了解伽马(GAMMA、伽马值、光度、灰度系数)

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，PC的是

* 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 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

. 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。

. 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（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），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=的显示器，在数据传递到显示器之前，将其做一个gamma=的变换（比如对显卡缓存中的数据，d’ = d ^ ），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是左右（可能以前更多的是，现在好像趋向了），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。对于MAC，显示器的Gamma是，硬件内置了的校正，所以它还需要~=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

. 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

. 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。）

. 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），这时你可以把文件的Gamma调为保存，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。