Gamma 篇一

开始的开始 前言（可以跳过横线框住部分）

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

其实，LZ自己一直想写些杂七杂八的玩意来分享，一是对自己学到的东西做一个整理，二是和各位感兴趣的值友之间相互讨论学习 。

我个人（非必要）实际上很讨厌 那种抽象专业的表述文法 本文我会尽量 把抽象的专有名词写的通俗一点（虽然现在做不到 个人的目标 是 “用最简单通俗的语言解释各种生涩的知识”）。

所以，我这篇个人整理文，如果能 对感兴趣的萌新 如果可以提供那么 一点小小的帮助对我来说就是莫大的荣幸了。 大佬们看看笑笑就好。

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

文章受限于LZ个人 主观观点 和 知识广度 影响， 难免有不到之处，欢迎大家“怼”。

好了，闲话少说让我们开始吧

Gamma（有很多种，本文这里指的是校色相关的 其它暂不做讨论）

sRGB 校色中常常提到的 gamma=2.2（sRGB标准）到底是怎么产生的呢？

这个曲线的意义 这里先提一下：

Gamma 曲线就是把物理光强和美术灰度做了一个幂函数映射。（2.2即是这个幂函数的指数）

把（相对）抽象的定义放到一边，我们先从从 GAMMA产生的原因入手。

Gamma产生的原因主要有：

1、现阶段的技术，只能显示“有限的”灰阶数量

2、人对自然界刺激的感知，是“非线性”的。（韦伯定律）

关于灰阶：

关于第一点可能有萌新人不知道 “灰阶是啥”这里简单解释一下：

显示器上的每一个点（像素）都是由RGB（红绿蓝）三个子像素组成，

要想实现色彩变换则需要对 RGB三个像素做出不同程度的明暗调节。这种可调节的层次越多，所能呈现的画面也就越细腻。

跟灰阶相关的一个参数就是显示器的bit（位），也就是人们常说的的6bit、8bit 、10bit显示器：

6bit显示器 就是 2的6次方 64阶，因为有RGB三个子像素，那么理论只能能显示 64的3次方

262K(262,144)色。

8bit显示器 就是 2的8次方 256阶，因为有RGB三个子像素，那么理论只能能显示256的3次

16.7M(16,777,216)色。

10bit显示器 就是 2的10次方 1024阶，因为有RGB三个子像素，那么理论只能能显示1024的3次方

10.7亿(1,073,741,824)色。

（注：由于色彩抖动技术的成熟，大多数6bit面板都抖动成8bit，几乎已经做到和8bit肉眼区别不出来的程度）

这里的64、256、1024就是6bit、8bit、10bit显示器所能显示的 灰阶的数量。（也是后面所说的 灰阶资源紧缺的原因）

灰阶和显示器亮度区别

这是两个新手比较容易混淆的概念，简单点说就是：

灰阶是指像素级别的控制，通过控制RGB三个子像素的亮度层次从而实现不同颜色的变化。

普通用户调节的显示器亮度则是指显示器整体的背光亮度。

即：显示器显示一个画面同一时刻只能有一个背光亮度，而可以有多种灰阶组成。

下面的是一些小的闲话，可以不看 直接跳过横线框住的部分

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

由于抖动技术的成熟，目前市面上已经很少有原生8bit面板的显示器了（很多宣称8bit都是6bit抖动的），很多不会写bit 直接写16.7M，比如最近卖的比较好的U2417H升级版（面板从三星换成LG主要 参数还是差不多）

这里说明一下：显示器到底 是几bit的（位）决定的是 驱动的bit（位数），而液晶面板质量的好坏决定了颜色显示的准确度。也就是说 任何一个液晶面板 都可以加各种bit的驱动，但是质量差的面板就算装了8bit驱动， 显示也会明显不如6bit抖动的面板。

而网上曾出现过的谣言 ：“TN只能是6bit，VA/IPS只能是8bit” 存在本质上的理解错误。首先液晶面板显示关键是电压影响下，液晶分子在0°～ 90°（TN）或0°～20°（VA/IPS）间转动，而这个转动角度是无极调节，想要多少bit只要把 驱动电压从最高到最低分为2的n次方份就可以了。

所以每一块液晶板只有多少位驱动最合适自己的问题，本身并没有限制。

说白了就是在TN上面启用显示准确的高色域的代价和技术难度要比IPS/VA大得多， 实际上03年的时候，三星曾出过的一款叫171s（型号不太确定）的TN显示器，曾做到 16.7M，17英寸。当时售价4、5000RMB。

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

人眼的非线性：

假设 你 带着一根蜡烛，进入一个可以隔绝所有外部光线的房间， 里面的光源只有一根已点燃蜡烛 ，当你再点燃自己带的一根蜡烛时（共 + ） ，你会感觉 嗯~顿时亮了很多 。

但是，房间里面如果的已经点燃了23333根蜡烛（ × 23333）房间里面 已经亮如白昼，这时候你在点燃自己带的那根蜡烛（共 × 23333 + ）的时候，你或许、大概、可能感觉到亮度 有那么一丝丝的增加，但远没有从一根边两根那时候来的明显。

这样的例子 在实际生活中 其实有很多：音阶两个八度频率增加一倍，地震级数（里氏）每增加一级，释放的物理能量大32倍。

总结一下：

人通过 感官所感受的 均匀增加的事物（现象），实际客观变化实际上并不是均匀增加，而是以某种比列倍数来增加的。

Gamma=2.2 的由来

在继续之前，先给出一个名词“中灰” 我个人的定义（不保证完全正确但本文可以行得通，欢迎大家怼）

中灰

这是一个说简单也简单，说难也挺难，百度一下看懵小白的词汇（特别百度给的是RGB坐标）。

在本文中大家不需要做太深度的了解。

所以这里我给出一个（在本篇文章中可以行得通的）解释：

以人眼为标准所判断的纯黑过度到纯白 灰阶的中间点。

人眼的中灰和实际亮度的中点（50%）的区别与关系

这里我们先根据人眼的判断 建立一个 粗略的颜色 亮度的坐标

纯黑为 0.0

纯白为 1.0

中灰为 0.5

由于人眼这个器官对外界的感知是非线性的。所以，中间这个人眼判断的中灰 0.5 的实际的亮度 并不是纯白亮度的1/2。

那到底是多少呢？这里直接给一个大概的结论（96年微软定的）： 白像素的21.8%亮度。

换成我们的坐标 即 0.218。具体关系大致如图：

（注：这类图都是我用PS简单弄出来的，主要是为了方便表达，渐变条实际上是不怎么准，看看就好）

总结一下就是：在光线较暗的情况下，即使微小的亮度增长，人视觉也能感受是显著的亮度提升，

当实际亮度达到21.8%的时候，已经达到了人眼所认为的“中灰”标准。

在有限的灰阶资源下均匀的显示画面的明暗部

现有技术灰阶的显示数量是有限的，而人眼对外界刺激的感知又不是均匀的线性增加。

你会发现如果显示器显示的时候 不做任何处理，直接把从黑到白 按实际物理亮度均匀划分，显示灰阶变化会出现一个问题

即：在人眼看来你只把 21.8%左右的 资源用来显示 暗部，而80%的资源用来显示明部，这显然是不合理的。

显示器是给人眼看的，在资源有限的情况下 至少做到 明、暗 资源分配55开，才比较合理。

以8bit屏为例，（2^8 = 256阶）。假设 你要显示一条 按实际亮度均匀从黑（0%）到白（100%）过度图像。

那么 为了人眼观察的明暗区的均衡，你的128号 就不是用来显示实际的 50%的亮度度，而是用来显示 21.8%的亮度（如图）

因为液晶的原理是通过控制电压变化，让液晶分子转动不同角度来控制材料的感光度，从而实现灰阶变换的。所以，0到255 也可以看成 输入电压的变化。（即：0号电压、1号电压。。。。。。）

Gamma = 2.2 怎么得来的

首先我们把上图 百分比的纵坐标，和 0到255的横坐标坐标 按比例 统一换算成 0.0-1.0 （0.0号电压 对应 0.0号亮度纯黑、 1.0号电压 对应 1.0号亮度纯白）如下图：

竖轴实际要显示给人眼看图像（输出值）= 横轴输入的电压（输入值）的 Gamma次方 即：