国际政治研究，国际政治研究期刊
来源：广播与电视技术
翻译：利满雯
审稿：杨 宇
日本公共广播机构NHK（日本广播协会）的STRL（科学技术研究实验室）正在研究和开发3D影像、AR（增强现实）和VR（虚拟现实）等技术，旨在为用户提供更加逼真的沉浸式体验。
目前，NHK STRL致力于研究和开发一种特殊的全息显示技术，使用户无需佩戴专门的眼镜即可观看3D图像。该技术采用光的干涉和衍射原理，以条纹形式记录物体发射的特定光波，并在特殊条件下使其重现，最终形成逼真的三维图像。具体来说，被拍摄3D景物以干涉条纹的反差和间隔形式被记录下来，而空间光调制器可显示出这些干涉条纹，通过改变光在不同时间和空间中的分布状态（例如振幅、强度、相位和偏振态），最后利用参考光束照射，再现物体的光波信息，并构造出3D图像（图1）。
图1 全息显示技术的原理示意图
能展现出高品质画面的全息显示技术需要空间光调制器在像素间距、图像帧率等方面表现出较高的性能。然而，目前业界尚未明确空间光调制器显示的干涉条纹以及产生的衍射光与最终3D图像质量之间的关系。因此，如果能够通过模拟空间光调制器在不同性能下产生的3D图像质量，将有助于开发出新型的空间光调制器。NHK STRL设计了一种方法来模拟和评估全息显示技术再现的3D图像质量。
STRL开发的全息显示技术通过计算空间光调制器到观察者视网膜所传播的光波强度来模拟观察者所看到的3D图像。一般来说，为了从光波强度分布中评估出图像的质量，强度分布需要与某种标准相一致。因此，可以使用已知亮度的白板作为被投射物体，从而模拟和确定亮度基准。
为了评估3D图像的质量，STRL的研究人员调整光波强度分布，并利用全息显示技术来显示图像，示例结果如图2(a)所示。研究人员将猴子和胡椒这两种平面图像以不同的深度摆放，两图的大小相同，其近大远小的关系与现实世界的视觉效果类似。当眼睛聚焦在正确位置时图像清晰，否则图像模糊。因此，对于全息显示技术，需要考虑焦点调节对图像质量的影响，要确保焦点正确地聚焦在图像被注视的位置。同时，研究人员还模拟了现实世界中内容相同的图像作为实验对照的理想图像，如图2(b)。通过比较图2(a)和(b)中的图像，可以评估空间光调制器性能受限制的图像相对于理想图像的劣化程度。
图2 图像模拟的对比结果
在未来，NHK STRL将运用上述3D图像质量评估方法来设计空间光调制器。同时，NHK STRL将持续研究和实现能够再现深度感的3D图像全息显示技术。
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