Введение
Фактор Келла, названный в честь инженера RCA Рэймонда Д. Келла, является параметром, используемым для ограничения полосы пропускания отобранного изображения, чтобы избежать появления ритмов частоты бита при отображении изображения в дискретном устройстве отображения, обычно принимаемом за 0,7. Впервые число было измерено в 1934 году Реймонда Д. Келла и его сотрудников как 0,64, но было несколько раз пересмотрено, учитывая, что оно основано на восприятии изображения, следовательно, субъективно и не зависит от типа дисплея. Позже он был пересмотрен до 0,85, но может быть выше 0,9, когда используется сканирование с фиксированными пикселями (например, CCD или CMOS) и дисплеи с фиксированными пикселями (например, LCD или плазменные), или до 0,7 для сканирования электронной пушки. С другой точки зрения, фактор Келла определяет эффективное разрешение дискретного дисплея, поскольку полное разрешение не может быть использовано без ухудшения качества просмотра. Фактическое разрешение выборки будет зависеть от размера пятна и распределения интенсивности. Для электронных пушечных систем сканирования, точка обычно имеет гауссовое распределение интенсивности. Для CCD распределение несколько прямоугольное, и на него также влияют сетка выборки и интерпиксельное расстояние. Фактор Келла иногда неправильно указывается как существующий, чтобы объяснить эффекты переплетения. Само переплетение не влияет на фактор Келла, но поскольку переплетённое видео должно быть фильтровано с низким прохождением (т.е. размыто) в вертикальном измерении, чтобы избежать пространственно-временного отклонения (т.е. мерцания), фактор Келла переплетённого видео, как говорят, составляет около 70% от показателя прогрессивного видео с тем же разрешением сканируемой линии.
Проблема частоты биения
Чтобы понять, как происходит искажение, рассмотрим идеальный линейный процесс от отбора проб до отображения. Когда сигнал отбирается на частоте, которая по меньшей мере вдвое превышает частоту Найквиста, его можно полностью восстановить с помощью фильтрации низкого прохода, поскольку первые повторяющиеся спектры не перекрывают оригинальные спектры базовой полосы. На дискретных дисплеях сигнал изображения не фильтруется низким прохождением, поскольку дисплей принимает дискретные значения в качестве входных данных, т.е. отображаемый сигнал содержит все повторяющиеся спектры. Близость наивысшей частоты базового сигнала к наименьшей частоте первого повторяющегося спектра вызывает ритм частоты. Образец, показанный на экране, иногда может быть похож на образец Моера. Фактор Келла - это необходимое сокращение полосы пропускания сигнала таким образом, что зритель не воспринимает частоту бита.
Примеры
625-линейная аналоговая (например, 50 Гц PAL) телевизионная картинка разделена на 576 видимых линий сверху вниз. Предположим, перед камерой помещена карточка с горизонтальными черно-белыми полосами. Эффективное вертикальное разрешение телевизионной системы равно максимальному количеству полос, которые могут находиться в пределах высоты изображения и отображаться в виде отдельных полос. Поскольку вряд ли полосы будут идеально совпадать с линиями на датчике камеры, число немного меньше 576. Используя фактор Келла 0,7, число можно определить как 0,7 × 576 = 403,2 линии разрешения. Коэффициент Келла может быть использован для определения горизонтального разрешения, которое необходимо для соответствия вертикальному разрешению, достигаемому за счет заданного числа линий сканирования. Для 576i при 50 Гц, учитывая его отношение 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 линию. Далее, поскольку 537,6 пикселей равняется максимум 268,8 циклам для чередующегося пиксельного шаблона, и учитывая, что 576i 50 Гц имеет активный период линии 52 мкс, его сигнал светимости требует полосы пропускания 268,8/52 = 5,17 МГц. Фактор Келла применяется в равной степени к цифровым устройствам. При использовании коэффициента Келла 0,9, видеосистема HDTV 1080p с использованием камеры CCD и ЖК-дисплея или плазменного дисплея будет иметь только 1728 × 972 линии разрешения.
История
Источник Кэлл-фактор Кэлл, Бедфорд и Тренер (1934) 0,64 Мерц и Грей (1934) 0,53 Уилер и Логрен (1938) 0,71 Уилсон (1938) 0,82 Келл, Бедфорд и Фредендалл (1940) 0,85 Болдуин (1940) 0,70