sRGB和伽马矫正

sRGB和伽马矫正

1. sRGB的含义：

• sRGB是一种色彩空间，全称为“标准红色-绿色-蓝色”（standard Red Green Blue）。
• 它由惠普和微软在1996年共同开发，用于确保不同设备上色彩的一致性。

在sRGB中，“s”代表“标准”（standard）。sRGB是一种色彩空间，全称为“标准红色绿色蓝色”（standard Red Green Blue）。它是由惠普和微软在1996年共同开发的，旨在为显示器、打印机以及其他计算机硬件设备提供一个通用的色彩标准。sRGB色彩空间被广泛应用于网页设计、数字摄影、视频编辑等领域，以确保在不同设备上色彩的一致性。

2.伽马矫正的原理和公式

伽马校正的原理基于人眼对亮度的非线性感知特性。人眼对暗部的变化更为敏感，而对亮部的变化相对不那么敏感。这意味着，为了在视觉上达到均匀的亮度变化，需要对图像的亮度信号进行非线性处理。

伽马校正的基本方式是将图像的亮度值按照一定的幂律（Power Law）函数进行转换。这个幂律函数通常表示为：
$$V_{out}=V_{in}^{\gamma }$$
其中：

• Vout是校正后的输出亮度值。
• Vin 是原始的输入亮度值。
• γ是伽马值，决定了非线性转换的程度。

对于sRGB色彩空间，伽马值大约是2.2。这意味着，当对图像进行编码时，每个像素的亮度值会通过输入值的2.2次幂运算, 最后计算得到压缩，以存储更多的暗部细节。当这些图像在显示器上显示时，需要进行逆伽马校正，即通过
$$V_{out}^{\frac{1}{2.2}}$$
对 Vout 进行逆伽马校正，其中伽马值为 2.2 的倒数，即 1/2.2。 的计算来扩展亮度值，以正确地呈现图像。

在实际应用中，伽马校正通常通过查找表（LUT）或数学函数在图像处理软件或显示设备中实现。这个过程对于确保图像在不同设备上的一致显示至关重要，尤其是在涉及数字图像处理、视频编辑和计算机图形学的领域。

有关LUT

1. 预计算：LUT包含了一系列预先计算好的输入-输出值对。这些值对基于特定的映射函数，除了伽马校正函数, 还有其他函数
2. 映射：当一个输入值需要被转换时，系统会查找LUT中对应的输出值。在伽马矫正中，输入的像素亮度值会通过LUT查找，找到对应的经过伽马矫正的输出值。
3. 优化：使用LUT可以显著提高处理速度，因为查找操作通常比实时计算要快得多。

3.sRGB与伽马矫正的关系：

• sRGB色彩空间内置了大约2.2的伽马值。
• 在编码时，sRGB图像应用2.2的伽马值进行压缩；在显示时，进行逆伽马矫正以正确呈现图像。

伽马矫正是对图像或视频信号进行的一种调整，用于补偿显示设备（如计算机显示器）和人眼对亮度感知的不匹配。人眼对亮度的感知是非线性的，而显示设备（如CRT显示器）在显示图像时，其电子束强度与图像的亮度之间也是非线性关系。伽马矫正就是用来调整这种非线性，使得显示出来的图像亮度更符合人眼的感知。

sRGB色彩空间内置了一种特定的伽马值，大约为2.2。这意味着sRGB图像在编码时应用了2.2的伽马值，而在显示时需要进行逆伽马矫正，以正确地呈现图像。这种矫正确保了在不同的显示设备上，sRGB图像的色彩和亮度能够保持一致。

简而言之，sRGB和伽马矫正的关系在于，sRGB定义了一种包含特定伽马值的色彩空间，而伽马矫正是为了在显示sRGB图像时，能够正确地呈现出图像的色彩和亮度。

4.具体案例：

• 假设一个像素的亮度值为
  $$V_{in}=0.5$$
  使用伽马值
  $$\gamma =2.2$$
  进行校正, 经过计算的到校正后的值约为0.218
  $$\begin{gathered} V_{out}=V_{in}^{\gamma } \\ {V}_{out}\approx 0.218 \end{gathered}$$

  通过手算演示了伽马校正如何压缩亮度值，有助于在有限的色彩深度内存储更多的暗部细节。