所謂伽瑪校正就是對圖像的伽瑪曲線進行編輯，以對圖像進行非線性色調編輯的方法，檢出圖像信號中的深色部分和淺色部分，並使兩者比例增大，從而提高圖像對比度效果。
（一）伽馬(γ )的概念
現實世界中幾乎所有的CRT顯示設備、攝影膠片和許多電子照相機的光電轉換特性都是非線性的。這些非線性部件的輸出與輸入之間的關係（例如，電子攝像機的輸出電壓與場景中光強度的關係，CRT發射的光的強度與輸入電壓的關係）可以用一個曲線表示，稱爲伽瑪曲線（Gamma Curve）。以傳統CRT（Cathode Ray Tube）屏幕的特性而言，該曲線通常是一個乘冪函數：
Y=(X+e)γ
其中，Y爲亮度、X爲輸出電壓、e爲補償係數、乘冪值（γ）爲伽瑪值，它用來衡量非線性部件的轉換特性。這種特性稱爲冪-律(power-law)轉換特性。改變乘冪值（γ）的大小，就能改變CRT的伽瑪曲線。按照慣例，“輸入”和“輸出”都縮放到0～1之間。其中，0表示黑電平，1表示顏色分量的最高電平。對於特定的部件，人們可以度量它的輸入與輸出之間的函數關係，從而找出γ值。典型的Gamma值是0.45，它會使CRT的影像亮度呈現線性。使用CRT的電視機等顯示器屏幕，由於對於輸入信號的發光灰度，不是線性函數，而是指數函數，因此必需校正。
實際的圖像系統是由多個部件組成的，這些部件中可能會有幾個非線性部件。如果所有部件都有冪函數的轉換特性，那麼整個系統的傳遞函數就是一個冪函數，它的指數γ 等於所有單個部件的g 的乘積。如果圖像系統的整個γ ＝1，輸出與輸入就成線性關係。這就意味在重現圖像中任何兩個圖像區域的強度之比率與原始場景的兩個區域的強度之比率相同，這似乎是圖像系統所追求的目標：真實地再現原始場景。但實際情況卻不完全是這樣。
當這種再生圖像在“明亮環境”下，也就是在其他白色物體的亮度與圖像中白色部分的亮度幾乎相同的環境下觀看時，γ ＝1的系統的確可使圖像看起來像“原始場景”一樣。但是某些圖像有時在“黑暗環境”下觀看所獲得的效果會更好，放映電影和投影幻燈片就屬於這種情況。在這種情況下，γ 值不是等於1而通常認爲g »1.5，人的視角系統所看到的場景就好像是“原始場景”。根據這種觀點，投影幻燈片的γ 值就設計爲1.5左右，而不是1。
還有一種環境稱爲中間環境的“暗淡環境”，這種環境就像房間中的其他東西能夠看到，但比圖像中白色部分的亮度更暗。看電視的環境和計算機房的環境就屬於這種情況。在這種情況下，通常認爲再現圖像需要γ »1.25才能看起來像“原始場景”。
（二）γ校正
所有CRT顯示設備都有冪-律轉換特性，如果生產廠家不加說明，那麼它的γ 值大約等於2.5。用戶對發光的磷光材料的特性可能無能爲力去改變，因而也很難改變它的γ值。爲使整個系統的γ 值接近於使用所要求的γ 值，起碼就要有一個能夠提供γ 校正的非線性部件，用來補償CRT的非線性特性。
在電視和圖形監視器中，顯像管發生的電子束及其生成的圖像亮度並不是隨顯像管的輸入電壓線性變化，電子流與輸入電壓相比是按照指數曲線變化的，輸入電壓的指數要大於電子束的指數。這說明暗區的信號要比實際情況更暗，而亮區要比實際情況更高。所以，要重現攝像機拍攝的畫面，電視和監視器必須進行伽瑪補償。這種伽瑪校正也可以由攝像機完成。我們對整個電視系統進行伽瑪補償的目的，是使攝像機根據入射光亮度與顯像管的亮度對稱而產生的輸出信號，所以應對圖像信號引入一個相反的非線性失真，即與電視系統的伽瑪曲線對應的攝像機伽瑪曲線，它的值應爲1/γ，我們稱爲攝像機的伽瑪值。電視系統的伽瑪值約爲2.2，所以電視系統的攝像機非線性補償伽瑪值爲0.45。彩色顯像管的伽瑪值爲2.8，它的圖像信號校正指數應爲1/2.8＝0.35，但由於顯像管內外雜散光的影響，重現圖像的對比度和飽和度均有所降低，所以現在的彩色攝像機的伽瑪值仍多采用0.45。在實際應用中，我們可以根據實際情況在一定範圍內調整伽瑪值，以獲得最佳效果。
在所有廣播電視系統中，γ 校正是在攝像機中完成的。最初的NTSC電視標準需要攝像機具有γ ＝1/2.2＝0.45的冪函數，現在採納γ＝0.5的冪函數。PAL和SECAM電視標準指定攝像機需要具有γ ＝1/2.8＝0.36的冪函數，但這個數值已顯得太小，因此實際的攝像機很可能會設置成γ ＝0.45或者0.5。使用這種攝像機得到的圖像就預先做了校正，在γ ＝2.5的CRT屏幕上顯示圖像時，屏幕圖像相對於原始場景的γ 大約等於1.25。這個值適合“暗淡環境”下觀看。
過去的時代是“模擬時代”，而今已進入“數字時代”，進入計算機的電視圖像依然帶有γ ＝0.5的校正，這一點可不要忘記。雖然帶有γ 值的電視在數字時代工作得很好，尤其是在特定環境下創建的圖像在相同環境下工作。可是在其他環境下工作時，往往會使顯示的圖像讓人看起來顯得太亮或者太暗，因此在可能條件下就要做γ 校正。
在什麼地方做γ 校正是人們所關心的問題。從獲取圖像、存儲成圖像文件、讀出圖像文件直到在某種類型的顯示屏幕上顯示圖像，這些個環節中至少有5個地方可有非線性轉換函數存在並可引入γ 值。例如：
camera_gamma：攝像機中圖像傳感器的γ (通常γ ＝0.4或者0.5)
encoding_gamma：編碼器編碼圖像文件時引入γ
decoding_gamma ：譯碼器讀圖像文件時引入γ
LUT_gamma：圖像幀緩存查找表中引入γ
CRT_gamma：CRT的γ (通常g ＝2.5)
在數字圖像顯示系統中，由於要顯示的圖像不一定就是攝像機來的圖像，假設這種圖像的γ 值等於1，如果encoding_gamma＝0.5，CRT_gamma＝2.5和decoding_gamma，LUT_gamma都爲1.0時，整個系統的γ 就近似等於1.25。
根據上面的分析，爲了在不同環境下觀看到“原始場景”可在適當的地方加入γ 校正。