非線性校正的原理和必要性

　　視頻信號是為滿足電視機(jī)的發(fā)光特性和電特性而設(shè)計的， 它可以在電視上或顯示器上播放。 如果對電視信號不作校正，就會產(chǎn)生嚴(yán)重的色彩失真。 因此我們對輸入的視頻信號前端須進(jìn)行非線性γ校正， 校正后的色度空間會有了明顯改善。對應(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，人眼對光強(qiáng)的感受是非線性的，弱光時，光強(qiáng)增加一倍，人眼感覺到的增強(qiáng)多于一倍;強(qiáng)光時，光強(qiáng)增加一倍，人眼感覺到的增強(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)過校正以后，使它的電-光轉(zhuǎn)換特性與CRT相近。 實驗得知，經(jīng)灰度校正后的顯示畫面會顯得紋理清晰，層次感強(qiáng)，亮度柔和，明暗過渡平緩。

　　Gamma是顯示數(shù)字化影像的一個關(guān)鍵的參數(shù),在LED顯示系統(tǒng)中也是如此,人眼對亮度有一個非線性反應(yīng),只有18%光源亮度的光線,人眼感覺大約是一半的亮度.亮度在 CIE (國際發(fā)光照明委員會)中的定義是某一區(qū)域放射出光線的多少,亮度是一個感官量,沒有一個固定的目標(biāo)可測量.人眼大約能分辨出80個等級的亮度,在某個環(huán)境中,亮度小于百分之一最高亮度的物體,人眼是無法感覺到的.

　　物理設(shè)備產(chǎn)生的光的強(qiáng)度與所施加的信號不是線性的關(guān)系.傳統(tǒng)的CRT的亮度是信號電壓的冪函數(shù)，Y=X 2.5 ， Y代表亮度，X代表輸入的信號，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，因為人眼對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gamma校正將線性的光信號轉(zhuǎn)換為非線性的視頻信號，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顯示屏直接使用沒有通過二次gamma校正時的輸入信號時，由于LED/CRT的電光轉(zhuǎn)換曲線的差異，導(dǎo)致整個畫面表現(xiàn)為對比度失調(diào)，色彩飽和度下降的情況。

　　由于人眼對光的感覺是非線性的，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CRT的Gamma值來校正的，大約為2.2-2.5，各國電視標(biāo)準(zhǔn)略有不同。當(dāng)Gamma值小于1時，畫面會對比度失調(diào)，表現(xiàn)為缺乏層次感。