排是物理线性数值亮度，下排是感知线性数值亮度。这两者在各自的数值空间是线性的。对上排来说，0.2表示的光子数量是0.1表示的光子数量的2倍。对下排来说，0.2的感知亮度是0.1的感知亮度的2倍。注意：因为我们要对比两种亮度的关系，所以把上排中的光子数量转换成了感知亮度，即以颜色方块显示出来，如果不转换到同一个空间中就没法对比，不是吗？如何转换，下面会有讲述的。上排的1.0的颜色值是精确对应着下排1.0的颜色值，即全亮的物理光子表现出来的感知亮度就是感知线性空