为什么伽玛有用

对于几乎所有数字图像系统，伽玛（Gamma）都是一个很重要，但是很难懂的概念。伽玛描述的是像素数值和像素实际亮度之间的关系。没有伽玛，数字摄影机捕捉的颜色（在标准监视器上）就和人眼看到的大相径庭。提到伽玛，常常出现的说法还有“伽玛校正”、“伽玛编码”和“伽玛压缩”，但其实它们讲的都是相似的概念。如果了解了伽玛的工作原理，我们的曝光技巧就会大大提升，也能在剪辑过程中如虎添翼。

为什么伽玛有用

我们的眼睛和摄影机有不同的感光方法。现在，假设有一束光，我们把它的光量调到两倍。对于摄影机来说，感光元件接触到两倍光量，那么摄影机接收的信号也会是原来的两倍（“线性”关系），听起来没什么特别的，对吧？但是，我们的眼睛可不是这样工作的。接收到两倍的光量后，眼睛看到的亮度根本不是原来的两倍，只是会仅仅觉得“亮了一点点”。而且，光的强度越大，这种现象就越明显，这就是“非线性”关系。

但是，摄影机对暗处的敏感度不及人眼。这么说来，人眼对暗处很敏感，对亮处不那么敏感。当然了，这样的特性是因为我们的生物需求:让眼睛在更广的亮度范围内工作，而不是一出门就被光线刺得睁不开眼。

但这和伽玛有什么关系？伽玛就是人眼光敏感度和摄影机光敏感度之间的桥梁。保存一张数字图像后，这幅图就被伽玛编码了，出来的照片效果就和人眼感知的效果比较接近了。

伽玛编码的图像能更高效地存储灰阶。伽玛编码能够把灰阶重新分布成眼睛习惯的状态。不然，系统就会用过多的位深来描述亮调，用过少的位深描述暗调。

从图中可以看出，线性编码在描述暗调时所用的灰阶数量不足，但描述亮调时又用了太多灰阶。相反，用伽玛编码，就能让这些色调在视觉感知上更加均匀，它也保证后续的剪辑、调色使用的是视觉上自然、一致的色调。

现实世界的图像普遍有至少256阶（8bit）,用伽玛编码就足以使色调看起来平滑均匀。但是如果使用线性编码，就得要八倍的灰阶（11bit）才能避免色调分离的现象。

尽管有众多优点，伽玛编码还是把画面录制、显示的过程变得复杂了一些。

这一步也是多数人容易混淆的一步，所以我们慢慢讲。经伽玛编码的画面必须经过“伽玛校正”，“伽玛校正”的作用是把画面的光转换成原场景的样子。也就是说，伽玛编码的目的是记录画面，而不是显示画面。整个过程由下图阐释：

1. 图像文件伽玛

（Image File Gamma）。

摄影机或RAW显像软件将图像转为标准JPEG或TIFF格式时，会自动执行这个步骤。它充分利用已有的位深，重新分布摄影机的原生灰阶。 

2. 显示伽玛

（Display Gamma）。

这一步针对的是显卡和显示设备带来的影响。显示伽玛的主要作用是补偿文件的伽玛,避免画面在显示设备上看起来过亮。

3. 系统伽玛

（System Gamma）。

系统伽玛代表一个画面运用的所有伽玛值的净影响。如果要十分真实地复现一个场景，系统伽玛最好呈现出一条直线（伽玛=1.0）。直线说明输入（原场景）和输出（屏幕上或打印出来的亮度）是一致的。但是，为了提高对比度，有时候系统伽玛会略微高于1.0，这样就能补偿显示设备动态范围的不足，也能应对不理想的监看环境和画面眩光。

图像文件伽玛

图像文件伽玛通常由嵌在文件里的色彩配置决定。多数图像文件使用1/2.2的伽玛编码（比如使用sRGB和Adobe RGB 1998的图像）。但RAW文件是特例——它使用的是线性伽玛。虽然如此，RAW图像查看器普遍会使用1/2.2的伽玛监看，否则图像看起来就太暗了。

线性RAW图像

（图像文件伽玛=1.0）

经伽玛编码的图像

（图像文件伽玛=1/2.2）

如果文件里没有内嵌的色彩配置信息，那么默认的伽玛值是1/2.2。不带色彩配置信息的图像格式一般有PNG、GIF以及在“保存为网页格式”设定下创建的JPEG图像。

显示伽玛

显示伽玛是校正监视器、调节对比度时控制的伽玛。业内一般通用2.2的显示伽玛值，省去用户比较各种伽玛效果的精力。

还记得我们说过，显示伽玛是对图像文件伽玛的补偿吗？补偿后得到的效果就是系统伽玛了。对于标准伽玛编码的文件（蓝线），改变显示伽玛（红线）就能得到整体效果（紫线）。

如何解读图表？还记得吗？之前我们讲过图像文件伽玛和显示伽玛得到的整体效果是系统伽玛。

第一幅图中（左一），因为图像伽玛没有被显示伽玛校正，所以最终的系统伽玛曲线向上弯曲。第二幅图中，由于显示伽玛没有校正到位，所以系统伽玛曲线依然小幅向上弯曲，画面仍然比较亮。第三幅图中，显示伽玛准确校正，所以系统伽玛呈线性变化。第四幅图中，显示伽玛过度校正，让系统伽玛曲线向下弯曲，所以画面过暗。

整体上，显示伽玛综合考虑了原生监视器/LCD伽玛以及显示设备本身或显卡使用的各种伽玛校正。

显示的效果和显示设备

的类型高度相关

CRT监视器。

因为工程方面的奇特巧合，CRT的原生伽玛是2.5，基本上就是人眼的反面。所以经伽玛编码的文件可以直接发送到CRT屏幕上，自动校正成视觉上还行的画面。但是，要达到整体显示伽玛为2.2的效果，还需要进行小幅的伽玛校正。通常，设备制造商会把这个功能设为默认，当然，也可以通过监视器校正达到这个效果。

LCD监视器。

相比CRT,LCD监视器就没有那么幸运了。如果要达到整体显示伽玛为2.2的效果，需要大幅校正。这个时候，LUT(查找表)就派上了用场。

小贴士：

“显示伽玛”这个词可能会让人一头雾水，因为它总是和“伽玛校正”混起来，这也很正常，因为显示伽玛“校正”的就是图像文件伽玛。但是，二者的概念其实是相反的。举个例子，当我们进行“1.5的伽玛校正”时，真正应用的伽玛值是1.5的倒数——1/1.5，毕竟1/1.5的伽玛值会抵消1.5伽玛值的影响（1.5*1/1.5=1.0）。如果伽玛校正的值高一点，就会得到更亮的画面，而如果显示伽玛值高一点，会得到更暗的画面。

审核编辑 ：李倩