Gamma校正

更新时间:2023-05-29 08:11

Gamma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。

详细介绍

RGB值与功率并非简单的线性关系,而是幂函数关系,这个函数的指数称为Gamma值,一般为2.2,而这个换算过程,称为Gamma校正。

为什么显示器要Gamma校正呢?因为人眼对亮度的感知和物理功率不成正比,而是幂函数的关系,这个函数的指数通常为2.2,称为Gamma值。

打个比方,功率为50%的灰色,人眼实际感知亮度为

而人眼认为的50%中灰色,实际功率

所以RGB中的灰度值,为了考虑到较小的存储范围(0~255)和较平衡的亮暗部比例,所以需要进行Gamma校正,而不是直接对应功率值,因此RGB值RGB颜色值不能简单直接相加,而是必须用2.2次方换算成物理光功率后才能进行下一步计算。这一点在下面的灰度计算公式中就有所体现。

应用

Gamma校正的应用之一,就是明度和灰度计算公式。

RGB明度计算公式:

L取值范围为0~1

RGB灰度计算公式:

注意这里的2.2次方和2.2次方根,RGB颜色值不能简单直接相加,而是必须用2.2次方换算成物理光功率。因为RGB值与功率并非简单的线性关系,而是幂函数关系,这个函数的指数称为Gamma值,一般为2.2,而这个换算过程,称为Gamma校正。

原理

校正原理

校正原理

液晶电视机显示器由于液晶屏红绿蓝三色电光特性不一致,表现为各个灰阶颜色差异较大,需要校正各个灰阶的颜色。尤其暗场的灰阶误差非常明显,无法通过白平衡调节来清除各灰阶的颜色误差。只有各灰阶的颜色一致后,方能通过亮暗场的白平衡调节,将色温调节到要求的色温。另一方面液晶电视机显示器的亮度比较高,为了增加液晶电视机显示器的透亮度,更好地表现颜色,需要对液晶电视机显示器的亮度进行非线性校正。这些,都需要通过对液晶电视机显示器进行GAMMA校正来完成。校正GAMMA曲线后,可以实现如下目的:暗场灰阶的颜色明显改善,各灰阶的颜色误差明显减少,暗场颜色细节分明,图像亮度颜色一致,透亮度好,对比明显。同一尺寸不同屏的电视对颜色表现的明显一致

曲线图

Gamma校正的曲线如图

gamma 校正是指更改 gamma 值以匹配监视器的中间灰度

Gamma 校正补偿了不同输出设备存在的颜色显示差异,从而使图像在不同的监视器上呈现出相同的效果。

gamma 值为 1,对应一个“理想”监视器;也就是说,这个监视器具有从完美的白色通过灰色到黑色的连续线性渐变效果。然而,理想的显示设备是不存在的。电脑监视器是“非线性”的设备。gamma 值越高,非线性程度越大。NTSC 视频的标准 gamma 值为 2.2。对于电脑监视器,gamma 值一般在 1.5 到 2.0 之间。

在电脑上创建图像的时候,您根据从监视器上看到的色彩值和强度设置图片。因此,在您的监视器上看上去很完美的一幅图片,保存时将会补偿监视器 gamma 值引起的偏差。同一幅图像在其他的监视器上(或复制到受到 gamma 影响的显示介质上)的显示会有所差别,这取决于显示介质的 gamma 值。

步骤

需要两个基本步骤补偿 gamma 变化:

校准输出显示设备,以使软件生成的中间色调精确地复制到显示设备上。在“首选项”对话框(显示 Gamma)的 Gamma 面板中进行此项操作。

通过渲染器和文件输入到软件,确定要应用于文件输出的 gamma 值,例如纹理贴图。这个控件也位于“首选项”对话框(文件 Gamma)中的 Gamma 面板中。

gamma 校正中最重要的一条规则就是只做一次校正。如果做两次的话,图像质量会过亮并损失颜色分辨率。

对于输出文件的 gamma,视频设备(例如录像机)拥有自己的硬件 gamma 校正电路。因此,需要决定由软件进行输出 gamma 校正还是让输出设备进行处理。

硬拷贝打印介质不需要进行 Gamma 校正。

通过 Adobe Photoshop 这样的程序导入本软件的文件已经进行了 gamma 校正。如果在同一个监视器上查看这些文件觉得效果不错,则不需要设置输入文件 gamma。

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