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(jìn)行兩次光一電的轉(zhuǎn)換。一次是在攝像端，由攝像機(jī)把光像轉(zhuǎn)變成電信號；另一次是在顯像端，由電視機(jī)把電信號重新轉(zhuǎn)換成光像。兩次轉(zhuǎn)換中，重要的轉(zhuǎn)換器件使攝像器件和顯像管。從整個(gè)系統(tǒng)的角度來看，顯像管重現(xiàn)的圖案，應(yīng)該于被攝景物上各種亮度成比例，使兩次轉(zhuǎn)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(huì)出現(xiàn)亮度和色度的非線性失真。攝像器件的光－電轉(zhuǎn)換關(guān)系為：　　E0=K1*BOγ１(3-8)式中：E0－　攝像器件輸出電壓；K1－常數(shù)；　BO－景物亮度；γ１－轉(zhuǎn)換非線性系數(shù)。對于CCD和氧化鉛等攝像管

2、，可近似認(rèn)為γ１＝１，即攝像端的光電轉(zhuǎn)換可以看作是線性的，即E0=K1*BO而顯像管的電—光轉(zhuǎn)換關(guān)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(zhuǎn)換非線性系數(shù)；一般γ2=2.2。顯然，顯像管的電一光轉(zhuǎn)換是一種非線性性關(guān)系。這兩種轉(zhuǎn)換的γ特性如圖3-55（a）、（b）所示。圖3-55為了使整個(gè)系統(tǒng)的綜合特性保持線性關(guān)系，就必須在圖像傳輸過程中認(rèn)為地加入一個(gè)特性與顯像管端相反的非線性失真，以校正由γ2非線性造成的失真。設(shè)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

3、*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(jī)電路中進(jìn)行，也可以在電視機(jī)電路中進(jìn)行，由于電視機(jī)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于攝像機(jī)數(shù)量，從降低接收機(jī)成本考慮，γ校正同意安排在攝像機(jī)電路中實(shí)施。2、灰度校正的電路如圖3-56所示，這是一個(gè)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(dāng)輸入信號電平較高時(shí)，（對應(yīng)圖像較暗、視頻信號幅度較?。琓1發(fā)射機(jī)電位C使高于A點(diǎn)和B點(diǎn)，則D1、D2都截止，此時(shí)經(jīng)R1提供給T3的電

4、流大，放大器增益也大，曲線的斜率最大，如圖3-57所示。當(dāng)輸入信號電平逐漸降低（圖像逐漸變亮、視頻信號逐漸增強(qiáng)），C點(diǎn)電位降低，當(dāng)C點(diǎn)低于A點(diǎn)電位時(shí)，D1導(dǎo)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(dāng)C點(diǎn)電位再下降到低于B點(diǎn)電位時(shí)，D2也導(dǎo)通，分流作用更大，放大器增益更降低，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(shí)這種折線式γ校正電路的實(shí)際特性曲線的轉(zhuǎn)折是并不像圖中所畫的那么明顯，因?yàn)槊總€(gè)二極管并不是理想的開關(guān)，從截止到飽和導(dǎo)通時(shí)的過程是漸變的，所以拐點(diǎn)并不明顯。彩色校正根據(jù)色度學(xué)的知識，理想的

5、攝像機(jī)光譜特性特性應(yīng)該如圖3-58所示。而實(shí)際攝像機(jī)不可能提供具有負(fù)瓣的光譜特性，因?yàn)榉止饫忡R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(fù)瓣。這些差別會(huì)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(jìn)行校正，使攝像機(jī)的光譜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(shè)法模擬出負(fù)向的光譜響應(yīng)曲線，這就是線性彩色校正電路的主要任務(wù)。由3-58看到R曲線的負(fù)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

6、下面;G曲線的兩個(gè)負(fù)瓣一個(gè)處在R曲線的正瓣的下面，另一個(gè)在B曲線正瓣下面；而B曲線的負(fù)瓣則處在R曲線和G曲線的下面。于是設(shè)想用衰減和倒相的方法，將正瓣經(jīng)過適當(dāng)?shù)乃p和倒相，疊加到那個(gè)需要負(fù)瓣的曲線上去，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(jié)果不完全理想，但從實(shí)際復(fù)原的顏色看，令人比較滿意。由此可知，每個(gè)基色的光譜特性的負(fù)瓣和正次瓣都可以用其它兩個(gè)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(shè)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

7、,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(yīng)該影響白平衡，即對于白色圖像，校正后的三基色應(yīng)保持R=G=B，因此9個(gè)矩陣系數(shù)應(yīng)該滿足下式：a+b+c=1d+e+f=1g+h+i=1這9個(gè)系數(shù)的選擇與許多因素有關(guān)，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(guān)系，可以用簡單的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)電路來實(shí)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