Et stort skridt mod den praktiske anvendelse af 3-D holografi med højtydende computere

Japanske dataloger har udviklet en specialcomputer, der kan projicere højkvalitets tredimensionel (3-D) holografi som video. Forskergruppen ledet af Tomoyoshi Ito, som er professor ved Institute for Global Prominent Research, Chiba Universitet, har arbejdet på at øge hastigheden af ​​de holografiske projektioner ved at udvikle ny hardware.

Holografi har en lang historie. Siden 1960, hvor den første laser blev opfundet, mange værker, der involverer laserhologrammer, er blevet fremstillet. Til digitalisering af disse analoge teknologier og udvikling af elektronholografiteknikker til at projicere 3-D holografibilleder som video, Der kræves en computerkraft med mere end 10 billeder pr. sekund og 1 billion pixel pr. ramme. Derfor, hardware udvikling, samt tilhørende softwareudvikling, repræsenterer nogle af de største udfordringer for forskere på dette område.

Også, at lave et 3-D objekt ud fra todimensionelle (2-D) data, det er nødvendigt at overveje flere faktorer, herunder den binokulære parallakse, bevægelsesparallakse, konvergensvinkel, fokus justering, og skøn lavet baseret på menneskelig erfaring. I øjeblikket, generelle 3-D-fjernsyn (tv'er) bruger kikkertparallakse til stereoskopi, men børn kan ikke bruge denne teknologi, fordi den har potentiale til at skade deres helbred, en risiko, der hænger sammen med forskellen mellem de afstande, en hjerne opfatter, og dem, øjnene fokuserer på. Mange forskere rundt om i verden har investeret i videoholografi, hvilket kan give flere mennesker mulighed for at nyde 3-D-tv sikkert.

Ito, som er astronom og datalog, begyndte at arbejde på specialdesignede computere til holografi, kaldet HORN, i 1992. HORN-8, som anvender en beregningsmetode, amplitude -typen, til justering af lysets intensitet, blev anerkendt som verdens hurtigste computer til holografi i en publikation i det internationale videnskabelige tidsskrift Naturelektronik den 17. april, 2018.

Med den nyudviklede "fasetype" HORN-8, beregningsmetoden til justering af lysfasen blev implementeret, og forskerne havde succes med at projicere holografiinformation som en 3-D-video med billeder af høj kvalitet. Denne forskning blev offentliggjort i Optik Express den 28. september, 2018.

"Vi har udviklet højhastighedscomputere til 3D-holografi ved at implementere viden om informationsteknik og teknologien inden for elektrisk og elektronisk teknik og ved at lære indsigt fra datalogi og optiske metoder, " sagde Ito. "Dette er et resultat af den tværfaglige tilgang til vores forskning, der er blevet udført i over 25 år med den prisværdige indsats fra vores studerende, der har studeret i vores laboratorium."

Takashi Nishitsuji, en tidligere studerende på Itos laboratorium og nu assisterende professor ved Tokyo Metropolitan University, hvem ledede eksperimentet, sagde "HORN-8 er frugten af ​​mange menneskers visdom, færdigheder, og indsats. Vi ønsker at fortsætte HORNs forskning og prøve andre metoder fra forskellige perspektiver til dens praktiske anvendelse."

I den seneste fasetype af HORN-8, otte chips er monteret på FPGA-kortet (Field Programmable Gate Array). Dette gør det muligt at undgå et flaskehalsproblem for behandlingshastigheden med beregningsmetoden, hvorved chipsene forhindres i at kommunikere med hinanden. Med denne tilgang, HORN-8 øger computerhastigheden i forhold til antallet af chips, så det kan projicere videoholografi mere tydeligt.