我們的正常視覺（不是過暗或非常明亮的條件）對暗色調的變化更敏感，並且由於圖像的捕捉過程，顏色可能被誤傳，由於我們從原始圖像被捕獲時感知亮度和亮度的方式不同。我們的眼睛以不成比例的方式捕捉亮度，例如，如果相機在極亮的環境中拍攝圖像，我們的眼睛會感覺到光線只是亮度的一小部分。如果圖像在沒有伽馬校正的情況下被處理並顯示在桌面上，則用戶將其視為褪色或太亮。
廣義的Gamma值
Gamma值的廣義定義就是輸入值和輸出值的Gamma冪指數關系，用來補償人眼對自然亮度的非線性感知。輸入與輸出關系如下圖所示：
輸入和輸出的關系可表達為：輸出 = 輸入gamma
Gamma=1，斜45°直線，不校正，輸出=輸入；Gamma大於1，曲線下壓，輸出值小於輸入值；Gamma小於1，曲線上拱，輸出值大於輸入值。
為什么要將輸出和輸入做Gamma運算？
上面提到，Gamma為了解決人眼對自然亮度非線性感知的問題，其二是因為記錄存儲的有限性。舉個栗子：一間黑屋子中，點亮了一只燈泡A，人眼會感覺照亮整間屋子，持續點亮第2個、第2個……燈泡后，人眼會感覺屋子逐漸變得明亮，此時再點亮第N+1個燈泡，其實人眼沒有什么感覺甚至微乎其微，為什么？
- 亮度對人眼的刺激是非線性的，第1個和最后一個燈泡點亮對人眼的刺激感覺是不同的；
- 人眼感覺黑->白范圍“有限”，燈泡可以無限，但感覺會趨於一個有限制值；
分析：此時輸入是燈泡的強度，輸出是人眼的感覺，大自然中，感覺的差別閾限隨原來刺激量的變化而變化，這是著名的韋伯定律，下圖顯示了自然界的線性增長的亮度和人心里感覺的灰介關系圖：
當物理亮度達到白色的20%左右的時候，人的心目中已經感受到中灰色（即0.5處）的概念。而剩下的一半高光區的灰階，需要用白色80%的物理能量才能照亮成白色。根據輸入和輸出的關系，可確定此時的Gamma大約在1.8~2.5，而現在大多數用2.2。
所以，GAMMA值的應用非常多，如圖像的拍攝中的相機的GAMMA、圖像顯示中的顯示器的GAMMA、圖像輸出中的打印機、印刷機等GAMMA等，不同設備的GAMMA描述的都是此設備的信號值對應的亮暗關系，而且，這些關系都是非線性的。
顯示器的Gamma值
顯示器的Gamma值表示了輸入信號的顏色值以及發光的亮度之間的關系，也就是輸出時從黑到白的亮度過渡。同樣，其也是非線性關系的。使用不同的Gamma值：1.0(線性響應)，1.8~2.2(較暗的圖像)，3.0(過暗的圖像)顯示同一幅圖像：
可見，較低的Gamma值(1.0)有一個較亮，較平穩的顯示；而較高的Gamma值(2.2)有更高對比度的較暗的顯示。現在顯示器一般用8位深的RGB來記錄數字圖像，所以最大的數據存儲量就是28 * 28 * 28 = 16,777,216，如果使用線性的方式進行存儲自然中的亮度，那可能根本不夠用。所以拍攝的圖像先用GAMMA進行壓縮，保留了大部分的中間和暗調細節，再通過GAMMA釋放（校正）並顯示，展示給人眼看見，保證了人眼在顯示器上感覺和自然中相同。
什么是Gamma值為1.0線性響應?
對於采集設備，如相機或者掃描儀，Gamma為1.0的時候，圖像不存在壓縮和釋放，直接將原自然高動態亮度1:1輸出為高動態顯示信號，如果不對圖像進行GAMMA校正，整體圖像會顯得更亮，會失去更多的中間調和暗調，同時圖像文件的大小也會更大。如我們熟知的RAW工作流程就是一種線性GAMMA流程。
顯示器的Gamma值標准是多少?
GAMMA值沒有標准，如果要正確的找到GAMMA的標准，只能通過每台顯示器的調整GAMMA更適合人眼的感覺，即感覺白-黑之間的漸變平滑，而且中間灰處於0.5中間的位置，如下圖（8位深的RGB編碼模式下）：
一般而言，顯示器的GAMMA值會在1.8~2.5之間。由於最初的CRT顯示器的GAMMA采用2.2，所以現在大部分顯示器還是沿用2.2作為推薦的GAMMA值，但Mac中使用1.8。沒有對與錯，最正確的方法則是通過灰介自己找到最佳的GAMMA值。
未使用GAMMA校正和使用1.8GAMMA校正的圖像對比
打印機、印刷機Gamma值?
流程中的所有設備都有它們自己獨有的Gamma特性，這也是為什么用Gamma查找表(LUTs)來生成顯示器的Gamma以匹配其它設備的Gamma。如專業的掃描儀的Gamma值一直都是1.0，這樣可以在掃描過程中得到最大的線性響應，而便宜的掃描儀則使用較高的Gamma值來避免多余的暗調噪聲。
對於膠印，GAMMA是CMYK比例和人眼的亮度刺激關系，也就是密度值大小，所以我們通常使用“網點擴大”或者“TVI”，而不是“Gamma”，但是兩者同理。它是設備的階調響應以及中間調的主要影響因素，這點與Gamma類似。印刷機的網點擴大有點像1.7，1.8的Gamma。但是實際的值取決於印刷機、紙張、油墨等。相關的因素比顯示器的GAMMA校正多很多。
印刷機Gamma與顯示器的Gamma的比較
事實上，如果觀察一幅印刷圖像，你實際會看到低亮度和高光部分的壓縮，因此，在曲線圖上，印刷圖像的色調曲線或Gamma曲線會呈現S形。
顯示器的Gamma曲線在端點只會沿着一個方向伸展，這取決於顯示器的模擬狀況。這就是為什么顯示器上的圖像一直比印刷圖像呈現出更大的對比度的原因。
參考鏈接：
https://www.colortell.com/2424.html
https://www.colortell.com/10050.html