Gamma

Gamma ist der nichtlineare Zusammenhang zwischen den in einer Bilddatei gespeicherten Pixelwerten und der tatsächlichen Lichtintensität, die ein Display abgibt. Mathematisch: Ausgabeintensität = Eingabewertγ, wobei γ ≈ 2,2 für den sRGB-Standard.

Warum das nicht einfach linear ist: Das menschliche Auge ist für Unterschiede in dunklen Tönen weit empfindlicher als in hellen. Eine lineare Codierung würde den Großteil der 256 Werte eines 8-Bit-Kanals an Lichterdetails verschwenden, die niemand sieht, und gleichzeitig dunkle Töne in wenige kaum unterscheidbare Werte quetschen. Das Anwenden von Gamma weist mehr der Codierung den dunklen Werten zu, wo das Auge tatsächlich darauf achtet.

Konkret: Ein 8-Bit-Pixelwert von 128 (Mitte zwischen 0 und 255) bedeutet nicht die halbe Lichtintensität. Er bedeutet etwa 22 % der vollen Intensität, denn 128/255 = 0,502, und 0,502² (Gamma 2,2 ist durch Quadrieren gut angenähert) ≈ 0,252, doch die vollständige sRGB-Übertragung ist nahe null etwas feiner abgestuft. Die Intuition: Mittelgraue Werte sind in linearem Licht eigentlich ziemlich dunkel.

Praktische Folgen: Das Mischen zweier Farben im „normalen“ sRGB-Raum erzeugt Ergebnisse, die zu dunkel wirken – der Durchschnitt von Schwarz und Weiß in sRGB sieht viel dunkler aus als der optische Mittelpunkt. Software wie Photoshop und Figma bietet Optionen zur „linearen Mischung“, die in lineares Licht umwandeln, dort mitteln und dann neu codieren. CSS’ color-mix(in oklab, ...) macht dies automatisch. Gamut-bewusste Werkzeuge handhaben das transparent; manuelle Hex-Rechnung in der Regel nicht.

Durchgerechnetes Beispiel

Nehmen Sie reines Rot sRGB #FF0000 (255, 0, 0) und reines Grün #00FF00 (0, 255, 0). Naive Mittelung im sRGB-Raum: ((255+0)/2, (0+255)/2, 0) = (127, 127, 0), ein matschiges Oliv. Wandeln Sie jede Komponente zuerst in lineares Licht um (hoch 2,2): R→1,0, G→1,0 jeweils. Im Linearen mitteln: (0,5, 0,5, 0). Zurück in sRGB umwandeln (hoch 1/2,2): (188, 188, 0) – ein viel helleres, glaubwürdigeres Gelb. Der Unterschied zwischen (127, 127, 0) und (188, 188, 0) auf einem kalibrierten Display ist der Unterschied zwischen „warum sieht mein Verlauf matschig aus?“ und „ah, so sieht es richtig aus.“ Jedes Bildbearbeitungswerkzeug mit einem Kontrollkästchen für „lineare Mischung“ bietet genau diesen Kompromiss an. CSS unterstützt nun color-mix(in oklab, red, green), das die Umwandlung automatisch durchführt und unabhängig von den Ausgangsfarben einen wahrnehmungsgleichmäßigen Mittelpunkt erzeugt.

Wann und warum es zählt

Gamma zählt immer dann, wenn Farben kombiniert, skaliert oder kantengeglättet werden – also in praktisch jeder Rendering-Pipeline. Der Grund, warum 3D-Engines ausgewaschene, kontrastarme Ausgaben erzeugen, sofern sie nicht ausdrücklich auf gamma-korrekte Beleuchtung ausgelegt sind: Lichtintensitäten addieren sich in der Physik linear, aber Pixelwerte sind gamma-codiert; behandelt man das eine als das andere, werden Lichtbeiträge faktisch quadriert. Moderne Game-Engines (Unreal, Unity) führen die gesamte Beleuchtung im linearen Raum durch und wandeln beim finalen Framebuffer-Schreiben in sRGB um. Die praktische Erkenntnis für Webdesigner: Nutzen Sie oklab oder oklch für jeden Verlauf, der Farbtöne überschreitet, und vermeiden Sie Mittelgrau (50 % Helligkeit) als reine 50%-Mischung – der optische Mittelpunkt zwischen Schwarz und Weiß liegt in CIELAB näher bei L*=50, was RGB 188 entspricht, nicht RGB 128. Quelle: W3C — sRGB colour space.

Display-Gamma vs. Codierungs-Gamma vs. System-Gamma: Das codierte sRGB-Bild verwendet eine Übertragungsfunktion nahe einer 1/2,2-Potenz (die formale sRGB-Kurve ist für die dunkelsten Werte stückweise linear und ein Exponent von 2,4 darüber), das Display wendet eine inverse, etwa 2,2-Gamma an, um den Wert zurück in Licht umzuwandeln, und das Produkt – das „System-Gamma“, das der Betrachter tatsächlich sieht – liegt knapp über 1,0, um die dunkle Betrachtungsumgebung auszugleichen, die Rec. 709 und sRGB voraussetzen. macOS vor 10.6 (2009) verwendete ein System-Gamma von 1,8, geerbt von frühen Apple-LaserWriter-Druckern, weshalb alte auf dem Mac erstellte Bilder auf PC-Monitoren oft ausgewaschen aussehen; modernes macOS nutzt wie alle anderen 2,2.

HDR durchbricht dieses Modell vollständig: HDR-Formate (Rec. 2100 PQ, HLG) verwenden Perceptual-Quantizer-Kurven, ausgelegt für Displays, die 1000–10.000 Nits erreichen können, nicht die ~80-Nit-Röhrenmonitore, auf die sRGB abgestimmt war. Das Mischen von sRGB-Inhalt mit HDR-Inhalt erfordert explizites Tone-Mapping – ein Thema, das OS-Compositoren inzwischen handhaben, Apps historisch aber schlecht gemacht haben. Siehe sRGB, Display P3 und ICC-Profile dazu, wie Farbräume dieselben Pixelwerte unterschiedlich behandeln. Quelle: IEC 61966-2-1 sRGB specification.