灰度校正(γ校正)

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1、灰度校正（γ校正）1、灰度校正的原理對完整的廣播電視系統(tǒng)而言，要進行兩次光一電的轉換。一次是在攝像端，由攝像機把光像轉變成電信號；另一次是在顯像端，由電視機把電信號重新轉換成光像。兩次轉換中，重要的轉換器件使攝像器件和顯像管。從整個系統(tǒng)的角度來看，顯像管重現(xiàn)的圖案，應該于被攝景物上各種亮度成比例，使兩次轉換的過程為線性，即重現(xiàn)的圖像亮度　B=K*BO(ｋ－常數(shù)；BO－景物亮度)。否則圖像就會出現(xiàn)亮度和色度的非線性失真。攝像器件的光－電轉換關系為：　　E0=K1*BOγ１(3-8)式中：E0－　攝像器件輸出電壓；K1－常數(shù)；

2、　BO－景物亮度；γ１－轉換非線性系數(shù)。對于CCD和氧化鉛等攝像管，可近似認為γ１＝１，即攝像端的光電轉換可以看作是線性的，即E0=K1*BO而顯像管的電—光轉換關系為：Bd=K2*Eγ2（3-9）式中：Bd一顯像管上的光像亮度；K2一系數(shù)；E一顯像管柵極上的信號電壓；γ2一顯像管的轉換非線性系數(shù)；一般γ2=2.2。顯然，顯像管的電一光轉換是一種非線性性關系。這兩種轉換的γ特性如圖3-55（a）、（b）所示。圖3-55為了使整個系統(tǒng)的綜合特性保持線性關系，就必須在圖像傳輸過程中認為地加入一個特性與顯像管端相反的非線性失真，

3、以校正由γ2非線性造成的失真。設這一校正電路的傳輸特性為：E=K*EOγ１(3-10)要保正系統(tǒng)為線性特性，則一定要滿足:γ１*γ2*γ3=1(3-11)可得出：γ=1/（γ１*γ2）=1/2.2=0.45（3-12）其特性如圖3-55（c）。我們把這種校正電路稱為γ校正。γ校正可以在攝像機電路中進行，也可以在電視機電路中進行，由于電視機數(shù)量遠遠大于攝像機數(shù)量，從降低接收機成本考慮，γ校正同意安排在攝像機電路中實施。2、灰度校正的電路如圖3-56所示，這是一個具有折線特性的γ校正電路。圖像信號經(jīng)T1和R1直接耦合到射極輸出

4、的T3的基極，在耦合電路中加入由D1、D2等組成的γ校正電路。當輸入信號電平較高時，（對應圖像較暗、視頻信號幅度較小），T1發(fā)射機電位C使高于A點和B點，則D1、D2都截止，此時經(jīng)R1提供給T3的電流大，放大器增益也大，曲線的斜率最大，如圖3-57所示。當輸入信號電平逐漸降低（圖像逐漸變亮、視頻信號逐漸增強），C點電位降低，當C點低于A點電位時，D1導通，產(chǎn)生分流使經(jīng)R1提供給T3的電流減小，放大器增益降低，曲線斜率也減小，如圖3-57中第二段曲線。當C點電位再下降到低于B點電位時，D2也導通，分流作用更大，放大器增益更降

5、低，曲線斜率也更減小，如圖中第三段折線。調(diào)整W電位可得到比較理想的校正電路。其實這種折線式γ校正電路的實際特性曲線的轉折是并不像圖中所畫的那么明顯，因為每個二極管并不是理想的開關，從截止到飽和導通時的過程是漸變的，所以拐點并不明顯。彩色校正根據(jù)色度學的知識，理想的攝像機光譜特性特性應該如圖3-58所示。而實際攝像機不可能提供具有負瓣的光譜特性，因為分光棱鏡系統(tǒng)只能提供正向的光譜特性，即于理想的光譜特性比較，缺少負瓣。這些差別會使重現(xiàn)的圖像色彩不鮮艷，而有的顏色根本顯示不出來。因此需要用電子模擬的辦法進行校正，使攝像機的光譜

6、特性曲線盡量接近理想的光譜特性曲線，這種校正稱為彩色校正，并分成線性彩色校正和非線性彩色校正兩種類型。圖3-581、線性彩色校正電路為了盡量接近理想的分光特性，必須在視頻信號處理電路中設法模擬出負向的光譜響應曲線，這就是線性彩色校正電路的主要任務。由3-58看到R曲線的負瓣部分處在G曲線的正瓣范圍內(nèi)，正次瓣部分則處在B線路的正瓣下面;G曲線的兩個負瓣一個處在R曲線的正瓣的下面，另一個在B曲線正瓣下面；而B曲線的負瓣則處在R曲線和G曲線的下面。于是設想用衰減和倒相的方法，將正瓣經(jīng)過適當?shù)乃p和倒相，疊加到那個需要負瓣的曲線上

7、去，可以大致滿足曲線所需要的理想形狀，這就是線性彩色校正的基本原理。雖然這種校正的結果不完全理想，但從實際復原的顏色看，令人比較滿意。由此可知，每個基色的光譜特性的負瓣和正次瓣都可以用其它兩個基色信號來模擬，這種模擬可用線性矩陣的形式來表示。彩色矩陣電路有三路輸入信號三路輸出信號，設輸入信號即校正前的信號為R＇、G＇、B＇，輸出信號為已校正信號R、G、B，則彩色矩陣可表示為：（3-13）式中a,b,c……i為矩陣系數(shù)，它們都是常數(shù)。線性彩色校正接入視頻處理電路中不應該影響白平衡，即對于白色圖像，校正后的三基色應保持R=G=

8、B，因此9個矩陣系數(shù)應該滿足下式：a+b+c=1d+e+f=1g+h+i=1這9個系數(shù)的選擇與許多因素有關，一般由生產(chǎn)廠家提供確定的數(shù)據(jù)，如下面一組系數(shù)數(shù)據(jù)：（3-14）由于是線性關系，可以用簡單的電阻分壓網(wǎng)絡電路來實現(xiàn)，電路形式如圖3-59所示。校正前的信號R’、G’、B’分別送入各自的分相器，分成正