伽瑪在電視系統(tǒng)中含義
盡管電視廠商一般不以伽瑪本身作為賣點,但這一術語自陰極射線管(CRT)電視時代便已存在,并且仍是目前TFT-LCD的重要幕后特征。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/166206.htm就現(xiàn)代LCD電視而言,伽瑪技術將清晰度提高到較新水平。每個LCD電視廠商必須在開發(fā)過程中的某個點重視伽瑪。否則,他們可以有世界上絕對最好的顯示屏技術,卻因為不能準確重建圖像而沒人買他們的顯示屏。這里所說的不準確指色彩表現(xiàn)和光強度,遠達不到準確還原/重建源圖像應有的水平。
那么,電視中這種神秘的所謂伽瑪是什么呢?它與許多放射性衰變相關的高能伽瑪輻射不是一回事。首先,我們簡要討論伽瑪在CRT電視系統(tǒng)中含義。然后,說明其如何向TFT-LCD電視系統(tǒng)轉化,以及為什么我們應該或需要了解這一技術。
伽瑪與CRT電視
CRT電視工作時,采用電子束轟擊屏幕上的磷光質(zhì)涂層。通過相應的電子束掃描,轟擊這些磷光體可在屏幕上描繪圖像。電子槍所加控制電壓與屏幕產(chǎn)生光強度之間的關系本質(zhì)上是非線性的,近似于一階方式冪律方程(表示為Y(x)=x a),稱為CRT伽瑪響應。
人眼對光強,即亮度,具有本能的非線性敏感(光感)。眼睛對較低灰度(較暗)光亮的變化最敏感。眼睛的這種自然響應與CRT相反的固有響應非常相近。這是一個意外、卻非常有用的副作用,通過對源數(shù)據(jù)進行單一校正可補償系統(tǒng)非線性,使眼睛感受到一致的亮度變化。
源數(shù)據(jù)編碼方式必須考慮CRT響應和眼睛已知亮度響應。攝像機按視頻信號紅、綠、藍顏色分量(RGB)進行伽瑪校正,視頻需要以攝像系統(tǒng)讀取亮度變化類似于人眼讀取的相同方式編碼。由于CRT響應與此相反,因此光強度的感覺是線性的。伽瑪校正還具有其他優(yōu)點,如降低視頻信號噪聲,提高低電平有效分辨率(這兩個因素關系到生成效果的一致性)。
在冪律方程中,對于給定系統(tǒng)來說,亮度(簡單地)等于施加的電子槍電壓提高到某一乘冪。這個冪是伽瑪系數(shù)(γ),這個公式近似定義了CRT的整體轉換函數(shù)。一般情況下,典型CRT伽瑪應為2.2至2.5。伽瑪系數(shù)越高,圖像對比度越大,而且增加了黑暗部分的深度(因為低電平分辨率加大)。伽瑪系越小,會使圖像顯得模糊或單調(diào)(因為低電平分辨率下降)。
伽瑪響應為1.0的系統(tǒng)視為線性,但從各種原因角度看并非都有利。最關鍵的是,不能還原顏色和對比度感覺正確的伽瑪校正圖像。
總之,伽瑪校正為系統(tǒng)伽瑪響應進行必要補償,保證(至少接近)攝像機攝入的亮度與CRT電視顯示的相同,使眼睛看到正確的圖像效果,圖1。
圖1: 基礎伽瑪校正與伽瑪響應曲線。(相對亮度、輸入電平、伽瑪校正、CTR伽瑪響應)
伽瑪與TFT-LCD電視
除了都能顯示視頻圖像外,TFT-LCD與CRT基本沒有共同之處。最顯著的特點是,LCD不采用電子槍和磷光體生成亮度。而是采用電壓控像素控制透過像素的光。這種光源于背光,一般為冷陰極熒光燈(CCFL)或發(fā)光二極管(LED)陣列。簡言之,電壓傳送(V/T)曲線定義顯示屏的輸入響應及其生成的亮度。
盡管與CRT不同,但TFT-LCD也采用伽瑪,只是這個術語必須稍做重新定義。為了使LCD照亮像素,液晶(LC)像素單元需要有施加的電壓,使其能夠傳送光,在屏幕上顯示亮度(注意,光源是LCD顯示屏背光,一般為CCFL或LED)。
為像素施加的模擬電壓由數(shù)/模轉換器決定,轉換器根據(jù)給進來的圖像/視頻數(shù)據(jù)生成數(shù)字編碼(談到電視視頻內(nèi)容,伽瑪編碼早在CRT電視時代就有了)。所加電壓與傳送(V/T傳遞函數(shù))之間的關系為TFT-LCD伽瑪響應,其本質(zhì)上是非線性的,這是由于LC單元傳送能力的性質(zhì)決定的。不過,這種響應未必是我們在CRT電視中看到的所需非線性響應。
因此,LCD電視伽瑪往往需要非常近似地模擬CRT伽瑪響應。主要理由如下:首先是歷史原因,因為所有原來的視頻都是經(jīng)過CRT伽瑪校正的。第二,是利用人眼(亮度)的本能響應。當然,LCD的固有伽瑪響應并非都是一樣的,隨著顯示屏技術和廠商會有很大變化。顯示屏伽瑪響應可由廠商改變,他們可以根據(jù)最終系統(tǒng)所需的可視性能選擇特定的伽瑪響應,圖2。
評論