淺談GAMMA校正

做影象處理時需要弱化光照影響。發現Gamma校正有效果，但也僅限於知道有這個指數關係，查閱了一些部落格和網站，現整理如下。

1 關於人眼和計算機

人眼對暗部細節比較敏感。

人眼不同於攝像機，接收光子來感知光線。比如：在一間小黑屋中每增加一盞燈，攝像機都能線性增加亮度。但是人眼在黑暗時增加一盞燈時感受明顯，往後隨著燈的個數增長人眼並不會有明顯感受。如果將實驗做成圖表，如下圖所示，藍色為人眼紫色為攝像機。

這種特性有一個生物學原因：它使我們的視野能夠在更廣泛的亮度範圍內執行。否則，我們在戶外遇到的典型亮度範圍將太大。參考以下三圖，第一幅為原始圖，第二幅為 5 bits 線性編碼的影象，第三幅為 5 bits Gamma編碼的影象。

一方面，可以看出Gamma編碼後的影象相比於線性編碼的影象，明顯有更多的暗部色階。這是不是說明了人和數學的和諧統一？Gamma編碼剛好滿足了人眼對暗部細節敏感的特性。另一方面，Gamma編碼後的影象色階更均勻，可以去測試線性和Gamma編碼的直方圖對比也曾現出均勻分佈的特性。
計算機中的圖片儲存和顯示通常為 8 bit，也就是256個色階。

即：真實自然界影象 >> 影象儲存 > 顯示器輸出 < 人眼接受

通過上述兩點，受限於當下有限的儲存和顯示，需要在影象的轉移（處理）過程中儘可能保留暗部細節，用以滿足人眼的暗部敏感需求。

其實就是一個簡單的影象復現過程，因為前面提到的兩個問題，所有儲存時先進行Gamma壓縮在顯示時在Gamma還原。最後 Gamma == 1