gamma曲线

Gamma曲线
Gamma是什么？
一开始，它是一个专有名词，后来被广泛运用于图像灰度映射的校正。

宏观上我们看到的就是，Gamma变了，图像亮度就跟着变了，本质上是信息的映射关系在数学上变了。

Gamma是在计算机图形领域最不容易被理解掌握的概念之一，其中有很大一部分原因要怪它到处出现，极容易让人混淆。

Gamma的最初定义如下：“Gamma是用来描述显示设备的‘非线性’程度的专有名词”。

这是历史上Gamma所拥有的第一个定义。

但是很显然这样的一个定义并不能解释清楚任何的问题。

那么要解释清楚Gamma，首先要解释的就是显示设备的“非线性”。

一切的显示设备，比如计算机的显示屏幕、手机或平板电脑的屏幕、老式的阴极摄像管电视机（CRT电视机），或是新式的液晶屏幕电视机，都是“非线性的”。

以最为典型的CRT（Cathode ray tube阴极射线管）显示屏幕为例（无论是电脑或者电视机），所谓“非线性”即意味着，如果施加在阴极摄像管的电压强度 V 增加1倍，屏幕表面所输出的光强度 I 并不会很理想的相应增加一倍。

表达通俗一点就是说，非线性显示元件呈现这样的规律：输入电信号V的大小在乘方Gamma和乘以常数k之后，会得到相对应的输出信号 I，无论输入电压的大小与否，一个非线性元件的信号损耗特性
Gamma是固定的。

然而不同的显示设备，Gamma的大小是不尽相同的，常见的Gamma大小可能会在1.4到2.6之间，苹果电脑显示器的Gamma 在1,8左右，传统CRT电视机的Gamma在2.35-2.55之间。

总结来说，Gamma是跟着硬件设备走的，和电压以及光强度没有关系。

那么到这里，我们就终于能理解为什么Gamma的定义是“用来描述显示设备非线性程度的专有名词”了，理想的显示元件，电信号以线性比例对应光强度，Gamma=1，而现实世界中非线性的显示元件，Gamma≠1，Gamma越大，信号损失越大，信号的“失真”程度越高，因此Gamma就可以用来表示一个显示元件对信号的失真程度。

上面是一些解释，下面画出来曲线看一下
1.import numpy as np
2.import matplotlib.pyplot as plt
3.
4.gamma = 2.2
5.
6.a = np.arange(0,256,1)
7.plt.figure(1)
8.plt.subplot(2,2,1)
9.plt.plot(a) # 原始
10.
11. b = ((a+0.5)/256)
12.plt.subplot(2,2,2)
13.plt.plot(b) # 归一化
14.
15. c = pow(b,1/gamma)
16.plt.subplot(2,2,3)
17.plt.plot(c) # 校正
18.
19. d = c*256-0.5
20.plt.subplot(2,2,4)
21.plt.plot(d) # 反归一化
22.plt.show()
左：gamma=2.2 右：gamma=0.5。