主頁（http://m.by236.com）：CCD攝像機的基礎知識(下) 【相關閱讀】 CCD攝像機的基礎知識(上) CCD攝像機的基礎知識(中) γ校正系數 γ的含義 眾所周知，由CCD攝像機攝取的圖像，最終是要在監視器屏幕上顯示出來的，因而要求屏幕上顯示的圖像亮度L必須與被攝景物上的各點亮度LO成比例，即 L=KLO (1) 式中，K為常數。但由于實際傳輸系統的非線性特性，往往會引起重現圖像的亮度失真及色度失真。CCD圖像傳感器及監視器的顯像管是決定電視監視系統線性指標的關鍵器件。一般，CCD圖像傳感器的光電變換關系為 當γ1=1時，CCD傳感器的光電變換關系為線性關系。對顯像管來說，其電光變換關系為 式中，ug為顯像管控制柵極上的信號電壓。當γ2=1時，顯像管的電光變換關系也為線性關系。 但是，實際上黑白顯像管的γ2=2.2，彩色顯像管的γ2=2.8，因此，要校正顯像管引入的非線性失真，在放大器中必須要對圖像信號引入相反的的非線性失真。即要求放大器的傳輸特性為 式中， 當γ1 =1、γ2 = 2.2時， 這就是現行一般攝像機中γ為4.5的由來。 經γ校正后的電視系統的傳輸特性如圖1所示。由于γ2=2.2，γ校正應該在監視器(電視接收機)中進行，但為了降低電視接收機的成本，實際的γ校正都是放在攝像機中進行的。
圖1 校正后的傳輸特性 由圖1所示的傳輸特性曲線可以看出，γ=0.45、γ=0.7和γ=1的三條曲線分別對應于uc=ui0.45、uc=ui0.7和uc =ui三條線。當γ小于1時，在ui輸入很小時傳輸特性曲線的斜率很大，即放大器的放大倍數很大;隨著ui的增加，曲線的斜率逐漸變小，即放大器的放大倍數逐漸變小。顯然，這就需要用隨電平變化的非線性電阻來控制放大器的增益。 γ校正電路 通常，可以用兩種方法來模擬γ曲線： 1、用二極管、電阻和電壓源組成串聯支路，并使若干個這樣的支路并聯在一起，作為放大器的反饋支路，當輸入電壓變化時，各反饋支路的二極管會在不同的輸入電壓下分別導通，使等效反饋電阻發生變化，從而使放大器的增益特性呈若干段折線狀，用折線模擬實際所需的曲線; 2、根據二極管的非線性特性，直接用一個合適的二極管特性來模擬γ曲線。 一種四段折線式γ校正電路如圖2所示。圖中，負極性圖像信號經VT1倒相放大，成為正極性的非線性輸出信號，γ =0.45。而VT1的發射極接入了四段折線式非線性反饋電阻。當輸入信號電平較高時，三個二極管VD1、VD2和VD3都導通，發射極反饋電阻為R5、R1、R2和R3并聯，阻值最小，所以放大器的增益最高;當輸入信號電平逐漸降低時，VD1首先截止，反饋電阻為R5、R2和R3并聯，阻值上升，放大器增益減小;當輸入信號電平繼續降低時，VD2也截止了，反饋電阻變成R5和R3并聯，阻值進一步上升，放大器增益則進一步減小;當輸入信號電平降低到使VD3也被截止時，反饋電阻僅剩R5，放大器的增益達到最小值。因此，整個增益變化的特性曲線為四段折線。所以，只要正確設計和調整各個二極管的偏壓和各個反饋電阻的阻值，就能夠獲得較為理想的γ特性曲線。
由圖可知，各段折線的起始點，即γ特性曲線的各個轉折點，分別由二極管的偏置電壓決定，這些偏壓可分別用RP1、RP2、和RP3調節。各段折線的斜率，即各不同輸入信號電平的增益，則分別由電阻R1、R2 和R3決定。當信號從黑電平到白電平變化時，VT1的射極電阻Re1、Re2、Re3與Re4將按下式變化： 由上分析可知，如果γ特性曲線所分的折線段數為n，則需要的二極管的支路數為(n-1)。顯然，n越大，則折線模擬的γ特性越接近理想。但n越大，電路越復雜，其調整也復雜。因此，一般實用中采用三四個二極管支路，就可滿足要求。 現行攝像機大都采用了γ=0.45值。但有些攝像機外殼的后面板上，還設置了一個γ值選擇開關，可供用戶在γ=1與γ =0.45間使用選擇。 自動光圈(AUTO IRIS) 一般，在實際應用的電視監控系統中，攝像機通常都是在大范圍光照度變化的場合應用的，如早晚的光照度與中午的光照度，晴天的光照度與陰天的光照度，它們都會有很大的差別。因此，為保證CCD攝像機能夠正確曝光成像，就必須隨時調整鏡頭的光圈，以保證電視監控圖像信號不會出現“限幅”現象，否則可能使圖像亮處失去灰度層次，或因通光量減小而使畫面灰暗且出現噪點。但攝像機位置一旦固定下來之后，每天去手動調整光圈是非常不現實的，只有使攝像機能提供驅動自動光圈鏡頭的接口，能附帶自動光圈功能，才能在配接自動光圈鏡頭的情況下，使攝像機輸出的視頻圖像信號，自動地保持在標準狀態。
通常，電視監控用的標準CCD或CMOS攝像機，大都帶有驅動自動光圈鏡頭的接口，其中有些只提供直流DC驅動或視頻驅動(Video Drive，簡稱VD)中的一種驅動方式，有些則可同時提供DC和視頻兩種驅動方式，并設置開關供用戶選擇。 不同品牌及型號的攝像機所帶自動光圈接口的位置及形式不完全一樣。有的自動光圈接口設置在機身的后面板上，有的則設在機身的側面。幾種不同形式的的自動光圈接口如圖3所示，其中陰式方四孔接口最為常見，但不同攝像機對其各針腳的定義又不完全相同。一般視頻驅動自動光圈接口使用3個針，即電源正、視頻、接地;而直流驅動自動光圈接口使用4個針，即阻尼正、阻尼負、驅動正、驅動負。具體將該接口定義為何種光圈驅動方式須由另外的撥動開關來選擇，也有的由攝像機蓋板內視頻處理板上不同的插座位置來選擇，并在出廠前設定一種方式，還有的干脆在攝像機機身側面及后面板上直接設定兩個不同的自動光圈接口。 自動光圈的工作原理是，根據視頻信號電平的變化輸出一控制電壓，去驅動鏡頭中控制光圈的微型電動機做正反向轉動，從而實現光圈的自動調整，使攝像機輸出的視頻信號保持在預先選定的標準電平上，即峰值電平的70%。
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