Gamma矫正

Gamma矫正　

　　  颜色空间

        　　定义颜色空间需要：色域、白点和Gamma值 （色域指一个颜色空间所有可能颜色的总称 ，白点是色域中最亮的点，gamma指的是对色域中色彩采样的方式，gamma=1就是均匀切割，否则为不均匀切割。）

        　　下图中sRGB和Rec.709的颜色空间是一样的，它们只是传递函数不同，那么什么是传递函数？ 

　　传递函数

　　　　即把颜色空间下的三原色值转化为电子信号，这就是传递函数

　　　　它会把线性的光转化为非线性的电信号，当我们需要显示时，再把电信号转化为线性的光信号

　　　　 这个传递函数其实就是Gamma使用的函数。

 　　　　Gamma编码：光转电传递函数，负责把场景线性光转到非线性视频信号值。

　　　　Gamma解码：电转光传递函数，负责把非线性视频信号值转换成显示光亮度。 

　　　　具体例子：

 　　Gamma校正的原因：

　　　　　由于我们用于显示图像数据都是8bit，且人眼对暗部变化更敏感，如果要充分利用带宽，那么就需要使用更多位置去存储暗部值。也就是说暗部使用更高精度保存，而亮部使用更低精度保存。

　　　　　　上面的时美术中灰，下面的是物理中灰。

    　　　　   自然界中0.2的亮度值对应人心理上0.5的亮度值。暗部部分的曲线更加陡峭，即人眼对于暗部的变化更加敏感，这符合韦伯定律。 

 线性工作流

　　 在生产的各个环节，正确使用gamma编码及gamma解码，使得最终得到的颜色数据与最初输入的物理数据一致。

        如果是使用Gamma空间的贴图，在传给着色器前需要从Gamma空间转到线性空间，这样在计算的时候，我们使用的是线性空间的颜色值。

　　第一步，输入的纹理如果是sRGB（Gamma0.45），那我们要进行一个操作转换到线性空间。这个操作叫做Remove Gamma Correction，在数学上是一个2.2的幂运算。如果输入不是sRGB，而是已经在线性空间的纹理了呢？那就可以跳过Remove Gamma Correction了。

　　注：美术输出资源时都是在sRGB空间的，但Normal Map等其他生成出来的纹理则一般在线性空间。所以开发大型项目，弄清楚区别并统一工作流是首要任务！

        第二步，现在输入已经在线性空间了，那么进行Shader中光照、插值等计算后就是比较真实的结果了（上文解释了哦~），如果不对sRGB进行Remove Gamma Correction直接就进入Shader计算，那算出来的就会不自然，就像前面那两张球的光照结果一样。

        第三步，Shader计算完成后，需要进行Gamma Correction，从线性空间变换到Gamma0.45空间，在数学上是一个约为0.45的幂运算。如果不进行Gamma Correction输出会怎么样？那显示器就会将颜色从线性空间转换到Gamma2.2空间，接着再被你看到，结果会更暗。

        第四步，经过了前面的Gamma Correction，显示器输出在了线性空间，这就和人眼看物理世界的过程是一样的了！

Unity中如何选择线性空间

　　 通过点击菜单Edit->Project Settings->Player页签->Other Settings下的Rendering部分进行修改，参数Color Space可以选择Gamma或Linear。

        当选择Gamma Space时，Unity不会做任何处理。

        当选择Linear Space时，引擎的渲染流程在线性空间计算，理想情况下项目使用线性空间的贴图颜色，不需要勾选sRGB。如果勾选了sRGB的贴图，会通过硬件特性采样时进行线性转换。(即没勾选sRGB的贴图不会被线性处理)

        有时候你可能需要想让一个Float也被Gamma Correction Removed，那么就需要在ShaderLab中使用[Gamma]前缀：[Gamma]_Metallic("Metallic",Range(0,1))=0 

tips：

　　 1、如果unity使用了gamma工作流，那么无论图片是勾选还是不勾选srgb，那么unity是不做任何处理，不做2.2的变线性，也不做处理之后的1/2.2的操作。

        2、如果unity使用了linear工作流，那么如果图片选择了srgb模式，那么unity则为其做2.2的降线性处理，然后在输出的时候，自动进行1/2.2的处理。

        而如果图片不勾选srgb模式，那么unity不会为其做2.2的降线性，而在处理之后，缺依然保留做1/2.2的操作。那么图片最终会变亮了。

        依然原本图片就是srgb空间，在拍摄或者ps中，就已经做了一次1/2.2的操作。而又因为我们没有勾选srgb，所以没有做2.2的降线性，而在最后输出结果，unity自动做了一次1/2.2的操作，所以连续做了两次1/2.2的操作，于是图片变亮了。

        3、如何区分一个图片是否要勾选srgb呢？如果是选用unity的gamma工作流，我们够不够选无所谓，因为unity不会为为我们做任何事情。都是按照怎么输入，怎么来的处理。

而如果是线性工作流，那么则需要人为的操作了，则需要人为判断这个图片是否需要勾选srgb。

        4、哪些图片需要勾选srgb呢？勾选了srgb实际上给unity暗示了什么？

        对于在线性工作流下，也就是unity使用了linear模式，那么对于那些美术给的漫反射贴图，则是直接在ps中绘制的，而在ps中绘制的图片，则是存储为srgb空间的（与美术商量好）。也就是存储在了(1/2.2的空间中）上曲线中。那么此时导入unity之后，就要知道这个图是非线性的图了。那么则要勾选srgb。而其他的图，比如法线图、mask图、噪声图，程序纹理，都是线性的图，那么为了避免勾选srgb而造成unity帮我们做了一次2.2的操作，所以要明确告诉unity，这个你不需要转线性了，我自己已经是线性的图了。