Есть вот такое вот известное выражение, переложеное из википедии:
#define To_sRGB(q) (((q)<=0.0031308f)? 12.92f*(q) : (1+0.055f)*powf(q,1/2.4f)-0.055f)
В том смысле, что у sRGB внизу - линейный участок, а дальше степенная функция.
Если его напрямую запрограммировать (вот прямо с powf()), то в зависимости от компилятора получается от 7 Mpix/sec (Visual C++ 2010, один поток) до 100Mpix/sec (Intel Parallel Studio XE, включен OpenMP). Пиксель - это 3 компонента по 4 байта (float), то бишь гигабайт с небольшим в секунду - это максимум.
Как-то медленно.
В-принципе, бывает быстрое приближенное возведение в степень для ограниченного диапазона значений. Более того, можно просто приблизить sRGB-кривую полиномом не очень высокой степени и получить вполне приемлемый для практики результат. Но хотелось заодно решить задачу быстрого наложения произвольной кривой.