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1、第20卷 第5期Vol.20,No.5应 用 光 学1999年1999文章编号:100222082(1999)0520040204全彩LED大屏幕视频图像信号的校正黄元元,陈 钱(南京理工大学电光学院,南京210094)摘要:全彩LED大屏幕可以用来显示电视画面。由于CRT发光特性的非线性,在图像信号源处引入一种称为γ校正的相反预失真来补偿CRT的这种非线性。但由于全彩LED大屏幕系统的发光特性与CRT的发光特性不同,它的发光亮度与其控制量成线性关系,因此在显示电视画面时会引起严重的灰度畸变,观
2、赏性极差。因此必须在把控制信号送给LED驱动电路之前对其进行校正,使之适合LED屏的显示。此外,还考虑到人的视觉的明亮度与物理亮度的关系。本文给出了一种对LED大屏幕信号进行校正的方法,即γ′校正,实验结果表明效果极其显著。关键词:LED彩色大屏幕;灰度畸变;信号校正中图分类号:TN14119911173 文献标识码:ALED显示屏由发光二极管阵列构成。发中,如果要获得逼真的图像重现质量,就要求光二极管(LED)是一种电流控制器件,具有从摄像到显像全过程的总传输特性是线性体积小、单色性好、响
3、应速度快、驱动简单、寿的,即显像亮度与景物亮度成正比。然而命长等优点,因此得当了广泛的应用。全彩CRT特性的线性较差,它的非线性畸变可用屏的每个像素由红、绿、蓝三种发光二极管构γ值来表示。这样,对于CRT来讲,亮度与[2]γ成,可以用来显示电视画面。但由于目前还调制电压的关系是L∝Vg,其中L为CRT没有专门用于LED彩色大屏幕的图像源及的亮度,γ是非线性系数,一般约为212～3。其标准,所以都是将送给CRT显像管的图像为了使CRT的这种非线性得到补偿,在图像信号直接送到LED彩色屏进行显示,但
4、由于信号源处引入一种称为γ校正的相反预失CRT与LED具有不同的特性,若简单地把送真。假定E是一个给定输入光(L)所产生的给CRT的信号送到LED屏进行显示,就会引摄像管输出电压,那么经γ(一般γ取212)1/γ起严重的灰度畸变,观赏性极差。因此,必须校正后的电压E在接收机中产生的输出在把控制信号送给LED驱动电路之前对其光正比于摄像管的输入光,即γ)∝(E1/γγ)进行校正,使之适合LED彩色大屏幕的显CRT输出光∝(Vgγ∝E示。2 全彩LED大屏幕加γ校正1 彩色电视机的校正对LED彩色大
5、屏幕,总是用数字信号去我们知道,在电视系统传输信号的过程驱动它,灰度用对应的LED显示点点亮的占收稿日期:1999-05-15作者简介:黄元元(1975-),女(汉),陕西西安人,南京理工大学电光学院硕士生,从事图像处理研究。40空比来控制,这样它的亮度与驱动信号是线表这个量可达到的最大值。假设某给定的景性关系,这反而不利于LED彩屏正确重现景物亮度按线性比例产生的摄像管电压为物,因为驱动它的信号已经过了γ的预失真018。这个018的输入(沿x轴)按图中播送校正,如图1所示。对于摄像管,x轴表示
6、摄端的γ曲线将产生019的输出。再来看LED接收端的线性关系,当输入(沿x轴)为019时,y轴输出也为019。由此看来,当播送端景物亮度为其最大亮度的80%时,LED重现亮度相当于LED管最大亮度的90%,使得LED大屏幕系统的传输特性成非线性关系。因此,若对LED彩屏的驱动信号不加校正,就会使LED彩屏重现的画面出现严重的灰度畸变,亮度普遍提升,有效灰度分级减少,图像对比度下降。因此,应该把控制灰度的信号送给LED驱动电路之前对其进行校正,称之为γ校正。2LED管的线性输出(假定为Y=X)21
7、1γ′校正图11播送端用Y=X1/212的γ校正引入预失取γ′=212。由于LED管可以发出16真后的摄像管输出个等级的光,也就是具有16个灰度等级。假21LED管的线性输出(假定为Y=X)如信号源与LED驱动电路都具有0～15级灰像管输出电压(正比于景物亮度),y轴度,则对应每一输入灰度级HI,LED的输出表示该电压经γ校正后的电压。对于LED灰度线H0经γ′校正后应为接收端,x轴表示LED的输入信号,y轴表示HI212H0=15×()(1)LED的光输出。图中0到1的相对幅度,1代15则有表
8、1。表1输 入123456789101112131401占空比1515151515151515151515151515对应灰度级HI0123456789101112131415输出灰度级H00000122345679111315 由表1可以看出,经过γ′校正后,LED与有效的方法就是增加LED的灰度级。比如CRT的差别大大缩小,图像质量有了明显提说,由原先的16级灰度增加至32级灰度,也高。就是驱动LED的占空比由原先的最小1/15减212 对γ′校正的改进少至最小1/31,由此对应输入的16
