El factor Kell , que lleva el nombre del ingeniero de RCA Raymond D. Kell , es un parámetro que se utiliza para limitar el ancho de banda de una señal de imagen muestreada para evitar la aparición de patrones de frecuencia de pulsación cuando se muestra la imagen en un dispositivo de visualización discreto, que generalmente se considera 0,7. El número fue medido por primera vez en 1934 por Raymond D. Kell y sus colaboradores como 0,64, pero ha sufrido varias revisiones dado que se basa en la percepción de la imagen, por lo tanto subjetiva, y no es independiente del tipo de visualización. Más tarde se revisó a 0,85, pero puede ir más allá de 0,9, cuando el escaneo de píxeles fijos (p. Ej., CCD o CMOS ) y pantallas de píxeles fijos (p. Ej., LCD oplasma ), o tan solo 0,7 para el barrido con pistola de electrones .
Desde una perspectiva diferente, el factor Kell define la resolución efectiva de un dispositivo de visualización discreto, ya que la resolución completa no se puede utilizar sin una degradación de la experiencia de visualización. La resolución real de la muestra dependerá del tamaño del punto y la distribución de la intensidad. Para los sistemas de barrido de cañón de electrones , la mancha suele tener una distribución de intensidad gaussiana. Para los CCD, la distribución es algo rectangular y también se ve afectada por la cuadrícula de muestreo y el espaciado entre píxeles.
A veces se afirma incorrectamente que el factor Kell existe para explicar los efectos del entrelazado. El entrelazado en sí no afecta el factor Kell, pero debido a que el video entrelazado debe ser filtrado de paso bajo (es decir, borroso) en la dimensión vertical para evitar el alias espacio-temporal (es decir, efectos de parpadeo), se dice que el factor Kell del video entrelazado es aproximadamente el 70% del vídeo progresivo con la misma resolución de línea de exploración.
El problema de la frecuencia de batido
Para comprender cómo se produce la distorsión, considere un proceso lineal ideal desde el muestreo hasta la visualización. Cuando se muestrea una señal a una frecuencia que es al menos el doble de la frecuencia de Nyquist , se puede reconstruir completamente mediante filtrado de paso bajo, ya que los primeros espectros repetidos no se superponen con los espectros de banda base originales. En las pantallas discretas, la señal de la imagen no se filtra en paso bajo ya que la pantalla toma valores discretos como entrada, es decir, la señal mostrada contiene todos los espectros repetidos. La proximidad de la frecuencia más alta de la señal de banda base a la frecuencia más baja de los primeros espectros repetidos induce el patrón de frecuencia de batido . El patrón que se ve en la pantalla a veces puede ser similar a un patrón de Moiré . El factor Kell es la reducción necesaria en el ancho de banda de la señal de manera que el espectador no perciba ninguna frecuencia de pulsación.
Ejemplos de
- Una imagen de televisión analógica de 625 líneas (por ejemplo, PAL de 50 Hz ) se divide en 576 líneas visibles de arriba a abajo. Suponga que se coloca una tarjeta con rayas horizontales en blanco y negro frente a la cámara. La resolución vertical efectiva del sistema de TV es igual al mayor número de franjas que pueden estar dentro de la altura de la imagen y aparecer como franjas individuales. Dado que es poco probable que las rayas se alineen perfectamente con las líneas del sensor de la cámara, el número es ligeramente menor que 576. Usando un factor de Kell de 0,7, se puede determinar que el número es 0,7 × 576 = 403,2 líneas de resolución.
- El factor de Kell se puede utilizar para determinar la resolución horizontal que se requiere para igualar la resolución vertical alcanzada por un número dado de líneas de exploración . Para 576i a 50 Hz, dada su relación de aspecto 4: 3 , la resolución horizontal requerida debe ser 4/3 veces la resolución vertical efectiva, o (4/3) × 0,7 × 576 = 537,6 píxeles por línea. Más aún, dado que 537,6 píxeles es igual a un máximo de 268,8 ciclos para un patrón de píxeles alternos, y dado que 576i 50 Hz tiene un período de línea activa de 52 μs, su señal de luminancia requiere un ancho de banda de 268,8 / 52 = 5,17 MHz.
- El factor Kell se aplica igualmente a los dispositivos digitales. Usando un factor Kell de 0.9, un sistema de video HDTV de 1080p que usa una cámara CCD y una pantalla LCD o de plasma solo tendrá 1728 × 972 líneas de resolución.
Historia
Fuente | Factor Kell | |
---|---|---|
Kell, Bedford y entrenador (1934) | 0,64 | |
Mertz y Gray (1934) | 0,53 | |
Wheeler y Loughren (1938) | 0,71 | |
Wilson (1938) | 0,82 | |
Kell, Bedford y Fredendall (1940) | 0,85 | |
Baldwin (1940) | 0,70 |
Ver también
Referencias
- M. Robin, "Revisiting Kell", Broadcast Engineering, mayo de 2003.
- S. Mullen, "Just What is 1080?", HDV @ Work, febrero de 2006.
- J. Amanatides, "Antialiasing of Interlaced Video Animation", SIGGRAPH 90.
- G. Tonge, "The Television Scanning Process", SMPTE Journal, julio de 1984, pág. 657
- El factor Kell explicado en términos simples