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通过高性能计算机向3D全息术的实际应用迈出了一大步

发布时间:2019-01-31 10:22:44 来源:

日本计算机科学家成功地开发了一种专用计算机,可以将高质量的三维(3D)全息图作为视频投影。由千叶大学全球杰出研究所教授Tomoyoshi Ito领导的研究小组一直致力于通过开发新硬件来提高全息预测的速度。

全息术有着悠久的历史。自1960年第一台激光器发明以来,已经生产了许多涉及激光全息图的工作。为了将这些模拟技术数字化并开发电子全息技术以将3D全息图像投影为视频,需要每秒超过10帧和每帧1万亿像素的计算能力。因此,硬件开发以及相应的软件开发代表了该领域研究人员面临的一些最大挑战。

此外,为了从二维(2D)数据制作3D对象,有必要适当地考虑几个因素,包括双目视差,运动视差,会聚角,焦点调整以及基于人类经验做出的估计。目前,一般的3D电视(TV)使用双目视差进行立体视觉,但是儿童不能使用这种技术,因为它有可能损害他们的健康,这种风险与大脑感知的距离和那些距离之间的差异有关。眼睛专注于。包括日本伊藤在内的世界各国的许多研究人员一直在投资视频全息术,这可能让更多人安全地享受3D电视。

Ito是天文学家和计算机科学家,于1992年开始研究专门设计的全息计算机,称为HORN.HORN-8采用称为“振幅类型”的计算方法来调节光强度,在2018年4月17日的国际科学杂志“ 自然电子 ” 杂志上发表的一本出版物中,它被公认为世界上最快的全息计算机。

利用新开发的“相位型”HORN-8,实现了调节光相位的计算方法,研究人员成功地将全息信息投影为具有高质量图像的3D视频。该研究于2018年9月28日在Optics Express上发表。

“我们通过实施信息工程和电气和电子工程技术以及学习计算机科学和光学方法的见解,开发了用于3D全息术的高速计算机,”Ito反思道。“这是我们研究的跨学科方法的结果,这项研究已经进行了超过25年,我们的学生在我们的实验室里一直在努力做出值得称道的努力。”

伊藤实验室的前学生,现任东京都立大学助理教授的Takashi Nishitsuji说,“HORN-8是许多人的智慧,技能和努力的结果。我们希望继续研究HORN和从各种角度尝试其他方法以实际应用。“

在最新阶段的HORN-8中,8个芯片安装在FPGA(现场可编程门阵列)板上。这使得能够通过计算方法避免处理速度的瓶颈问题,由此防止芯片彼此通信。通过这种方法,HORN-8可以提高与芯片数量成比例的计算速度,从而可以更清晰地投影视频全息图。

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