1.1 亮度感應及曝光
1.1.1 感光寬容度從最明亮到最黑暗，假設人眼能夠看到一定的範圍，那麼膠片（或CCD等電子感光器件）所能表現的遠比人眼看到的範圍小的多，而這個有限的範圍就是感光寬容度。人眼的感光寬容度比膠片要高很多，而膠片的感光寬容度要比數位相機的ccd高出很多！瞭解這個概念之後，我們就不難瞭解，為什麼在逆光的條件下，人眼能看清背光的建築物以及耀眼的天空雲彩。而一旦拍攝出來，要麼就是雲彩顏色絢爛而建築物變成了黑糊糊的剪影，要麼就是建築物色彩細節清楚而原本美麗的雲彩卻成了白色的一片再看人眼的結構，有瞳孔可以控制通光量，有杆狀感光細胞和椎狀感光細胞以適應不同的光強，可見即使人眼有著很高的感光寬容度，依然有亮度調節系統，以適應光強變化。那麼對於camera sensor來說，正確的曝光就更為重要了！
1.1.2 自動曝光和18%灰對於sensor來說，又是如何來判斷曝光是否正確呢？很標準的做法就是在YUV空間計算當前映像的Y值的均值。調節各種曝光參數設定（自動或手動），使得該均值落在一個目標值附近的時候，就認為得到了正確的曝光。那麼如何確定這個Y的均值，以及如何調整參數使得sensor能夠將當前映像的亮度調整到這個範圍呢？這就涉及到一個概念 18%灰，一般認為室內室外的景物，在通常的情況下，其平均的反光係數大約為18%，而色彩均值，如前所述，可以認為是一種中灰的色調。這樣，可以通過對反光率為18%的灰板拍攝，調整曝光參數，使其顏色接近為中等亮度的灰色（Y值為128）。然後，對於通常的景物，就能自動的得到正確的曝光了。 當然這種自動判斷曝光參數的AE功能不是萬能的，對於反光率偏離通常均值的情境，比如雪景，夜景等，用這種方法就無法得到正確的曝光量了。所以在sensor的軟體處理模組中，通常還會提供曝光層級的設定功能，強制改變自動曝光的判斷標準。比如改變預期的亮度均值等。
1.1.3 曝光層級設定在多數數位相機和拍照手機上都可以看到曝光層級設定的功能，如前所述，這種設定實際上是在自動曝光的基礎上給使用者提供一定的曝光控制能力，強制改變camera sensor的曝光判斷標準，獲得使用者想要的效果。通常的做法就是改變Y值均值的預期值，使得sensor在自動曝光時以新的Y預期值為目標，自動調整Exptime 和 AG。
1.1.4 gamma校正曝光的均值正確了，不代表整體映像的亮度分布就和人眼所看到的保持一致了。事實上，人眼對亮度的響應並不是一個線性比例關係，而各種涉及到光電轉換的裝置的輸入輸出特性曲線一般也是非線性，且表現為冪函數的形式：
y＝xn ,
所以整個映像系統的傳遞函數是一個冪函數。g＝ g1×g2×…×gn對於sensor來說，其響應倒是接近為線性關係，所以為了在各種裝置上正確輸出符合人眼對亮度的響應的映像，就需要進行校正。冪函數的指數的倒數就是通常所說的gamma值。歸一化的gamma曲線
校正的函數可以表示為 '>1，通常對於Window的輸出顯示系統，gamma值為2.2，而對於蘋果的輸出顯示系統和列印系統來說，gamma值為1.8。
實際上，sensor在做gamma校正的時候，通常也一併作了從raw格式的10bit的資料到8bit資料的轉換，所以這時候的公式可以表示為
對比
對比的調整在一定程度上說，其實也就是對gamma曲線的調整，增大對比就是提高Gamma值。對於影像處理來說，也有在硬體gamma校正後，單獨由軟體再進行一次類似的冪函數變換來調整對比。
1.1.6 曝光參數的調整曝光強度的調整，可以通過改變曝光時間，也可以通過改變亮度增益AG來實現。曝光時間受到楨頻的限制，比如攝像時要求15幀每秒的話，這時候曝光時間最長就不能超過1/15s，可能還有別的條件限制，實際的曝光時間還要短，在光線弱的情況下，單獨調整曝光時間就無法滿足幀頻的需要了。這時候還可以調整增益AG，來控制曝光的增益，降低曝光時間。但是，這樣做的缺點是以犧牲映像品質為代價的，AG的增強，伴隨的必然是信噪比的降低，映像雜訊的增強。所以，以映像品質為優先考慮的時候，曝光參數的調節通常是優先考慮調節曝光時間，其次在考慮曝光增益。當然曝光時間也不能過長以免由於抖動造成映像的模糊，而在拍攝運動情境時，對曝光時間的要求就更高了。
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