非線性校正的原理和必要性

　　視頻信號(hào)是為滿足電視機(jī)的發(fā)光特性和電特性而設(shè)計(jì)的， 它可以在電視上或顯示器上播放。 如果對(duì)電視信號(hào)不作校正，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的色彩失真。 因此我們對(duì)輸入的視頻信號(hào)前端須進(jìn)行非線性γ校正， 校正后的色度空間會(huì)有了明顯改善。對(duì)應(yīng)于LED大屏幕， 物理亮度與灰度值成正比，如不作校正，明顯不能滿足色彩還原的要求，其具體為：低階灰度亮度跳變很大，而高階灰度肉眼也分不清楚。

　　眾所周知，人眼對(duì)光強(qiáng)的感受是非線性的，弱光時(shí)，光強(qiáng)增加一倍，人眼感覺(jué)到的增強(qiáng)多于一倍;強(qiáng)光時(shí)，光強(qiáng)增加一倍，人眼感覺(jué)到的增強(qiáng)不足一倍，因此需要進(jìn)行亮度非線性處理，使肉眼感受到均勻的灰度變化。 因此為保證LED大屏幕色彩完整還原，必須進(jìn)行反伽瑪校正，經(jīng)過(guò)校正以后，使它的電-光轉(zhuǎn)換特性與CRT相近。 實(shí)驗(yàn)得知，經(jīng)灰度校正后的顯示畫(huà)面會(huì)顯得紋理清晰，層次感強(qiáng)，亮度柔和，明暗過(guò)渡平緩。

　　Gamma是顯示數(shù)字化影像的一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù),在LED顯示系統(tǒng)中也是如此,人眼對(duì)亮度有一個(gè)非線性反應(yīng),只有18%光源亮度的光線,人眼感覺(jué)大約是一半的亮度.亮度在 CIE (國(guó)際發(fā)光照明委員會(huì))中的定義是某一區(qū)域放射出光線的多少,亮度是一個(gè)感官量,沒(méi)有一個(gè)固定的目標(biāo)可測(cè)量.人眼大約能分辨出80個(gè)等級(jí)的亮度,在某個(gè)環(huán)境中,亮度小于百分之一最高亮度的物體,人眼是無(wú)法感覺(jué)到的.

　　物理設(shè)備產(chǎn)生的光的強(qiáng)度與所施加的信號(hào)不是線性的關(guān)系.傳統(tǒng)的CRT的亮度是信號(hào)電壓的冪函數(shù)，Y=X 2.5 ， Y代表亮度，X代表輸入的信號(hào)，指數(shù)2.5就是通常所指的Gamma值。非線性校正的目的是將光的強(qiáng)度正確的還原到人眼，因?yàn)槿搜蹖?duì)光的非線性的反映正好與CRT的非線性曲線相反。

　　在視頻系統(tǒng)中，通過(guò)gamma校正將線性的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為非線性的視頻信號(hào)，以適應(yīng)CRT的轉(zhuǎn)換曲線，達(dá)到完美的圖像再現(xiàn)，當(dāng)LED顯示屏直接使用沒(méi)有通過(guò)二次gamma校正時(shí)的輸入信號(hào)時(shí)，由于LED/CRT的電光轉(zhuǎn)換曲線的差異，導(dǎo)致整個(gè)畫(huà)面表現(xiàn)為對(duì)比度失調(diào)，色彩飽和度下降的情況。

　　由于人眼對(duì)光的感覺(jué)是非線性的，而LED的特性曲線是基本線性的，因此必須調(diào)整LED顯示屏的變換函數(shù)，另一個(gè)調(diào)整變換函數(shù)的原因是攝像機(jī)固有的Gamma特性為0.45，圖像是通過(guò)CRT的Gamma值來(lái)校正的，大約為2.2-2.5，各國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)略有不同。當(dāng)Gamma值小于1時(shí)，畫(huà)面會(huì)對(duì)比度失調(diào)，表現(xiàn)為缺乏層次感。