了解伽马GAMMA伽马值光灰系数.docx

了解伽马（GAMMA、伽马值、光度、灰度系数）
来源：pconline日期：2007-08-2600:05
一.在哪见过、听说过Gamma？
*还用说，AdobeGamma
*常听说MAC的默认Gamma是1.8，PC的是2.2
*我的显卡驱动程序里有Gamma调节
*我下载了一个软件，也可以调节显示器的Gamma
*WinDVD播放器带Gamma校正功能
*ACDSEE的曝光调节里可以调Gamma
*ACDSEE的选项中有EnableGammaCorrection
*XVViewer能以参数-gamma2.2启动（xwindow也可以）
*PNG文件里有Gamma校正
*Photoshop里当然也有
*ICCProfile也和Gamma有关？
*摄像头、数码相机、扫描仪？胶片？……中也有提到Gamma的
……
这些都是怎么回事？

图：显卡（驱动程序）上的Gamma设置

图：ACDSEE中的曝光调节
二.什么是Gamma？
2.1.显示器Gamma曲线
Gamma可能源于CRT（显示器/电视机）的响应曲线，即其亮度与输入电压的非线性关系。

图：一典型显示器的响应曲线，非常接近指数函数
(说明：上图中输入值为数字化的，即通常的RGB值，但可以理解数/模转换是线性的，所以它和输入电压是等效的)
归一化后，我们通常可以用一简单的函数来表示：
output=input^gamma
gamma就是指数函数中的幂。

图：归一化的Gamma曲线
注意上图曲线的一些特性：
*端点是不变的，即不管gamma值如何变化，0对应的输出始终是0，1的输出始终是1（这一特性会被用到）。这可能是gamma又被叫作“灰度”系数的原因吧。
*gamma>1时，曲线在gamma=1斜线的下方；反之则在上方。
另外说明一下，虽然是以显示器作为例子，但可扩展到一般的图像相关的输入/输出设备。Gamma曲线应该是普遍存在的，即使它不是严格的指数关系，可能还是会这么通称。至少我知道的数码机机/摄像头里的sensor也存在gamma曲线及gamma校正。
2.2.检查显示系统的Gamma值
在PC上，好像还没有什么软件方法可以得到系统的Gamma值（4.1会说明这一点）。有人做了一些图片，可以粗略估计。其原理和AdobeGamma类似。

图：Gamma对照图
使用方法：与AdobeGamma类似，即眯着眼，或站远点，或近视眼取下眼镜，总之当左边糊成一片，而右边某栏的亮度和左边相当时。注意：如果您没有做任何Gamma校正（没有使用AdobeGamma之类的软件，或虽使用了但校正系数设为1.0），测得的才是显示器的Gamma，否则只能称为系统Gamma（或复合Gamma）。如笔者的ACERAL1916W的GAMA值为2.0左右。
另外，通过显示器自带的ICCProfile是可以知道显示器的Gamma的，这个应该比较准。
三.什么是Gamma校正？
从一个数字化的图片文件，到我们最终看到的图片，中间要经过许多环节。几乎在任何一个环节上，都可以加入一些变换，以改变最终输出和最初输入的关系（类似的，这种关系被称作系统Gamma或复合Gamma）。
比如，对gamma=2.5的显示器，在数据传递到显示器之前，将其做一个gamma=0.4的变换（比如对显卡缓存中的数据，d’=d^0.4），这样就能从总体上得到一个线性的关系。
注意这里有一点混乱。通常我们说做一个gamma=c的校正，意思是指做output=input^(1/c)的变换。有一个倒数关系。

图：Gamma校正示意图
对于PC，显示器的Gamma是2.2左右（可能以前更多的是2.5，现在好像趋向2.2了），一般没有内置的校正，所以我们说AdobeGamma对Windows系统默认的校正系数2.2。对于MAC，显示器的Gamma是2.5，硬件内置了1.4的校正，所以它还需要2.5/1.4~=1.8的校正才成为线性的。下文对各种系统下的gamma校正过程有更详细的说明。
四.Gamma校正可能发生在哪里
4.1.系统级（硬件、操作系统）
显示器内没有听说过有何补偿，即使有，它们也对外呈现一定的gamma值。
主要的补偿发生在显卡及其驱动程序类。如果显卡硬件不支持，则由驱动程序软件完成。在Windows中，上层通过调用驱动程序的一个接口函数（DrvIcmSetDeviceGammaRamp）向其传递Gamma校正表（LUT），这个表的大小是3*256项（每项16字节），对应于RGB三个通道，每个通道256级。
描述这一细节，可以对有些事情更有把握：
*这种校正实际上可以是任意函数，而不限于gamma为幂的指数函数。
*也是因为此，不能通过驱动程序得到系统的gamma值（因为最多只能得到那个表）。
*这一设置对整个系统