Gamma在圖像系統(tǒng)中的應(yīng)用

林 凡 浙江廣播電視集團(tuán)

Gamma在圖像系統(tǒng)中的應(yīng)用

林 凡 浙江廣播電視集團(tuán)

廣義上來(lái)說(shuō)，伽瑪是根據(jù)人眼對(duì)亮度感知的非線性和圖像系統(tǒng)的有限灰階所做的映射，它是非線性的。在采集端到顯示端的所有環(huán)節(jié)中，均可能存在著伽瑪轉(zhuǎn)換，這對(duì)最后產(chǎn)生的圖像有明顯的影響。本文對(duì)Gamma在圖像系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。

伽瑪 冪函數(shù) 非線性 端到端

伽瑪（Gamma或γ）這個(gè)詞很常見(jiàn)，有很多電視機(jī)或者顯示器都可以調(diào)整這個(gè)參數(shù)，專業(yè)級(jí)的設(shè)備甚至可以對(duì)RGB每個(gè)通道單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整，伽瑪調(diào)整可以改變整個(gè)畫面的色調(diào)和亮度。對(duì)伽瑪這個(gè)詞也存在許多誤解，導(dǎo)致為什么使用、什么時(shí)候使用、使用程度等不甚了解，需要進(jìn)一步系統(tǒng)完整地進(jìn)行梳理。

術(shù)語(yǔ)“伽瑪”源于陰極射線管（CRT）設(shè)計(jì)師，是指電子槍輸入信號(hào)柵極電壓的冪指數(shù)。柵極電壓調(diào)控著電子槍的電子流密度，這決定了熒光屏的明視度，CRT輸出的明視度本身就是非線性的。顯示設(shè)備的輸入電壓與輸出電壓（屏幕亮度）之間并非線性關(guān)系，而是帶有冪函數(shù)的指數(shù)關(guān)系，即Vout=AVinγ（一般A為1）。一般認(rèn)為，因?yàn)镃RT顯示器的非線性特性，為了在顯示端重現(xiàn)景物反射進(jìn)人眼的線性光，所以需要在攝像機(jī)采集端使用反向gamma來(lái)使兩者的乘積為1。人類視覺(jué)對(duì)于對(duì)比度的感覺(jué)是非線性的，經(jīng)典心理學(xué)試驗(yàn)給出了這一表達(dá)，即Weber-Fech-ner定理：人眼感覺(jué)的光線（視覺(jué)定量）近似等于亮度的0.4次方冪，這一關(guān)系近似為CRT電壓亮度函數(shù)的反函數(shù)。攝像機(jī)采集端正好也符合人眼對(duì)入射光的視覺(jué)特性，即非線性，人眼對(duì)暗部細(xì)節(jié)的捕捉要明顯優(yōu)于亮部細(xì)節(jié)，人所感覺(jué)的中灰（黑和白的中間點(diǎn)）比自然界的中灰要低得多。……