Фактор Келла - Kell factor

При 0,5 цикла на пиксель, пределе Найквиста, амплитуда сигнала зависит от фазы, что видно по трем средне-серым кривым, где сигнал сходит по фазе на 90 ° с пикселями.
При 0,33 цикла на пиксель, что в 0,66 раза больше предела Найквиста, амплитуда в значительной степени может поддерживаться независимо от фазы. Некоторые артефакты все еще видны, но незначительные.

Фактор Келли , названный в честь RCA инженера Раймонд Д. Келли , является параметром , используемым для ограничения полосы пропускания сигнала дискретизированного изображения , чтобы избежать появления частоты биений узоров при отображении изображения в дискретном устройстве отображения, обычно берется 0,7. Это число было впервые измерено в 1934 году Раймондом Д. Келлом и его сотрудниками как 0,64, но в него было внесено несколько изменений, поскольку оно основано на восприятии изображения, следовательно, субъективно и не зависит от типа дисплея. Позднее он был изменен до 0,85, но может быть выше 0,9 при использовании сканирования с фиксированными пикселями (например, ПЗС или КМОП ) и дисплеев с фиксированными пикселями (например, ЖКД или плазма ) или до 0,7 при сканировании с помощью электронной пушки .

С другой стороны, коэффициент Келла определяет эффективное разрешение дискретного устройства отображения, поскольку полное разрешение не может использоваться без ухудшения качества просмотра. Фактическое разрешение выборки будет зависеть от размера пятна и распределения интенсивности. Для систем сканирования электронной пушки пятно обычно имеет гауссово распределение интенсивности. Для ПЗС распределение несколько прямоугольное, на него также влияют сетка дискретизации и межпиксельный интервал.

Фактор Келла иногда неправильно указывается, что он существует для учета эффектов чересстрочной развертки. Само по себе чересстрочная развертка не влияет на коэффициент Келла, но поскольку чересстрочное видео должно быть отфильтровано нижними частотами (т. Е. Размытым) в вертикальном измерении, чтобы избежать пространственно-временного наложения спектров (т.е. эффектов мерцания), коэффициент Келла для чересстрочного видео считается равным. около 70%, что для прогрессивного видео с тем же разрешением строки развертки.

Проблема частоты биений

Чтобы понять, как возникают искажения, рассмотрим идеальный линейный процесс от выборки до отображения. Когда сигнал дискретизируется на частоте, которая, по крайней мере, вдвое превышает частоту Найквиста , его можно полностью восстановить с помощью фильтрации нижних частот, поскольку первые повторяющиеся спектры не перекрывают исходные спектры основной полосы частот. В дискретных дисплеях сигнал изображения не фильтруется нижними частотами, поскольку дисплей принимает дискретные значения в качестве входных данных, т.е. отображаемый сигнал содержит все повторяющиеся спектры. Близость наивысшей частоты сигнала основной полосы частот к самой низкой частоте первых повторяющихся спектров вызывает шаблон частоты биений . Рисунок на экране иногда может быть похож на рисунок муара . Фактор Келла - это необходимое уменьшение ширины полосы сигнала, чтобы зритель не воспринимал частоту биений.

Примеры

  • 625-строчное аналоговое (например, 50 Гц PAL ) телевизионное изображение делится сверху вниз на 576 видимых строк. Предположим, перед камерой помещена карточка с горизонтальными черно-белыми полосами. Эффективное вертикальное разрешение телевизионной системы равно наибольшему количеству полос, которые могут находиться в пределах высоты изображения и отображаться как отдельные полосы. Поскольку маловероятно, что полосы будут идеально совпадать с линиями на датчике камеры, число немного меньше 576. Используя коэффициент Келла 0,7, число можно определить как 0,7 × 576 = 403,2 линии разрешения.
  • Фактор Келла может использоваться для определения горизонтального разрешения, которое требуется для соответствия вертикальному разрешению, достигаемому заданным числом строк сканирования . Для 576i при 50 Гц, учитывая его соотношение сторон 4: 3 , требуемое горизонтальное разрешение должно быть в 4/3 раза больше эффективного вертикального разрешения, или (4/3) × 0,7 × 576 = 537,6 пикселей на строку. В дальнейшем, поскольку 537,6 пикселей равны максимуму 268,8 циклов для чередующегося рисунка пикселей, а учитывая, что 576i 50 Гц имеет период активной строки 52 мкс, его сигнал яркости требует полосы пропускания 268,8 / 52 = 5,17 МГц.
  • Фактор Келла в равной степени применим и к цифровым устройствам. Используя коэффициент Келла 0,9, видеосистема HDTV 1080p , использующая камеру CCD и ЖК-или плазменный дисплей, будет иметь разрешение только 1728 × 972 строк.

История

Источник Фактор Келла
Келл, Бедфорд и тренер (1934) 0,64
Мерц и Грей (1934) 0,53
Уиллер и Лоурен (1938) 0,71
Уилсон (1938) 0,82
Келл, Бедфорд и Фредендалл (1940) 0,85
Болдуин (1940) 0,70

Смотрите также

Рекомендации