私は、ガンマ補正の目的と、グラフィックと写真の観点からガンマ補正された画像と補正されていない画像の関係、および一般的な色管理（リニアRGBからガンマ補正されたRGBスペースへの変換と、画面）。

多くの情報源、主からhttp://www.guillermoluijk.com/article/gamma/index.htmと質問のStackOverflowで＃23026151（ドIの必要性ガンマに現代のコンピュータ/モニター上の最終的なカラー出力を補正？）、I」次の結論に達しました。

ガンマ補正はもともと、CRTモニターの入力信号に対する非線形応答を補正するために設計されました。CRTは入力信号自体を増幅することができなかったため、PCからの出力信号を調整して（今日の時点で）標準のガンマ2.2補正とsRGB色空間を生成する必要がありました。

ただし、最新の画面は、CRTのように信号損失の影響を受けません。それらもいくつかの非線形性を示す可能性がありますが、入力信号はほとんどの場合チャネルあたり8ビット（256シェード）だけで運ばれるため、可能であればおそらく色再現自体の非線形性を補正できるはずです。 1つのチャネルで256を超えるシェードを再現する。これは、ガンマ補正とsRGBおよびすべてのガンマ補正された色空間がCRT時代の遺産であり、その唯一の目的は入力信号を線形に表示することであったことを意味します。

また、人間の視覚の非線形性を補正するためにガンマ補正がここにあると主張する記事があります（CambridgeInColour.com-ガンマ補正を理解する）これは、暗い色合いの小さな違いを見つけることができるので、ガンマ曲線にほぼ対応する必要がありますが、明るい色合いではうまくいきません（点の明るさは指数関数的に増加する必要があります明るく見える）。これは、カメラセンサーがシーンを記録する方法ではありません。センサーからの生データはリニアRGBで取得され、ガンマ補正されたRGB色空間に展開されます（影が上がり、ライトが暗くなります）。ただし、ガンマ補正は出力信号の損失を補正するためのものであるため、最新の画面では、CRTの動作をシミュレートしてガンマ補正をキャンセルし、カメラでキャプチャされたようにシーンを表示します-大まかに言えば、カメラのマッピングスクリーンのものと1：1の濃淡。上手、

それは、RGBカラースペースのすべてのシェードが、リニアRGBを含む他のすべてのRGBスペースでまったく同じRGB値を持つ必要があることを意味しますか（たとえば、sRGBの＃010A1Fは、 8bpc）そして、色の転送を調整する方法と、画像を目的の色空間に変換するためにいずれかの側が追加の再計算を実行する必要があるかどうかは、画面とグラフィックアダプター次第ですか？つまり、グラフィックエディターで色空間を変更しても、実際にはRGB値自体とは関係がなく、画像メタデータの新しい色空間のみに注意しますか？デジタルグラフィックアダプター/画面インターフェイスが使用されている場合、カラーマネジメント自体は役に立たないため、これは当てはまらないと考えています-グラフィックアダプターは、アナログゲイン（ガンマ）が使用されないため、使用される色空間に関係なく単純なRGBデータを送信できます0から255までの線形スケールでの値に適用されます。また、丸め誤差が発生しない場合、異なるカラープロファイルの色域は同じになりますか？

私の最後の混乱は、おそらくhttp://www.guillermoluijk.com/article/superhdr/index.htmのカラープロファイル変換と露出レベルのテーブル（最初のレベル）の誤解に由来しています（グーグル翻訳）。線形関数は指数関数（または逆ガンマ）を使用して変換され、階調範囲を影に向かって縮小し、画像を暗くすることを正しく理解していますか？これは、線形RGBを保存し、ガンマ補正された画像としてコンピューター画面に表示するとどうなりますか？

このような複雑な質問をしたことをおpoびしますが、発生するすべての不確実性を説明する本当に良い情報源を見つけることは非常に困難です。私の誤解を修正するのに役立つかもしれない答えを事前にありがとうございます。

チャールズ・ポイントン「ガンマのリハビリテーション」：

誤解： CRTモニターの非線形性は、修正が必要な欠陥です。

事実： CRTの非線形性は、人間の視覚の明るさ感度のほぼ逆数です。非線形性により、CRTの応答はほぼ知覚的に均一になります。欠陥ではありませんが、この機能は非常に望ましいものです。

誤解：ガンマ補正の主な目的は、CRTの非線形性を補正することです。

事実：ビデオ、デスクトップグラフィック、プリプレス、JPEG、およびMPEGのガンマ補正の主な目的は、輝度または三刺激値（強度に比例）を知覚的に均一なドメインにコーディングし、限られたビット数の知覚パフォーマンスを最適化することです各RGB（またはCMYK）コンポーネント。

記事の残りの部分も非常に啓発的です:)

カラーのケンブリッジのこの例を考えてみましょう。

ガンマエンコーディングを適用することで、同じビット深度（この例では5）で元の画像をより正確に表現できます。

これは、人間の目により密接に対応する方法で32レベルを使用することで達成されます。言い換えれば、それは圧縮の形式です。たとえば、JPEGは、チャネルごとに8ビットしか使用していないにもかかわらず、実際に約11ストップのダイナミックレンジを保存できます。

また、他の圧縮形式と同様に、ファイルサイズ（および、より大きなファイルの読み取りまたは書き込みが可能な低速）を気にしなくてもかまいません。理論上、8ではなく各チャネルに11ビットを割り当てたい場合は、線形ガンマを使用したJPEGのような形式を使用できます。

したがって、要約すると、ガンマは単なる圧縮の形式です。特定の量の情報を格納するために必要なファイルサイズを小さくします。または、同じビット深度でより微妙なグラデーションを保存できます。

私は元放送エンジニアであり、現在、編集者およびVFXスーパーバイザーとして長編映画とテレビの仕事をしています。

ここに関する多くの記述は間違っています。信号経路のガンマは、望ましい利点であり、初期のビデオエンジニアによる伝送の知覚ノイズを低減するための設計選択です。

CRTを含むすべての真空管は、さまざまな非線形性を示します（Langmuir-Childの法則を参照）。CRTは、さまざまな設計の違いに応じて、1.5の「ガンマ」から3.5を超えます（電圧信号で駆動される場合）。非線形性はモノクロではそれほど問題ではありませんでしたが、カラーではより重要になるため、NTSCは1 / 2.2の信号ガンマを指定しました。CRTの設計とサポート回路は、Langmuir-Childの法則（一般に1.5として理解されますが、多くの要因によりCRTで一般的に高くなります）の実際のガンマを、人間の知覚「ガンマ」の約2.5レベルに調整します。NTSCの場合、テレビセットのガンマターゲットは〜2.4であると想定されました**、PALは〜2.8を示しました

古いアナログ放送信号規格のガンマが高いのは、人間の知覚が非線形であることに基づいて、知覚されるノイズを低減するためです。このユースケースでは、非線形性を利用して、信号をガンマエンコードする「コンパンディング」効果によりノイズを隠します。これは非常にアカデミックです。

CRT TVとモニターの設計を変更してガンマ型の曲線とは対照的に直線性を実現する方法はいくつかありますが、アナログ放送のガンマ曲線は見かけのノイズを30 dB低減しました。ガンマはそれが今のように望ましいものでした。

LCDモニターを線形（ガンマ1.0）で使用できる場合でも、ガンマが必要です。ここで、ガンマはもはや必要ではないという主張は完全な二段であり、プリエンファシス曲線を適用する現在の目的を理解することに失敗しています。

ガンマは、ビット深度がチャネルごとに8ビットしかない場合でも、sRGB（またはRec709）が「良好」に見えるようにするものです。以下に例を示します。

これは、ガンマプリエンファシス付きの8ビットのsRGBの画像（つまり、通常のWeb画像）です。

ガンマの恩恵を受けずに画像がどのように見えるかを示します（つまり、線形値と線形表示の場合、ガンマプリエンファシスなし）。

ガンマは、より滑らかなグラデーションとより低いノイズのために、より暗い領域でより多くのビットを提供します。

完全に線形にしたい場合は、信号パス全体がチャネルごとに少なくとも12ビット必要です。8 bpcは十分ではありません。曲線でのエンコードとディスプレイでのデコードにより、カラーチャネルごとに1バイトの小さなデータチャンクを使用できます。

映画では、ワークスペースとしてlinearを使用しますが、linearで作業する場合、チャネルごとに32ビットの浮動小数点を使用します。リニアイメージファイルを交換するときは、EXR Halfを使用します。これは、チャネルフロートごとに16ビットです。（10ビットDPXファイルを使用する場合、画像データはLOG曲線を使用してエンコードされます）。

だが

使用するコンピューターモニターは、表示用に8ビットまたは10ビットのままであるため、モニターに送信する前にすべての線形画像をガンマ調整する必要があります。どうして？

ほとんどの「良好な」モニターは1チャンあたり8ビットで、多くは「6ビット内部」です。つまり、チャンイメージごとに8ビットを取り、チャネルごとに6ビットとして表示します。彼らはどのように受け入れ可能なイメージを作ることができますか？

ガンマ！

チャンネルあたり10ビットのモニターはまれで高価です（私のNEX PA271Wなど）。私のNECは10ビットの信号を取得でき、プロファイリングに14ビットの内部LUTを使用します。しかし、10ビットではまだ線形には不十分です！

10ビットの場合でも、ガンマまたは何らかの形式のプリエンフ/ディエンフ曲線が必要です。12ビットは合理的なリニアディスプレイの最低限であり、それでも長編映画業界では受け入れられません。

DCDM（デジタルシネマ）には12ビットのプロジェクターを使用していますが、何を推測しますか？DCDMはCIE X´Y´Z´を使用するだけでなく、2.6のプロジェクターガンマも使用します !!!

DCIは劇場用に作成されたもので、CRTのような古いテクノロジーに依存しない独自の閉じたエコシステムです。線形（ガンマ1.0）スペースを使用する「利点」があれば、使用されていたはずですが、実際には使用されていません。

ADVANTAGEはガンマカーブを使用しているため、リニアはデジタルシネマでは使用されません。

ですから、ガンマはレガシーな理由でのみ使用すると言うのはやめてください。それは間違っているからです。

彼はこれらの問題を理解しやすい方法で明確にしているので、テーマについてポイントンを読んでください。

読んでくれてありがとう。

脚注：** NTSCは1 / 2.2の信号ガンマを指定しましたが、テレビはシステムガンマゲインに対して2.4のガンマを持つことが期待されていました。Rec709（HDTV）とsRGBは、伝達曲線を除いて同一であることを指摘しておくと便利です。興味深いことに、Rec709（BT1886経由）は2.4の「物理ディスプレイガンマ」（つまり、モニター自体のガンマ）を指定し、sRGBモニターは通常2.4以上に設定されます（調査ではほとんどのユーザーが2.5以上に設定されています）。しかし、シグナルガンマは異なります。sRGBの場合は1 / 2.2、Rec709の場合は約1 / 2.0。どちらの場合も、予想される視聴環境に基づいて意図的にシステムガンマゲインがあります。

ガンマ補正に関する多くの紛らわしい記事があり、ガンマと人間の視覚に関する多くのあいまいな参照があります。ガンマの理由は歴史的なもので、古いCRTタイプのモニターの応答曲線の結果です（人間の視覚とは関係ありません）。現代のフラットスクリーンでは、ガンマエンコードとそれに続く補正の論理的な理由はありませんが、業界標準になっています。

人間の視覚のガンマ曲線と応答曲線の偶然の類似した関係は、知覚される画質に影響を与えることなく画像のビット深度を減らすことができるので、ファイルサイズの削減に役立つという利点があります。

OPはほとんどすべて正しいですが、ガンマが暗いトーンを明るくするのではなく、暗くします。これは、目ではなくファイル内にのみ存在します。データは、常に目に見える前に元のリニアにデコードされます。元のシーンと再生されたデコードされたデータを見る目の違いは、単に望ましくない再生エラーです。

ガンマは、CRTモニターの重大な損失を修正するためにのみ行われます。CRTは非線形で、明るいトーンを示しますが、暗いトーンは失われます。そのため、ガンマは暗いトーンを過度に明るくし、CRTが失われた後、通常の状態（線形）に戻ることを期待しています。ただし、LCDモニターはリニアであるため、ガンマは必要ありませんが、世界のすべての古いRGB画像との互換性を維持するために、すべての規格に同じガンマが含まれています。LCDモニターは、単にデコードして破棄するだけです。また、データは引き続きCRTで機能します。

ガンマは、人間の目については決してありません。修正された線形の元のデータを見たいということ以外は。眼には同様の逆応答がありますが、これは純粋に偶然の一致ですが、人間の眼にはガンマデータが表示されることはありません。常に最初にデコードされ（CRT損失またはLCDチップのいずれかにより）、人間の目は線形データを再び見るだけです（うまくいけば）。元のシーンと同じように、元のシーンでもガンマは必要ありませんでした。目は助けを必要としません。外に出て、木を見てください。ガンマはありません。私たちの目は木がよく見えないことを本当に想像していますか？:)もう少し考えてみてください。脳は目の反応をデコードし、CRTまたはLCDはデータエンコードをデコードします。ガンマは目に関するものであると主張する人は、単に知らないだけで、耳にした間違ったことを繰り返しているだけです。それを聞くのは難しくありませんが、それは非常に間違っています。これらの人は、人間の目が想像するガンマをいつでもどのように見ることができるかを説明する必要があります。できません、チャンスはありません。

ガンマは約8ビットではありません。データはエンコードされてからデコードされ、できれば同一になるように、元の線形シーンの正確な再現を確認できます。ガンマは、ビットが存在する前の初期のNTSC TV（1940）で行われましたが、CRTがありました。:)ガンマはCRTの損失についてのみです。純粋でシンプル。CRTの時代には、ガンマは非常に必要でした。

RGBデータは、ガンマを追加する前に、通常は指数1 / 2.2（約平方根）で正規化されます（0..1パーセント値になります）。18％は（0.18 ^ 1 / 2.2）= 0.46、またはヒストグラムで46％、または0..255スケールで117です。（人の画像18％も50％である必要があります。:) 18％は18％ですが、ヒストグラムデータがガンマエンコードされているために、ほぼ50％が表示されます。指数は1のままなので、ダイナミックレンジは増加しません。また、ガンマによるクリッピングもないため、エンドポイントは移動できません。そしてもちろん、だれかが見る前にデータがデコードされるからです。全体（エンコード、デコード）は、ただの操作なしです。目が変わらないことを願っています。しかし、ファイルでは、指数に対する正規化されたデータ（分数）は、目に見えないことを除いて、より大きな数になり、明るくなります。

ガンマは、CRTモニターの応答を修正するためにのみ行われます。

私たちの目はこの反応曲線を持っていると思いますが、光量の急激な変化に対するこの反応は、特にそれが高くなったときに、脳が虹彩を狭めて同じ（線形知覚）を維持することでその反応を解読する場合に特に顕著です新しい表示条件への移行がスムーズに行われるまで、安定した表示条件に維持します。

ガンマ補正は基本的にCRT電子銃の非線形性から生じたもので、CRT電子銃の特性により信号がデコードされたかのように（2.2ガンマ）曲線を適用）。CRT時代には、インターネット上のデータの表示と交換の均一性を維持するためにすべてのデジタルデータをエンコードしたため、イメージファイル形式は主に.45455ガンマカーブに非常に類似したsRGBのガンマカーブでエンコードされ、CRTガンをキャンセルしました。

今、インターネット上のすべてのデータがエンコードされ、そのLCDテクノロジーの線形動作（入力信号=出力値）により、標準になった後、すべてのデジタルデータを再びデコードするのは遅すぎることがわかりました。論理的な解決策！また、CRTの欠陥を再度模倣することで、従来のシステムと同じように信号をデコードするチップ（2.2ガンマカーブを適用するチップ）を備えたLCDを作成しました。そうでなければ、インターネット上のすべてのデータをデコードするはずです。

だから、目の非線形性のこの混乱に巻き込まれないでください。あなたは絶望的な思考の無限の輪を持つことになります。

そして、これがGamma And Our Eyesとの関係です

デフォルトでガンマ= 1.00（カメラセンサーの性質）を持つカメラセンサーRAWファイルによって生成される線形画像データ。つまり、モニターでRawファイルが「表示」されたときに「デコードまたはエンコードなし=修正なし」 ＆チャンネルあたり12ビットは大きなファイルですが、悲しいことに私たちの目は明るい値に敏感ではないので、この深さにはまったくメリットがありませんでした。暗い値には敏感すぎて、暗さの微妙な変化を区別できます以下で説明します）。

モニターの性質上、画像は「暗く見える」ため、明るさレベルは中間値と暗値よりも明るい値に無駄になります（モニターのガンマが中間トーンを表示したため）、暗い場合はより多くのメリットが得られます値は同じチャンスがありました。

そのため、幸運なことに、ガンマ補正（例：生データをsRGBの.45455ガンマを持つJPEGなどの形式にエンコードすること）を適用することにより、チャンネルごとに8ビットに変換します。 is（これは.45455ガンマをピクセルに焼き付けることによる）と暗いトーンと中間トーンを再び上げることにより、目の性質と非常に一致します。

私の説明は、目の中のロッド細胞には暗視能力があり、暗値を区別する感度が高すぎるという性質があるためです>>単色の色に敏感なコーン細胞の場合、ロッド細胞は約1億2千万対V波長

その原因は目の反応曲線ではなく、他の方法でEye's GammaとMonitor Gammaをリンクしようとしないことです。間違っている場合は修正してください:)。ガンマの問題を理解するのに苦労してきたので、私はそれについてすべてを知っていました。

これは、ガンマの理由と解決策についての最高のリファレンスです

http://www.w3.org/TR/PNG-GammaAppendix.html

回答の最初のドラフトは次のとおりです。時間の許す限り詳細に説明しますが、OPに何らかの回答をしたいと思います。コメントは大歓迎です。

CRTに関することは、実際にはもう当てはまりません。ただし、ガンマエンコードされた画像を使用し続けるには、非常に実用的な理由があります。ガンマエンコーディングを使用すると、カーブのような編集が「通常」に見えるようになります。これは、LABスペースの作成を詳細に調べるために目が直線的に反応しないためです。

例として、次のスクリーンショットをご覧ください。

左の画像はオリジナル、中央の画像はガンマ2.2のコピー、右の画像はガンマ1.0のコピーです。各コピーに適用された曲線を見ることができます。曲線の形状を考えると、2.2または1.0バージョンはあなたが期待するもののように見えますか？

実際、最近では特に画像の高ビット表現で作業する場合、ガンマは必要ありません。しかし、それは非常に多くの場合にソフトウェアを完全に書き直すことを意味します-または、トランジションはシームレスからはほど遠いです（たとえば、Blankertz氏がちょうど述べたように、馴染みのある曲線は形状を完全に変更します）。

LCDモニターは「線形」であり、今日ガンマを必要としませんが、CRTモニターは非線形であり、まだ必要です。また、既存の画像のすべてのアーカイブにはCRTのガンマがあるため、すべてのソフトウェアを変更して既存のすべての画像を廃止するよりも、ガンマの追加を続ける方がはるかに簡単です。

人間の目はガンマをまったく使いません。目はガンマなしで元のシーンを細かく見ます。ガンマは、CRTモニターの予想される損失を修正することのみを目的としています（そのため、元のシーンが再現されています）。LEDモニターは、ガンマをデコードして破棄するだけで、大したことはありません（人間の目はガンマなしで元のシーンデータの忠実な再現を見ることを期待しているため、再現は同じように見えるはずです）。それをガンマデータとして見るのは悪いことです。ありがたいことに、人間の目はガンマデータを見る機会がありません。目がガンマを必要とすることを告げるサイトはちょうどガンマについてnuthin 'を知りません。

ただし、ヒストグラムはガンマエンコードされています。これは、データが（上記の理由で）エンコードされるため、人間の目に表示される直前までです。エンコードされたデータの中点は50％ではなく、ガンマデータでは約73％です（ホワイトバランスやコントラストなどのカメラ調整により、もう少しシフトします）。画像を1ストップだけ露出不足にすると、255ポイントは約3/4スケールにシフトし、50％スケールにはシフトしません。18％のグレーカードは、ライナーデータでは18％ですが、ガンマデータでは約46％です。どうにかして50％である必要があると誤って想定している人は、光度計をそれに合わせて調整することを考えるかもしれません。:)しかし、目はガンマデータを見ることはありません、それは常に、最初に、いずれかの方法でデコードされます。目は、元のシーンを忠実に再現することを常に望んでいます。

しかし、FWIWでは、プリンターでもガンマの変更のほとんどが必要です。値2.2ではありませんが、それからそれほど離れていません（ドットゲインなどのため）。Appleは現在、世界2.2標準を遵守していますが、ガンマ1.8を使用していた初期のMacコンピューターを知っています。これはモニター用ではなく、Windowsが使用したのと同じモニターを使用しました（モニターは交換可能です）。しかし、Appleは当時レーザープリンターを販売していたため、ガンマ1.8はプリンター用でした。それから、Macビデオハードウェアは、CRTが必要とする2.2に持ち込むためにもう少し追加しました。今日、プリンタは受け取った2.2データから少しトーンダウンする必要がありますが、それでも多くのデータが必要です。

今日、標準はガンマ2.2であるため、既存のRGBデータはすべて互換性があります。