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Jun 08, 2023

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Light Publishing Center、Changchun Institute of Optics、Fine Mechanics and Physics、CAS 画像: a、典型的な軸規則を示す点群 CGH アルゴリズムの図。 船のあらゆる点

Light Publishing Center、長春光学研究所、精密機械物理学、CAS

画像: a、典型的な軸の規則を示す、点群 CGH アルゴリズムの図。 船舶モデルの点群の各点は、ホログラム平面上に点広がり関数を作成します (色コード: 色相は位相、明るさは振幅に対応します)。 すべての点像分布関数を重ね合わせると、最終的なホログラムが得られます。 b. レイヤーベースの CGH の図。3D オブジェクトがどのようにレイヤーにセグメント化されるかを示しており、すべてのシーン要素が最も近い中間波面に割り当てられます。 ここでは、マッチング層上の PSF 影響領域を持つ点の例を示します。 すべての層は、畳み込み数値伝播などを使用してホログラムに蓄積されます。もっと見る

Credit: by David Blinder, Tobias Birnbaum, Tomoyoshi Ito, Tomoyoshi Shimobaba

ホログラフィーは、光場を完全に記述することができるコヒーレント光に基づく方法論です。 これは、干渉記録と再構成のステップからなる 2 ステップの方法です。 あらゆる特定の波動場を捕捉、測定、再現できるため、幅広い用途で役に立ちます。 例としては、デジタル ホログラフィック顕微鏡法、複雑な物体の表面特性評価、粒子画像流速測定、3D コンテンツの視覚化などがあります。 この文脈における重要な課題は、コンピュータ生成ホログラフィー (CGH)つまり、光がどのように空間を伝播し、材料と相互作用するかを計算する数値回折のモデリングです。 CGH は計算量が非常に多く、ホログラムを正確かつ効率的に計算するには特殊なアルゴリズムとハードウェアが必要です。

Light Science & Application に掲載された新しい論文は、ブリュッセル自由大学および IMEC (ベルギー) の電子情報学部の研究者と、千葉大学大学院工学研究科 (日本) の研究者の共同研究の成果であり、次のように発表しています。 CGH の最先端技術のさまざまな側面の広範な概要。 これらは、最新の CGH アルゴリズムの分類、アルゴリズムによる CGH 加速技術、最新の専用ハードウェア ソリューション、および知覚的品質評価を示しています。

CGH アルゴリズムは、それを表す要素に基づいて分類および比較されます。点群法オブジェクトを離散化して、離散的な発光点の有限の集合にします。 3D オブジェクトは、比較的少数のオブジェクトに分解することもできます。幾何プリミティブと基底関数回折パターンを効率的に計算できます。ポリゴンメソッド畳み込みを使用して平面間の回折を効率的に計算できるという事実を利用して、三角形を波面部分としてエンコードします。レイヤーベースの方法3D シーンを深度レイヤーにスライスし、シーン要素を最も近いレイヤーに割り当てます。これにより、仮想平面への相対的な近接により回折拡散が制限され、それによって空間的局所性が強化されます。レイトレーシングこの方法では、離散化されたライト フィールドによってホログラムを近似し、レンダリングに従来のコンピュータ グラフィック ソフトウェアを使用できるようにし、続いて光線を小さな波面セグメントに変換します。

さらに、ほとんどの CGH アルゴリズムは、アクセラレーション技術によって高速化できます。 例としては、まばらさこれにより、信号は、たとえば波面記録面、ホログラフィック ステレオグラム、係数縮小などを使用して、適切な変換空間で表現される場合、比較的少数の重要な係数によってモデル化できます。 他の例には、次の使用が含まれます。ルックアップテーブル、ダイナミック CGH 加速ホログラフィックビデオやディープラーニングベースの加速。

さらに、ソフトウェア・ハードウェア共同設計 CGH 計算を最適化するために必要です。 レビューでは最適化と