factor de Kell

A 0,5 ciclos/píxel, el límite de Nyquist, la amplitud de la señal depende de la fase, como se puede apreciar en las tres curvas de color gris medio donde la señal se desfasa 90° con respecto a los píxeles.

Con 0,33 ciclos/píxel, 0,66 veces el límite de Nyquist, la amplitud se mantiene prácticamente constante independientemente de la fase. Aún se aprecian algunos artefactos, pero son mínimos.

El factor Kell , que recibe su nombre del ingeniero de RCA Raymond D. Kell , ^{[ 1 ]} 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 batido al mostrar la imagen en un dispositivo de visualización distinto , y que generalmente se considera de 0,7. El número fue medido por primera vez en 1934 por Raymond D. Kell y sus asociados como 0,64, pero ha sufrido varias revisiones dado que se basa en la percepción de la imagen, por lo tanto es subjetivo, y depende del tipo de pantalla. ^{[ 2 ]} Posteriormente se revisó a 0,85, pero puede llegar a ser superior a 0,9, cuando se utilizan escaneos de píxeles fijos (por ejemplo, CCD o CMOS ) y pantallas de píxeles fijos (por ejemplo, LCD o plasma ), o tan bajo como 0,7 para el escaneo de cañón de electrones .

Desde otra perspectiva, el factor Kell define la resolución efectiva de un dispositivo de visualización específico, ya que no se puede utilizar la resolución completa sin que se degrade la experiencia visual. La resolución muestreada real dependerá del tamaño del punto y la distribución de intensidad. En los sistemas de escaneo con cañón de electrones , el punto suele tener una distribución de intensidad gaussiana. En los dispositivos de carga acoplada (CCD) , la distribución es algo rectangular y también se ve afectada por la cuadrícula de muestreo y el espaciado entre píxeles.

En ocasiones, se afirma erróneamente que el factor Kell existe para explicar los efectos del entrelazado . El entrelazado en sí no afecta al factor Kell, pero debido a que el vídeo entrelazado debe filtrarse con un filtro de paso bajo (es decir, desenfocarse) en la dimensión vertical para evitar el aliasing espacio-temporal (es decir, los efectos de parpadeo), se dice que el factor Kell del vídeo entrelazado es aproximadamente el 70 % del de un vídeo progresivo con la misma resolución de línea de exploración.

El problema de la frecuencia de batido

Para comprender cómo se produce la distorsión, consideremos un proceso lineal ideal desde el muestreo hasta la visualización. Cuando una señal se muestrea 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 el primer espectro repetido no se superpone al espectro de banda base original. En las pantallas discretas, la señal de imagen no se filtra con un filtro de paso bajo, puesto 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 del primer espectro repetido induce el patrón de frecuencia de batido . El patrón que se ve en la pantalla puede ser, en ocasiones, similar a un patrón de moiré . El factor de Kell es la reducción necesaria en el ancho de banda de la señal para que el espectador no perciba ninguna frecuencia de batido.

Ejemplos

Una imagen de televisión analógica de 625 líneas (por ejemplo, PAL de 50 Hz ) se divide en 576 líneas visibles de arriba abajo. Supongamos que se coloca una tarjeta con franjas horizontales blancas y negras delante de la cámara. La resolución vertical efectiva del sistema de televisión es igual al mayor número de franjas que pueden caber dentro de la altura de la imagen y aparecer como franjas individuales. Dado que es improbable que las franjas se alineen perfectamente con las líneas del sensor de la cámara, el número es ligeramente inferior a 576. Utilizando un factor de Kell de 0,7, se puede determinar que el número es 0,7 × 576 = 403,2 líneas de resolución.
El factor Kell se puede utilizar para determinar la resolución horizontal necesaria para igualar la resolución vertical obtenida con un número determinado de líneas de escaneo . 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 . Además, dado que 537,6 píxeles equivalen a un máximo de 268,8 ciclos para un patrón de píxeles alterno, y dado que 576i a 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. Con un factor Kell de 0,9, un sistema de vídeo HDTV de 1080p que utilice una cámara CCD y una pantalla LCD o de plasma tendrá una resolución de tan solo 1728 × 972 líneas.

Historia

Véase también

Referencias

1 2 Kell; Bedford; Fredendall (julio de 1940). "Determinación del número óptimo de líneas en un sistema de televisión". RCA Review . 5 (1): 8– 30.
1 2 Kell, RD; Bedford, AV; Trainer, MA (noviembre de 1934). "Un sistema experimental de televisión". Actas del Instituto de Ingenieros de Radio . 22 (11): 1246.

M. Robin, "Revisitando a Kell", Broadcast Engineering, mayo de 2003.
S. Mullen, "¿Qué es exactamente el 1080?", HDV@Work, febrero de 2006.
J. Amanatides, "Antialiasing de animación de vídeo entrelazada", SIGGRAPH 90.
G. Tonge, "El proceso de escaneo de televisión", Revista SMPTE, julio de 1984, pág. 657
El factor de Kell explicado en términos sencillos.

[:0-1] 1 2 Kell; Bedford; Fredendall (julio de 1940). "Determinación del número óptimo de líneas en un sistema de televisión". RCA Review . 5 (1): 8– 30.

[:1-2] 1 2 Kell, RD; Bedford, AV; Trainer, MA (noviembre de 1934). "Un sistema experimental de televisión". Actas del Instituto de Ingenieros de Radio . 22 (11): 1246.