灰度校正(γ校正).doc

1、灰度校正的原理
对完整的广播电视系统而言,要进行两次光一电的转换。一次是在摄像端,由摄像机把光像转变成电信号;另一次是在显像端,由电视机把电信号重新转换成光像。两次转换中,重要的转换器件使摄像器件和显像管。从整个系统的角度来看,显像管重现的图案,应该于被摄景物上各种亮度成比例,使两次转换的过程为线性,即重现的图像亮度
B=K* BO (k-常数;BO-景物亮度)。
否则图像就会出现亮度和色度的非线性失真。
摄像器件的光-电转换关系为:
E 0=K1 * BOγ1 (3-8)
式中:E 0- 摄像器件输出电压;K1-常数; BO-景物亮度;γ1-转换非线性系数。D和氧化铅等摄像管,可近似认为γ1=1,即摄像端的光电转换可以看作是线性的,即
E 0=K1 * BO
而显像管的电—光转换关系为:
Bd = K2 * Eγ2 (3-9)
式中:Bd一显像管上的光像亮度;K2一系数;E一显像管栅极上的信号电压;γ2一显像管的转换非线性系数;一般γ2=。
显然,显像管的电一光转换是一种非线性性关系。这两种转换的γ特性如图3-55(a)、(b)所示。
图3-55
为了使整个系统的综合特性保持线性关系,就必须在图像传输过程中认为地加入一个特性与显像管端相反的非线性失真,以校正由γ2非线性造成的失真。设这一校正电路的传输特性为:
E=K*EOγ1 (3-10)
要保正系统为线性特性,则一定要满足:
γ1*γ2*γ3=1 (3-11)
可得出:γ=1/(γ1*γ2)=1/= (3-12)
其特性如图3-55(c)。我们把这种校正电路称为γ校正。
γ校正可以在摄像机电路中进行,也可以在电视机电路中进行,由于电视机数量远远大于摄像机数量,从降低接收机成本考虑,γ校正同意安排在摄像机电路中实施。
2、灰度校正的电路
如图3-56所示,这是一个具有折线特性的γ校正电路。图像信号经T1和R1直接耦合到射极输出的T3的基极,在耦合电路中加入由D1、D2等组成的γ校正电路。当输入信号电平较高时,(对应图像较暗、视频信号幅度较小),T1发射机电位C使高于A点和B点,则D1、D2都截止,此时经R1提供给T3的电流大,放大器增益也大,曲线的斜率最大,如图3-57所示。当输入信号电平逐渐降低(图像逐渐变亮、视频信号逐渐增强),C点电位降低,当C点低于A点电位时,D1导通,产生分流使经R1提供给T3的电流减小,放大器增益降低,曲线斜率也减小,如图3-57中第二段曲线。
当C点电位再下降到低于B点电位时,D2也导通,分流作用更大,放大器增益更降低,曲线斜率也更减小,如图中第三段折线。调整W电位可得到比较理想的校正电路。其实这种折线式γ校正电路的实际特性曲线的转折是并不像图中所画的那么明显,因为每个二极管并不是理想的开关,从截止到饱和导通时的过程是渐变的,所以拐点并不明显。
彩色校正
根据色度学的知识,理想的摄像机光谱特性特性应该如图3-58所示。而实际摄像机不可能提供具有负瓣的光谱特性,因为分光棱镜系统只能提供正向的光谱特性,即于理想的光谱特性比较,缺少负瓣。这些差别会使重现的图像色彩不鲜艳,而有的颜色根本显示不出来。因此需要用电子模拟的办法进行校正,使摄像机的光谱特性曲线尽量接近理想的光谱特性曲线,这种校正称为彩