基本介紹
- 中文名：對比度控制
- 外文名：Contrast control
- 分類：電化
彩色電視攝像機的數位化動態對比度控制技術,模擬動態範圍壓縮的措施,模擬方式動態對比度控制系統的壓縮曲線,環形反饋系統在圖象對比度控制中的套用,工作原理,損耗係數a對係數處理能力的影晌,
彩色電視攝像機的數位化動態對比度控制技術
CCD攝像機所使用的CCD攝像器件普遍具有較大的動態範圍，這使得CCD攝像機能夠適應高對比度的拍攝環境。動態對比度控制(DCC一Dynamieeontrasteontrol)是利用CCD攝像器件動態範圍大的特性，使CCD攝像機能夠在高反差拍攝條件(包括拍攝具有高對比度的物體)下獲得高質量的彩色圖像的技術。
普通CCD攝像機系統可能達到的對比度表現範圍由兩個因素決定: 第一，為保證圖像中暗部具有足夠高的信噪比，故噪聲電平決定了可重現場景中的最暗區域。第二，PAL系統的最大視頻信號峰值為700mv。如果在具有很高對比度的拍攝環境中使用這種攝像機，當視頻電平超過上述兩電平限度時，其重現圖像的質量將因對比度表現力下降而受到影響。例如當攝像機對準窗外的明亮場景進行拍攝時，由於窗內與窗外的光線電平不同，窗外的圖像細節將因其視頻電平過高而無法正常重現於圖像監視器上。
模擬動態範圍壓縮的措施
分別對攝像機的每個色度通道設定“拐點“，隨著視頻電平的增加 ，根據其通道內視頻電平是否高於拐點，每個通道中的視頻電平將具有不同的增益。如果一個通道中的視頻電平高於“拐點”而其它通道中視頻電平沒有高於“拐點”，則該通道的增益變化會打破原有R、G、B的比例，從而使圖像產生色度偏移。為此，數位化動態對比度控制系統使用非相加電路和RAM，使所有三個色度通道的增益隨RGB視頻電平最大值的增加而降低。由於每一色度通道的壓縮不是獨立的，即在壓縮過程中RGB的增益等量變化，結果在白電平附近實現了動態對比度壓縮，同時不改變R、G，B的比例。所以隨著視頻電平的提升沒有色度漂移出現，保持了彩色平衡，使重現圖像具有正確而穩定的彩色。
模擬方式動態對比度控制系統的壓縮曲線
數位化動態對比度控制系統。它主要包括控制最大增益、對比度壓縮值等狀態的主控制器、一個機內微處理器(用於動態對比度壓縮曲線的計算)、用於改變黑電平的減法器、一個非相加電路、RAM查尋表和用於改變通道中視頻增益的乘法器。在數學動態對比度控制處理系統中，傳輸通道中採用10bit數據，而在微處理器及RAM中則採用16bit數據以提高控制精度。當攝像機進行動態對比度控制時，機內主控制器根據攝像機控制臺的指令使數字處理系統進入工作狀態。
RAM的讀寫地址與輸入信號電平相對應。RAM的內容是校正後的電平數據，即連續非線性曲線的校正值，並由微處理器在場消隱期間預先寫入。該校正值是微處理器根據上述對比度乘數因子計算關係得到的。當輸入的處理信號(16bit) 加到RAM地址上時，對應於輸入電平，輸出RAM中相應地址的內容。根據關係，當邏輯乘法器輸出的數據進入RAM後，RAM輸出與之相應地址的校正數據，該數據與R、G、B各通道視頻信號做相乘處理，使R、G、B視頻信號被壓縮相同程度。此過程循環進行，最終實現連續的非線性壓縮，並且保證了對比度壓縮過程中的彩色穩定。
數位化動態對比度控制技術，以其非線性校正精度高、彩色穩定的特點，消除了模擬方式動態對比度控制系統存在的問題，明顯提高了攝像機輸出信號質量。它對於普通攝像機和HDTV攝像機都是非常適用的。
環形反饋系統在圖象對比度控制中的套用
建立四反射鏡環形反饋系統的有關問題，探討了利用環形反饋系統控制圖象時比度變化的原理。
工作原理
設輸入是無規則排列的多灰階透明片，其中每兩個透過率可組成 一個對比度C，若使A1固定使A2變動，則可求得輸入對比度C的一組離散值，今設a，Ψ固定，則知，相應的輸出C′將出現非線性變化。現調節穩壓可變電源，使與M3相聯接的壓電晶體產生位移形變，進而使Ψ發生變化，則與不同的甲Ψ相對應的輸出對比度C′的變化情況，若使A1取遍輸入中的一切透過率值，則一切C值經系統處理後的對比度變化情況皆可清楚。分析過程中的一 部份計算結果曲線，其餘可同理推證。
當A1=0.08，a= 0.75時，可得C′和C的關係曲線。虛線為輸出對比度變化幅度為零的曲線，它代表輸入對比度曲線。當A1=0.3，a= 0.75時，得C′和C′的關係曲線。
分析解析式和曲線可得結論：
與輸入對比度相比較，當Ψ=0°時，輸出對比度增長的幅度最大，當Ψ=180°時，輸出對比度減小的幅度最大。
損耗係數a對係數處理能力的影晌
在a為定值的情況下進行的分析，當a改變時反饋系統處理能力的變化情況。通過分析情況可知，當Ψ=0°或Ψ=180°時，輸出對比度增加或減小的情況為極值。現將Ψ固定在0°或180°，分析a改變時，輸出對比度的變化情況，Ψ為其他定值時，a對系統處理能力的影響可同理推證。
又設A1 = 0.01，為定值，則當Ψ=0°，a為變值時，可得輸入和輸出的關係曲線，見a改變時的對比度關係曲線中的ι1，ι2。當Ψ=180°，a為變值時，可得輸入和輸出的另一組關係曲線，見ι3，ι4。當A1=0.3時，可得a改變時的對比度關係曲線。
分析a改變時的對比度關係曲線可知，與輸入對比度相比較，當Ψ=0°時，隨著a的增大，輸出對比度增長的幅度也在加大，Ψ=180°時，輸出對比度減小的幅度隨著a的增大也在加大，即，a越大，輸出對比度變化的動態範圍就越大，也就是說，系統處理對比度變化的能力越強。當A1為其它定值時，可同理推得結論。欲獲得較大的a值，可儘量提高高反鏡的r值及付氏變換物鏡的透射率。對於r1值，則要通過實驗，適當選擇，以保證系統有足夠的輸出光能進行觀察和拍照，又有較強的處理能力。
