了解伽马（GAMMA、伽马值、光度、灰度系数）来源：pconline 日期：2007-08-26 00:05一. 在哪见过、听说过Gamma？* 还用说，Adobe Gamma* 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Enable Gamma Correction* XV Viewer 能以参数-gamma 2.2 启动（x window也可以）* PNG文件里有Gamma校正* Photoshop里当然也有* ICC Profile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 ^ gammagamma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Adobe Gamma类似。

图：Gamma对照图使用方法：与Adobe Gamma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Adobe Gamma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ACER AL1916W的GAMA值为2.0左右。

另外，通过显示器自带的ICC Profile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Adobe Gamma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有效（任何程序，任意显示的图片都受它影响）。

以前我一直不明白Adobe Gamma和驱动程序的Gamma是什么关系，它们一起出现就不知所措。

还有人说它们是共同作用的。

现在我完全明白了，没有迭加关系，最后者的设置有效。

而且，Adobe Gamma也不必是（实际上也不是）一个驻留程序，它仅在启动时将那个表传给驱动程序就完成了它的任务。

还可以用其它程序来校正/设置gamma，下面是一个方便的小工具：Gamma Panel。

（查看本文中的图片，需要经常改变gamma，最好下一个，Free的。

）图：Gamma Panel，一个校正系统Gamma的小工具4.2. 应用程序级如前提到的，某些播放软件有Gamma校正功能，ACDSEE也有。

这时，它们不是修改系统的Gamma校正表，而是在解码时对当前帧/图像作了实时的Gamma 变换。

图：ACDSEE浏览图片时可加载Gamma校正功能图中左边是由IE打开的同一图片（无Gamma校正），可以看出它们的亮度不同。

（不过，黑框和白边是相同的。

）4.3. 文件级如前面提到的（图 1-2 ACDSEE中的曝光调节），某些图像处理软件可以调整文件的Gamma，这种调整的结果将写入文件（即相当于对图像进行某种处理）。

比如，当你的PC未进行Gamma校正（你的系统Gamma=显示器的Gamma约2.2），这时你可以把文件的Gamma调为2.2保存，你以及其它未校正系统Gamma的PC 用户看到的这个图片应是正好的。

（注意，这里有一个前提即原始图片在Gamma=1的系统上看是“正好”的。

另一种方式则是将Gamma校正的系数写入文件内，而不改变文件内容，而浏览/处理软件在解码这一图像时会依据这一参数对它单独进行Gamma校正。

（这被称作“文件Gamma”。

PNG格式支持）总之，不管Gamma校正发生在哪一环节，它们是等效的（在理想情况下/或近似地看）。

明白在哪些环节Gamma发生了怎样的变化，然后做一些乘除法就可以了。

五. 改变Gamma带来的影响5.1. 影调的变化通常的感觉是，系统gamma高，图像会发暗，而校正后，画面变亮。

观察下列图片。

两个对应的File Gamma=2.5的图片是为了模拟系统Gamma的变化。

或者也可以用Gamma Panel之类的工具，将Gamma校正系数设为1.0~2.5观察（每组中的第1个图片)。

图灰度图0-128, File Gamma=1.0图灰度图0-128, File Gamma=2.5图灰度图128-255, File Gamma=1.0图灰度图128-255, File Gamma=2.5图：很直观的调整Gamma值的例子结论：* 当系统Gamma高（Gamma校正=1.0）时，看到的图像暗部影调丰富；反之，则亮部丰富。

* Gamma校正设为2.5时看到的File Gamma=2.5的图片，和校正设为1.0时看到的File Gamma=1.0的图片相当。

5.2. 颜色的变化很显然，Gamma的变化带来亮度的变化。

而单独改变某个通道的Gamma，则会则会带来色调（Hue）的变化。

Gamma Correction = 1.0 Gamma Correction = 2.5Source Output Source OutputR 80% R 57% R 80% R 80%G 20% G ~0% G 20% G 20%B 20% B ~0% B 20% B 20%当然，如果显示器本来就偏色，我们则可以改变某个通道的Gamma使其总体上保持均衡。

5.3. 其它其它影响在后面有说明或提及。

六. 校正Gamma的理由主要指是否要将系统Gamma校正到1.0。

因为校正总是存在的。

（下同）6.1. 标准化及互换性如果数码相机/扫描仪给你一个Gamma=1.0的图片，你最好是在系统Gamma=1.0的系统上查看；或者当你的数码图片要拿去输出时，对方系统Gamma=1.0；……（这部分涉及到色彩空间、ICC Profile，我还不太清楚，而且接触的设备非常有限，不多说了。

）6.2. 算法上的要求在涉及不同灰度的混合时，就会对gamma有要求。

一个简单的例子，考虑在填充时，一半的黑（0）+一半的白（255），效果应该和50%的灰（128）相同。

但这仅在系统gamma=1.0时成立。

又如，彩色转黑白时常说的：30% R + 59% G + 11% B，也是针对gamma=1.0而言。

同样，许多算法也是针对1.0的系统gamma，否则算法内要做gamma校正。

下面是一个抗距齿（anti-alias，反走样）的例子。

图：通常情况下的边缘由于只能在矩形的点阵中画斜线，而斜线的像素值为全黑，当斜线较陡（或平）时，就会有明显的锯齿感。

图：采用anti-alias后，锯齿感没有那么明显了在Photoshop中放大查看此图片，就会发现边缘不是全黑的，而是渐变的。

（这是对anti-alias的直观理解。

）注：不要用ACDSEE放大查看，它默认的放大算法是插值的，无法看清像素的原貌。

图：anti-alias并gamma校正后，锯齿感完全消失当然，如果你保持系统gamma=1.0去查看上面的图片，就会发现第2张图完全无锯齿感，第3张图反而有一点。

（这不是也可以作为一种估计系统gamma的方法吗）七. 不校正Gamma的理由7.1. 现实的非标准化假定你的图片作为Web发布，你的用户（观众）的系统Gamma会是1.0吗？即使可以假定色影无忌的泡菜会用Adobe Gamma将他们的系统Gamma校正到1.0左右，但绝大多数普通用户呢？——在接触到Photoshop前，我是不知道什么Gamma的。

也许只能折衷吧。

（MAC通过硬件只校正到1.8，SGI只校正到1.4，不知道有没有这方面的原因。

）Making Good Cross Platform And WWW Pictures而我们整天面对的操作系统，它默认用户界面的设计，又是以什么系统Gamma值为前提的呢？——似乎设为1.0并不是最舒服的。