1　位深度

计算机在记录数字图像的颜色时，每种颜色需要用一定的位（bit）数来表示。“位”数越多，图像的色彩显示就会越丰富。现在使用的图片绝大部分都是8bit深的真彩图，由于有RGB三个颜色通道，256 ^ 3 = 16777216，每个像素可以表示出约1677万种颜色。

同样地，显示器在输出颜色时，也有个参数叫做面板的位（bit）深，通常为8bit，专业级的显示器可能会达到10bit，也有些很低端的显示器是6bit。使用与上面相同的方法计算6bit/10bit像素的显色数，结果分别是26万/10亿。

图1 左侧：色彩过渡均匀流畅；右侧：色彩过渡有明显断层.png

由于大自然中的颜色是连续的，而在计算机中的颜色点是离散的。所以，设备所显示的图片颜色，其实是在一定的波长段内，寻找有限个点，来进行一种近似地颜色表示。那么，可以想见，bit数越大，层次越多，切割越细，色彩过渡就会越均匀流畅。反之，就会在图像中存在比较明显的色块、色彩跳跃现象。

图2 不同位深的显示器显示同一张图片的效果对比.png

上图左侧画面中，太阳由内到外的橘黄色过渡并不自然，有明显的色彩跳跃感，是因为6-bit下色彩级数不够，无法体现细腻的颜色变化。

2　Gamma值

2.1　广义的Gamma值

Gamma值广义的定义就是输入值和输出值的Gamma幂指数关系。如下图所示：

图3 广义Gamma值的输入-输出关系图.png

2.2　为什么需要Gamma值？

[1] 人类的视觉对亮度感知能力并不是呈现线性关系的。

人类的眼睛在在感知纯白（亮度100%）与纯黑（亮度0%）后，对于中等亮度（亮度50%）的实际感知并不是中灰（俗称的128度灰）所带来的亮度，而当人眼接受到20％左右亮度的光源后，就会觉得这是中等亮度。

【举个例子：在一间黑屋子里，开一盏灯，你立刻就能感觉到亮度的巨大变化，如果在这种状态下想获得成倍的亮度变化的感觉，理论上你再开一盏灯就可以了；但实际效果却不是，可能要再开好几盏灯你才能感受到这个屋子里的亮度变亮了一倍，也就是说，你想获得成倍亮度变化的体验，和所开的灯的数量并不是呈线性关系的，而是一个指数函数的关系。】

图4 自然界线性增长的亮度和人心理感觉的均匀灰阶关系图.png

上图显示了自然界的线性增长的亮度和人心理感觉的灰阶关系，我们定义纯黑是0，纯白是1。根据输入和输出关系，可以得出合理的Gamma值范围在1.8~2.5左右，而现在大多数的标准使用的都是2.2这一Gamma值。【（0.5）^ 2.2 ≈ 0.218】

[2] 能够记录展示的灰阶是有限的，而自然的亮度无限。

因为大自然有无穷无尽的亮度，而计算机能够展示的灰阶亮度是有限的，8bit位深的话，灰阶只有可怜的256个。那么，在摄像机等设备记录画面的时候，如果进行不矫正，按照线性的去记录，理论上没啥问题，实际上牵扯到我们刚刚讲了人眼的特性，这就很有问题了。因此，我们就需要用到Gamma值来进行一个合理的值与值映射，这样来纠正亮度感知变化与实际亮度值变化不统一的问题。

2.3　Gamma值变化的影响

图5 Gamma校正的输入（感知）亮度和输出（自然）亮度关系图.png

显示器的Gamma值校正反应了输入信号的亮度值和实际发光亮度之间的关系，对同一张图片使用不同的Gamma值，其效果如下图所示：1.0（线性响应），2.2（图像亮度显示符合人眼观测需求），3.0（过暗的图像）：

图6 同一张图片在不同Gamma值下的表现（1.0、2.2、3.0）.png

2.4　Gamma值校正的本质

如果不经过Gamma校正, 则中灰以下的部分只占到了20%的灰阶，也就是说，人眼感受的50%的灰度范围只能用0.2 * 256 = 51个灰阶来表示，暗部采样严重不足，高光采样冗余。

所以，设置合理的Gamma值进行校正的意义就在于将人眼感受到的亮度值变化与自然界真正的亮度值变化进行一个适当的转换；设置的Gamma值越高，暗部细节就会表现得更加丰富，反之，Gamma值设置较低，较亮的细节会得到更加充分的表现。

3　标准色温

在sRGB的标准描述中，是这样描述标准白色的“白色是位于[0.3127,0.3290]的D65”，这里的D65，指的是约6500K的色温标准；而DCI P3的白色标准色温是D63，约6300K（一说是D50，5500K）。

可能大家对一星期去一次的电影院大荧幕的色温表现不是那么的敏感，或者完全没有相关方面理解，那么，从现在开始，可以稍微留意一下高端iMAX影院的大荧幕色调在看好莱坞大片时色调是不是有些偏黄呢？

至于为什么sRGB和AdobeRGB的标准色温要设置成D65，而DCI P3的色温是D63，一个比较合理的解释是：以前的CRT显示器显像管老化后颜色会逐渐变黄，所以荧光粉得多加一些，因此普遍色温偏高。

4　Display P3的标准设定

没有规矩不成方圆，色彩标准同样需要大一统。20世纪末推出的sRGB色彩标准长期作为计算机世界通用的色彩语言，但是，sRGB现在已经不够看了！此前受限于落后的显示技术， sRGB 制定色域空间时比较保守，导致很多色彩无法被显示出来；然而，随着技术的发展，在可以预见的未来，以DCI P3、AdobeRGB为代表的、具有更广色域的标准定将成为主流。

在苹果的产品规划中，自家设备一定会用 DCI P3 逐步取代 sRGB 标准。在iMac之后，iPad Pro拉开iOS系统支持DCI P3的序幕。

但是，由于目前互联网上的媒体内容仍以sRGB为绝对主流，为了兼顾sRGB图片的显示效果，许多P3的显示设备也不得不做出了一些妥协。苹果自iPhone7/7 Plus系列的手机产品开始，所配备的Display P3标准的广色域屏幕就是这样一个妥协后的标准。

Display P3使用了DCI P3更广的色域；但是其标准色温是D65，标准Gamma值被设定为2.2（DCI P3的Gamma值为2.6），这两项都是与sRGB相同的，其目的就是为了适应sRGB图像的显示。DCI-P3规定的标准白色会比Display P3更偏黄一些，且Display P3由于更低Gamma值整体画面风格会更亮一些。

图7 Apple P3与AdobeRGB、sRGB的色域（CIE 1931色度图）.png