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伽瑪在電視系統(tǒng)中含義

作者: 時間:2011-03-14 來源:網(wǎng)絡 收藏
圖2: 各種伽瑪響應曲線 (相對亮度、輸入電平、數(shù)字灰度輸入)

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/166206.htm

  數(shù)字視頻數(shù)據(jù)(往往為LVDS形式)必須采用數(shù)-模轉換器(DAC)進行轉換,生成用于像素的模擬電壓。伽瑪采用顯示屏源/列極驅動器中的分段非線性DAC進行粗略校正(有意使其成為非線性)。源極驅動器DAC決定可以為像素施加多少個不同的階躍電壓(例如,8位DAC生成28或256級灰度)。每步階躍電壓感覺到的灰度亮度變化與顯示屏伽瑪響應(V/T曲線)和眼睛響應有關,圖3。

  

圖3: 伽瑪響應相關亮度變化對比(伽瑪、感覺到的亮度)

  圖3: 伽瑪響應相關亮度變化對比(伽瑪、感覺到的亮度)

  如果亮度變化只允許與代碼改變成線性關系,則需要更多的分辨率位數(shù)(如12位或14位,而不是8位),以實現(xiàn)所需的低亮度靈敏度,使眼睛感覺不到整個范圍內代碼之間不同的變化(保持變化的均勻性)。事實上,這是采用伽瑪校正的另一個優(yōu)點,可使用較少位數(shù),以壓縮低電平亮度數(shù)據(jù)的方式編碼視頻數(shù)據(jù)(眼睛最容易感覺到的),同時不影響高電平亮度數(shù)據(jù),因為看不出其中的微小變化。這還可以作為降低視頻信號噪聲的一種方法,這種噪聲是數(shù)字編碼中識別不出來的微小誤差造成的。

  為改變顯示屏伽瑪響應達到所需的V/T函數(shù),顯示屏源極(column)驅動器DAC可在多個輸入點采用各種基準電壓。這些電壓使DAC達到某種所需的非線性工作狀態(tài)?;鶞孰妷和少が斁彌_器IC中提供,一般是驅動DAC輸入點模擬電壓的緩沖放大器。伽瑪緩沖器IC可以是靜態(tài)的,也可以是可編程的。

  Intersil的EL5411/20T運算放大器、EL5421T緩沖器和EL5x26 I2C可編程伽瑪緩沖器系列都屬于此類IC器件。這些器件可以為TFT-LCD源極驅動器提供精確穩(wěn)定的DC基準電壓。TFT-LCD顯示器簡易框圖參見圖4。

  由于能夠控制DAC輸入點,LCD廠商可以微調電壓,進一步調整/校準顯示屏非線性伽瑪響應,稱為伽瑪校準。例如,利用這種功能,廠商可以保證所有他們某種型號的顯示屏之間具有相同的伽瑪響應。這意味著,LCD組裝和制造偏差等因素造成的潛在視覺效果誤差,可以降低到最小限度,使電視廠商能夠生產(chǎn)更加一致的產(chǎn)品。從而保證消費者購買的電視,在家里可以看到在當?shù)亟?jīng)銷商銷售店顯示的同樣視覺效果。

  (經(jīng)常有這樣的情況,商店播放的電視具有特殊的商店式效果。這種模式顯示的畫面具有最大對比度和極為飽和的色彩,以明快的顏色和亮度吸引消費者。而消費者在家庭環(huán)境中一般不使用這種設置。)

  電視廠商最終決定如何校準伽瑪響應(如γ =2.2、γ= 2.0、γ=1.8,甚至組合伽瑪,根據(jù)要達到的亮度改變伽瑪),使他們的顯示器達到某種視覺效果。值得注意的是,伽瑪特性會隨著視角范圍和不同的光線條件變化。因此,購買新電視時,在相似條件下對比不同電視,通過顯示器與顯示器的大量對比是進行選擇的一種好方法。

  伽瑪與電視設置

  傳統(tǒng)上,CRT電視(以及大量并非此類名稱的設備)有亮度控制,用來改變黑電平,以及對比度或圖像控制,用來改變最大白電平。電視的伽瑪確定這些端點內部的響應。理想情況下,這些電視設置應完全獨立于伽瑪,而一旦固定了最大白電平,黑電平的任何改變會從相對方向改變伽瑪曲線(其形狀變化)。

  這意味著,伽瑪系數(shù)改變了,現(xiàn)在系統(tǒng)的伽瑪響應只受黑電平變化的影響。在LCD情況下,端點電平一般由源極驅動器固定,而對信號進行數(shù)字調整。同時,LCD可以改變背光亮度,這為改善系統(tǒng)性能增加了一個維度。

  有些TFT-LCD和數(shù)字電視具有其他設置,可以通過用戶控制菜單進行調整。這些設置類似于伽瑪調整(一般不是量化,而是+/-伽瑪調整),動態(tài)增強對比度或黑度,選擇不同的圖像/視頻模式及其他工廠命名的功能。這些設置可以改變部分或所有電視設置,包括伽瑪曲線。例如,正常工作模式下單個系數(shù)定義的伽瑪(如γ=2.2),可以改變?yōu)槎鄠€伽瑪系數(shù)決定的曲線,從而改變電視亮度范圍響應(視頻信號代碼或電壓)。

  同時,有必要指出,四周環(huán)境或房間亮度也會影響視頻系統(tǒng)的感受響應。遺憾的是,人們根本不知道視頻編碼時采用的有利于DVD電影或電視節(jié)目顯示效果的準確條件,以及設備的設置功能,因此很難在家里設置觀看,生成準確的再現(xiàn)圖像。您的起居室條件很可能與攝影室完全不同并且不斷變化。

  例如,黑暗的房間可以降低黑度的感覺,因為這時用以參照的環(huán)境光線是漆黑的(黑暗環(huán)境下看不出黑色)。相反,如果打開明亮的電燈,環(huán)境光線會高過顯示屏亮度,由于缺少低端細節(jié)(黑度),會感覺圖像對比度下降。

  總之,伽瑪不一定能夠輕松定義,但作為高科技產(chǎn)品的消費者,最好從系統(tǒng)角度或由淺入深地了解這一概念。顯然,這將對購買新的LCD電視有好處,您不必校正伽瑪。這對于大多數(shù)人來說是困難的,而且是不可能的。電視廠商完成了最初的艱苦工作,設置了源驅動器DAC的轉換函數(shù),使顯示屏具有其所需的非線性伽瑪響應。

  不過,大部分電視具有各種用戶調整功能,這些功能可在一定程度上控制系統(tǒng)響應,盡管對于大量用戶特定伽瑪調整控制的價值存在許多爭議。大多數(shù)情況下,消費者的確不會直接控制電視伽瑪響應,但這有利于普通電視收看者精確微調。

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