5 色彩的匹配

　　后续电路会将从光电转换器件上获得的离散样本点连接起来，此时，每一个像素应由三个分量构成，称为一组RGB三刺激值。笔者认为，数字视频是从这里才真正开始的。紧接着，有一项重要的工作，即使RGB三刺激值通过一个矩阵。这里稍作解释，既然摄像机是模拟人眼的机理，那么按照原理就应该使摄像机的颜色匹配函数与锥状细胞的特性一致，这在数学上是容易实现的，但考虑到电子图像必须通过显示器件还原为光色，而显示器件基色的SPD(光谱功率分布)必须是物理上可以实现的，所以摄像机的颜色匹配函数不能(也不必)与人眼的完全一致，而是要与显示器件的基色结合起来考虑。所以，我们加入一个校正矩阵来完成这个工作。到这里，我们得到的是经过修改的RGB三刺激值，仍然与光电转换器件上感应到的光的强度成正比。

　　6 γ校正

　　因为电视行业发展的早期，显示器件一直是CRT(阴极射线管)的天下，然而CRT是一个非线性器件，加在电子枪上的电压与屏幕上得到的亮度不成正比，其传输函数是一个幂函数，相应的幂指数约为2.5，用希腊字母γ(伽马)表示。为了抵消，我们需要一个此幂函数的反函数。电视行业规定在摄像机中加入γ校正环节(引入γ校正还有其他原因，限于篇幅和深度，从略)，在学术上，我们称其为光电传输函数(OETF)。目前，有若干OETF标准。在标清时代，欧洲(576i)和美国(480i)两大电视阵营对此一直没有严格的规定。自从1953年，FCC(美国联邦通信委员会)和NTSC(美国国家电视系统委员会)确定了γ为2.2以来，CRT的发展历经了几代，现代CRT的γ已经十分接近2.5了。欧洲的情况一样糟糕，BBC(英国广播公司)的相关规格指出γ为2.8，这个数值与现实严重不符。虽然有标准对演播室内的观看条件和监视器的亮度做出规定，但监视器的γ却尚无标准可供参考。

　　如今，ITU(国际电信联盟)的709建议在电视行业使用得越来越多，笔者认为它是两大电视阵营合作的产物，这一点从其中的内容就可以看出。709建议中严格定义了OETF，函数分为两段，但整体十分接近指数为0.5的幂函数。在计算机行业，相关的OETF由sRGB标准给出，与709建议相似，sRGB规定的OETF也分为两段，整体接近指数为0.45的幂函数。这两个OETF都假设CRT的γ为2.5，然而我们发现，无论是709建议的0.5，还是sRGB标准的0.45，它们与2.5的乘积都大于1，这是不是与最初的意图矛盾呢？答案是这样的，因为电视接收机或计算机显示器的使用场合一般都不会是漆黑一片，与电影不同，正是因为考虑到环境光的影响，所以工程师们故意使最终的结果稍稍偏离线性函数。而在计算机的使用场合，环境光一般会比电视机所在场合的还要强一些，所以这种区别在OETF的数值上也有所体现。另外，计算机还可以使用彩色查找表(cLUT)实现可调的γ。

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