7、光学调制技术全解析

光学调制技术全解析

1. 采样信号与频谱特性

采样信号的频谱等于原始连续频谱，同时在距离为 1/Dx 处会出现原始频谱的重复。当这些频谱重叠时，会产生干扰，在显示中表现为混叠或摩尔纹效应。为避免这种情况，需要对原始信号进行预滤波，去除高于 0.5/Dx 的成分。如果滤波正确，低于 0.5/Dx 截止频率的成分将能被完全重建，这在信息理论中被称为香农定理，0.5/Dx 的限制则被称为奈奎斯特频率。

在实际应用中，原始信号的重建通常只能通过电子电路实现。但由于滤波器的有限限制，重建并非完美。在采样显示中，唯一的后处理是将亮度分布在每个像素的有限尺寸上，这相当于采样函数与块状线扩散函数（LSF）的卷积。该像素卷积过程的调制传递函数（MTF）由 sinc（sin(x)/x）函数的绝对值给出，假设像素元素的宽度与采样距离（Dx）相同，其表达式为：
[M(u) = \left|\frac{\sin(\pi Dx u)}{\pi Dx u}\right|]
此函数的零点出现在频率为 1/Dx 的倍数处，从而能最大程度抑制重复频谱。根据采样定理，高于奈奎斯特频率的频率无法传输，因此 MTF 在奈奎斯特频率处将降至零。

由于 CRT 管的线结构，在垂直方向也会出现采样效应。为避免可能的混叠，电视系统采用过采样因子（即凯尔因子）。对于大多数 CRT，凯尔因子为 0.7。

2. MTF 的实验测量

前面提到的技术主要用于显示系统分辨率的数学分析。在实际中，通常先测量 MTF 再解释其效果会更容易。测量 MTF 最直接的方法之一是对系统中显示的逐渐增加的正弦波进行傅里叶变换（FT）。这与前面的理论直接相关，因为我们本质上是通过显示扫描不同的